JP2004020779A

JP2004020779A - Color filter for liquid crystal display, and liquid crystal display using the same

Info

Publication number: JP2004020779A
Application number: JP2002173977A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamashita; 山下　哲夫; Tetsuya Goto; 後藤　哲哉; Haruki Nonaka; 野中　晴支
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inexpensive color filter combining high transmission display of color purity and clear reflection display. <P>SOLUTION: The color filter for a liquid crystal display including a transmission region and a reflection region includes a transparent resin layer between a substrate and a coloring layer in the reflection region, and at least one color pixel different in a coloring layer film thickness of the reflection region and the transmission region and having an opening region in the reflection region. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルター、およびそれを用いた液晶表示装置、とくに透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置、両方の特性を兼ね備えた半透過型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を生かし、ノートＰＣ、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラなど様々な用途で使用されている。バックライトを使用した液晶表示装置においては、低消費電力化を進めるためにバックライト光の利用効率を高めることが求められ、カラーフィルターの高透過率化が要求されている。一方、カラーフィルターの透過率は年々向上しているが、透過率向上による消費電力の大幅な低下は望めなくなってきている。最近では電力消費量の大きなバックライト光源を必要としない反射型液晶表示装置の開発が進められており、透過型液晶表示装置にくらべ約１／７と大幅な消費電力の低減が可能であることが発表されている（日経マイクロデバイス別冊フラットパネル・ディスプレイ１９９８、Ｐ．１２６）。
【０００３】
反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べ低消費電力であり、屋外での視認性に優れるという利点はあるものの、十分な環境光強度が確保されない場所では表示が暗くなってしまい、視認性が極端に悪くなるという問題点がある。暗い環境化でも表示が視認されるようにするために、（１）バックライトを設け、反射膜の一部に切り欠きを入れ、一部が透過型表示方式、一部を反射型表示方式とした液晶表示装置（いわゆる半透過半反射型表示方式、文献としては例えばファインプロセステクノロジージャパン’９９、専門技術セミナーテキストＡ５）、（２）フロントライトを設けた液晶表示装置などが考案されている。
【０００４】
バックライトを設けた半透過型液晶表示装置では、バックライト光を利用する透過表示と環境光を利用する反射表示がある。透過表示を行うときにはバックライト光がカラーフィルターを１回透過するのに対して、反射表示では、環境光が入射時と反射時の２回カラーフィルターを透過する。図３に示すような従来の構成のカラーフィルターでは、透過表示と反射表示とでカラーフィルターを透過する回数が異なるため、反射表示での明るさが不十分になるという問題点、もしくは鮮やかな透過表示が出来ないという問題点があった。また、透過表示では光源がバックライト光である一方、反射表示では光源が自然光であるために、反射表示と透過表示で色の濃さが異なるだけでなく、色調も変化してしまう問題もあった。
【０００５】
透過表示と反射表示の色の濃さ（色再現性）を同じにする方法としては、反射用領域にスペーサー部を形成して、透過用領域と反射用領域で着色層の膜厚を変えることが特開２００１−３３７７８号公報に記載されている。図４は、従来知られている構成の半透過型液晶表示装置用カラーフィルターの断面図を模式的に示したものである。反射用領域６には透明樹脂層３が形成され、反射用領域６の着色層５の膜厚は、透過用領域７の着色層５の膜厚に比べて、薄くなっている。しかし、反射用領域６の着色層膜厚を薄く変えただけでは、色純度、明るさは大きな違いをなくすことができるものの赤、緑、青それぞれ単色の反射表示の色調は透過表示での色調と異なってしまい、反射と透過における見え方に違和感があるという問題点があった。また、反射用領域の膜厚を精度よく制御するためには、透過膜厚の１／２〜１／３の範囲に調整する必要があるが、透過表示での色再現性を高くした場合、反射用領域６の着色層膜厚を薄く変えただけでは、反射表示での十分な明るさを得ることが出来ないという問題点があった。
【０００６】
図５に示すような透過用領域および／または反射用領域を塗り分ける方法では、透過用領域と反射用領域の色調を同じにして色純度、明るさを変え、目的にあった透過表示色と反射表示色を達成すること、または透過表示での色再現性を高くし、かつ反射表示での十分な明るさを得ることができると考えられる。しかし、現在主流のフォトリソ法では、一色の画素を形成するのに二度以上色材料を塗布しフォトリソ加工することになり、赤、緑、青の三色の画素を形成するには各色２回、すなわち計６回のフォトリソ加工が必要となり、製造コストが増大してしまうという問題点があった。
【０００７】
反射用領域に開口領域を形成し、反射表示での明るさを向上させる方法が特開２０００−１１１９０２号公報に記載されている。図６は、従来知られている構成の半透過型液晶表示装置用カラーフィルターの断面図を模式的に示したものである。この場合には、フォトリソ工程は３回で済むものの反射表示での色純度−反射率特性が低下してしまい、透過表示での色再現性を高くした場合には色の鮮やかさと十分な明るさを両立することが出来ないという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、半透過型液晶表示装置用の色純度の高い透過表示と明るい反射表示を両立し、製造工程増加を抑えて安価に製造可能なカラーフィルターを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。
（１）少なくとも一色の画素が透過用領域と反射用領域を含んだカラーフィルターであって、前記の画素は反射用領域において基板と着色層との間に透明樹脂層を有し、反射用領域と透過用領域の着色層膜厚は異なるものであり、かつ反射用領域の着色層が開口領域を有することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター。
（２）透過用領域と反射用領域に形成された着色層が、複数の着色層を基板上に積層された構造を有することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（３）複数の着色層が基板上に積層された着色層のうちの最上層が感光性カラーレジストから形成されることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（４）（１）〜（３）の何れかに記載のカラーフィルターを用いたものである液晶表示装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明における「透過用領域」とは、カラーフィルター側に反射膜が形成されている場合は、画素領域の中で反射膜が形成されていない領域のことをいい、反射膜がカラーフィルターに対向する基板上に形成されている場合は、該基板の反射膜が形成されていない領域に対応するカラーフィルター画素領域のことをいう。「反射用領域」とは、カラーフィルター側に反射膜が形成されている場合は、色材料が形成されている画素領域の内、反射膜が形成されている領域のことをいい、反射膜がカラーフィルターに対向する基板上に形成されている場合は、該基板の反射膜形成領域に対応するカラーフィルター画素領域のことをいう。
また、「開口領域」とは、基板上に形成された反射用領域のうち着色層が形成されていない領域のことを言う。
【００１１】
以下、本発明をカラーフィルタ、および液晶表示装置の作成の順序に従って説明する。
【００１２】
本発明に用いる基板としては、無機ガラス、高分子フィルムなどが挙げられる。ここで、耐熱性、透明性、耐薬品性などの点を考慮すると、特にソーダライムガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、シリカガラスを用いることが好ましい。
【００１３】
次に、基板上の反射領域に透明樹脂層を形成する。
基板上の反射用領域に透明樹脂層を形成すると、反射用領域は透明樹脂層部分の膜厚分凸になり、透過用領域は反射用領域に比べて低い部分的に凸のある基板となる。透明樹脂層が形成された凸のある基板上に、後の工程で非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジストを塗布し着色層を形成すると、透過用領域の着色層の膜厚は、非感光性カラーペーストや感光性カラーレジストによる平坦化（レベリング）によって凸が形成されている反射用領域の膜厚に比べて厚くなる。このように平坦化により反射用領域の着色と透過用領域の着色を変えることができるため、透明樹脂層を形成する。
【００１４】
本発明の透明樹脂層は感光性レジストを使用して形成することができる。感光性樹脂材料としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が使用でき、アクリル系樹脂が好ましく用いられる。感光性アクリル系樹脂としては、感光性を持たせるため、少なくともアクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマーあるいはオリゴマー、光重合開始剤を含有させた構成を有するのが一般的であるがエポキシモノマーを加えたいわゆるアクリルエポキシ樹脂としてもよい。透明樹脂層を感光性レジストで形成した場合は、フォトリソ加工の露光工程で、露光マスクと透明樹脂層を形成する基板の距離を変えることで透明樹脂層の表面の丸みや平坦性を制御することが可能である。
【００１５】
本発明の透明樹脂層は非感光性ペーストを使用しても形成することができる。非感光性樹脂材料としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が使用でき、ポリイミド系樹脂が好ましく用いられる。透明樹脂層を非感光性ペーストで形成した場合は、透明樹脂層の上部表面が平坦な構造になり、より小さな面積の透明樹脂層を形成することが可能である。
【００１６】
反射用領域に形成する透明樹脂層には光散乱のための粒子を含んでもよい。透明樹脂層に光拡散の粒子を含むことで、正反射成分による表示のギラツキを押さえ、良好な表示特性を得ることができ、かつ透過用領域には透明樹脂層は存在しないので光散乱せずに効率的にバックライトを使用することができる。光散乱のための粒子としてはシリカ、アルミナ、チタニアなどの無機酸化物粒子、金属粒子、アクリル、スチレン、シリコーン、フッ素含有ポリマーなどの樹脂粒子などの材料を使用することができ、シリカ粒子を用いることが好ましい。光散乱粒子の粒径としては０．１〜１０μｍの範囲で用いることができる。光拡散の粒子径が透明樹脂層の厚み以下である場合は透明樹脂層が平坦になるのでより好ましい。
【００１７】
本発明での反射用領域に形成される透明樹脂層の膜厚は、光源の違いを勘案したうえで反射用領域と透過用領域の色純度、明るさ、色調が所望の特性となるように選択させる。透明樹脂の膜厚が大きいほど、平坦化により反射用領域と透過用領域に形成される着色層の膜厚差が大きくなり、反射用領域の明るさを向上させる効果が大きい。透明樹脂層の膜厚があまり大きくなるとカラーフィルター表面の段差が大きくなり、液晶配向に悪影響を及ぼし表示品位が悪化するので透明樹脂層の膜厚は５μｍ以下が好ましい。
【００１８】
次に、着色層の形成について説明する。
着色層は、上述の透明樹脂層が形成された基板上に、非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジストを塗布、乾燥、露光、現像することにより得られる。
【００１９】
本発明で使用する色材料は、着色成分と樹脂成分を含むペーストである。樹脂成分としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が好ましく用いられる。感光性、非感光性のどちらの材料でも使用することが可能である。
【００２０】
感光性カラーレジストは、着色成分と樹脂成分を含み、樹脂成分は光によって反応する感光成分を含む。光照射された樹脂が現像液への溶解速度のあがるポジ型と、光照射された樹脂が現像液への溶解速度の下がるネガ型があり、どちらも使用することが可能であるが、可視光で感光成分の透明性の高いネガ型樹脂が好ましく用いられる。感光性カラーレジストの樹脂成分としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が好ましく用いられる。
【００２１】
非感光性カラーペーストに使用する樹脂成分の例としてポリイミド系樹脂について述べる。ポリイミド系樹脂としてはポリイミド前駆体であるポリアミック酸を、加熱又は適当な触媒によってイミド化したものが好適に用いられる。ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得ることができる。
【００２２】
本発明におけるポリアミック酸の合成には、テトラカルボン酸二無水物として、たとえば、脂肪族系または脂環式系のものを用いることができ、その具体的な例として、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，５−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−ビシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−Ｃ］フラン−１，３−ジオンなどが挙げられる。また、芳香族系のものを用いると、耐熱性の良好な膜に変換しうるポリアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、４，４´−オキシジフタル酸無水物、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３”，４，４”−パラターフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３”，４，４”−メタターフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。また、フッ素系のものを用いると、短波長領域での透明性が良好な膜に変換しうるポリアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、４，４´−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物などが挙げられる。なお、本発明は、これらに限定されずにテトラカルボン酸二無水物が１種または２種以上用いられる。
【００２３】
また、本発明におけるポリアミック酸の合成には、ジアミンとして、たとえば、脂肪族系または脂環式系のものを用いることができ、その具体的な例として、エチレンジアミン、１，３−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、４，４´−ジアミノ−３，３´−ジメチルジシクロヘキシルメタン、４，４´−ジアミノ−３，３´−ジメチルジシクロヘキシルなどが挙げられる。また、芳香族系のものを用いると、耐熱性の良好な膜に変換しうるポリアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、３，４´−ジアミノジフェニルエーテル、４，４´−ジアミノジフェニルメタン、３，３´−ジアミノジフェニルメタン、４，４´−ジアミノジフェニルスルホン、３，３´−ジアミノジフェニルスルホン、４，４´−ジアミノジフェニルサルファイド、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ベンジジン、３，３´−ジメチルベンジジン、３，３´−ジメトキシベンジジン、ｏ−トリジン、４，４”−ジアミノターフェニル、１，５−ジアミノナフタレン、３，３´−ジメチル−４，４´−ジアミノジフェニルメタン、４，４´−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］エ−テル、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホンなどが挙げられる。また、フッ素系のものを用いると、短波長領域での透明性が良好な膜に変換しうるポリアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパンなどが挙げられる。
【００２４】
また、ジアミンの一部として、シロキサンジアミンを用いると、無機基板との接着性を良好にすることができる。シロキサンジアミンは、通常、全ジアミン中の１〜２０モル％量用いる。シロキサンジアミンの量が少なすぎれば接着性向上効果が発揮されず、多すぎれば耐熱性が低下する。シロキサンジアミンの具体例としては、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサンなどが挙げられる。本発明は、これに限定されずにジアミンが１種または２種以上用いられる。
【００２５】
ポリアミック酸の合成は、極性有機溶媒中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを混合して反応させることにより行うのが一般的である。この時、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の混合比により、得られるポリアミック酸の重合度を調節することができる。
【００２６】
このほか、テトラカルボン酸ジクロライドとジアミンを極性有機溶媒中で反応させて、その後、塩酸と溶媒を除去することによってポリアミック酸を得るなど、ポリアミック酸を得るには種々の方法がある。しかし、本発明はその合成法によらずにポリアミック酸に対して適用が可能である。
【００２７】
次に、本発明で使用する非感光性カラーペーストに使用するポリアミック酸の構造単位の繰り返し数について述べる。ポリイミド膜の力学的特性は、分子量が大きいほど良好であるため、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸の分子量も大きいことが望まれる。一方、ポリアミック酸膜を湿式エッチングによりパターン加工を行う場合、ポリアミック酸の分子量が大きすぎると、現像に要する時間が長くなりすぎるという問題がある。したがって、構造単位の繰り返し数の好ましい範囲は１５〜１０００、より好ましくは１８〜４００、さらに好ましくは２０〜１００である。なお、ポリアミック酸の分子量には一般にばらつきがあるため、ここでいう構造単位の繰り返し数の好ましい範囲とは、この範囲の中に全ポリアミック酸の５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上が入っていることを意味する。
【００２８】
感光性カラーレジストに使用する樹脂成分の例として、アクリル系樹脂について述べる。感光性アクリル系樹脂としては、感光性を持たせるため、少なくともアクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマーあるいはオリゴマー、光重合開始剤を含有させた構成を有するのが一般的である。さらにエポキシを加えた、いわゆるアクリルエポキシ樹脂も用いることができる。
【００２９】
使用できるアクリル系ポリマーとしては、特に限定はないが、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体を好ましく用いることができる。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、あるいは酸無水物などがあげられる。
【００３０】
これらは単独で用いても良いが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いても良い。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎープロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−ペンチル、メタクリル酸ｎ−ペンチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、１，３−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリシリコーンなどのマクロモノマーなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
また、側鎖にエチレン性不飽和基を付加したアクリル系ポリマーを用いると、加工の際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基のようなものがある。このような側鎖をアクリル系（共）重合体に付加させる方法としては、アクリル系（共）重合体のカルボキシル基や水酸基などを有する場合には、これらにグリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸またはメタクリル酸クロライドを付加反応させる方法が一般的である。その他、イソシアネートを利用してエチレン性不飽和基を有する化合物を付加させることもできる。ここでいうグリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸またはメタクリル酸クロライドとしては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル、イソクロトン酸グリシジルエーテル、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどがあげられる。
【００３２】
多官能モノマーとしては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ポリ（メタ）アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールＡエポキシ（メタ）アクリレート、アジピン酸１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド（メタ）アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール（メタ）アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ（メタ）アクリレート、アルキッド変性（メタ）アクリレートのようなオリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートなどがあげられる。これらは単独または混合して用いることができる。また、次にあげるような単官能モノマーも併用することができ、例えば、エチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレートなどがあり、これらの２種以上の混合物、あるいはその他の化合物との混合物などが用いられる。これらの多官能及び単官能モノマーやオリゴマーの選択と組み合わせにより、ペーストの感度や加工性の特性をコントロールすることが可能である。特に、硬度を高くするにはアクリレート化合物よりメタクリレート化合物が好ましく、また、感度を上げるためには、官能基が３以上ある化合物が好ましい。また、メラミン類、グアナミン類などもアクリル系モノマーの代わりに好ましく用いることができる。
【００３３】
光重合開始剤としては、特に限定はなく、公知のものが使用でき、例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−１−プロパン、ｔ−ブチルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２，３−ジクロロアントラキノン、３−クロル−２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール２量体などがあげられる。また、その他のアセトフェノン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、リン系化合物、トリアジン系化合物、あるいはチタネート等の無機系光重合開始剤なども好ましく用いることができる。また、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エステルなどの増感助剤を添加すると、さらに感度を向上させることができ好ましい。また、これらの光重合開始剤は２種類以上を併用して用いることもできる。
【００３４】
