JP2004093656A - Color filter, liquid crystal display panel, and paste for forming resin black matrix - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter having the flatness to an extent that the alignment disorder of liquid crystal leading to deterioration of display quality does not occur, capable of normally conducting foreign matter protrusion inspection using reflected light, and used for manufacturing a liquid crystal display panel with the high contrast of light and shade. <P>SOLUTION: The color filter is provided with a resin black matrix whose optical density per unit film thickness is ≥4.4/μm, the film thickness is ≤0.9μm, and the surface roughness is ≤30 nm using black particulates having high light shielding property and small in particle size. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字情報や画像情報の表示に用いられるカラー液晶表示パネルの製造に使用されるカラーフィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示パネルに用いられるカラーフィルターでは、一般に赤色、緑色および青色の画素間に光を遮断するブラックマトリクスが設けられている。このブラックマトリクスにより明暗のコントラスト比を向上させている。
【０００３】
ブラックマトリクスとしては、これまでクロム単層薄膜やクロム／酸化クロム積層薄膜などの遮光性無機薄膜が広く用いられてきた。しかし、クロムを用いた遮光性無機薄膜ブラックマトリクスには、薄膜を形成するためには真空プロセスが必要で製造コストが高くなる、また、廃棄物が環境に大きな悪影響を及ぼすといった問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、たとえば特開平４−６３８７０号公報や特開平４−１９０３６２号公報に示されているような、カーボンブラックやチタンブラックなどの遮光性微粒子を樹脂中に分散した樹脂ブラックマトリクスが提案されている。これらの樹脂ブラックマトリクスは、ブラックペーストを基板上に塗布し乾燥した後にフォトリソグラフィによりパターン化するという、比較的簡単な工程で形成することができ、環境へ有害な影響を及ぼすおそれも小さい。
【０００５】
しかし、樹脂ブラックマトリクスには遮光性無機薄膜ブラックマトリクスに比べ単位膜厚当たりの光学密度（ＯＤ値）が小さいといった問題がある。このため、液晶表示パネルの明暗のコントラストを高くして画質を高品位に保つには、通常１μｍ以上の厚みの樹脂ブラックマトリクスが必要であった。
【０００６】
通常のカラーフィルターはブラックマトリクス上に赤色画素、緑色画素、青色画素膜のパターンが部分的に乗り上げた構造になっている。画素面とブラックマトリクス上に乗り上がった部分の頂点との段差は、ブラックマトリクスの厚みが大きくなるほど大きくなる。この段差が大きいと液晶の配向に乱れが生じるため、ブラックマトリクスとして樹脂ブラックマトリクスを使用する場合には、画素膜形成後にオーバーコートと称される透明な平坦化膜を形成し、上記の段差を軽減するのが一般的である。この平坦化膜形成のコストが樹脂ブラックマトリクス使用の際の大きな問題となってきた。
【０００７】
所望のＯＤ値を示し、かつ、厚みの小さい樹脂ブラックマトリクスを得る手段としては、より吸光係数の大きい遮光性微粒子を使用する方法がある。たとえば、特開平５−３１１１０９号公報や特開平１１−２３８３６号公報、特開平１１−２４６８０４号公報に示されているようなグラファイト粒子は吸光係数が大きい。したがって、グラファイト粒子を用いると小さな膜厚でも大きなＯＤ値を示す樹脂ブラックマトリクスを形成することが可能である。
【０００８】
しかし、一般に入手が可能なグラファイト粒子の粒径は大きく、このようなグラファイト粒子を用いると、形成される樹脂ブラックマトリクスの表面粗さが大きくなるという問題があった。一方、遠心分離などの分級方法により得られる粒径１００ｎｍ以下のグラファイト粒子を使用した場合、比表面積が大きいため分散時に凝集が起こり、塗布膜の表面粗さが大きくなる問題が生じた。カラーフィルター製造工程では樹脂ブラックマトリクスの異物突起検査を通例は光反射により行うが、表面粗さが大きいと反射光が散乱され検査が不能になる場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、表示ムラにつながる液晶の配向の乱れを引き起こさない程度の平坦性をもち、反射光を用いる異物突起検査を正常に行うことが可能で、明暗のコントラストの高い液晶表示パネルの製造に使用されるカラーフィルターを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のカラーフィルター、液晶表示パネル、および、ブラックペーストは以下の構成からなる。
【００１１】
すなわち、単位膜厚当たりの光学密度が４．４／μｍ以上、かつ、膜厚が０．９μｍ以下、かつ、表面粗さが３０ｎｍ以下である樹脂ブラックマトリクスを備えたカラーフィルター、該カラーフィルターを使用して製造されることを特徴とする液晶表示パネル、および、含有される樹脂成分および遮光性微粒子成分の合計量の２５〜７５重量％が平均粒径１００〜４００ｎｍのグラファイト微粒子であることを特徴とする樹脂ブラックマトリクス形成用ペーストである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは鋭意検討した結果、樹脂ブラックマトリクスの単位膜厚当たりの光学密度（ＯＤ値）が４．４／μｍ以上、好ましくは４．６／μｍ以上で、かつ膜厚が０．９μｍ以下、好ましくは０．８μｍ以下であれば、液晶表示パネルの明暗のコントラストを高く保ちつつ、ブラックマトリクス上への画素膜のパターンの乗り上げにより生じる段差が表示品位を著しく劣化するような液晶分子の配向の大きな乱れを誘起しない程度に抑制されることを見出した。具体的には図１に示されるような樹脂ブラックマトリクス上へ乗り上げた画素膜の最上部と画素中央部表面との段差が０．４μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下にすることにより表示ムラにつながる液晶の配向の乱れを抑制できた。また、前記の条件を満たす樹脂ブラックマトリクスは、その表面粗さを３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下にすることにより、反射光を用いる異物突起検査が正常に行われることを見出した。
