JP2008281908A - Color filter for liquid crystal display apparatus and color liquid crystal display apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示装置用カラーフィルタ及びそれを用いたカラー液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a color filter for a liquid crystal display device and a color liquid crystal display device using the same.
一般に液晶表示装置用カラーフィルタは、光透過性の基板上に形成されかつ画素領域を画定するＢＭ（ブラックマトリックス（遮光部））と、該画素領域に配置された着色層とを含んでいる。 In general, a color filter for a liquid crystal display device includes a BM (black matrix (light-shielding portion)) formed on a light-transmitting substrate and defining a pixel region, and a colored layer disposed in the pixel region.
ＢＭは、カーボンブラック等の遮光材を含有する樹脂からなり、例えば、複数のマトリックス状に配置された窓部を形成する。該窓部は、画素領域となっている。
着色層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の何れかの色の画素を構成する顔料若しくは染料を含む薄膜である。
The BM is made of a resin containing a light shielding material such as carbon black, and forms, for example, windows arranged in a plurality of matrix shapes. The window portion is a pixel region.
The colored layer is a thin film containing a pigment or dye constituting a pixel of any color of red (R), green (G), and blue (B).
着色層を形成する方法としては、感光性の着色組成物液を基板上に塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、当該パターンに対応した着色組成物の硬化物を形成するフォトリソグラフィ法が一般的である。 As a method for forming a colored layer, a photosensitive colored composition liquid is applied on a substrate to form a photosensitive layer, and patterning treatment such as pattern exposure and development is performed, and a colored composition corresponding to the pattern is formed. A photolithography method for forming a cured product is common.
露光処理は、ＢＭが形成された基板上に、未露光の感光層を形成した後、フォトマスクを用いてパターン露光される。
かかる露光処理の際、フォトマスクのズレなどによって、着色層とＢＭとの間に隙間が生じるおそれがある。
隙間が形成された場合、該隙間から光漏れ（いわゆる白抜け）が生じ、表示不良の原因となる。
In the exposure process, an unexposed photosensitive layer is formed on a substrate on which a BM is formed, and then pattern exposure is performed using a photomask.
During such exposure processing, a gap may be generated between the colored layer and the BM due to misalignment of the photomask or the like.
When a gap is formed, light leakage (so-called white spot) occurs from the gap, causing a display defect.
そこで、着色層とＢＭとが重なるように、すなわち着色層の端部がＢＭに乗り上げた状態となるように、フォトレジスト膜に対して露光処理を行って、光漏れ（白抜け）を防止している。 Therefore, the photoresist film is exposed so that the colored layer and the BM overlap, that is, the end of the colored layer is on the BM, thereby preventing light leakage (white spots). ing.
ところが、着色層の端部がＢＭ上に乗り上げる構成によって、着色層はＢＭの頂部の近傍において突出部（いわゆるツノ）が形成され、突出部（ツノ）が液晶分子の配向不良（ディスクリネーション等）の要因となっていた。 However, due to the configuration in which the end portion of the colored layer rides on the BM, the colored layer has a protruding portion (so-called horn) formed in the vicinity of the top of the BM, and the protruding portion (horned) has poor alignment of liquid crystal molecules (disclination or the like). ).
着色層による突出部（ツノ）を低減させるために、側部に傾斜面を有するＢＭを形成するという技術が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
ＢＭの側部が傾斜面である場合、ＢＭの側部が垂直面である場合に比べて、着色層の突出部の高さを低減させることができるものの、突出部（ツノ）を排除することはできていない。
近年、色濃度の高いカラーフィルタが求められていることに応じて感光性着色組成物における着色剤濃度が高くなる傾向にある。着色剤濃度が高くなると、顔料レジストの流動特
性が悪化し、着色層の突出部（ツノ）が形成され易くなるという問題がある。
When the side portion of the BM is an inclined surface, the height of the protruding portion of the colored layer can be reduced as compared with the case where the side portion of the BM is a vertical surface, but the protruding portion (horn) is eliminated. Is not done.
In recent years, the colorant concentration in the photosensitive coloring composition tends to increase in response to the demand for a color filter having a high color concentration. When the colorant concentration is high, the flow characteristics of the pigment resist are deteriorated, and there is a problem that the protruding portion (horn) of the colored layer is easily formed.
また、着色層の突出部が生じにくくなるように、ＢＭ頂部における着色層の重なり幅を小さくすると、着色層の端部が傾斜面に配置されて、光漏れ（白抜け）が生じやすくなるという問題もある。 In addition, if the overlapping width of the colored layer at the top of the BM is reduced so that the protruding portion of the colored layer is less likely to occur, the end of the colored layer is disposed on the inclined surface, and light leakage (white spots) is likely to occur. There is also a problem.
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、ＢＭ端部に着色層の突出部（ツノ）が形成され難く、かつ光漏れ（白抜け）が生じ難い条件を満たすようにした液晶表示装置用カラーフィルタ及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and a liquid crystal display that satisfies the condition that the protruding portion (horn) of the colored layer is difficult to be formed at the end of the BM and light leakage (white spots) is difficult to occur. An object is to provide a color filter for a device and a liquid crystal display device using the same.
本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項１においては、基板と、前記基板上に形成されかつ画素領域を画定する遮光部と、前記画素領域に配置された着色層と、を含む液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記遮光部のうち前記画素領域を囲む傾斜部の形状は、
前記遮光部の中央部の平均厚さをＴ1、前記遮光部の中央部の平均厚さＴ1の５０％の範囲の遮光部の幅をＷ1、前記遮光部の底部の幅をＷ2としたとき、
２Ｔ1≧（Ｗ2−Ｗ1）／２≧０．５Ｔ1・・・（式１）の条件を満たしていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタとしたものである。
In order to solve the above problem in the present invention, first, in claim 1, a substrate, a light-shielding portion that is formed on the substrate and defines a pixel region, a colored layer disposed in the pixel region, A color filter for a liquid crystal display device, comprising:
The shape of the inclined part surrounding the pixel region in the light shielding part is:
T 1 the average thickness of the center portion of the light shielding portion, the width of the light shielding portion of 50% of the range of the average thickness T 1 of the central portion of the light blocking part W 1, the width of the bottom of the light blocking part W 2 When
2T 1 ≧ (W 2 −W 1 ) /2≧0.5T 1 (1) The color filter for a liquid crystal display device is satisfied.
また、請求項２においては、前記着色層の端部が前記遮光部の傾斜部上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the color filter for a liquid crystal display device according to the first aspect, an end portion of the colored layer is disposed on an inclined portion of the light shielding portion.
さらにまた、請求項３においては、請求項１また２に記載の液晶表示装置用カラーフィルタを含むカラー液晶表示装置としたものである。 Furthermore, a third aspect of the present invention is a color liquid crystal display device including the color filter for a liquid crystal display device according to the first or second aspect.
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタは、ＢＭの傾斜部の傾斜角を小として、ＢＭの傾斜部分の幅を大とすることによって、着色層の端部をＢＭの傾斜面に積極的に配置することが可能となり、ＢＭの頂部近傍における突出部の高さを低減することができる。
また、ＢＭの傾斜部における傾斜角を小とすることによって、傾斜部分の幅が広がり、着色層とＢＭとの位置ずれが生じても、突出部の高さを低減できる範囲を広げることもできる。
The color filter for a liquid crystal display device of the present invention positively arranges the end portion of the colored layer on the inclined surface of the BM by reducing the inclination angle of the inclined portion of the BM and increasing the width of the inclined portion of the BM. This makes it possible to reduce the height of the protrusion in the vicinity of the top of the BM.
