JP4899698B2 - カラーフィルタ及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ及びそれを用いたカラー液晶表示装置に関する。

従来、通常のアクティブ・マトリックス型液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び画素電極が形成されたアクティブ・マトリックス基板と、カラーフィルタ層及び対向電極が形成されたカラーフィルタとが所定の間隔を保持して互いに対向するように配置され、その間隔に液晶層を挟持している。その液晶層の厚みを一定に保持するために、プラスチックからなるビーズスペーサーなどによって保持されていた。

このプラスチックビーズは、基板上に散布されるため位置を固定できず、画素上に存在するビーズによる光散乱が発生し、表示品位を低下させていた。
上記の問題を解決するために、カラーフィルタを構成する着色層を積層し、積層フォトスペーサとして所定の位置に（遮光層の上に）形成し、液晶層の厚みを一定に保持する構造が提案されてきている。
特開平９−４３４２５号公報

一方、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色では、使用する顔料の色特性が理想の色特性からほど遠いので自然界の色を再現することができず、Ｒ，Ｇ，Ｂ三原色に加え補色であるシアン（Ｃ）とイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）を組み合わせた、液晶表示が開発されてきている。

アクティブ・マトリックス基板とカラーフィルタの間隔を一定に保持するため、面内での高さが均一なフォトスペーサもしくは、積層フォトスペーサが用いられている。しかしながら、観察者が画面を指などで強く押すという行為があり、（特に中小型のパネルでは顕著）このため、フォトスペーサが破断され一定の厚みを保持することが出来なくなり、表示品位を劣化させるという問題が発生する。

本発明は、以上のような事情のもとになされ、画面内に高さの異なるフォトスペーサを、積層する着色層の組み合わせを変えることにより、二種の積層フォトスペーサ（メイン・フォトスペーサとサブ・フォトスペーサ）を、製造工程を増やすことなく形成しようとするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の第１の発明は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色の着色層の他に、イエロー（Ｙ）の着色層と、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のうちから少なくとも一色の着色層を選択して着色層に追加したカラー液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、
前記着色層のうちの少なくとも二層を選択して積層することにより、ブラックマトリックス層の上に、液晶表示装置の対向基板との間隔を保持するスペーサを形成するかもしくはスペーサの一部を形成するカラーフィルタであって、
サブスペーサは、積層する着色層に、他の着色層に比べて含有する顔料の分量が少ないイエロー（Ｙ）の着色層を用いて薄く形成され、メインスペーサはイエロー（Ｙ）を除いた残りの着色層を積層することにより形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。

本発明の第２の態様は、上記したようなカラーフィルタを用いたことを特徴とするカラー液晶表示装置である。

本発明によると、画面内に高さの低いサブスペーサとメインスペーサとを形成し、高さの異なるフォトスペーサを形成することにより、押圧（外力）を、高さの低いサブスペーサで対抗し、メインスペーサに加わる力を減少させ、メインスペーサの破断を防止する。
また、本発明では、イエローの着色層が他の着色層よりも膜厚が薄くなることを利用するので、メインとサブの積層スペーサを形成する工程は、着色層を形成する工程と同時に作成できるから、別工程が増えるということがない。

以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の一態様に係るカラーフィルタに形成される積層スペーサのうち、メインスペーサは、図１に示すように、ガラス基板１の上に格子状にパターン形成された樹脂ブラックマトリックス層２の上に、各着色層のうち少なくともニ層を選択して積層することであるが、図１に示す実施例では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの三層を積層して形成される。この実施例によれば、樹脂ブラックマトリックス層の厚さは１．２５μｍ、赤（Ｒ）の着色層３Ｒの厚さは１．６２μｍ、緑（Ｇ）の着色層３Ｇの厚さは１．２６μｍ，青（Ｂ）の着色層３Ｂの厚さは０．９μｍである。

二層目の緑（Ｇ）の着色層３Ｇ、三層目の青（Ｂ）の着色層３Ｂとなるに従い、膜厚が薄くなるのは、スペーサとするための突出部の頂面に着色層の塗布液が塗られるとき、乗り上げられる塗布膜はしだいに少なくなり、塗布膜としては薄くなるからに他ならない。
すなわち、着色層を本来形成すべき画素には、１．８μｍの膜厚で塗布膜が形成されるのであるが、積層スペーサの部位では、赤（Ｒ）の着色層３Ｒでは９０％、緑（Ｇ）の着色層３Ｇでは７０％、青（Ｂ）の着色層３Ｂでは５０％の膜厚となる。