光重合開始剤の添加量としては、特に限定はないが、ペースト全固形分に対して、好ましくは１〜３０ｗｔ％、より好ましくは５〜２５ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜２０ｗｔ％である。
【００３５】
本発明で用いる溶媒としては、樹脂成分を容易に溶解するものを使用することができる。
非感光性樹脂であるポリアミック酸の例では、溶解する溶媒として、例えばＮ―メチル―２―ピロリドン、Ｎ，Ｎ―ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、β―プロピオラクトン、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン、γ―カプロラクトン、ε―カプロラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。また、感光性樹脂であるアクリル系樹脂の例では、これらに加え、例えばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコールあるいはプロピレングリコール誘導体、あるいは、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸エチル、メチル―３―メトキシプロピオネート、３―メチル―３―メトキシブチルアセテートなどの脂肪族エステル類、あるいは、エタノール、３―メチル―３―メトキシブタノールなどの脂肪族アルコール類、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類を用いることも可能である。
【００３６】
本発明に用いるカラーペースト用溶媒としては使用樹脂を溶解する単独あるいは２種類以上の溶媒の混合溶媒を、適宜組み合わせて使用するのが好ましい。この場合は、副溶剤として、使用する樹脂に対する貧溶媒を用いることも可能である。好ましい溶媒としては、特に限定されるわけではないが、例えばＮ−メチルピロリドンとシクロペンタノンの混合溶媒などがあげられ、特にアクリル系樹脂の場合には、シクロペンタノン単独でも好ましく用いることができる。
【００３７】
本発明のカラーぺーストにおいて、ポリアミック酸あるいはアクリル系樹脂といった樹脂成分と顔料等の着色成分（白色の体質顔料なども含む）とは、通常、重量比で５：９５〜９０：１０、好ましくは２０：８０〜８０：２０、より好ましくは３０：７０〜７０：３０の範囲で混合して用いられる。樹脂成分の量が少なすぎると、着色被膜の基板との接着性が不良となり、逆に顔料の量が少なすぎると着色度が問題となる。また、該ペーストにおいては、塗工性、乾燥性などの観点から、樹脂成分と顔料をあわせた固形分濃度は、２〜４０％、好ましくは３〜３０％、さらに好ましくは５〜２５％の範囲で使用する。
【００３８】
本発明のカラーフィルターは、少なくとも赤、緑、青の３色の色画素から構成され、使用される着色材料は、有機顔料、無機顔料、染料問わず着色剤全般を使用することができる。さらには、紫外線吸収剤、分散剤などの種々の添加剤を添加してもよい。分散剤としては界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、高分子分散剤などの広範囲のものが使用される。また、塗布性やレベリング性向上のために種々の添加剤を加えても良い。
【００３９】
顔料の具体的な例としては、ピグメントレッド（ＰＲ−）２、３、９、２２、３８、８１、９７、１２２、１２３、１４４、１４６、１４９、１６６、１６８、１６９、１７７、１７９、１８０、１９０、１９２、２０６、２０７、２０９、２１５、２１６、２２４、２４２、２５４、２６６、ピグメントグリーン（ＰＧ−）７、１０、３６、３７、３８、４７、ピグメントブルー（ＰＢ−）１５（１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６）、１６、１７、２１、２２、６０、６４、ピグメントイエロー（ＰＹ−）１２、１３、１４、１７、２０、２４、８３、８６、９３、９４、９５、１０９、１１０、１１７、１２５、１２９、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１５５、１６６、１７３、１８０、１８５、ピグメントバイオレット（ＰＶ−）１９、２３、２９、３０、３２、３３、３６、３７、３８、４０、５０、ピグメントオレンジ（ＰＯ−）５、１３、１７、３１、３６、３８、４０、４２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５、７１、
などが挙げられる。これらの顔料は１種類のみで使用しても良く、２種類以上で組み合わせて使用しても良い。
【００４０】
上記顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理、顔料誘導体処理などの表面処理が施されているものを使用しても良い。
なお、ＰＲ（ピグメントレッド）、ＰＹ（ピグメントイエロー）、ＰＶ（ピグメントバイオレット）、ＰＯ（ピグメントオレンジ）等は、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．；Ｔｈｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｄｙｅｒｓ　ａｎｄ　Ｃｏｌｏｕｒｉｓｔｓ社発行）の記号であり、正式には頭にＣ．Ｉ．を付するもの（例えば、Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４など）である。これは染料や染色の標準を規定したものであり、それぞれの記号は特定の標準となる染料とその色を指定するものもである。なお、以下の本発明の説明においては、原則として、前記Ｃ．Ｉ．の表記は省略（例えば、Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４ならば、ＰＲ２５４）する。
【００４１】
なかでも、本発明のカラーフィルターの赤画素用着色剤においては、ＰＲ４８：１、ＰＲ１２２、ＰＲ２０２、ＰＲ２０６、ＰＲ２０７，ＰＲ２０９、ＰＲ２４２、ＰＲ２５４、ＰＯ３８、ＰＹ１７、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０、ＰＶ１９を使用することがより好ましい。
【００４２】
本発明のカラーフィルターの緑画素用着色剤においては、ＰＧ７、ＰＧ３６、ＰＹ１７、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０を使用することがより好ましい。また、青画素用着色剤としてはＰＢ１５（１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６）、６０、ＰＶ１９、２３を使用することがより好ましい。
【００４３】
非感光性カラーペーストまたは感光性カラーレジストを塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピンコーティング法、ダイコーティング法、ダイコーティングとスピンコーティング併用法、ワイヤーバーコーティング法などが好適に用いられる。
画素の形成方法については、フォトリソ法、印刷法、電着法等があげられるが特に限定されない。パターン形成性などを考慮するとフォトリソ法で行うことがより好ましい。
【００４４】
非感光性ペーストを用いて透明樹脂層を形成する例としては、透明基板上に非感光性ペーストを塗布し、ホットプレート、オーブン、真空乾燥などを用いて加熱乾燥（セミキュア）する。セミキュア膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、加熱乾燥（プリベーク）する。プリベーク後にマスク露光し、アルカリ現像し、フォトレジストを溶剤で剥離することで透明樹脂層を形成し加熱硬化させる。
【００４５】
感光性レジストを用いて透明樹脂層を形成する方法としては、透明基板上に感光性レジストを塗布し、ホットプレート、オーブン、真空乾燥を用いて加熱乾燥（プリベーク）する。プリベーク後にマスク露光し、アルカリ現像し後に加熱硬化することで、透明樹脂層を得る。形成する透明樹脂層の膜厚が厚すぎると透明基板全体に均一な膜厚と形状で形成することが困難になるので、透明樹脂層の膜厚は５μｍ以下が好ましい。
【００４６】
画素を形成する方法としては、画素の反射用領域に透明樹脂層が形成された透明基板上に、たとえば非感光性カラーペーストを塗布、ホットプレート、オーブン、真空乾燥を用いて加熱乾燥（セミキュア）する。このセミキュア膜上にポジ型感光性レジスト、または感光性カラーレジストを塗布し、加熱乾燥（プリベーク）する。プリベーク後にマスク露光、アルカリ現像し、加熱硬化させる。ポジ型感光性レジストの代わりに感光性カラーレジストを用いた場合は、フォトリソ工程で非感光性カラーペースト層と感光性カラーレジスト層とを同時にパターニングでき、積層構成でありながら１回のフォトリソ加工で１色の画素を形成することができる。
【００４７】
感光性カラーレジストからなる着色層はフォトリソ加工におけるマスク露光の露光量により硬化する膜厚を変えることができる。感光性アクリルカラーレジストの場合について述べるが、本発明の感光性カラーレジストはこれに限定されない。感光性カラーレジストをフォトリソ加工する場合には、露光量が十分多いと感光性カラーレジストの光架橋が進み、露光された部分は現像液にほとんど溶解されない（いわゆる「膜べり」（膜厚方向にも現像が進んで膜厚が減少する）も起こらない）。未露光部分はアクリル樹脂の光架橋が進まないので、現像液に溶解する。露光はするが、露光量が感光性樹脂の硬化に十分でない場合はアクリル樹脂の光架橋が十分進まないので、露光された部分は現像液に一部の塗膜が溶解するいわゆる「膜べり」が起こるので、露光量によって感光性樹脂の膜厚を調整することも可能である。
【００４８】
露光量を調節する方法としては半透過フォトマスクを使用する方法や、スリットまたは網点フォトマスクを使用する方法がある。半透過フォトマスクはフォトマスクに０より大きく１００％未満の透過率の半透過領域を持つ。この半透過フォトマスクを使用することで、露光量が多い部分と少ない部分で膜厚を調整する方法である。スリットフォトマスクはフォトマスクの遮光部分に２０μｍ以下の幅でスリットを形成し、単位面積あたりでスリットを通過した露光量を平均化して露光量を調整する方法である。網点フォトマスクはフォトマスクの遮光部分に１個あたりの面積４００μｍ^２以下の円形、楕円形、四角形、長方形、菱形、台形、などを１個以上形成し、単位面積あたりでスリットを通過した露光量を平均化して露光量を調整する方法である。感光性カラーレジストを露光する場合、光源にｇ線、ｈ線、ｉ線の混合スペクトルを持つ高圧水銀灯を用ることが好ましい。露光量は感光性カラーレジストの感度によるが、ｉ線で５０ｍＪ／ｃｍ^２以上が好ましい。
【００４９】
アルカリ現像液は有機アルカリ現像液と無機アルカリ現像液のどちらも用いることができる。無機アルカリ現像液では炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水溶液などが好適に用いられる。有機アルカリ現像液ではテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、メタノールアミンなどのアミン系水溶液が好適に用いられる。現像液には現像の均一性を上げるために界面活性剤を添加することが好ましい。アルカリ現像はディップ現像、シャワー現像、パドル現像などの方法が可能である。現像後はアルカリ現像液を除去するために純水洗浄を行う。シャワー現像では最適な画素形状になるようにシャワー圧力を調整することが好ましい。シャワー圧力が弱いと、画素の解像度が低下する。シャワー圧力が強いと画素が基板から剥がれることがある。シャワーの圧力は０．０５〜５ＭＰａが好ましい。
【００５０】
本発明においては、反射用領域ならびに透過用領域に塗布された非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジスト上にさらに感光性カラーレジストからなる着色層を積層してもよい。本発明においては、最上層の感光性カラーレジストの下の非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジスト着色層を何層でも積層することができる。何層積層するかは目標の着色を達成するために適宜選択されるが、生産性から着色層は感光性カラーレジストと他の１層を組み合わせた２層積層構造であることがより好ましい。
【００５１】
次に、開口領域の形成について説明する。
透明樹脂層を形成させた画素の反射用領域に開口領域を有することで、色純度の高い透過表示のための着色層を形成した場合においてさえ、反射表示での明るさを十分に向上させることが出来る。
【００５２】
具体的には、まずはじめに反射用領域に透明樹脂層を形成した基板上に非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジストを１回以上塗布する。透過用領域の着色層の膜厚は、非感光性カラーペーストや感光性カラーレジストによる平坦化（レベリング）のため、凸が形成されている反射用領域の膜厚に比べて厚くなる。つぎに、反射用領域に開口領域を形成できるフォトマスクを介し、紫外線露光、現像、熱処理を行い、着色膜を形成する。
【００５３】
透明樹脂層ならびに開口領域を形成させる色については、特に限定はなく赤画素、緑画素、青画素のいずれでもよい。しかしながら、用いるバックライト光源と環境光の特性差を勘案し、目標の着色を達成できるように透明樹脂層ならびに開口領域を形成させる色、反射用領域に対する開口領域の割合（以下「開口領域率」と呼ぶ）を決めることが好ましい。ここでいう透明樹脂層ならびに開口領域とは具体的には可視領域での平均透過率が８０％以上である樹脂層ならびに領域である。
【００５４】
開口領域を含む色画素が複数ある場合は、開口領域率が緑＞赤の順に大きいことが好ましい。青は赤とほぼ同等である。具体的には、緑画素についていえば、開口領域率が１０％以上５０％以下、赤画素についていえば、５％以上３０％以下、青画素についていえば、３０％以下であることが好ましい。さらには緑画素についていえば、開口領域率が１０％以上４０％以下、赤画素についていえば、６％以上２５％以下、青画素についていえば、４％以上２５％以下であることがより好ましい。上記範囲から開口領域率が狭い方向にはずれると、反射表示の時に明るい表示が得られず、また、開口領域率が広い方向にはずれると反射表示の時に色鮮やかな表示を得ることができない。
【００５５】
非感光性カラーペーストからなる未硬化の複数の着色層からなる着色層上に未硬化の感光性カラーレジストからなる着色層を積層して、露光、現像を行いフォトリソ加工することで感光性カラーレジストと未硬化の着色層を同時に加工することができるので生産性が向上して好ましい。非感光性カラーペーストは通常ポジ型フォトレジストを積層し、フォトリソ加工し、フォトレジストを剥離する工程が必要であるが、本発明の最上層に感光性カラーレジストを積層する場合は感光性カラーレジストは着色層なので、フォトリソ加工後に感光性樹脂を剥離することなく、カラーフィルターを作製することが可能であり、フォトレジスト剥離工程が短縮できるので好ましい。
【００５６】
次に、オーバーコート層について説明する。
開口領域や透明樹脂層の形成によって、表面の平坦性が損なわれる可能性があるので、色材料の上に平坦化層としてオーバーコート層を形成するのが好ましい。具体的には、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキサン膜等が挙げられる。
【００５７】
次に、光源について説明する。
好ましい画素の着色設計は、光源の違いを考慮に入れるため、透過用領域はバックライト光源、反射用領域は太陽光（自然光）に近いＤ６５光源で行うことが好ましい。バックライト光源の種類としては、２波長型光源、３波長型光源があげられる。ここでいう２波長型のＬＥＤ光源の例としては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体または黄緑色蛍光体とを組み合わせて白色光を発するＬＥＤ光源があげられる。また、３波長型光源の例としては、３波長冷陰極管、紫外ＬＥＤと赤、青、緑蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、赤、青、緑各色のＬＥＤを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、有機エレクトロルミネッセンス光源などがあげられる。
【００５８】
カラーフィルターの形成は、ガラス、高分子フィルム等の透明基板側に限定されず、駆動素子側基板にも行うことができる。カラーフィルターのパターン形状については、ストライプ状、アイランド状などがあげられるが特に限定されるものではない。また、必要に応じてカラーフィルター上に柱状の固定式スペーサーが配置されていてもよい。
【００５９】
本発明のカラーフィルターは、半透過型液晶表示装置と組み合わせて使用される。ここで、半透過型液晶表示装置とは、アルミニウム膜や銀膜等から成る反射膜を備え、スリットを有することを特徴とする液晶表示装置である。本発明のカラーフィルターは、液晶表示装置の駆動方法、表示方式にも限定されず、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、ＯＣＢモードなど種々の液晶表示装置に適用される。また、液晶表示装置の構成、例えば偏光板の数、散乱体の位置等にも限定されずに使用することができる。
【００６０】
本発明のカラーフィルター作製方法の一例を述べる。
【００６１】
透明基板上にポリアミック酸と溶剤からなる非感光性ペーストを全面に塗布し、ホットプレートを使用し、６０〜２００℃の範囲で１〜６０分間加熱乾燥する。次にこのようにして得られたポリアミック酸被膜にポジ型フォトレジストを塗布し、ホットプレートを使用して６０〜１５０℃の範囲で１〜３０分加熱乾燥させる。露光装置を用いて、紫外線を照射し目的のパターンを焼き付け、アルカリ現像して所望位置に所望パターンで透明樹脂層を得る。透明樹脂層は２００〜３００℃で加熱硬化させる。
【００６２】
次に、少なくとも１色について、反射用領域に透明樹脂層が形成され、反射用領域と透過用領域の着色層膜厚が異なり、反射用領域に開口領域を含む画素を形成する。少なくともアクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマー、光重合開始剤からなる感光性アクリル樹脂、着色剤、溶剤からなる感光性カラーレジストを塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、感光性アクリル着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、６０〜２００℃の範囲で１分〜３時間行うのが好ましい。続いて感光性アクリル着色被膜に上に開口領域を形成するためのパターンを含むマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、アルカリ現像液により、感光性アクリル着色被膜のエッチングを行う。感光性アクリル着色被膜は、その後加熱硬化を行う。加熱硬化は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。
【００６３】
また、必要に応じて、反射用領域に透明樹脂層が形成され、かつ透過用領域と反射用領域が複数の着色層を積層させ、反射用領域に開口領域を含む画素を形成してもよい。感光性カラーレジストを塗布する前に、少なくともポリアミック酸、着色剤、溶剤からなる非感光性カラーペーストを塗布する。非感光性カラーペーストの塗布後に、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などを行い、ポリアミック酸着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、６０〜２００℃の範囲で１分〜６０分行うのが好ましい。このようにして得られたポリアミック酸着色被膜に、感光性カラーレジストを塗布し、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、感光性アクリル着色被膜を積層させる。続いて感光性アクリル着色被膜に上に開口領域を形成するためのパターンを含むマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、アルカリ現像液により、感光性アクリル着色被膜とポリアミック酸着色被膜の同時エッチングを行う。
【００６４】
ポリアミック酸着色被膜は、その後、加熱硬化することによって、ポリイミド着色被膜に変換される。加熱硬化は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。
【００６５】
また、必要に応じて、透過用領域と反射用領域が異なる着色層からなる形成してもよい。少なくともポリイミド前駆体、着色剤、溶剤からなるカラーペースト、もしくは少なくともアクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマー、光重合開始剤からなる感光性アクリル樹脂、着色剤、溶剤からなる感光性カラーレジストを塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、５０〜２００℃の範囲で１分〜３時間行うのが好ましい。
【００６６】
次に、着色被膜がポリイミド前駆体である場合にはポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジスト被膜を形成する。続いて透過領域を形成するためのパターンを含むマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、ポジ型フォトレジスト用アルカリ現像液により、フォトレジスト被膜とポリイミド前駆体着色被膜のエッチングを同時に行う。エッチング後、不要となったフォトレジスト被膜を剥離する。ポリイミド前駆体着色被膜は、その後、加熱処理することによって、ポリイミド着色被膜に変換される。
【００６７】
着色被膜が感光性アクリル樹脂である場合は、感光性アクリル着色被膜にフォトマスクと露光装置を用いて紫外線をパターン状に照射する。露光後、アルカリ現像液により、感光性アクリル着色被膜のエッチングを行う。感光性アクリル着色被膜は、その後加熱硬化を行う。加熱硬化は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。次に、透過領域の形成と同様にして反射用領域に着色塗膜を形成する。
【００６８】
以上の工程を赤、緑、青の画素（必要に応じてブラックマトリックス）について行うと、液晶表示装置用カラーフィルターが作製できる。
【００６９】
次に、このカラーフィルターを用いて作成した半透過型液晶表示装置の一例について述べる。上記カラーフィルター上に、透明保護膜を形成し、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極を製膜する。次に、このカラーフィルター基板と、金属蒸着膜などがパターニングされた半透過反射膜、半透過反射膜上の透明絶縁膜、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極が形成された半透過反射基板とを、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させてシールし貼りあわせる。なお、半透過反射基板上には、反射膜、透明電極以外に、光拡散用の突起物、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置や、ＴＦＤ液晶表示装置を作成することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。つぎに、ＩＣドライバー等を実装することによりモジュールが完成する。
【００７０】
【実施例】
＜測定法＞
透過率、色座標：大塚電子（株）製、“ＭＣＰＤ−２０００”顕微分光光度計を用い、カラーフィルター上に製膜されているものと同一製膜条件により作製されるＩＴＯを製膜したガラスをリファレンスとして測定した。
【００７１】
ここでいう透過領域色度とは、上述のカラーフィルター透過領域を顕微分光光度計などで測定したときに得られる分光スペクトルから求められるものである。反射領域色度とは該領域中の着色領域の分光スペクトル、開口領域がある場合にはその分光スペクトルをそれぞれ各波長について、自乗し、反射領域中の着色領域と開口領域との面積についての加重平均を取ることにより求められるものである。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００７２】
なお、以下の実施例、比較例では、特に断りがない場合は画素領域に対する反射板の形成領域（反射用領域）の割合は５０％とする。また、透明樹脂層を形成する領域は、各画素の反射用領域とする。
【００７３】
実施例１
Ａ．感光性カラーレジストの作製
ピグメントレッドＰＲ２５４、２１．１ｇ、ピグメントレッドＰＲ１７７、１４．１ｇを３−メチル−３−メトキシブタノール５０ｇとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで５時間分散後、ガラスビーズを濾過し、分散液を得た。アクリル共重合体溶液（ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーＰ、ＡＣＡ−２５０、４３ｗｔ％溶液）３５．００ｇ、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート１５．００ｇ、光重合開始剤として“イルガキュア”３６９　７．５０ｇにシクロペンタノン１３０．００ｇを加えた濃度２０重量％の感光性樹アクリル樹脂溶液（ＡＣ−１）を得た。赤分散液２０ｇと感光性樹アクリル樹脂溶液（ＡＣ−１）２７．７ｇを加え、赤レジスト（ＲＡＣ−１）を得た。同様にして、表１に示す割合で赤レジスト（ＲＡＣ−２）、緑レジスト（ＧＡＣ−１、ＧＡＣ−２）、青レジスト（ＢＡＣ−１、ＢＡＣ−２）を得た。
【００７４】
【表１】

