JP2004212846A

JP2004212846A - Method for manufacturing color filter for translucent liquid crystal display device

Info

Publication number: JP2004212846A
Application number: JP2003001868A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Yasui; 亮輔安井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a color filter for a translucent liquid crystal display device, in which the color filter having a flat surface and the excellent positional accuracy of a transparent part and a colored layer portion is easily manufactured at a low cost in manufacturing of the color filter of which the colored pixel is constituted of the colored layer of a light transmission region and the colored layer having the transparent part of a light reflection region. <P>SOLUTION: The transparent part 17 is formed by using a colorless transparent photoresist on a substrate 11 and a colored photoresist is applied over the entire surface thereof and is exposed through a photomask. The colored photoresist 18A on the transparent part having a thin film thickness is then peeled by development to form the colored layer 13 with the transparent part exposed from the colored photoresist. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関するものであり、特に、一画素中の着色画素が、一画素中の光透過領域に形成された着色層と、光反射領域に形成され、透明部を有する着色層とで構成されるカラーフィルタを精度よく、廉価に製造することのできる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は自発光型の表示装置ではないので、その表示には他からの光を必要とし、例えば、その後方にバックライトを設け、後方からの光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は透過型液晶表示装置と称され、主に屋内のような暗い環境下で用いられる。
また、例えば、その後方に光反射層を設け、液晶表示装置を観視する際の周囲からの外光によって表示を行う液晶表示装置がある。このような液晶表示装置は反射型液晶表示装置と称され、主に屋外のような周囲が明るい環境下で用いられる。
【０００３】
上記透過型液晶表示装置においては、その後方に設けられたバックライトからの光はカラーフィルタの着色画素を透過し、液晶表示装置が観視される前方の外部へ射出されるようになっている。
この際の着色画素の分光透過率は、例えば、図５における実線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高いものが好ましいものである。
【０００４】
図６は、従来法の反射型液晶表示装置の一例を断面で示す説明図であるが、図６に示すように、反射型液晶表示装置（６０）は、対向基板（６８）、液晶（６５）、カラーフィルタ（６９）などで構成されている。図６において、対向基板（６８）は、画素表示に必要な駆動素子（図示せず）や光拡散反射性の電極層（６６）などが基板（６７）上に形成されたもので構成されている。
また、カラーフィルタ（６９）は、ガラス基板（６１）、着色画素（６２）、オーバーコート層（６３）、透明電極層（６４）などで構成されている。
【０００５】
図６において、外光（Ｌ１）は着色画素（６２）を通過し色光となり、光拡散反射性の電極層（６６）にて反射され、再び着色画素（６２）を通過して、外部へ反射光（Ｌ２）として射出されるようになっている。
このような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素（６２）の色濃度は、透過型液晶表示装置用カラーフィルタのカラーフィルタ画素の色濃度より低い色濃度のものである。
【０００６】
これは、上記のように外部からの光は、入射の際と反射の際の２回にわたり赤色の着色画素を透過し、外部へ射出されるので、例えば、図５における点線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がやや高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率がやや高いものを用いることにより、実線で示す透過型に用いられる赤色の着色画素の分光透過率と同様の効果が得られるようにしているものである。
そして、このような点線で示すような分光透過率を有する着色画素の形成は、例えば、着色画素に含まれる顔料の含有量を少なくすることにより行われている。
【０００７】
さて、液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素の形成は、種々な方法により行われているが、感光性樹脂組成物に顔料を分散させた感光性着色樹脂組成物（着色フォトレジスト）を材料として用い、フォトリソグラフィー法により着色画素を形成する顔料分散法が広く採用されている。
【０００８】
この顔料分散法、すなわち、着色フォトレジストを用いフォトリソグラフィー法により、上記のような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素を形成する場合には、画素の色濃度を低くするため、その着色画素に含まれる顔料の含有量を少なくしたり、または、着色画素の厚さを薄く形成する手段が用いられている。
