JP2001221911A - Color filter and method of producing the same - Google Patents

Color filter and method of producing the same

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JP2001221911A
JP2001221911A JP2000033026A JP2000033026A JP2001221911A JP 2001221911 A JP2001221911 A JP 2001221911A JP 2000033026 A JP2000033026 A JP 2000033026A JP 2000033026 A JP2000033026 A JP 2000033026A JP 2001221911 A JP2001221911 A JP 2001221911A
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JP
Japan
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substrate
layer
color filter
columnar
transparent
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JP2000033026A
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Japanese (ja)
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Takashi Nishimoto
隆 西本
Tomonobu Sumino
友信 角野
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter which is provided with columnar projections to determine the thickness of a liquid crystal layer and which enables the production of a color liquid crystal display device with excellent display quality, and to provide a method of producing the color filter. SOLUTION: The color filter is provided with a color layer of a plurality of colors formed into a specified pattern on a substrate and transparent columnar projections formed in a plurality of specified positions on the substrate, with each columnar projection having a plurality of small projections on its upper end. The color filter is produced by forming a color layer of a plurality of colors into a specified pattern on the substrate, forming a photosensitive resin layer on the substrate to cover at least the color layer, exposing the photosensitive resin layer though a specified photomask having opening corresponding to the pattern of the columnar projections to be formed with each opening consisting of a group of minute opening, and developing the resin layer to from the transparent columnar projections in a plurality of specified positions on the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルタおよ
びその製造方法に係り、特に表示品質に優れたカラー液
晶表示装置の製造が可能なカラーフィルタとその製造方
法に関する。
The present invention relates to a color filter and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a color filter capable of manufacturing a color liquid crystal display device having excellent display quality and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、カ
ラー液晶表示装置が注目されている。カラー液晶表示装
置の一例として、ブラックマトリックス、複数の色(通
常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色)からなる
着色層、透明導電層(共通電極)および配向層を備えた
カラーフィルタと、薄膜トランジスタ(TFT素子)、
画素電極および配向層を備えたTFTアレイ基板とを所
定の間隙をもたせて向かい合わせ、この間隙部に液晶材
料を注入して液晶層としたものがある。このようなカラ
ー液晶表示装置では、間隙部が液晶層の厚みそのもので
あり、カラー液晶表示装置に要求される高速応答性、高
コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能を可能と
するためには、液晶層の厚み、すなわち、カラーフィル
タとTFTアレイ基板の間隙距離を厳密に一定に保持す
る必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, color liquid crystal display devices have attracted attention as flat displays. As an example of the color liquid crystal display device, a black matrix, a colored layer composed of a plurality of colors (usually three primary colors of red (R), green (G), and blue (B)), a transparent conductive layer (common electrode), and an alignment layer A color filter comprising: a thin film transistor (TFT element);
There is a type in which a pixel electrode and a TFT array substrate provided with an alignment layer face each other with a predetermined gap therebetween, and a liquid crystal material is injected into the gap to form a liquid crystal layer. In such a color liquid crystal display device, the gap portion is the thickness of the liquid crystal layer itself, and enables good display performance such as high-speed response, high contrast ratio, and wide viewing angle required for the color liquid crystal display device. It is necessary to keep the thickness of the liquid crystal layer, that is, the gap distance between the color filter and the TFT array substrate strictly constant.

【0003】従来、カラー液晶表示装置における液晶層
の厚みを決定する方法として、カラーフィルタとTFT
アレイ基板との間隙に、ガラスやアルミナ、プラスチッ
ク等からなるスペーサーと称する粒子あるいは棒状体を
多数混合した液晶を注入する方法がある。そして、スペ
ーサーの大きさをもって両基板の間隙部の大きさ、つま
り、液晶層の厚みが決定される。
Conventionally, as a method of determining the thickness of a liquid crystal layer in a color liquid crystal display device, a color filter and a TFT are used.
There is a method of injecting a liquid crystal in which a number of particles or rods called spacers made of glass, alumina, plastic, or the like are mixed into a gap between the array substrate and the substrate. The size of the gap between the two substrates, that is, the thickness of the liquid crystal layer is determined by the size of the spacer.