【００７５】
Ｂ．ポリアミック酸溶液の作成
４，４′−ジアミノジフェニルエーテル　９５．１ｇおよびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン　６．２ｇをγ−ブチロラクトン　５２５ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン　２２０ｇと共に仕込み、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物　１４４．１ｇを添加し、７０℃で３時間反応させた後、無水フタル酸　３．０ｇを添加し、さらに７０℃で２時間反応させ、２５重量％のポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）を得た。
【００７６】
Ｃ．ポリマー分散剤の合成
４，４′−ジアミノベンズアニリド　１６１．３ｇ、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン　１７６．７ｇ、およびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン　１８．６ｇをγ−ブチロラクトン　２６６７ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン　５２７ｇと共に仕込み、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物　４３９．１ｇを添加し、７０℃で３時間反応させた後、無水フタル酸２．２ｇを添加し、さらに７０℃で２時間反応させ、２０重量％のポリアミック酸溶液であるポリマー分散剤（ＰＤ）を得た。
【００７７】
Ｄ．非感光性カラーペーストの作成
ピグメントレッドＰＲ２０９、１．８ｇ、ピグメントオレンジＰＯ３８、２．７ｇとポリマー分散剤（ＰＤ）　２２．５ｇおよびγ−ブチロラクトン　４２．８ｇ、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール　２０．２ｇをガラスビーズ　９０ｇとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで５時間分散後、ガラスビーズを濾過し、除去した。このようにしてＰＲ２０９とＰＯ３８からなる分散液５％溶液（ＲＤ）を得た。
【００７８】
分散液（ＲＤ）　２３．５ｇにポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）　１１．０ｇをγ−ブチロラクトン　５０．０ｇで希釈した溶液を添加混合し、赤色カラーペースト（ＲＰＩ−１）を得た。同様にして、表１に示す割合で黄ペースト（ＹＰＩ−１）、青ペースト（ＢＰＩ−１）を得た。
【００７９】
Ｅ．非感光性ペースト（透明樹脂層に用いる）の作製
ポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）　１６．０ｇをγ−ブチロラクトン　３４．０ｇで希釈し非感光性透明ペースト（ＴＰＩ−１）を得た。
【００８０】
Ｆ．着色塗膜の作成と評価
ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に非感光性ペースト（ＴＰＩ−１）をスピンナーで塗布した。
該塗膜を、１２０℃のオーブンで２０分乾燥し、この上にポジ型フォトレジスト（東京応化株式会社製ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、９０℃で１０分オーブン乾燥した。キャノン株式会社製紫外線露光機ＰＬＡ−５０１Ｆを用い、フォトマスクパターンを介して赤、緑、青の各画素の反射用領域に透明樹脂層が残るように６０ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの１．６％の水溶液からなる現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジスト層をアセトンで剥離し、２４０℃で３０分熱処理し、各画素の反射用領域に透明樹脂層を得た。このときの透明樹脂層の膜厚は２．８μｍであった。
【００８１】
次に、透明樹脂層を形成したガラス基板上に赤レジスト（ＲＡＣ−１）をスピンナーで基板上に塗布し、該塗膜を８０℃のオーブンで１０分熱処理した。紫外線露光機を用い、赤画素の透過用領域と反射用領域は光が透過するクロム製フォトマスクを介して、１００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が２０％のものである。露光後にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの１．６％の水溶液からなる現像液に浸漬し、着色層を現像した。現像後に２４０℃のオーブンで３０分熱処理をし、赤画素を得た。透過用領域の画素の中央での膜厚は２．０μｍで、Ｃ光源を通したときの色度（ｘ、ｙ）は（０．６３４、０．３１６）であった。また、透過用領域の画素の中央での膜厚（ＴＰＩ−１とＲＡＣ−１からなる塗膜との合計）は３．６μｍで、反射用領域と透過用領域の着色層の膜厚比は２／５であった。
【００８２】
同様にして、緑レジスト（ＧＡＣ−１）をスピンナーで基板上に塗布し、着色塗膜を作製した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が３０％のものである。透過用領域の画素の中央での膜厚は２．０μｍで、Ｃ光源を通したときの色度（ｘ、ｙ）は（０．２７１、０．６０４）であった。また、透過用領域の画素の中央での膜厚（ＴＰＩ−１とＧＡＣ−１からなる塗膜との合計）は３．６μｍで、反射用領域と透過用領域の着色層の膜厚比は２／５であった。
【００８３】
同様にして、青レジスト（ＢＡＣ−１）をスピンナーで基板上に塗布し、着色塗膜を作製した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が０％のものである。透過用領域の画素の中央での膜厚は２．０μｍで、Ｃ光源を通したときの色度（ｘ、ｙ）は（０．１４１、０．０６８）であった。また、反射用領域の画素の中央での膜厚（ＴＰＩ−１とＢＡＣ−１からなる塗膜との合計）は３．６μｍで、反射用領域と透過用領域の着色層の膜厚比は２／５であった。使用した感光性カラーレジストおよび透明樹脂層、開口領域率について表２にまとめた。
【００８４】
【表２】

