JP2009175559A - Counter substrate and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
【課題】スペーサの高さの不均一に起因して発生するギャップ不良に起因する表示品位の低下を防止できる対向基板及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】対向基板１は、ガラス基板２上に形成された額縁遮光部３と、区画遮光部４と、着色層と、ＯＣ層と、柱状スペーサとを含み、額縁遮光部３で囲まれた領域である表示セルが複数配置されている。表示セルＡ，Ｂは、外周部であって、表示セルＡ，Ｂ同士が隣接する最外周画素やその近傍を含む領域Ｃと、領域Ｃ以外の外周部である領域Ａと、内周部である複数の画素７を含む領域Ｂとを有し、高い方の柱状スペーサが配置される領域での柱状スペーサの単位面積当たりの専有面積を小さくし、低い方の柱状スペーサが配置される領域での柱状スペーサの単位面積当たりの専有面積を大きくして、シール焼成時での潰れ量を制御して、ギャップを均一にする。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a counter substrate and a liquid crystal display device capable of preventing deterioration in display quality due to gap defects caused by uneven height of spacers.
A counter substrate includes a frame light shielding portion formed on a glass substrate, a partition light shielding portion, a colored layer, an OC layer, and a columnar spacer, and is surrounded by the frame light shielding portion. A plurality of display cells, each of which is an area, are arranged. The display cells A and B are the outer peripheral portion, the region C including the outermost peripheral pixel adjacent to the display cells A and B and the vicinity thereof, the region A which is the outer peripheral portion other than the region C, and the inner peripheral portion. A region B including a plurality of pixels 7, a region occupied by a lower columnar spacer in a region where a higher columnar spacer is disposed, and a region where a lower columnar spacer is disposed The exclusive area per unit area of the columnar spacers is increased to control the amount of crushing at the time of firing the seal, thereby making the gap uniform.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、対向基板及び液晶表示装置に関し、更に詳しくは、柱状スペーサを有する対向基板、及び対向基板とアレイ基板間のギャップが柱状スペーサにより規定されている液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a counter substrate and a liquid crystal display device, and more particularly to a counter substrate having columnar spacers and a liquid crystal display device in which a gap between the counter substrate and the array substrate is defined by the columnar spacers.
液晶表示装置では、柱状スペーサ（以下、スペーサともいう）によりアレイ基板と対向基板との間のギャップが規定されており、このギャップが不均一であれば、色ムラ、コントラストムラ等が発生し、表示品位が低下することが知られている。 In the liquid crystal display device, a gap between the array substrate and the counter substrate is defined by a columnar spacer (hereinafter also referred to as a spacer). If this gap is not uniform, color unevenness, contrast unevenness, etc. occur. It is known that the display quality deteriorates.
特許文献１には、スペーサを分散配置することにより、スペーサの分布密度又は単位面積当たりの接触面積が、曲げ方向に沿ったアレイ基板及び対向基板の周辺部分よりも、中央部分の方が大きい液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置によれば、湾曲によってアレイ基板及び対向基板に相反する応力が働いても、液晶部材の厚さが薄くなることや液晶部材内に気泡が発生することを防止する。
In
特許文献２には、有効表示領域の中心部に形成されたスペーサの個数密度が、有効表示領域の端部に形成されたスペーサの個数密度と比較して小さいカラーフィルタ基板（対向基板）が記載されている。この構成により、カラーフィルタ基板が液晶駆動側基板（アレイ基板）と貼り合わせられる際に、有効表示領域の中心部では、液晶駆動側基板を支えるスペーサの個数が少なくなり、液晶駆動側基板を押し返す力が弱くなる。その結果、有効表示領域の中心部でのカラーフィルタ基板と液晶駆動側基板とのギャップが他の部分と比較して広くなることを防止する。
ところで、特許文献１及び２に記載の対向基板とアレイ基板とを用いて液晶表示装置を製造する場合には、製品毎に大きさが異なる多数の表示セルを１枚の対向基板から製造するため、以下に示すような問題があった。なお、本明細書中、遮光部である額縁部ブラックマトリクス（以下、額縁遮光部という）で囲まれ、且つ複数の画素を内部に含み１つの液晶表示装置の製造に用いられる領域を、便宜上、表示セルと称する。また、表示セル内の各画素を区画する遮光部ブラックマトリクスを、区画遮光部という。さらに、対向基板（以下、単に基板という）は、いわゆるマザーガラスを用いて形成される基板であって、このサイズが大きい程、液晶表示装置の面取り数が増えることになる。
By the way, when a liquid crystal display device is manufactured using the counter substrate and the array substrate described in
対向基板を製造する過程では、最外周画素の近傍に配置されたスペーサの高さが、それ以外の画素の近傍に配置されたスペーサよりも低くなったり、逆に高くなったりすることが原因で、最外周画素、又は最外周画素とその近傍で、ギャップ不良が発生し、その結果として表示品位が低下するという問題があった。以下、この問題を詳細に説明する。 In the process of manufacturing the counter substrate, the height of the spacers arranged in the vicinity of the outermost peripheral pixel is lower than the spacers arranged in the vicinity of the other pixels, or vice versa. There is a problem that a gap defect occurs in the outermost peripheral pixel or in the vicinity of the outermost peripheral pixel and in the vicinity thereof, and as a result, the display quality deteriorates. Hereinafter, this problem will be described in detail.
図１５は、最外周画素の近傍に配置されたスペーサが低い場合を示す対向基板の断面図である。対向基板１Ａは、カラーフィルタであって、透明基板であるガラス基板１０と、その上に形成された額縁遮光部１１と、区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、着色層１３と、保護層（以下、ＯＣ層という）１４と、スペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃとを含む。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the counter substrate showing a case where the spacer arranged in the vicinity of the outermost peripheral pixel is low. The
額縁遮光部１１と区画遮光部１２ａの間には、最外周画素１６が形成されている。隣接する区画遮光部１２ａ，１２ｂの間には、画素１７が形成され、また、隣接する区画遮光部１２ｂ，１２ｃの間には、画素１８が形成されている。なお、これらの最外周画素１６と、それ以外の画素１７，１８と、区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを合わせた領域を、表示エリア１９という。さらに、ガラス基板１０から表示エリア１９及び額縁遮光部１１を除外した領域、即ち、額縁遮光部１１の外側にある領域を、周辺ガラス部（周辺部）２０という。
An outermost
以下、上記対向基板１Ａの製造工程を概略的に説明する。まず、ガラス基板１０上にブラックマトリクス（ＢＭ）となるＢＭ材料を塗布して、パターニングを行うことで、額縁遮光部１１と区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを形成する。通常、額縁遮光部１１は、周辺光漏れ対策のために区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃより幅を広くしている。次に、色材を塗布して、色材を硬化させる真空ベーク工程及び露光工程等を経て、パターニングを行うことで、額縁遮光部１１の一部と周辺ガラス部２０とを覆っていた色材が除去され、図示のような着色層１３が形成される。
Hereinafter, the manufacturing process of the
続いて、ＯＣ（オーバーコート）材の塗布及びその硬化を行い、図示のようなＯＣ層１４が形成される。その後、スペーサ材料（柱材料ともいう）を塗布して、パターニングを行うことで、ＯＣ層１４上にスペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成される。
Subsequently, an OC (overcoat) material is applied and cured to form an
ここで、上記各工程での色材、ＯＣ材、スペーサ材料の流動について説明する。これらの各材料は液状であるから、塗布直後から硬化されるまでの間は、額縁遮光部１１や区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃが位置する高い領域から、周辺ガラス部２０や最外周画素１６、画素１７，１８等の低い領域に流れ込む性質がある。例えば、塗布直後の色材は、ガラス基板１０上で略一定の膜厚である。しかし、真空ベーク工程及び露光工程などを実施するまでの間に、額縁遮光部１１及び区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ上の色材は、周辺ガラス部２０や最外周画素１６、画素１７，１８に流れ込む。さらに、色材のパターニング後には、額縁遮光部１１の一部と周辺ガラス部２０とを覆っていた色材が除去されるので、それ以降の工程では、表示エリア１９と周辺ガラス部２０とでは大きな段差が生じる。さらに、周辺ガラス部２０は、最外周画素１６や画素１７，１８に比べて広い領域であるから、各材料が流れ込むことが十分に可能である。
Here, the flow of the color material, the OC material, and the spacer material in each of the above steps will be described. Since each of these materials is in a liquid state, the
このため、最外周画素１６やその近傍、額縁遮光部１１上に塗布されたＯＣ材は、塗布直後から硬化されるまでの間に、最も低い領域である周辺ガラス部２０に流れ込む。その後、最外周画素１６やその近傍、また額縁遮光部１１上に塗布されたスペーサ材料は、ＯＣ材と同様に、周辺ガラス部２０に流れ込む。従って、パターニング後のスペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの高さは、図示のように、最外周画素１６の近傍に配置されたものが、他の画素１７，１８の近傍に配置されたものよりも低くなる。
For this reason, the OC material applied on the outermost