【0004】しかし、上述のようなカラーフィルタとT
FTアレイ基板との間隙部を形成する方法では、カラー
液晶表示装置の動作の上で次のような問題点が生じる。
すなわち、基板面上に散在させるスペーサーの密度が適
正で、かつ、基板面上にスペーサーが均一に分散されて
いなければ、カラー液晶表示装置の全面に亘って大きさ
が均一な間隙部は形成されない。一般に、スペーサーの
散在量(密度)を増した場合、間隙部の厚みのばらつき
偏差は少なくなるが、散在量(密度)が多くなると表示
画素部上に存在するスペーサーの数も増し、表示画素部
ではこのスペーサーが液晶材料の異物となる。そして、
スペーサーの存在によって、配向膜で規制された液晶分
子の配向に乱れが生じたり、スペーサー周辺の液晶だけ
は電圧のON、OFFによる配向制御が不能になる等の
支障がみられ、コントラスト比等の表示性能が低下する
という問題があった。
However, the above-described color filter and T
The method of forming the gap with the FT array substrate has the following problems in the operation of the color liquid crystal display device.
That is, if the density of the spacers scattered on the substrate surface is appropriate and the spacers are not uniformly dispersed on the substrate surface, a gap portion having a uniform size over the entire surface of the color liquid crystal display device is not formed. . In general, when the scattered amount (density) of the spacers is increased, the deviation in the thickness of the gap decreases, but as the scattered amount (density) increases, the number of spacers present on the display pixel portion also increases, and the display pixel portion increases. In this case, the spacer becomes a foreign matter of the liquid crystal material. And
Due to the presence of the spacer, the alignment of the liquid crystal molecules regulated by the alignment film is disturbed, and only the liquid crystal around the spacer becomes difficult to control the alignment by turning on and off the voltage. There is a problem that display performance is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解消
するために、間隙(液晶層の厚み)を決定するための柱
状凸部を備えたカラーフィルタが提案されている(特開
平4−318816号等)。このカラーフィルタでは、
着色層を形成し、この着色層を覆うように保護層を形成
した後に、光感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィー
工程により柱状凸部をブラックマトリックス上の所定箇
所に形成するものである。しかしながら、近年のブラッ
クマトリックスやTFTの高精細化により、柱状凸部も
より細いものが要求されているが、従来の柱状凸部を細
くしたものは、カラーフィルタとTFTアレイ基板との
組み立ての際にかかる荷重に耐えられず変形、破壊等が
生じて、スペーサーとしての機能に支障を来すという問
題があった。
In order to solve such a problem, a color filter having a columnar convex portion for determining a gap (the thickness of a liquid crystal layer) has been proposed (JP-A-4-318816). No.). In this color filter,
After a colored layer is formed and a protective layer is formed so as to cover the colored layer, a columnar convex portion is formed at a predetermined position on a black matrix by a photolithography process using a photosensitive resin. However, with the recent increase in the definition of black matrices and TFTs, thinner columnar projections are required. However, the conventional narrower columnar projections are required when assembling a color filter and a TFT array substrate. However, there is a problem in that deformation, destruction, and the like may occur without being able to withstand the load imposed on the spacer, thereby impairing the function as a spacer.

【0006】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、液晶層の厚み設定用としての柱状凸部
を備え、表示品質に優れたカラー液晶表示装置の製造を
可能とするカラーフィルタと、このカラーフィルタの製
造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has a columnar convex portion for setting the thickness of a liquid crystal layer, and enables the manufacture of a color liquid crystal display device having excellent display quality. An object of the present invention is to provide a color filter and a method for manufacturing the color filter.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のカラーフィルタは、基板と、該基板
上に所定のパターンで形成された複数色からなる着色層
と、前記基板上の複数の所定部位に形成された透明な柱
状凸部とを備え、該柱状凸部は上端部に複数の小突起を
備えるような構成とした。
In order to achieve the above object, a color filter according to the present invention comprises a substrate, a colored layer of a plurality of colors formed in a predetermined pattern on the substrate, A transparent columnar projection formed at a plurality of upper predetermined portions; and the columnar projection has a plurality of small projections at an upper end.

【0008】また、本発明のカラーフィルタは、少なく
とも前記着色層を覆うように形成された透明保護層を備
え、前記柱状凸部は該透明保護層上に設けられているよ
うな構成とした。
Further, the color filter of the present invention includes a transparent protective layer formed so as to cover at least the colored layer, and the columnar convex portion is provided on the transparent protective layer.

【0009】本発明のカラーフィルタの製造方法は、基
板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を形成し
た後、少なくとも前記着色層を覆うように前記基板上に
感光性樹脂層を形成し、所定のフォトマスクを介して前
記感光性樹脂層を露光、現像して、前記基板上の複数の
所定部位に透明な柱状凸部を形成する工程を有し、前記
フォトマスクは柱状凸部の形成パターンに相当する開口
部を備え、各開口部は微小開口の集合であるような構成
とした。
In the method of manufacturing a color filter according to the present invention, after forming a colored layer having a plurality of colors in a predetermined pattern on a substrate, a photosensitive resin layer is formed on the substrate so as to cover at least the colored layer. Exposing and developing the photosensitive resin layer via a predetermined photomask to form transparent columnar protrusions at a plurality of predetermined portions on the substrate, wherein the photomask is formed of a columnar protrusion. An opening corresponding to the formation pattern was provided, and each opening was configured to be a set of minute openings.

【0010】このような本発明では、柱状凸部の上端部
に設けられた複数の小突起によって、柱状凸部が細くて
も上端部の表面積が大きなものとなり、カラーフィルタ
とTFTアレイ基板との組み立ての際に柱状凸部の上端
部にかかる荷重が小突起により分散され、この荷重によ
る柱状凸部の変形は小突起の変形で止まり、スペーサー
としての機能が損なわれない。
According to the present invention, the plurality of small projections provided at the upper end of the columnar convex portion increase the surface area of the upper end portion even if the columnar convex portion is narrower, so that the color filter and the TFT array substrate have a larger surface area. The load applied to the upper end of the columnar protrusion during assembly is dispersed by the small protrusion, and the deformation of the columnar protrusion due to this load stops at the deformation of the small protrusion, and the function as a spacer is not impaired.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の最良の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。カラーフィルタ 図1は本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す
部分平面図であり、図2はA−A線における縦断面図で
ある。図1および図2において、本発明のカラーフィル
タ1は、基板2と、この基板2上に形成されたブラック
マトリックス3および着色層5を備え、ブラックマトリ
ックス3および着色層5を覆うように透明保護層6が形
成されており、さらに、ブラックマトリックス3の所定
の複数の箇所(図1では5箇所)には透明な柱状凸部7
が上記の透明保護層6上に形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Color Filter Figure 1 is a partial plan view showing an example of an embodiment of a color filter of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view along the line A-A. 1 and 2, a color filter 1 of the present invention includes a substrate 2, a black matrix 3 and a coloring layer 5 formed on the substrate 2, and a transparent protective film covering the black matrix 3 and the coloring layer 5. A layer 6 is formed, and transparent columnar projections 7 are provided at a plurality of predetermined locations (five locations in FIG. 1) of the black matrix 3.
Is formed on the transparent protective layer 6 described above.

