JP2009181089A - Color filter - Google Patents

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Eriko Araki
絵理子 荒木
Motoo Mizuno
基央 水野
Masayasu Takahashi
正泰 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter which is produced by a simple process and is not short-circuited with an electrode of a thin film transistor substrate. <P>SOLUTION: The color filter 1 includes a transparent electrode layer 5 on a substrate 3 and includes a black matrix 7 on the transparent electrode layer 5. Further the color filter 1 includes a blue layer 9, a red layer 11 and a green layer 13 respectively at a predetermined position on the transparent electrode layer 5 and the black matrix 7 and includes a spacer 15 on the blue layer 9. The spacer 15 is formed by laminating a red layer 12 for the spacer and a green layer 14 for the spacer at a place where the black matrix 7 and the blue layer 9 are laminated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタなどに関するものである。   The present invention relates to a color filter used for a liquid crystal display device and the like.

液晶表示装置で、カラーフィルタと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板との間のセルギャップの保持を目的としたスペーサーとして、これまでは一般的にビーズスペーサーと呼ばれる球状スペーサーが使われてきた。しかし、このビーズスペーサーは位置が定まっておらず、液晶表示装置の表示領域にも存在する為、ビーズスペーサーによる、光の散乱・透過およびビーズスペーサー近傍の配向の乱れにより、液晶表示装置の表示品位が低下するという問題を有している。このため、従来の球状スペーサーの限界が指摘され、定位置への配置・形成が可能な柱状スペーサーが注目を浴びている。   In a liquid crystal display device, a spherical spacer generally called a bead spacer has been used as a spacer for the purpose of maintaining a cell gap between a color filter and a thin film transistor (TFT) substrate. However, the position of this bead spacer is not fixed and is also present in the display area of the liquid crystal display device. Therefore, the display quality of the liquid crystal display device is affected by the scattering and transmission of light by the bead spacer and the disorder in the orientation near the bead spacer. Has the problem of lowering. For this reason, the limitations of conventional spherical spacers are pointed out, and columnar spacers that can be arranged and formed in a fixed position are attracting attention.

そのため、透明電極層形成後、感光性樹脂層を形成し、フォトマスクを用いて露光し、パターニングを行うことで、柱状スペーサーを形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。   Therefore, a columnar spacer is formed by forming a photosensitive resin layer after forming a transparent electrode layer, exposing it using a photomask, and performing patterning (for example, refer to Patent Document 1).

また、近年の液晶表示装置の価格の下落に伴い、その構成部品であるカラーフィルタにおいてもコストダウンの要求がますます強まっている。そのため、着色層を積層して柱状スペーサーとすることで、独立したスペーサー作製工程を省略して柱状スペーサーを作製することが考えられている。   In addition, with the recent drop in the price of liquid crystal display devices, there is an increasing demand for cost reduction in the color filter that is a component. Therefore, it is considered that a columnar spacer is produced by laminating a colored layer to form a columnar spacer, omitting an independent spacer production step.

特開２００１−３２４７１６号公報JP 2001-324716 A

しかしながら、着色層を積層して柱状スペーサーを形成する場合、比較例に示すように、着色層形成後に透明電極層を形成すると、柱状スペーサーの上に透明電極層が露出し、カラーフィルタの電極と、ＴＦＴ基板の電極とが、短絡してしまうという問題点があった。   However, when forming a columnar spacer by laminating a colored layer, as shown in the comparative example, when the transparent electrode layer is formed after the colored layer is formed, the transparent electrode layer is exposed on the columnar spacer, and the color filter electrode There is a problem that the electrode of the TFT substrate is short-circuited.

カラーフィルタの電極と、ＴＦＴ基板の電極とが短絡してしまうと、カラーフィルタとＴＦＴ基板との間に充填される液晶分子に電圧が印加されず、液晶表示装置として駆動できない。   If the electrode of the color filter and the electrode of the TFT substrate are short-circuited, no voltage is applied to the liquid crystal molecules filled between the color filter and the TFT substrate, and the liquid crystal display device cannot be driven.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、簡易な工程で作製され、ＴＦＴ基板の電極と短絡しないカラーフィルタを提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a color filter that is manufactured by a simple process and does not short-circuit with an electrode of a TFT substrate.

前述した目的を達成するために、第１の発明は、基板と、前記基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成されたブラックマトリクスと、着色層と、ギャップを一定に保つスペーサーと、を有することを特徴とするカラーフィルタである。   In order to achieve the above-described object, the first invention provides a substrate, a transparent electrode layer formed on the substrate, a black matrix formed on the transparent electrode layer, a colored layer, and a constant gap. And a spacer for maintaining the color filter.

第２の発明は、基板と、前記基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成された開口部を有するブラックマトリクスと、前記透明電極層上の前記開口部を覆うように形成された着色層と、前記ブラックマトリクスの上もしくは前記着色層の上または前記ブラックマトリクスと前記着色層の両方にまたがる箇所に形成されたスペーサーと、を有することを特徴とするカラーフィルタである。   The second invention covers a substrate, a transparent electrode layer formed on the substrate, a black matrix having an opening formed on the transparent electrode layer, and the opening on the transparent electrode layer. A color layer, and a spacer formed on the black matrix or on the colored layer or on a portion straddling both the black matrix and the colored layer. .

