WO2006013933A1 - カラーフィルタ基板およびそれを備える液晶表示パネル - Google Patents

カラーフィルタ基板およびそれを備える液晶表示パネル Download PDF

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WO2006013933A1
WO2006013933A1 PCT/JP2005/014319 JP2005014319W WO2006013933A1 WO 2006013933 A1 WO2006013933 A1 WO 2006013933A1 JP 2005014319 W JP2005014319 W JP 2005014319W WO 2006013933 A1 WO2006013933 A1 WO 2006013933A1
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liquid crystal
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filter substrate
columnar
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Masayuki Tsuji
Toshihide Tsubata
Tsuyoshi Tokuda
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Sharp Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a color filter substrate and a liquid crystal display panel including the same.
  • Liquid crystal display devices are characterized by their small size, thinness, low power consumption, and light weight, and are currently widely used in various electronic devices.
  • an active matrix type liquid crystal display device having a switching element is widely used in office automation equipment such as a NOSOCON, AV equipment such as a TV, and a mobile phone.
  • liquid crystal display devices have rapidly increased in display quality, such as increased size, higher definition, improved pixel effective area ratio (higher aperture ratio), wider viewing angle, or improved color purity. Yes.
  • a liquid crystal display device has a pair of substrates (for example, an active matrix substrate and a color filter substrate) disposed so as to face each other, and a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates. It has a display panel and a driving circuit for supplying a predetermined signal and voltage to the liquid crystal display panel. Further, the transmissive or transflective liquid crystal display device includes a lighting device such as a knock light. A part of the drive circuit may be formed integrally with the liquid crystal display panel. Recently, LCD TVs equipped with TV receivers are also rapidly spreading.
  • the thickness of the liquid crystal layer (sometimes called a cell gap) is defined by a member called a spacer.
  • Spacers include granular spacers such as plastic beads, and columnar structures ("columnar spacers", “dotted spacers” or “photospacers”) formed on a substrate using photosensitive resin. It is sometimes called “sa”.)
  • the thickness of the liquid crystal layer depends on the display mode, for example, in a vertical alignment mode (VA mode) liquid crystal panel that has been widely used in recent years, it directly affects the retardation. It is important to keep the value set.
  • VA mode vertical alignment mode
  • the thickness of the liquid crystal layer must be set and maintained at a predetermined thickness throughout the entire display area. Is an important technical issue.
  • a rectangular frame-shaped seal portion is formed on the surface of one substrate of a pair of substrates using a sealing agent, and the seal portion is formed on the seal portion.
  • a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer can be obtained by dropping a liquid crystal material into the enclosed region, bonding it to the other substrate, and solidifying (typically curing) the sealant.
  • the This dripping method has become a very important technology in the manufacture of large liquid crystal display panels.
  • Patent Document 2 discloses a countermeasure for reducing bubbles due to a short supply amount of liquid crystal material.
  • Patent Document 3 discloses a method of reducing bubbles caused by a gas that also generates force such as a color filter (including water adsorbed on the surface such as a color filter).
  • Patent Document 4 discloses a measure for reducing “cold bubbles” generated at low temperatures because the spacer does not follow the change in thickness of the liquid crystal layer due to thermal contraction of the liquid crystal material. It has been.
  • the liquid crystal display panel described in Patent Document 4 is provided with two types of columnar spacers having different heights, and the lower V columnar spacers are within the range of inertia of the high V type columnar spacers.
  • the higher spacer is used. Absorbs the shrinkage of the tape and reduces the generation of cold bubbles.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 8-20627
  • Patent Document 2 JP 2002-107740 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 11 174477
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-84289
  • the liquid crystal material extends (or spreads) when the liquid crystal material is dropped into the region surrounded by the seal portion on one substrate and then the other substrate is bonded. Therefore, when the liquid crystal material spreads throughout the liquid crystal cell, the liquid crystal material is difficult to spread (difficult to spread), and the liquid crystal material is locally insufficient, and as a result, bubbles are generated. Since these bubbles do not contain gas, they are sometimes called “vacuum bubbles”. Since the vacuum bubbles are caused by difficulty in spreading the liquid crystal material, they tend to be generated when the spacer density (arrangement density: the number of spacers per unit area) is increased.
  • the granular spacer mixed in the sealant and the spacer in the display area Since the distance between them is large, the cell gap is locally narrowed by the deflection of the glass substrate, and vacuum bubbles are easily generated.
  • the present invention has been made in view of the above points, and the main object of the present invention is a dropping method.
  • An object of the present invention is to provide a color filter substrate having a structure capable of suppressing the generation of vacuum bubbles and the increase in process time in the injection method.
  • the color filter substrate of the present invention is a color filter substrate used for a liquid crystal display panel, and is a transparent substrate, at least three colored layers provided on the transparent substrate, and pixels in the display region.
  • Difference in height from the first columnar structure having a height smaller than that of the body Force is characterized by exceeding an elastic deformation range of the first columnar structure.
  • a black matrix is provided in a pixel peripheral part in the display area and Z or a frame area outside the display area, and the first and second columnar structures are formed on the black matrix. Is formed.
  • a difference between the first columnar structure and the second columnar structure is 0.4 ⁇ m or more.
  • the first columnar structure has a plurality of resin layers
  • the second columnar structure is at least of the plurality of resin layers of the first columnar structure. Does not have a single resin layer.
  • the first columnar structure has a plurality of resin layers, and the first columnar structure and the second columnar structures have a common resin layer, The common resin layer has the same thickness.
  • the plurality of resin layers include a photosensitive resin layer.
  • the photosensitive resin layer may be a positive type or a negative type. Also, some of the plurality of resin layers may be positive and others may be negative.
  • the plurality of resin layers include at least two of the at least three colored layers.
  • the pixel region further includes an alignment control protrusion structure.
  • the orientation control protrusion structure is, for example, a rib of an MVA liquid crystal display panel.
  • the alignment control protrusion structure is shared with the second columnar structure. It has a through layer.
  • the second columnar structure in the display region, is arranged at a position that bisects the distance between the two first columnar structures adjacent to each other in the row direction or the column direction.
  • the second columnar structure has a seal portion outside the display area, and the second columnar structure is arranged on the outermost side of the display area or the second columnar structure.
  • a second columnar structure disposed at a position that bisects the shortest distance between the columnar structure and the seal portion;
  • a vertical alignment film is further provided.
  • a liquid crystal display panel of the present invention includes any one of the color filter substrates described above.
  • the liquid crystal display panel may be formed by a dropping method or a vacuum injection method.
  • a liquid crystal television of the present invention includes the above-mentioned liquid crystal display panel.
  • the color filter substrate of the present invention includes a first columnar structure that defines a cell gap provided in a pixel peripheral portion within a display region, and a first columnar structure that is smaller in height than the first columnar structure.
  • the first columnar structure functions as a columnar spacer, and the second columnar structure acts to improve the ease of spreading (ease of spreading and flowability) of the liquid crystal material. As a result, according to the present invention, generation of vacuum bubbles in the dropping method and increase in process time in the injection method can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a liquid crystal front panel 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure in the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure in the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing another example of the cross-sectional structure in the display area of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing still another example of the cross-sectional structure in the display area of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing still another example of the cross-sectional structure in the display area of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing still another example of the cross-sectional structure in the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing another example of the cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing another example of the cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing still another example of the cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing still another example of the cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1, and is a schematic diagram showing still another example of a cross-sectional structure outside the display region of the liquid crystal display panel 100.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of another liquid crystal front panel according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the compressive load and the amount of compressive strain for explaining the elastic deformation range of the columnar structure.
  • Second columnar structure provided in the display area
  • Second columnar structure provided outside the display area (frame area)
  • the present invention is based on the new knowledge obtained as a result of the inventor's earnest study on the easiness of spreading of the liquid crystal material.
  • the alignment film formed on the upper surface (and side surfaces) of the columnar structure becomes thin. This is to provide a liquid alignment film material.
  • This alignment film which is thinner than other regions, has a weak alignment regulating force on the liquid crystal material. As a result, the liquid crystal material stretches (flows) in a state where the alignment of liquid crystal molecules is not constant.
  • a combination of vertical alignment film and liquid crystal material for vertical alignment! / So that the liquid crystal molecules are orthogonal to the direction in which the liquid crystal material extends (in-plane direction of the substrate).
  • a color filter substrate includes a first columnar structure that defines a cell gap provided in a pixel peripheral portion within a display area, and a first columnar structure that is smaller in height than the first columnar structure. 1 There is a second columnar structure whose height difference from the columnar structure exceeds the elastic deformation range of the first columnar structure. It is provided outside the display area.
  • the first columnar structure functions as a columnar spacer, and the second columnar structure improves the ease of spreading (ease of spreading and flowability) of the liquid crystal material. Therefore, generation of vacuum bubbles in the dropping method and increase in process time in the injection method can be suppressed.
  • the second columnar structure provided in the display area is released into the atmosphere by the dropping method or the vacuum injection method, and even when an external force is applied to the liquid crystal cell and the cell gap is narrowed, the second columnar structure is provided. There is no contact with the surface of a substrate (for example, an active matrix substrate) facing the substrate (for example, a color filter substrate) provided with a space on which a liquid crystal material flows.
  • the second columnar structure provided outside the display area (frame area) may come into contact with the opposing substrate depending on the arrangement density, but the liquid crystal material of the second columnar structure in the display area is the same as the second columnar structure in the display area. Improve ease of spreading.
  • the second columnar structure has a cell gap between the spacer defining the cell gap (a granular spacer mixed in the first columnar structure and the sealant). Is arranged at the narrowest position, and improves the easiness of spreading of the liquid crystal material in that portion.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a liquid crystal display panel 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and shows variations in the configuration of the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102. , Flat layout The deviation is as shown in Fig. 1.
  • the liquid crystal display panel 100 includes a color filter substrate 20, an active matrix substrate 30, and a liquid crystal layer 40 provided between the power filter substrate 20 and the active matrix substrate 30.
  • the liquid crystal layer 40 is provided in a region surrounded by the sealant 105, is regulated by the vertical alignment film 104, and assumes a vertical alignment state when no voltage is applied.