【0012】上記のカラーフィルタ1を構成する基板2
としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英
板等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、光学用樹脂板等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。この中で特にコー
ニング社製7059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作業性に優
れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカ
リガラスであるため、アクティブマトリックス方式によ
るカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適してい
る。
Substrate 2 constituting color filter 1 described above
For example, a transparent rigid material having no flexibility such as quartz glass, Pyrex glass, or a synthetic quartz plate, or a transparent flexible material having flexibility such as a transparent resin film or an optical resin plate can be used. Of these, Corning 7059 glass is a material having a low coefficient of thermal expansion, excellent dimensional stability and workability in high-temperature heat treatment, and is an alkali-free glass containing no alkali component in the glass. It is suitable for a color filter for a color liquid crystal display device according to the method.

【0013】また、カラーフィルタ1を構成するブラッ
クマトリックス3は、着色層5からなる表示画素部の間
および着色層5の形成領域の外側に設けられている。こ
のようなブラックマトリックス3は、スパッタリング
法、真空蒸着法等により厚み1000〜2000Å程度
のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニン
グして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を
含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして
形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性
粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹
脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであっ
てもよい。
The black matrix 3 constituting the color filter 1 is provided between the display pixel portions composed of the colored layers 5 and outside the region where the colored layers 5 are formed. Such a black matrix 3 is formed by forming a metal thin film of chromium or the like having a thickness of about 1000 to 2000 ° by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like, and patterning the thin film, and containing light-shielding particles such as carbon fine particles. Forming a resin layer of polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, etc., and forming a photosensitive resin layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, metal oxides, etc. The photosensitive resin layer may be formed by patterning the photosensitive resin layer.

【0014】着色層5は、赤色パターン5R、緑色パタ
ーン5Gおよび青色パターン5Bが所望のパターン形状
で配列されており、所望の着色材を含有した感光性樹脂
を使用した顔料分散法により形成することができ、さら
に、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法により形成
することができる。また、着色層5を、例えば、赤色パ
ターン5Rが最も薄く、緑色パターン5G、青色パター
ン5Bの順に厚くすることにより、着色層5の各色ごと
に最適な液晶層厚みを設定するようにしてもよい。
The coloring layer 5 has a red pattern 5R, a green pattern 5G and a blue pattern 5B arranged in a desired pattern shape, and is formed by a pigment dispersion method using a photosensitive resin containing a desired coloring material. And a known method such as a printing method, an electrodeposition method, and a transfer method. Further, for example, the color pattern 5 may be thinnest in the red pattern 5R and thicker in the order of the green pattern 5G and the blue pattern 5B, so that the optimal liquid crystal layer thickness may be set for each color of the color layer 5. .

【0015】透明保護層6はカラーフィルタ1の表面を
平坦化するとともに、着色層5に含有される成分の液晶
層への溶出を防止するために設けられたものである。こ
の透明保護層6の厚みは、使用される材料の光透過率、
カラーフィルタ1の表面状態等考慮して設定することが
でき、例えば、0.1〜3μmの範囲で設定することが
できる。このような透明保護層6は、カラーフィルタ1
をTFTアレイ基板と貼り合わせたときに液晶層と接す
るような着色層5を少なくとも覆うように形成される。
The transparent protective layer 6 is provided for flattening the surface of the color filter 1 and for preventing components contained in the colored layer 5 from being eluted into the liquid crystal layer. The thickness of the transparent protective layer 6 depends on the light transmittance of the material used,
It can be set in consideration of the surface condition of the color filter 1 and the like, and can be set, for example, in the range of 0.1 to 3 μm. Such a transparent protective layer 6 is used for the color filter 1.
Is formed so as to cover at least the colored layer 5 which is in contact with the liquid crystal layer when the TFT is bonded to the TFT array substrate.

【0016】柱状凸部7は、カラーフィルタ1をTFT
アレイ基板と貼り合わせたときにスペーサーとして作用
するものである。図3は、このような柱状凸部7の拡大
斜視図である。図3に示されるように、柱状凸部7は、
その上端部に複数(図示例では4個)の小突起7aを備
えている。
The columnar projections 7 are formed by connecting the color filter 1 to a TFT.
It functions as a spacer when bonded to an array substrate. FIG. 3 is an enlarged perspective view of such a columnar projection 7. As shown in FIG. 3, the columnar convex portion 7
The upper end is provided with a plurality (four in the illustrated example) of small projections 7a.

