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JP5306138B2 - Color liquid crystal display element - Google Patents
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Description

この発明は、カラーフィルタを内蔵するカラー液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a color liquid crystal display element incorporating a color filter.

フルドットカラー表示を行う液晶表示装置では、特許文献1に示されるように、各絵素(ピクセル)を3つの画素(サブピクセル)に区分し、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色に対応したカラーフィルタを構成する各色要素片をサブピクセル毎に配置したカラー液晶表示パネルが用いられる。また、カラー液晶表示パネルでは、漏れ光や各カラーフィルタ間での光の混色を防ぐために、表示領域の周辺領域(以下、額縁領域という)や表示領域内の各サブピクセル間を遮光するブラックマスクが設けられている。このブラックマスクは、通常、黒色顔料等を含有させたフォトレジスト樹脂材料を用いて製造される。   In a liquid crystal display device that performs full-dot color display, as shown in Patent Document 1, each picture element (pixel) is divided into three pixels (sub-pixels), and red (R), green (G), blue ( A color liquid crystal display panel is used in which color element pieces constituting a color filter corresponding to the three primary colors B) are arranged for each sub-pixel. In a color liquid crystal display panel, a black mask that blocks light from surrounding areas of the display area (hereinafter referred to as a frame area) and subpixels in the display area in order to prevent light leakage and light color mixing between the color filters. Is provided. This black mask is usually manufactured using a photoresist resin material containing a black pigment or the like.

上述の液晶表示装置では、カラー液晶表示パネルによる画像表示を行った際に、このカラー液晶表示パネルの表示領域の周辺に表示ムラが発生することがあった。これは、基板上に形成されたブラックマスクの開口部にカラーフィルタの各色要素片を配置した後にこれらを覆って被着される平坦化保護層表面の、表示領域とその周囲の額縁領域との境界付近において、高さが不均一となる凹凸部分が発生するためである。   In the above-described liquid crystal display device, when an image is displayed on the color liquid crystal display panel, display unevenness may occur around the display area of the color liquid crystal display panel. This is because the display area and the frame area around the display area on the surface of the flattening protective layer that is deposited by covering each color element piece of the color filter after disposing each color element piece in the opening of the black mask formed on the substrate. This is because an uneven portion having a non-uniform height occurs in the vicinity of the boundary.

具体的に説明すると、表示領域には、各サブピクセルからブラックマスク上にはみ出したカラーフィルタの重なり部分が生じているため、その分表示領域における平坦化保護層の高さが高くなっているため、表示領域と額縁領域との境界付近では、表示領域から額縁領域に向かって平坦化保護層の高さが低くなる傾斜部分が発生してしまう。   Specifically, the display area has an overlapping portion of the color filter that protrudes from the sub-pixels onto the black mask, and accordingly, the height of the leveling protective layer in the display area is increased accordingly. In the vicinity of the boundary between the display area and the frame area, an inclined portion is generated in which the height of the planarization protective layer decreases from the display area toward the frame area.

液晶層を透過する光の色相に関与する因子であるリタデーション(光の位相差)は、透過光の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δn・dで表される。従って、平坦化保護層の高さが不均一になるということは、液晶層厚が不均一になることであり、これは透過光のリタデーションのばらつきを招き、表示ムラを発生させる原因となる。   Retardation (light phase difference), which is a factor relating to the hue of light transmitted through the liquid crystal layer, is expressed by the product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the transmitted light and the liquid crystal layer thickness d. Therefore, the uneven height of the planarization protective layer means that the thickness of the liquid crystal layer becomes non-uniform, which causes variations in the retardation of transmitted light and causes display unevenness.

そこで、特許文献2に示すように、平坦化保護層の高さを高くする要因となっているサブピクセル間のブラックマスクへのカラーフィルタのはみ出しを解消したカラー液晶表示装置が提案されている。   Therefore, as shown in Patent Document 2, a color liquid crystal display device has been proposed in which the protrusion of the color filter to the black mask between the sub-pixels, which is a factor for increasing the height of the planarization protective layer, is eliminated.

特開2006−337590号公報JP 2006-337590 A 特開平8−327999号公報JP-A-8-327999

しかるに、特許文献2に示されるようにサブピクセル間のブラックマスクへのカラーフィルタのはみ出しを解消しても、表示領域の周辺に表示ムラが発生することがあった。   However, even if the protrusion of the color filter to the black mask between the sub-pixels is eliminated as shown in Patent Document 2, display unevenness may occur around the display area.

本発明の目的は、カラーフィルタの配置構造に拘わらず、表示領域の全域にわたり液晶層厚が確実に均一化されて表示領域の周辺に表示ムラが発生することの無いカラー液晶表示素子を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a color liquid crystal display element in which the liquid crystal layer thickness is reliably uniform over the entire display area and display unevenness does not occur around the display area regardless of the arrangement structure of the color filter. That is.