  • the vertical alignment film and other components formed on the surface of the active matrix substrate 30 on the liquid crystal layer 40 side are omitted for simplicity.
  • the active matrix substrate 30 is, for example, various known TFT substrates.
  • the color filter substrate 20 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 10, a black matrix (also referred to as a BM film or a light-shielding film) 90 formed thereon, a color filter layer 21, and a first columnar shape.
  • the structure 101 includes a second columnar structure 102, a counter electrode (transparent electrode) 103, and an alignment film 104.
  • the color filter layer 21 includes at least three colored layers.
  • the red colored layer 21R, the green colored layer 21G, and the blue colored layer 21B are exemplified.
  • the color filter layer 21 is typically formed of a colored resin layer.
  • the black matrix 90 may also be formed of a colored resin layer (that is, a black resin layer) or a metal layer.
  • the color filter substrate 20 has the alignment control protrusion structure 22 in the pixel region, and the liquid crystal display panel 100 is an MVA type liquid crystal display panel. Of course, it goes without saying that the alignment control protrusion structure 22 can be omitted if
  • the minimum unit for displaying each color of red, green, and blue is called a pixel
  • the minimum unit for color display composed of three color pixels is called a color display pixel.
  • the color display pixel may include pixels of three or more colors.
  • the first columnar structure 101 functioning as a spacer is provided in the peripheral portion of the pixel in the display area, and is not provided in the frame area. As described later, this is because the thickness of the liquid crystal layer in the frame region is preferably smaller than the thickness of the liquid crystal layer in the display region from the viewpoint of display quality.
  • the first columnar structure 101 generally has a predetermined height within a range of about a force.
  • the second columnar structure 102 which does not function as a spacer whose height is lower than that of the first columnar structure 101, is arranged in the display area 102a and outside the display area (frame area).
  • the 102b the effect which improves the fluidity
  • the height of the second columnar structure 102 is smaller than the height of the first columnar structure 101.
  • the difference in height from the first columnar structure 101 exceeds the elastic deformation range of the first columnar structure 101. ing.
  • the elastic deformation range (limit) is generally less than about 0.
  • the elastic range of the height of the first columnar structure 101 is about 0.3.
  • the force is about 0.3 / zm
  • the difference from the height of the second columnar structure 102 is 0.5. It is set to m or more.
  • the “height” of the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102 is the height on the BM film 90 when both are formed on the BM film 90 as illustrated.
  • the BM film is omitted (when the light shielding structure on the active matrix substrate side is used), the height above the glass substrate 10 is indicated.
  • the arrangement of the first columnar structures 101 and the second columnar structures 102a in the display region is such that the first columnar structures 101 and the second columnar structures 102 are alternately staggered. Place it in. That is, the second columnar structure 102 is arranged at a position that divides the distance between the two first columnar structures 101 adjacent to each other in the row direction or the column direction (defined by the pixel matrix arrangement) into approximately two equal parts. To do. This is because the cell gap at this position is the smallest.
  • the arrangement of the first columnar structures 101 and the second columnar structures 102 is not limited to this.
  • the active matrix substrate 30 can be manufactured, for example, as follows.
  • a metal such as a TiZAlZTi laminated film is formed by sputtering to form a scanning signal wiring (gate wiring) (not shown) and an auxiliary capacitance wiring (not shown) on a transparent substrate, and photolithography is performed.
  • a resist pattern is formed by one method, dry etching is performed using an etching gas such as a chlorine-based gas, and the resist is peeled off and simultaneously formed.
  • a gate insulating film such as silicon nitride (SiNx), an active semiconductor layer such as amorphous silicon, and a low-resistance semiconductor layer such as amorphous silicon doped with phosphorus are formed by CV D, and thereafter
  • a metal such as AlZTi is formed by sputtering to form a data signal wiring (source wiring) (not shown), a drain lead wiring (not shown), and an auxiliary capacitance forming electrode (not shown),
  • Form resist pattern by photolithography It is formed simultaneously by dry etching using an etching gas such as chlorinated gas and stripping the resist.
  • the auxiliary capacitance is formed by sandwiching a gate insulating film of about 400 nm between the auxiliary capacitance wiring (not shown) and the auxiliary capacitance forming electrode (not shown). Then, a TFT element (not shown) is formed by dry etching the low resistance semiconductor layer using chlorine gas or the like for source / drain separation. Next, an interlayer insulating film (not shown) having a strength such as an acrylic photosensitive resin is applied by spin coating, and a contact hole (not shown) for electrically contacting the drain lead wiring (not shown) and the pixel electrode. )) By a photolithographic method.
  • the interlayer insulating film (not shown) is about 3 m.
  • ITO is formed by sputtering to form a pixel electrode (not shown), a resist pattern is formed by photolithography, and etching is performed with an etching solution such as salty ferric iron to obtain a pixel electrode pattern.
  • an etching solution such as salty ferric iron
  • the color filter substrate 20 can be manufactured, for example, as follows.
  • a negative acrylic photosensitive resin liquid in which carbon fine particles are dispersed is applied onto the transparent substrate 10 by spin coating, and then dried to form a black photosensitive resin layer. Subsequently, after the black photosensitive resin layer is exposed through a photomask, development is performed to form a black matrix layer (BM) 90. At this time, the first colored layer (for example, the red colored layer), the second colored layer (for example, the green colored layer), and the third colored layer (for example, the blue colored layer) are respectively formed in the regions for the first colored layer. An opening, an opening for the second colored layer, and an opening for the third colored layer (each opening corresponds to each pixel electrode) are formed. Next, after applying a negative acrylic photosensitive resin solution in which a pigment is dispersed by spin coating, drying is performed, and exposure and development are performed using a photomask to form a red colored layer.
  • BM black matrix layer
  • the second color layer for example, the green color layer
  • the third color layer for example, the blue color layer
  • first columnar structure body 101 and the second columnar structure body 102 will be described with reference to cross-sectional views of FIGS.
  • a counter electrode 103 made of ITO or the like is formed by sputtering.
  • a negative acrylic photosensitive resin is applied by spin coating, followed by drying, exposure and development using a photomask, and a first columnar shape that defines a cell gap for the display area. A structure 101 is formed.
  • the coating film is thinly coated by the same method to form the second columnar structure 102 that is lower in height than the first columnar structure 101 and does not contribute to the formation of the cell gap.
  • the cell gap is the narrowest due to the deformation of the first columnar structure 101 and the deflection of the glass substrate due to the external pressure due to the air release after evacuation by the injection method and the dropping method. Place at the position.
  • the first columnar structures 101 are arranged at a constant pitch (for example, as shown in FIG. 1 when the column size (diameter) is 18 m, as shown in FIG. Place spacers regularly at 787 m).
  • the first columnar structure 101 is arranged at a point where the cell gap is narrowed due to the deformation of the first columnar structure 101 and the deflection of the glass substrate. Specifically, as shown in FIG. 1, it is arranged at the center of a quadrangle having the first columnar structure 101 as a vertex. As shown in Fig.
  • the arrangement of the first columnar structures 101 when the arrangement of the first columnar structures 101 is not regular, it is most effective to arrange them at the position where the cell gap force becomes the smallest due to the deformation of the first columnar structures 101 and the deflection of the glass substrate.
  • a positive type material may be used for the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102, and a negative type material may be used for the alignment control protrusion structure 22.
  • the same material can be used for all, and the height of the second columnar structure 102 and the orientation control protrusion structure 22 can be simultaneously formed by changing the exposure amount with respect to the first columnar structure 101. Can also be implemented.
  • the BM film thickness is 1.6 m
  • the film thicknesses of the first to third colored layers are 1.
  • the colored layer 21 'in the lower layer portion of the first columnar structure 101 is formed.
  • the film thickness is 1.
  • the height of the first columnar structure 101 is 2.3 / ⁇ ⁇
  • the height of the second columnar structure 102 is 1.
  • the height of the orientation control protrusion structure 22 is 1. did.
  • the height difference of the second columnar structure 102 is 0.5 ⁇ m.
  • the first columnar structure body 101, the second columnar structure body 102, and the alignment control protrusion structure body 22 are changed in the exposure amount or the exposure amount depending on the mask opening size, thereby forming a single film. It is acceptable to perform simultaneous formation in the exposure and development processes.
  • the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102 when forming the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102, the first columnar formed with a negative resist or a positive resist.
  • the structure 101, the second columnar structure 102, and the orientation control protrusion 22 three colors are stacked on the lower layer of the first columnar structure 101 (for example, a red coloring layer, a green coloring layer, and a blue coloring layer), and a second columnar shape.
  • Two colored layers for example, a green colored layer and a blue colored layer
  • the first columnar structure 101, the second columnar structure 102, and the orientation control protrusion structure having different heights are arranged. 22 can be formed at the same time.
  • the BM film thickness is 1. 6111
  • the first to third colored layer film thickness is 1. 8 111
  • the colored layer 21 in the lower layer portion of the first columnar structure 101 is the film thickness. 1. ⁇ ⁇ ⁇ , 1. l ⁇ m, formed in the order of 0.75 m, and the thickness of the spacer forming material was 0.45 m.
  • the thickness of the colored layer 21 in the lower layer is 1.7 m, 1 .: L m
  • the film thickness of the spacer forming material is 0.7 m
  • the orientation control protrusion structure Body 22 is designated 1.
  • the difference between the height of the first columnar structure 101 and the height of the second columnar structure 102 is 0.5 ⁇ m.
  • the lower layer portion of the first columnar structure 101 has two layers, the second columnar structure 102 has one layer, or the lower layer portion of the first columnar structure 101 has one layer, and the second columnar structure In the lower layer portion of 102, the first columnar structure 101 is lower in height than the first columnar structure 101 due to the structure without stacking, and even if the second columnar structure 102 is formed, it is unreasonable. .
  • the first columnar structure 101 is composed of a plurality of resin layers
  • the second columnar structure 102 is at least one of the plurality of resin layers constituting the first columnar structure 101.