また、前記透明電極層の上に、前記ブラックマトリクスと前記着色層に加えて透明層を有し、前記スペーサーは、前記ブラックマトリクスの上、前記着色層の上もしくは前記透明層の上または前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記透明層のいずれか２以上にまたがる箇所に形成されることもある。   In addition to the black matrix and the colored layer, a transparent layer is provided on the transparent electrode layer, and the spacer is formed on the black matrix, the colored layer or the transparent layer, or the black layer. It may be formed at a location extending over two or more of the matrix, the colored layer, and the transparent layer.

また、前記スペーサーの少なくとも一部が、着色層であることが好ましい。着色層には、後述するスペーサー用着色層を含んでいる。また、前記透明電極層、前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記スペーサーを覆う保護層を有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that at least a part of the spacer is a colored layer. The colored layer includes a spacer colored layer described later. Moreover, it is preferable to have a protective layer that covers the transparent electrode layer, the black matrix, the colored layer, and the spacer.

第３の発明は、基板上に、透明電極層を形成する工程（ａ）と、前記透明電極層上に、ブラックマトリクスを形成する工程（ｂ）と、着色層を形成する工程（ｃ）と、スペーサーを形成する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   The third invention includes a step (a) of forming a transparent electrode layer on the substrate, a step (b) of forming a black matrix on the transparent electrode layer, and a step (c) of forming a colored layer. A step (d) of forming a spacer, and a method for producing a color filter.

第４の発明は、基板上に、透明電極層を形成する工程（ａ）と、前記透明電極層上に、開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程（ｂ）と、前記透明電極層上の前記開口部を覆うように、着色層を形成する工程（ｃ）と、前記ブラックマトリクスの上もしくは前記着色層の上、または前記ブラックマトリクスと前記着色層の両方にまたがる箇所にスペーサーを形成する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   The fourth invention includes a step (a) of forming a transparent electrode layer on a substrate, a step (b) of forming a black matrix having an opening on the transparent electrode layer, and a step on the transparent electrode layer. A step (c) of forming a colored layer so as to cover the opening, and a step of forming a spacer on the black matrix, on the colored layer, or on a portion straddling both the black matrix and the colored layer. (D) and a color filter manufacturing method.

また、前記工程（ｃ）にて、前記着色層のほかに透明層を形成し、前記工程（ｄ）にて、前記ブラックマトリクスの上、前記着色層の上、もしくは前記透明層または前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記透明層のいずれか２以上にまたがる箇所にスペーサーを形成することもある。   In the step (c), a transparent layer is formed in addition to the colored layer. In the step (d), the black matrix, the colored layer, or the transparent layer or the black matrix is formed. In some cases, a spacer is formed at a location extending over two or more of the colored layer and the transparent layer.

また、前記スペーサーの少なくとも一部が着色層であり、着色層とスペーサーの少なくとも一部を同時に形成することが好ましい。また、前記工程（ｄ）の後に、前記透明電極層、前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記スペーサー上に、保護層を形成する工程（ｅ）と、を具備することが好ましい。   Moreover, it is preferable that at least a part of the spacer is a colored layer, and at least a part of the colored layer and the spacer are formed simultaneously. Moreover, it is preferable to provide the process (e) of forming a protective layer on the said transparent electrode layer, the said black matrix, the said colored layer, and the said spacer after the said process (d).

本発明により、簡易な工程で作製され、ＴＦＴ基板の電極と短絡しないカラーフィルタを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a color filter that is manufactured by a simple process and does not short-circuit with the electrode of the TFT substrate.

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１の実施形態に係るカラーフィルタ１について説明する。
図１は、カラーフィルタ１を示す図である。カラーフィルタ１は、基板３の上に透明電極層５を有し、透明電極層５の上にブラックマトリクス７を有する。ブラックマトリクス７の開口部に露出している透明電極層５の上とブラックマトリクス７との上に、青色層９と赤色層１１と緑色層１３とを所定の位置に有し、青色層９の上にスペーサー１５を有する。スペーサー１５は、ブラックマトリクス７と青色層９とが積層した箇所に、スペーサー用赤色層１２とスペーサー用緑色層１４とを積層して構成する。 The color filter 1 according to the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a color filter 1. The color filter 1 has a transparent electrode layer 5 on a substrate 3 and a black matrix 7 on the transparent electrode layer 5. On the transparent electrode layer 5 and the black matrix 7 exposed at the opening of the black matrix 7, a blue layer 9, a red layer 11, and a green layer 13 are provided at predetermined positions. A spacer 15 is provided on the top. The spacer 15 is configured by laminating a spacer red layer 12 and a spacer green layer 14 at a position where the black matrix 7 and the blue layer 9 are laminated.