Further, by reducing the inclination angle in the inclined portion of the BM, the width of the inclined portion is widened, and the range in which the height of the protruding portion can be reduced can be expanded even if the color layer and the BM are misaligned. .
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）は、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を示す模式構成断面図である。図1（ｂ）は、図１（ａ）Ａ部の部分模式拡大断面図である。
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタは、基板１１上にＢＭ２１ｂと、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ、青色層３３Ｂからなる着色層３０と、を含んでいる。
本来は、着色層３０上に、透明電極、スペーサーが形成されるが、説明を簡略化するために、透明電極、スペーサー等は省略してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1A is a schematic sectional view showing an embodiment of a color filter for a liquid crystal display device of the present invention. FIG. 1B is a partial schematic enlarged cross-sectional view of part A in FIG.
The color filter for a liquid crystal display device of the present invention includes a BM 21b and a colored layer 30 including a red layer 31R, a green layer 32G, and a blue layer 33B on the substrate 11.
Originally, transparent electrodes and spacers are formed on the colored layer 30, but the transparent electrodes and spacers are omitted for the sake of simplicity.
基板１１は、光を透過せしめる透明材料からなり、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネートの熱可塑性樹脂シート、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂シートからなる。また、他の材料として、基板は、石英ガラスなど、各種ガラスが使用できる。 The substrate 11 is made of a transparent material that transmits light. For example, the substrate 11 is made of a polyester resin such as polyethylene terephthalate, a polyolefin resin such as polypropylene or polyethylene, a thermoplastic resin sheet of polycarbonate, or a thermosetting resin sheet such as an epoxy resin. . As other materials, various types of glass such as quartz glass can be used for the substrate.
ＢＭ２１ｂは、ストライプ状若しくは格子状の窓部を有しており、当該窓部内の領域が画素領域となっている。すなわち、ＢＭは画素領域を画定している。画素領域の周縁にお
けるＢＭの側部は、傾斜面となっている。
The BM 21b has a stripe-shaped or lattice-shaped window portion, and a region in the window portion is a pixel region. That is, the BM defines a pixel region. The side of the BM at the periphery of the pixel region is an inclined surface.
ＢＭ２１ｂは、ＢＭ形成用レジストをパターニング処理して形成される。ＢＭ形成用レジストは、有機顔料、無機顔料若しくは染料を含む。有機顔料としては、カーボンブラック、黒鉛、アニリンブラック、シアニンブラックなどが挙げられる。無機顔料としては、ミロリブルー、酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、コバルト系、マンガン系、タルク、クロム酸塩、フェロシアン化物、各種金属硫酸塩、硫化物、セレン化物、リン酸塩群青、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、ピリジアン、エメラルドグリーン、コバルトグリーンなどが挙げられる。染料としては、赤、青、緑色などを混色させたものが挙げられる。
なお、ＢＭ形成用レジストは、上記した有顔料機群、無機顔料群、染料群の中から複数種選択して混合したものを使用しても良い。
The BM 21b is formed by patterning a BM forming resist. The resist for forming a BM includes an organic pigment, an inorganic pigment, or a dye. Examples of the organic pigment include carbon black, graphite, aniline black, and cyanine black. Examples of inorganic pigments include miloli blue, iron oxide, titanium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, silica, alumina, cobalt, manganese, talc, chromate, ferrocyanide, various metal sulfates, sulfides, selenides, Examples include phosphate ultramarine blue, bitumen, cobalt blue, cerulean blue, pyridiane, emerald green, and cobalt green. Examples of the dye include those in which red, blue, green and the like are mixed.
The BM forming resist may be selected from a plurality of types selected from the above-described pigmented machine group, inorganic pigment group, and dye group.
画素領域には、着色層３０が形成されている。着色層３０は、少なくとも３色（例えば赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ、青色層３３Ｂ）からなる薄膜であり、顔料若しくは染料を含んでいる。
着色層３０はＢＭ２１ｂに重なるように配置されており、着色層３０の端部は、少なくともＢＭ２１ｂの傾斜部、好ましくはＢＭ２１ｂの頂部に配置されている。
A colored layer 30 is formed in the pixel region. The colored layer 30 is a thin film composed of at least three colors (for example, a red layer 31R, a green layer 32G, and a blue layer 33B), and includes a pigment or a dye.
The colored layer 30 is disposed so as to overlap the BM 21b, and the end of the colored layer 30 is disposed at least on the inclined portion of the BM 21b, preferably on the top of the BM 21b.
上記の如き構成のカラーフィルタにおいて、ＢＭ２１ｂの中央部の平均厚さをＴ1、着色層３０の画素領域における平均厚さをＴ2、ＢＭ２１ｂの中央部の平均厚さＴ1の５０％の範囲のＢＭ２１ｂの幅をＷ1、ＢＭ２１ｂの底部の幅をＷ2としたとき、
２Ｔ1≧（Ｗ2−Ｗ1）／２≧０．５Ｔ1・・・（式１）の条件を満たすようになっている。
In the color filter configured as described above, the average thickness of the central portion of the BM 21b is T 1 , the average thickness in the pixel region of the colored layer 30 is T 2 , and the average thickness T 1 of the central portion of the BM 21b is in the range of 50%. When the width of the BM21b is W 1 and the width of the bottom of the BM21b is W 2 ,
2T 1 ≧ (W 2 −W 1 ) /2≧0.5T 1 (Expression 1) is satisfied.
かかる形状にすることによって、ＢＭ２１ｂの傾斜部において、着色層３０の端部と重なりうる傾斜面の幅が広がり、着色層３０の端部が少なくともＢＭの傾斜面において重なる。ＢＭ２１ｂと着色層３０との位置ずれが生じても突出部の高さを低減できる範囲を広げることもできる。換言すれば、着色層の端部がＢＭの傾斜部にあっても、白抜けが生じにくくなる。 With this shape, the width of the inclined surface that can overlap with the end of the colored layer 30 is widened in the inclined portion of the BM 21b, and the end of the colored layer 30 overlaps at least on the inclined surface of the BM. Even if the BM 21b and the colored layer 30 are misaligned, the range in which the height of the protruding portion can be reduced can be expanded. In other words, even if the end portion of the colored layer is in the inclined portion of the BM, white spots are less likely to occur.
また、ＢＭ２１ｂの傾斜部の傾斜角を小として、ＢＭ２１ｂの傾斜部分の幅を大とすることによって、着色層３０の端部をＢＭの傾斜面に積極的に配置することが可能となり、ＢＭ２１ｂの頂部近傍における突出部の高さを低減することができる。 Further, by reducing the inclination angle of the inclined portion of the BM 21b and increasing the width of the inclined portion of the BM 21b, it is possible to positively arrange the end portion of the colored layer 30 on the inclined surface of the BM 21b. The height of the protrusion in the vicinity of the top can be reduced.
なお、ＢＭの傾斜部において、（Ｗ2−Ｗ1）／２の値を０．５Ｔ1以上とすることによって、突出部の高さ（以下、ツノ段差と称する）を低減できる範囲を広げることが可能となる。
ここで、ツノ段差ｄとは、着色層とＢＭｂの重なり部分において、基板表面から最も離れた位置と基板表面との間の距離から着色層の平均厚さＴ2を減算した値をいう。
なお、上記のごとき定義によって定まるツノ段差を低減することによって、特に、当該カラーフィルタを液晶表示装置に組み込んだ際に、画素領域の周縁において生じる液晶の配向乱れを生じ難くすることができる。また、上記のごときツノ段差の低減によって、ＢＭの頂部及び着色層を覆う透明電極の膜厚を均一にすることができる故、突出部（ツノ）における断線を防止できる。さらに、上記のごときツノ段差を低減することによって、ラビング処理に起因する不良（例えば着色層上に設けられた配向膜（図示せず）の剥がれ、および突出部の異物の付着）の発生を抑制することができる。
Note that, by setting the value of (W 2 −W 1 ) / 2 to 0.5T 1 or more in the inclined portion of the BM, the range in which the height of the protruding portion (hereinafter referred to as “horn step”) can be reduced is expanded. Is possible.