  • the height difference between the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102 can be obtained by a simple process. If the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102 have a common resin layer and the common resin layer has the same thickness, the process can be further simplified. . For example, in the method described in Patent Document 4 described above, the thickness of the colored layer is reduced.
  • the difference in height between the two columnar spacers is kept within a predetermined range (within the range of inertia of the higher spacer), but the manufacturing process becomes complicated and the height is controlled. It ’s difficult. Furthermore, if the thickness of the colored layer is changed, coloring may occur when displaying. If a colored layer having the same thickness is used, such a problem does not occur.
  • each first columnar structure 101 (parallel to the substrate surface) is adopted. It is necessary to make the cross-sectional area relatively large, and in order to ensure adequate panel elasticity, it is necessary to reduce the number of spacers (first columnar structures).
  • the columnar structure itself generally has a high elastic modulus, so the number of installations must be reduced. In such a case, the amount of deflection of the glass substrate increases, but by arranging the second columnar structure according to the present invention, the easiness of spreading of the liquid crystal material is improved and the generation of vacuum bubbles is suppressed. be able to. Therefore, the present invention is particularly advantageous in the configuration in which the first columnar structure 101 is formed by overlapping the colored layers.
  • the first columnar structure 101 is a three-color laminate of colored layers (for example, a red colored layer, a green colored layer, and a blue colored layer), and a second columnar structure. It is also possible to form 102 with only two colored layers (for example, a green colored layer and a blue colored layer) and separately form only the orientation control protrusion structure 22.
  • the BM film thickness is 1.6 m
  • the first to third colored layer film thickness is 1.7 m
  • the colored layer 21 in the lower layer of the first columnar structure 101 is a film. Thicknesses were formed in the order of 1.7 / ⁇ ⁇ , 1.1 / ⁇ ⁇ , and 0.75 m.
  • the thickness of the colored layer 21 'in the lower layer portion was set to 1.7 m, 1 .: m, and the orientation control protrusion structure 22 was set to 1. In this case, the difference between the height of the first columnar structure 101 and the height of the second columnar structure 102 is 0.75 m.
  • the first columnar structure 101 is a two-color laminate of colored layers
  • the second columnar structure 102 is a one-color structure. Even if the second columnar structure 102 having a lower height than the structure 1101 is formed, there is no problem.
  • the first columnar structure 101 is a colored layer.
  • Three-color laminate for example, red colored layer, green colored layer, and blue colored layer
  • second columnar structure 102 is formed of only two colored layers (for example, green colored layer and blue colored layer) 21 ', and alignment control protrusion structure It is also possible to form a 22-color laminated structure with colored layers.
  • the BM film thickness is 1.6111
  • the film thicknesses of the first to third colored layers are 1.7 m
  • the colored layer 21 in the lower layer of the first columnar structure 101 is The film thickness was formed in the order of 1.7 / ⁇ ⁇ , 1.1 / ⁇ ⁇ , and 0.75 ⁇ m.
  • the thickness of the lower colored layer 21 ′ was 1.7 m, 1 .: m
  • the orientation control protrusion structure 22 was 1.7 m.
  • the difference between the height of the first columnar structure 101 and the height of the second columnar structure 102 is 0.75 m.
  • the first columnar structure 101 has a two-color stack of colored layers
  • the second columnar structure 102 has a single layer structure. Even if the second columnar structure 102 having a height lower than that of the one columnar structure 101 is formed, there is no problem.
  • the force shown in the case of a BM made of a resin is also applicable to a BM having a metal force.
  • the force die coating method shown in the example in which the colored layer is formed by the spin coating method may be carried out by the dry film laminating method.
  • the height difference between the first columnar structure 101 and the second columnar structure 102 is 0.5 m, 0.5 m, 0.75 m, and 0.75, respectively. It is ⁇ m, and the second columnar structure 102 does not come into contact with the amount of deformation of the first columnar structure 101 and the amount of deflection of the glass substrate at the external pressure due to atmospheric pressure in the pouring method and dropping method.
  • the elastic deformation range of the first columnar structure 101 is in the range of about 0.2 111 to about 0.3 / zm.
  • the elastic deformation range (limit) can be measured by, for example, a micro hardness meter (DUH-201 manufactured by Shimadzu Corporation). It is obtained as the minimum amount of compressive strain that causes “buckling” when the compressive load applied to the columnar structure is increased.
  • the elastic deformation range of the columnar structure exemplified here is the compressive strain amount force and the compressive strain amount at the point of buckling (buckling point 1).
  • the BM film may buckle (break) before the columnar structure itself buckles.
  • the elastic deformation range of the laminated structure of the BM film and the columnar structure should be used as the elastic deformation range of the columnar structure.
  • FIGS. 6 to 9 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1, showing the nomination of the configuration of the second columnar structure 102b, and the planar arrangement of each is As shown in Figure 1.
  • 6 to 9 correspond to the configurations in FIGS. 2 to 5, respectively, and the second columnar structures 102b have the same cross-sectional structure as the corresponding second columnar structures 102a. is doing.
  • the second columnar structure 102b is preferably larger than the second columnar structure 102a formed in the display region (size when viewed from the normal direction of the substrate).
  • the second columnar structure 102a Since the second columnar structure 102a is provided in the periphery of the pixel in the display area, the size of the second columnar structure 102a is restricted and the manufacturing process may be complicated. There is no such restriction outside the display area. Can be sized. For example, even if the second columnar structure 102a is 15 m ⁇ in the display area, the second columnar structure 102b outside the display area can be 30 ⁇ or more.
  • the provision of the second columnar structures 102b also in the frame region can improve the easiness of spreading of the liquid crystal material.
  • the second columnar structure 102b is located at a position that bisects the shortest distance between the first columnar structure 101 or the second columnar structure 102a arranged on the outermost side of the display area and the seal portion. Deploy. This is because the cell gap is narrowest at this position. If a sufficient effect cannot be obtained even if the second columnar structure 102b is disposed at this position, the position where the shortest distance between the provided second columnar structure 102b and the seal portion is divided into approximately two equal parts is provided. Two second columnar structures are further divided into positions that bisect the shortest distance between the second columnar structure 102b and the first columnar structure 101 or the second columnar structure 102a arranged on the outermost side of the display area. Place the body 102b. If this is not sufficient, each of the four second columnar structures 102b is further divided into approximately two equal parts. Deploy.
  • the glass substrate between the seal portion 105 and the display area The second columnar structure 102b is disposed at the point where the cell gap becomes the narrowest due to bending.
  • the point at which the cell gap becomes the narrowest is the point at which the deflection of the glass substrate is maximized, and is supported by the portion supported by the seal spacer 106 and the first columnar structure 101 in the display area. It becomes the center point with the part.
  • the second columnar structure 102 and the center point of the part supported by the seal spacer and the center point of the part supported by the first columnar structure 101 in the display area are secondly placed.
  • a columnar structure 102 is arranged. This arrangement interval may be arranged at the same pitch as the arrangement interval in the orthogonal direction in the direction parallel to the force sealant, which is an arrangement in the direction orthogonal to the sealant (see FIG. 1).
  • the first columnar structure 101 that defines the cell gap is not disposed in the frame region.
  • the black matrix 90 that is the base of the columnar structure 101 is relatively wide, so that the resin material (liquid, solution, or molten state) applied thereon flows into a thin film ( (Flattening) does not occur. Therefore, when the columnar structure 101 is formed in the frame region, the height of the columnar structure 101 is about 0.1 m ⁇ O.2 m higher than in the display region where the thin film is generated due to the influence of the base film. When the cell gap in the frame area is relatively higher than the cell gap in the display area, the display quality is degraded.
  • the cell gap at the periphery of the panel is displayed because the white gap in the black display becomes noticeable and leads to poor quality because the cell gap at the periphery increases. It is desirable to design the area low.
  • the first columnar structure 101 is not provided in the frame region, and only the second columnar structure 102 that does not contribute to the cell gap is disposed, so that display quality due to an increase in the cell gap is achieved.
  • the injection time can be extended by the vacuum injection method and the generation of vacuum bubbles by the dropping method can be prevented.
  • a liquid crystal display panel is manufactured as follows, for example.
  • baking is performed at 210 ° C for 60 minutes as a degassing process before coating the alignment film, and then the substrate is cleaned.
  • the orientation film is applied with a film thickness of 0. After alignment film application, 20
  • a rubbing process is performed.
  • the conditions are 0.6mm per hair, roller rotation speed 600rpm, stage speed 60mmZ seconds.
  • a UV curable seal resin is applied to the periphery of the active matrix substrate side, and a vertical conductive material containing conductive beads is applied to the color filter substrate, and then liquid crystal is dropped by a dropping method.
  • the liquid crystal display panel As the liquid crystal display panel, a 22-inch WVGA (Wide Video Graphics Allay) is used, and an optimal amount of liquid crystal is dropped by a liquid crystal dropping method so that the cell gap is 3.7 m. Specifically, the amount of one drop is 1.65 mg, the total number of drops is 276, the total liquid drop is 455 mg, and drops are applied regularly to the inner part of the seal. Furthermore, after the color filter substrate and the active matrix substrate on which seal drawing and liquid crystal dropping were performed as described above were bonded, the atmosphere in the apparatus was reduced to lPa, and the substrates were bonded under this reduced pressure, The seal portion is crushed by setting the atmosphere to atmospheric pressure, and a desired seal gap is obtained.
  • WVGA Wide Video Graphics Allay
  • the structure having a desired cell gap in the seal portion is subjected to UV irradiation with a UV curing device to temporarily cure the seal resin.
  • the UV curing condition is 2000 mjZcm 2 .
  • beta is performed at 130 ° C for 70 minutes in order to finally cure the seal resin.
  • the liquid crystal spreads inside the seal resin and the liquid crystal is filled in the cell.
  • the structure is divided into liquid crystal display panel units to complete the liquid crystal display panel.
  • the active matrix substrate and the color filter substrate formed as described above are subjected to substrate cleaning, and alignment film coating is performed with a film thickness of 0.06 m.
  • the alignment film is baked at 200 ° C. for 40 minutes and then washed after the alignment film is applied.
  • thermosetting sealant around the color filter substrate and pre-bake at 90 ° C for 800 seconds.