【００１３】
なお、本発明でいうＯＤ値はＸＹＺ表色系における刺激値Ｙから次式で求められるものである。
【００１４】
ＯＤ値＝−ｌｏｇ_１０（Ｙ／１００）
また、本発明でいう表面粗さは日本工業規格ＪＩＳ−Ｂ０６０１に定められた中心線平均粗さである。
【００１５】
前記樹脂ブラックマトリクス膜を実現する手段の一例として、構成する成分中の２５〜７５重量％、好ましくは３０〜７０重量％を平均粒径１００〜４００ｎｍ、好ましくは平均粒径１００〜２００ｎｍのグラファイト微粒子とする方法が挙げられる。そして、このような膜は、含有される樹脂成分および遮光性微粒子成分の合計量の２５〜７５重量％、好ましくは３０〜７０重量％が平均粒径１００〜４００ｎｍ、好ましくは１００〜２００ｎｍのグラファイト微粒子であることを特徴とする樹脂ブラックマトリクス形成用ペーストにより形成することができる。
【００１６】
一般に市販されている粉末状態のグラファイト粒子の粒径は１μｍ以上である。この粗大グラファイト粒子を使用して、平均粒径１００〜４００ｎｍのグラファイト微粒子は以下のような方法で得ることができる。
【００１７】
まず、市販されているグラファイト粒子を硫酸と硝酸の混合液中に投入し、加熱した状態で超音波を照射する。その後、水で希釈した後アルカリ水溶液で洗浄し、過酸化水素水と硫酸の混合液中で加熱しながら攪拌した後にフィルターで濾過し、水で洗浄してから乾燥する。
【００１８】
微細化処理時に使用される硫酸としては、濃度９０〜９７％の濃硫酸または濃度２５〜５０％の発煙硫酸が好ましい。硝酸としては濃度６０〜７０％の濃硝酸が好ましい。これらの硫酸および硝酸を２０／８０〜８０／２０（重量比）の範囲で混合して使用するのが望ましい。この範囲の混合液中に分散されたグラファイト粒子に、周波数２０〜２００ｋＨｚの超音波を温度３０〜９０℃のもとで１〜４８時間照射することが効率よく微細化するのに好ましい。
【００１９】
以上のように、硫酸と硝酸の濃度およびこれらの混合比、反応時間および温度、照射する超音波の周波数などを適当に調整することにより、所望の平均粒径のグラファイト微粒子が得られる。
【００２０】
本発明では遮光性微粒子としてグラファイト微粒子を使用する場合、グラファイト微粒子が樹脂ブラックマトリクス中に占める割合は通常２５〜７５重量％、好ましくは３０〜７０重量％である。グラファイト微粒子の割合が小さすぎれば所望のＯＤ値が得らず、一方、グラファイト微粒子の割合が大きすぎれば樹脂ブラックマトリクスの基板への密着力が著しく低下する。
【００２１】
本発明では樹脂ブラックマトリクスでの反射光の色調を調節するために、グラファイト微粒子とそれ以外の黒色顔料微粒子を混合することができる。黒色顔料の具体例としてはカーボンブラック、チタンブラックなどが挙げられる。グラファイト粒子とそれ以外の黒色顔料を混合する場合は、通常９０／１０〜１０／９０（重量比）、好ましくは８０／２０〜２０／８０（重量比）の範囲で混合する。グラファイト以外の黒色顔料の混合比が小さすぎれば反射光の色調を変化させることができず、混合比が大きすぎれがＯＤ値を一定以上に保つのが困難になる。
【００２２】
樹脂ブラックマトリクスは通常、遮光性微粒子および樹脂成分を含有するブラックペーストを基板上に塗布し乾燥した後にフォトリソグラフィによりパターン化し、その後加熱硬化することにより得られる。
【００２３】
本発明の樹脂ブラックマトリクスを形成するブラックペースト中の樹脂成分としては、パターン加工時においてアルカリ可溶性であることが望ましい。樹脂成分がアルカリ可溶性であると、水系の現像液によって着色膜のパターン加工が可能で、引火性の問題がないことから防災上好ましい。アルカリ可溶性の樹脂成分としては、カルボキシル基を含有するポリマーが通常用いられる。
【００２４】
本発明の樹脂ブラックマトリクスを形成するブラックペースト中の樹脂成分としては、感光性または非感光性である樹脂を用いることができる。感光性樹脂を用いる場合には、カラーフィルターの製造工程を短縮できるという利点がある。一方、非感光性樹脂を用いる場合には、形成された画素成分中に光重合開始剤、増感剤およびこれらの分解物などが残留することにより、液晶の電気特性に悪影響を及ぼすという事態を招く懸念が無いという利点がある。
【００２５】
本発明では、感光性樹脂としてはアクリル系、エポキシ系などの光重合性ポリマー、モノマーもしくはオリゴマーからなる樹脂を単独または混合して使用することができる。感光性のブラックペーストは通常、これらの樹脂に遮光性微粒子、水または有機溶剤、光重合開始剤および／または増感剤を混合して作製する。
【００２６】
本発明では、非感光性の樹脂としてはイミド系、アミド系、エポキシ系のポリマーからなる樹脂を単独または混合して使用することができる。非感光性のカラーペーストは通常、これらの樹脂に遮光性微粒子、水または有機溶剤を混合して作製する。
【００２７】
感光性および非感光性ブラックペーストには必要に応じて、顔料分散剤、界面活性剤、表面調整剤、レベリング剤、消泡剤などの添加剤を添加することができる。
【００２８】
ブラックペーストは分散機を用いて樹脂溶液中に直接遮光性微粒子を分散させる方法や、分散機を用いて水または有機溶媒中に遮光性微粒子を分散して微粒子分散液を作製し、その後樹脂溶液と混合する方法などにより製造される。遮光性微粒子の分散方法には特に制限はないが、サンドミル、ボールミル、３本ロールミル、アトライターなどを用いる方法が好ましく採用される。
【００２９】
本発明のカラーフィルターは、透明、反射あるいは半透過反射基板上に、前記のブラックペーストを使用して樹脂ブラックマトリクスを形成し、その後、赤色カラーペーストを用いることにより赤色画素、緑色カラーペーストを用いることにより緑色画素、青色カラーペーストを用いることにより青色画素が形成されたものである。透明基板としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどの有機プラスチックのフィルムまたはシートなどが好ましく用いられる。反射基板としてはシリコン、前記の透明基板上にアルミニウム、銀、銀／銅／パラジウム合金などの薄膜からなる反射膜を形成したものなどが好ましく用いられる。反射膜には凹凸を形成するなどして拡散機能を付与することができる。また、反射膜の厚みを精密に制御したり、反射膜をパターン化することなどにより半透過反射基板とすることができる。
【００３０】
樹脂ブラックマトリクスのパターンの形成は印刷法、電着法などにより行うことができるが、フォトリソグラフィー法により行うことが、樹脂ブラックマトリクスを高精細化しやすいために最も好ましい。フォトリソグラフィー法は、ブラックペーストを前記の基板上に塗布し乾燥して黒色膜を形成後、マスクを介して露光を行い、その後現像液により、露光部または非露光部を除去する方法である。なおブラックペースト中の樹脂成分が非感光性である場合は、黒色膜形成後にフォトレジスト膜を黒色膜上に形成する必要がある。フォトレジスト膜は通常、現像によりパターンを形成した後、黒色膜上から除去される。ブラックペーストの基板への塗布は、スピンコート法、スリットダイコート法などの方法により行われるのが一般的である。現像液として有機溶剤を使用することもできるが、通常アルカリ水溶液が用いられる。
【００３１】
赤色画素、緑色画素、青色画素のパターンも樹脂ブラックマトリクスのパターンと同様の方法により形成され本発明のカラーフィルターが得られる。
【００３２】