Here, the horn step d is a value obtained by subtracting the average thickness T 2 of the colored layer from the distance between the position farthest from the substrate surface and the substrate surface in the overlapping portion of the colored layer and BMb.
In addition, by reducing the horn step determined by the definition as described above, it is possible to make it difficult to cause liquid crystal alignment disorder that occurs at the periphery of the pixel region, particularly when the color filter is incorporated in a liquid crystal display device. Further, since the thickness of the transparent electrode covering the top of the BM and the colored layer can be made uniform by reducing the horn step as described above, disconnection at the protruding portion (horn) can be prevented. Furthermore, by reducing the horn step as described above, it is possible to suppress the occurrence of defects due to the rubbing process (for example, the peeling of the alignment film (not shown) provided on the colored layer and the adhesion of foreign matter on the protruding portion). can do.
また、ＢＭ２１ｂの膜厚が小である領域が大となることによって、ＢＭ全体の光学濃度が低下することから、（Ｗ2−Ｗ1）／２の値を２Ｔ1以下とした。 In addition, since the optical density of the entire BM is lowered by increasing the area where the film thickness of the BM 21b is small, the value of (W 2 −W 1 ) / 2 is set to 2T 1 or less.
なお、Ｗ1、Ｗ2、Ｔ1、Ｔ2の実測値は、カラーフィルタの断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、触針型膜厚計などで測定することが出来る。
また、光学濃度はマクベス光学濃度計（Ｄ−２００II）を用いて測定することが出来る。
The measured values of W 1 , W 2 , T 1 , and T 2 can be obtained by measuring the cross-sectional shape of the color filter with a scanning electron microscope (SEM), a stylus type film thickness meter, or the like.
The optical density can be measured using a Macbeth optical densitometer (D-200II).
以下、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す部分模式構成断面図である。
まず、ロールコーター、カーテンコーター、各種の印刷、浸漬等の塗膜形成手段を用いて、基板１１上にＢＭ形成用レジストを塗布し、予備乾燥して、黒色感光層２１を形成する（図２（ａ）参照）。
また、黒色感光層２１の形成方法としては、一旦フィルム等の支持体上にＢＭ形成用レジストの塗膜を形成した後、基板上に転写することもできる。
Hereinafter, the manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of this invention is demonstrated.
2A to 2F are partial schematic cross-sectional views showing an example of a method for producing a color filter for a liquid crystal display device of the present invention.
First, a BM forming resist is applied on the substrate 11 using a roll coater, curtain coater, various printing, dipping, or other coating film forming means, and preliminarily dried to form the black photosensitive layer 21 (FIG. 2). (See (a)).
As a method for forming the black photosensitive layer 21, a BM-forming resist coating film is once formed on a support such as a film and then transferred onto a substrate.
次に、基板１１上の黒色感光層２１を、超高圧水銀、水銀蒸気アーク、カーボンアーク、キセノンアーク等などの活性光の光源を用いて、フォトマスクを介してパターン露光し、現像、膜硬化過程を行い、ＢＭ２１ｂを形成する（図２（ｂ）参照）。 Next, the black photosensitive layer 21 on the substrate 11 is subjected to pattern exposure through a photomask using an active light source such as ultra-high pressure mercury, mercury vapor arc, carbon arc, xenon arc, etc., development, film curing The process is performed to form the BM 21b (see FIG. 2B).
ＢＭ２１ｂの膜厚は、０．２μｍから３μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５μｍから２．０μｍの範囲である。
ＢＭ２１ｂの膜厚が小であると、パネル表示時に十分な遮光性が得られずに、バックライトの光が漏れて、表示不良が生じる。一方、ＢＭ２１ｂの膜厚が大であると着色層３０との重なりで発生するツノ段差Ｄが大となり、液晶表示装置に組み込まれた場合に、該ツノ段差が液晶の配向不良（ディスクリネーション等）を発生させる。
The film thickness of BM21b is preferably in the range of 0.2 μm to 3 μm, more preferably in the range of 0.5 μm to 2.0 μm.
If the film thickness of the BM 21b is small, sufficient light shielding properties cannot be obtained at the time of panel display, and the backlight light leaks, resulting in display defects. On the other hand, if the film thickness of the BM 21b is large, the horn step D generated due to the overlap with the colored layer 30 becomes large. When the BM 21b is incorporated in a liquid crystal display device, the horn step has a poor alignment of the liquid crystal (disclination or the like). ).
次に、ＢＭ２１ｂを形成した基板１１上に、赤色レジストを塗布、乾燥して、赤色感光層を形成し、フォトマスクを介してパターン露光、現像、膜硬化過程を行い、赤色層３１Ｒを作製する（図２（ｄ）参照）。
この操作を、緑色レジスト、青色レジストについても同様に行うことにより、緑色層３２Ｇ、青色層３３Ｂを作製し、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ、青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された液晶表示装置用カラーフィルタを得ることができる（図２（ｅ）及び（ｆ）参照）。
Next, a red resist is applied and dried on the substrate 11 on which the BM 21b is formed to form a red photosensitive layer, and pattern exposure, development, and film curing processes are performed through a photomask to produce a red layer 31R. (See FIG. 2 (d)).
This operation is similarly performed for the green resist and the blue resist, thereby producing the green layer 32G and the blue layer 33B, and the colored layer 30 including the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B on the substrate 11. A color filter for a liquid crystal display device in which is formed can be obtained (see FIGS. 2E and 2F).
着色層３０の厚さは、０．５μｍから４．０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１．０μｍから２．５μｍの範囲である。
着色層３０の膜厚が大である場合、液晶表示パネルを作製する際に、セルギャップ調整が困難になることがある。着色層３０の膜厚が小である場合、着色レジスト中の顔料濃度を高くする必要があり、これによって該レジストの粘度が高くなり、均一にパターン形成することが困難になる。
The thickness of the colored layer 30 is preferably in the range of 0.5 μm to 4.0 μm, more preferably in the range of 1.0 μm to 2.5 μm.
When the thickness of the colored layer 30 is large, it may be difficult to adjust the cell gap when manufacturing a liquid crystal display panel. When the film thickness of the colored layer 30 is small, it is necessary to increase the pigment concentration in the colored resist, which increases the viscosity of the resist and makes it difficult to form a uniform pattern.
なお、着色層３０とＢＭ２１ｂとの重なり幅は、１．０μｍから１０μｍの範囲にあることが好ましい。
重なり幅が１．０μｍ以下である場合、着色層とＢＭとの重なりが小さい故、白抜けが発生する場合がある。重なり幅が大きい場合、ＢＭ２１ｂの頂部において隣の着色層とも重なりが発生し、ツノ段差ｄが大きくなる。
The overlapping width between the colored layer 30 and the BM 21b is preferably in the range of 1.0 μm to 10 μm.
When the overlap width is 1.0 μm or less, white overlap may occur because the overlap between the colored layer and the BM is small. When the overlap width is large, the adjacent colored layer also overlaps at the top of the BM 21b and the horn step d increases.
ＢＭ２１ｂの傾斜部において、上記式（１）の条件を満たすことが好ましい。かかるＢＭ２１ｂを形成することによって、着色層３０はＢＭ頂部の近傍でのツノ段差ｄも低減されることになる。
ツノ段差ｄは、０．７μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以下が好ましい。
It is preferable that the condition of the above formula (1) is satisfied in the inclined portion of the BM 21b. By forming the BM 21b, the colored layer 30 also reduces the horn step d near the top of the BM.