  • the gap of the seal part is created by a hot press at 120 ° C-240 seconds. 160 ° C-240 seconds
  • the seal is temporarily cured with a hot press. The pressure is 0.16 N'm. At this point, a desired seal gap is obtained.
  • beta is performed at 160 ° C for 60 minutes to final cure the seal resin.
  • the structure is divided into units of liquid crystal display panels. After dividing, perform degassing for 2 hours at 60 ° C and lPa.
  • the panel that has been degassed is evacuated to lPa in a vacuum chamber and left for 240 minutes, and then contacted with the liquid crystal material. After wetting, N in the vacuum chamber
  • the panel is filled with the desired amount of liquid crystal by leaving it for 10 hours. Apply a UV-curable end seal resin to the injection hole on the panel filled with the desired amount of liquid crystal, infiltrate the resin into the panel for about 500 ⁇ m, and then apply 5000 miZcm 2 of UV radiation.
  • the liquid crystal display panel is completed by curing.
  • a liquid crystal display device can be obtained by connecting a drive circuit or the like to the liquid crystal display panel as necessary.
  • the liquid crystal display device formed as described above is satisfactory because the dropped liquid crystal material is sufficiently distributed in the cell, no residual bubbles are generated, and the display quality is not deteriorated due to the alignment abnormality. A favorable display quality can be obtained.
  • the second columnar structure 102 that does not contribute to the formation of the cell gap is arranged at the position where the cell gap becomes the narrowest with respect to the first columnar structure 101 that defines the cell gap. Therefore, the second columnar structure 102 has an interface resistance of the alignment film during liquid crystal injection. The resistance can be reduced, and the processing capacity can be reduced by extending the injection time in the injection method, and the generation of vacuum bubbles due to insufficient expansion of the liquid crystal material in the dropping method can be suppressed. Industrial applicability
  • the present invention it is possible to prevent the processing capacity from being lowered by suppressing the extension of the injection time of the liquid crystal display device manufactured by the injection method, and to suppress the generation of vacuum bubbles due to insufficient liquid crystal in the dropping method, A liquid crystal display device with good display quality can be obtained.

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Description

明 細 書
カラーフィルタ基板およびそれを備える液晶表示パネル
技術分野
[0001] 本発明はカラーフィルタ基板およびそれを備える液晶表示パネルに関する。
背景技術
[0002] 液晶表示装置は、小型、薄型、低消費電力、および軽量という特徴を有するため、 現在、各種の電子機器に広く用いられている。特に、スイッチング素子を有するァク ティブマトリクス型液晶表示装置は、ノソコン等の OA機器、テレビ等の AV機器ゃ携 帯電話などに広く採用されている。また、近年、液晶表示装置の大型化や、高精細 ィ匕、画素有効面積比率の向上 (高開口率化）、広視野角化、または色純度向上など の表示品位の向上が急速に進んでいる。
[0003] 液晶表示装置は、一般に、互いに対向するように配置された一対の基板 (例えばァ クティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板）と、これら一対の基板の間に配置された 液晶層とを有する液晶表示パネルと、液晶表示パネルに所定の信号や電圧を供給 する駆動回路とを有する。更に、透過型または半透過型の液晶表示装置は、ノ ックラ イトなどの照明装置を有する。なお、駆動回路の一部は液晶表示パネルに一体に形 成されることもある。最近は、更に、 TV受信器を備えた液晶テレビが急速に普及しつ つある。
[0004] 液晶表示パネルにぉ 、て、液晶層の厚さ（セルギャップと呼ばれることもある）は、ス ぺーサと呼ばれる部材によって規定される。スぺーサとしては、プラスチックビーズな どの粒状スぺーサや、基板に感光性榭脂を用いて形成された柱状構造体（「柱状ス ぺーサ」、「ドット状スぺーサ」あるいは「フォトスぺーサ」と呼ばれることがある。）が用 いられている。液晶層の厚さは、表示モードによるものの、例えば近年広く利用され ている垂直配向モード (VAモード）の液晶パネルにおいては、リタデーシヨンに直接 影響するため、高い表示品位を得るためには、所定の値に設定'維持することが重要 である。また、大画面の液晶パネルにおいては、表示領域の全体に亘つて液晶層の 厚さを所定の厚さに設定'維持する必要があり、スぺーサの構造および配置の最適 化は重要な技術課題となって 、る。
[0005] 一方で、液晶表示パネルの大型化が進むに連れて、液晶表示パネルの製造方法 における液晶層を形成するプロセスに「滴下法」が採用されつつある（例えば特許文 献 1参照)。
[0006] 従来は、「(真空）注入法」という方法が広く用いられていた。この方法は、一対の基 板を所定の間隙を形成するようにシール剤を用いて貼り合せることによって得られた 液晶セル (空セル)を真空チャンバ一内に保持し、液晶セル内の空気を除去した後、 液晶セルのシール部の一部に設けられた注入口を液晶材料に接触させた状態でチ ヤンバー内を常圧に戻し、大気圧により液晶材料を液晶セルに注入した後、注入口 を榭脂で封止すると 、う方法である。大型液晶パネルの製造にこのような注入法を採 用すると、液晶材料の注入に長時間を要し、製造効率が著しく低下する。
[0007] そこで注入法よりもプロセス時間を短くできる滴下法が採用されつつある。
[0008] 滴下法では、上記特許文献 1に記載されているように、一対の基板のうち一方の基 板の表面にシール剤を用いて長方形の枠状のシール部を形成し、シール部に包囲 された領域内に液晶材料を滴下し、これを他方の基板と貼り合わせ、シール剤を固 化 (典型的には硬化）させること〖こよって、液晶層を備えた液晶表示パネルが得られ る。この滴下法は、大型液晶表示パネルの製造においては非常に重要な技術となつ ている。
[0009] 滴下法が有する問題の 1つに、液晶層に気泡が発生するという問題がある。気泡の 発生原因には、種々のものが知られており、例えば、特許文献 2には液晶材料の供 給量が不足するための気泡を低減する対策が開示されている。また、特許文献 3に は、カラーフィルタなど力も発生するガス (カラーフィルタなど表面に吸着した水を含 む）に起因する気泡を低減する方法が開示されている。さらに、特許文献 4には、液 晶材料の熱収縮による液晶層の厚さの変化にスぺーサが追随しないことにより低温 にお 、て発生する「低温気泡」を低減するための対策が開示されて 、る。特許文献 4 に記載の液晶表示パネルは、高さが異なる 2種類の柱状スぺーサを設け、且つ、高 V、方の柱状スぺーサの弹性変形範囲内で低 、方の柱状スぺーサにも外部荷重が掛 力るように設定することによって、高い方のスぺーサのみで温度変化に伴うセルギヤッ プの収縮を吸収し、低温気泡の発生を低減する。
特許文献 1：特公平 8— 20627号公報
特許文献 2 :特開 2002— 107740号公報
特許文献 3：特開平 11 174477号公報
特許文献 4：特開 2003 - 84289号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] し力しながら、本発明者が種々検討したところ、上記の特許文献に記載されて!、な い要因でも、気泡が発生することがわ力つた。