本発明のカラーフィルター上には、必要に応じてオーバーコート膜や柱状スペーサー、透明導電膜、液晶配向膜などが形成される。
【００３３】
本発明のカラーフィルターと対向基板をシール剤を用いて張り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止して、液晶セルが作製される。対向基板としては、パターン化された透明電極、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）などが形成され、それらの上に液晶配向膜が形成された基板が通常用いられる。
【００３４】
２枚の基板を張り合わせた液晶セルに、必要に応じて偏光膜や位相差膜を基板の外側に張り合わせることにより、本発明の液晶表示パネルが製造される。
【００３５】
本発明は、カラーフィルターを使用してカラー化を行う液晶表示モードであるならば、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）、スーパー・ツイステッド・ネマティック（ＳＴＮ）、イン・プレーン・スイッチング（ＩＰＳ）、ヴァーティカリー・アライメント（ＶＡ）、オプティカリー・コンベンセンド・ベンド（ＯＣＢ）などの全ての液晶表示モードに適用することができる。
【００３６】
本発明のカラーフィルターは、オーバーコート膜を形成することなしに、ブラックマトリクス上へ乗り上げた画素膜の最上部と画素膜表面の段差を小さくすることができ、また、反射光を用いる異物突起検査を正常に行うことが可能であり、低コストでの生産に適合する。このカラーフィルターを用いて製造される本発明の液晶表示パネルは、明暗のコントラストが高く、画質が良好であるため、パソコンのモニターやテレビなどに好適に用いられる。
【００３７】
以下、好ましい実施態様を用いて本発明を更に詳しく説明するが、用いた実施態様によって本発明の効力はなんら制限されるものではない。
【００３８】
【実施例】
実施例１
（グラファイト微粒子の作製）
平均粒径１μｍのグラファイト粒子（日立粉末冶金製“ヒタゾル”ＧＰ−６０Ｓ）４０ｇを２５％発煙硫酸と７０％硝酸の３：１混合液１ｋｇ中に投入し、６０℃で１００ｋＨｚの超音波を２４時間照射した。その後、５ｋｇの水で希釈した後、アンモニア水溶液で中和（ｐＨが７になるまでアンモニア水溶液を添加）した。濾過および乾燥後、９７％硫酸と３０％過酸化水素水の４：１混合液１ｋｇ中に投入して７０℃で３０分間攪拌した後、濾過および乾燥によりグラファイト微粒子を得た。
（ブラックペーストの作製）
グラファイト微粒子２４ｇを３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール９６ｇ中へ投入し、濃度２０重量％のメタクリル酸／メタクリル酸ベンジル共重合体（酸価１００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量５０，０００）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液６０ｇを加え、ジルコニアビーズ５４０ｇとともにホモジナイザーを用い、５０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ジルコニアビーズを濾過により除去し、固形分濃度２０重量％の黒色粒子分散液を得た。
【００３９】
光重合性アクリル系モノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１８ｇ、光重合開始剤２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノプロパン−１−オン３．６ｇ、２，４−ジエチルチオキサントン２．４ｇ、表面調整剤（ビックケミー社製ＢＹＫ３６１）０．０３ｇを３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール６６ｇに溶解し、感光性樹脂溶液を作製した。
【００４０】
黒色粒子分散液８０ｇ、感光性樹脂溶液８０ｇを混合してブラックペーストを得た。
【００４１】
ブラックペースト中の黒色微粒子の粒径を超音波式粒度分布測定装置（ディスパージョン・テクノロジー社製ＤＴ−１２００）を使用して原液の状態で測定したところ、平均粒径は１８０ｎｍであった。
（樹脂ブラックマトリクスの形成）
膜厚が０．７μｍのブラックマトリクスが形成される回転数でスピナーにより無アルカリガラス基板上に前記ブラックペーストを塗布し、９０℃で加熱乾燥した。マスクをマスクを介して紫外線露光を行い、２％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液で未露光部を溶解除去し、２２０℃で熱硬化することにより、樹脂ブラックマトリクスを形成した。
（カラーフィルターの作製）
赤色顔料ＰＲ２５４（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製“クロモフタールレッド”ＢＴ−ＣＦ）２０ｇを、濃度２０重量％の顔料分散剤（味の素ファインテクノ製“アジスパー”ＰＢ８２１）の３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール溶液２０ｇと前記の濃度２０重量％のメタクリル酸／メタクリル酸ベンジル共重合体のＰＧＭＥＡ溶液８０ｇの混合液中に投入し、ジルコニアビーズ６００ｇとともにホモジナイザーを用い、４０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ジルコニアビーズを濾過により除去し、固形分濃度３０重量％の赤色顔料分散液を得た。
【００４２】
赤色顔料分散液８０ｇと前記の感光性樹脂溶液３０ｇを混合して赤色カラーペーストを作製した。スピナーにより樹脂ブラックマトリクスが形成された無アルカリガラス基板上に赤色カラーペーストを塗布し、９０℃で加熱乾燥した。マスクをマスクを介して紫外線露光を行い、２％のＴＭＡＨ水溶液で未露光部を溶解除去し、２２０℃で熱硬化することにより、膜厚１．８μｍの赤色画素を形成した。
【００４３】
赤色顔料２０ｇの代わりに緑色顔料ＰＧ３６（東洋インキ製造製“リオノール”グリーン６ＹＫＰ−Ｎ）１５ｇと黄色顔料ＰＹ１３８（ＢＡＳＦ社製“パリオトール”イエローＤ０９６０）１０ｇを使用する以外は前記の赤色カラーペーストの作製手順と同様にして緑色カラーペーストを作製し、赤色画素の形成方法と同様の方法により膜厚１．８μｍの緑色画素を形成した。
【００４４】
また、青色顔料ＰＢ１５（東洋インキ製造製“リオノール”ブルー７６０２）１６ｇを赤色顔料２０ｇの代わりに使用する以外は赤色カラーペーストと同様の手順で青色カラーペーストを作製し、赤色画素の形成方法と同様の方法により膜厚１．８μｍの青色画素を形成した。
【００４５】
（カラーフィルターの評価）
顕微分光光度計（大塚電子製、ＭＣＰＤ−２０００）を用いて額縁部の樹脂ブラックマトリクスの可視光線透過率を測定した。ＸＹＺ表色系における刺激値Ｙが０．０５であり、この樹脂ブラックマトリクスのＯＤ値は３．３であった。膜厚が０．７μｍであったので、単位膜厚当たりのＯＤ値は４．７／μｍであった。
【００４６】
表面粗さ形状測定機（東京精密製、“サーフコム”１５００Ａ）を用いて樹脂ブラックマトリクス上へ乗り上げた赤色、緑色および青色画素膜の最上部　と各画素膜表面段差を測定したところ各画素とも０．３μｍであった。
【００４７】