本発明の請求項1に記載されたカラー液晶表示素子は、表示の観察側に配置され、表面に第1の電極が形成された第1の基板と、前記第1の基板の電極形成面に対向させて配置され、対向面に第2の電極が形成された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板の対向する各電極形成面間に挟持された液晶層と、前記第1の電極と前記第2の電極との対向部に形成される複数の画素に対応させて前記第1の基板或いは前記第2の基板の何れかに配設されたカラーフィルタと、少なくとも、複数の画素に対応させてカラーフィルタが配設された表示領域を取り囲む周辺部に、配設された遮光膜と、前記周辺部の遮光膜上で、前記表示領域と前記周辺部との境界ラインから所定距離だけ離隔させた位置に、前記境界ラインに沿って前記カラーフィルタと同じ材料で配設されたダミーカラーフィルタと、前記遮光膜、前記カラーフィルタ、及び前記ダミーカラーフィルタを覆って被着形成された平坦化保護膜と、を有し、前記ダミーカラーフィルタ及び前記カラーフィルタを構成する各色要素片は、同一の矩形に形成されており、前記ダミーカラーフィルタを前記境界ラインから離隔させる距離は、前記第1の電極の配列方向においては1画素の幅の2倍に、前記第2の電極の配列方向においては1画素の長さに、それぞれ設定されていることを特徴とするものである。 The color liquid crystal display element according to claim 1 of the present invention is disposed on the viewing side of the display and has a first substrate on which a first electrode is formed, and an electrode forming surface of the first substrate. A second substrate disposed oppositely and having a second electrode formed on the opposing surface; a liquid crystal layer sandwiched between the opposing electrode forming surfaces of the first substrate and the second substrate; A color filter disposed on either the first substrate or the second substrate so as to correspond to a plurality of pixels formed in a facing portion between the first electrode and the second electrode, and at least , A light shielding film disposed in a peripheral portion surrounding a display region in which color filters are disposed corresponding to a plurality of pixels, and a boundary between the display region and the peripheral portion on the light shielding film in the peripheral portion The color along the boundary line at a position separated from the line by a predetermined distance. It has a dummy color filters arranged in the same material as the filter, the light-shielding film, the color filter, and a flattening protective film is deposited and formed over the dummy color filter, the dummy color filter and Each color element piece constituting the color filter is formed in the same rectangle, and the distance for separating the dummy color filter from the boundary line is 2 of the width of one pixel in the arrangement direction of the first electrode. doubled, in the arrangement direction of the second electrode to the length of one pixel and is characterized that you have been set respectively.

請求項に記載の発明は、請求項1のカラー液晶表示素子において、前記遮光膜が樹脂製ブラックマスクであること、を特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the color liquid crystal display element according to the first aspect, the light shielding film is a resin black mask.

請求項に記載の発明は、請求項1または請求項に記載のカラー液晶表示素子において、前記遮光膜が表示領域の各画素間にも配設され、前記カラーフィルタの各色要素片が遮光膜により区画された画素空間内にはみ出すことなく充填設置されていること、を特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the color liquid crystal display element according to the first or second aspect , the light shielding film is also disposed between the pixels in the display region, and each color element piece of the color filter is shielded from light. It is characterized by being filled and installed without protruding into a pixel space partitioned by a film.

本発明によれば、表示領域から額縁領域との境界ラインを越えてその近傍にわたり液晶層厚が均一化されて表示領域の周辺に枠状の表示ムラが発生することの無いカラー液晶表示素子が得られる。   According to the present invention, there is provided a color liquid crystal display element in which the thickness of the liquid crystal layer is made uniform over the boundary line from the display area to the frame area, and no frame-like display unevenness occurs around the display area. can get.

本発明の一実施形態としてのカラー液晶表示素子示す平面図である。It is a top view which shows the color liquid crystal display element as one Embodiment of this invention. 図1のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 前記カラー液晶表示素子の製造に使用するマスクを示した平面図であり、(a)はブラックマスクの製造に使用するマスクを、(b)はカラーフィルタの製造に使用するマスクを、それぞれ示している。FIG. 5 is a plan view showing a mask used for manufacturing the color liquid crystal display element, where (a) shows a mask used for manufacturing a black mask, and (b) shows a mask used for manufacturing a color filter. Yes. (a)は本発明の一実施形態としてのカラー液晶表示素子における表示領域と額縁領域との境界部近傍での平坦化保護層表面の形状を誇張して示した拡大説明図で、(b)は比較例としてのカラー液晶表示素子における(a)に対応する拡大説明図である。(a) is an enlarged explanatory view exaggeratingly showing the shape of the surface of the flattening protective layer in the vicinity of the boundary between the display region and the frame region in the color liquid crystal display element as one embodiment of the present invention, (b) These are the expansion explanatory views corresponding to (a) in the color liquid crystal display element as a comparative example. 従来のカラー液晶表示素子における表示領域と額縁領域との境界部近傍での平坦化保護層表面の形状を誇張して示した拡大説明図で、(a)は液晶注入前の空セル状態を示し、(b)は液晶注入後の状態を示している。FIG. 7 is an enlarged explanatory view exaggeratingly showing the shape of the surface of the planarization protective layer in the vicinity of the boundary between the display region and the frame region in a conventional color liquid crystal display element, and (a) shows an empty cell state before liquid crystal injection. (B) shows the state after liquid crystal injection.