The horn step d is preferably 0.7 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.
ＢＭ２１ｂの形成に用いられるレジストの顔料濃度は、レジスト固形分中の顔料濃度として、２０％〜５０％が望ましい。レジスト固形分中の顔料濃度が５０％を超えると、パターンの形状が垂直又は逆テーパー形状になり易くなる。レジスト固形分中の顔料濃度が２０％以下では、十分な遮光性を有することができない。
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを用いた液晶表示装置について説明する。
液晶表示装置は、上記の如き構成のカラーフィルタを含む。該カラーフィルタは図示しない透明電極、スペーサーなどの構造物が形成されている。
かかるカラーフィルタは、例えば液晶駆動用のＴＦＴ素子を配置したＴＦＴアレイ基板（特に、図示せず）と対向するように配置される。
該カラーフィルタと該ＴＦＴアレイ基板の間には液晶が充填されている。
カラーフィルタ、液晶、ＴＦＴアレイ基板は、例えばクロスニコルに配置された一対の偏光板に狭持されており、液晶表示装置が構成されている。
上記のごとき、カラーフィルタを含む液晶表示装置は、カラーフィルタの着色層とＢＭの重なり部分の吐出部（ツノ）に起因する液晶の配向不良を防止できる故、表示特性が良好となる。
特に、斜め方向からの光漏れを防止することが出る。
The pigment concentration of the resist used for forming the BM 21b is preferably 20% to 50% as the pigment concentration in the resist solid content. If the pigment concentration in the resist solid content exceeds 50%, the pattern shape tends to be a vertical or reverse tapered shape. When the pigment concentration in the resist solid content is 20% or less, sufficient light shielding properties cannot be obtained.
A liquid crystal display device using the color filter for a liquid crystal display device of the present invention will be described.
The liquid crystal display device includes the color filter configured as described above. The color filter is formed with structures such as transparent electrodes and spacers (not shown).
Such a color filter is disposed so as to face, for example, a TFT array substrate (not shown) on which TFT elements for driving liquid crystal are disposed.
Liquid crystal is filled between the color filter and the TFT array substrate.
The color filter, the liquid crystal, and the TFT array substrate are sandwiched between, for example, a pair of polarizing plates arranged in crossed Nicols, and a liquid crystal display device is configured.
As described above, the liquid crystal display device including the color filter has good display characteristics because it can prevent the liquid crystal alignment failure caused by the discharge portion (horn) of the overlapping portion of the color filter and the BM.
In particular, light leakage from an oblique direction can be prevented.
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
まず、下記に示すＢＭ形成用レジストをスピンコートして塗膜を形成し、１００℃で３分間加熱乾燥し、膜厚１．６μｍの黒色感光層２１を作製した（図２（ａ）参照）。 First, a BM forming resist shown below was spin-coated to form a coating film, and heat-dried at 100 ° C. for 3 minutes to produce a black photosensitive layer 21 having a thickness of 1.6 μm (see FIG. 2A). .
＜ＢＭ形成用レジスト材料＞
カーボンブラック分散液：御国色素社製（ＴＰＢＫ−２０１６）
樹脂：Ｖ２５９−ＭＥ（新日鐵化学社製）（固形分56.1重量％）
モノマー：ＤＰＨＡ（日本化薬社製）
開始剤：ＯＸＥ−０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
ＯＸＥ−０１（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチル‐3‐エトキシプロピオネート
レベリング剤：ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）
＜ＢＭ形成用レジストの調合＞
上記ＢＭ形成用レジスト材料を、以下の組成比で混合攪拌し、ＢＭ形成用レジスト（固形分中の顔料濃度：３０．７％）を作製した。
カーボンブラック分散液 ２８．５重量部
樹脂 １０．３重量部
モノマー ２．５８重量部
開始剤ＯＸＥ−０２ ０．８６重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ９２．０重量部
エチル‐３‐エトキシプロピオネート ４．３重量部
レベリング剤 １．３重量部
次に、黒色感光層２１に３２．０μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて２００ｍＪ／ｃｍ2照射してパターン露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で３０秒間現像し、現像後水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させて、基板１１の所定位置にＢＭ２１ｂを形成した（図２（ｂ）参照）。
<BM forming resist material>
Carbon black dispersion: manufactured by Mikuni Color Co., Ltd. (TPBK-2016)
Resin: V259-ME (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) (solid content 56.1% by weight)
Monomer: DPHA (Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Initiator: OXE-02 (Ciba Specialty Chemicals)
OXE-01 (Ciba Specialty Chemicals)
Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate leveling agent: BYK-330 (manufactured by Big Chemie)
<Preparation of resist for forming BM>
The BM forming resist material was mixed and stirred at the following composition ratio to prepare a BM forming resist (pigment concentration in solid content: 30.7%).
Carbon black dispersion 28.5 parts by weight Resin 10.3 parts by weight Monomer 2.58 parts by weight Initiator OXE-0 0.86 parts by weight Propylene glycol monomethyl ether acetate 92.0 parts by weight Ethyl-3-ethoxypropionate 4 .3 parts by weight leveling agent 1.3 parts by weight Next, pattern exposure was performed by irradiating 200 mJ / cm 2 using a 32.0 μm mask on the black photosensitive layer 21 and using an ultrahigh pressure mercury lamp lamp as a light source. Developed with a sodium carbonate aqueous solution for 30 seconds, washed with water after development, dried, and then heat treated at 230 ° C. for 60 minutes to fix the pattern to form BM21b at a predetermined position on the substrate 11 (FIG. 2B). reference).
次に、下記に示す赤色層形成用レジストをスピンコートにてＢＭ２１ｂが形成された基板１１上に塗布し、９０℃５分間乾燥して、１．８μｍ厚の赤色感光層３１を形成した（
図２（ｃ）参照）。
次に、赤色層形成用のストライプ状フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ2照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像して、２３０℃３０分焼成しストライプ形状の赤色層３１Ｒを得た（図２（ｄ）参照）。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒの重なり幅は２．０μｍであった。
アルカリ現像液は下記の組成のものを使用した。
炭酸ナトリウム １．５重量％
炭酸水素ナトリウム ０．５重量％
陰イオン系界面活性剤（花王・ペリレックスＮＢＬ） ８．０重量％
水 ９０重量％
＜赤色分散液の調合＞
赤色顔料：C.I.Pigment Red 254 １８重量部
（「イルガーフォーレッドＢ−ＣＦ」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
赤色顔料：C.I.Pigment Red 177 ２重量部
（「クロモフタールレッドＡ２Ｂ」チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
アクリルワニス（固形分２０重量％） １０８重量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散し、５．０μｍフィルタで濾過して赤色顔料分散液を作製した。
Next, the following red layer forming resist was applied onto the substrate 11 on which the BM 21b was formed by spin coating, and dried at 90 ° C. for 5 minutes to form a 1.8 μm thick red photosensitive layer 31 (
(Refer FIG.2 (c)).
Next, 300 mJ / cm 2 of light from a high-pressure mercury lamp is irradiated through a striped photomask for forming a red layer, developed with an alkali developer for 60 seconds, and baked at 230 ° C. for 30 minutes to obtain a striped red layer 31R. (See FIG. 2 (d)).
The overlapping width of BM21b and red layer 31R was 2.0 μm.
An alkali developer having the following composition was used.