【０００９】
上記透過型液晶表示装置は、主に屋内のような暗い環境下で用いられるものであり、屋外のような周囲が明るい環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。また、上記反射型液晶表示装置は、主に屋外のような周囲が明るい環境下で用いられるものであり、屋内のような暗い環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。
【００１０】
このような透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置に対し、半透過型液晶表示装置と称される液晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。
この半透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができるものであり、モバイル機器に用いられる液晶表示装置として期待されている液晶表示装置である。
【００１１】
図３は、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を示したものであり、特に、一画素に対応する部位を拡大して示す平面図である。また、図４は、図３に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置の一画素の部分を示す断面説明図である。図３におけるＸ−Ｘ’線の断面が、図４に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）の断面に相当する。
【００１２】
図３、及び図４に示すように、この半透過型液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ上に形成された透明電極（１４）、液晶（５０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ基板（４０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（４１）及び反射電極（４２）で構成されている。
【００１３】
半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（１３）が形成されたものである。また、透明電極（４１）及び反射電極（４２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。
１画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（１２）を除くと、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）とで構成されている。
光透過領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、光反射領域（Ｒｅ）は、反射型液晶表示装置として機能する領域である。
【００１４】
１画素の領域（Ｐｘ）内の着色層（１５）及び透明部を有する着色層（１６）は、同一の着色層形成材料を用いて設けられた同一厚さの着色層である。図４にては、説明上、左斜線と右斜線で表記してある。また、図４中、反射電極（４２）の両端の上方が着色層（１５）と透明部を有する着色層（１６）との境界であり、鎖線で表記してある。
着色画素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）には、その全領域に厚さＤ１の均一な着色層（１５）が形成され、また、光反射領域（Ｒｅ）には、外光が入反射する透明部（１７）を有する着色層（１６）が形成されている。
【００１５】
すなわち、１画素の領域（Ｐｘ）内では、光透過領域（Ｔｒ）の均一な着色層（１５）と、光反射領域（Ｒｅ）の透明部を有する着色層（１６）とで着色画素（１３）が構成されている。
そして、この透明部を有する着色層（１６）の厚さは、その平均厚さ（Ｄ２）で表される。尚、平坦性をもたせるため着色層（１６）の透明部（１７）には、無色透明な樹脂を充填するのが一般的である。
【００１６】
図４に示す、厚さＤ１を有する均一な着色層（１５）の分光透過率は図５に実線で示すような、例えば、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高い透過型液晶表示装置に好適な分光透過率を有する。
光透過領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光が、ＴＦＴ基板（４０）、透明電極（４１）、液晶（５０）、透明電極（１４）を経て着色画素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）の着色層（１５）を通過し色光となり白細矢印（ａ）で示すように、外部へ射出するようになっている。
従って、この半透過型液晶表示装置のバックライトを点灯し透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をする。
【００１７】
また、この半透過型液晶表示装置のバックライトを消灯し、屋外のような非常に明るい環境下で反射型液晶表示装置として使用した際には、光反射領域（Ｒｅ）において、斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光が、ガラス基板（１１）、平均厚さ（Ｄ２）の、透明部を有する着色層（１６）を通過し色光となり反射電極（４２）にて反射され、斜線細矢印（ｂ）で示すように、再び外部へ射出するようになっている。
【００１８】
この際の反射光は、平均厚さ（Ｄ２）の透明部を有する着色層（１６）を２回にわたり通過しているので、その分光透過率は図５に点線で示すような、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がかなり高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率が高い、すなわち、反射型液晶表示装置の分光透過率として好適な分光透過率を有するものとなる。
【００１９】
このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを用いることにより、透過型液晶表示装置としての優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として暗くならず、優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能となる。