【0017】この柱状凸部7は、上記の透明保護層6よ
りも2〜10μm程度の範囲で突出するように一定の高
さをもつものであり、突出量はカラー液晶表示装置の液
晶層に要求される厚み等から適宜設定することができ
る。また、柱状凸部7の太さは、5〜30μm程度の範
囲で適宜設定することができる。一方、小突起7aの数
は、2〜6個程度が好ましく、1個の小突起7aの高さ
は0.1〜0.5μm程度の範囲で適宜設定することが
できる。また、小突起7aの太さは、使用する材料(透
明感光性樹脂)の解像度等を考慮して、5〜10μm程
度の範囲とすることが好ましい。
The columnar protrusions 7 have a certain height so as to protrude from the transparent protective layer 6 in the range of about 2 to 10 μm, and the protrusion amount is equal to the liquid crystal layer of the color liquid crystal display device. It can be set appropriately from the required thickness and the like. In addition, the thickness of the columnar convex portion 7 can be appropriately set in a range of about 5 to 30 μm. On the other hand, the number of small projections 7a is preferably about 2 to 6, and the height of one small projection 7a can be appropriately set in a range of about 0.1 to 0.5 μm. The thickness of the small projections 7a is preferably in the range of about 5 to 10 μm in consideration of the resolution of the material (transparent photosensitive resin) to be used.

【0018】上記のような柱状凸部7の形成密度は、液
晶層の厚みムラ、開口率、柱状凸部7の形状、材質等を
考慮して適宜設定することができるが、例えば、着色層
5を構成する赤色パターン5R、緑色パターン5Gおよ
び青色パターン5Bの1組に1個の割合で必要十分なス
ペーサー機能を発現する。このような柱状凸部7の形状
は、図示例では角柱形状となっているが、これに限定さ
れるものではなく、円柱形状、截頭錐体形状等であって
もよい。また、小突起7aの形成個数は2〜6の範囲で
適宜設定でき、小突起7aの形状には特に制限はない。
The formation density of the columnar projections 7 can be appropriately set in consideration of the thickness unevenness of the liquid crystal layer, the aperture ratio, the shape and material of the columnar projections 7, and the like. The necessary and sufficient spacer function is expressed in one set of the red pattern 5R, the green pattern 5G, and the blue pattern 5B constituting the fifth pattern 5. The shape of the columnar convex portion 7 is a prismatic shape in the illustrated example, but is not limited thereto, and may be a cylindrical shape, a truncated cone shape, or the like. The number of the small projections 7a can be appropriately set in the range of 2 to 6, and the shape of the small projections 7a is not particularly limited.

【0019】柱状凸部7は、透明感光性樹脂を用いて形
成されたものである。透明感光性樹脂としては、公知の
ネガ型およびポジ型の透明感光性樹脂のなかから、柱状
凸部7として要求される機械的強度等を考慮して選定す
ることができる。
The columnar projection 7 is formed using a transparent photosensitive resin. The transparent photosensitive resin can be selected from publicly known negative-type and positive-type transparent photosensitive resins in consideration of the mechanical strength and the like required for the columnar projections 7.

【0020】上記の透明保護層6と柱状凸部7を備える
本発明のカラーフィルタ1に配向層を設けて配向処理
(ラビング)した後、TFTアレイ基板と貼り合わせた
場合、柱状凸部7がカラーフィルタ1とTFTアレイ基
板との間に間隙を形成する。そして、上述のように柱状
凸部7は上端部に複数の小突起7aを備えるので、柱状
凸部7が細くても上端部の表面積が大きく、カラーフィ
ルタとTFTアレイ基板との組み立ての際に柱状凸部7
の上端部に荷重がかかっても、この荷重は複数の小突起
7aに分散される。このため、加工時の荷重による柱状
凸部7の変形は小突起7aの変形で止まることになり、
柱状凸部7のスペーサーとしての機能が維持され、両基
板の間隙精度は極めて高いものとなる。尚、本発明のカ
ラーフィルタは、ブラックマトリックス3を備えず、非
画素部分に相当する位置に上述の柱状凸部7を形成した
もの等であってもよい。
When an alignment layer is provided on the color filter 1 of the present invention having the above-mentioned transparent protective layer 6 and columnar projections 7 and alignment processing (rubbing) is performed, and then the TFTs are bonded to a TFT array substrate, the columnar projections 7 A gap is formed between the color filter 1 and the TFT array substrate. And, as described above, since the columnar projection 7 has a plurality of small projections 7a at the upper end, even if the columnar projection 7 is thin, the surface area of the upper end is large, and when the color filter and the TFT array substrate are assembled. Columnar projection 7
Even if a load is applied to the upper end of this, this load is distributed to the plurality of small projections 7a. For this reason, the deformation of the columnar convex portion 7 due to the load during processing stops at the deformation of the small projection 7a,
The function of the columnar projection 7 as a spacer is maintained, and the gap accuracy between the two substrates is extremely high. Note that the color filter of the present invention may not include the black matrix 3 and may have the above-described columnar convex portion 7 formed at a position corresponding to a non-pixel portion.

【0021】また、上述のカラーフィルタの実施の形態
では、透明保護層6上に柱状凸部7が海島状に形成され
ているが、透明保護層6と透明な柱状凸部7が一体的に
形成されたものでもよい。
In the above-described embodiment of the color filter, the columnar projections 7 are formed in a sea-island shape on the transparent protection layer 6, but the transparent protection layer 6 and the transparent columnar projections 7 are integrally formed. It may be formed.