本実施形態のカラー液晶表示素子は、単純マトリクス方式のSTN(スーパーツイステテッドネマテイック:Super Twisted Nematic)型カラー液晶表示素子であり、図2に示されるように、一対のガラス基板1、2のうちの表示の観察側に位置させる前ガラス基板1の内面(対向側表面)には、ストライプ状をなす複数条の走査電極3が互いに平行に敷設されている。走査電極3は、膜厚が0.2μm程度のITO(indium tin oxide)等の透明導電膜からなる。そして、それら走査電極3を覆って、ポリイミド樹脂等の透明絶縁樹脂材料からなる前配向膜4が略全面にわたり一様に被着されている。   The color liquid crystal display element of the present embodiment is a simple matrix type STN (Super Twisted Nematic) type color liquid crystal display element. As shown in FIG. A plurality of striped scanning electrodes 3 are laid in parallel to each other on the inner surface (opposite surface) of the front glass substrate 1 positioned on the display viewing side. The scanning electrode 3 is made of a transparent conductive film such as ITO (indium tin oxide) having a thickness of about 0.2 μm. A pre-alignment film 4 made of a transparent insulating resin material such as polyimide resin is uniformly applied over the entire surface so as to cover the scanning electrodes 3.

一方、前ガラス基板1とは反対側(表示の背面側)に配置される後ガラス基板2の内面には、遮光膜としてのブラックマスク5が積層形成されている。ブラックマスク5は、カーボンブラック等の黒色素剤を含有するポジタイプのフォトレジスト樹脂を材料とし、図3(a)に示すようなマスク版M5を用いたフォトリソグラフィーにより、1.4μm程度の膜厚でパターン形成されている。このように、ブラックマスク5を樹脂材料で形成することにより、複数の開口M51がマトリクス配置されたパターンのブラックマスクを少ない工数で容易に製造することができる。   On the other hand, a black mask 5 as a light shielding film is laminated on the inner surface of the rear glass substrate 2 disposed on the side opposite to the front glass substrate 1 (the back side of the display). The black mask 5 is made of a positive type photoresist resin containing a black pigment such as carbon black, and is formed to a thickness of about 1.4 μm by photolithography using a mask plate M5 as shown in FIG. The pattern is formed. Thus, by forming the black mask 5 from a resin material, a black mask having a pattern in which a plurality of openings M51 are arranged in a matrix can be easily manufactured with a small number of man-hours.

ブラックマスク5にマトリクス配置で形成されている開口51は1個の画素スペースを画定しており、各開口51には、カラーフィルタ6を構成する赤、緑、青の各色要素片6R、6G、6Bがそれぞれ所定の配置で充填設置されている。本実施形態では、ブラックマスク開口51に各色要素片6R、6G、6Bが充填されて形成されている各色画素(サブピクセル)Pr、Pg、Pbの列Rr、Rg、Rbが順繰りに並設されたストライプ配置が採用されている。即ち、矩形の各色画素Pr、Pg、Pbがマトリクス配置された平面外形が矩形をなす表示領域D1の行方向Xに各色画素(サブピクセル)Pr、Pg、Pbが順番に入れ替わって並び、列方向Yに同色の色画素(サブピクセル)Pr、Pg、Pbがそれぞれ1列に並んでいる。   The openings 51 formed in the black mask 5 in a matrix arrangement define one pixel space, and each of the openings 51 has red, green, and blue color element pieces 6R, 6G, 6B is filled and installed in a predetermined arrangement. In the present embodiment, rows Rr, Rg, Rb of color pixels (subpixels) Pr, Pg, Pb formed by filling the black mask opening 51 with the color element pieces 6R, 6G, 6B are arranged in order. Stripe arrangement is adopted. That is, each color pixel (sub-pixel) Pr, Pg, Pb is sequentially arranged and arranged in the row direction X of the display area D1 in which the rectangular outer shape in which the rectangular color pixels Pr, Pg, Pb are arranged in a matrix form a rectangle. Color pixels (subpixels) Pr, Pg, and Pb having the same color as Y are arranged in one row.