基板３は、一般にカラーフィルタに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。   As the substrate 3, a substrate generally used for a color filter can be used. For example, non-flexible transparent rigid materials such as borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, alkali-free glass, quartz glass, synthetic quartz glass, soda lime glass, white sapphire, transparent resin film, optical resin film, etc. A transparent flexible material having the following flexibility can be used. As the flexible material, acrylic such as polymethyl methacrylate, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyether ketone, polyether ether ketone, Fluorine resin, polyether nitrile, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polycyclohexene, polynorbornene resin, polysulfone, polyethersulfone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, thermoplastic polyimide, etc. can be mentioned. However, those made of general plastics can also be used. In particular, alkali-free glass is a material having a low coefficient of thermal expansion, and is excellent in dimensional stability and characteristics in high-temperature heat treatment.

透明電極層５は、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれるこれらの複合酸化物および酸化亜鉛が使用できる。透明電極層５の厚みは、５〜５００ｎｍ程度である。   The transparent electrode layer 5 can use tin oxide, indium oxide, these complex oxides called ITO (Indium Tin Oxide) and zinc oxide. The thickness of the transparent electrode layer 5 is about 5 to 500 nm.

ブラックマトリクス７は、複数の開口部を備え、着色層を通過しない光がカラーフィルタを通過しないように形成され、平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。ブラックマトリクス７は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光物質を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することができる。この場合ブラックマトリクス７の厚さは、１μｍ〜５μｍ程度である。   The black matrix 7 includes a plurality of openings, is formed so that light that does not pass through the colored layer does not pass through the color filter, and preferably has an average transmittance of 0.1% or less. The black matrix 7 can be formed by forming a resin layer using a photosensitive resin composition containing a light shielding substance such as carbon fine particles and metal oxide, and patterning the resin layer. In this case, the thickness of the black matrix 7 is about 1 μm to 5 μm.

前記遮光物質として、酸化チタンや四酸化鉄等の金属酸化物粉末、金属硫化物粉末、金属粉末、カーボンブラックの他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。   As the light-shielding substance, a mixture of pigments such as red, blue, and green can be used in addition to metal oxide powder such as titanium oxide and iron tetroxide, metal sulfide powder, metal powder, and carbon black.

前記感光性樹脂組成物としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。本実施形態では、ネガ型感光性樹脂を用いて説明する。なお、樹脂の着色は不問である。   As the photosensitive resin composition, any of a negative photosensitive resin and a positive photosensitive resin can be used. In the present embodiment, description will be made using a negative photosensitive resin. In addition, the coloring of resin is not ask | required.

ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマーや、メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。   The negative photosensitive resin is not particularly limited, and a commonly used negative photosensitive resin can be used. For example, a chemically amplified photosensitive resin based on a crosslinked resin, specifically, a chemically amplified photosensitive resin in which a crosslinking agent is added to polyvinylphenol and an acid generator is further added. In addition, as an acrylic negative photosensitive resin, a photopolymerization initiator that generates a radical component upon irradiation with ultraviolet rays, a component that has an acrylic group in the molecule, causes a polymerization reaction by the generated radical, and cures thereafter, What contains the functional group (for example, the component which has an acidic group in the case of image development by an alkaline solution) which can melt | dissolve an unexposed part by image development can be used. Among the above-mentioned components having an acrylic group, relatively low molecular weight polyfunctional acrylic molecules include dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), dipentaerythritol pentaacrylate (DPPA), tetramethylpentatriacrylate (TMPTA) and the like. Can be mentioned. Examples of the high molecular weight polyfunctional acrylic molecule include a polymer in which an acrylic group is introduced via an epoxy group into a part of the carboxylic acid group of the styrene-acrylic acid-benzyl methacrylate copolymer, and methyl methacrylate-styrene- An acrylic acid copolymer etc. are mentioned.

また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。   Moreover, it does not specifically limit as positive type photosensitive resin, What is generally used can be used. Specifically, a chemically amplified photosensitive resin using a novolac resin as a base resin can be used.

また、ブラックマトリクス７は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することもできる。この場合、ブラックマトリクス７の厚みは、２０〜５００ｎｍ程度である。   The black matrix 7 can also be formed by forming a metal thin film of chromium or the like by, for example, a sputtering method, a vacuum deposition method or the like and patterning the metal thin film. In this case, the thickness of the black matrix 7 is about 20 to 500 nm.

青色層９および後述するパターン用青色層１０は、青色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成されている。前記感光性樹脂組成物としては、ブラックマトリクス７に用いた感光性樹脂組成物と同様の感光性樹脂組成物のうち、樹脂として無色透明なものを使用することができる。青色層９の厚みは、０．５〜３μｍ程度である。   The blue layer 9 and the pattern blue layer 10 to be described later are formed of a photosensitive resin composition containing a pigment such as a blue pigment. As the photosensitive resin composition, among the photosensitive resin compositions similar to the photosensitive resin composition used for the black matrix 7, a colorless and transparent resin can be used. The thickness of the blue layer 9 is about 0.5 to 3 μm.

赤色層１１およびスペーサー用赤色層１２は、赤色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成され、緑色層１３およびスペーサー用緑色層１４は、緑色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成されている。前記感光性樹脂組成物としては、青色層９に用いた感光性樹脂組成物と同様の感光性樹脂組成物を使用することができる。   The red layer 11 and the spacer red layer 12 are formed of a photosensitive resin composition containing a pigment such as a red pigment, and the green layer 13 and the spacer green layer 14 are a photosensitive resin containing a pigment such as a green pigment. It is formed with a composition. As the photosensitive resin composition, the same photosensitive resin composition as the photosensitive resin composition used for the blue layer 9 can be used.