【0022】カラーフィルタの製造方法 次に、本発明のカラーフィルタ製造方法の実施形態の一
例について、図1乃至図3に示されたカラーフィルタ1
を例に図4および図5を参照しながら説明する。
The method of manufacturing a color filter Next, an example embodiment of a color filter manufacturing method of the present invention, the color filter 1 shown in FIGS. 1 to 3
Will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

【0023】本発明のカラーフィルタの製造方法では、
まず、基板2上にブラックマトリックス3を形成し、次
いで、基板2上の赤色パターン形成領域に赤色パターン
5R、緑色パターン形成領域に緑色パターン5G、さら
に、青色パターン形成領域に青色パターン5Bを形成し
て着色層5とする(図4(A))。次に、ブラックマト
リックス3および着色層5を覆うようにネガ型の透明感
光性樹脂層を形成し、露光して透明保護層6を形成する
(図4(B))。次いで、透明保護層6を覆うようにネ
ガ型の透明感光性樹脂層8を形成する(図4(C))。
In the method for manufacturing a color filter according to the present invention,
First, a black matrix 3 is formed on the substrate 2, and then a red pattern 5R is formed in a red pattern forming region, a green pattern 5G is formed in a green pattern forming region, and a blue pattern 5B is formed in a blue pattern forming region on the substrate 2. To form a colored layer 5 (FIG. 4A). Next, a negative-type transparent photosensitive resin layer is formed so as to cover the black matrix 3 and the colored layer 5, and is exposed to form a transparent protective layer 6 (FIG. 4B). Next, a negative-type transparent photosensitive resin layer 8 is formed so as to cover the transparent protective layer 6 (FIG. 4C).

【0024】上記のブラックマトリックス3の形成は、
例えば、以下のように行うことができる。まず、スパッ
タリング法、真空蒸着法等により形成したクロム等の金
属薄膜、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有した樹脂
層等からなる遮光層を基板2上に形成し、この遮光層上
に公知のポジ型あるいはネガ型の感光性レジストを用い
て感光性レジスト層を形成する。次いで、感光性レジス
ト層をブラックマトリックス用のフォトマスクを介して
露光、現像し、露出した遮光層をエッチングした後、残
存する感光性レジスト層を除去することによって、ブラ
ックマトリックス3を形成する。
The formation of the black matrix 3 is as follows.
For example, it can be performed as follows. First, a light-shielding layer formed of a metal thin film such as chromium formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like, a resin layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, or the like is formed on the substrate 2, and a known light-shielding layer is formed on the light-shielding layer. A photosensitive resist layer is formed using a positive or negative photosensitive resist. Next, the black matrix 3 is formed by exposing and developing the photosensitive resist layer through a black matrix photomask, etching the exposed light shielding layer, and removing the remaining photosensitive resist layer.

【0025】また、上記の着色層5の形成は、例えば、
以下のように行うことができる。まず、ブラックマトリ
ックス3を覆うように基板2上に赤色着色材を含有した
赤色感光性樹脂層を形成し、所定のフォトマスクを介し
て上記の赤色感光性樹脂層を露光して現像を行うことに
より、基板2上の赤色パターン形成領域に赤色パターン
5Rを形成する。以下、同様に、基板2上の緑色パター
ン形成領域に緑色パターン5Gを形成し、さらに、基板
2上の青色パターン形成領域に青色パターン5Bを形成
する。
The formation of the colored layer 5 is performed, for example, by
It can be performed as follows. First, a red photosensitive resin layer containing a red coloring material is formed on the substrate 2 so as to cover the black matrix 3, and the red photosensitive resin layer is exposed to light through a predetermined photomask and developed. Thereby, a red pattern 5R is formed in the red pattern forming region on the substrate 2. Hereinafter, similarly, a green pattern 5G is formed in a green pattern formation region on the substrate 2, and further, a blue pattern 5B is formed in a blue pattern formation region on the substrate 2.

【0026】また、上記の透明保護層6の形成は、例え
ば、公知のネガ型の透明感光性樹脂組成物を、粘度の最
適化を行った上で、スピンコータ、ロールコータ等の公
知の手段によりブラックマトリックス3および着色層5
を覆うように塗布し、露光により硬化処理を施すことに
より形成することができる。
The transparent protective layer 6 is formed by, for example, optimizing the viscosity of a known negative-type transparent photosensitive resin composition and then using a known means such as a spin coater or a roll coater. Black matrix 3 and colored layer 5
Can be formed by applying a coating so as to cover and curing the film by exposure.

【0027】さらに、上記の透明感光性樹脂層8の形成
は、公知のネガ型の透明感光性樹脂組成物を、粘度の最
適化を行った上で、スピンコータ、ロールコータ等の公
知の手段により透明保護層6を覆うように塗布、乾燥し
て形成することができる。透明感光性樹脂層8の厚み
は、柱状凸部7に要求される高さに応じて適宜設定する
ことができる。
Further, the transparent photosensitive resin layer 8 is formed by optimizing the viscosity of a known negative-type transparent photosensitive resin composition and then using a known means such as a spin coater or a roll coater. It can be formed by coating and drying so as to cover the transparent protective layer 6. The thickness of the transparent photosensitive resin layer 8 can be appropriately set according to the height required for the columnar projections 7.