【００８５】
このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層（ＪＳＲ社製”オプトマーＳＳ６５００／ＳＳ０５００”）を２μｍの厚みで製膜した。さらにもう一度オーバーコート層（ＪＳＲ社製”オプトマーＳＳ６５００／ＳＳ０５００”）を２μｍの厚みで製膜し、その上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表３に示す。
【００８６】
【表３】

【００８７】
実施例２
赤画素、緑画素、青画素それぞれに形成する開口領域率を１０％、２０％、１３％としたこと以外は実施例１と同様にカラーフィルターを作成した。作製したカラーフィルターの構成を図１に示す。この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表４に示す。
【００８８】
【表４】

【００８９】
実施例３
ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に実施例１と同様に非感光性ペースト（ＴＰＩ−１）を塗布し、各画素の反射用領域に３．０μｍの透明樹脂層を形成した。
【００９０】
次に、透過用領域の画素の中央での熱処理後の膜厚が０．８μｍになるように赤ペースト（ＲＰＩ−１）をスピンナーで基板上に塗布し、該塗膜を１２０℃のオーブンで２０分乾燥した。該塗膜の上に赤レジスト（ＲＡＣ−１）をスピンナーで基板上に塗布し、該塗膜を８０℃のオーブンで１０分熱処理した。紫外線露光機を用い、緑画素の透過用領域と反射用領域は光が透過するクロム製フォトマスクを介して、１００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が１０％のものである。露光後にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの１．６％の水溶液からなる現像液に浸漬し、ＲＰＩ−１およびＲＡＣ−１を積層した着色層を現像した。現像後に２４０℃のオーブンで３０分熱処理をし、赤画素を得た。透過用領域の画素の中央での膜厚（ＲＰＩ−１とＲＡＣ−１からなる塗膜との合計）は２．６μｍで、Ｃ光源を通したときの色度（ｘ、ｙ）は（０．６４５、０．３２３）であった。また、反射用領域の画素の中央での膜厚（ＴＰＩ−１、ＲＰＩ−１とＲＡＣ−１からなる塗膜との合計）は、４．５μｍであった。また、ＲＰＩ−１着色層の反射用領域と透過用領域の膜厚比は１／１、ＲＡＣ−１着色層の反射用領域と透過用領域の膜厚比は１／３であった。
【００９１】
次に赤画素と同様にして、ＹＰＩ−１、ＧＡＣ−１からなる緑画素を作成した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が２０％のものである。透過用領域の画素の中央での膜厚（ＹＰＩ−１とＧＡＣ−１からなる塗膜との合計）は２．６μｍで、Ｃ光源を通したときの色度（ｘ、ｙ）は（０．２７６、０．６０３）であった。また、反射用領域の画素の中央での膜厚（ＴＰＩ−１、ＹＰＩ−１とＧＡＣ−１からなる塗膜との合計）は、４．５μｍであった。また、ＹＰＩ−１着色層の反射用領域と透過用領域の膜厚比は１／１、ＧＡＣ−１着色層の反射用領域と透過用領域の膜厚比は１／３であった。
【００９２】
次に赤画素と同様にして、ＢＰＩ−１、ＢＡＣ−１からなる青画素を作成した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が１３％のものである。透過用領域の画素の中央での膜厚（ＢＰＩ−１とＢＡＣ−１からなる塗膜との合計）は２．６μｍで、Ｃ光源を通したときの色度（ｘ、ｙ）は（０．１４０、０．０６７）であった。また、反射用領域の画素の中央での膜厚（ＴＰＩ−１、ＢＰＩ−１とＢＡＣ−１からなる塗膜との合計）は、４．５μｍであった。また、ＢＰＩ−１着色層の反射用領域と透過用領域の膜厚比は１／１、ＢＡＣ−１着色層の反射用領域と透過用領域の膜厚比は１／３であった。カラーフィルターを作製した。作製したカラーフィルターの構成を図２に示す。このようにして得られた画素膜上に実施例１と同様にしてオーバーコート層、ＩＴＯ膜を膜厚を形成した。この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表５に示す。
【００９３】
【表５】

【００９４】
比較例１
透明樹脂層を形成しないこと以外は実施例１と同様にして、ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に赤画素、緑画素、青画素を形成した。このときの各色画素の膜厚は２．０μｍであった。この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表６に示す。
【００９５】
【表６】

【００９６】
比較例２
ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に実施例１と同様に非感光性ペースト（ＴＰＩ−１）を塗布し、各画素の反射用領域に２．８μｍの透明樹脂層を形成した。このとき用いたフォトマスクは、すべての画素において反射用領域内での開口領域の割合（開口領域率）が０％のものである。
【００９７】
この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表７に示す。
【００９８】
【表７】

【００９９】
比較例３
透明樹脂層を形成しないこと、赤画素、緑画素、青画素それぞれに形成する開口領域率を２２％、４０％、２２％としたこと以外は実施例１と同様にして、ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に赤画素、緑画素、青画素を形成した。このときの各色画素の膜厚は２．０μｍであった。この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表８に示す。
【０１００】
【表８】

【０１０１】
比較例４
透過用領域に光が透過するフォトマスクを用いたこと以外は比較例３と同様にして、赤画素、緑画素、青画素の透過用領域を形成した。次に、反射用領域に光が透過するフォトマスクを用いたこと、以下のカラーレジストを用いたこと以外は比較例３と同様にして、反射用領域に着色層パターンを形成した。このときのレジストは赤画素用にＲＡＣ−２、緑画素用にＧＡＣ−２、青画素用にＢＡＣ−２である。作製した各色画素の反射用領域の着色層膜厚は２．０μｍであった。Ｃ光源を通したときの赤色画素の色度（ｘ、ｙ）は（０．４５３、０．３０８）、緑色画素の色度（ｘ、ｙ）は（０．３２９、０．４４４）、青色画素の色度（ｘ、ｙ）は（０．１７０、０．２０５）であった。
【０１０２】
この様にして得られたカラーフィルター基板について、基板中央部の１つの画素、基板のそれぞれの角部の４つの画素について、分光スペクトルを測定した。測定した画素スペクトルを各測定部について平均し、色度を求めた。Ｄ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表９に示す。
【０１０３】
【表９】