スペーサー１５は、青色層９、赤色層１１、緑色層１３が形成する平面より突出した突起であり、カラーフィルタ１と対向するＴＦＴ基板との間隔を保持し、液晶分子が注入されるギャップを形成する。スペーサー１５は、青色層９の上に形成されたスペーサー用赤色層１２とスペーサー用緑色層１４とから構成されている。スペーサー１５の高さは、１〜５μｍ程度である。   The spacer 15 is a protrusion protruding from the plane formed by the blue layer 9, the red layer 11, and the green layer 13, and maintains a gap between the color filter 1 and the opposing TFT substrate to form a gap into which liquid crystal molecules are injected. To do. The spacer 15 includes a spacer red layer 12 and a spacer green layer 14 formed on the blue layer 9. The height of the spacer 15 is about 1 to 5 μm.

また、スペーサー１５を設けるのは青色層９の上でなくともよいし、着色層形成の順番も、青色層９、赤色層１１、緑色層１３の順番でなくともよい。例えば、青色層９、緑色層１３、赤色層１１の順番でもよいし、緑色層１３、青色層９、赤色層１１の順番でもよい。   The spacers 15 may not be provided on the blue layer 9, and the order of forming the colored layers may not be the order of the blue layer 9, the red layer 11, and the green layer 13. For example, the order of the blue layer 9, the green layer 13, and the red layer 11 may be used, or the order of the green layer 13, the blue layer 9, and the red layer 11 may be used.

また、スペーサー１５をスペーサー用赤色層１２またはスペーサー用緑色層１４のみで形成してもよく、スペーサー１５の形成にブラックマトリクス７や後述する透明層１６を含んでもよい。スペーサー１５は、他の２色のスペーサー用着色層のうちの片方、または両方の積層にて構成されればよい。   Further, the spacer 15 may be formed of only the spacer red layer 12 or the spacer green layer 14, and the formation of the spacer 15 may include a black matrix 7 or a transparent layer 16 described later. The spacer 15 may be composed of one or both of the other two colored spacer layers.

また、図１に示すように、スペーサー１５は、ブラックマトリクス７と青色層９が積層した箇所に設けることが好ましいが、図３に示すカラーフィルタ１０１のように、スペーサー１５をブラックマトリクス７と積層しない青色層９の上に設けてもよい。   Further, as shown in FIG. 1, the spacer 15 is preferably provided at a place where the black matrix 7 and the blue layer 9 are laminated, but the spacer 15 is laminated with the black matrix 7 as in the color filter 101 shown in FIG. You may provide on the blue layer 9 which does not.

また、図４に示すカラーフィルタ１０３のように、スペーサー１５をブラックマトリクス７の上に形成してもよく、スペーサー１５の形成にスペーサー用青色層１０を加えても良い。また、図５に示すカラーフィルタ１０５のように、スペーサー１５を青色層９とブラックマトリクス７にまたがる箇所に形成しても良い。なお、カラーフィルタ１０５において、スペーサー１５を赤色層１１とブラックマトリクス７にまたがる箇所に形成しても良いし、緑色層１３とブラックマトリクス７にまたがる箇所に形成しても良い。   Further, like the color filter 103 shown in FIG. 4, the spacer 15 may be formed on the black matrix 7, and the spacer blue layer 10 may be added to the formation of the spacer 15. Further, as in the color filter 105 shown in FIG. 5, the spacer 15 may be formed at a location across the blue layer 9 and the black matrix 7. In the color filter 105, the spacer 15 may be formed at a location straddling the red layer 11 and the black matrix 7 or may be formed at a location straddling the green layer 13 and the black matrix 7.

また、図６に示すカラーフィルタ１０７のように、着色層に重ねて隣接して透明層１６を設けてもよい。透明層１６は、着色層を構成する感光性樹脂であって、顔料を含まず、無色透明なものを用いることができる。カラーフィルタ１０７では青色層９に隣接して、透明層１６が形成されているが、赤色層１１に隣接して透明層１６を設けてもよいし、緑色層１３に隣接して透明層１６を設けてもよい。さらに、透明層１６をひとつだけではなく、複数の着色層に隣接させ、複数個所に設けてもよい。また、青色層９、赤色層１１、緑色層１３やブラックマトリクス７の上だけでなく、カラーフィルタ１０７に示すように、透明層１６の上にスペーサー１５を形成してもよい。さらに、透明層１６と青色層９にまたがる箇所、透明層１６と赤色層１１にまたがる箇所、透明層１６と緑色層１３にまたがる箇所、透明層１６とブラックマトリクス７にまたがる箇所にスペーサー１５を形成しても良い。透明層１６と着色層が重なる箇所は、反射照明による表示に用いられ、透明層１６と着色層が重ならない箇所は、透過照明による表示に用いられる。   Further, like the color filter 107 shown in FIG. 6, the transparent layer 16 may be provided adjacent to the colored layer. The transparent layer 16 is a photosensitive resin that constitutes a colored layer, and can be a colorless and transparent one that does not contain a pigment. In the color filter 107, the transparent layer 16 is formed adjacent to the blue layer 9, but the transparent layer 16 may be provided adjacent to the red layer 11, or the transparent layer 16 may be adjacent to the green layer 13. It may be provided. Further, the transparent layer 16 may be provided not only in one but adjacent to a plurality of colored layers and in a plurality of places. In addition to the blue layer 9, red layer 11, green layer 13, and black matrix 7, a spacer 15 may be formed on the transparent layer 16 as shown in the color filter 107. In addition, spacers 15 are formed at locations that span the transparent layer 16 and the blue layer 9, locations that span the transparent layer 16 and the red layer 11, locations that span the transparent layer 16 and the green layer 13, and locations that span the transparent layer 16 and the black matrix 7. You may do it. A portion where the transparent layer 16 and the colored layer overlap is used for display by reflected illumination, and a portion where the transparent layer 16 and the colored layer do not overlap is used for display by transmitted illumination.