【0028】次に、ネガ型の透明感光性樹脂層8を柱状
凸部形成用のフォトマスク11を介して露光する(図5
(A))。使用するフォトマスク11は、柱状凸部7形
成のための所定の位置に開口部12を備えている。図6
は、このようなフォトマスク11の開口部12の部分拡
大斜視図である。図6に示されるように、フォトマスク
11の開口部12は、複数(図示例では4個)の微小開
口12aの集合である。このような微小開口12aの大
きさは、使用するネガ型の透明感光性樹脂層8の解像度
を上回る大きさで2〜6μm程度の範囲で適宜設定する
ことができる。
Next, the negative type transparent photosensitive resin layer 8 is exposed through a photomask 11 for forming columnar convex portions (FIG. 5).
(A)). The photomask 11 used has an opening 12 at a predetermined position for forming the columnar projection 7. FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of such an opening 12 of the photomask 11. As shown in FIG. 6, the opening 12 of the photomask 11 is a set of a plurality (four in the illustrated example) of small openings 12a. The size of such a minute opening 12a can be appropriately set within a range of about 2 to 6 μm, which is larger than the resolution of the negative type transparent photosensitive resin layer 8 to be used.

【0029】次に、現像液により透明感光性樹脂層8の
現像が行われる。この現像によって、柱状凸部形成部位
の透明感光性樹脂層8は溶解されずに透明な柱状凸部7
として残る。さらに、各柱状凸部形成部位の内、微小開
口12aを介して露光された微小領域以外の領域の透明
感光性樹脂層8が一部溶解除去され、柱状凸部7の上端
部に複数の小突起7a(図示せず)が形成され、本発明
のカラーフィルタ1が得られる(図5(B))。尚、上
述の実施形態では、着色層5は顔料分散法により形成さ
れるが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、印刷法、転写法等を用いることができ、また、基板
2上に予め透明導電膜を形成して電着法を用いることも
できる。
Next, the transparent photosensitive resin layer 8 is developed with a developing solution. As a result of this development, the transparent photosensitive resin layer 8 at the portion where the columnar projections are formed is not dissolved, and the transparent columnar projections 7 are not dissolved.
Remains as. Further, the transparent photosensitive resin layer 8 in a region other than the minute region exposed through the minute opening 12a in each of the columnar projecting portion forming portions is partially dissolved and removed. The projections 7a (not shown) are formed, and the color filter 1 of the present invention is obtained (FIG. 5B). In the above embodiment, the coloring layer 5 is formed by a pigment dispersion method, but the present invention is not limited to this. For example, a printing method, a transfer method, or the like can be used, and a transparent conductive film can be formed on the substrate 2 in advance, and an electrodeposition method can be used.

【0030】[0030]

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。カラーフィルタ用の基板として、300mm×
400mm、厚さ1.1mmのガラス基板(コーニング
社製7059ガラス)を準備した。この基板を定法にし
たがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング
法により金属クロムからなる遮光層(厚さ0.1μm)
を成膜した。次いで、この遮光層に対して、通常のフォ
トリソグラフィー法によって感光性レジスト塗布、マス
ク露光、現像、エッチング、レジスト層剥離を行ってブ
ラックマトリックスを形成した。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. 300mm × as substrate for color filter
A glass substrate (Corning 7059 glass) having a thickness of 400 mm and a thickness of 1.1 mm was prepared. After washing the substrate according to a conventional method, a light-shielding layer (thickness 0.1 μm) made of metallic chromium is formed on one side of the substrate by sputtering.
Was formed. Next, the light-shielding layer was subjected to photosensitive resist coating, mask exposure, development, etching, and resist layer peeling by a normal photolithography method to form a black matrix.

【0031】次に、ブラックマトリックスが形成された
基板全面に、赤色パターン用の感光性着色材料(富士フ
ィルムオーリン(株)製カラーモザイクCR−700
1)をスピンコート法により塗布して赤色感光性樹脂層
を形成し、プレベーク(85℃、5分間)を行った。そ
の後、所定の着色パターン用フォトマスクを用いて赤色
感光性樹脂層をアライメント露光し、現像液(富士フィ
ルムオーリン(株)製カラーモザイク用現像液CDの希
釈液)にて現像を行い、次いで、ポストベーク(200
℃、30分間)を行って、ブラックマトリックスパター
ンに対して所定の位置に赤色パターン(厚み1.5μ
m)を形成した。
Next, a photosensitive coloring material for red pattern (Color Mosaic CR-700 manufactured by Fuji Film Ohrin Co., Ltd.) is applied over the entire surface of the substrate on which the black matrix is formed.
1) was applied by spin coating to form a red photosensitive resin layer, and prebaked (85 ° C., 5 minutes). Thereafter, the red photosensitive resin layer is aligned and exposed using a predetermined colored pattern photomask, and is developed with a developing solution (a diluting solution of a color mosaic developing solution CD manufactured by Fuji Film Olin Co., Ltd.). Post bake (200
At 30 ° C. for 30 minutes) to form a red pattern (1.5 μm thick) at a predetermined position with respect to the black matrix pattern.
m) was formed.