【０１０４】
比較例で作製したカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置と実施例のカラーフィルターを用いた液晶表示装置との表示特性の違いを反射表示について屋外の環境光下で、また透過表示について暗室で評価した。なお、透過表示に使用する光源は２波長型のＬＥＤ光源を用いた。
【０１０５】
実施例１、２のカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、透過表示ではＣＲＴテレビと同等の色鮮やかさを示し、反射表示での明るさも十分なものであった。反射表示での色の鮮やかさも視認性のある十分なものであった。
【０１０６】
実施例３のカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、実施例１と同様に透過表示ではＣＲＴテレビと同等の色鮮やかさを示し、反射表示での明るさも十分なものであった。反射表示での色の鮮やかさも視認性のある十分なものであった。また、反射表示での色調は、実施例１、２にくらべ、透過表示での色調に近く、反射表示と透過表示での差が少なく、より違和感のない表示であった。
【０１０７】
一方、比較例１のカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、透過表示ではＣＲＴテレビと同等の色鮮やかさを示すものの、反射表示での明るさは非常に暗く実用的な視認性を得ることができなかった。
【０１０８】
比較例２のカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、透過表示ではＣＲＴテレビと同等の色鮮やかさを示すものの、反射表示での明るさは実施例の液晶表示装置に比べて暗く、十分な視認性を得ることができなかった。
【０１０９】
比較例３のカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、透過表示ではＣＲＴテレビと同等の色鮮やかさを示し、反射表示での明るさも十分であったが、実施例の液晶表示装置に比べて反射表示での色の鮮やかさに劣り、視認性が不十分であった。
【０１１０】
比較例４のカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、透過表示ではＣＲＴテレビと同等の色鮮やかさを示し、反射表示での明るさ、色鮮やかさともに十分であったが、着色層の形成に６回のフォトリソ工程が必要であり、製造コストが高いものであった。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明は上述のごとく構成したので、半透過型液晶表示装置用の色純度の高い透過表示と明るい反射表示を両立し、製造工程増加を抑えて安価に製造可能なカラーフィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の構成図
【図２】本発明の液晶表示装置の構成図
【図３】従来の液晶表示装置の構成図
【図４】従来の液晶表示装置の構成図
【図５】従来の液晶表示装置の構成図
【図６】従来の液晶表示装置の構成図
【符号の説明】
１　：透明基板
２　：ブラックマトリックス
３　：透明樹脂層
４　：非感光性カラーペーストからなる着色層
５　：感光性カラーレジストからなる着色層
６　：反射用領域
７　：透過用領域
８Ｂ：青画素領域
８Ｇ：緑画素領域
８Ｒ：赤画素領域
９　：開口領域
１０：オーバーコート層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter and a liquid crystal display device using the same, and more particularly to a transflective liquid crystal display device having both characteristics of a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
At present, liquid crystal display devices are used in various applications such as notebook PCs, portable information terminals, desktop monitors, and digital cameras, taking advantage of characteristics such as light weight, thinness, and low power consumption. In a liquid crystal display device using a backlight, it is required to increase the use efficiency of the backlight light in order to reduce power consumption, and a higher transmittance of a color filter is required. On the other hand, although the transmittance of the color filter is improving year by year, it is no longer possible to expect a significant reduction in power consumption due to the improvement in the transmittance. Recently, the development of a reflective liquid crystal display device that does not require a backlight light source that consumes a large amount of power is being promoted, and it is possible to greatly reduce power consumption by about 1/7 compared to a transmissive liquid crystal display device. (Nikkei Microdevices Separate Volume Flat Panel Display 1998, p. 126).
[0003]
Reflective liquid crystal display devices have lower power consumption than transmissive liquid crystal display devices and have the advantage of excellent visibility outdoors, but the display becomes dark in places where sufficient ambient light intensity is not secured, There is a problem that visibility becomes extremely poor. In order to make the display visible even in a dark environment, (1) a backlight is provided, a part of the reflective film is cut out, a part is a transmissive display method, and a part is a reflective display method. A liquid crystal display device (a so-called semi-transmissive and semi-reflective display system, as a document, for example, Fine Process Technology Japan '99, technical seminar text A5), and (2) a liquid crystal display device provided with a front light have been devised.
[0004]
In a transflective liquid crystal display device provided with a backlight, there are a transmissive display using backlight light and a reflective display using environmental light. In transmissive display, backlight light passes through the color filter once, whereas in reflective display, ambient light passes through the color filter twice, at the time of incidence and at the time of reflection. In the color filter having the conventional configuration as shown in FIG. 3, the number of times of transmission through the color filter is different between the transmissive display and the reflective display, so that the brightness in the reflective display becomes insufficient, or the vivid transmission. There was a problem that display was not possible. Further, while the light source in the transmissive display is the backlight light, the light source in the reflective display is natural light, so that not only the color density differs between the reflective display and the transmissive display but also the color tone changes. Was.
[0005]
As a method of making the color density (color reproducibility) of the transmissive display and the reflective display the same, a spacer portion is formed in the reflective area, and the thickness of the colored layer is changed between the transmissive area and the reflective area. Is described in JP-A-2001-33778. FIG. 4 schematically shows a cross-sectional view of a conventionally known color filter for a transflective liquid crystal display device. The transparent resin layer 3 is formed in the reflection area 6, and the thickness of the coloring layer 5 in the reflection area 6 is smaller than the thickness of the coloring layer 5 in the transmission area 7. However, by simply changing the thickness of the colored layer in the reflective region 6, the color purity and brightness can be largely eliminated, but the red, green, and blue single-color reflective displays have a color tone of the transmissive display. And there is a problem that the appearance of reflection and transmission is uncomfortable. Further, in order to accurately control the film thickness of the reflection region, it is necessary to adjust the film thickness in the range of 1/2 to 1/3 of the transmission film thickness. However, when the color reproducibility in the transmission display is increased, There is a problem that sufficient brightness in the reflective display cannot be obtained only by changing the thickness of the colored layer in the reflective area 6 to be thin.
[0006]
In the method of separately painting the transmissive area and / or the reflective area as shown in FIG. 5, the color tone and the brightness are changed by making the color tone of the transmissive area and the reflective area the same, and the desired transmissive display color and It is considered that it is possible to achieve a reflective display color, or to enhance color reproducibility in a transmissive display and obtain sufficient brightness in a reflective display. However, in the current mainstream photolithography method, a color material is applied twice or more and photolithography is performed to form a single color pixel. To form three color pixels of red, green and blue, twice for each color. That is, a total of six photolithography processes are required, and the manufacturing cost is increased.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-111902 describes a method for improving the brightness in reflective display by forming an opening area in a reflective area. FIG. 6 schematically shows a cross-sectional view of a conventionally known color filter for a transflective liquid crystal display device. In this case, the photolithography process can be performed only three times, but the color purity-reflectance characteristic in the reflective display is reduced. When the color reproducibility in the transmissive display is increased, the color vividness and the sufficient brightness are obtained. There was a problem that it was not possible to achieve both.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the drawbacks of the related art, and achieves both transmissive display with high color purity and bright reflective display for a transflective liquid crystal display device, and can be manufactured at low cost by suppressing an increase in the number of manufacturing steps. To provide a color filter.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
(1) At least one color pixel is a color filter including a transmission region and a reflection region, wherein the pixel has a transparent resin layer between a substrate and a colored layer in the reflection region, A color filter for a liquid crystal display device, characterized in that the thickness of the colored layer in the transparent region differs from that of the transparent region, and the colored layer in the reflective region has an opening region.
(2) The color filter for a liquid crystal display device according to (1), wherein the coloring layer formed in the transmission region and the reflection region has a structure in which a plurality of coloring layers are stacked on a substrate.
(3) The color filter for a liquid crystal display device according to (2), wherein the uppermost layer of the plurality of colored layers laminated on the substrate is formed of a photosensitive color resist.
(4) A liquid crystal display device using the color filter according to any one of (1) to (3).
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The “transmission region” in the present invention refers to a region where a reflection film is not formed in a pixel region when a reflection film is formed on the color filter side, and the reflection film faces the color filter. When it is formed on a substrate, the color filter pixel region corresponds to a region of the substrate where the reflective film is not formed. "Reflection area" means, when a reflection film is formed on the color filter side, an area in which a reflection film is formed in a pixel area in which a color material is formed. When formed on a substrate facing a color filter, it refers to a color filter pixel region corresponding to a reflective film forming region of the substrate.
Further, the “opening region” refers to a region in which a colored layer is not formed in the reflection region formed on the substrate.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in accordance with the order of producing a color filter and a liquid crystal display device.
[0012]
Examples of the substrate used in the present invention include inorganic glass and a polymer film. Here, in consideration of heat resistance, transparency, chemical resistance, and the like, it is particularly preferable to use soda lime glass, low alkali glass, non-alkali glass, and silica glass.
[0013]
Next, a transparent resin layer is formed in the reflection area on the substrate.
When the transparent resin layer is formed in the reflection area on the substrate, the reflection area becomes convex by the thickness of the transparent resin layer portion, and the transmission area becomes a partially convex substrate lower than the reflection area. . When a non-photosensitive color paste and / or a photosensitive color resist are applied in a later step to form a colored layer on the convex substrate on which the transparent resin layer is formed, the thickness of the colored layer in the transmission region is The thickness becomes larger than the film thickness of the reflection area where the protrusions are formed by flattening (leveling) using a non-photosensitive color paste or a photosensitive color resist. As described above, since the coloring of the reflection region and the coloring of the transmission region can be changed by the planarization, a transparent resin layer is formed.
[0014]
The transparent resin layer of the present invention can be formed using a photosensitive resist. As the photosensitive resin material, a material such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin can be used, and an acrylic resin is preferably used. The photosensitive acrylic resin generally has at least an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer or oligomer, and a photopolymerization initiator in order to impart photosensitivity. It may be so-called acrylic epoxy resin. If the transparent resin layer is formed of a photosensitive resist, the roundness and flatness of the surface of the transparent resin layer should be controlled by changing the distance between the exposure mask and the substrate on which the transparent resin layer is formed in the exposure step of photolithography. Is possible.
[0015]
The transparent resin layer of the present invention can be formed even by using a non-photosensitive paste. As the non-photosensitive resin material, materials such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin can be used, and a polyimide resin is preferably used. When the transparent resin layer is formed of a non-photosensitive paste, the upper surface of the transparent resin layer has a flat structure, and the transparent resin layer having a smaller area can be formed.
[0016]
The transparent resin layer formed in the reflection region may include particles for scattering light. By including light diffusing particles in the transparent resin layer, it is possible to suppress glare of the display due to the specular reflection component and obtain good display characteristics, and there is no light scattering because there is no transparent resin layer in the transmission region. The backlight can be used efficiently. As the particles for light scattering, materials such as silica, alumina, inorganic oxide particles such as titania, metal particles, resin particles such as acrylic, styrene, silicone, and fluorine-containing polymers can be used, and silica particles are used. Is preferred. The light scattering particles can be used in a range of 0.1 to 10 μm. It is more preferable that the particle diameter of the light diffusion is equal to or less than the thickness of the transparent resin layer because the transparent resin layer becomes flat.
[0017]
The thickness of the transparent resin layer formed in the reflection region in the present invention is such that the color purity, brightness, and color tone of the reflection region and the transmission region have desired characteristics in consideration of the difference in the light source. Let me choose. As the thickness of the transparent resin increases, the difference in thickness between the coloring layers formed in the reflective region and the transmissive region due to planarization increases, and the effect of improving the brightness of the reflective region increases. If the thickness of the transparent resin layer is too large, the step on the surface of the color filter becomes large, which adversely affects the liquid crystal alignment and deteriorates the display quality. Therefore, the thickness of the transparent resin layer is preferably 5 μm or less.
[0018]
Next, formation of a colored layer will be described.
The colored layer is obtained by applying, drying, exposing, and developing a non-photosensitive color paste and / or a photosensitive color resist on the substrate on which the above-described transparent resin layer is formed.
[0019]
The color material used in the present invention is a paste containing a coloring component and a resin component. As the resin component, materials such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin are preferably used. Both photosensitive and non-photosensitive materials can be used.
[0020]
The photosensitive color resist includes a coloring component and a resin component, and the resin component includes a photosensitive component that reacts with light. There is a positive type in which the light-irradiated resin dissolves in the developer at a higher rate, and a negative type in which the light-irradiated resin dissolves in the developer at a lower rate. And a negative resin having high transparency of the photosensitive component is preferably used. As the resin component of the photosensitive color resist, a material such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin is preferably used.
[0021]
A polyimide resin will be described as an example of the resin component used in the non-photosensitive color paste. As the polyimide-based resin, a resin obtained by imidizing polyamic acid, which is a polyimide precursor, by heating or using a suitable catalyst is preferably used. The polyamic acid can be obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine.
[0022]
In the synthesis of the polyamic acid in the present invention, for example, aliphatic or alicyclic ones can be used as tetracarboxylic dianhydrides, and specific examples thereof are 1, 2, 3, 4 -Cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,5-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5 -Bicyclohexenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 1,3,3a, 4,5,9b-hexahydro-5- (tetrahydro-2,5-dioxo -3-furanyl) -naphtho [1,2-C] furan-1,3-dione and the like. In addition, when an aromatic compound is used, a polyamic acid that can be converted into a film having good heat resistance can be obtained, and specific examples thereof include 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid. Dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 4,4' -Oxydiphthalic anhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ", 4,4"- Examples thereof include paraterphenyltetracarboxylic dianhydride and 3,3 ″, 4,4 ″ -methterphenyltetracarboxylic dianhydride. In addition, when a fluorine-based material is used, a polyamic acid that can be converted into a film having good transparency in a short wavelength region can be obtained, and specific examples thereof include 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene). ) Diphthalic anhydride and the like. The present invention is not limited to these, and one or more tetracarboxylic dianhydrides are used.
[0023]
In the synthesis of the polyamic acid in the present invention, for example, an aliphatic or alicyclic diamine can be used as the diamine. Specific examples thereof include ethylenediamine, 1,3-diaminocyclohexane, , 4-diaminocyclohexane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexyl, and the like. When an aromatic compound is used, a polyamic acid that can be converted into a film having good heat resistance can be obtained. Specific examples thereof include 4,4′-diaminodiphenyl ether and 3,4′-diamino. Diphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, benzidine, 3,3′-dimethylbenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, o-tolidine, 4, 4 "-diaminoterphenyl, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3'-dimethyl 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, bis [4- (4-aminophenoxy) Phenyl] ether, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, etc. When a fluorine-based material is used, a short wavelength is used. A polyamic acid which can be converted into a film having good transparency in the region can be obtained, and specific examples thereof include 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane and the like. Can be
[0024]
When siloxane diamine is used as a part of the diamine, the adhesion to the inorganic substrate can be improved. The siloxane diamine is usually used in an amount of 1 to 20 mol% of the total diamine. If the amount of the siloxane diamine is too small, the effect of improving the adhesiveness is not exhibited, and if it is too large, the heat resistance decreases. Specific examples of the siloxane diamine include bis-3- (aminopropyl) tetramethylsiloxane. The present invention is not limited to this, and one or more diamines are used.
[0025]
The synthesis of polyamic acid is generally carried out by mixing and reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in a polar organic solvent. At this time, the degree of polymerization of the obtained polyamic acid can be adjusted by the mixing ratio of the diamine and the tetracarboxylic dianhydride.
[0026]
In addition, there are various methods for obtaining a polyamic acid, for example, by reacting a tetracarboxylic acid dichloride with a diamine in a polar organic solvent, and then removing the hydrochloric acid and the solvent to obtain a polyamic acid. However, the present invention can be applied to polyamic acids regardless of the synthesis method.
[0027]
Next, the number of repeating structural units of the polyamic acid used in the non-photosensitive color paste used in the present invention will be described. Since the mechanical properties of the polyimide film are better as the molecular weight is larger, it is desired that the molecular weight of the polyamic acid as the polyimide precursor is also larger. On the other hand, when pattern processing is performed on a polyamic acid film by wet etching, if the molecular weight of the polyamic acid is too large, there is a problem that the time required for development becomes too long. Therefore, the preferred range of the number of repeating structural units is 15 to 1,000, more preferably 18 to 400, and still more preferably 20 to 100. Since the molecular weight of the polyamic acid generally varies, the preferred range of the number of repetitions of the structural unit referred to here is 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more, of all the polyamic acids in this range. Preferably, 90% by mole or more is contained.
[0028]
An acrylic resin will be described as an example of the resin component used in the photosensitive color resist. Generally, the photosensitive acrylic resin has a structure containing at least an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer or oligomer, and a photopolymerization initiator in order to impart photosensitivity. Further, an acrylic epoxy resin to which epoxy is added can also be used.
[0029]
The acrylic polymer that can be used is not particularly limited, but a copolymer of an unsaturated carboxylic acid and an ethylenically unsaturated compound can be preferably used. Examples of unsaturated carboxylic acids include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid, and acid anhydride.
[0030]
These may be used alone or in combination with another copolymerizable ethylenically unsaturated compound. Specific examples of the copolymerizable ethylenically unsaturated compound include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-propyl methacrylate, and methacrylic acid. Isopropyl, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl acrylate, sec-butyl methacrylate, iso-butyl acrylate, iso-butyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, Unsaturated carboxylic acid alkyl esters such as n-pentyl acrylate, n-pentyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, styrene, p-methyls Aromatic vinyl compounds such as len, o-methylstyrene, m-methylstyrene and α-methylstyrene; unsaturated carboxylic acid aminoalkyl esters such as aminoethyl acrylate; glycidyl acrylate; unsaturated carboxylic acid glycidyl esters such as glycidyl methacrylate; Vinyl acetate, vinyl carboxylate such as vinyl propionate, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl cyanide compound such as α-chloroacrylonitrile, 1,3-butadiene, aliphatic conjugated diene such as isoprene, acryloyl group at each terminal, Alternatively, macromonomers such as polystyrene, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, and polysilicone having a methacryloyl group. And the like, but is not limited to these.
[0031]
Further, when an acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group added to the side chain is used, the sensitivity at the time of processing is improved, so that it can be preferably used. Examples of the ethylenically unsaturated group include a vinyl group, an allyl group, an acryl group, and a methacryl group. As a method of adding such a side chain to an acrylic (co) polymer, when the acrylic (co) polymer has a carboxyl group, a hydroxyl group, or the like, an ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group in these groups Or an addition reaction of acrylic acid or methacrylic acid chloride. In addition, a compound having an ethylenically unsaturated group can be added using isocyanate. Examples of the ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group and acrylic acid or methacrylic acid chloride include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl α-ethyl acrylate, crotonyl glycidyl ether, glycidyl ether crotonic acid, glycidyl isocrotonate. Ether, acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride and the like can be mentioned.
[0032]
Examples of the polyfunctional monomer include bisphenol A diglycidyl ether (meth) acrylate, poly (meth) acrylate carbamate, modified bisphenol A epoxy (meth) acrylate, 1,6-hexanediol adipate (meth) acrylate, and anhydride. Oligomers such as propylene oxide phthalate (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate trimellitate, rosin-modified epoxy di (meth) acrylate, alkyd-modified (meth) acrylate, or tripropylene glycol di (meth) acrylate 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, bisphenol A diglycidyl ether di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate , Pentaerythritol tri (meth) acrylate, triacrylformal, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate. These can be used alone or as a mixture. In addition, the following monofunctional monomers can also be used in combination. For example, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, n-butyl methacrylate, glycidyl methacrylate, lauryl ( There are meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and the like, and a mixture of two or more of these, a mixture with another compound, and the like are used. By selecting and combining these polyfunctional and monofunctional monomers and oligomers, it is possible to control the sensitivity and processability characteristics of the paste. In particular, a methacrylate compound is preferable to an acrylate compound to increase hardness, and a compound having three or more functional groups is preferable to increase sensitivity. Further, melamines, guanamines and the like can be preferably used instead of the acrylic monomers.
[0033]
The photopolymerization initiator is not particularly limited, and known photopolymerization initiators can be used. For example, benzophenone, N, N'-tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenone, 4-methoxy-4'-dimethylaminobenzophenone, , 2-Diethoxyacetophenone, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyldimethyl ketal, α-hydroxyisobutylphenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- [4- (Methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propane, t-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2,3-dichloroanthraquinone, 3-chloro-2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 1, -Naphthoquinone, 9,10-phenanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 1,4-dimethylanthraquinone, 2-phenylanthraquinone, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer and the like. can give. In addition, other acetophenone-based compounds, imidazole-based compounds, benzophenone-based compounds, thioxanthone-based compounds, phosphorus-based compounds, triazine-based compounds, and inorganic photopolymerization initiators such as titanates can also be preferably used. Further, it is preferable to add a sensitizing aid such as p-dimethylaminobenzoic acid ester since the sensitivity can be further improved. Further, two or more of these photopolymerization initiators can be used in combination.