したがって、図1のメインスペーサは、ガラス基板１の面からの高さで５．０３μｍであり、画素表面（ガラス基板から１．８μｍ）の高さで３．２３μｍとなる。
なお、図１の実施例では、この三層スペーサの上に対向電極４をカラーフィルタ画素全面に施し、さらにアクティブ・マトリックス基板と電気的短絡を起こさないように、絶縁性樹脂からなる補助スペーサ５をさらに追加している。

一方、本発明の一態様に係るカラーフィルタに形成される積層スペーサのうち、サブスペーサは、図２に示すように、イエロー（Ｙ）の着色層３Ｙが、必ず積層される着色層のなかに含まれることである。イエロー（Ｙ）の着色層３Ｙは、その色の希薄さから、着色層の中に含有する顔料の分量が少ないので、スペーサのような突出部の頂面に塗布するとき、乗り上げられる塗布膜は他の着色層に比べて一段と薄くなる。

すなわち、図２の実施例では、樹脂ブラックマトリックス層の厚さは１．２５μｍ、赤（Ｒ）の着色層３Ｒの厚さは１．６２μｍとここまでは、図１のメインスペーサと変わらないが、イエロー（Ｙ）の着色層３Ｙの厚さは１．０８μｍ，シアン（Ｃ）の着色層３Ｃの厚さは０．８μｍである。イエロー（Ｙ）の着色層３Ｃでは６０％、シアン（Ｃ）の着色層３Ｃでは４４％の膜厚となる。シアン（Ｃ）の着色層３Ｃにも、イエロー（Ｙ）の着色層３Ｃと同様、若干の乗り上げ率の低下が見られる。

したがって、図２のサブスペーサは、ガラス基板１の面からの高さで４．７５μｍであり、画素表面（ガラス基板から１．８μｍ）の高さで２．９５μｍとなる。これは、図１のメインスペーサより高さで約０．３μほど低く、この高さの差は、サブスペーサとして適している。この三層スペーサの上に対向電極４をカラーフィルタ画素全面に施し、さらにアクティブ・マトリックス基板と電気的短絡を起こさないように、絶縁性樹脂からなる補助スペーサ５をさらに追加することは、メインスペーサと動揺である。

なお、本発明のカラーフィルタに形成される積層スペーサは、積層される着色層の数は、二層以上であるが、液晶層の厚さから、積層する数は四層までで十分であり、五層以上に積層される可能性は少ない。
また、本発明では、着色層を積層しても、それはスペーサの全体ではなく、一部しか構成しないことがある。それは、図１，２の実施例に示したように、絶縁性樹脂からなる補助スペーサ５をさらに追加することが、その例である。

本発明のカラーフィルタをアクティブ・マトリックス基板と対向させ、カラー液晶表示装置とすることで、押圧(外力)にも耐性のあるカラー表示の平面型ディスプレイとした。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタのメインスペーサの一例を示す要部拡大断面図。 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタのサブスペーサの一例を示す要部拡大断面図。

符号の説明

１…ガラス基板
２…ブラックマトリックス層
３…着色層
４…対向電極
５…補助スペーサ

Claims (2)

1. 赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色の着色層の他に、イエロー（Ｙ）の着色層と、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のうちから少なくとも一色の着色層を選択して着色層に追加したカラー液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、
   前記着色層のうちの少なくとも二層を選択して積層することにより、ブラックマトリックス層の上に、液晶表示装置の対向基板との間隔を保持するスペーサを形成するかもしくはスペーサの一部を形成するカラーフィルタであって、
   サブスペーサは、積層する着色層に、他の着色層に比べて含有する顔料の分量が少ないイエロー（Ｙ）の着色層を用いて薄く形成され、メインスペーサはイエロー（Ｙ）を除いた残りの着色層を積層することにより形成されたことを特徴とするカラーフィルタ。
2. 請求項１に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とするカラー液晶表示装置。

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