額縁部の樹脂ブラックマトリクスの表面粗さを表面粗さ形状測定機により測定したところ、８ｎｍと小さい値が得られ表面は平滑であった。反射方式の自動欠陥電荷結合素子（ＣＣＤ）検査装置（アドモンサイエンス社製、ＬＣＦ−４０１５−ＲＵ）での突起異物検査を正常に行うことができた。
【００４８】
額縁部を切断して薄膜試辺を作製し、透過型電子顕微鏡（日立製作所製、Ｈ−９０００ＵＨＲ）で樹脂ブラックマトリクス部分の観察を行い、撮影した写真の画像解析を行った。画像解析の結果、樹脂ブラックマトリクス中に含有されるグラファイト粒子の平均粒径は１６０μｍであった。
（液晶表示装置の作製と評価）
カラーフィルター上に酸化スズ・インジウム（ＩＴＯ）膜を形成した後、ポリイミド配向膜を形成してラビング処理を行った。また、ガラス基板上にＩＴＯ膜を形成して、ポリイミド配向膜を形成してラビング処理を行い対向基板とした。球状スペーサーを散布した後、２枚の基板をシール剤を用いて貼り合わせた後に、シール部に設けられた注入口からネマティック液晶（チッソ製“リクソン”ＪＣ−５００７ＬＡ）を注入した。液晶の注入は、空セルを減圧下に放置後、注入口を液晶槽に浸漬し、常圧に戻すことにより行った。液晶を注入後、注入口を紫外線硬化樹脂で封止してＴＮ液晶セルを作製した。偏光フィルムを液晶セルの両側に張り合わせ、透過型液晶表示パネルを作製した。この液晶パネルは明暗のコントラストが高く、液晶の配向の乱れによる表示ムラは観察されなかった。
【００４９】
比較例１
微細化処理を施したグラファイト微粒子の代わりに平均粒径１μｍの粗大グラファイト粒子を使用する以外は実施例１と同様にしてブラックペーストを得た。ブラックペースト中の黒色微粒子の粒径を超音波式粒度分布測定装置を使用して原液の状態で測定したところ、平均粒径は８６０ｎｍであった。ブラックペーストを溶媒組成を変えずに１００倍希釈して、動的光散乱式粒径分布測定装置を使用して粒径を測定したところ、平均粒径は７２０ｎｍであった。
【００５０】
実施例１と同様にしてカラーフィルターを作製し、樹脂ブラックマトリクスの額縁部の樹脂ブラックマトリクスの可視光線透過率および表面粗さを測定した。単位膜厚当たりのＯＤ値は実施例１と同様に４．７／μｍであったが、表面粗さは３６ｎｍと大きかった。反射方式の自動欠陥ＣＣＤ検査装置では樹脂ブラックマトリクス露出部で反射光が散乱され、突起異物検査を正常に行うことができなかった。
【００５１】
実施例２
実施例１で用いられた微細化処理を施したグラファイト微粒子２４ｇをポリアミック酸ワニス（東レ製“セミコファイン”ＮＨ００４、γ−ブチロラクトン１５％溶液）２００ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６０ｇ、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート１６ｇ、表面調整剤（ビックケミー社製ＢＹＫ３６１）０．０１ｇの混合液に投入し、ジルコニアビーズ６００ｇとともにホモジナイザーを用い、６０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ジルコニアビーズを濾過により除去し、固形分濃度１８重量％のブラックペーストを得た。
【００５２】
ブラックペースト中の黒色微粒子の粒径を超音波式粒度分布測定装置を使用して原液の状態で測定したところ、平均粒径は１５０ｎｍであった。
【００５３】
無アルカリガラス基板上に、樹脂ブラックマトリクスの膜厚が０．８μｍになるような回転数でブラックペーストをスピナーにより塗布し、８０℃で加熱乾燥した。形成された黒色膜上にポジ型フォトレジスト溶液（シプレイ製“マイクロポジット”ＳＲＣ１００−３０ＣＰ）をスピナーにより塗布し、１１０℃で乾燥することによりレジスト膜を形成した。マスクを介して紫外線露光を行い、２％のＴＭＡＨ水溶液で露光部を溶解除去した。メチルセロソルブアセテートによりレジスト膜を剥離除去した後、２７０℃で加熱することによりポリアミック酸をポリイミドに変換して樹脂ブラックマトリクスを形成した。
【００５４】
実施例１と同様に赤色、緑色および青色カラーペーストを樹脂ブラックマトリクスが形成された無アルカリガラス基板上に塗布し、赤色、緑色および青色画素を形成してカラーフィルターを作製した。
【００５５】
額縁部の樹脂ブラックマトリクスの可視光線透過率を測定したところ、ＯＤ値は３．７であった。膜厚が０．８μｍであったので、単位膜厚当たりのＯＤ値は４．６／μｍであった。
【００５６】
樹脂ブラックマトリクス上へ乗り上げた赤色、緑色および青色画素膜の最上部
と各画素膜表面段差を測定したところ各画素とも０．４μｍであった。
【００５７】
額縁部の樹脂ブラックマトリクスの表面粗さは１２ｎｍと小さい値を示し表面は平滑であった。反射方式の自動欠陥ＣＣＤ検査装置での突起異物検査を正常に行うことができた。
【００５８】
実施例１と同様にして液晶表示パネルを作製した。この液晶パネルは明暗のコントラストが高く、液晶の配向の乱れによる表示ムラは観察されなかった。
【００５９】
比較例２
実施例２で樹脂ブラックマトリクスの膜厚を０．８μｍの代わりに１．１μｍにする以外は同様にしてカラーフィルターを作製した。
樹脂ブラックマトリクス上へ乗り上げた赤色、緑色および青色画素膜の最上部と各画素膜表面段差を測定したところ各画素とも０．６μｍであった。
実施例１と同様にして液晶表示パネルを作製した。この液晶パネルには表示ムラが観測された。偏光フィルムを剥がしＴＮ液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、樹脂ブラックマトリクスと画素の境界領域に液晶の配向の乱れが見られた。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のカラーフィルターは、オーバーコート膜を形成することなしに、ブラックマトリクス上へ乗り上げた画素膜の最上部と画素膜表面の段差を小さくすることができ、表示品位の低下につながる液晶の配向の乱れを抑制することができる。また、反射光を用いる異物突起検査を正常に行うことが可能であり、低コストでの生産に適合する。このカラーフィルターを用いて製造される本発明の液晶表示パネルは明暗のコントラストが高く、画質が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルターの断面概略図である。
【符号の説明】
１：基板
２：樹脂ブラックマトリクス
３：画素膜
４：段差[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter used for manufacturing a color liquid crystal display panel used for displaying character information and image information.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a color filter used for a color liquid crystal display panel, a black matrix that blocks light is generally provided between red, green, and blue pixels. This black matrix improves the contrast ratio between light and dark.