[0034]
The addition amount of the photopolymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 wt%, more preferably 5 to 25 wt%, and still more preferably 10 to 20 wt% based on the total solid content of the paste.
[0035]
As the solvent used in the present invention, a solvent that easily dissolves the resin component can be used.
In the example of polyamic acid which is a non-photosensitive resin, amide-based polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and β-propio Lactones such as lactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, and the like. Further, in the case of an acrylic resin which is a photosensitive resin, in addition to these, for example, ethylene glycol or propylene glycol derivatives such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol, propylene glycol monoethyl ether, or propylene Aliphatic esters such as glycol monoethyl ether acetate, ethyl acetoacetate, methyl-3-methoxypropionate, and 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, or fats such as ethanol and 3-methyl-3-methoxybutanol It is also possible to use ketones such as aliphatic alcohols, cyclopentanone and cyclohexanone.
[0036]
As the solvent for the color paste used in the present invention, it is preferable to use a single solvent for dissolving the resin to be used or a mixed solvent of two or more solvents as appropriate. In this case, a poor solvent for the resin to be used can be used as the secondary solvent. Preferred solvents are not particularly limited, but include, for example, a mixed solvent of N-methylpyrrolidone and cyclopentanone, and particularly in the case of an acrylic resin, cyclopentanone alone can be preferably used. .
[0037]
In the color paste of the present invention, a resin component such as a polyamic acid or an acrylic resin and a coloring component such as a pigment (including a white extender) are usually in a weight ratio of 5:95 to 90:10, preferably in a weight ratio. 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 70:30. If the amount of the resin component is too small, the adhesion of the colored film to the substrate becomes poor, and if the amount of the pigment is too small, the degree of coloring becomes a problem. In addition, in the paste, from the viewpoint of coatability, drying property, etc., the solid content concentration of the resin component and the pigment is 2 to 40%, preferably 3 to 30%, more preferably 5 to 25%. Use in range.
[0038]
The color filter of the present invention is composed of at least three color pixels of red, green and blue, and the coloring material used may be any colorant regardless of an organic pigment, an inorganic pigment or a dye. Further, various additives such as an ultraviolet absorber and a dispersant may be added. A wide range of dispersants such as surfactants, pigment intermediates, dye intermediates, and polymer dispersants are used. In addition, various additives may be added for improving coating properties and leveling properties.
[0039]
Specific examples of the pigment include Pigment Red (PR-) 2, 3, 9, 22, 38, 81, 97, 122, 123, 144, 146, 149, 166, 168, 169, 177, 179, and 180. , 190, 192, 206, 207, 209, 215, 216, 224, 242, 254, 266, Pigment Green (PG-) 7, 10, 36, 37, 38, 47, Pigment Blue (PB-) 15 (15 : 15, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6), 16, 17, 21, 22, 60, 64, Pigment Yellow (PY-) 12, 13, 14, 17, 20, 24, 83, 86, 93, 94, 95, 109, 110, 117, 125, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 155, 166, 173 180, 185, Pigment Violet (PV-) 19, 23, 29, 30, 32, 33, 36, 37, 38, 40, 50, Pigment Orange (PO-) 5, 13, 17, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71,
And the like. These pigments may be used alone or in combination of two or more.
[0040]
If necessary, the pigment may be one which has been subjected to a surface treatment such as a rosin treatment, an acidic group treatment, a basic treatment and a pigment derivative treatment.
In addition, PR (pigment red), PY (pigment yellow), PV (pigment violet), PO (pigment orange) and the like are symbols of a color index (CI; issued by The Society of Dyers and Colorists). Formally C. I. (For example, CIPR254, etc.). This specifies the standard of dye or dyeing, and each symbol specifies a specific standard dye and its color. In the following description of the present invention, in principle, C.I. I. Is omitted (for example, PR254 for CI PR254).
[0041]
Among them, in the colorant for red pixels of the color filter of the present invention, it is more preferable to use PR48: 1, PR122, PR202, PR206, PR207, PR209, PR242, PR254, PO38, PY17, PY138, PY150, and PV19. preferable.
[0042]
As the colorant for green pixels of the color filter of the present invention, it is more preferable to use PG7, PG36, PY17, PY138, and PY150. Further, it is more preferable to use PB15 (15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6), 60, and PV19, 23 as the blue pixel colorant.
[0043]
As a method of applying the non-photosensitive color paste or the photosensitive color resist, a dipping method, a roll coater method, a spin coating method, a die coating method, a combined die coating and spin coating method, a wire bar coating method, and the like are preferably used. .
The method for forming the pixel includes, but is not particularly limited to, a photolithography method, a printing method, an electrodeposition method, and the like. In consideration of the pattern formability and the like, it is more preferable to use the photolithography method.
[0044]
As an example of forming a transparent resin layer using a non-photosensitive paste, a non-photosensitive paste is applied on a transparent substrate, and heated and dried (semi-cured) using a hot plate, an oven, vacuum drying, or the like. A positive photoresist is applied on the semi-cured film and dried by heating (prebaking). After pre-baking, a mask exposure is performed, alkali development is performed, and the photoresist is removed with a solvent to form a transparent resin layer, which is cured by heating.
[0045]
As a method for forming a transparent resin layer using a photosensitive resist, a photosensitive resist is applied on a transparent substrate, and heated and dried (prebaked) using a hot plate, an oven, and vacuum drying. A mask is exposed after pre-baking, alkali-developed, and then heat-cured to obtain a transparent resin layer. If the thickness of the transparent resin layer to be formed is too large, it becomes difficult to form the transparent resin layer with a uniform thickness and shape over the entire transparent substrate. Therefore, the thickness of the transparent resin layer is preferably 5 μm or less.
[0046]
As a method of forming a pixel, for example, a non-photosensitive color paste is applied on a transparent substrate having a transparent resin layer formed in a reflection region of the pixel, and heated and dried (semi-cured) using a hot plate, an oven, and vacuum drying. I do. A positive photosensitive resist or a photosensitive color resist is applied on the semi-cured film, and dried by heating (prebaking). After the pre-baking, exposure with a mask, alkali development, and heat curing are performed. When a photosensitive color resist is used in place of a positive photosensitive resist, a non-photosensitive color paste layer and a photosensitive color resist layer can be simultaneously patterned in a photolithography process. One color pixel can be formed.
[0047]
The thickness of the colored layer made of a photosensitive color resist can be changed depending on the exposure amount of mask exposure in photolithography. The case of a photosensitive acrylic color resist will be described, but the photosensitive color resist of the present invention is not limited to this. When photolithographically processing a photosensitive color resist, if the exposure amount is sufficiently large, photocrosslinking of the photosensitive color resist proceeds, and the exposed portion is hardly dissolved in a developing solution (so-called “film loss” (in the film thickness direction)). The development does not proceed and the film thickness does not decrease). The unexposed part dissolves in the developer because the photocrosslinking of the acrylic resin does not proceed. Exposure, but if the exposure amount is not enough to cure the photosensitive resin, photocrosslinking of the acrylic resin does not proceed sufficiently, so the exposed part is a so-called "film loss" in which some coatings dissolve in the developing solution Therefore, it is possible to adjust the thickness of the photosensitive resin according to the exposure amount.
[0048]
Methods for adjusting the exposure amount include a method using a translucent photomask and a method using a slit or halftone photomask. A transflective photomask has a transflective region with a transmissivity of greater than 0 and less than 100% in the photomask. By using this semi-transmissive photomask, the film thickness is adjusted between a portion having a large exposure amount and a portion having a small exposure amount. The slit photomask is a method in which a slit is formed in a light-shielding portion of the photomask with a width of 20 μm or less, and the exposure amount per unit area is adjusted by averaging the exposure amount passing through the slit. The halftone dot photomask has an area of 400 μm per light-shielding part of the photomask. ² This is a method of forming one or more of the following circles, ellipses, squares, rectangles, rhombuses, trapezoids, and the like, and averaging the exposure amount passing through the slit per unit area to adjust the exposure amount. When exposing a photosensitive color resist, it is preferable to use a high-pressure mercury lamp having a mixed spectrum of g-line, h-line and i-line as a light source. The exposure amount depends on the sensitivity of the photosensitive color resist, but is 50 mJ / cm for i-line. ² The above is preferable.
[0049]
As the alkali developer, either an organic alkali developer or an inorganic alkali developer can be used. In the inorganic alkali developer, an aqueous solution of sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like is preferably used. As the organic alkali developer, an aqueous solution of amine such as tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and methanolamine is preferably used. It is preferable to add a surfactant to the developer in order to increase the uniformity of development. As the alkali development, methods such as dip development, shower development, and paddle development are possible. After the development, pure water washing is performed to remove the alkaline developer. In shower development, it is preferable to adjust the shower pressure so as to obtain an optimal pixel shape. When the shower pressure is weak, the resolution of the pixel is reduced. If the shower pressure is high, the pixel may be peeled off from the substrate. The shower pressure is preferably 0.05 to 5 MPa.
[0050]
In the present invention, a colored layer made of a photosensitive color resist may be further laminated on the non-photosensitive color paste and / or the photosensitive color resist applied to the reflection area and the transmission area. In the present invention, any number of non-photosensitive color pastes and / or colored layers of the photosensitive color resist under the uppermost photosensitive color resist can be laminated. The number of layers to be laminated is appropriately selected in order to achieve a target coloring. However, from the viewpoint of productivity, the colored layer is more preferably a two-layer laminated structure in which a photosensitive color resist and another layer are combined.
[0051]
Next, formation of the opening region will be described.
By having an opening area in the reflection area of the pixel on which the transparent resin layer is formed, even in the case of forming a colored layer for transmissive display with high color purity, it is possible to sufficiently improve the brightness in the reflective display. Can be done.
[0052]
Specifically, first, a non-photosensitive color paste and / or a photosensitive color resist are applied one or more times on a substrate having a transparent resin layer formed in a reflection area. The thickness of the colored layer in the transmission region is larger than the thickness of the reflection region in which the protrusions are formed due to the leveling of the non-photosensitive color paste or the photosensitive color resist. Next, through a photomask capable of forming an opening region in the reflection region, ultraviolet exposure, development, and heat treatment are performed to form a colored film.
[0053]
The color for forming the transparent resin layer and the opening region is not particularly limited, and may be any of a red pixel, a green pixel, and a blue pixel. However, considering the characteristic difference between the backlight light source used and the ambient light, the color for forming the transparent resin layer and the opening area so as to achieve the target coloring, the ratio of the opening area to the reflection area (hereinafter referred to as “opening area ratio”) Is preferably determined. Here, the transparent resin layer and the opening region specifically refer to a resin layer and a region having an average transmittance of 80% or more in a visible region.
[0054]
When there are a plurality of color pixels including an opening area, the opening area ratio is preferably larger in the order of green> red. Blue is almost equivalent to red. Specifically, it is preferable that the opening area ratio is 10% or more and 50% or less for green pixels, 5% or more and 30% or less for red pixels, and 30% or less for blue pixels. More preferably, the opening area ratio is 10% or more and 40% or less for green pixels, 6% or more and 25% or less for red pixels, and 4% or more and 25% or less for blue pixels. . If the opening area ratio deviates from the above range in a narrow direction, a bright display cannot be obtained in the reflective display, and if the opening area ratio deviates in a wide direction, a colorful display cannot be obtained in the reflective display.
[0055]
A colored layer made of an uncured photosensitive color resist is laminated on a colored layer made of a plurality of uncured colored layers made of a non-photosensitive color paste, and exposed, developed and photolithographically processed to form a photosensitive color resist. And an uncured colored layer can be simultaneously processed, which is preferable because productivity is improved. Non-photosensitive color paste usually requires a step of laminating a positive type photoresist, photolithography, and peeling off the photoresist, but when laminating a photosensitive color resist on the top layer of the present invention, a photosensitive color resist is used. Since is a colored layer, a color filter can be manufactured without stripping the photosensitive resin after photolithography, and the photoresist stripping step can be shortened, which is preferable.
[0056]
Next, the overcoat layer will be described.
Since the surface flatness may be impaired by the formation of the opening region and the transparent resin layer, it is preferable to form an overcoat layer as a flattening layer on the color material. Specific examples include an epoxy film, an acrylic epoxy film, an acrylic film, a siloxane polymer film, a polyimide film, a silicon-containing polyimide film, and a polyimidesiloxane film.
[0057]
Next, the light source will be described.
In order to take into consideration the difference in the light sources, it is preferable that the coloring design of the pixel is performed by using a backlight light source in the transmissive area and a D65 light source close to sunlight (natural light) in the reflective area. Examples of the type of the backlight light source include a two-wavelength light source and a three-wavelength light source. An example of the two-wavelength LED light source here is an LED light source that emits white light by combining a blue LED with a yellow phosphor or a yellow-green phosphor. Examples of the three-wavelength light source include a three-wavelength cold-cathode tube, a white LED light source that combines an ultraviolet LED and red, blue, and green phosphors, a white LED light source that combines red, blue, and green LEDs, Organic electroluminescent light sources and the like can be mentioned.
[0058]
The formation of the color filter is not limited to the transparent substrate side such as a glass or a polymer film, but can also be performed on the driving element side substrate. The pattern shape of the color filter includes a stripe shape and an island shape, but is not particularly limited. Further, a columnar fixed spacer may be disposed on the color filter as needed.
[0059]
The color filter of the present invention is used in combination with a transflective liquid crystal display device. Here, the transflective liquid crystal display device is a liquid crystal display device including a reflective film made of an aluminum film, a silver film, or the like, and having a slit. The color filter of the present invention is not limited to a driving method and a display method of a liquid crystal display device, and is applied to various liquid crystal display devices such as an active matrix type, a passive matrix type, a TN mode, an STN mode, an ECB mode, and an OCB mode. You. Further, the present invention can be used without being limited to the configuration of the liquid crystal display device, for example, the number of polarizing plates, the positions of scatterers, and the like.
[0060]
An example of the color filter manufacturing method of the present invention will be described.
[0061]
A non-photosensitive paste composed of a polyamic acid and a solvent is applied on the entire surface of the transparent substrate, and heated and dried at 60 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes using a hot plate. Next, a positive photoresist is applied to the polyamic acid film thus obtained, and dried by heating at 60 to 150 ° C. for 1 to 30 minutes using a hot plate. Using an exposure device, the desired pattern is baked by irradiating ultraviolet rays, and alkali development is performed to obtain a transparent resin layer at a desired position in a desired pattern. The transparent resin layer is cured by heating at 200 to 300 ° C.
[0062]
Next, for at least one color, a transparent resin layer is formed in the reflective region, and the reflective region and the transmissive region have different thicknesses of the colored layers, and pixels including the reflective region and the opening region are formed. After applying a photosensitive color resist composed of at least an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer, a photosensitive acrylic resin composed of a photopolymerization initiator, a colorant, and a solvent, the photosensitive acrylic resin is dried by air, heated, vacuum dried, etc. Form a colored coating. In the case of heating and drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, or the like, and perform the drying at 60 to 200 ° C. for 1 minute to 3 hours. Subsequently, a mask including a pattern for forming an opening region is placed on the photosensitive acrylic colored film, and ultraviolet light is irradiated using an exposure apparatus. After the exposure, the photosensitive acrylic colored film is etched with an alkali developing solution. The photosensitive acrylic colored coating is then cured by heating. The heat curing is usually performed continuously or stepwise for 0.5 to 5 hours at a temperature of 150 to 350 ° C., preferably 180 to 250 ° C. in air, nitrogen atmosphere, or vacuum. Done.
[0063]
Further, if necessary, a transparent resin layer may be formed in the reflection area, and a plurality of coloring layers may be stacked in the transmission area and the reflection area to form a pixel including an opening area in the reflection area. . Before applying the photosensitive color resist, a non-photosensitive color paste comprising at least a polyamic acid, a coloring agent and a solvent is applied. After application of the non-photosensitive color paste, air drying, heat drying, vacuum drying and the like are performed to form a polyamic acid colored film. In the case of heating and drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, or the like, and perform the drying at 60 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes. A photosensitive color resist is applied to the polyamic acid colored film thus obtained, and a photosensitive acrylic colored film is laminated by air drying, heat drying, vacuum drying, or the like. Subsequently, a mask including a pattern for forming an opening region is placed on the photosensitive acrylic colored film, and ultraviolet light is irradiated using an exposure apparatus. After the exposure, the photosensitive acrylic colored film and the polyamic acid colored film are simultaneously etched with an alkali developing solution.
[0064]
The polyamic acid colored coating is then converted into a polyimide colored coating by heat curing. The heat curing is usually performed continuously or stepwise for 0.5 to 5 hours at a temperature of 150 to 350 ° C., preferably 180 to 250 ° C. in air, nitrogen atmosphere, or vacuum. Done.
[0065]
If necessary, the transmission region and the reflection region may be formed of different colored layers. A color paste composed of at least a polyimide precursor, a colorant and a solvent, or a photosensitive color resist composed of at least an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer, a photosensitive acrylic resin composed of a photopolymerization initiator, a colorant, and a solvent was applied. Thereafter, a colored film is formed by air drying, heating drying, vacuum drying, or the like. In the case of drying by heating, it is preferable to use an oven, a hot plate, or the like, and perform the drying at 50 to 200 ° C. for 1 minute to 3 hours.
[0066]
Next, when the colored film is a polyimide precursor, a positive photoresist is applied to form a photoresist film. Subsequently, a mask including a pattern for forming a transmission region is placed, and ultraviolet light is irradiated using an exposure apparatus. After the exposure, the photoresist coating and the polyimide precursor colored coating are simultaneously etched with an alkaline developer for a positive photoresist. After the etching, the unnecessary photoresist film is removed. Thereafter, the polyimide precursor colored film is converted into a polyimide colored film by heat treatment.
[0067]
When the colored film is a photosensitive acrylic resin, the photosensitive acrylic colored film is irradiated with ultraviolet rays in a pattern using a photomask and an exposure device. After the exposure, the photosensitive acrylic colored film is etched with an alkali developing solution. The photosensitive acrylic colored coating is then cured by heating. The heat curing is usually performed continuously or stepwise for 0.5 to 5 hours at a temperature of 150 to 350 ° C., preferably 180 to 250 ° C. in air, nitrogen atmosphere, or vacuum. Done. Next, a colored coating film is formed on the reflection area in the same manner as the formation of the transmission area.
[0068]
When the above steps are performed for red, green, and blue pixels (a black matrix as necessary), a color filter for a liquid crystal display device can be manufactured.
[0069]
Next, an example of a transflective liquid crystal display device manufactured using this color filter will be described. A transparent protective film is formed on the color filter, and a transparent electrode such as an ITO film is formed thereon. Next, this color filter substrate, a semi-transmissive reflective film on which a metal deposition film or the like is patterned, a transparent insulating film on the semi-transmissive reflective film, and a semi-transmissive reflective substrate on which a transparent electrode such as an ITO film is formed And a liquid crystal alignment film provided on those substrates, which has been subjected to a rubbing treatment for liquid crystal alignment, and a spacer for maintaining a cell gap. In addition to the reflective film and the transparent electrode, a projection for light diffusion, a thin film transistor (TFT) element and a thin film diode (TFD) element, a scanning line, a signal line, and the like are provided on the transflective substrate. A display device and a TFD liquid crystal display device can be manufactured. Next, after injecting liquid crystal from an injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed. Next, a module is completed by mounting an IC driver and the like.
[0070]
【Example】
<Measurement method>
Transmittance, color coordinates: Glass formed of ITO manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. under the same film forming conditions as those formed on a color filter using a "MCPD-2000" microspectrophotometer. Was measured as a reference.
[0071]
Here, the chromaticity of the transmission region is obtained from a spectrum obtained when the transmission region of the color filter is measured by a microspectrophotometer or the like. The chromaticity of the reflective area is the spectral spectrum of the colored area in the area, and if there is an open area, the spectral spectrum is squared for each wavelength, and the weight of the area between the colored area and the open area in the reflective area is weighted. It is determined by taking the average.
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.
[0072]
In the following examples and comparative examples, unless otherwise specified, the ratio of the reflection plate formation region (reflection region) to the pixel region is set to 50%. The region where the transparent resin layer is formed is a reflection region of each pixel.
[0073]
Example 1
A. Preparation of photosensitive color resist
Pigment Red PR254, 21.1 g, and Pigment Red PR177, 14.1 g were charged together with 50 g of 3-methyl-3-methoxybutanol, and dispersed using a homogenizer at 7000 rpm for 5 hours, and then the glass beads were filtered to obtain a dispersion. . 35.00 g of an acrylic copolymer solution (Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 15.00 g of pentaerythritol tetramethacrylate as a polyfunctional monomer, and “Irgacure” 369 7 as a photopolymerization initiator A photosensitive resin acrylic resin solution (AC-1) having a concentration of 20% by weight obtained by adding 130.00 g of cyclopentanone to 0.50 g was obtained. 20 g of a red dispersion and 27.7 g of a photosensitive resin acrylic resin solution (AC-1) were added to obtain a red resist (RAC-1). Similarly, red resists (RAC-2), green resists (GAC-1, GAC-2) and blue resists (BAC-1, BAC-2) were obtained at the ratios shown in Table 1.
[0074]
[Table 1]