なお、カラーフィルター１は、青色層９、赤色層１１、緑色層１３の三色の着色層のみを有するが、黄色やシアンなどの他色の着色層を設けてもよい。その際に、他色の層をスペーサー１５の形成に加えてもよいし、加えなくてもよい。   The color filter 1 has only the three colored layers of the blue layer 9, the red layer 11, and the green layer 13, but other colored layers such as yellow and cyan may be provided. At that time, layers of other colors may or may not be added to the formation of the spacer 15.

第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の製造方法を説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造工程を示す図である。   A method for manufacturing the color filter 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the color filter 1.

まず、図２（ａ）に示すように、基板３の上に、透明電極層５を形成する。透明電極層５は、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法により形成される。   First, as shown in FIG. 2A, the transparent electrode layer 5 is formed on the substrate 3. The transparent electrode layer 5 is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method.

次に、図２（ｂ）に示すように、透明電極層５の上にブラックマトリクス７を形成する。ブラックマトリクス７の形成は、遮光物質を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行うことができる。感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等を挙げられる。   Next, as shown in FIG. 2B, a black matrix 7 is formed on the transparent electrode layer 5. The black matrix 7 can be formed by applying and patterning a photosensitive resin containing a light shielding substance. Examples of the method for applying the photosensitive resin include spin coating, casting, dipping, bar coating, blade coating, roll coating, gravure coating, flexographic printing, spray coating, and die coating. .

次に、所定のフォトマスクを用いて紫外線を照射し、ブラックマトリクス７となる箇所を硬化し、紫外線が照射されなかった部分の未硬化の感光性樹脂を溶剤で溶解除去することによって、ブラックマトリクス７を形成する。   Next, ultraviolet rays are irradiated using a predetermined photomask, the portion to be the black matrix 7 is cured, and the uncured photosensitive resin in the portion not irradiated with the ultraviolet rays is dissolved and removed with a solvent to thereby remove the black matrix. 7 is formed.

また、ブラックマトリクス７の形成は、スパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、パターニングすることにより行うこともできる。パターニング方法は特に限定されるものではないが、リソグラフィー法を用いることができる。   The black matrix 7 can also be formed by forming a metal thin film such as chromium by sputtering or vacuum deposition and patterning. The patterning method is not particularly limited, but a lithography method can be used.

次に、図２（ｃ）に示すように、透明電極層５とブラックマトリクス７の上に青色層９を形成する。青色層９の形成は、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行われる。青色層９の塗布方法とパターニング方法は、ブラックマトリクス７を形成する際に用いられる方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 2C, a blue layer 9 is formed on the transparent electrode layer 5 and the black matrix 7. The blue layer 9 is formed by applying and patterning a photosensitive resin containing a pigment. As a coating method and a patterning method for the blue layer 9, a method used when forming the black matrix 7 can be used.

次に、図２（ｄ）に示すように、ブラックマトリクス７の開口部の透明電極層５とブラックマトリクス７の上に赤色層１１を形成し、青色層９の上にスペーサー用赤色層１２を形成する。赤色層１１およびスペーサー用赤色層１２の形成は、青色層９の形成と同様に、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行われる。赤色層１１とスペーサー用赤色層１２は、同時に形成される。   Next, as shown in FIG. 2D, a red layer 11 is formed on the transparent electrode layer 5 and the black matrix 7 in the opening of the black matrix 7, and a spacer red layer 12 is formed on the blue layer 9. Form. The red layer 11 and the spacer red layer 12 are formed by applying and patterning a photosensitive resin containing a pigment, as in the formation of the blue layer 9. The red layer 11 and the spacer red layer 12 are formed simultaneously.

次に、図２（ｅ）に示すように、ブラックマトリクス７の開口部の透明電極層５とブラックマトリクス７の上に緑色層１３を形成し、スペーサー用赤色層１２の上にスペーサー用緑色層１４を形成する。緑色層１３およびスペーサー用緑色層１４の形成は、青色層９の形成と同様に、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、パターニングすることにより行われる。緑色層１３とスペーサー用緑色層１４は、同時に形成される。よって、赤色層１１と緑色層１３の形成と同時に、スペーサー１５が形成される。   Next, as shown in FIG. 2E, a green layer 13 is formed on the transparent electrode layer 5 and the black matrix 7 in the opening of the black matrix 7, and the spacer green layer is formed on the spacer red layer 12. 14 is formed. The green layer 13 and the spacer green layer 14 are formed by applying and patterning a photosensitive resin containing a pigment, as in the formation of the blue layer 9. The green layer 13 and the spacer green layer 14 are formed simultaneously. Therefore, the spacer 15 is formed simultaneously with the formation of the red layer 11 and the green layer 13.