[0011] 滴下法では、一方の基板上のシール部で包囲された領域内に液晶材料を滴下し た後、他方の基板を貼り合せる際に、液晶材料がのびる（あるいは、広がる）ことによ つて液晶セルの全体に液晶材料が行渡るのである力 液晶材料がのび難 ヽ（広がり 難い）と、局所的に液晶材料が不足する状態となり、その結果、気泡が発生する。こ の気泡はガスを含まないので、特に「真空気泡」と呼ばれることがある。真空気泡は、 液晶材料ののび難さが原因であるので、スぺーサ密度 (配置密度：単位面積当りのス ぺーサの本数)が高くなると発生し易くなる。
[0012] 一方、スぺーサ密度が低くなり過ぎると、隣接スぺーサ間の距離が長くなるので、注 入法および滴下法における大気開放時の大気圧による液晶セルへの外圧によるス ぺーサの変形量およびスぺーサ間のガラス基板のたわみ量が増大し、局所的にセ ルギャップが狭くなり、真空気泡が発生し易くなる。また、液晶表示パネルの大型化（ すなわち画素サイズの大型化）に伴い隣接スぺーサ間の距離が長くなるので、この 問題は顕著になる。さらに、液晶表示パネルの額縁領域 (表示領域の周辺領域であ つてシール部の内側の領域をいう。 )においては、シール剤に混入された粒状スぺー サと表示領域内のスぺーサとの間の距離が大きいため、ガラス基板のたわみによりセ ルギャップが局所的に狭くなり、真空気泡が発生し易くなる。
[0013] ここでは、滴下法における問題を説明したが、注入法を用いる場合には、液晶材料 の注入時間が長くなることによるスループットの低下を招く。
[0014] 本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、本発明の主な目的は、滴下法に おける真空気泡の発生や、注入法におけるプロセスの時間の増大を抑制することが できる構造を備えたカラーフィルタ基板を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0015] 本発明のカラーフィルタ基板は、液晶表示パネルに用いられるカラーフィルタ基板 であって、透明基板と、前記透明基板上に設けられた少なくとも 3色の着色層と、表 示領域内の画素周辺部に設けられたセルギャップを規定する第 1柱状構造体と、前 記表示領域内の画素周辺部または前記表示領域外に設けられた第 2柱状構造体で あって、前記第 1柱状構造体よりも高さが小さぐ前記第 1柱状構造体との高さの違い 力 前記第 1柱状構造体の弾性変形範囲を超えて ヽることを特徴とする。
[0016] ある実施形態において、前記表示領域内の画素周辺部および Zまたは前記表示 領域外の額縁領域にブラックマトリクスを有し、前記第 1および第 2柱状構造体は、前 記ブラックマトリクス上に形成されている。
[0017] ある実施形態において、前記第 1柱状構造体と前記第 2柱状構造体との差は 0. 4 μ m以上である。
[0018] ある実施形態において、前記第 1柱状構造体は複数の榭脂層を有し、前記第 2柱 状構造体は、前記第 1柱状構造体の前記複数の榭脂層の内の少なくとも 1つの榭脂 層を有していない。
[0019] ある実施形態において、前記第 1柱状構造体は複数の榭脂層を有し、前記第 1柱 状構造体と前記第 2柱状構造体とは、共通の榭脂層を有し、前記共通の榭脂層は同 じ厚さを有している。
[0020] ある実施形態において、前記複数の榭脂層は感光性榭脂層を含む。前記感光性 榭脂層はポジ型であってもネガ型であってもよい。また、複数の榭脂層の一部がポジ 型で、他をネガ型としてもよい。
[0021] ある実施形態において、前記複数の榭脂層は、前記少なくとも 3色の着色層の内の 少なくとも 2層を含む。
[0022] ある実施形態において、画素領域内に配向制御用突起構造体をさらに有する。配 向制御用突起構造体は、例えば、 MVA型液晶表示パネルのリブである。
[0023] ある実施形態において、前記配向制御用突起構造体は、前記第 2柱状構造体と共 通の層を有する。
[0024] ある実施形態において、前記表示領域内において、前記第 2柱状構造体は行方向 または列方向において互いに隣接する 2つの前記第 1柱状構造体間の距離を略 2等 分する位置に配置された第 2柱状構造体を含む。
[0025] ある実施形態にぉ 、て、前記表示領域外にシール部を有し、前記第 2柱状構造体 は、前記表示領域の最も外側に配置された前記第 1柱状構造体または前記第 2柱状 構造体と前記シール部との最短距離を略 2等分する位置に配置された第 2柱状構造 体を含む。
[0026] ある実施形態において、垂直配向膜をさらに備える。
[0027] 本発明の液晶表示パネルは、上記のいずれかのカラーフィルタ基板を備えることを 特徴とする。前記液晶表示パネルは、滴下法で形成されても良いし、真空注入法で 形成されてもよい。
[0028] 本発明の液晶テレビは、上記液晶表示パネルを備えることを特徴とする。
発明の効果
[0029] 本発明のカラーフィルタ基板は、表示領域内の画素周辺部に設けられたセルギヤ ップを規定する第 1柱状構造体と、第 1柱状構造体よりも高さが小さぐ第 1柱状構造 体との高さの違いが第 1柱状構造体の弾性変形範囲を超えている第 2柱状構造体を 有しており、第 2柱状構造体は表示領域内の画素周辺部または表示領域外に設けら れている。第 1柱状構造体は柱状スぺーサとして機能し、第 2柱状構造体は液晶材 料ののび易さ（広がり易さ、流れ易さ）を改善するように作用する。その結果、本発明 によると、滴下法における真空気泡の発生や、注入法におけるプロセスの時間の増 大を抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]本発明による実施形態の液晶表パネル 100の模式的な平面図である。
[図 2]図 1中の A—A'線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域内 の断面構造の一例を示す模式図である。
[図 3]図 1中の A—A'線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域内 の断面構造の他の例を示す模式図である。 [図 4]図 1中の A— A'線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域内 の断面構造のさらに他の例を示す模式図である。
[図 5]図 1中の A—A'線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域内 の断面構造のさらに他の例を示す模式図である。
[図 6]図 1中の B— B '線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域外 の断面構造の一例を示す模式図である。
[図 7]図 1中の B— B'線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域外 の断面構造の他の例を示す模式図である。
[図 8]図 1中の B— B '線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域外 の断面構造のさらに他の例を示す模式図である。
[図 9]図 1中の B— B '線に沿った断面図であり、液晶表示パネル 100の表示領域外 の断面構造のさらに他の例を示す模式図である。
[図 10]本発明による実施形態の他の液晶表パネルの模式的な平面図である。
[図 11]柱状構造体の弾性変形範囲を説明するための圧縮荷重と圧縮歪量との関係 を示すグラフである。
符号の説明
10 :透明基板
20 :カラーフィルタ基板
21 :カラーフィルタ層
21R、 21G、 21B:着色層
21 '：柱状構造体を構成する着色層
22 :配向制御突起構造 (リブ）
30：アクティブマトリクス基板
40 :液晶層
90：ブラックマトリクス（黒色榭脂層）
100 :液晶表示装置
101 :第 1柱状構造体
103 :対向電極 (透明電極） 102 :第 2柱状構造体
102a：表示領域内に設けられた第 2柱状構造体
102b：表示領域外 (額縁領域）に設けられた第 2柱状構造体
104 :配向膜
105 :シール剤
106：シール剤に混入されたスぺーサ（シールスぺーサ）
発明を実施するための最良の形態
[0032] 本発明は、本発明者が液晶材料ののび易さについて鋭意検討した結果得られた 新たな知見に基づ 、て 、る。
[0033] 従来、真空注入法や滴下注入法にお!、て液晶セルが大気開放された後、液晶材 料をのび易くするためには、セルギャップを維持することが第一義的に重要であると 考えられていた。そこで、スぺーサの変形やガラス基板のたわみによってセルギヤッ プが狭くなるのを防止するために、スぺーサ密度を増大する、あるいは、スぺーサの 弾性率を高くするなどの方法がとられてきた。し力しながら、スぺーサ密度を上昇する とむしろ上述したように真空気泡が発生し易くなる。
[0034] 本発明者が種々実験を行った結果、柱状スぺーサよりも低 ヽ (スぺーサとして機能 しな 、高さの)柱状構造体を設けると、液晶セルが大気開放されたときセルギャップ が狭くなるにも拘らず、真空気泡の発生が抑制されるという現象が起こることを見出し た。この理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考察している。なお、本発明 はこの考察によって限定されるものではない。
[0035] 柱状構造体を覆うように配向膜を形成すると、柱状構造体の上面 (および側面）に 形成される配向膜は薄くなる。これは液状の配向膜材料を付与するためである。他の 領域よりも薄いこの配向膜は、液晶材料に対する配向規制力が弱ぐその結果、液 晶分子の配向が一定しない状態で液晶材料がのびる（流動する)。特に、実験に用 V、た垂直配向膜と垂直配向用液晶材料の組み合わせにお!/、ては、液晶材料がのび る方向（基板面内方向）に対して液晶分子が直交するように配向すると流動抵抗が高 いのに対し、配向規制力の弱い柱状構造体の上部 (または近傍）において液晶分子 の配向が乱れることにより流動抵抗が低下したものと考えられる。 [0036] 本発明の実施形態のカラーフィルタ基板は、表示領域内の画素周辺部に設けられ たセルギャップを規定する第 1柱状構造体と、第 1柱状構造体よりも高さが小さぐ第 1柱状構造体との高さの違いが第 1柱状構造体の弾性変形範囲を超えている第 2柱 状構造体を有しており、第 2柱状構造体は表示領域内の画素周辺部または表示領 域外に設けられている。第 1柱状構造体は柱状スぺーサとして機能し、第 2柱状構造 体は液晶材料ののび易さ（広がり易さ、流れ易さ）を改善する。従って、滴下法におけ る真空気泡の発生や、注入法におけるプロセスの時間の増大を抑制することができ る。
[0037] 表示領域内に設けられた第 2柱状構造体は、滴下法や真空注入法において大気 開放され外力が液晶セルに負荷され、セルギャップが狭くなつた場合においても、第 2柱状構造体が設けられた基板 (例えばカラーフィルタ基板）に対向する基板 (例え ばアクティブマトリクス基板)の表面に接触することは無ぐその上に液晶材料が流れ るスペースが形成される。表示領域外 (額縁領域）に設けられた第 2柱状構造体は、 その配置密度によっては対向する基板と接触することがあるが、表示領域内の第 2柱 状構造体と同様に液晶材料ののび易さを改善する。好まし 、実施形態にぉ 、ては、 第 2柱状構造体は、セルギャップを規定するスぺーサ (第 1柱状構造体およびシール 剤に混入された粒状スぺーサ）との間のセルギャップが最も狭くなる位置に配置され 、その部分における液晶材料ののび易さを改善する。