図１６は、最外周画素の近傍に配置されたスペーサが高い場合を示す対向基板の断面図である。対向基板１Ｂは、図１５に示した対向基板１Ａの断面形状と比べると、額縁遮光部１１に隣接して他の額縁遮光部１１ａが形成されている点が主に異なる。対向基板１Ｂでは、図示のように、額縁遮光部１１，１１ａ間の距離が、区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ間や、区画遮光部１２ａと額縁遮光部１１との間の距離よりも小さい。これは、周辺ガラス部２０が最外周画素１６や画素１７，１８よりも面積が小さく、各材料が周辺ガラス部２０に流れ込み難いことを意味する。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the counter substrate showing a case where the spacer disposed in the vicinity of the outermost peripheral pixel is high. The counter substrate 1B is mainly different from the cross-sectional shape of the
つまり、額縁遮光部１１及び区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ上の色材、ＯＣ材、スペーサ材料は、塗布直後から硬化されるまでの間に、最初は、周辺ガラス部２０や最外周画素１６や画素１７，１８に流れ込むものの、周辺ガラス部２０の面積が小さいので、流れ込むことが可能な色材、ＯＣ材、スペーサ材料の量には限界があり、その限界値を超えると表示エリア１９に流れ始める。
That is, the color material, the OC material, and the spacer material on the frame light-
そのため、表示エリア１９に含まれる画素１７，１８には、隣接する区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃからのみ各材料が流れ込み、また、最外周画素１６には、隣接する区画遮光部１２ａと額縁遮光部１１とから各材料が流れ込む。額縁遮光部１１から流れ込む各材料の量は、区画遮光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃから流れ込む各材料の量より多いので、必然的に最外周画素１６又はその近傍の膜厚は厚くなる。このため、パターニング後のスペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの高さは、図示のように、最外周画素１６の近傍に配置されたものが、他の画素１７，１８の近傍に配置されたものよりも高くなる。
Therefore, each material flows into the
このように、最外周画素１６の近傍に配置されたスペーサ１５ａが、それ以外の画素１７，１８の近傍に配置されたスペーサ１５ｂ，１５ｃよりも低い場合（図１５参照）、逆に高い場合には（図１６参照）、その後の工程でのシール焼成時にギャップ不良が生じる。即ち、スペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのサイズ（例えば、断面積）は、スペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配置されている領域（面内）で同一であるから、シール焼成時に圧力が加えられると、スペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、１つ当たりに加わる力は同一となる。その結果、スペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが潰れる量が面内で一様となり、スペーサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの高さの不均一がそのままギャップとなる。このようなギャップ不良により、製品となった液晶表示装置では、表示品位の低下が発生する。
As described above, when the
本発明は、スペーサの高さの不均一に起因して発生するギャップ不良に起因する表示品位の低下を防止できる対向基板及び液晶表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a counter substrate and a liquid crystal display device capable of preventing a deterioration in display quality due to a gap defect generated due to uneven height of spacers.
上記目的を達成するために、本発明は、透明基板上に、それぞれが額縁遮光部によって囲まれ且つ複数の画素を内部に含む複数の表示セルと、前記表示セルのそれぞれの内部に配置された複数の柱状スペーサとを形成した、液晶表示装置用の対向基板であって、
前記表示セルのそれぞれは、他の表示セルに隣接する外周部からなる第１の領域と、前記透明基板の外縁部に隣接する外周部からなる第２の領域と、内周部からなる第３の領域とを有し、
前記第３の領域の単位面積当たりの前記柱状スペーサの専有面積が、前記第２の領域の単位面積当たりの前記柱状スペーサの専有面積よりも小さく、且つ、前記第１の領域の単位面積当たりの前記柱状スペーサの専有面積とは異なることを特徴とする対向基板を提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, on a transparent substrate, a plurality of display cells each surrounded by a frame light-shielding portion and including a plurality of pixels are disposed inside each of the display cells. A counter substrate for a liquid crystal display device having a plurality of columnar spacers,
Each of the display cells includes a first region including an outer peripheral portion adjacent to another display cell, a second region including an outer peripheral portion adjacent to an outer edge portion of the transparent substrate, and a third region including an inner peripheral portion. And having an area of
The exclusive area of the columnar spacer per unit area of the third region is smaller than the exclusive area of the columnar spacer per unit area of the second region, and per unit area of the first region Provided is a counter substrate which is different from an exclusive area of the columnar spacer.
さらに、本発明は、上述の対向基板を用いて製造されたことを特徴とする液晶表示装置を提供する。 Furthermore, the present invention provides a liquid crystal display device manufactured using the above-described counter substrate.
本発明の対向基板によると、第３の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積が、第２の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積よりも小さく、且つ、第１の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積とは異なる構成を採用することにより、第１〜第３の領域に配置されたスペーサの高さが異なっても、高い方のスペーサの潰れ量を大きくし、低い方のスペーサの潰れ量を小さくできる。このため、基板間のキャップが均一となり、対向基板とアレイ基板とを用いて製造される液晶表示装置においてギャップ不良の発生を防止し、その結果として表示品位の低下を防止できる。 According to the counter substrate of the present invention, the exclusive area of the columnar spacer per unit area of the third region is smaller than the exclusive area of the columnar spacer per unit area of the second region, and the unit of the first region By adopting a configuration different from the exclusive area of the columnar spacers per area, even if the heights of the spacers arranged in the first to third regions are different, the amount of crushing of the higher spacer is increased and low. The amount of collapse of the spacer can be reduced. For this reason, the cap between the substrates becomes uniform, and a gap defect is prevented from occurring in the liquid crystal display device manufactured using the counter substrate and the array substrate, and as a result, deterioration of display quality can be prevented.
また、本発明の液晶表示装置では、上述の対向基板を用いることにより、ギャップ不良に起因する表示品位の低下を防止できる。 Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the use of the above-described counter substrate can prevent a reduction in display quality due to a gap defect.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板の平面レイアウトの一部を例示する図である。この基板１は、液晶表示装置に用いられる対向基板（ここでは、カラーフィルタ）であって、例えば、ガラス基板２と、ガラス基板２上に形成された額縁遮光部３で囲まれた表示セルＡ，Ｂと、図示しない柱状スペーサ（図３参照）とを含む。ガラス基板２には、数万から８００万程度のピクセルからなる表示セルが、例えば１〜１５０個程度形成される。ここでは便宜上、代表的な表示セルＡ，Ｂのみを示している。表示セルＡ，Ｂは、それぞれ画面サイズが異なる製品に用いられることから、大きさが異なっている。また、表示セルＡ，Ｂには、額縁遮光部３だけでなく、区画遮光部４が等間隔で配置され、額縁遮光部３と区画遮光部４との間に最外周画素が形成され、隣接する区画遮光部４の間に画素が形成されている。なお、上記したように、最外周画素とその他の画素と区画遮光部４とを合わせた領域を、表示エリアといい、また、ガラス基板２から表示エリア及び額縁遮光部３を除外した領域を、周辺ガラス部５という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a part of a planar layout of a substrate according to an embodiment of the invention. The
表示セルＡ，Ｂは、図示のように、それぞれ領域Ａ〜Ｃに区分される。領域Ｃ（第１の領域）は、外周部であって、表示セルＡ，Ｂ同士が隣接する最外周画素やその近傍を含む。領域Ａ（第２の領域）は、領域Ｃ以外の外周部であって、面積の大きな周辺ガラス部５と隣接する最外周画素やその近傍を含む。領域Ｂ（第３の領域）は、内周部であって、最外周画素以外の複数の画素を含む。
The display cells A and B are each divided into regions A to C as shown in the figure. A region C (first region) is an outer peripheral portion and includes the outermost peripheral pixel in which the display cells A and B are adjacent to each other and the vicinity thereof. The region A (second region) is an outer peripheral portion other than the region C, and includes the outermost peripheral pixel adjacent to the
本発明にあたり、最外周画素の近傍に配置されるスペーサと、その他の画素の近傍に配置されるスペーサとではその製造工程によって高さが異なる場合があることに着目し、何れのスペーサが高く（又は低く）なるのかを、複数のパラメータを含む数式に従うことで判定可能とした。以下では、図１、図２を参照して、この数式の導出過程を詳細に説明する。 In the present invention, paying attention to the fact that the spacers arranged in the vicinity of the outermost peripheral pixel and the spacers arranged in the vicinity of the other pixels may have different heights depending on the manufacturing process. Or lower) by following a mathematical formula including a plurality of parameters. Hereinafter, the derivation process of this mathematical expression will be described in detail with reference to FIGS.