【0032】同様に、緑色パターン用の感光性着色材料
(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCG−
7001)を用いて、ブラックマトリックスパターンに
対して所定の位置に緑色パターン(厚み1.5μm)を
形成した。さらに、青色パターン用の感光性着色材料
(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCB−
7001)を用いて、ブラックマトリックスパターンに
対して所定の位置に青色パターン(厚み1.5μm)を
形成した。
Similarly, a photosensitive coloring material for a green pattern (Color Mosaic CG-Fuji Film Orin Co., Ltd.)
7001), a green pattern (thickness: 1.5 μm) was formed at a predetermined position with respect to the black matrix pattern. Further, a photosensitive coloring material for a blue pattern (Color Mosaic CB-Fuji Film Olin Co., Ltd.)
7001), a blue pattern (thickness: 1.5 μm) was formed at a predetermined position with respect to the black matrix pattern.

【0033】次に、着色層が形成された基板上にネガ型
の透明感光性樹脂材料(JSR(株)製NN550)を
スピンコート法により塗布し露光して、厚み1.5μm
の透明保護層を形成した。
Next, a negative-type transparent photosensitive resin material (NN550, manufactured by JSR Corporation) is applied on the substrate on which the colored layer is formed by spin coating, and is exposed to light to a thickness of 1.5 μm.
Was formed.

【0034】次いで、上記の透明保護層上にネガ型の透
明感光性樹脂材料(JSR(株)製NN700)をスピ
ンコート法により塗布し乾燥して、厚み6μmの透明感
光性樹脂層を形成した。
Next, a negative type transparent photosensitive resin material (NN700 manufactured by JSR Corporation) was applied on the transparent protective layer by a spin coating method and dried to form a 6 μm thick transparent photosensitive resin layer. .

【0035】次いで、超高圧水銀灯を露光光源とするプ
ロキシミティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形
状の開口部を設けたフォトマスクを介して250mJ/
cm 2 の露光量で露光を行った。使用したフォトマスク
の開口部は、図6に示すように、1辺の長さが4μmの
正方形の微小開口を2μmのピッチで4個配置して構成
されたものである。
Next, a projector using an ultra-high pressure mercury lamp as an exposure light source.
Use a roximity exposure machine to form a columnar projection
250mJ / through a photomask with a hole opening
cm Two Exposure was performed at an exposure amount of Photomask used
As shown in FIG. 6, the opening has a side length of 4 μm.
Four square micro openings arranged at a pitch of 2μm
It was done.

【0036】次に、基板を現像液(KOH2.0重量%
水溶液)に60秒間浸漬して現像を行い、洗浄後、クリ
ーンオーブン中でポストベーク(200℃、30分間)
を行った。
Next, the substrate was washed with a developing solution (KOH 2.0% by weight).
Aqueous solution) for 60 seconds to develop, after washing, post-baking in a clean oven (200 ° C, 30 minutes)
Was done.

【0037】このような一連の処理により、露光された
箇所は高さ5.5μmの透明な角柱形状の柱状凸部とな
り、各柱状凸部の上端部には、1辺の長さが3μm、高
さが0.5μmの角柱形状の小突起が4個形成されて、
図1乃至図3に示されるような構造のカラーフィルタ
(実施例)を得た。
By such a series of processes, the exposed portion becomes a 5.5 μm-high transparent prismatic columnar protrusion, and the upper end of each columnar protrusion has a side length of 3 μm, Four small prism-shaped projections with a height of 0.5 μm are formed,
A color filter (Example) having a structure as shown in FIGS. 1 to 3 was obtained.

【0038】比較として、上記のフォトマスクの代わり
に、微小開口を備えない1辺の長さが10μmの正方形
の開口部を設けたフォトマスクを使用した他は、実施例
と同様にしてカラーフィルタ(比較例)を得た。上述の
カラーフィルタ(実施例および比較例)の柱状凸部の上
端部に、下記の表1に示す荷重をかけ、柱状凸部の変
形、破壊を観察した結果を下記の表1に示した。
For comparison, a color filter was prepared in the same manner as in the embodiment except that a photomask having a square opening having a side of 10 μm and having no minute opening was used instead of the above photomask. (Comparative example) was obtained. The loads shown in Table 1 below were applied to the upper ends of the columnar projections of the color filters (Examples and Comparative Examples), and the results of observing deformation and destruction of the columnar projections are shown in Table 1 below.

【0039】[0039]

【表1】 表1に示されるように、本発明のカラーフィルタでは、
100kg/mm2の荷重がかかっても、小突起の変形
は生じるものの柱状凸部には破壊が発生しなかった。し
かし、比較のカラーフィルタでは、80kg/mm2
荷重で柱状凸部に破壊が発生した。
[Table 1] As shown in Table 1, in the color filter of the present invention,
Even when a load of 100 kg / mm 2 was applied, small projections were deformed, but no destruction occurred in the columnar projections. However, in the comparative color filter, destruction occurred in the columnar projection at a load of 80 kg / mm 2 .