[0038] 以下では、本発明の効果が顕著に得られる垂直配向型の液晶表示パネルに適用 する場合を例示するが、本発明はこれに限られず、 IPSや TNなどの水平配向型液 晶層を用 、る液晶表示パネルにも適用できる。
[0039] 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態のカラーフィルタ基板およびそれを 備える液晶表示パネルを説明する。
[0040] まず、図 1および図 2〜図 5を参照しながら、液晶表示パネルの表示領域内の構成 を説明する。
[0041] 図 1は、本発明による実施形態の液晶表示パネル 100の模式的な平面図ある。図 2 〜図 5のそれぞれは、図 1中の A— A'線に沿った模式的な断面図であり、第 1柱状 構造体 101および第 2柱状構造体 102の構成のバリエーションを示しており、平面配 置は 、ずれも図 1に示した通りである。
[0042] 液晶表示パネル 100は、カラーフィルタ基板 20と、アクティブマトリクス基板 30と、力 ラーフィルタ基板 20とアクティブマトリクス基板 30との間に設けられた液晶層 40とを 有している。液晶層 40は、シール剤 105によって包囲された領域内に設けられてお り、垂直配向膜 104に配向規制されており、電圧無印加時には垂直配向状態をとる 。なお、アクティブマトリクス基板 30の液晶層 40側の表面に形成されている垂直配向 膜およびその他の構成要素は簡単のために省略する。アクティブマトリクス基板 30は 例えば公知の種々の TFT基板である。
[0043] カラーフィルタ基板 20は、透明基板 (例えばガラス基板） 10と、その上に形成された ブラックマトリクス (BM膜または遮光膜ということもある。） 90、カラーフィルタ層 21と、 第 1柱状構造体 101と、第 2柱状構造体 102と、対向電極 (透明電極） 103と、配向膜 104とを有している。カラーフィルタ層 21は、少なくとも 3色の着色層を含めばよぐこ こでは、赤着色層 21R、緑着色層 21Gおよび青着色層 21Bを例示する。カラーフィ ルタ層 21は、典型的には着色榭脂層で形成される。ブラックマトリクス 90も着色榭脂 層（すなわち黒色榭脂層）で形成しても良いし、あるいは金属層などで形成してもよ い。カラーフィルタ基板 20は、画素領域内に配向制御用突起構造体 22を有しており 、液晶表示パネル 100は MVA型の液晶表示パネルである。もちろん、必要が無け れば配向制御用突起構造体 22を省略できることは言うまでもない。
[0044] おな、ここでは、赤色、緑色、青色の各色を表示する最小単位を画素と呼び、 3つ の色画素から構成されるカラー表示の最小単位をカラー表示画素と呼ぶことにする。 カラー表示画素は、 3色以上の画素を含んでも良い。
[0045] スぺーサとして機能する第 1柱状構造体 101は、表示領域内の画素周辺部に設け られており、額縁領域には設けられていない。これは、後述するように、表示品位の 観点から、額縁領域の液晶層の厚さが表示領域内の液晶層の厚さよりも小さいことが 好ましいためである。第 1柱状構造体 101は、一般に、約 力も約 の範囲 内の所定の高さを有して 、る。
[0046] 第 1柱状構造体 101よりも高さが低ぐスぺーサとして機能しない第 2柱状構造体 1 02は、表示領域内に配置されたもの 102aおよび表示領域外 (額縁領域）に配置さ れたもの 102bとを含んでいる。なお、いずれか一方だけでも液晶材料の流動性を改 善する効果を得ることができる。第 2柱状構造体 102の高さは、第 1柱状構造体 101 の高さよりも小さぐ第 1柱状構造体 101との高さの違いが、第 1柱状構造体 101の弾 性変形範囲を超えている。第 1柱状構造体 101の高さが約 2 /z mの場合、一般的に 榭脂を用いると、弾性変形範囲（限界）は、約 0. 未満である。後に示す例では 、第 1柱状構造体 101の高さの弾性範囲が約 0. 力 約 0. 3 /z mであるのに対 し、第 2柱状構造体 102の高さとの差を 0. 5 m以上に設定している。なお、第 1柱 状構造体 101および第 2柱状構造体 102の「高さ」は、例示したようにいずれもが BM 膜 90上に形成される場合には、 BM膜 90上の高さを指し、 BM膜が省略される場合（ アクティブマトリクス基板側の遮光構造を利用する場合）にはガラス基板 10上の高さ を指す。
[0047] 表示領域内における第 1柱状構造体 101および第 2柱状構造体 102aの配置は、 図 1に示したように、第 1柱状構造体 101と第 2柱状構造体 102とを交互に千鳥に配 置する。すなわち、第 2柱状構造体 102は行方向または列方向（画素のマトリクス配 列によって規定される）において互いに隣接する 2つの第 1柱状構造体 101間の距 離を略 2等分する位置に配置する。この位置のセルギャップが最も小さくなるからであ る。なお、第 1柱状構造体 101および第 2柱状構造体 102の配置はこれに限られな い。
[0048] アクティブマトリクス基板 30は、例えば、以下の様にして製造することができる。
[0049] 透明基板上に、走査信号用配線 (ゲート配線）（図示せず)と補助容量配線 (図示 せず)を形成するためにスパッタリングにより TiZAlZTi積層膜などの金属を成膜し 、フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形成、塩素系ガスなどのエッチングガ スを用いてドライエッチングし、レジストを剥離することで同時に形成する。その後、窒 化シリコン (SiNx)など力もなるゲート絶縁膜、アモルファスシリコン等力もなる活性半 導体層、リンなどをドープしたアモルファスシリコン等カゝらなる低抵抗半導体層を CV Dにて成膜、その後、データ信号用配線 (ソース配線）（図示せず)、ドレイン引き出し 配線（図示せず)、補助容量形成用電極（図示せず)を形成するためにスパッタリング により AlZTiなどの金属を成膜し、フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形 成、塩素系ガスなどのエッチングガスを用いてドライエッチングし、レジストを剥離する ことで同時に形成する。なお、補助容量は補助容量配線 (図示せず)と補助容量形 成電極（図示せず）の間に約 400nmのゲート絶縁膜をはさんで形成されている。そ の後ソースドレイン分離のために低抵抗半導体層を塩素ガスなどを用いてドライエツ チングし TFT素子（図示せず)を形成する。次にアクリル系感光性榭脂など力もなる 層間絶縁膜 (図示せず)をスピンコートにより塗布し、ドレイン引出し配線 (図示せず） と画素電極を電気的にコンタクトするためのコンタクトホール（図示せず)をフォトリソグ ラフィ一法で形成する。層間絶縁膜（図示せず）は約 3 mである。さらに画素電極（ 図示せず)を形成するためにスパッタリングにより ITOを成膜し、フォトリソグラフィー 法によりレジストパターンを形成、塩ィ匕第二鉄などのエッチング液によりエッチングし、 画素電極パターンを得る。以上によりアクティブマトリクス基板 30を得る。
[0050] カラーフィルタ基板 20は、例えば以下の様にして製造できる。
[0051] 透明基板 10上にスピンコートによりカーボンの微粒子を分散したネガ型のアクリル 系感光性榭脂液を塗布した後、乾燥を行い、黒色感光性榭脂層を形成する。続いて フォトマスクを介して黒色感光性榭脂層を露光した後、現像を行って、ブラックマトリク ス層 (BM) 90を形成する。このとき第 1着色層 (例えば赤着色層）、第 2着色層 (例え ば緑着色層）、および第 3着色層（例えば青着色層）が形成される領域に、それぞれ 第 1着色層用の開口部、第 2着色層用の開口部、第 3着色層用の開口部 (それぞれ の開口部は各画素電極に対応）が形成される。次に、スピンコートにより顔料を分散 したネガ型のアクリル系感光性榭脂液を塗布した後、乾燥を行い、フォトマスクを用い て露光および現像を行 ヽ赤着色層を形成する。
[0052] その後、第 2着色層用（例えば緑着色層）、および第 3着色層用（例えば青着色層） につ 、ても同様に形成し、カラーフィルタ層 21が完成する。
[0053] 以下、図 2〜図 5の断面図を参照しながら、第 1柱状構造体 101および第 2柱状構 造体 102の構造および配置を説明する。
[0054] まず、図 2を参照する。
[0055] カラーフィルタ層 21を形成したのち、 ITOなどからなる対向電極 103をスパッタリン グにより形成する。 [0056] その後スピンコートによりネガ型のアクリル系の感光性榭脂を塗布した後、乾燥を行 い、フォトマスクを用いて露光および現像を行い、表示領域についてはセルギャップ を規定する第 1柱状構造体 101を形成する。
[0057] その後同様の方法で塗布膜を薄く塗布を行い、第 1柱状構造体 101よりも高さが低 くかつセルギャップの形成に寄与しない第 2柱状構造体 102を形成する。
[0058] 第 2柱状構造体 102の配置については、注入法、滴下法よる真空引き後の大気開 放による外圧による第 1柱状構造体 101の変形とガラス基板のたわみによりセルギヤ ップのもっとも狭くなる位置に配置を行う。
[0059] 具体的な配置として、第 1柱状構造体 101の配置は柱の大きさ（直径）が φ 18 m 時においては、図 1に示すように第 1柱状構造体 101を定ピッチ（例えば 787 m)で 規則的にスぺーサの配置を行う。第 2柱状構造体 102においては第 1柱状構造体 10 1に対して、第 1柱状構造体 101の変形とガラス基板のたわみによりセルギャップがも つとも狭くなる点について配置を行う。具体的には図 1に示すように第 1柱状構造体 1 01を頂点とする四角形の中心に配置する。なお、図 10に示すように第 1柱状構造体 101の配置が規則的でない場合、第 1柱状構造体 101の変形とガラス基板のたわみ によりセルギャップ力もっとも狭くなる位置に配置することでもっとも効果が得られるが 、配向乱れや開口率の低下が予想される為、セルギャップのもっとも狭くなる領域の 近傍のブラックマトリクス上 (画素周辺部）に配置することが好ま 、。
[0060] その後、ポジ型のフエノールノボラック系感光性榭脂液を塗布した後、乾燥を行い、 フォトマスクを用いた露光および現像を行 ヽ垂直配向制御用突起 22を形成する。第 1柱状構造体 101、第 2柱状構造体 102についてはポジ型、配向制御突起構造体 2 2についてはネガ型の材料を使用しても良い。また、すべて同一の材料を使用するこ とが出来、また第 1柱状構造体 101に対して第 2柱状構造体 102の高さ、配向制御 突起構造体 22は露光量を変化させることで同時形成を実施することも出来る。