Sodium carbonate 1.5% by weight
Sodium bicarbonate 0.5% by weight
Anionic surfactant (Kao Perillex NBL) 8.0% by weight
90% by weight of water
<Preparation of red dispersion>
Red pigment: CIPigment Red 254 18 parts by weight ("Ilgar For Red B-CF" manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Red pigment: 2 parts by weight of CIPigment Red 177 ("Chromophthal Red A2B" manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Acrylic varnish (solid content 20% by weight) 108 parts by weight The mixture having the above composition was uniformly stirred, dispersed with a glass bead for 5 hours with a sand mill, and filtered with a 5.0 μm filter to obtain a red pigment dispersion. Produced.
＜赤色層形成レジストの調合＞
赤色分散液 １５０重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １３重量部
（大阪有機化学工業社製「ＴＭＰ３Ａ」）
光開始剤 ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２５７重量部
上記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して赤色層形成レジストを得た。
<Preparation of red layer forming resist>
Red dispersion 150 parts by weight Trimethylolpropane triacrylate 13 parts by weight (“TMP3A” manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
4 parts by weight of photoinitiator (“Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Sensitizer ("EAB-F" manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 2 parts by weight Solvent: 257 parts by weight of cyclohexanone The mixture having the above composition was stirred and mixed to be uniform, and then filtered through a 5 µm filter to form a red layer forming resist. Obtained.
次に、下記に示す緑色層形成用レジストをスピンコートにてＢＭ２１ｂ及び赤色層３１Ｒが形成された基板１１上に塗布し、９０℃５分間乾燥して、１．８μｍ厚の緑色感光層３２を形成した（特に、図示せず）。
次に、緑色層形成用のストライプ状フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ2照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像して、２３０℃３０分焼成し、ストライプ形状の緑色層３２Ｇを得た（図２（ｅ）参照）。
ＢＭ２１ｂと緑色層３２Ｇの重なりは２．０μｍであった。
アルカリ現像液は上記赤色層と同じ組成のものを使用した。
Next, a green layer forming resist shown below is applied onto the substrate 11 on which the BM 21b and the red layer 31R are formed by spin coating, and dried at 90 ° C. for 5 minutes to form a 1.8 μm thick green photosensitive layer 32. Formed (not shown in particular).
Next, 300 mJ / cm 2 of high-pressure mercury lamp light is irradiated through a stripe-shaped photomask for forming a green layer, developed with an alkali developer for 60 seconds, and baked at 230 ° C. for 30 minutes to form a stripe-shaped green layer 32G. Obtained (see FIG. 2 (e)).
The overlap between BM21b and green layer 32G was 2.0 μm.
An alkaline developer having the same composition as the red layer was used.
＜緑色分散液の調合＞
緑色顔料：C.I.Pigment Green 36 １6重量部
（東洋インキ製造製「リオノールグリーン ６YK」）
緑色顔料：C.I.Pigment Yellow 150 8重量部
（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y-5688」）
アクリルワニス（固形分２０重量％） １０２重量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散し、５．０μｍフィルタで濾過して緑色顔料分散液を作製した。
<Preparation of green dispersion>
Green pigment: 16 parts by weight of CIPigment Green 36 (“Rionol Green 6YK” manufactured by Toyo Ink)
Green pigment: 8 parts by weight of CIPigment Yellow 150 ("Funcheon First Yellow Y-5688" manufactured by Bayer)
Acrylic varnish (solid content 20% by weight) 102 parts by weight A mixture of the above composition was uniformly stirred, dispersed with a glass bead for 5 hours with a sand mill, and filtered with a 5.0 μm filter to obtain a green pigment dispersion. Produced.
＜緑色層形成レジストの調合＞
緑色分散液 １２６重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １４重量部
（大阪有機化学工業社製「ＴＭＰ３Ａ」）
光開始剤 ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２５７重量部
上記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して緑色層形成レジストを得た。
<Preparation of green layer forming resist>
Green dispersion 126 parts by weight Trimethylolpropane triacrylate 14 parts by weight (“TMP3A” manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
4 parts by weight of photoinitiator (“Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Sensitizer ("EAB-F" manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 2 parts by weight Solvent: 257 parts by weight of cyclohexanone The mixture of the above composition was stirred and mixed uniformly, and then filtered through a 5 μm filter to form a green layer forming resist. Obtained.
次に、下記に示す青色層形成用レジストをスピンコートにてＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ及び緑色層３２Ｇが形成された基板１１上に塗布し、９０℃５分間乾燥して、１．８μｍ厚の青色感光層３３を形成した（特に、図示せず）。
次に、青色層形成用のストライプ状フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ2照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像して、２３０℃３０分焼成し、ストライプ形状の青色層３３Ｂを形成した（図２（ｆ）参照）。
ＢＭ２１ｂと青色層３３Ｒの重なり幅は２．０μｍであった。
アルカリ現像液は上記赤色層と同じ組成のものを使用した。
Next, the blue layer forming resist shown below is applied onto the substrate 11 on which the BM 21b, the red layer 31R, and the green layer 32G are formed by spin coating, dried at 90 ° C. for 5 minutes, and a blue color having a thickness of 1.8 μm. A photosensitive layer 33 was formed (not shown in particular).
Next, 300 mJ / cm 2 of high pressure mercury lamp light is irradiated through a striped photomask for forming a blue layer, developed with an alkali developer for 60 seconds, and baked at 230 ° C. for 30 minutes to form a striped blue layer 33B. It formed (refer FIG.2 (f)).
The overlapping width of the BM 21b and the blue layer 33R was 2.0 μm.
An alkaline developer having the same composition as the red layer was used.
＜青色分散液の調合＞
青色顔料：C.I.Pigment Blue 15 ５０重量部
（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）
青色顔料：C.I.Pigment Vioiet 23 ２重量部
（BASF社製「バリオゲンバイオレット 5890」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバース20000」 ６重量部
アクリルワニス（固形分２０重量％） ２００重量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散し、５．０μｍフィルタで濾過して青色顔料分散液を作製した。
<Preparation of blue dispersion>
Blue pigment: 50 parts by weight of CIPigment Blue 15 (“Rionol Blue ES” manufactured by Toyo Ink)
Blue pigment: 2 parts by weight of CIPigment Vioiet 23 (“Bariogen Violet 5890” manufactured by BASF)
Dispersant ("Solsverse 20000" manufactured by Zeneca Co., Ltd.) 6 parts by weight acrylic varnish (solid content 20% by weight) 200 parts by weight After uniformly stirring the mixture having the above composition, it was dispersed in a sand mill for 5 hours using glass beads. A blue pigment dispersion was prepared by filtration through a 5.0 μm filter.
＜青色層形成レジストの調合＞
青色分散液 ２５８重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １９重量部
（大阪有機化学工業社製「ＴＭＰ３Ａ」）
光開始剤 ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２１４重量部
上記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して青色層形成レジストを得た。
<Preparation of blue layer forming resist>
Blue dispersion 258 parts by weight Trimethylolpropane triacrylate 19 parts by weight (“TMP3A” manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
4 parts by weight of photoinitiator (“Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Sensitizer ("EAB-F" manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 2 parts by weight Solvent: 214 parts by weight of cyclohexanone The mixture having the above composition was stirred and mixed to be uniform, and then filtered through a 5 µm filter to form a blue layer forming resist. Obtained.
以上の工程で、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された実施例１の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ａを得た（図２（ｆ）参照）。 Through the above steps, the color filter 100a for the liquid crystal display device of Example 1 in which the colored layer 30 including the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B was formed on the substrate 11 was obtained (FIG. 2 (f )reference).
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を３．０μｍとする以外は、実施例１と同様の工程と条件で作製し、実施例２の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｂを得た（図２（ｆ）参照）。 The color filter 100b for the liquid crystal display device of Example 2 was prepared by the same process and conditions as in Example 1 except that the overlapping width of the BM 21b and the red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was 3.0 μm. Was obtained (see FIG. 2 (f)).