[0003]
As the black matrix, a light-shielding inorganic thin film such as a chromium single-layer thin film or a chromium / chromium oxide laminated thin film has been widely used. However, the light-blocking inorganic thin film black matrix using chromium has problems that a vacuum process is required to form a thin film, which increases the manufacturing cost, and that wastes have a large adverse effect on the environment.
[0004]
In order to solve such a problem, for example, as disclosed in JP-A-4-63870 and JP-A-4-190362, a resin in which light-shielding fine particles such as carbon black and titanium black are dispersed in a resin is disclosed. A black matrix has been proposed. These resin black matrices can be formed by a relatively simple process of applying a black paste on a substrate, drying and then patterning by photolithography, and there is little risk of harmful effects on the environment.
[0005]
However, the resin black matrix has a problem that the optical density per unit film thickness (OD value) is smaller than that of the light-shielding inorganic thin film black matrix. For this reason, in order to increase the contrast of light and dark of the liquid crystal display panel and maintain high image quality, a resin black matrix having a thickness of 1 μm or more is usually required.
[0006]
An ordinary color filter has a structure in which a pattern of a red pixel, a green pixel, and a blue pixel film partially runs on a black matrix. The step between the pixel surface and the apex of the portion that rides on the black matrix increases as the thickness of the black matrix increases. If this step is large, the alignment of the liquid crystal is disturbed. When a resin black matrix is used as the black matrix, a transparent flattening film called an overcoat is formed after the formation of the pixel film, and the above-described step is eliminated. It is common to reduce. The cost of forming the flattening film has become a major problem when using a resin black matrix.
[0007]
As a means for obtaining a resin black matrix having a desired OD value and a small thickness, there is a method of using light-shielding fine particles having a larger absorption coefficient. For example, graphite particles as disclosed in JP-A-5-311109, JP-A-11-23836 and JP-A-11-246804 have a large absorption coefficient. Therefore, the use of graphite particles makes it possible to form a resin black matrix having a large OD value even with a small film thickness.
[0008]
However, generally available graphite particles have a large particle size, and using such graphite particles has a problem that the surface roughness of the formed resin black matrix increases. On the other hand, when graphite particles having a particle size of 100 nm or less obtained by a classification method such as centrifugation are used, the specific surface area is large, so that agglomeration occurs during dispersion and the surface roughness of the coating film becomes large. In the color filter manufacturing process, inspection of foreign matter projections of the resin black matrix is usually performed by light reflection. However, if the surface roughness is large, reflected light is scattered and the inspection may be impossible.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, and has a flatness that does not cause the disorder of the alignment of the liquid crystal leading to display unevenness, and can perform the foreign matter projection inspection using the reflected light normally. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a color filter used for manufacturing a liquid crystal display panel having high contrast between light and dark.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the color filter, the liquid crystal display panel, and the black paste of the present invention have the following configurations.
[0011]
That is, a color filter provided with a resin black matrix having an optical density per unit film thickness of 4.4 / μm or more, a film thickness of 0.9 μm or less, and a surface roughness of 30 nm or less. A liquid crystal display panel characterized by being manufactured using the same, and that 25 to 75% by weight of the total amount of the contained resin component and light-shielding fine particle component is graphite fine particles having an average particle diameter of 100 to 400 nm. This is a characteristic resin black matrix forming paste.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have conducted intensive studies and found that the optical density (OD value) per unit film thickness of the resin black matrix is 4.4 / μm or more, preferably 4.6 / μm or more, and the film thickness is 0.9 μm. Below, preferably 0.8 μm or less, while maintaining a high contrast of light and dark of the liquid crystal display panel, the liquid crystal molecules of such a step that the step caused by running of the pattern of the pixel film on the black matrix significantly deteriorates the display quality. It has been found that the orientation is suppressed to such an extent that a large disturbance of the orientation is not induced. Specifically, when the step between the uppermost portion of the pixel film on the resin black matrix as shown in FIG. 1 and the surface of the central portion of the pixel is 0.4 μm or less, preferably 0.3 μm or less, display unevenness is reduced. The disturbance of the alignment of the connected liquid crystal could be suppressed. In addition, it has been found that a resin black matrix satisfying the above conditions has a surface roughness of 30 nm or less, preferably 20 nm or less, whereby foreign matter projection inspection using reflected light is normally performed.
[0013]
The OD value in the present invention is obtained from the stimulus value Y in the XYZ color system by the following equation.
[0014]
OD value = -log ₁₀ (Y / 100)
The surface roughness referred to in the present invention is a center line average roughness defined in Japanese Industrial Standard JIS-B0601.
[0015]
As an example of a means for realizing the resin black matrix film, 25 to 75% by weight, preferably 30 to 70% by weight of the constituent components are graphite fine particles having an average particle diameter of 100 to 400 nm, preferably 100 to 200 nm. Method. In such a film, 25 to 75% by weight, preferably 30 to 70% by weight of the total amount of the resin component and the light-shielding fine particle component contained is graphite having an average particle diameter of 100 to 400 nm, preferably 100 to 200 nm. It can be formed using a resin black matrix forming paste characterized by being fine particles.
[0016]
Generally, the particle size of commercially available powdery graphite particles is 1 μm or more. Using the coarse graphite particles, graphite fine particles having an average particle diameter of 100 to 400 nm can be obtained by the following method.
[0017]
First, commercially available graphite particles are put into a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid, and irradiated with ultrasonic waves in a heated state. Thereafter, the mixture is diluted with water, washed with an aqueous alkali solution, stirred in a mixed solution of aqueous hydrogen peroxide and sulfuric acid while heating, filtered through a filter, washed with water, and dried.
[0018]
As the sulfuric acid used at the time of the fine processing, concentrated sulfuric acid having a concentration of 90 to 97% or fuming sulfuric acid having a concentration of 25 to 50% is preferable. As nitric acid, concentrated nitric acid having a concentration of 60 to 70% is preferable. It is desirable to use these sulfuric acid and nitric acid mixed in the range of 20/80 to 80/20 (weight ratio). It is preferable to irradiate the graphite particles dispersed in the mixed solution in this range with ultrasonic waves having a frequency of 20 to 200 kHz at a temperature of 30 to 90 ° C. for 1 to 48 hours for efficient miniaturization.