[0061] なお、本実施形態では BM膜厚を 1. 6 m、第 1〜第 3の着色層のそれぞれの膜 厚を 1. 、第 1柱状構造体 101の下層部の着色層 21 'の膜厚を 1. 、第 1 柱状構造体 101の高さを 2. 3 /ζ πι、第 2柱状構造体 102の高さを 1. 、配向制 御突起構造体 22の高さを 1. とした。この場合の第 1柱状構造体 101の高さと 第 2柱状構造体 102の高さの差は 0. 5 μ mである。
[0062] また本実施形態を第 1柱状構造体 101、第 2柱状構造体 102、配向制御突起構造 体 22を露光量もしくはマスク開口サイズによる露光量を変更することで、 1回の成膜、 露光、現像プロセスで同時形成を行ってもかまわな 、。
[0063] 次に、図 3を参照する。
[0064] 図 3に示す実施形態の液晶表示パネルのように、第 1柱状構造体 101と第 2柱状構 造体 102を形成する際にネガ型レジストまたはポジ型レジストにて形成する第 1柱状 構造体 101、第 2柱状構造体 102および配向制御突起 22のうち、第 1柱状構造体 1 01の下層部に 3色積層 (たとえば赤着色層と緑着色層と青着色層）、第 2柱状構造体 102の下層部に 2着色層（たとえば緑着色層と青着色層）の着色層を配置させ、高さ の違う第 1柱状構造体 101と第 2柱状構造体 102と配向制御突起構造体 22を同時 に形成することも出来る。
[0065] なお本実施形態では BM膜厚 1. 6 111、第 1〜第 3の着色層膜厚を 1. 8 111、第1 柱状構造体 101の下層部の着色層 21 ,の膜厚を 1. Ί μ ι, 1. l ^ m, 0. 75 mの 順で形成し、スぺーサ形成材料の膜厚 0. 45 mとした。第 2柱状構造体 102につい ては下層部の着色層 21，の膜厚を 1. 7 m、 1.： L mとし、スぺーサ形成材料の膜 厚を 0. 7 m、配向制御突起構造体 22を 1. とした。この場合の第 1柱状構造 体 101の高さと第 2柱状構造体 102の高さの差は 0. 5 μ mである。
[0066] また本実施形態において第 1柱状構造体 101の下層部を 2層、第 2柱状構造体 10 2を 1層もしくは第 1柱状構造体 101の下層部を 1層、第 2柱状構造体 102の下層部 には積層なしの構造により、第 1柱状構造体 101に対して第 1柱状構造体 101よりも 高さの低 、第 2柱状構造体 102の形成を行っても力まわな 、。
[0067] このように、第 1柱状構造体 101を複数の榭脂層で構成し、第 2柱状構造体 102を 第 1柱状構造体 101を構成する複数の榭脂層の内の少なくとも 1つの榭脂層を省略 することによって、簡単なプロセスで第 1柱状構造体 101と第 2柱状構造体 102との 高さの違い得ることができる。第 1柱状構造体 101と第 2柱状構造体 102とが、共通 の榭脂層を有し、共通の榭脂層が同じ厚さを有する構成を採用すると、プロセスをさ らに簡略ィ匕できる。例えば、上述した特許文献 4に記載の方法では、着色層の厚さを 変化させることによって、 2つの柱状スぺーサの高さの差を所定の範囲内（高い方の スぺーサの弹性変形範囲内）としているが、製造プロセスが複雑となる上、高さの制 御が難しい。さらに、着色層の厚さを変えると、表示の際の色づきが発生することがあ る力 同じ厚さの着色層を用いればこのような問題の発生も無い。
[0068] また、本発明者の検討によると、このようなカラーフィルタ層を構成する着色層を積 層する構成を採用する場合、個々の第 1柱状構造体 101のサイズ (基板面に平行な 断面の面積)を比較的大きくする必要があり、適度なパネル弾性を確保する為には、 スぺーサ (第 1柱状構造体)の本数を少なくする必要ある。またネガ型感光性榭脂を 使用する場合、一般的に柱状構造体自身の弾性率が高いため、設置本数を少なく する必要がある。このような場合には、ガラス基板のたわみ量が多くなるが、本発明に 従って第 2柱状構造体を配置することによって、液晶材料ののび易さが改善され、真 空気泡の発生を抑制することができる。従って、本発明は、着色層を重ね合わせて第 1柱状構造体 101を形成する構成にお 、て特に有利である。
[0069] 次に、図 4を参照する。
[0070] 図 4に示す実施形態の液晶表示パネルのように、第 1柱状構造体 101は着色層の 3色積層 (たとえば赤着色層と緑着色層と青着色層）、第 2柱状構造体 102は 2着色 層（たとえば緑着色層と青着色層）のみで形成し、配向制御突起構造体 22のみを別 形成することも可能である。
[0071] なお、本実施形態では BM膜厚を 1. 6 m、第 1〜第 3の着色層膜厚を 1. 7 m、 第 1柱状構造体 101の下層部の着色層 21，の膜厚を 1. 7 /ζ πι、 1. 1 /ζ πι、0. 75 mの順で形成した。第 2柱状構造体 102については下層部の着色層 21 'の膜厚を 1 . 7 m、 1.： mとし、配向制御突起構造体 22を 1. とした。この場合の第 1柱 状構造体 101の高さと第 2柱状構造体 102の高さの差は 0. 75 mである。
[0072] また本実施形態において第 1柱状構造体 101を着色層の 2色積層、第 2柱状構造 体 102を 1色の構造にすることにより、第 1柱状構造体 101に対して第 1柱状構造体 1 01よりも高さの低い第 2柱状構造体 102の形成を行っても力まわない。
[0073] 次に、図 5を参照する。
[0074] 図 5に示す実施形態の液晶表示パネルのように、第 1柱状構造体 101は着色層の 3色積層 (たとえば赤着色層と緑着色層と青着色層）、第 2柱状構造体 102は 2着色 層（たとえば緑着色層と青着色層） 21 'のみで形成し、配向制御突起構造体 22もま た着色層による 3色積層構造により形成することも可能である。
[0075] なお、本実施形態では BM膜厚を 1. 6 111、第 1〜第 3の着色層の膜厚を 1. 7 m 、第 1柱状構造体 101の下層部の着色層 21，の膜厚を 1. 7 /ζ πι、 1. 1 /ζ πι、 0. 75 μ mの順で形成した。第 2柱状構造体 102については下層部の着色層 21 'の膜厚を 1. 7 m、 1.： mとし、配向制御突起構造体 22を 1. 7 mとした。この場合の第 1 柱状構造体 101の高さと第 2柱状構造体 102の高さの差は 0. 75 mである。
[0076] また本実施形態において、第 1柱状構造体 101を着色層の 2色積層、第 2柱状構 造体 102を 1層、構造にすることにより、第 1柱状構造体 101に対して第 1柱状構造 体 101よりも高さの低い第 2柱状構造体 102の形成を行っても力まわない。
[0077] 上記の実施形態では榭脂からなる BMの場合を示した力 金属力もなる BMでも実 施することができる。また、スピンコート法で着色層を形成した例を示した力 ダイコー ト法ゃドライフィルムラミネート方式により実施することもできる。
[0078] 上記の実施形態では、第 1柱状構造体 101と第 2柱状構造体 102の高さの差はそ れぞれ 0. 5 m、 0. 5 m、 0. 75 m、 0. 75 μ mであり、注人法、滴下法における 大気圧による外圧における第 1柱状構造体 101の変形量とガラス基板のたわみ量で は第 2柱状構造体 102は接触しない高さである。また、第 1柱状構造体 101の弾性変 形範囲は約 0. 2 111カ 約0. 3 /z mの範囲内にある。なお、弾性変形範囲（限界） は、例えば微小硬度計（島津製作所製 DUH— 201)によって測定することができる 。柱状構造体に印加する圧縮荷重を増大させたときに「座屈」が起こる最小の圧縮歪 量として求められる。
[0079] 例えば、榭脂からなる着色層と感光性榭脂層との積層構造を有する柱状構造体 (1 本）につ 、て微小硬度計を用いて測定した圧縮荷重と圧縮歪量との関係を示すダラ フを図 11に示す。図 11には、圧縮荷重に対して圧縮歪量の変化率（曲線の傾き）が 不連続に変化する点（これを「座屈ポイント」と呼ぶ。）が 2つ現れている。 SEM観察 によると、圧縮歪量が小さい方の点 (座屈ポイント 1)では、下地層の着色層が破壊さ れ上層の感光性榭脂層が着色層にめり込むという現象がおきており、圧縮歪量が小 さい方の点 (座屈ポイント 1)では、上層の感光性榭脂層の破壊が起きている。ここで 例示した、柱状構造体の弾性変形範囲は、圧縮歪量力 、さい方の点 (座屈ポイント 1 )における圧縮歪量である。なお、榭脂からなる BM膜上に柱状構造体を形成した場 合には、柱状構造体自身の座屈が起こる前に、 BM膜の座屈 (破壊)が起こることが ある。このような場合には、柱状構造体の弾性変形範囲として、 BM膜と柱状構造体 との積層構造体の弾性変形範囲を用いればょ 、。
[0080] 次に、図 6〜図 9を参照しながら、図 1に示した液晶表示パネル 100の額縁領域の 構成を説明する。図 6〜図 9のそれぞれは、図 1中の B— B '線に沿った模式的な断 面図であり、第 2柱状構造体 102bの構成のノリエーシヨンを示しており、平面配置は いずれも図 1に示した通りである。また、図 6〜図 9の対応する表示領域内の構成は、 それぞれ図 2〜図 5に対応し、第 2柱状構造体 102bは、それぞれ対応する第 2柱状 構造体 102aと同じ断面構造を有している。但し、第 2柱状構造体 102bは表示領域 内に形成される第 2柱状構造体 102aよりも大きい (基板法線方向から見たときのサイ ズ)ことが好ましい。表示領域内では第 2柱状構造体 102aを画素周辺部に設けるた めに、そのサイズが制約され、製造プロセスが煩雑になることがある力 表示領域外 にはそのような制約が無いため十分な大きさにできる。例えば、表示領域内では第 2 柱状構造体 102aを 15 m φとする場合でも、表示領域外の第 2柱状構造体 102b を 30 μ ΐη φ以上とすることができる。
[0081] 額縁領域にも第 2柱状構造体 102bを設けることによって、液晶材料ののび易さを 改善することができるのは、上述の通りである。
[0082] 第 2柱状構造体 102bは、表示領域の最も外側に配置された第 1柱状構造体 101ま たは第 2柱状構造体 102aとシール部との最短距離を略 2等分する位置に配置する。 この位置でセルギャップが最も狭くなるからである。この位置に第 2柱状構造体 102b を配置しても十分な効果が得られな 、場合、設けた第 2柱状構造体 102bとシール部 との最短距離を略 2等分する位置と、設けた第 2柱状構造体 102bと表示領域の最も 外側に配置された第 1柱状構造体 101または第 2柱状構造体 102aとの最短距離を 略 2等分する位置とにさらに 2本の第 2柱状構造体 102bを配置する。これでも十分で ない場合には、さらにそれぞれを略 2等分する位置に 4本の第 2柱状構造体 102bを 配置する。