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を４．０μｍ
とする以外は、実施例１と同様の工程と条件で作製し、実施例３の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｃを得た（図２（ｆ）参照）。
The overlapping width of the BM 21b and the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B is 4.0 μm.
A color filter 100c for a liquid crystal display device of Example 3 was obtained in the same process and conditions as in Example 1 (see FIG. 2F).
まず、下記に示すＢＭ形成用レジストをスピンコートして塗膜を形成し、１００℃で３分間加熱乾燥し、膜厚１．８μｍの黒色感光層２１を作製した（図２（ａ）参照）。 First, a BM forming resist shown below was spin-coated to form a coating film, and dried by heating at 100 ° C. for 3 minutes to produce a black photosensitive layer 21 having a thickness of 1.8 μm (see FIG. 2A). .
《ＢＭ形成用レジストの調合》
カーボンブラック分散液 ３１．７重量部
樹脂 ６．０８重量部
モノマー １．３２重量部
開始剤 ＯＸＥ−０２ １．０６重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ５４．５重量部
エチル‐３‐エトキシプロピオネート ４．３重量部
レベリング剤 １．０重量部
次に、黒色感光層２１に３２．０μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて１８０ｍＪ／ｃｍ2照射してパターン露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で４０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させて、基板１１の所定位置にＢＭ２１ｂを形成した（図２（ｂ）参照）。
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Carbon black dispersion 31.7 parts by weight Resin 6.08 parts by weight Monomer 1.32 parts by weight Initiator OXE-02 1.06 parts by weight Propylene glycol monomethyl ether acetate 54.5 parts by weight Ethyl-3-ethoxypropionate 4 .3 parts by weight leveling agent 1.0 part by weight Next, pattern exposure was performed by irradiating the black photosensitive layer 21 with 180 mJ / cm 2 using an ultrahigh pressure mercury lamp lamp as a light source using a 32.0 μm mask, and 2.5 Developed with an aqueous sodium carbonate solution for 40 seconds, washed well after development, dried, and then heat treated at 230 ° C. for 60 minutes to fix the pattern, thereby forming BM21b at a predetermined position on the substrate 11 (FIG. 2B). )reference).
実施例１と同様な条件で、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂを作製し、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された実施例４の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｄを得た（図２（ｆ）参照）。 The red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B were produced under the same conditions as in Example 1, and the colored layer 30 including the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B was formed on the substrate 11. A color filter 100d for a liquid crystal display device of Example 4 was obtained (see FIG. 2F).
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を３．０μｍとする以外は、実施例４と同様の工程と条件で作製し、実施例５の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｅを得た（図２（ｆ）参照）。 The color filter 100e for the liquid crystal display device of Example 5 was manufactured in the same process and conditions as in Example 4 except that the overlapping width of the BM 21b and the red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was set to 3.0 μm. Was obtained (see FIG. 2 (f)).
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を４．０μｍとする以外は、実施例４と同様の工程と条件で作製し、実施例６の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｆを得た（図２（ｆ）参照）。 The liquid crystal display device color filter 100f of Example 6 was manufactured in the same process and conditions as in Example 4 except that the overlapping width of the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B was 4.0 μm. Was obtained (see FIG. 2 (f)).
まず、下記に示すＢＭ形成用レジストをスピンコートして塗膜を形成し、１００℃で３分間加熱乾燥し、膜厚１．４μｍの黒色感光層２１を作製した（図２（ａ）参照）。 First, a BM forming resist shown below was spin-coated to form a coating film, and heat-dried at 100 ° C. for 3 minutes to produce a black photosensitive layer 21 having a thickness of 1.4 μm (see FIG. 2A). .
＜ＢＭ形成用分散液＞
カーボン顔料＃４７（三菱化学社製）２０重量部、高分子分散剤ＢＹＫ-１８２（ビックケミー社製）８．３重量部、銅フタロシアニン誘導体（東洋インキ製造社製）１．０重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７１重量部を各々添加し、ビーズミル分散機にて、攪拌してカーボンブラック分散液を作製した。
<BM forming dispersion>
Carbon pigment # 47 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 20 parts by weight, polymer dispersant BYK-182 (manufactured by Big Chemie) 8.3 parts by weight, copper phthalocyanine derivative (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) 1.0 part by weight, propylene glycol Each 71 parts by weight of monomethyl ether acetate was added and stirred with a bead mill disperser to prepare a carbon black dispersion.
＜ＢＭ形成用レジスト材料＞
カーボンブラック分散液：顔料＃４７（三菱化学社製）
樹脂：Ｖ２５９（新日鐵化学社製）（固形分５６．１重量％）
モノマー：ＤＰＨＡ（日本化薬社製）
開始剤：ＯＸＥ-０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
ＯＸＥ-０１（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチル‐3‐エトキシプロピオネート
レベリング剤：ＢＹＫ-３３０（ビックケミー社製）
＜ＢＭ形成用レジストの調合＞
上記実施例１に記載のＢＭ形成用レジスト材料を、以下の組成比で混合攪拌し、ＢＭ形成用レジスト（固形分中の顔料濃度：４０．０％）を作製した。
カーボンブラック分散液 ２４．７重量部
樹脂 ３．０重量部
モノマー １．１重量部
開始剤 ＯＸＥ-０２ ２．３重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ６６．４重量部
エチル‐3‐エトキシプロピオネート １．９重量部
レベリング剤 ０．６重量部
次に、黒色感光層２１に３０．５μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて２００ｍＪ／ｃｍ2照射してパターン露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で３０秒間現像し、現像、水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させて、基板１１の所定位置にＢＭ２１ｂを形成した（図２（ｂ）参照）。
<BM forming resist material>
Carbon black dispersion: Pigment # 47 (Mitsubishi Chemical Corporation)
Resin: V259 (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) (solid content 56.1% by weight)
Monomer: DPHA (Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Initiator: OXE-02 (Ciba Specialty Chemicals)
OXE-01 (Ciba Specialty Chemicals)
Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate leveling agent: BYK-330 (manufactured by Big Chemie)
<Preparation of resist for forming BM>
The BM forming resist material described in Example 1 was mixed and stirred at the following composition ratio to prepare a BM forming resist (pigment concentration in solid content: 40.0%).
Carbon black dispersion 24.7 parts by weight Resin 3.0 parts by weight monomer 1.1 parts by weight initiator OXE-02 2.3 parts by weight propylene glycol monomethyl ether acetate 66.4 parts by weight ethyl-3-ethoxypropionate 1 .9 part by weight leveling agent 0.6 part by weight Next, using a 30.5 μm mask for the black photosensitive layer 21 and using an ultrahigh pressure mercury lamp lamp as a light source, pattern exposure was performed by irradiating 200 mJ / cm 2 , 2.5 Developed with 30% sodium carbonate aqueous solution for 30 seconds, developed, washed with water, further dried, and heat treated at 230 ° C. for 60 minutes to fix the pattern to form BM21b at a predetermined position on the substrate 11 (FIG. 2B) reference).
実施例１と同様な条件で、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂを作製し、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された実施例７の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｇを得た（図２（ｆ）参照）。 The red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B were produced under the same conditions as in Example 1, and the colored layer 30 including the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B was formed on the substrate 11. A color filter 100g for a liquid crystal display device of Example 7 was obtained (see FIG. 2F).
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を３．０μｍとする以外は、実施例７と同様の工程と条件で作製し、実施例８の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｈを得た（図２（ｆ）参照）。 The color filter 100h for the liquid crystal display device of Example 8 was prepared by the same process and conditions as in Example 7 except that the overlapping width of the BM 21b and the red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was 3.0 μm. Was obtained (see FIG. 2 (f)).