ここで、各色要素片6R、6G、6Bは、対応する各開口51内に、はみ出すことなく1.3μm程度の厚さに充填されており、したがって、ブラックマスク5の表面は、各色要素片6R、6G、6Bが充填された開口51がマトリクス配置された表示領域D1からその周辺のブラックマスク材だけの額縁領域D2にわたる略全域が略平坦な面となっている。   Here, each color element piece 6R, 6G, 6B is filled to a thickness of about 1.3 μm without protruding into each corresponding opening 51. Therefore, the surface of the black mask 5 is filled with each color element piece 6R. , 6G, 6B, the substantially entire area from the display area D1 in which the openings 51 are arranged in a matrix to the frame area D2 of only the black mask material around it is a substantially flat surface.

上述のような色要素のはみ出しの無いストライプ配置のカラーフィルタ6は、図3(b)に示すカラーフィルタ製造用マスク版M6を用いて、フォトリソグラフィーにより形成される。図3(a)に示したブラックマスク製造用マスク版M5の1列に並んだ開口M51に整合する開口M61の列が所定の配置で複数列形成されたマスク版M6を用い、フォトリソグラフィーにより1色ごとに前記マスク版M6をブラックマスクの開口51の1列ピッチづつ正確にずらして各色要素片6R、6G、6Bを対応する開口51内に充填することにより、容易に製造できる。この方法によれば、1枚のマスクM6を各色に共用するから、その分、コストが低減される。なお、各色要素片6R、6G、6Bの充填設置方法としては、フォトリソグラフィーに限らず、熱転写方法等も好適に用いられる。   The color filter 6 having a stripe arrangement without protruding color elements as described above is formed by photolithography using a mask plate M6 for producing a color filter shown in FIG. Using a mask plate M6 in which a plurality of rows of openings M61 aligned with the openings M51 arranged in a row of the black mask manufacturing mask plate M5 shown in FIG. For each color, the mask plate M6 is accurately shifted by one row pitch of the openings 51 of the black mask, and the respective color element pieces 6R, 6G, 6B are filled in the corresponding openings 51, whereby it can be easily manufactured. According to this method, since one mask M6 is shared by each color, the cost is reduced accordingly. The method for filling and installing the color element pieces 6R, 6G, 6B is not limited to photolithography, and a thermal transfer method or the like is also preferably used.

そして、図1に示すように、ブラックマスク5の額縁領域D2に対応する領域つまりカラーフィルタ色要素片6R、6G、6B配置用の開口が設けられていない周辺エリアには、ダミーカラーフィルタ7が配設されている。本実施形態のダミーカラーフィルタ7は、表示領域D1のカラーフィルタ6と同様に赤、緑、青の3種類のダミー色要素片7R、7G、7Bからなり、表示領域D1と額縁領域D2との境界ラインLから所定距離Cだけ離隔させ、額縁領域D2の略々全周にわたり前記境界ラインLに沿って配設されている。   As shown in FIG. 1, a dummy color filter 7 is provided in an area corresponding to the frame area D2 of the black mask 5, that is, a peripheral area where the color filter color element pieces 6R, 6G, and 6B are not provided with openings. It is arranged. The dummy color filter 7 of this embodiment is composed of three types of dummy color element pieces 7R, 7G, and 7B of red, green, and blue, like the color filter 6 of the display area D1, and includes a display area D1 and a frame area D2. The frame is separated from the boundary line L by a predetermined distance C, and is disposed along the boundary line L over substantially the entire circumference of the frame region D2.

本実施形態のダミーカラーフィルタ7は、額縁領域D2の行方向Xに平行な一対のエリアにそれぞれ赤、緑、青の各ダミー色要素片7R、7G、7Bが順繰りに並ぶ一対のダミーカラーフィルタ行71と、列方向Yに平行な一対のエリアにそれぞれ同色のダミー色要素片7R、7G、7Bの各列が1列づつ列方向Yに平行に3列並んだ一対のダミーカラーフィルタ列72とで、構成されている。   The dummy color filter 7 of the present embodiment is a pair of dummy color filters in which red, green, and blue dummy color element pieces 7R, 7G, and 7B are sequentially arranged in a pair of areas parallel to the row direction X of the frame region D2. A pair of dummy color filter columns 72 in which three columns of dummy color element pieces 7R, 7G, and 7B of the same color are arranged in parallel in the column direction Y one by one in a row 71 and a pair of areas parallel to the column direction Y, respectively. And is composed of.