[0083] 例えば、シール部 105の幅が 1. 6mm、シールスぺーサ 106の直径が 5. 4 m、 額縁部の幅が 3. 39mmである場合、シール部 105と表示領域間でガラス基板のた わみによりセルギャップが最も狭くなる点に第 2柱状構造体 102bを配置する。具体 的には、セルギャップが最も狭くなる点は、ガラス基板のたわみが最大となる点であり 、シールスぺーサ 106で支えられている部分と、表示領域の第 1柱状構造体 101で 支えられている部分との中心点になる。次に上記配置をおこなった第 2柱状構造体 1 02とシールスぺーサでささえられている部分の中心点および表示領域の第 1柱状構 造体 101で支えられている部分の中心点に第 2柱状構造体 102を配置する。この配 置間隔はシール剤に対する直交する方向への配置である力 シール剤に平行の方 向には、直交方向の配置の間隔と同ピッチに配置を行えばよい（図 1参照)。
[0084] なお、額縁領域にはセルギャップを規定する第 1柱状構造体 101を配置しないこと が好ましい。
[0085] 額縁領域においては、柱状構造体 101の下地となるブラックマトリクス 90は比較的 広いので、その上に付与した榭脂材料 (液体、溶液または溶融した状態）が流れるこ とによる薄膜化 (平坦化）が起こらない。従って、額縁領域に柱状構造体 101を形成 すると、下地膜の影響で薄膜ィ匕が起こる表示領域内よりも、柱状構造体 101の高さが 0. l ^ m-O. 2 m程度高くなる。額縁領域のセルギャップが表示領域内のセルギ ヤップと比較して、相対的に高くなると、表示品位が低下する。特に、垂直配向 (VA) 方式の場合は、周辺部のセルギャップが高くなることで、黒表示における白浮きが顕 著ィ匕し品位悪ィ匕につながる為、パネル周辺部のセルギャップは表示領域に対して低 めに設計することが望ましい。上記の実施形態では、額縁領域に第 1柱状構造体 10 1を設けず、セルギャップに寄与しない第 2柱状構造体 102だけを配置することによつ て、セルギャップが高くなることによる表示品位悪ィ匕を防止するとともに、真空注入法 による注入時間の延長および滴下法における真空気泡の発生を防止することができ る。
[0086] なお、額縁領域における真空気泡は初期状態では表示品位上問題はな!/、が、長 時間の使用で画面内に移動することで不良となる為対策する必要がある。額縁領域 は配向膜を塗布しな 、ことで界面抵抗が少なくなり、液晶材料をのび易くすることも 可能であるが、表示領域内には安定した膜厚で配向膜を設ける必要があり、また位 置ずれについても考慮する必要がある為、 1000 m程度額縁領域にも配向膜を設 けることが好ましい。
[0087] 上記のカラーフィルタ基板とアクティブマトリクス基板とを用いて、液晶表示パネルを 例えば以下の様にして製造する。
[0088] アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板に対して滴下法の場合は、配向膜塗 布前に脱ガス処理として、 210°C、 60分の焼成を行い、その後、基板洗浄を行う。配 向膜塗布を例えば膜厚を 0. で行う。配向膜塗布後には配向膜焼成として 20
0°C、 40分の焼成を行う。次に配向膜塗布後洗浄を行った後、脱ガス処理としてさら に 200°C、 50分の焼成を行う。この工程により、この脱ガス処理を行うことで吸着水分 などによる気泡発生を防止している。
[0089] 次に TN方式の場合はラビング処理を行う。条件は毛あたり 0. 6mm,ローラー回転 数 600rpm、ステージ速度 60mmZ秒である。次にアクティブマトリクス基板側の周 囲に UV硬化型シール榭脂を塗布し、カラーフィルタ基板に導電性ビーズを含有した 上下導通材を塗布後、滴下法により液晶の滴下を行う。
[0090] 液晶表示パネルとしては、 22型 WVGA (Wide Video Graphics Allay)のもの を用い、液晶滴下法により液晶によってセルギャップを 3. 7 mとなるよう最適な液晶 量を滴下する。具体的には、 1滴量の条件は 1. 65mgとし、総滴下点数は 276点、 総液晶滴下量は 455mgとしシールの内側部分に規則的に滴下を行う。さらに、上記 のようにシール描画および液晶滴下を行ったカラーフィルタ基板とアクティブマトリク ス基板を貼合せ、装置内の雰囲気を lPaまで減圧を行い、この減圧下において基板 の貼合せを行った後、雰囲気を大気圧にしてシール部分が押しつぶされ、所望のシ ール部のギャップが得られる。
[0091] 次にシール部分の所望のセルギャップを得た構造体について、 UV硬化装置にて UV照射を行 、シール榭脂の仮硬化を行う。 UVの硬化条件は 2000mjZcm2であ る。さらにシール榭脂の最終硬化を行う為、 130°C70分でのベータを行う。この時点 でシール榭脂の内側に液晶が行き渡り液晶がセル内に充填された状態に至る。ベー ク完了後に構造体を液晶表示パネル単位に分断を行うことで液晶表示パネルが完 成する。
[0092] 注入法の場合は上記により形成されたアクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基 板に対して、基板洗浄を行い、配向膜塗布を膜厚 0. 06 mで行う。配向膜塗布後 には配向膜焼成として 200°C40分の焼成を行った後、配向膜塗布後洗浄を行う。次 にカラーフィルタ基板側の周囲に熱硬化型シール榭脂を塗布し、 90°Cで 800秒のプ リベークを行う。アクティブマトリクス基板にカーボンペーストを含有した導電性ペース トを塗布し、基板の貼合せを行った後、 120°C— 240秒の熱プレスにてシール部の ギャップ出しを行い 160°C— 240秒の熱プレスにてシールの仮硬化を行う。圧力は 0 . 16N'mである。この時点で所望のシール部のギャップが得られる。その後シール 榭脂の最終硬化を行う為、 160°C— 60分でベータを行う。次にベータ完了後に構造 体を液晶表示パネル単位に分断を行う。分断を行った後、 60°C、 lPaで 2時間の脱 ガス処理を行う。
[0093] 脱ガス処理を完了したパネルを次に真空チャンバ一内で lPaまでの真空引きを行 い 240分放置後、液晶材料への接液を行う。接液を行った後、真空チャンバ一に N
2 ガスを徐々にリークさせ、真空チャンバ一内の圧力を大気圧まで戻す。その後 10時 間の放置により所望の液晶量がパネル内に充填される。所望の液晶量が充填された パネルにっ 、て注入孔に UV硬化型のエンドシール榭脂の塗布を行 、、榭脂をパネ ル内に 500 μ m程度浸透させたのち 5000miZcm2の UV照射を行い硬化させるこ とで液晶表示パネルが完成する。
[0094] この液晶表示パネルに対して、必要に応じて駆動回路などを接続することによって 、液晶表示装置を得ることができる。
[0095] 以上のように形成された液晶表示装置は、滴下された液晶材料がセル内に十分行 き渡り、残留気泡が発生せず、かつ配向異常による表示品位の低下も見られず、良 好な表示品位を得ることができる。
[0096] 上記カラーフィルタ基板を用い、セルギャップを規定する第 1柱状構造体 101に対 してセルギャップの最も狭くなる位置にセルギャップの形成には寄与しない第 2柱状 構造体 102を配置することで、第 2柱状構造体 102は液晶注入時の配向膜の界面抵 抗を小さくすることが出来、注入法での注入時間の延長による処理能力の低下、滴 下法における液晶材料ののび不足による真空気泡の発生を抑制することができる。 産業上の利用可能性
本発明によると、注入法より製造される液晶表示装置の注入時間の延長を抑えるこ とで処理能力の低下することを防止でき、また滴下法における液晶のび不足による真 空気泡の発生を抑え、良好な表示品位の液晶表示装置を得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 液晶表示パネルに用いられるカラーフィルタ基板であって、
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた少なくとも 3色の着色層と、
表示領域内の画素周辺部に設けられたセルギャップを規定する第 1柱状構造体と 前記表示領域内の画素周辺部または前記表示領域外に設けられた第 2柱状構造 体であって、前記第 1柱状構造体よりも高さが小さぐ前記第 1柱状構造体との高さの 違いが、前記第 1柱状構造体の弾性変形範囲を超えている、カラーフィルタ基板。
[2] 前記表示領域内の画素周辺部および Zまたは前記表示領域外の額縁領域にブラ ックマトリクスを有し、前記第 1および第 2柱状構造体は、前記ブラックマトリクス上に形 成されて!/、る、請求項 1に記載のカラーフィルタ基板。
[3] 前記第 1柱状構造体と前記第 2柱状構造体との差は 0. 4 IX m以上である、請求項 1 または 2に記載のカラーフィルタ基板。
[4] 前記第 1柱状構造体は複数の樹脂層を有し、前記第 2柱状構造体は前記第 1柱状 構造体の前記複数の榭脂層の内の少なくとも 1つの榭脂層を有して!、な!、、請求項
1から 3のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
[5] 前記第 1柱状構造体は複数の樹脂層を有し、前記第 1柱状構造体と前記第 2柱状 構造体とは、共通の榭脂層を有し、前記共通の榭脂層は同じ厚さを有している、請 求項 1から 4のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
[6] 前記複数の榭脂層は感光性榭脂層を含む、請求項 4または 5に記載のカラーフィ ルタ基板。
[7] 前記複数の榭脂層は、前記少なくとも 3色の着色層の内の少なくとも 2層を含む、請 求項 4または 5に記載のカラーフィルタ基板。
[8] 画素領域内に配向制御用突起構造体をさらに有する、請求項 1から 7のいずれ力ゝ に記載のカラーフィルタ基板。
[9] 前記配向制御用突起構造体は、前記第 2柱状構造体と共通の層を有する、請求項
8に記載のカラーフィルタ基板。
[10] 前記表示領域内において、前記第 2柱状構造体は行方向または列方向において 互いに隣接する 2つの前記第 1柱状構造体間の距離を略 2等分する位置に配置され た第 2柱状構造体を含む、請求項 1から 9のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
[11] 前記表示領域外にシール部を有し、前記第 2柱状構造体は、前記表示領域の最も 外側に配置された前記第 1柱状構造体または前記第 2柱状構造体と前記シール部と の最短距離を略 2等分する位置に配置された第 2柱状構造体を含む、請求項 1から 1 0の！/、ずれかに記載のカラーフィルタ基板。
[12] 垂直配向膜をさらに備える請求項 1から 11のいずれかに記載のカラーフィルタ基板
[13] 請求項 1から 12のいずれかに記載のカラーフィルタ基板を備える液晶表示パネル [14] 請求項 13に記載の液晶表示パネルを備える液晶テレビ。
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