[0075]
B. Preparation of polyamic acid solution
95.1 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether and 6.2 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were charged together with 525 g of γ-butyrolactone and 220 g of N-methyl-2-pyrrolidone. After adding 144.1 g of '-biphenyltetracarboxylic dianhydride and reacting at 70 ° C. for 3 hours, adding 3.0 g of phthalic anhydride and further reacting at 70 ° C. for 2 hours to obtain 25% by weight of polyamic acid An acid solution (PAA) was obtained.
[0076]
C. Synthesis of polymer dispersant
161.3 g of 4,4'-diaminobenzanilide, 176.7 g of 3,3'-diaminodiphenylsulfone, and 18.6 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were converted to 2667 g of γ-butyrolactone and N-methyl-2. -Pyrrolidone (527 g), 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (439.1 g) was added, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 3 hours. Then, phthalic anhydride (2.2 g) was added. The reaction was further performed at 70 ° C. for 2 hours to obtain a polymer dispersant (PD) which was a 20% by weight polyamic acid solution.
[0077]
D. Making non-photosensitive color paste
Pigment Red PR209, 1.8 g, Pigment Orange PO38, 2.7 g, 22.5 g of a polymer dispersant (PD), 42.8 g of γ-butyrolactone, 20.2 g of 3-methoxy-3-methyl-1-butanol are glass beads. The mixture was charged together with 90 g, and dispersed using a homogenizer at 7000 rpm for 5 hours. Then, the glass beads were filtered and removed. In this way, a 5% dispersion (RD) of PR209 and PO38 was obtained.
[0078]
A solution obtained by diluting 11.0 g of the polyamic acid solution (PAA) with 50.0 g of γ-butyrolactone was added to 23.5 g of the dispersion (RD) and mixed to obtain a red color paste (RPI-1). Similarly, yellow paste (YPI-1) and blue paste (BPI-1) were obtained at the ratios shown in Table 1.
[0079]
E. FIG. Preparation of non-photosensitive paste (used for transparent resin layer)
16.0 g of a polyamic acid solution (PAA) was diluted with 34.0 g of γ-butyrolactone to obtain a non-photosensitive transparent paste (TPI-1).
[0080]
F. Preparation and evaluation of colored coating
A non-photosensitive paste (TPI-1) was applied on a glass substrate on which a black matrix was patterned by a spinner.
The coating film was dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes, a positive photoresist (OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was applied thereon, and the film was oven-dried at 90 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., 60 mJ / cm such that the transparent resin layer remains in the reflection area of each pixel of red, green, and blue via a photomask pattern. ² (Ultraviolet light intensity of 365 nm). After the exposure, the film was immersed in a developing solution composed of a 1.6% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the development of the photoresist and the etching of the polyamic acid coating film were simultaneously performed. The photoresist layer which became unnecessary after the etching was peeled off with acetone, and heat-treated at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a transparent resin layer in the reflection area of each pixel. At this time, the thickness of the transparent resin layer was 2.8 μm.
[0081]
Next, a red resist (RAC-1) was applied on the glass substrate having the transparent resin layer formed thereon using a spinner, and the coating film was heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using a UV light exposure machine, the transmission area and the reflection area of the red pixel are set to 100 mJ / cm through a chrome photomask through which light is transmitted. ² (Ultraviolet light intensity of 365 nm). The photomask used at this time has an opening area ratio (opening area ratio) of 20% in the reflection area. After the exposure, the colored layer was developed by immersion in a developer consisting of a 1.6% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After the development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a red pixel. The film thickness at the center of the pixel in the transmission area was 2.0 μm, and the chromaticity (x, y) when passed through the C light source was (0.634, 0.316). The film thickness at the center of the pixel in the transmissive area (total of the coating film composed of TPI-1 and RAC-1) is 3.6 μm, and the thickness ratio of the colored layer in the reflective area to the transmissive area is 2/5.
[0082]
Similarly, a green resist (GAC-1) was applied on the substrate with a spinner to form a colored coating film. The photomask used at this time has an opening area ratio (opening area ratio) of 30% in the reflection area. The film thickness at the center of the pixel in the transmission area was 2.0 μm, and the chromaticity (x, y) when passed through the C light source was (0.271, 0.604). The film thickness at the center of the pixel in the transmissive area (total of the coating films composed of TPI-1 and GAC-1) is 3.6 μm, and the film thickness ratio of the colored layer in the reflective area to the transmissive area is 2/5.
[0083]
Similarly, a blue resist (BAC-1) was applied on the substrate with a spinner to form a colored coating film. The photomask used at this time has an opening area ratio (opening area ratio) of 0% in the reflection area. The film thickness at the center of the pixel in the transmission area was 2.0 μm, and the chromaticity (x, y) when passed through the C light source was (0.141, 0.068). The film thickness at the center of the pixel in the reflective area (total of the coating film composed of TPI-1 and BAC-1) is 3.6 μm, and the thickness ratio of the colored layer between the reflective area and the transmissive area is 2/5. Table 2 summarizes the photosensitive color resist, the transparent resin layer, and the opening area ratio used.
[0084]
[Table 2]