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を４．０μｍとする以外は、実施例７と同様の工程と条件で作製し、実施例９の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｉを得た（図２（ｆ）参照）。 The liquid crystal display device color filter 100i according to the ninth embodiment is manufactured in the same process and conditions as in the seventh embodiment except that the overlapping width of the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B is set to 4.0 μm. Was obtained (see FIG. 2 (f)).
実施例１０は比較ための比較例１である。
まず、下記に示すＢＭ形成用レジストをスピンコートして塗膜を形成し、１００℃で３分間加熱乾燥し、膜厚１．６μｍの黒色感光層２１を作製した（図２（ａ）参照）。
Example 10 is Comparative Example 1 for comparison.
First, a BM forming resist shown below was spin-coated to form a coating film, and heat-dried at 100 ° C. for 3 minutes to produce a black photosensitive layer 21 having a thickness of 1.6 μm (see FIG. 2A). .
＜ＢＭ形成用レジストの調合＞
以下の組成比で混合攪拌し、ＢＭ形成用レジスト（固形分中の顔料濃度：５３％）を作製した。
なお、ＢＭ形成用レジスト材料は、実施例１に記載のものと同じである。
カーボンブラック分散液 １５．２重量部
樹脂 ０．５６重量部
モノマー ０．２重量部
開始剤：ＯＸＥ−０１ ０．６重量部
ＯＸＥ−０２ ０．１７重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ３３．５重量部
エチル‐３‐エトキシプロピオネート ５．０重量部
レベリング剤 １．５重量部
次に、黒色感光層２１に３０．５μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて２００ｍＪ／ｃｍ2照射してパターン露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で３０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させて、基板１１の所定位置にＢＭ２１ｂを形成した（図２（ｂ）参照）。
<Preparation of resist for forming BM>
A BM forming resist (pigment concentration in solid content: 53%) was prepared by mixing and stirring at the following composition ratio.
The resist material for BM formation is the same as that described in Example 1.
Carbon black dispersion 15.2 parts by weight Resin 0.56 parts by weight Monomer 0.2 parts by weight Initiator: OXE-01 0.6 parts by weight OXE-02 0.17 parts by weight Propylene glycol monomethyl ether acetate 33.5 parts by weight Ethyl-3-ethoxypropionate 5.0 parts by weight Leveling agent 1.5 parts by weight Next, use a 30.5 μm mask for the black photosensitive layer 21 and irradiate 200 mJ / cm 2 using an ultrahigh pressure mercury lamp as the light source. Then, the pattern was exposed, developed with 2.5% aqueous sodium carbonate solution for 30 seconds, thoroughly washed with water after development, and further dried, followed by heat treatment at 230 ° C. for 60 minutes to fix the pattern. BM21b was formed (see FIG. 2B).
実施例１と同様の条件で、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂを作製し、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された実施例１０（比較例１）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｊを得た（図２（ｆ）参照）。 A red layer 31R, a green layer 32G, and a blue layer 33B were produced under the same conditions as in Example 1, and a colored layer 30 composed of BM21b, red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was formed on the substrate 11. A color filter 100j for a liquid crystal display device of Example 10 (Comparative Example 1) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１１は比較ための比較例２である。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を３．０μｍとする以外は、実施例１０（比較例１）と同様の工程と条件で作製し、実施例１１（比較例２）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｋを得た（図２（ｆ）参照）。
Example 11 is Comparative Example 2 for comparison.
Example 11 (Comparative Example) was prepared in the same process and conditions as Example 10 (Comparative Example 1), except that the overlapping width of BM 21b, red layer 31R, green layer 32G and blue layer 33B was 3.0 μm. A color filter 100k for a liquid crystal display device 2) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１２は比較ための比較例３である。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を４．０μｍとする以外は、実施例１０（比較例１）と同様の工程と条件で作製し、実施例１２（比較例３）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｍを得た（図２（ｆ）参照）。
Example 12 is Comparative Example 3 for comparison.
Except for setting the overlapping width of the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B to 4.0 μm, the same steps and conditions as in Example 10 (Comparative Example 1) were used, and Example 12 (Comparative Example). 3) The color filter 100m for liquid crystal display devices was obtained (refer FIG.2 (f)).
実施例１３は比較ための比較例４である。
まず、下記に示すＢＭ形成用レジストをスピンコートして塗膜を形成し、１００℃で３分間加熱乾燥し、膜厚１．６μｍの黒色感光層２１を作製した（図２（ａ）参照）。
なお、カーボンブラック分散液以外は、実施例１に記載の材料を用いた。
Example 13 is Comparative Example 4 for comparison.
First, a BM forming resist shown below was spin-coated to form a coating film, and heat-dried at 100 ° C. for 3 minutes to produce a black photosensitive layer 21 having a thickness of 1.6 μm (see FIG. 2A). .
The materials described in Example 1 were used except for the carbon black dispersion.
＜ＢＭ形成用レジストの調合＞
以下の組成比で混合攪拌し、ＢＭ形成用レジスト（固形分中の顔料濃度：４５％）を作製した。
カーボンブラック分散液（ＥＸ−２８０６：御国色素社製） ３１．７重量部
樹脂 ６．０８重量部
モノマー １．３２重量部
開始剤：ＯＸＥ−０２ １．０６重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ５４．５重量部
エチル‐３‐エトキシプロピオネート ４．３重量部
レベリング剤 １．０重量部
なお、
次に、黒色感光層２１に３０．５μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて２００ｍＪ／ｃｍ2照射してパターン露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で６０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させて、基板１１の所定位置にＢＭ２１ｂを形成した（図２（ｂ）参照）。
<Preparation of resist for forming BM>
BM formation resist (pigment concentration in solid content: 45%) was prepared by mixing and stirring at the following composition ratio.
Carbon black dispersion (EX-2806: manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) 31.7 parts by weight Resin 6.08 parts by weight Monomer 1.32 parts by weight Initiator: OXE-02 1.06 parts by weight propylene glycol monomethyl ether acetate 54.5 Parts by weight ethyl-3-ethoxypropionate 4.3 parts by weight leveling agent 1.0 part by weight
Next, using a 30.5 μm mask for the black photosensitive layer 21 and using a super high pressure mercury lamp lamp as a light source, pattern exposure was performed by irradiating 200 mJ / cm 2 , and developing with 2.5% sodium carbonate aqueous solution for 60 seconds. After washing well with water and further drying, heat treatment was performed at 230 ° C. for 60 minutes to fix the pattern, and BM 21b was formed at a predetermined position on the substrate 11 (see FIG. 2B).
実施例１と同様な条件で、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂを作製し、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された実施例１３（比較例４）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｎを得た（図２（ｆ）参照）。 The red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B were produced under the same conditions as in Example 1, and the colored layer 30 including the BM 21b, the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B was formed on the substrate 11. A color filter 100n for a liquid crystal display device of Example 13 (Comparative Example 4) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１４は比較ための比較例５である。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を３．０μｍとする以外は、実施例１３（比較例４）と同様の工程と条件で作製し、実施例１４（比較例５）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｐを得た（図２（ｆ）参照）。
Example 14 is Comparative Example 5 for comparison.
Except that the overlapping width of the BM 21b and the red layer 31R, the green layer 32G, and the blue layer 33B is set to 3.0 μm, the same steps and conditions as those in Example 13 (Comparative Example 4) are used. 5) The color filter 100p for liquid crystal display devices was obtained (refer FIG.2 (f)).
実施例１５は比較ための比較例６である。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を４．０μｍとする以外は、実施例１３（比較例４）と同様の工程と条件で作製し、実施例１５（比較例６）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｑを得た（図２（ｆ）参照）。
Example 15 is Comparative Example 6 for comparison.