ここで、最外周画素（又は最外周画素とその近傍）に配置される柱状スペーサが、領域Ｂに含まれる画素の近傍に配置されるスペーサよりも高いケース、低いケースのどちらに該当するかは、ＢＭ材料、色材、ＯＣ材等の粘度や、表示エリア以外の領域、即ち周辺ガラス部５と額縁遮光部３がどの程度の面積であるか等、複数のパラメータにより決定される。
Here, whether the columnar spacer arranged in the outermost peripheral pixel (or the outermost peripheral pixel and its vicinity) is higher or lower than the spacer arranged in the vicinity of the pixel included in the region B. It is determined by a plurality of parameters such as the viscosity of the BM material, the color material, the OC material, etc., the area other than the display area, that is, the area of the
図１に示した領域Ｃのように、周辺ガラス部５の面積が小さければ、額縁遮光部３に塗布された色材、ＯＣ材、柱材料等が流れ込むことが可能な量が制限される。その結果、上記各材料は、周辺ガラス部５に流れ込むよりも、表示エリアの最外周画素（又は最外周画素とその近傍）に多く流れ込む。従って、領域Ｃの最外周画素を含む表示エリアに配置された柱状スペーサは、領域Ｂの画素を含む表示エリアに配置された柱状スペーサよりも高くなる傾向にある。
If the area of the
図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。ここでは、カラーフィルタの製造工程のうち、ＯＣ材を塗布する工程を示しており、例えば、図中、実線がＯＣ材の塗布直後の状態を示し、一点鎖線がＯＣ材の硬化後の状態を示している。ここでは既に、ガラス基板２にＢＭ材料を塗布して、パターニングが行われており、区画遮光部４と、区画遮光部４より幅が広い額縁遮光部３とが形成されている。また、色材を塗布して、パターニングを行うことで着色層が得られているが、ＯＣ材との境界は便宜上省略した。なお、実線は、一般化した数式を導出するために簡略化して、凹凸状で示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1. Here, of the color filter manufacturing process, the step of applying the OC material is shown. For example, in the figure, the solid line indicates the state immediately after the application of the OC material, and the alternate long and short dash line indicates the state after the OC material is cured. Show. Here, BM material is already applied to the
ここで、数式を導出するための各種パラメータを定義する。表示セルＡと表示セルＡに隣接する表示セルＢとの間、即ち隣接する額縁遮光部３の間の距離をＤ、表示セルＡ，Ｂの額縁遮光部３の幅をそれぞれＬ１，Ｌ１’、表示セルＡ，Ｂの表示セル開口部、即ち最外周画素６及びその他の画素７の幅をそれぞれ幅Ｌ２，Ｌ２’、表示セルＡ，Ｂの区画遮光部４の幅をそれぞれＬ３，Ｌ３’とする。さらに、ＯＣ材の塗布直後の膜厚、即ちガラス基板２からＯＣ材の表面までの厚さをａ、額縁遮光部３や区画遮光部４の膜厚をＥ、表示セル開口部でのＯＣ材の塗布直後と硬化後の膜厚差をｂ、また、周辺ガラス部５のＯＣ材の塗布直後と硬化後の膜厚差をｂ’とする。
Here, various parameters for deriving the mathematical formula are defined. The distance between the display cell A and the display cell B adjacent to the display cell A, that is, the distance between the adjacent frame
上記パラメータに基づいて、数式を導出する。まず、区画遮光部４上のＯＣ材等の液体は、隣接する最外周画素６や画素７に均等に流れ込むと仮定する。また、額縁遮光部３は、図示のように、最外周画素６と周辺ガラス部５とに隣接している。そこで、額縁遮光部３上のＯＣ材等の液体は、区画遮光部４から隣接する最外周画素６や画素７に流れ込む量と同じ量が、隣接する最外周画素６に流れ込み、残りが周辺ガラス部５に流れ込むと仮定する。つまり、この段階では、最外周画素６と画素７とに流れ込むＯＣ材等の量は同一であると仮定している。
A mathematical formula is derived based on the above parameters. First, it is assumed that the liquid such as the OC material on the partition
最外周画素６及び画素７へのＯＣ材等の流れ込みは、最外周画素６及び画素７の総膜厚（即ち、ＯＣ材の塗布直後は、ａであり、硬化後は、ａ＋ｂとなる）と、区画遮光部４上の総膜厚（即ち、ＯＣ材の塗布直後は、ａ＋Ｅであって、硬化後は、ａ＋ｂとなる）とが、等しくなるまで行われ、その後、ＯＣ材が硬化される。
The flow of the OC material or the like into the outermost
従って、最外周画素６及び画素７上に流れ込むＯＣ材の体積と、区画遮光部４や額縁遮光部３上から流れ込んだＯＣ材との体積は、等しくなる。ここで、最外周画素６及び画素７の総膜厚は、ＯＣ材の塗布直後から硬化するまでの間にｂだけ増加している。これに対して、区画遮光部４上の総膜厚は、ＯＣ材の塗布直後から硬化するまでの間に「Ｅ−ｂ」だけ減少している。なお、ここでは表示セルＡのみに着目する。このため、ｂにＬ２を乗じた値と、隣接する２つの区画遮光部４の幅の半分であるＬ３／２に「Ｅ−ｂ」を乗じて、さらに２倍とした値とが、等しくなる。このため、次式（１）が成り立つ。
Ｌ２×ｂ＝２（Ｌ３／２）（Ｅ−ｂ） （１）
Therefore, the volume of the OC material that flows onto the outermost
L2 × b = 2 (L3 / 2) (E−b) (1)
一方、周辺ガラス部５へのＯＣ材等の流れ込みは、周辺ガラス部５の総膜厚（即ち、ＯＣ材の塗布直後は、ａであり、硬化後は、ａ＋ｂ’となる）と、額縁遮光部３上の総膜厚（即ち、ＯＣ材の塗布直後は、ａ＋Ｅであって、硬化後は、ａ＋ｂ’となる）とが、等しくなるまで行われ、その後、ＯＣ材が硬化される。
On the other hand, the flow of the OC material or the like into the
ここで、周辺ガラス部５の総膜厚は、ＯＣ材の塗布直後から硬化するまでの間にｂ’だけ増加している。これに対して、額縁遮光部３上の総膜厚は、ＯＣ材の塗布直後から硬化するまでの間に「Ｅ−ｂ’」だけ減少している。周辺ガラス部５には、表示セルＡの額縁遮光部３と表示セルＢの額縁遮光部３の両方からＯＣ材が流れ込むので、表示セルＡ，Ｂに着目する。このため、ｂ’にＤを乗じた値と、隣接する２つの額縁遮光部３の幅から、区画遮光部４の幅の半分を引いた値である、「Ｌ１−Ｌ３／２」、「Ｌ１’−Ｌ３’／２」にそれぞれ「Ｅ−ｂ’」を乗じて、それを合計した値とが、等しくなる。このため、周辺ガラス部５に流れ込むＯＣ材と額縁遮光部３から流れ込んだＯＣ材の間には、次式（２）が成り立つ。
Ｄ×ｂ’＝（Ｌ１−Ｌ３／２）（Ｅ−ｂ’）＋（Ｌ１’−Ｌ３’／２）（Ｅ−ｂ’） （２）
Here, the total film thickness of the
D × b ′ = (L1−L3 / 2) (E−b ′) + (L1′−L3 ′ / 2) (E−b ′) (2)
次に、ＯＣ材の流れ込み後、周辺ガラス部５の膜厚と、最外周画素６及び画素７の膜厚とを比較して、ＯＣ材の流れ込みの向き、即ちＯＣ材が、周辺ガラス部５から最外周画素６に流れ込んだか、又は、最外周画素６から周辺ガラス部５に流れ込んだかを判定する。
Next, after the flow of the OC material, the film thickness of the
具体的には、ｂの値とｂ’の値を比較し、ｂ＞ｂ’の場合には、周辺ガラス部５の方が最外周画素６及び画素７よりも低いので、周辺ガラス部５と最外周画素６及び画素７との段差を減らすために、ＯＣ材が最外周画素６から周辺ガラス部５に流れ込む。このため、最外周画素６では、他の画素７に比べてＯＣ材が薄くなり、最終的に最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサが低くなる。便宜上、ｂ＞ｂ’を式（３）とする。
Specifically, the value of b is compared with the value of b ′, and when b> b ′, the
ここで、式（３）に式（１）及び式（２）を代入すると、次式（４）が得られる。
{（Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）／（Ｄ＋Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）}＜{Ｌ３／（Ｌ２＋Ｌ３）} （４）
Here, when Expression (1) and Expression (2) are substituted into Expression (3), the following Expression (4) is obtained.