ここで、ダミーカラーフィルタ7の境界ラインLからの離隔距離Cは、行方向Xに1行に並んだダミーカラーフィルタ行71と前記境界ラインLからの離隔距離Cyは、矩形をなす1画素pの長さaに一対の画素間隙2cを加えた距離(a+2c)に設定されている。また、列方向に3列に並んだダミーカラーフィルタ列72と前記境界ラインLからの離隔距離Cxは、幅がbの画素pの2列分の幅2bに画素間隙cを加えた距離(2b+c)に設定されている。   Here, the separation distance C from the boundary line L of the dummy color filter 7 is the separation distance Cy from the dummy color filter row 71 arranged in one row in the row direction X and the boundary line L is one pixel p forming a rectangle. Is set to a distance (a + 2c) obtained by adding a pair of pixel gaps 2c to the length a. The distance Cx between the dummy color filter rows 72 arranged in three rows in the column direction and the boundary line L is a distance (2b + c) obtained by adding a pixel gap c to a width 2b of two rows of pixels p having a width b. ) Is set.

ダミーカラーフィルタ7の製造に際しては、カラーフィルタ6を形成するマスクM6を用いて、それらと同じ工程でフォトリソグラフィー法により形成される。   When the dummy color filter 7 is manufactured, the mask M6 for forming the color filter 6 is used, and the dummy color filter 7 is formed by a photolithography method in the same process.

したがって、図3(b)に示すように、カラーフィルタ製造用マスクM6には、ダミーカラーフィルタ用開口M62が、ダミーカラーフィルタ7の配置に対応させて穿設されている。すなわち、一対のダミーカラーフィルタ行71(図1参照)それぞれに対応させ、複数の行方向開口M62が行方向Xに2画素の幅2bと3の画素間隙3cを隔てて1列に穿設され、一対のダミーカラーフィルタ列72それぞれに対応させ、複数の列方向開口M62が列方向Yに1列に穿設されている。 Therefore, as shown in FIG. 3B, the color filter manufacturing mask M 6 is provided with dummy color filter openings M 62 corresponding to the arrangement of the dummy color filters 7. That is, a plurality of row-direction openings M62 are formed in one column in the row direction X with a width 2b of two pixels and a three- fold pixel gap 3c in correspondence with each of the pair of dummy color filter rows 71 (see FIG. 1). A plurality of column-direction openings M62 are formed in one column in the column direction Y so as to correspond to the pair of dummy color filter columns 72, respectively.

カラーフィルタの製造工程においては、赤の各色要素片の形成が終了したら、上述のマスクM6を1画素列ピッチ分だけ行方向Xにずらし、この後、緑の色要素片を形成し、また緑の色要素片の形成が終了したら同様にマスクM6を1画素列ピッチ分だけ行方向Xにずらして青の色要素片を形成する。このようにして、1枚のカラーフィルタ用マスクM6を所定ピッチずらすだけの簡単なマスク操作により、カラーフィルタ6とダミーカラーフィルタ7を同時に少ない工数で形成することができる。   In the manufacturing process of the color filter, when the formation of each red color element piece is completed, the above-described mask M6 is shifted in the row direction X by one pixel column pitch, and then a green color element piece is formed. When the formation of the color element pieces is completed, the mask M6 is similarly shifted in the row direction X by one pixel column pitch to form the blue color element pieces. In this way, the color filter 6 and the dummy color filter 7 can be simultaneously formed with a small number of man-hours by a simple mask operation in which one color filter mask M6 is shifted by a predetermined pitch.

図2に示されるように、カラーフィルタ6及びダミーカラーフィルタ7を覆って表示領域D1から額縁領域D2にわたるブラックマスク5の略全面に、透明な平坦化保護膜8が被着されている。本実施形態の平坦化保護膜8は、印刷法によりアクリル樹脂を材料として2μm程度の厚さに塗布形成されている。   As shown in FIG. 2, a transparent flattening protective film 8 is deposited on substantially the entire black mask 5 covering the color filter 6 and the dummy color filter 7 and extending from the display area D1 to the frame area D2. The planarization protective film 8 of the present embodiment is formed by coating with a thickness of about 2 μm using an acrylic resin as a material by a printing method.

平坦化保護膜8の表面には、複数状の表示電極9が前記走査電極3に直交する方向に平行に延在敷設され、これら表示電極9を覆って後配向膜11が被着されている。これら表示電極9及び後配向膜11も、前述した走査電極3及び前配向膜4と同じ材料で同じ方法により形成されている。 On the surface of the flattening protective film 8, a plurality of display electrodes 9 are laid in parallel to a direction perpendicular to the scanning electrodes 3, and a rear alignment film 11 is deposited so as to cover these display electrodes 9. . The display electrode 9 and the rear alignment film 11 are also formed by the same method using the same material as the scan electrode 3 and the front alignment film 4 described above.

上述の後ガラス基板2と前述した前ガラス基板1は、それぞれの電極形成面(内面)を対向させて、シール材12により所定の間隙を保ち接合されている。この基板間には、多数の球形のギャップ材13を均等に散布した状態で介在させてあり、前、後ガラス基板1、2間の間隙がギャップ材13の粒径に対応する大きさに保持されている。   The above-described rear glass substrate 2 and the above-described front glass substrate 1 are bonded to each other with a predetermined gap by a sealing material 12 with their electrode forming surfaces (inner surfaces) facing each other. Between these substrates, a large number of spherical gap members 13 are evenly dispersed, and the gap between the front and rear glass substrates 1 and 2 is maintained at a size corresponding to the particle size of the gap member 13. Has been.