カラーフィルタ１を液晶表示装置に用いる場合、カラーフィルタ１の着色層側にＴＦＴ基板が設けられる。ＴＦＴ基板は、ＴＦＴと電極を有し、スペーサー１５に接する。ＴＦＴ基板とカラーフィルタに挟まれて形成されたギャップに液晶分子が注入され、ＴＦＴのスイッチングにより液晶分子への電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦが行われ、液晶表示装置が駆動する。   When the color filter 1 is used in a liquid crystal display device, a TFT substrate is provided on the color layer side of the color filter 1. The TFT substrate has a TFT and an electrode, and is in contact with the spacer 15. Liquid crystal molecules are injected into a gap formed between the TFT substrate and the color filter, and voltage application to the liquid crystal molecules is turned ON / OFF by switching the TFT, thereby driving the liquid crystal display device.

第１の実施形態によれば、青色層９、赤色層１１、緑色層１３を形成する際に、スペーサー１５が形成されるため、スペーサーを形成する工程を独立して設ける必要がなく、カラーフィルタ１の作製工程が削減される。   According to the first embodiment, since the spacer 15 is formed when the blue layer 9, the red layer 11, and the green layer 13 are formed, there is no need to provide a step of forming the spacer independently, and the color filter The manufacturing process of 1 is reduced.

また、第１の実施形態によれば、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板とが、絶縁体のスペーサー１５を介して接するため、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板とは短絡しない。   Further, according to the first embodiment, the color filter 1 and the TFT substrate are in contact with each other through the insulator spacer 15, so that the color filter 1 and the TFT substrate are not short-circuited.

次に、第２の実施形態について説明する。
図７は、第２の実施形態にかかる、カラーフィルタ１０９を示す図である。 Next, a second embodiment will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating the color filter 109 according to the second embodiment.

カラーフィルタ１０９は、カラーフィルタ１の構成に加えて、透明電極層５、ブラックマトリクス７、青色層９、赤色層１１、緑色層１３、スペーサー１５の上に保護層１７を有する。   In addition to the configuration of the color filter 1, the color filter 109 has a protective layer 17 on the transparent electrode layer 5, the black matrix 7, the blue layer 9, the red layer 11, the green layer 13, and the spacer 15.

保護層１７は、光透過性の感光性樹脂組成物または、光透過性の無機物質からなる。保護層１７の膜厚は、感光性樹脂組成物を用いた場合は５〜５０００ｎｍが好ましく、無機物質を用いた場合は、５〜５００ｎｍが好ましい。保護層１７の抵抗率は１０１５〜１０１９Ω・ｃｍの範囲が好ましい。保護層１７の屈折率は１．４〜２．２が好ましい。 The protective layer 17 is made of a light-transmitting photosensitive resin composition or a light-transmitting inorganic substance. The thickness of the protective layer 17 is preferably 5 to 5000 nm when the photosensitive resin composition is used, and preferably 5 to 500 nm when an inorganic substance is used. The resistivity of the protective layer 17 is preferably in the range of 10 15 to 10 19 Ω · cm. The refractive index of the protective layer 17 is preferably 1.4 to 2.2.

前記感光性樹脂組成物としては、青色層９を形成する際に用いられるのと同様の樹脂組成物を用いることができる。   As the photosensitive resin composition, the same resin composition as that used when forming the blue layer 9 can be used.

前記無機物質としては窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ニオブなどを用いることができる。特に、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、五酸化タンタルまたは五酸化ニオブを用いることが好ましい。   As the inorganic substance, silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, niobium oxide, or the like can be used. In particular, silicon dioxide, silicon oxynitride, tantalum pentoxide, or niobium pentoxide is preferably used.

保護層１７は、透明電極層５、ブラックマトリクス７、青色層９、赤色層１１、緑色層１３、スペーサー１５の上に、感光性樹脂組成物を塗布するか、無機物質を蒸着やスパッタリング、ＣＶＤにより薄膜形成して形成される。   The protective layer 17 is formed by applying a photosensitive resin composition on the transparent electrode layer 5, the black matrix 7, the blue layer 9, the red layer 11, the green layer 13, and the spacer 15, or depositing an inorganic substance by vapor deposition, sputtering, CVD, To form a thin film.

保護層１７は、ブラックマトリクス７、青色層９、赤色層１１、緑色層１３、スペーサー１５から不純物が液晶層へ溶出することを防止できる。   The protective layer 17 can prevent impurities from eluting from the black matrix 7, the blue layer 9, the red layer 11, the green layer 13, and the spacer 15 to the liquid crystal layer.