{(L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2) / (D + L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2)} <{L3 / (L2 + L3)} (4)
即ち、式（４）が成り立つことは、最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサの高さが、他の画素７を含む表示エリア（領域Ｂ）に配置された柱状スペーサよりも低いことを意味する。そこで、最外周画素６を含む表示エリアは、領域Ａとなる。なお、図１に示す領域Ａは、表示セルＡ，Ｂがガラス基板２の端部に配置され、近傍に隣接する表示セル等がない場合には、Ｌ１’、Ｌ２’、Ｌ３’は、全て「０」とみなすことができる。
That is, formula (4) holds that the height of the columnar spacer arranged in the display area including the outermost
一方、ｂ＜ｂ’の場合には、周辺ガラス部５の方が最外周画素６及び画素７よりも高いので、周辺ガラス部５と最外周画素６及び画素７の段差を減らすために、ＯＣ材が周辺ガラス部５から最外周画素６に流れ込む。このため、最外周画素６では、他の画素７に比べてＯＣ材が厚くなり、最終的に最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサが高くなる。便宜上、ｂ＜ｂ’を式（５）とする。
On the other hand, in the case of b <b ′, the
ここで、式（５）に式（１）及び式（２）を代入すると、次式（６）が得られる。
{（Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）／（Ｄ＋Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）}＞{Ｌ３／（Ｌ２＋Ｌ３）} （６）
Here, when Expression (1) and Expression (2) are substituted into Expression (5), the following Expression (6) is obtained.
{(L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2) / (D + L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2)}> {L3 / (L2 + L3)} (6)
即ち、式（６）が成り立つことは、最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサの高さが、他の画素７を含む表示エリア（領域Ｂ）に配置された柱状スペーサよりも高いことを意味する。そこで、最外周画素６を含む表示エリアは、領域Ｃとなる。
In other words, the expression (6) holds that the height of the columnar spacer arranged in the display area including the outermost
つまり、上記式（４）、式（６）によって、領域Ｂと領域Ｃとの関係や、領域Ｂと領域Ａとの関係を判定できる。例えば、領域Ｂ，Ｃに配置されている柱状スペーサの高さは、式（４）、式（６）に含まれるパラメータＤの値によって、大小関係が異なり、Ｄの値が大きく式（４）が成り立てば、領域Ｂに配置されている柱状スペーサの方が高くなること、さらに、Ｄの値が小さく式（６）が成り立てば、領域Ｂに配置されている柱状スペーサの方が低くなることが理解できる。また、領域Ａに配置されている柱状スペーサの高さが、領域Ｂに配置されている柱状スペーサよりも低くなることは、上記した液状である色材、ＯＣ材、スペーサ材料の流動からも理解できる。 That is, the relationship between the region B and the region C and the relationship between the region B and the region A can be determined by the above equations (4) and (6). For example, the height of the columnar spacers arranged in the regions B and C differs depending on the value of the parameter D included in the equations (4) and (6), and the value of D is large. If this holds, the columnar spacers arranged in the region B will be higher, and if the value of D is small and Equation (6) holds, the columnar spacers arranged in the region B will become lower. Can understand. Also, the fact that the height of the columnar spacers arranged in the region A is lower than that of the columnar spacers arranged in the region B is understood from the flow of the liquid color material, OC material, and spacer material described above. it can.
この結果に従い、最外周画素６（又は、最外周画素６とその近傍）を含む表示エリアに配置されている柱状スペーサと、それ以外の画素７を含む表示エリアに配置されている柱状スペーサとの配置密度を異なるようにしたり、両者の柱状スペーサの断面積を異なるようにしたりする。なお、柱状スペーサの断面積とは、対向する基板（又は、対向する基板上の薄膜）と接する部分の面積をいう。
According to this result, the columnar spacers arranged in the display area including the outermost peripheral pixel 6 (or the outermost
以下、最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサの高さが、他の画素を含む表示エリアに配置された柱状スペーサよりも低い場合（即ち、式（４）が成り立つ場合）での対向基板（カラーフィルタ）１について説明する。図３は、図１のＢ−Ｂ’線に沿ったカラーフィルタの断面図である。
Hereinafter, when the height of the columnar spacers arranged in the display area including the outermost
まず、カラーフィルタの構成、製造方法を説明する。カラーフィルタ１は、ガラス基板２と、ガラス基板２上に形成された額縁遮光部３と、区画遮光部４ａ，４ｂ，４ｃと、着色層８と、ＯＣ層９と、柱状スペーサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃとを含む。また、最外周画素６を含む領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａは、画素７を含む領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃよりも断面積が大きくなっている。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上に、額縁遮光部３及び区画遮光部４ａ，４ｂ，４ｃ、着色層８、ＯＣ層９の順に成膜とパターニングを行い、その後、柱材料を成膜して、パターニングすることで製造される。
First, the configuration and manufacturing method of the color filter will be described. The
図４、図５を参照して、カラーフィルタ１の製造方法を説明する。まず、ガラス基板２上に、ＢＭ材料を塗布して、パターニングを行う。通常、額縁遮光部３は、図中（ａ）のように、周辺光漏れ対策のために区画遮光部４より幅が広い。次に、色材を塗布する。色材の塗布直後は、ガラス基板２上で略一定の膜厚となっている。このため、塗布直後の断面は、図中（ｂ）のように、額縁遮光部３と区画遮光部４ａ，４ｂ，４ｃの上は、最外周画素６や画素７に塗布された色材と同じ膜厚の色材で覆われている。
A manufacturing method of the
ところが、色材は液状であるから、高い領域から低い領域に流れ込む性質がある。つまり、色材を硬化させる真空ベーク工程及び露光工程等を実施するまでの間、額縁遮光部３及び区画遮光部４ａ，４ｂ，４ｃ上の色材は、額縁遮光部３と区画遮光部４ａとの間である最外周画素６、隣接する区画遮光部４ａ，４ｂ，４ｃの間である画素７、額縁遮光部３の外側である周辺ガラス部５に流れ込む。色材が流れ込んだ状態の断面は、図中（ｃ）に示されている。一点鎖線８ａが図中（ｂ）での塗布直後の色材を示し、また、実線８ｂが色材の流れ込んだ後、パターニングを開始するときの状態を示している。次に、色材のパターニングを行う。色材のパターニング後の断面は、図中（ｄ）に示されており、周辺ガラス部５と額縁遮光部３の一部に塗布されていた色材が除去される。
However, since the color material is liquid, it has a property of flowing from a high region to a low region. That is, the color material on the frame light-shielding
続いて、図５に示すように、ＯＣ材の塗布を行う。塗布直後のＯＣ材も色材と同様に液状であるから、図中（ａ）のように、領域Ａ（図３参照）に含まれる最外周画素６から周辺ガラス部５にＯＣ材が流れ込む。このため、周辺ガラス部５上にＯＣ材が多く塗布され、表示エリアと額縁遮光部３の段差が軽減される。
Subsequently, as shown in FIG. 5, an OC material is applied. Since the OC material immediately after application is also in the liquid state like the color material, the OC material flows from the outermost
次に、ＯＣ材を硬化する。ＯＣ材を硬化した状態の断面は、図中（ｂ）に示されている。一点鎖線９ａが図中（ａ）での塗布直後のＯＣ材を示し、また、実線９ｂが硬化後のＯＣ材の状態を示している。このように、最外周画素６では、他の画素７に比べてＯＣ材が薄くなる。
Next, the OC material is cured. A cross section in a state where the OC material is cured is shown in FIG. An alternate long and
次いで、柱材料３０を塗布するが、柱材料３０もＯＣ材と同様の現象が起こる。即ち、図中（ｃ）に示すように、塗布直後の柱材料３０は、最外周画素６から周辺ガラス部５に流れ込んで、最外周画素６（又は最外周画素６とその近傍）の柱材料３０が薄くなる。
Next, the