シール材12と前、後ガラス基板1、2で囲まれたセル空間内には、周知の例えば真空注入法により液晶14が注入され封止されている。本実施形態のカラー液晶表示素子は、STN型であるから、液晶分子のツイスト配向角度が280°程度と大きいネマティック液晶が封入されている。   In a cell space surrounded by the sealing material 12 and the front and rear glass substrates 1 and 2, liquid crystal 14 is injected and sealed by a well-known vacuum injection method, for example. Since the color liquid crystal display element of this embodiment is an STN type, nematic liquid crystal having a large twist alignment angle of liquid crystal molecules of about 280 ° is enclosed.

以上のように形成された本実施形態のカラー液晶表示素子においては、図4(a)に示すように、前記ダミーカラーフィルタ7に対応してその配設エリア上方の後配向膜11表面が盛り上がっている。ここで、前述したようにダミーカラーフィルタ7と表示領域D1との間に離隔距離Cが確保されているから、この離隔距離Cの領域内でダミーカラーフィルタ7上方の盛り上がり面とカラーフィルタ6上方の平坦面との段差G1が略解消され、表示領域D1に限ればその全域にわたり平坦な表面が確保されている。   In the color liquid crystal display element of the present embodiment formed as described above, as shown in FIG. 4A, the surface of the rear alignment film 11 above the arrangement area corresponding to the dummy color filter 7 is raised. ing. Here, since the separation distance C is secured between the dummy color filter 7 and the display area D1 as described above, the raised surface above the dummy color filter 7 and the color filter 6 above the area of the separation distance C. The level difference G1 with the flat surface is substantially eliminated, and a flat surface is secured over the entire area as long as it is limited to the display area D1.

その結果、表示領域D1の全域にわたり、両配向膜4、11の平坦な表面により挟持された層厚が均一な液晶層14が得られ、特にSTN型カラー液晶表示素子に生じ易い表示領域D1周辺に沿った枠状の表示ムラの発生が確実に防止される。   As a result, a liquid crystal layer 14 having a uniform layer thickness sandwiched by the flat surfaces of the alignment films 4 and 11 is obtained over the entire display region D1, and particularly around the periphery of the display region D1 that is likely to occur in STN type color liquid crystal display elements. Occurrence of frame-shaped display unevenness along the line is reliably prevented.

ここで、上述した所期の効果を得るのに、本発明によるダミーカラーフィルタ7の配置構成が有効である理由について説明する。   Here, the reason why the arrangement configuration of the dummy color filter 7 according to the present invention is effective in obtaining the above-described effect will be described.

まず、本実施形態のカラー液晶表示素子からダミーカラーフィルタ7を除去した場合、図5(a)に示すように、ブラックマスク5の表示領域D1に対応するエリアには、マトリクス配置で形成されている開口51内にカラーフィルタ6を構成する各色要素6R、6G、6Bがはみ出すことなく充填され、その表面は各色要素6R、6G、6B間のブラックマスク5先端が若干(0.1μm程度)突出する程度で略平坦である。したがって、ブラックマスク5の表面は、全域にわたり略平坦である。   First, when the dummy color filter 7 is removed from the color liquid crystal display element of the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the area corresponding to the display area D1 of the black mask 5 is formed in a matrix arrangement. Each color element 6R, 6G, 6B constituting the color filter 6 is filled in the opening 51 without protruding, and the front surface of the black mask 5 between the color elements 6R, 6G, 6B slightly protrudes (about 0.1 μm). It is almost flat. Therefore, the surface of the black mask 5 is substantially flat over the entire area.

しかるに、平坦なブラックマスク5表面に被着された平坦化保護膜8とこの上に形成された表示電極9を覆う配向膜11の表面には、図5(a)に示すように、境界ラインLの近傍で凹凸が生じている。この凹凸は、カラーフィルタ6とブラックマスク5及び平坦化保護膜8をそれぞれ形成する各樹脂材料の表面張力の相違に起因する。   However, the surface of the alignment film 11 covering the flattening protective film 8 deposited on the surface of the flat black mask 5 and the display electrode 9 formed thereon has a boundary line as shown in FIG. Irregularities occur in the vicinity of L. The unevenness is caused by the difference in surface tension between the resin materials forming the color filter 6, the black mask 5, and the planarization protective film 8.