[0085]
An overcoat layer (“Optmer SS6500 / SS0500” manufactured by JSR) was formed with a thickness of 2 μm on the pixel film thus obtained. Further, an overcoat layer ("Optomer SS6500 / SS0500" manufactured by JSR Corporation) was formed again to a thickness of 2 μm, and an ITO film was sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to obtain chromaticity. Table 3 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0086]
[Table 3]

[0087]
Example 2
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1 except that the opening area ratios formed in the red, green, and blue pixels were respectively 10%, 20%, and 13%. FIG. 1 shows the structure of the produced color filter. With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to obtain chromaticity. Table 4 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0088]
[Table 4]

[0089]
Example 3
A non-photosensitive paste (TPI-1) was applied on a glass substrate on which a black matrix had been patterned in the same manner as in Example 1, and a 3.0 μm transparent resin layer was formed in the reflection area of each pixel.
[0090]
Next, a red paste (RPI-1) is applied on the substrate with a spinner so that the film thickness after heat treatment at the center of the pixel in the transmission region becomes 0.8 μm, and the coating film is heated in a 120 ° C. oven. Dry for 20 minutes. A red resist (RAC-1) was applied on the substrate with a spinner on the coating, and the coating was heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using an ultraviolet light exposure machine, the transmission area and the reflection area of the green pixel were passed through a chrome photomask through which light was transmitted, and the area was 100 mJ / cm. ² (Ultraviolet light intensity of 365 nm). The photomask used at this time has an opening area ratio (opening area ratio) of 10% in the reflection area. After the exposure, the substrate was immersed in a developer consisting of a 1.6% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to develop a colored layer in which RPI-1 and RAC-1 were laminated. After the development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a red pixel. The film thickness at the center of the pixel in the transmissive area (total of RPI-1 and the coating film composed of RAC-1) is 2.6 μm, and the chromaticity (x, y) when passed through the C light source is (0 .645, 0.323). In addition, the film thickness at the center of the pixel in the reflection area (the total of TPI-1, RPI-1, and the coating film composed of RAC-1) was 4.5 μm. The thickness ratio between the reflection region and the transmission region of the RPI-1 colored layer was 1/1, and the thickness ratio between the reflection region and the transmission region of the RAC-1 colored layer was 1/3.
[0091]
Next, similarly to the red pixel, a green pixel composed of YPI-1 and GAC-1 was created. The photomask used at this time has an opening area ratio (opening area ratio) of 20% in the reflection area. The film thickness at the center of the pixel in the transmissive area (total of the coating films composed of YPI-1 and GAC-1) is 2.6 μm, and the chromaticity (x, y) when passing through the C light source is (0 .276, 0.603). The film thickness at the center of the pixel in the reflection area (the total of the coating films composed of TPI-1, YPI-1, and GAC-1) was 4.5 μm. The film thickness ratio between the reflective area and the transmissive area of the YPI-1 colored layer was 1/1, and the film thickness ratio between the reflective area and the transmissive area of the GAC-1 colored layer was 1/3.
[0092]
Next, a blue pixel composed of BPI-1 and BAC-1 was created in the same manner as the red pixel. The photomask used at this time had a 13% open area ratio (open area ratio) in the reflective area. The film thickness at the center of the pixel in the transmissive area (total of the coating films composed of BPI-1 and BAC-1) is 2.6 μm, and the chromaticity (x, y) when passed through the C light source is (0 .140, 0.067). In addition, the film thickness at the center of the pixel in the reflection area (the total of the coating films composed of TPI-1, BPI-1, and BAC-1) was 4.5 μm. In addition, the thickness ratio between the reflection area and the transmission area of the BPI-1 colored layer was 1/1, and the thickness ratio between the reflection area and the transmission area of the BAC-1 colored layer was 1/3. A color filter was produced. FIG. 2 shows the configuration of the produced color filter. An overcoat layer and an ITO film were formed on the pixel film thus obtained in the same manner as in Example 1. With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to determine chromaticity. Table 5 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0093]
[Table 5]

[0094]
Comparative Example 1
Red pixels, green pixels, and blue pixels were formed on a glass substrate on which a black matrix was patterned in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin layer was not formed. At this time, the film thickness of each color pixel was 2.0 μm. With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to obtain chromaticity. Table 6 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0095]
[Table 6]

[0096]
Comparative Example 2
A non-photosensitive paste (TPI-1) was applied on a glass substrate on which a black matrix was patterned in the same manner as in Example 1, and a 2.8 μm transparent resin layer was formed in the reflection area of each pixel. The photomask used at this time has a ratio of the opening area (opening area ratio) in the reflection area in all the pixels of 0%.
[0097]
With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to obtain chromaticity. Table 7 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0098]
[Table 7]

[0099]
Comparative Example 3
The black matrix was patterned in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin layer was not formed, and the opening area ratios formed in the red, green, and blue pixels were respectively 22%, 40%, and 22%. Red, green, and blue pixels were formed on the glass substrate. At this time, the film thickness of each color pixel was 2.0 μm. With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to obtain chromaticity. Table 8 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0100]
[Table 8]

[0101]
Comparative Example 4
Transmissive regions for red, green, and blue pixels were formed in the same manner as in Comparative Example 3 except that a photomask that transmits light was used for the transmissive region. Next, a colored layer pattern was formed in the reflective area in the same manner as in Comparative Example 3 except that a photomask that transmits light was used in the reflective area and the following color resist was used. The resist at this time is RAC-2 for red pixels, GAC-2 for green pixels, and BAC-2 for blue pixels. The thickness of the colored layer in the reflection area of each of the prepared color pixels was 2.0 μm. The chromaticity (x, y) of the red pixel when passed through the C light source is (0.453, 0.308), the chromaticity (x, y) of the green pixel is (0.329, 0.444), and blue The chromaticity (x, y) of the pixel was (0.170, 0.205).
[0102]
With respect to the color filter substrate thus obtained, spectral spectra were measured for one pixel at the center of the substrate and four pixels at each corner of the substrate. The measured pixel spectra were averaged for each measurement part to obtain chromaticity. Table 9 shows the chromaticity of the reflection region with the D65 light source and the chromaticity of the transmission region with the two-wavelength LED light source.
[0103]
[Table 9]

[0104]
The difference in display characteristics between the transflective liquid crystal display device using the color filter manufactured in the comparative example and the liquid crystal display device using the color filter of the example is shown by using a reflective display under outdoor environmental light and a transmissive display in a dark room. Was evaluated. The light source used for the transmissive display was a two-wavelength LED light source.
[0105]
The liquid crystal display devices using the color filters of Examples 1 and 2 exhibited the same vividness in the transmissive display as the CRT television, and also had sufficient brightness in the reflective display. The vividness of the color in the reflection display was also sufficient with visibility.
[0106]
The liquid crystal display device using the color filter of Example 3 showed the same vividness in the transmissive display as in the CRT television as in the first embodiment, and the brightness in the reflective display was also sufficient. The vividness of the color in the reflection display was also sufficient with visibility. Further, the color tone in the reflective display was closer to the color tone in the transmissive display than in Examples 1 and 2, the difference between the reflective display and the transmissive display was small, and the display was less uncomfortable.
[0107]
On the other hand, the liquid crystal display device using the color filter of Comparative Example 1 has the same vividness in the transmissive display as the CRT television, but has a very dark brightness in the reflective display and practical visibility. could not.
[0108]
The liquid crystal display device using the color filter of Comparative Example 2 shows the same color vividness as the CRT television in the transmissive display, but the brightness in the reflective display is darker than that of the liquid crystal display device of the embodiment, and the visibility is sufficient. I couldn't get the sex.
[0109]
The liquid crystal display device using the color filter of Comparative Example 3 showed the same vividness in the transmissive display as the CRT television, and the brightness in the reflective display was sufficient, but the reflective display was more reflective than the liquid crystal display device of the example. The display was inferior in color vividness and visibility was insufficient.
[0110]
The liquid crystal display device using the color filter of Comparative Example 4 exhibited the same color vividness as the CRT television in the transmissive display, and the brightness and the vividness in the reflective display were sufficient. Six photolithography steps were required, and the manufacturing cost was high.
[0111]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a color filter that can achieve both transmissive display with high color purity and bright reflective display for a transflective liquid crystal display device, suppresses an increase in the number of manufacturing steps, and can be manufactured at low cost. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1: Transparent substrate
2: Black matrix
3: Transparent resin layer
4: Colored layer composed of non-photosensitive color paste
5: Colored layer made of photosensitive color resist
6: Reflection area
7: Transmission area
8B: blue pixel area
8G: green pixel area
8R: red pixel area
9: Open area
10: Overcoat layer

Claims

At least one color pixel is a color filter including a transmission region and a reflection region, wherein the pixel has a transparent resin layer between the substrate and the coloring layer in the reflection region, and the reflection region and the transmission region. A color filter for a liquid crystal display device, wherein the thickness of the colored layer in the region is different, and the colored layer in the reflective region has an opening.

2. The color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the coloring layers formed in the transmission region and the reflection region have a structure in which a plurality of coloring layers are laminated on a substrate.

3. The color filter for a liquid crystal display device according to claim 2, wherein the uppermost layer of the plurality of colored layers laminated on the substrate is formed of a photosensitive color resist.

A liquid crystal display device using the color filter according to claim 1.