最後に、柱材料３０をパターニングして、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの断面積を、領域Ｂ（図３参照）に配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃの断面積よりも大きくして、上記図３に示すカラーフィルタ１が製造される。その後、配向膜印刷、ラビング、シール焼成、液晶注入等の各工程を経て、いわゆるセル工程が終了する。
Finally, the
以下では、セル工程のシール焼成時での柱状スペーサの潰れ量と、柱状スペーサの断面積との関係を説明する。ここでは、図１に示す表示セルＡ，Ｂでの領域Ａ，Ｂ，Ｃを参照して説明する。まず、最外周画素６（又は、最外周画素６とその近傍）が含まれる領域Ａ，Ｃに配置される柱状スペーサの高さと、画素７が含まれる領域Ｂに配置される柱状スペーサの高さとを測定する。一般的に、柱状スペーサの高さは、柱状スペーサが配置されている近傍の額縁遮光部３や区画遮光部４がない部分の最表面を基準として測定される。ここで、測定された領域Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれの柱状スペーサの高さを、Ａμｍ、Ｂμｍ、Ｃμｍとする。
Below, the relationship between the collapse amount of the columnar spacer at the time of sealing baking of a cell process and the cross-sectional area of a columnar spacer is demonstrated. Here, description will be made with reference to the regions A, B, and C in the display cells A and B shown in FIG. First, the height of the columnar spacers disposed in the regions A and C including the outermost peripheral pixel 6 (or the outermost
次に、領域Ｂに配置された柱状スペーサをシール焼成工程で潰す量を決定する。なお、領域Ｂは、表示エリアの大半を占めており、基準となる領域となる。例えば、高さがＢμｍである領域Ｂの柱状スペーサでの、ギャップをＸμｍにする場合には、領域Ｂの潰し量Ｂ’は次式（７）を用いて求める。
Ｂ’＝Ｂ−Ｘ （７）
Next, the amount of columnar spacers arranged in the region B to be crushed in the seal firing process is determined. Note that the region B occupies most of the display area and is a reference region. For example, when the gap is set to X μm in the columnar spacer in the region B having a height of B μm, the collapse amount B ′ of the region B is obtained using the following equation (7).
B ′ = BX (7)
ここで、液晶ディスプレイを高温下で保管すると液晶材が熱膨張するので、この膨張した体積分だけギャップが大きくなる。このため、一般的には、ギャップの変動を吸収できるように、柱材料の弾性範囲内で柱状スペーサを潰すようにする。なお、ギャップは、例えば、アレイ基板上のアレイ配線による段差、カラーフィルタの柱状スペーサの高さ等様々なパラメータにより決定されるが、ここでは説明を簡略にするために、アレイ基板側には段差はなく、ギャップは柱状スペーサの高さにのみ依存すると仮定している。 Here, when the liquid crystal display is stored at a high temperature, the liquid crystal material is thermally expanded, so that the gap is increased by the expanded volume. For this reason, in general, the columnar spacers are crushed within the elastic range of the column material so that the gap variation can be absorbed. Note that the gap is determined by various parameters such as a step due to the array wiring on the array substrate and the height of the columnar spacer of the color filter. It is assumed that the gap depends only on the height of the column spacer.
同様に、領域Ａ，Ｃに配置された柱状スペーサをシール焼成工程で潰す量を決定する。これらの潰し量Ａ’、Ｃ’は、式（８），式（９）を用いて求める。なお、式（８），式（９）では、式（７）を展開して得たＸを代入して示している。
Ａ’＝Ａ−Ｘ＝Ａ−（Ｂ−Ｂ’）＝Ｂ’−（Ｂ−Ａ） （８）
Ｃ’＝Ｃ−Ｘ＝Ｃ−（Ｂ−Ｂ’）＝Ｂ’＋（Ｃ−Ｂ） （９）
Similarly, the amount of columnar spacers arranged in the regions A and C to be crushed in the seal firing process is determined. These crushing amounts A ′ and C ′ are obtained using the equations (8) and (9). In equations (8) and (9), X obtained by expanding equation (7) is substituted.
A ′ = A−X = A− (BB ′) = B ′ − (BA) (8)
C ′ = C−X = C− (BB ′) = B ′ + (C−B) (9)
最後に、領域Ａ，Ｂ，Ｃに配置されたそれぞれの柱状スペーサの断面積を決定する。柱状スペーサの潰れ量は、柱材料の弾性範囲内では圧力と比例関係にあり、また、柱面積とは反比例の関係ある。したがって、柱状スペーサの潰れ量は、次式（１０）で求められる。 Finally, the cross-sectional areas of the respective columnar spacers arranged in the regions A, B, and C are determined. The amount of collapse of the columnar spacer is proportional to the pressure within the elastic range of the column material, and is inversely proportional to the column area. Therefore, the amount of collapse of the columnar spacer is obtained by the following equation (10).
柱状スペーサの潰れ量＝Ｋ１×圧力／（柱状スペーサの断面積） （１０）
となる。なお、Ｋ１は、柱材料の材料で決まる比例定数である。さらに、式（１０）を展開して得られた次式（１１）から、柱状スペーサの断面積が求められる。
柱状スペーサの断面積＝Ｋ１×圧力／（柱状スペーサの潰れ量） （１１）
Columnar spacer crushing amount = K1 × pressure / (cross-sectional area of columnar spacer) (10)
It becomes. K1 is a proportionality constant determined by the material of the column material. Furthermore, the cross-sectional area of the columnar spacer is obtained from the following equation (11) obtained by developing the equation (10).
Cross-sectional area of the columnar spacer = K1 × pressure / (crush amount of the columnar spacer) (11)
これらの式（１０）、式（１１）によれば、柱状スペーサの潰れ量を小さくするためには、柱状スペーサの断面積を大きくして、柱状スペーサの単位面積当たりに加わる力を小さくすればよいことが分かる。 According to these formulas (10) and (11), in order to reduce the amount of collapse of the columnar spacer, the cross-sectional area of the columnar spacer is increased to reduce the force applied per unit area of the columnar spacer. I know it ’s good.
また、以上の算出結果に基づいたマスクパターンを持つフォトマスクを作製し、このフォトマスクを用いたフォトリソグラフィにより、柱材料３０のパターニングを行うことで、図３に示す断面形状を有するカラーフィルタ１を得る。
Further, a
図６は、図３に示すカラーフィルタの平面を示す図である。ここでのカラーフィルタ１では、上記したように、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの高さが、領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃの高さよりも低い。そのため、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａは、シール焼成工程での潰し量を小さくする必要があり、領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃに比べて断面積を大きくする必要がある。なお、ここでは、額縁遮光部３上にダミー画素３１が配置されている。ダミー画素３１とは、色材で形成されており、区画遮光部４上の着色層と額縁遮光部３上の着色層との総膜厚を略同一にしてギャップを均一にするために用いられる。しかし、ダミー画素３１だけではギャップを均一にすることは困難であり、本実施形態では柱状スペーサの断面積や配置密度を領域毎に異なるようにして、ギャップを均一とする。
FIG. 6 is a diagram showing a plane of the color filter shown in FIG. In the
次に、上述の柱状スペーサを用いることで、ギャップが均一になる理由について説明する。シール焼成時に柱状スペーサ１個当たりに加わる圧力は、次式（１２）で求められる。
柱状スペーサ１個当たりの圧力＝（シール焼成圧力）／（ガラス基板内の柱状スペーサの個数） （１２）
となり、柱状スペーサ１個当たりの圧力は、柱状スペーサ断面積には依存しない。
Next, the reason why the gap becomes uniform by using the above-described columnar spacer will be described. The pressure applied to each columnar spacer during seal firing is determined by the following equation (12).