本実施形態では、ブラックマスク5の材料としてカーボンブラックを分散させたアクリル性樹脂、カラーフィルタ6の材料としてフタロシアニン系の有機顔料分散型アクリル樹脂、平坦化保護膜8の材料としてアクリル樹脂を用いるから、カラーフィルタ6材料に対する平坦化保護膜8材料の接触角が、ブラックマスク5材料に対する平坦化保護膜8材料の接触角よりも小さい。つまり、平坦化保護膜8材料は、ブラックマスク5材料に対するよりもカラーフィルタ6材料に対して濡れ性(親和性)が良い。したがって、平坦化保護膜8材料はブラックマスク5材料側つまりカラーフィルタ6の無いブラックマスク5だけの額縁領域D2側に引き寄せられ、これが原因となって、図5(a)に示されるように境界ラインLから額縁領域D2側に凹凸が発生する。   In the present embodiment, an acrylic resin in which carbon black is dispersed is used as the material for the black mask 5, a phthalocyanine-based organic pigment-dispersed acrylic resin is used as the material for the color filter 6, and an acrylic resin is used as the material for the planarization protective film 8. The contact angle of the flattening protective film 8 material with respect to the color filter 6 material is smaller than the contact angle of the flattening protective film 8 material with respect to the black mask 5 material. That is, the planarization protective film 8 material has better wettability (affinity) with respect to the color filter 6 material than with the black mask 5 material. Therefore, the material for the flattening protective film 8 is drawn toward the black mask 5 material side, that is, the frame region D2 side of the black mask 5 without the color filter 6, and this causes the boundary as shown in FIG. Unevenness is generated from the line L to the frame area D2 side.

セル空間内に液晶を真空注入法により注入するには、一旦セル内を減圧した後、外圧を大気開放にして液晶を注入するが、上述した後配向膜11の凹部111はキャップ材13により支持されない浮いた状態であるため、大気開放により急激に外側から加圧されると、図5(b)に示すように、局部的に間隙が狭くなる。その結果、境界ラインL近傍の液晶層厚が薄くなり、これが境界ラインLに沿った表示ムラ(枠ムラ)を発生させる要因となる。   In order to inject liquid crystal into the cell space by vacuum injection, the inside of the cell is once depressurized and then the external pressure is released to the atmosphere, and then the liquid crystal is injected. However, the recess 111 of the alignment film 11 described above is supported by the cap material 13. Since it is not floated, when it is suddenly pressurized from the outside due to release to the atmosphere, the gap is locally narrowed as shown in FIG. As a result, the thickness of the liquid crystal layer in the vicinity of the boundary line L becomes thin, and this causes a display unevenness (frame unevenness) along the boundary line L.

上述の後配向膜11表面の凹凸を解消するため、図4(b)に示すように、ダミーカラーフィルタ7を境界ラインLに対し間隔を空けずに配設した場合、後配向膜11のダミーカラーフィルタ7覆う部分の盛り上がり面とカラーフィルタ6を覆う部分の平坦面との段差G2が表示領域D1内に生じるため、この段差G2が境界ラインLの内側に沿って枠ムラを発生させる要因となる。 In order to eliminate the unevenness on the surface of the post-alignment film 11 described above, when the dummy color filter 7 is disposed without being spaced from the boundary line L as shown in FIG. Since a step G2 between the raised surface of the portion covering the color filter 7 and the flat surface of the portion covering the color filter 6 occurs in the display area D1, the step G2 causes a frame unevenness along the inner side of the boundary line L. It becomes.

上述した理由から、図4(a)に示すように、ダミーカラーフィルタ7の配設位置を境界ラインLから所定距離Cだけ離隔させることにより、表示領域D1内での液晶挟持面の平坦性が確保され、枠ムラの発生が確実に防止される。ここで、各方向の離隔距離Cx、Cyは、上述した寸法に限らず、ダミーカラーフィルタ7の高さや平坦化保護膜8、ブラックマスク5、及びカラーフィルタ6のそれぞれの材料物性とくに表面張力等に応じて最適に設定されるべきものであるが、過度に大きく確保すると表面張力による凹凸発生防止効果が希釈されるから、大略
2b≦Cx<6b(bは1画素の幅)
a≦Cy<3a(aは1画素の長さでa<b)
の範囲に設定されるのが好ましい。
For the above-described reason, as shown in FIG. 4A, the flatness of the liquid crystal sandwiching surface in the display region D1 is achieved by separating the arrangement position of the dummy color filter 7 from the boundary line L by a predetermined distance C. As a result, the occurrence of unevenness in the frame is reliably prevented. Here, the separation distances Cx and Cy in each direction are not limited to the dimensions described above, but the height of the dummy color filter 7, the material properties of the flattening protective film 8, the black mask 5 and the color filter 6, especially the surface tension, etc. It should be set optimally according to the
2b ≦ Cx <6b (b is the width of one pixel)
a ≦ Cy <3a (a is the length of one pixel and a <b)
It is preferable to set in the range.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、表示領域D1の画素間にもブラックマスク5が格子状に配設されているが、画素間には隣り合うカラーフィルタ要素が重なり合っているだけでブラックマトリクスが設けられていないカラー液晶表示素子等にも、本発明は有効に適用される。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
For example, in the above embodiment, the black mask 5 is also arranged in a lattice pattern between the pixels in the display region D1, but a black matrix is provided between the pixels only by overlapping adjacent color filter elements. The present invention is effectively applied to a color liquid crystal display element that is not present.