[0019]
As described above, graphite fine particles having a desired average particle size can be obtained by appropriately adjusting the concentrations of sulfuric acid and nitric acid, the mixing ratio thereof, the reaction time and temperature, the frequency of the ultrasonic wave to be irradiated, and the like.
[0020]
In the present invention, when graphite fine particles are used as the light-shielding fine particles, the proportion of the graphite fine particles in the resin black matrix is usually 25 to 75% by weight, preferably 30 to 70% by weight. If the ratio of the graphite fine particles is too small, a desired OD value cannot be obtained, while if the ratio of the graphite fine particles is too large, the adhesion of the resin black matrix to the substrate is significantly reduced.
[0021]
In the present invention, graphite fine particles and other black pigment fine particles can be mixed in order to adjust the color tone of light reflected by the resin black matrix. Specific examples of the black pigment include carbon black and titanium black. When graphite particles and other black pigments are mixed, they are usually mixed in a range of 90/10 to 10/90 (weight ratio), preferably in a range of 80/20 to 20/80 (weight ratio). If the mixture ratio of the black pigment other than graphite is too small, the color tone of the reflected light cannot be changed, and if the mixture ratio is too large, it becomes difficult to keep the OD value at a certain level or more.
[0022]
The resin black matrix is usually obtained by applying a black paste containing light-shielding fine particles and a resin component on a substrate, drying the black paste, patterning the resultant by photolithography, and then heating and curing.
[0023]
The resin component in the black paste forming the resin black matrix of the present invention is desirably alkali-soluble during pattern processing. When the resin component is alkali-soluble, the colored film can be patterned by an aqueous developer, and there is no problem of flammability, which is preferable for disaster prevention. As the alkali-soluble resin component, a polymer containing a carboxyl group is usually used.
[0024]
As the resin component in the black paste forming the resin black matrix of the present invention, a photosensitive or non-photosensitive resin can be used. When a photosensitive resin is used, there is an advantage that the manufacturing process of the color filter can be shortened. On the other hand, when a non-photosensitive resin is used, the photopolymerization initiator, the sensitizer, and the decomposition products thereof remain in the formed pixel components, which adversely affects the electric characteristics of the liquid crystal. There is an advantage that there is no fear of inviting.
[0025]
In the present invention, as the photosensitive resin, a resin composed of a photopolymerizable polymer such as an acrylic resin or an epoxy resin, a monomer or an oligomer can be used alone or in combination. The photosensitive black paste is usually prepared by mixing these resins with light-shielding fine particles, water or an organic solvent, a photopolymerization initiator and / or a sensitizer.
[0026]
In the present invention, as the non-photosensitive resin, a resin made of an imide-based, amide-based, or epoxy-based polymer can be used alone or as a mixture. The non-photosensitive color paste is usually prepared by mixing light-shielding fine particles, water or an organic solvent with these resins.
[0027]
If necessary, additives such as a pigment dispersant, a surfactant, a surface conditioner, a leveling agent, and an antifoaming agent can be added to the photosensitive and non-photosensitive black pastes.
[0028]
The black paste is prepared by dispersing the light-shielding fine particles directly in the resin solution using a disperser, or dispersing the light-shielding fine particles in water or an organic solvent using a disperser to prepare a fine particle dispersion. It is manufactured by a method of mixing with. The method for dispersing the light-shielding fine particles is not particularly limited, but a method using a sand mill, a ball mill, a three-roll mill, an attritor, or the like is preferably employed.
[0029]
The color filter of the present invention, on a transparent, reflective or transflective substrate, forms a resin black matrix using the above-mentioned black paste, and then uses a red pixel and a green color paste by using a red color paste. Thus, a green pixel and a blue pixel are formed by using a blue color paste. As the transparent substrate, quartz glass, borosilicate glass, alumina silicate glass, inorganic glass such as soda lime glass having a silica-coated surface, polycarbonate, and organic plastic films or sheets such as polymethyl methacrylate are preferably used. . As the reflection substrate, silicon or a substrate in which a reflection film made of a thin film of aluminum, silver, silver / copper / palladium alloy, or the like is formed on the above-mentioned transparent substrate is preferably used. The reflective film can be provided with a diffusion function by forming irregularities or the like. In addition, a transflective substrate can be obtained by precisely controlling the thickness of the reflective film or by patterning the reflective film.
[0030]
The formation of the pattern of the resin black matrix can be performed by a printing method, an electrodeposition method, or the like, but is preferably performed by a photolithography method because the definition of the resin black matrix is easily increased. The photolithography method is a method in which a black paste is applied onto the above-mentioned substrate and dried to form a black film, and then exposed through a mask, and then the exposed or unexposed portions are removed with a developer. When the resin component in the black paste is non-photosensitive, it is necessary to form a photoresist film on the black film after forming the black film. The photoresist film is usually removed from the black film after forming a pattern by development. The application of the black paste to the substrate is generally performed by a method such as a spin coating method or a slit die coating method. Although an organic solvent can be used as a developer, an alkaline aqueous solution is usually used.
[0031]
The patterns of the red, green and blue pixels are also formed in the same manner as the pattern of the resin black matrix, and the color filter of the present invention is obtained.
[0032]
On the color filter of the present invention, an overcoat film, a columnar spacer, a transparent conductive film, a liquid crystal alignment film, and the like are formed as necessary.
[0033]
The color filter of the present invention and the counter substrate are bonded together using a sealant, and after injecting liquid crystal from an injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed to produce a liquid crystal cell. As the opposing substrate, a substrate on which a patterned transparent electrode, a thin film transistor (TFT), a thin film diode (TFD), or the like is formed, and a liquid crystal alignment film is formed thereon is generally used.
[0034]
A polarizing film or a retardation film is bonded to the outside of the substrate, if necessary, on the liquid crystal cell in which the two substrates are bonded, whereby the liquid crystal display panel of the present invention is manufactured.
[0035]
The present invention provides a liquid crystal display mode in which colorization is performed using a color filter, as long as the liquid crystal display mode is twisted nematic (TN), super twisted nematic (STN), in-plane switching (IPS), and vertical. -It can be applied to all liquid crystal display modes such as alignment (VA) and optically-convected-bend (OCB).
[0036]
The color filter of the present invention can reduce the level difference between the top of the pixel film and the surface of the pixel film on the black matrix without forming an overcoat film. Can be performed normally, and is suitable for low-cost production. The liquid crystal display panel of the present invention manufactured using this color filter has a high contrast between light and dark and has good image quality, and thus is suitably used for a monitor of a personal computer, a television, and the like.
[0037]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments, but the efficacy of the present invention is not limited by the embodiments used.