Pressure per column spacer = (seal firing pressure) / (number of column spacers in the glass substrate) (12)
Thus, the pressure per columnar spacer does not depend on the cross-sectional area of the columnar spacer.
また、柱状スペーサの単位面積当たりの圧力は、次式（１３）で求められる。
柱状スペーサの単位面積当たりの圧力＝（柱状スペーサ１個当たりの圧力）／（柱状スペーサの断面積） （１３）
となり、柱状スペーサの断面積を大きくすると、柱状スペーサの単位面積当たりの圧力は小さくなる。
Further, the pressure per unit area of the columnar spacer is obtained by the following equation (13).
Pressure per unit area of the columnar spacer = (pressure per columnar spacer) / (cross-sectional area of the columnar spacer) (13)
Thus, when the cross-sectional area of the columnar spacer is increased, the pressure per unit area of the columnar spacer decreases.
さらに、柱状スペーサの潰れ量は、柱材料の弾性係数の範囲内では、次式（１４）で求められる。
柱状スペーサの潰れ量＝Ｋ２×（柱状スペーサの単位面積当たりの圧力） （１４）
となる。なお、Ｋ２は、柱状スペーサ材の材料で決まる比例定数である。このように、柱状スペーサの断面積が大きくなると、柱状スペーサの潰れ量が小さくなり、また、断面積が小さくなると、潰れ量が大きくなることが理解できる。
Furthermore, the amount of collapse of the columnar spacer is determined by the following equation (14) within the range of the elastic coefficient of the column material.
Crushing amount of columnar spacer = K2 × (pressure per unit area of columnar spacer) (14)
It becomes. K2 is a proportional constant determined by the material of the columnar spacer material. Thus, it can be understood that when the cross-sectional area of the columnar spacer increases, the amount of collapse of the columnar spacer decreases, and when the cross-sectional area decreases, the amount of collapse increases.
本実施形態のカラーフィルタ１では、図３及び図６に示すように、最外周画素６（又は、最外周画素６とその近傍）を含む領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの断面積が、画素７を含む領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃの断面積より大きいので、潰れ量が小さい。このように、柱状スペーサの断面積を変更することで、領域Ａ，Ｂに配置されている柱状スペーサの潰れ量を制御して、シール焼成後での、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの高さと、領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃの高さとを等しくできる。
In the
さらに、ここでは図示しない領域Ｃと領域Ｂとは、式（６）が成り立つので、領域Ｃに配置される柱状スペーサの高さは、領域Ｂに配置される柱状スペーサよりも高くなる。この場合には、両者の柱状スペーサの断面積を異なるようにする。即ち、領域Ｃに配置される柱状スペーサの断面積は、領域Ｂに配置される柱状スペーサの断面積よりも小さくなる。このため、領域Ａ〜Ｃに配置される柱状スペーサの高さは、シール焼成後に全て等しくなるので、表示エリアでのギャップの値を均一にできる。 Further, since the region C and the region B (not shown) satisfy the formula (6), the height of the columnar spacer disposed in the region C is higher than that of the columnar spacer disposed in the region B. In this case, the cross-sectional areas of both columnar spacers are made different. That is, the cross-sectional area of the columnar spacer disposed in the region C is smaller than the cross-sectional area of the columnar spacer disposed in the region B. For this reason, since the heights of the columnar spacers arranged in the regions A to C are all equal after the seal firing, the gap value in the display area can be made uniform.
このように本実施形態によれば、最外周画素部６（又は最外周画素部６とその近傍）の柱状スペーサの高さから、シール焼成で潰したい量を算出し、算出した量に基づいて、柱状スペーサ断面積を変更することで、ギャップを均一にできる。そのため、上記カラーフィルタ１を用いて製造される液晶表示装置では、ギャップ不良に起因する表示品位の低下を防止できる。特に、ギャップの不均一が表示に現れやすい横電界方式（ＩＰＳ；In-Plane-Switching）やＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式を採用している液晶表示装置において有効である。
Thus, according to this embodiment, the amount to be crushed by seal firing is calculated from the height of the columnar spacer in the outermost peripheral pixel portion 6 (or the outermost
ここで、上記実施形態のカラーフィルタ１では、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの高さが領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃよりも低いので、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの断面積を、領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃよりも大きくしたが、これに限定されない。即ち、図７に示すカラーフィルタのように、領域Ａ，Ｂで単位面積当たりに配置される柱状スペーサの個数を変えて、配置密度が異なるようにしてもよい。ここでのカラーフィルタでは、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの配置密度を、領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃの配置密度よりも大きくしている。また、これらに限定されず、単位面積当たりに配置される柱状スペーサの個数と柱状スペーサ断面積の積である総面積（専有面積）を大きくしてもよい。なお、領域Ｃに配置される柱状スペーサについても、領域Ｂに配置された柱状スペーサの高さの違いに応じて、断面積に限らず、配置密度、専有面積を異なるようにしてもよい。
Here, in the
上記各実施形態では、カラーフィルタ１についてのみ説明したが、着色層のないモノクロ用基板であっても、製造過程で柱状スペーサの高さが異なり、上記各実施形態と同様に、最外周画素が含まれる領域Ａに配置される柱状スペーサの高さが、画素が含まれる領域Ｂに配置される柱状スペーサに比べて低くなる場合がある。図８、図９は、このようなモノクロ用基板の製造工程を示す図である。但し、図４、図５に示す製造工程と重複する説明については適宜省略する。
In each of the above embodiments, only the
まず、ガラス基板２上にＢＭ材料を塗布して、パターニングを行い、図８中（ａ）に示すように、区画遮光部４と、区画遮光部４よりも幅の広い額縁遮光部３を形成する。ここで、モノクロ用基板には、着色層が不要であるから、ＯＣ材の塗布が次工程となる。続いて、ＯＣ材の塗布直後は、図中（ｂ）に示すように、ガラス基板２上で略一定の膜厚となっている。しかし、ＯＣ材は、液状であるから、高い領域から低い領域へと流れ込む性質がある。ここでは、最外周画素６（又は最外周画素６とその近傍）には、その他の画素７に比べて、多くのＯＣ材が流れ込み、最外周画素６の膜厚が他の画素７の膜厚よりも厚くなる傾向にある。図中（ｃ）には、ＯＣ材の塗布直後の状態が一点鎖線９ａで示され、ＯＣ材が硬化した後の状態が実線９ｂで示されている。
First, a BM material is applied on the
続いて、柱材料３０を塗布する。液状である柱材料３０は、図９中（ａ）に示すように、最外周画素６（又は最外周画素６とその近傍）から周辺ガラス部５に流れ込み、最外周画素６上の柱材料３０が、画素７上の柱材料３０に比べて薄くなる。最後に、柱材料３０をパターニングして、柱状スペーサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃが形成され、図中（ｂ）に示すような断面形状のモノクロ用基板が製造される。
Subsequently, the
このようなモノクロ基板であっても、最外周画素６が含まれる領域Ａ（図３参照）に配置される柱状スペーサ３０ａの高さが、画素７が含まれる領域Ｂ（図３参照）に配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃに比べて低くなるのであれば、上記各実施形態と同様に、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａの断面積、配置密度、更に専有面積を、領域Ｂに配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃよりも大きくすることで、表示エリアでのギャップの値を均一にできる。
Even in such a monochrome substrate, the height of the
次に、式（６）が成り立つ場合、即ち、図１０に示すように、最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサの高さが、他の画素７を含む表示エリアに配置された柱状スペーサよりも高い例について説明する。図１０は、図１のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。この場合には、式（６）が成り立つことから、最外周画素６を含む表示エリアに配置された柱状スペーサ３０ｄが領域Ｃに含まれている。また、図１１は、図１０に示すカラーフィルタの平面を示す図である。また、領域Ａに含まれる柱状スペーサ３０ａの高さは、領域Ｂに含まれる柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃよりも低くなる。従って、柱状スペーサの高さは、領域Ａ＜領域Ｂ＜領域Ｃの順となる。
Next, when Expression (6) holds, that is, as shown in FIG. 10, the height of the columnar spacers arranged in the display area including the outermost
ここでは、図１０及び図１１に示すように、シール焼成時に最も潰れ量を小さくする必要がある領域Ａに含まれる柱状スペーサ３０ａの断面積を最も大きくする。また、領域Ｃに配置されている柱状スペーサ３０ｄは、シール焼成時での潰れ量を大きくする必要があるので、断面積を最も小さくする。さらに、領域Ｂに配置されている柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃの断面積は、領域Ａに配置される柱状スペーサ３０ａよりも小さく、かつ、領域Ｃに配置される柱状スペーサ３０ｄよりも大きくする。
Here, as shown in FIGS. 10 and 11, the cross-sectional area of the
従って、本実施形態によれば、領域Ａ〜Ｃに配置されている柱状スペーサの高さに応じて断面積を異なるようにして、潰れ量を制御することにより、シール焼成後の柱状スペーサの高さを領域Ａ〜Ｃで同じにできる。このようにすれば、表示エリアでのギャップの値を均一にできると共に、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置での表示品位の低下を防止できる。 Therefore, according to the present embodiment, the height of the columnar spacers after seal firing is controlled by controlling the amount of crushing by varying the cross-sectional area according to the height of the columnar spacers disposed in the regions A to C. Can be made the same in the areas A to C. In this way, the gap value in the display area can be made uniform, and deterioration in display quality in the liquid crystal display device using the color filter can be prevented.