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば複
数の透明な柱状凸部は、液晶層の厚み設定用スペーサと
して必要な高さをもつとともに、その上端部に複数の小
突起を備えるので、柱状凸部が細くても上端部の表面積
が大きなものとなり、カラーフィルタとTFTアレイ基
板との組み立ての際に柱状凸部の上端部に荷重がかかっ
ても、この荷重は小突起に分散され、柱状凸部の変形は
小突起の変形で止まり、柱状凸部の破壊による飛散が防
止され、かつ、スペーサーとしての機能を維持すること
ができ、ブラックマトリックスやTFTの高精細化に対
応して柱状凸部を細くすることが可能となり、また、液
晶層の厚み制御に高い精度を要求されるカラー液晶表示
装置、例えば、IPS(In-Plane Switching)液晶モー
ドのカラー液晶表示装置にも対応することができ、表示
品質に優れ信頼性の高いカラー液晶表示装置が可能とな
る。
As described above in detail, according to the present invention, the plurality of transparent columnar projections have a height required as a spacer for setting the thickness of the liquid crystal layer, and a plurality of small projections are provided at the upper end thereof. Therefore, even if the columnar projection is thin, the surface area of the upper end becomes large, and even if a load is applied to the upper end of the columnar projection when assembling the color filter and the TFT array substrate, this load is small. The deformation of the columnar protrusions is stopped by the deformation of the small protrusions, preventing the scattering due to the destruction of the columnar protrusions, and also maintaining the function as a spacer, and improving the definition of the black matrix and TFT. Correspondingly, the columnar projections can be made thinner, and a color liquid crystal display device that requires high precision in controlling the thickness of the liquid crystal layer, for example, a color liquid crystal display device in an IPS (In-Plane Switching) liquid crystal mode It is possible to cope with, it is possible to better display quality reliable color liquid crystal display device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示
す部分平面図である。
FIG. 1 is a partial plan view showing an example of an embodiment of a color filter of the present invention.

【図2】図1に示された本発明のカラーフィルタのA−
A線における縦断面図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a color filter according to the present invention shown in FIG.
It is a longitudinal cross-sectional view in the A line.

【図3】図1に示された本発明のカラーフィルタの柱状
凸部の拡大斜視図である。
FIG. 3 is an enlarged perspective view of a columnar protrusion of the color filter of the present invention shown in FIG.

【図4】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説
明するための工程図である。
FIG. 4 is a process chart illustrating an example of a method for manufacturing a color filter of the present invention.

【図5】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説
明するための工程図である。
FIG. 5 is a process chart illustrating an example of a method for manufacturing a color filter of the present invention.

【図6】本発明のカラーフィルタの製造方法に使用する
フォトマスクの一例を示す部分拡大斜視図である。
FIG. 6 is a partially enlarged perspective view showing an example of a photomask used in the method for manufacturing a color filter of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…カラーフィルタ 2…基板 3…ブラックマトリックス 5…着色層 6…透明保護層 7…柱状凸部 7a…小突起 8…透明感光性樹脂層 11…フォトマスク 12…開口部 12a…微小開口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Color filter 2 ... Substrate 3 ... Black matrix 5 ... Coloring layer 6 ... Transparent protective layer 7 ... Columnar convex part 7a ... Small protrusion 8 ... Transparent photosensitive resin layer 11 ... Photomask 12 ... Opening 12a ... Micro opening

フロントページの続き Fターム(参考) 2H048 BB08 BB37 BB42 2H091 FA02Y FA35Y FC10 FD06 GA08 GA11 LA02 LA30 5C094 AA03 AA08 AA36 AA43 AA47 AA48 AA55 BA43 CA19 CA24 DA12 DA13 EC03 ED03 FA01 FB01 FB15 GB10 5G435 AA04 AA07 AA14 AA17 BB12 CC09 CC12 GG12 HH02 KK07Continued on the front page F-term (reference) 2H048 BB08 BB37 BB42 2H091 FA02Y FA35Y FC10 FD06 GA08 GA11 LA02 LA30 5C094 AA03 AA08 AA36 AA43 AA47 AA48 AA55 BA43 CA19 CA24 DA12 DA13 EC03 ED03 FA01 FB01 A12 CCB HH02 KK07

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、該基板上に所定のパターンで形
成された複数色からなる着色層と、前記基板上の複数の
所定部位に形成された透明な柱状凸部とを備え、該柱状
凸部は上端部に複数の小突起を備えることを特徴とする
カラーフィルタ。
1. A substrate comprising: a substrate; a colored layer of a plurality of colors formed in a predetermined pattern on the substrate; and transparent columnar protrusions formed at a plurality of predetermined portions on the substrate. The color filter, wherein the projection has a plurality of small projections at an upper end.
【請求項2】 少なくとも前記着色層を覆うように形成
された透明保護層を備え、前記柱状凸部は該透明保護層
上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
カラーフィルタ。
2. The color filter according to claim 1, further comprising a transparent protective layer formed so as to cover at least the coloring layer, wherein the column-shaped protrusions are provided on the transparent protective layer. .
【請求項3】 基板上に所定のパターンで複数色からな
る着色層を形成した後、少なくとも前記着色層を覆うよ
うに前記基板上に感光性樹脂層を形成し、所定のフォト
マスクを介して前記感光性樹脂層を露光、現像して、前
記基板上の複数の所定部位に透明な柱状凸部を形成する
工程を有し、前記フォトマスクは柱状凸部の形成パター
ンに相当する開口部を備え、各開口部は微小開口の集合
であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
3. After forming a colored layer of a plurality of colors in a predetermined pattern on a substrate, a photosensitive resin layer is formed on the substrate so as to cover at least the colored layer, and a predetermined photomask is interposed therebetween. Exposing and developing the photosensitive resin layer, and forming a transparent columnar convex portion at a plurality of predetermined portions on the substrate, wherein the photomask has openings corresponding to the formation pattern of the columnar convex portion. A method for manufacturing a color filter, wherein each opening is a set of minute openings.
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