また、保護層１７により、カラーフィルタ１０９の製造工程および液晶表示装置製造工程での洗浄プロセス、加熱プロセス、リワークなどの影響によるカラーフィルタ１０９の劣化を抑えることが可能となる。   Further, the protective layer 17 can suppress deterioration of the color filter 109 due to the influence of a cleaning process, a heating process, rework, and the like in the manufacturing process of the color filter 109 and the manufacturing process of the liquid crystal display device.

第２の実施形態によれば、第１の実施形態による効果に加えて、カラーフィルタ１０９を液晶表示装置に用いた場合、着色層から液晶層への汚染が防止でき、液晶表示の不良を低減することができる。   According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, when the color filter 109 is used in a liquid crystal display device, contamination from the colored layer to the liquid crystal layer can be prevented, and liquid crystal display defects are reduced. can do.

また、第２の実施形態によれば、カラーフィルタ１０９の製造工程および液晶表示装置製造工程での洗浄プロセス、加熱プロセス、リワークなどの影響によるカラーフィルタ１０９の劣化を抑えることが可能となる。   Further, according to the second embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the color filter 109 due to the influence of the cleaning process, the heating process, the rework, etc. in the manufacturing process of the color filter 109 and the liquid crystal display device manufacturing process.

なお、カラーフィルタ１０１、１０３、１０５、１０７に、保護層１７を設けてもよい。   Note that a protective layer 17 may be provided on the color filters 101, 103, 105, and 107.

次に、比較例について説明する。
図８は、比較例にかかる、カラーフィルタ１２１を示す図である。 Next, a comparative example will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating the color filter 121 according to the comparative example.

カラーフィルタ１２１は、基板３の上に、ブラックマトリクス７を有する。基板３とブラックマトリクス７の上に、青色層９と赤色層１１と緑色層１３とを所定の位置に有し、青色層９の上にスペーサー１５を有する。スペーサー１５は、ブラックマトリクス７と青色層９とが積層した箇所に、スペーサー用赤色層１２とスペーサー用緑色層１４とを積層して構成する。さらに、基板３、ブラックマトリクス７、青色層９、赤色層１１、緑色層１３、スペーサー１５の上に透明電極層５を有する。   The color filter 121 has a black matrix 7 on the substrate 3. On the substrate 3 and the black matrix 7, a blue layer 9, a red layer 11, and a green layer 13 are provided at predetermined positions, and a spacer 15 is provided on the blue layer 9. The spacer 15 is configured by laminating a spacer red layer 12 and a spacer green layer 14 at a position where the black matrix 7 and the blue layer 9 are laminated. Further, the transparent electrode layer 5 is provided on the substrate 3, the black matrix 7, the blue layer 9, the red layer 11, the green layer 13, and the spacer 15.

透明電極層５は、青色層９、赤色層１１、緑色層１３、スペーサー１５を形成した後、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法により形成される。   The transparent electrode layer 5 is formed by vapor deposition, sputtering, or CVD after the blue layer 9, red layer 11, green layer 13, and spacer 15 are formed.

カラーフィルタ１２１を用いて、液晶表示装置を組み立てた際、カラーフィルタ１２１の透明電極層５とＴＦＴ基板側の電極間で短絡が生じ、画素欠陥、線欠陥となり、表示品質上の問題を生じた。   When the liquid crystal display device was assembled using the color filter 121, a short circuit occurred between the transparent electrode layer 5 of the color filter 121 and the electrode on the TFT substrate side, resulting in pixel defects and line defects, resulting in display quality problems. .

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタの好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the color filter according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

特に、スペーサー１５を、着色層の積層により形成せずに、新たに設けた別工程によりスペーサー１５を形成することは、当然、本発明の技術的範囲に属する。スペーサー１５の形成は、ブラックマトリクス７を形成する際に用いられる方法を用いることができる。   In particular, it is of course within the technical scope of the present invention to form the spacer 15 by a separate process newly provided without forming the spacer 15 by stacking the colored layers. The spacer 15 can be formed by a method used when the black matrix 7 is formed.

第１の実施形態に係るカラーフィルタ１を示す図。1 is a diagram illustrating a color filter 1 according to a first embodiment. 第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の製造工程を示す図。The figure which shows the manufacturing process of the color filter 1 which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態の他の実施例に係るカラーフィルタ１０１を示す図。The figure which shows the color filter 101 which concerns on the other Example of 1st Embodiment. 第１の実施形態の他の実施例に係るカラーフィルタ１０３を示す図。The figure which shows the color filter 103 which concerns on the other Example of 1st Embodiment. 第１の実施形態の他の実施例に係るカラーフィルタ１０５を示す図。The figure which shows the color filter 105 which concerns on the other Example of 1st Embodiment. 第１の実施形態の他の実施例に係るカラーフィルタ１０７を示す図。The figure which shows the color filter 107 which concerns on the other Example of 1st Embodiment. 第２の実施形態に係るカラーフィルタ１０９を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a color filter 109 according to a second embodiment. 比較例に係るカラーフィルタ１２１を示す図。The figure which shows the color filter 121 which concerns on a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１………カラーフィルタ
３………基板
５………透明電極層
７………ブラックマトリクス
９………青色層
１０………スペーサー用青色層
１１………赤色層
１２………スペーサー用赤色層
１３………緑色層
１４………スペーサー用緑色層
１５………スペーサー
１６………透明層
１７………保護層
１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、１２１………カラーフィルタ 1 ......... Color filter 3 ......... Substrate 5 ......... Transparent electrode layer 7 ......... Black matrix 9 ......... Blue layer 10 ......... Blue layer for spacers 11 ......... Red layer 12 ......... For spacers Red layer 13 ... Green layer 14 ... Green layer 15 for spacers 15 ... Spacer 16 ... Transparent layer 17 ... Protective layer 101, 103, 105, 107, 109, 121 ... Color filter