また、上記実施形態のカラーフィルタでは、柱状スペーサの高さに応じて断面積を異なるようにして、潰れ量を制御したが、これに限定されず、例えば図１２に示すように、領域Ａ〜Ｃで単位面積当たりに配置される柱状スペーサ３０ａ〜３０ｄの個数を変えて、配置密度が異なるようにしてもよい。さらに、これらに限定されず、柱状スペーサの個数と柱状スペーサ断面積の積である専有面積を大きくしてもよい。
Moreover, in the color filter of the said embodiment, although the amount of crushing was controlled by changing a cross-sectional area according to the height of a columnar spacer, it is not limited to this, For example, as shown in FIG. The arrangement density may be changed by changing the number of
さらに、上記各実施形態では、カラーフィルタについてのみ説明したが、着色層のないモノクロ用基板であっても、製造過程で柱状スペーサの高さが異なり、上記各実施形態と同様に、最外周画素が含まれる領域Ｃに配置される柱状スペーサの高さが、画素が含まれる領域Ｂに配置される柱状スペーサに比べて高くなる場合がある。図１３、図１４は、このようなモノクロ用基板の製造工程を示す図である。但し、図８、図９に示す製造工程と重複する説明については適宜省略する。 Further, in each of the above embodiments, only the color filter has been described. However, even in the case of a monochrome substrate without a colored layer, the height of the columnar spacers is different in the manufacturing process. In some cases, the height of the columnar spacer disposed in the region C including the pixel is higher than that of the columnar spacer disposed in the region B including the pixel. FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams showing a manufacturing process of such a monochrome substrate. However, description overlapping with the manufacturing steps shown in FIGS. 8 and 9 will be omitted as appropriate.
まず、ガラス基板２上にＢＭ材料を塗布して、パターニングを行い、図１３中（ａ）に示すように、区画遮光部４と、区画遮光部４よりも幅の広い額縁遮光部３を形成する。続いて、ＯＣ材の塗布直後は、図中（ｂ）に示すように、ガラス基板上で略一定の膜厚となっている。しかし、額縁遮光部３に隣接して額縁遮光部３ａが配置されているので、周辺ガラス部５の面積が極端に狭くなっている。そのため、図中（ｂ），（ｃ）に示すように、液状であるＯＣ材は、周辺ガラス部５には十分に流れ込めず、他方の表示エリアに流れ込む。図中（ｃ）には、ＯＣ材の塗布直後の状態が一点鎖線９ａで示され、ＯＣ材が硬化した後の状態が実線９ｂで示されている。つまり、最外周画素６又はその近傍の膜厚は、それ以外の画素７の膜厚よりも厚くなる。
First, a BM material is applied on the
続いて、柱材料３０を塗布する。液状である柱材料３０は、図１４中（ａ）に示すように、周辺ガラス部５から最外周画素６（又は最外周画素６とその近傍）に流れ込み、最外周画素６上の柱材料３０が、その他の画素７上の柱材料３０に比べて厚くなる。最後に、柱材料３０をパターニングして、図中（ｂ）に示すような、最外周画素６とその近傍の柱状スペーサ３０ｄが高い断面形状のモノクロ用基板が製造される。
Subsequently, the
このようなモノクロ基板であっても、最外周画素６が含まれる領域Ｃ（図１０参照）に配置される柱状スペーサ３０ｄの高さが、画素７が含まれる領域Ｂ（図１０参照）に配置される柱状スペーサ３０ｂ，３０ｃに比べて高くなるのであれば、上記各実施形態と同様に、柱状スペーサの断面積、配置密度、更に専有面積を領域毎に異なるようにすれば、表示エリアでのギャップの値を均一にできる。
Even in such a monochrome substrate, the height of the
上記各実施形態では、例えば、柱状スペーサはカラーフィルタ（対向基板）に配置されるようにしたが、これに限定されず、例えば、アレイ基板上に配置してもよい。また、ＯＣ層や着色層が無い基板であってもよく、その場合には、区画遮光部上に柱状スペーサが配置されていてもよい。さらに、ＴＮ（Twisted Nematic）モードに代表されるようなＩＴＯ層を有するカラーフィルタ構造であってもよく、その場合には、ＩＴＯ層上に柱状スペーサが配置されていてもよい。 In each of the above embodiments, for example, the columnar spacers are arranged on the color filter (counter substrate). However, the present invention is not limited to this. For example, the columnar spacers may be arranged on the array substrate. Moreover, the board | substrate without an OC layer or a coloring layer may be sufficient, and the columnar spacer may be arrange | positioned on the division light-shielding part in that case. Furthermore, a color filter structure having an ITO layer represented by a TN (Twisted Nematic) mode may be used, and in that case, a columnar spacer may be arranged on the ITO layer.
以上説明したように、本発明の基板では、以下の態様の採用が可能である。第３の領域の各柱状スペーサの断面積が、第２の領域の各柱状スペーサの断面積よりも小さく、且つ、第１の領域の各柱状スペーサの断面積とは異なる。この場合には、第３の領域に配置された柱状スペーサの太さを、第２の領域に配置された柱状スペーサよりも細くし、且つ、第２の領域に配置された柱状スペーサの太さと異なるようにして、第３の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量を、第２の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量よりも大きく、且つ、第１の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量と異なるようにできる。 As described above, the following aspects can be employed in the substrate of the present invention. The cross-sectional area of each columnar spacer in the third region is smaller than the cross-sectional area of each columnar spacer in the second region, and is different from the cross-sectional area of each columnar spacer in the first region. In this case, the thickness of the columnar spacer arranged in the third region is made thinner than the columnar spacer arranged in the second region, and the thickness of the columnar spacer arranged in the second region is In a different manner, the collapse amount of the columnar spacers arranged in the third region is larger than the collapse amount of the columnar spacers arranged in the second region, and the columnar spacers arranged in the first region are It can be different from the amount of crushing.