[0038]
【Example】
Example 1
(Preparation of graphite fine particles)
40 g of graphite particles having an average particle size of 1 μm (“Hitasol” GP-60S manufactured by Hitachi Powdered Metals) are charged into 1 kg of a 3: 1 mixture of 25% fuming sulfuric acid and 70% nitric acid, and ultrasonic waves of 100 kHz are applied at 60 ° C. for 24 hours. Irradiated for hours. Thereafter, the resultant was diluted with 5 kg of water, and then neutralized with an aqueous ammonia solution (the aqueous ammonia solution was added until the pH reached 7). After filtration and drying, the mixture was charged into 1 kg of a 4: 1 mixture of 97% sulfuric acid and 30% hydrogen peroxide, stirred at 70 ° C. for 30 minutes, and then filtered and dried to obtain fine graphite particles.
(Preparation of black paste)
24 g of graphite fine particles were put into 96 g of 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, and a 20% by weight methacrylic acid / benzyl methacrylate copolymer (acid value 100 mg-KOH / g, weight average molecular weight 50,000) ) In 60 g of a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) solution, and with a homogenizer together with 540 g of zirconia beads, subjected to a dispersion treatment at 5000 rpm for 30 minutes. The zirconia beads were removed by filtration, and a black particle dispersion having a solid concentration of 20% by weight was obtained. Got.
[0039]
18 g of dipentaerythritol hexaacrylate which is a photopolymerizable acrylic monomer, 3.6 g of a photopolymerization initiator 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2,4-diethylthioxanthone 2.4 g and 0.03 g of a surface conditioner (BYK361 manufactured by BYK Chemie) were dissolved in 66 g of 3-methoxy-3-methyl-1-butanol to prepare a photosensitive resin solution.
[0040]
A black paste was obtained by mixing 80 g of the black particle dispersion and 80 g of the photosensitive resin solution.
[0041]
When the particle size of the black fine particles in the black paste was measured in the form of a stock solution using an ultrasonic particle size distribution analyzer (DT-1200 manufactured by Dispersion Technology), the average particle size was 180 nm.
(Formation of resin black matrix)
The black paste was applied on a non-alkali glass substrate by a spinner at a rotation speed at which a black matrix having a film thickness of 0.7 μm was formed, and dried by heating at 90 ° C. The mask was exposed to ultraviolet light through the mask, the unexposed portions were dissolved and removed with a 2% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and the resin was thermally cured at 220 ° C. to form a resin black matrix.
(Production of color filter)
20 g of a red pigment PR254 (“Chromophtal Red” BT-CF manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was used as a pigment dispersant (“Ajispar” PB821 manufactured by Ajinomoto Fine Techno) having a concentration of 20% by weight. -1-Butanol solution and 20% by weight of a 20% by weight methacrylic acid / benzyl methacrylate copolymer in a mixed solution of 80 g of a PGMEA solution were mixed and mixed with 600 g of zirconia beads using a homogenizer at 4000 rpm for 30 minutes. And the zirconia beads were removed by filtration to obtain a red pigment dispersion having a solid content of 30% by weight.
[0042]
A red color paste was prepared by mixing 80 g of the red pigment dispersion and 30 g of the photosensitive resin solution. A red color paste was applied on an alkali-free glass substrate on which a resin black matrix was formed by a spinner, and dried by heating at 90 ° C. The mask was exposed to ultraviolet light through the mask, the unexposed portions were dissolved and removed with a 2% aqueous solution of TMAH, and thermosetting was performed at 220 ° C. to form a 1.8 μm-thick red pixel.
[0043]
Preparation of the above-mentioned red color paste except that 15 g of green pigment PG36 ("Lionol" green 6YKP-N manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) and 10 g of yellow pigment PY138 ("Paliotol" yellow D0960 manufactured by BASF) are used instead of 20 g of red pigment. A green color paste was prepared in the same manner as described above, and a green pixel having a film thickness of 1.8 μm was formed by the same method as that for forming the red pixels.
[0044]
Also, except that 16 g of a blue pigment PB15 (“Lionol” blue 7602 manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) is used instead of 20 g of a red pigment, a blue color paste is produced in the same procedure as the red color paste, and the same as the method of forming a red pixel. A blue pixel having a film thickness of 1.8 μm was formed by the above method.
[0045]
(Evaluation of color filters)
The visible light transmittance of the resin black matrix in the frame was measured using a microspectrophotometer (MCPD-2000, manufactured by Otsuka Electronics). The stimulus value Y in the XYZ color system was 0.05, and the OD value of this resin black matrix was 3.3. Since the film thickness was 0.7 μm, the OD value per unit film thickness was 4.7 / μm.
[0046]
Using a surface roughness profile measuring instrument ("Surfcom" 1500A, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.), the top of the red, green, and blue pixel films on the resin black matrix and the surface step of each pixel film were measured. 0.3 μm.
[0047]
When the surface roughness of the resin black matrix in the frame was measured by a surface roughness profile measuring instrument, a small value of 8 nm was obtained, and the surface was smooth. The projection foreign matter inspection by a reflection type automatic defect charge coupled device (CCD) inspection device (LCF-4015-RU, manufactured by Admon Science) could be performed normally.
[0048]
The frame was cut to prepare a thin-film test side, the resin black matrix portion was observed with a transmission electron microscope (H-9000UHR, manufactured by Hitachi, Ltd.), and the photographed image was analyzed. As a result of the image analysis, the average particle size of the graphite particles contained in the resin black matrix was 160 μm.
(Production and evaluation of liquid crystal display)
After forming a tin oxide / indium (ITO) film on the color filter, a rubbing treatment was performed by forming a polyimide alignment film. Further, an ITO film was formed on a glass substrate, a polyimide alignment film was formed, and a rubbing treatment was performed to obtain a counter substrate. After the spherical spacers were sprayed, the two substrates were bonded together using a sealant, and then a nematic liquid crystal ("Rixon" JC-5007LA manufactured by Chisso) was injected from an injection port provided in the seal portion. The liquid crystal was injected by leaving the empty cell under reduced pressure, immersing the injection port in the liquid crystal tank, and returning the pressure to normal pressure. After injecting the liquid crystal, the injection port was sealed with an ultraviolet curing resin to produce a TN liquid crystal cell. A polarizing film was stuck on both sides of the liquid crystal cell to produce a transmission type liquid crystal display panel. This liquid crystal panel had high contrast between light and dark, and no display unevenness due to disorder in the orientation of the liquid crystal was observed.
[0049]
Comparative Example 1
A black paste was obtained in the same manner as in Example 1, except that coarse graphite particles having an average particle size of 1 μm were used instead of the fine graphite particles. When the particle size of the black fine particles in the black paste was measured in the form of a stock solution using an ultrasonic particle size distribution analyzer, the average particle size was 860 nm. The black paste was diluted 100-fold without changing the solvent composition, and the particle size was measured using a dynamic light scattering type particle size distribution analyzer. The average particle size was 720 nm.