また、本発明は、単純マトリクス型のカラー液晶表示素子に限らず、アクティブマトリクス型のカラー液晶表示素子等、他の種々のカラー液晶表示素子に適用できることは、勿論である。   Further, the present invention is not limited to the simple matrix type color liquid crystal display element, but can be applied to other various color liquid crystal display elements such as an active matrix type color liquid crystal display element.

1 前ガラス基板
2 後ガラス基板
走査電極
4 前配向膜
5 ブラックマスク
6 カラーフィルタ
6R、6G、6B 色要素片
7 ダミーカラーフィルタ
7R、7G、7B ダミー色要素片
8 平坦化保護膜
表示電極
11 後配向膜
111 凹部
12 シール材
13 ギャップ材
14 液晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Front glass substrate 2 Rear glass substrate 3 Scan electrode 4 Front orientation film 5 Black mask 6 Color filter 6R, 6G, 6B Color element piece 7 Dummy color filter 7R, 7G, 7B Dummy color element piece 8 Flattening protective film 9 Display electrode 11 Post-alignment film 111 Recess 12 Seal material 13 Gap material 14 Liquid crystal

Claims (3)

表示の観察側に配置され、表面に第1の電極が形成された第1の基板と、
前記第1の基板の電極形成面に対向させて配置され、対向面に第2の電極が形成された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の対向する各電極形成面間に挟持された液晶層と、
前記第1の電極と前記第2の電極との対向部に形成される複数の画素に対応させて前記第1の基板或いは前記第2の基板の何れかに配設されたカラーフィルタと、
少なくとも、複数の画素に対応させてカラーフィルタが配設された表示領域を取り囲む周辺部に、配設された遮光膜と、
前記周辺部の遮光膜上で、前記表示領域と前記周辺部との境界ラインから所定距離だけ離隔させた位置に、前記境界ラインに沿って前記カラーフィルタと同じ材料で配設されたダミーカラーフィルタと、
前記遮光膜、前記カラーフィルタ、及び前記ダミーカラーフィルタを覆って被着形成された平坦化保護膜と
を有し、
前記ダミーカラーフィルタ及び前記カラーフィルタを構成する各色要素片は、同一の矩形に形成されており、
前記ダミーカラーフィルタを前記境界ラインから離隔させる距離は、前記第1の電極の配列方向においては1画素の幅の2倍に、前記第2の電極の配列方向においては1画素の長さに、それぞれ設定されてい
ことを特徴とするカラー液晶表示素子。
A first substrate disposed on the viewing side of the display and having a first electrode formed on the surface;
A second substrate disposed opposite to the electrode formation surface of the first substrate and having a second electrode formed on the opposite surface;
A liquid crystal layer sandwiched between opposing electrode forming surfaces of the first substrate and the second substrate;
A color filter disposed on either the first substrate or the second substrate so as to correspond to a plurality of pixels formed in a facing portion between the first electrode and the second electrode;
A light shielding film disposed at least in a peripheral portion surrounding a display region in which color filters are disposed corresponding to a plurality of pixels;
A dummy color filter disposed on the light-shielding film in the peripheral portion at a position separated from the boundary line between the display region and the peripheral portion by a predetermined distance and made of the same material as the color filter along the boundary line When,
A planarization protective film deposited to cover the light shielding film, the color filter, and the dummy color filter ;
Have
Each color element piece constituting the dummy color filter and the color filter is formed in the same rectangle,
The distance for separating the dummy color filter from the boundary line is twice the width of one pixel in the arrangement direction of the first electrode, and the length of one pixel in the arrangement direction of the second electrode. color liquid crystal display element characterized that you have been set respectively.
前記遮光膜は、樹脂製ブラックマスクであることを特徴とする請求項1に記載のカラー液晶表示素子。 The color liquid crystal display element according to claim 1, wherein the light shielding film is a resin black mask. 前記遮光膜が表示領域の各画素間にも配設され、前記カラーフィルタの各色要素片が遮光膜により区画された画素空間内にはみ出すことなく充填設置されていることを特徴とする請求項1または請求項に記載のカラー液晶表示素子。 2. The light-shielding film is also disposed between pixels of a display area, and each color element piece of the color filter is filled and installed without protruding into a pixel space defined by the light-shielding film. Or the color liquid crystal display element of Claim 2 .
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