Claims (10)

基板と、
前記基板上に形成された、透明電極層と、
前記透明電極層上に形成された、ブラックマトリクスと、着色層と、ギャップを一定に保つスペーサーと、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。 A substrate,
A transparent electrode layer formed on the substrate;
A black matrix formed on the transparent electrode layer, a colored layer, a spacer for keeping a gap constant,
A color filter comprising: 基板と、
前記基板上に形成された透明電極層と、
前記透明電極層上に形成された、開口部を有するブラックマトリクスと、
前記透明電極層上の前記開口部を覆うように形成された、着色層と、
前記ブラックマトリクスの上もしくは前記着色層の上、または前記ブラックマトリクスと前記着色層の両方にまたがる箇所に形成された、スペーサーと、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。 A substrate,
A transparent electrode layer formed on the substrate;
A black matrix having an opening formed on the transparent electrode layer;
A colored layer formed so as to cover the opening on the transparent electrode layer;
A spacer formed on the black matrix or on the colored layer, or at a location straddling both the black matrix and the colored layer;
A color filter comprising: 前記透明電極層の上に、前記ブラックマトリクスと前記着色層に加えて、透明層を有し、
前記スペーサーは、前記ブラックマトリクスの上、前記着色層の上もしくは前記透明層の上、または前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記透明層のいずれか２以上にまたがる箇所に形成されることを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ。 On top of the transparent electrode layer, in addition to the black matrix and the colored layer, it has a transparent layer,
The spacer is formed on the black matrix, on the colored layer or on the transparent layer, or at a location extending over any two or more of the black matrix, the colored layer, or the transparent layer. The color filter according to claim 2. 前記スペーサーの少なくとも一部が、着色層であることを特徴とする請求項１ないし３記載のカラーフィルタ。   4. The color filter according to claim 1, wherein at least a part of the spacer is a colored layer. 前記透明電極層、前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記スペーサーを覆う保護層を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のカラーフィルタ。   5. The color filter according to claim 1, further comprising a protective layer covering the transparent electrode layer, the black matrix, the colored layer, and the spacer. 基板上に、透明電極層を形成する工程（ａ）と、
前記透明電極層上に、ブラックマトリクスを形成する工程（ｂ）と、
着色層を形成する工程（ｃ）と、
スペーサーを形成する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 Forming a transparent electrode layer on the substrate (a);
Forming a black matrix on the transparent electrode layer (b);
A step (c) of forming a colored layer;
Forming a spacer (d);
A method for producing a color filter, comprising: 基板上に、透明電極層を形成する工程（ａ）と、
前記透明電極層上に、開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程（ｂ）と、
前記透明電極層上の前記開口部を覆うように、着色層を形成する工程（ｃ）と、
前記ブラックマトリクスの上もしくは前記着色層の上、または前記ブラックマトリクスと前記着色層の両方にまたがる箇所にスペーサーを形成する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 Forming a transparent electrode layer on the substrate (a);
Forming a black matrix having an opening on the transparent electrode layer (b);
Forming a colored layer so as to cover the opening on the transparent electrode layer (c);
A step (d) of forming a spacer on the black matrix or on the colored layer, or on a portion straddling both the black matrix and the colored layer;
A method for producing a color filter, comprising: 前記工程（ｃ）にて、前記着色層に加えて透明層を形成し、
前記工程（ｄ）にて、前記ブラックマトリクスの上、前記着色層の上もしくは前記透明層の上または前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記透明層のいずれか２以上にまたがる箇所にスペーサーを形成することを特徴とする請求項７記載のカラーフィルタの製造方法。 In the step (c), a transparent layer is formed in addition to the colored layer,
In the step (d), a spacer is formed on the black matrix, on the colored layer or on the transparent layer, or on a portion extending over any two or more of the black matrix, the colored layer, or the transparent layer. The method for producing a color filter according to claim 7. 前記スペーサーの少なくとも一部が、着色層であり、
着色層とスペーサーの少なくとも一部を同時に形成することを特徴とする請求項６ないし８記載のカラーフィルタの製造方法。 At least a part of the spacer is a colored layer,
9. The method for producing a color filter according to claim 6, wherein at least a part of the colored layer and the spacer are formed simultaneously. 前記工程（ｄ）の後に、
前記透明電極層、前記ブラックマトリクス、前記着色層、前記スペーサー上に、保護層を形成する工程（ｅ）
を具備することを特徴とする請求項６ないし請求項９記載のカラーフィルタの製造方法。 After step (d)
Forming a protective layer on the transparent electrode layer, the black matrix, the colored layer, and the spacer (e);
The method for producing a color filter according to claim 6, further comprising:
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