第３の領域の柱状スペーサの配置密度が、第２の領域の柱状スペーサの配置密度よりも小さく、且つ、第１の領域の柱状スペーサの配置密度とは異なる。この場合には、第３の領域に配置された柱状スペーサの個数を、第２の領域に配置された柱状スペーサの個数よりも少なくし、且つ、第２の領域に配置された柱状スペーサの個数と異なるようにして、第３の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量を、第２の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量よりも大きく、且つ、第１の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量と異なるようにできる。 The arrangement density of the columnar spacers in the third region is smaller than the arrangement density of the columnar spacers in the second region, and is different from the arrangement density of the columnar spacers in the first region. In this case, the number of columnar spacers arranged in the third region is smaller than the number of columnar spacers arranged in the second region, and the number of columnar spacers arranged in the second region. The columnar spacer disposed in the first region is larger than the columnar spacer disposed in the second region, and the columnar spacer disposed in the first region is larger than the columnar spacer disposed in the second region. It can be different from the amount of crushing.
第３の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積が、第１の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積よりも小さい。この場合には、第３の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量を、第１の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量よりも大きくできる。 The exclusive area of the columnar spacer per unit area of the third region is smaller than the exclusive area of the columnar spacer per unit area of the first region. In this case, the collapse amount of the columnar spacers arranged in the third region can be made larger than the collapse amount of the columnar spacers arranged in the first region.
隣接する２つの表示セルの額縁遮光部の幅をそれぞれＬ１、Ｌ１’、該２つの表示セルの額縁遮光部の離隔距離をＤ、２つの表示セルのうち一方の表示セルの画素の開口幅をＬ２、２つの表示セル内の各画素を区画する区画遮光部の幅をそれぞれＬ３、Ｌ３’としたとき、次式、
{（Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）／（Ｄ＋Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）}＜{Ｌ３／（Ｌ２＋Ｌ３）}
を満たす。この場合には、第１の領域に配置されたスペーサが、第３の領域に配置されたスペーサよりも低い。このため、第１の領域に配置されたスペーサの断面積又は配置密度を、第３の領域に配置されたスペーサよりも大きくすることにより、高い方のスペーサの潰れ量を大きくし、低い方のスペーサの潰れ量を小さくして、ギャップ不良の発生を防止できる。
The widths of the frame light-shielding portions of two adjacent display cells are L1 and L1 ′, the separation distance of the frame light-shielding portions of the two display cells is D, and the aperture width of the pixel of one display cell of the two display cells is When the widths of the partition light-shielding portions that partition each pixel in the two display cells are L3 and L3 ′, respectively,
{(L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2) / (D + L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2)} <{L3 / (L2 + L3)}
Meet. In this case, the spacer disposed in the first region is lower than the spacer disposed in the third region. For this reason, by making the cross-sectional area or arrangement density of the spacers arranged in the first region larger than that of the spacers arranged in the third region, the collapse amount of the higher spacer is increased, and the lower one is arranged. The occurrence of gap defects can be prevented by reducing the amount of collapse of the spacers.
第１の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積が、第３の領域の単位面積当たりの柱状スペーサの専有面積よりも小さい。この場合には、第１の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量を、第３の領域に配置された柱状スペーサの潰れ量よりも大きくできる。 The exclusive area of the columnar spacer per unit area of the first region is smaller than the exclusive area of the columnar spacer per unit area of the third region. In this case, the collapse amount of the columnar spacers arranged in the first region can be made larger than the collapse amount of the columnar spacers arranged in the third region.
隣接する２つの表示セルの額縁遮光部の幅をそれぞれＬ１、Ｌ１’、該２つの表示セルの額縁遮光部の離隔距離をＤ、２つの表示セルのうち一方の表示セルの画素の開口幅をＬ２、２つの表示セル内の各画素を区画する区画遮光部の幅をそれぞれＬ３、Ｌ３’としたとき、次式、
{（Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）／（Ｄ＋Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）}＞{Ｌ３／（Ｌ２＋Ｌ３）}
を満たす。この場合には、第１の領域に配置されたスペーサが、第３の領域に配置されたスペーサよりも高い。このため、第１の領域に配置されたスペーサの断面積又は配置密度を、第３の領域に配置されたスペーサよりも小さくすることにより、高い方のスペーサの潰れ量を大きくし、低い方のスペーサの潰れ量を小さくして、ギャップ不良の発生を防止できる。
The widths of the frame light-shielding portions of two adjacent display cells are L1 and L1 ′, the separation distance of the frame light-shielding portions of the two display cells is D, and the aperture width of the pixel of one display cell of the two display cells is When the widths of the partition light-shielding portions that partition each pixel in the two display cells are L3 and L3 ′, respectively,
{(L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2) / (D + L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2)}> {L3 / (L2 + L3)}
Meet. In this case, the spacer disposed in the first region is higher than the spacer disposed in the third region. For this reason, by making the cross-sectional area or arrangement density of the spacers arranged in the first region smaller than that of the spacers arranged in the third region, the crushing amount of the higher spacer is increased, and the lower one is arranged. The occurrence of gap defects can be prevented by reducing the amount of collapse of the spacers.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の対向基板及び液晶表示装置は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiment. However, the counter substrate and the liquid crystal display device of the present invention are not limited to the configuration of the above-described embodiment, and various configurations are possible from the configuration of the above-described embodiment. Modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
１：基板（対向基板）
２：ガラス基板
３：額縁遮光部
４：区画遮光部
５：周辺ガラス部
６：最外周画素
７：画素
８：着色層
９：保護層（ＯＣ層）
３０：柱材料
３０ａ〜３０ｄ：柱状スペーサ
Ａ，Ｂ：表示セル
1: Substrate (counter substrate)
2: Glass substrate 3: Frame light shielding part 4: Section light shielding part 5: Peripheral glass part 6: Outermost peripheral pixel 7: Pixel 8: Colored layer 9: Protective layer (OC layer)
30:
Claims (8)
前記表示セルのそれぞれは、他の表示セルに隣接する外周部からなる第１の領域と、前記透明基板の外縁部に隣接する外周部からなる第２の領域と、内周部からなる第３の領域とを有し、
前記第３の領域の単位面積当たりの前記柱状スペーサの専有面積が、前記第２の領域の単位面積当たりの前記柱状スペーサの専有面積よりも小さく、且つ、前記第１の領域の単位面積当たりの前記柱状スペーサの専有面積とは異なることを特徴とする対向基板。 A liquid crystal display device in which a plurality of display cells, each surrounded by a frame light-shielding portion and including a plurality of pixels, and a plurality of columnar spacers arranged inside each of the display cells are formed on a transparent substrate. Counter substrate for
Each of the display cells includes a first region including an outer peripheral portion adjacent to another display cell, a second region including an outer peripheral portion adjacent to an outer edge portion of the transparent substrate, and a third region including an inner peripheral portion. And having an area of
The exclusive area of the columnar spacer per unit area of the third region is smaller than the exclusive area of the columnar spacer per unit area of the second region, and per unit area of the first region The counter substrate is different from the exclusive area of the columnar spacer.
{（Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）／（Ｄ＋Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）}＜{Ｌ３／（Ｌ２＋Ｌ３）}
を満たす、請求項４に記載の対向基板。 The widths of the frame light-shielding portions of two adjacent display cells are respectively L1 and L1 ′, the separation distance of the frame light-shielding portions of the two display cells is D, and the pixel of one display cell of the two display cells When the opening width is L2, and the widths of the partition light-shielding portions that partition each pixel in the two display cells are L3 and L3 ′, respectively,
{(L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2) / (D + L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2)} <{L3 / (L2 + L3)}
The counter substrate according to claim 4, wherein:
{（Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）／（Ｄ＋Ｌ１＋Ｌ１’−Ｌ３／２−Ｌ３’／２）}＞{Ｌ３／（Ｌ２＋Ｌ３）}
を満たす、請求項６に記載の対向基板。 The widths of the frame light-shielding portions of two adjacent display cells are respectively L1 and L1 ′, the separation distance of the frame light-shielding portions of the two display cells is D, and the pixel of one display cell of the two display cells When the opening width is L2, and the widths of the partition light-shielding portions that partition each pixel in the two display cells are L3 and L3 ′, respectively,
{(L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2) / (D + L1 + L1′−L3 / 2−L3 ′ / 2)}> {L3 / (L2 + L3)}
The counter substrate according to claim 6, wherein:
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| RU2515068C1 (en) * | 2010-04-19 | 2014-05-10 | Шарп Кабусики Кайся | Liquid crystal display device |
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