[0050]
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1, and the visible light transmittance and the surface roughness of the resin black matrix in the frame of the resin black matrix were measured. The OD value per unit film thickness was 4.7 / μm as in Example 1, but the surface roughness was as large as 36 nm. In the reflection type automatic defect CCD inspection apparatus, the reflected light is scattered at the exposed portion of the resin black matrix, so that the projection foreign matter inspection cannot be performed normally.
[0051]
Example 2
24 g of the finely divided graphite fine particles used in Example 1 were treated with 200 g of polyamic acid varnish (“Semicofine” NH004 manufactured by Toray, 15% solution of γ-butyrolactone), 60 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 3-methyl A mixture of 16 g of -3-methoxybutyl acetate and 0.01 g of a surface conditioner (BYK361 manufactured by BYK-Chemie Co., Ltd.) was added, and the dispersion was subjected to dispersion treatment at 6000 rpm for 30 minutes using a homogenizer together with 600 g of zirconia beads, and then the zirconia beads were removed by filtration. A black paste having a solid content of 18% by weight was obtained.
[0052]
When the particle size of the black fine particles in the black paste was measured in the form of a stock solution using an ultrasonic particle size distribution analyzer, the average particle size was 150 nm.
[0053]
On a non-alkali glass substrate, a black paste was applied by a spinner at a rotation speed such that the thickness of the resin black matrix became 0.8 μm, and dried by heating at 80 ° C. A positive photoresist solution (“Microposit” SRC100-30CP manufactured by Shipley) was applied on the formed black film by a spinner, and dried at 110 ° C. to form a resist film. Ultraviolet exposure was performed through a mask, and the exposed portions were dissolved and removed with a 2% TMAH aqueous solution. After stripping and removing the resist film with methyl cellosolve acetate, the resin was heated at 270 ° C. to convert the polyamic acid to polyimide to form a resin black matrix.
[0054]
As in Example 1, red, green and blue color pastes were applied on an alkali-free glass substrate on which a resin black matrix was formed, and red, green and blue pixels were formed to produce a color filter.
[0055]
When the visible light transmittance of the resin black matrix in the frame was measured, the OD value was 3.7. Since the film thickness was 0.8 μm, the OD value per unit film thickness was 4.6 / μm.
[0056]
The top of the red, green, and blue pixel films on the resin black matrix
When the surface step of each pixel film was measured, it was 0.4 μm for each pixel.
[0057]
The surface roughness of the resin black matrix in the frame portion was as small as 12 nm, and the surface was smooth. The projection foreign matter inspection by the reflection type automatic defect CCD inspection apparatus could be normally performed.
[0058]
A liquid crystal display panel was manufactured in the same manner as in Example 1. This liquid crystal panel had high contrast between light and dark, and no display unevenness due to disorder in the orientation of the liquid crystal was observed.
[0059]
Comparative Example 2
A color filter was prepared in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the resin black matrix was changed to 1.1 μm instead of 0.8 μm.
The top of the red, green, and blue pixel films running on the resin black matrix and the surface step of each pixel film were measured and found to be 0.6 μm for each pixel.
A liquid crystal display panel was manufactured in the same manner as in Example 1. Display unevenness was observed in this liquid crystal panel. When the polarizing film was peeled off and the TN liquid crystal cell was observed with a polarizing microscope, the alignment of the liquid crystal was disturbed in the boundary region between the resin black matrix and the pixel.
[0060]
【The invention's effect】
The color filter of the present invention can reduce the step between the top of the pixel film and the surface of the pixel film on the black matrix without forming an overcoat film, and the alignment of the liquid crystal leads to a decrease in display quality. Can be suppressed. In addition, it is possible to normally perform the foreign matter projection inspection using the reflected light, which is suitable for low-cost production. The liquid crystal display panel of the present invention manufactured using this color filter has high contrast between light and dark and has good image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a color filter of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: substrate
2: Resin black matrix
3: Pixel film
4: Step

Claims (9)

単位膜厚当たりの光学密度が４．４／μｍ以上、かつ、膜厚が０．９μｍ以下、かつ、表面粗さが３０ｎｍ以下である樹脂ブラックマトリクスを備えたことを特徴とするカラーフィルター。A color filter comprising a resin black matrix having an optical density per unit film thickness of 4.4 / μm or more, a film thickness of 0.9 μm or less, and a surface roughness of 30 nm or less. 樹脂ブラックマトリクス上へ乗り上げた画素膜の最上部と画素中央部表面の段差が０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター。2. The color filter according to claim 1, wherein a step between an uppermost portion of the pixel film and a central portion of the pixel film on the resin black matrix is 0.4 [mu] m or less. 樹脂ブラックマトリクスがグラファイト微粒子を含有していることを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルター。3. The color filter according to claim 1, wherein the resin black matrix contains fine graphite particles. 樹脂ブラックマトリクスに含有されているグラファイト微粒子の平均粒径が１００〜４００ｎｍで、樹脂ブラックマトリクス中でグラファイト微粒子の占める割合が２５〜７５重量％の範囲にあることを特徴とする請求項３記載のカラーフィルター。The graphite fine particles contained in the resin black matrix have an average particle size of 100 to 400 nm, and the proportion of the graphite fine particles in the resin black matrix is in the range of 25 to 75% by weight. Color filter. 請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルターを使用して製造されることを特徴とする液晶表示パネル。A liquid crystal display panel manufactured using the color filter according to claim 1. 含有される樹脂成分および遮光性微粒子成分の合計量の２５〜７５重量％が平均粒径１００〜４００ｎｍのグラファイト微粒子であることを特徴とする樹脂ブラックマトリクス形成用ペースト。25. A paste for forming a resin black matrix, wherein 25 to 75% by weight of the total amount of the contained resin component and light-shielding fine particle component is graphite fine particles having an average particle diameter of 100 to 400 nm. 樹脂成分としてアルカリ可溶性樹脂を含有することを特徴とする請求項６記載の樹脂ブラックマトリクス形成用ペースト。The paste for forming a resin black matrix according to claim 6, comprising an alkali-soluble resin as a resin component. 樹脂成分として感光性樹脂を含有することを特徴とする請求項６または７記載の樹脂ブラックマトリクス形成用ペースト。8. The resin black matrix forming paste according to claim 6, wherein a photosensitive resin is contained as a resin component. 樹脂成分として非感光性樹脂を含有することを特徴とする請求項６または７記載の樹脂ブラックマトリクス形成用ペースト。8. The paste for forming a resin black matrix according to claim 6, wherein a non-photosensitive resin is contained as a resin component.

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