Example 15 (Comparative Example) was prepared in the same process and conditions as Example 13 (Comparative Example 4) except that the overlapping width of BM 21b, red layer 31R, green layer 32G and blue layer 33B was 4.0 μm. A color filter 100q for a liquid crystal display device 6) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１６は比較ための比較例７である。
まず、下記に示すＢＭ形成用レジストをスピンコートして塗膜を形成し、１００℃で３分間加熱乾燥し、膜厚１．６μｍの黒色感光層２１を作製した（図２（ａ）参照）。
Example 16 is Comparative Example 7 for comparison.
First, a BM forming resist shown below was spin-coated to form a coating film, and heat-dried at 100 ° C. for 3 minutes to produce a black photosensitive layer 21 having a thickness of 1.6 μm (see FIG. 2A). .
＜ＢＭ形成用レジストの調合＞
以下の組成比で混合攪拌し、ＢＭ形成用レジスト（固形分中の顔料濃度：１９．２％）を作製した。
カーボンブラック分散液 １０．９重量部
樹脂 ６．２重量部
モノマー １．６重量部
開始剤：ＯＸＥ−０１ ２．３重量部
ＯＸＥ−０２ ０．８重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ７３．２重量部
エチル‐３‐エトキシプロピオネート ３．９重量部
レベリング剤 １．２重量部
なお、ＢＭ形成用レジスト材料は、実施例１に記載のものと同じである。
<Preparation of resist for forming BM>
BM formation resist (pigment concentration in solid content: 19.2%) was prepared by mixing and stirring at the following composition ratio.
Carbon black dispersion 10.9 parts by weight Resin 6.2 parts by weight Monomer 1.6 parts by weight Initiator: OXE-01 2.3 parts by weight OXE-02 0.8 parts by weight Propylene glycol monomethyl ether acetate 73.2 parts by weight Ethyl-3-ethoxypropionate 3.9 parts by weight Leveling agent 1.2 parts by weight The BM-forming resist material is the same as that described in Example 1.
次に、黒色感光層２１に３０．５μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて２５０ｍＪ／ｃｍ2照射してパターン露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で３０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させて、基板１１の所定位置にＢＭ２１ｂを形成した（図２（ｂ）参照）。 Next, using a 30.5 μm mask on the black photosensitive layer 21, using a super high pressure mercury lamp lamp as a light source, pattern exposure was performed by irradiating 250 mJ / cm 2 , and developing with a 2.5% aqueous sodium carbonate solution for 30 seconds. After washing well with water and further drying, heat treatment was performed at 230 ° C. for 60 minutes to fix the pattern, and BM 21b was formed at a predetermined position on the substrate 11 (see FIG. 2B).
実施例１と同様の条件で、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂを作製し、基板１１上にＢＭ２１ｂ、赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂからなる着色層３０が形成された実施例１６（比較例７）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｒを得た（図２（ｆ）参照）。 A red layer 31R, a green layer 32G, and a blue layer 33B were produced under the same conditions as in Example 1, and a colored layer 30 composed of BM21b, red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was formed on the substrate 11. A color filter 100r for a liquid crystal display device of Example 16 (Comparative Example 7) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１７は比較ための比較例８である。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を３．０μｍとする以外は、実施例１６（比較例７）と同様の工程と条件で作製し、実施例１７（比較例８）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｓを得た（図２（ｆ）参照）。
Example 17 is Comparative Example 8 for comparison.
Example 17 (Comparative Example) was prepared in the same process and conditions as Example 16 (Comparative Example 7) except that the overlapping width of BM21b and red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was 3.0 μm. A liquid crystal display device color filter 100s of 8) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１８は比較ための比較例９である。
ＢＭ２１ｂと赤色層３１Ｒ、緑色層３２Ｇ及び青色層３３Ｂとの重なり幅を４．０μｍとする以外は、実施例１６（比較例７）と同様の工程と条件で作製し、実施例１８（比較例
９）の液晶表示装置用カラーフィルタ１００ｔを得た（図２（ｆ）参照）。
Example 18 is Comparative Example 9 for comparison.
Example 18 (Comparative Example) was prepared in the same process and conditions as Example 16 (Comparative Example 7), except that the overlapping width of BM 21b and red layer 31R, green layer 32G, and blue layer 33B was 4.0 μm. A color filter 100t for a liquid crystal display device 9) was obtained (see FIG. 2F).
実施例１〜実施例９及び実施例１０（比較例１）〜実施例１８（比較例９）で得られた液晶表示装置用カラーフィルタのＢＭ２１ｂの中央部の平均厚さＴ1と、ＢＭ２１ｂの中央部の平均厚さＴ1の５０％のＢＭの幅Ｗ1と、ＢＭ２１ｂの底部の幅Ｗ2と、ツノ段差ｄと、ＢＭ２１ｂの光学濃度（ＯＤ値）とを、走査型電子顕微鏡（S-4500日立電子製）、触針型膜厚計（ET-4000 Kosaka.Lab社製）及びマクベス光学濃度計（Ｄ−２００II）でそれぞれ測定した。
また、測定結果より、上記式（１）の条件を満たす場合は○、満たさない場合は×、光学濃度（ＯＤ値）については、３．０以上を○、３．０以下を×とそれぞれ評価した。
測定及び評価結果を表１及び表２に示す。
Example 1 to Example 9 and Example 10 (Comparative Example 1) to Example 18 (Comparative Example 9) Average thickness T 1 of the central portion of BM21b of a color filter for a liquid crystal display device obtained by, for BM21b The width W 1 of the BM, which is 50% of the average thickness T 1 at the center, the width W 2 of the bottom of the BM 21b, the horn step d, and the optical density (OD value) of the BM 21b are measured with a scanning electron microscope (S -4500 manufactured by Hitachi Electronics Co., Ltd.), a stylus type film thickness meter (manufactured by ET-4000 Kosaka.Lab) and a Macbeth optical densitometer (D-200II).
Moreover, from the measurement results, when the condition of the above formula (1) is satisfied, it is evaluated as ◯, when it is not satisfied, the optical density (OD value) is evaluated as ◯, 3.0 or more is evaluated as ○, and 3.0 or less is evaluated as ×. did.
The measurement and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
１１……基板
２１……黒色感光層
２１ｂ……ＢＭ
３０……着色層
３１Ｒ……赤色層
３２Ｇ……緑色層
３３Ｂ……青色層
１００……液晶表示装置用カラーフィルタ
11 ... Substrate 21 ... Black photosensitive layer 21b ... BM
30 ... Colored layer 31R ... Red layer 32G ... Green layer 33B ... Blue layer 100 ... Color filter for liquid crystal display device
Claims (3)
前記遮光部のうち前記画素領域を囲む傾斜部の形状は、
前記遮光部の中央部の平均厚さをＴ1、前記遮光部の中央部の平均厚さＴ1の５０％の遮光部の幅をＷ1、前記遮光部の底部の幅をＷ2としたとき、
２Ｔ1≧（Ｗ2−Ｗ1）／２≧０．５Ｔ1・・・（式１）
の条件を満たしていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。 A color filter for a liquid crystal display device, comprising: a substrate; a light-shielding portion formed on the substrate and defining a pixel region; and a colored layer disposed in the pixel region,
The shape of the inclined part surrounding the pixel region in the light shielding part is:
The average thickness of the central portion of the light shielding portion is T 1 , the width of the light shielding portion 50% of the average thickness T 1 of the central portion of the light shielding portion is W 1 , and the width of the bottom portion of the light shielding portion is W 2 . When
2T 1 ≧ (W 2 -W 1 ) /2≧0.5T 1 ··· ( Equation 1)
The color filter for liquid crystal display devices characterized by satisfying the above conditions.
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