【００２０】
図２は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを製造する従来の方法の一例の説明図である。この方法は、図２（ａ）に示すように、先ず、ブラックマトリックス（１２）が形成されたガラス基板（１１）上に、着色層（２５）を形成し、次に、図２（ｂ）に示すように、着色層（２５）が形成されたガラス基板（１１）上に、透明な熱硬化性樹脂（２２）を塗布、加熱し、透明部（２７）に透明樹脂を充填する方法である。
【００２１】
しかし、この方法によると、図２（ｂ’）に示すように、透明部（２７）に充填した熱硬化性樹脂（２２）の表面は平坦にならず、窪み（２３）が生じたものとなりやすい。
表面に窪みが生じたカラーフィルタは、液晶表示装置に用いた際に、液晶の配向に悪影響を及ぼすこととなり好ましいものではない。
【００２２】
従って、透明部（２７）の表面を平坦に充填する方法としては、例えば、図７（ａ）〜（ｆ）に示す方法がとられる場合がある。
すなわち、先ず、ブラックマトリックス（１２）が形成されたガラス基板（１１）上に、ネガ型無色透明フォトレジスト（７８）を塗布し、透明部（１７）を光透過させるフォトマスク（ＰＭ３）を介して露光（Ｃ）、現像処理を行い、透明部（１７）を形成する。（図７（ａ）〜（ｃ））
【００２３】
次に、透明部が形成されたガラス基板（１１）上に、ネガ型着色フォトレジスト（７９）を塗布し、着色層の部分を光透過させるフォトマスク（ＰＭ４）を介して露光（Ｃ）、現像処理を行い、着色層（１５）を形成し、均一な着色層（１５）と透明部を有する着色層（１６）とで構成される着色画素（１３）を形成するといった方法である。（図７（ｄ）〜（ｆ））
【００２４】
この方法によれば、透明部（１７）の厚さと着色層（１５）の厚さが同一で窪みのない、表面が面一な、すなわち、表面が平坦な着色画素を有するカラーフィルタが得られる。
また、この方法によれば、赤色、緑色、青色の各着色画素に設けられる透明部（１７）の大きさが同一である場合、着色層の部分を光透過させるフォトマスク（ＰＭ４）は、同一の一枚のフォトマスク（ＰＭ４）を共用し、赤色、緑色、青色の各着色画素を形成することができる。
【００２５】
しかし、この方法は、透明部の部分を光透過させるフォトマスク（ＰＭ３）と着色層の部分を光透過させるフォトマスク（ＰＭ４）の２枚のフォトマスクを使用するので、カラーフィルタを製造する際のガラス基板が大型の場合などには、透明部を有する着色層（１６）の透明部（１７）と着色層部分の境界（Ｅ）の位置関係を精度よく合わせて製造するのは困難であり、境界（Ｅ）には、着色層部分が透明部に重なった角（ツノ）や隙間が発生し、液晶の配向に悪影響を及ぼすこととなる。
【００２６】
また、この方法では、赤色、緑色、青色の各着色画素に設けられる透明部（１７）の大きさが異なる場合、着色層の部分を光透過させるフォトマスク（ＰＭ４）は、赤色、緑色、青色の各着色画素毎に異なる３枚のフォトマスクを用いて各着色画素を形成することとなり、コストの高いものとなる。
更にまた、この方法では、透明部のパターンが設けられた１枚のフォトマスク（ＰＭ４）を用いて、例えば、赤色の着色画素、すなわち、その透明部には着色層のない着色画素を形成するので、着色画素の寸法、或いは透明部寸法を露光条件を調節して制御しようとした際に、両者が同時に制御されてしまい、両者を個別に制御することは困難である。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、着色画素が光透過領域に形成された着色層と、光反射領域に形成され、透明部を有する着色層とで構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造において、表面が平坦で、着色層中の該透明部と着色層部分の位置精度の優れたカラーフィルタを廉価に、容易に製造することのできる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供することを課題とするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一画素中の着色画素が、光透過領域に形成された着色層と、光反射領域に形成され、透明部を有する着色層とで構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）基板上に無色透明フォトレジストを用いて透明部を形成し、
２）該透明部が形成された基板上の全面に着色フォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光し、
３）基板部分上の着色フォトレジストの膜厚より薄い膜厚を有する該透明部上の着色フォトレジストを、現像によって該透明部上から選択的に剥離し、該透明部を着色フォトレジストから露出させ、ベーキングを行い、着色層を形成し、
該透明部の表面と該着色層の表面とが面一で平坦、且つ該透明部と該着色層との位置精度が優れた着色画素を有するカラーフィルタを廉価に製造することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００２９】
また、本発明は、上記発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記フォトマスクが、透明部上の着色フォトレジストに、現像による選択的な剥離を促進させる微小孔を形成するための微小孔パターンを有するフォトマスクであることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００３０】
また、本発明は、上記発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記着色層の形成後に、上記露出した透明部周辺の着色層の角を研磨除去することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を、その一実施形態に基づいて説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一実施例を示す断面図である。図１は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを構成する一画素中の着色画素部分の断面を拡大して示すものである。
図１に示すように、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、例えば、ブラックマトリックス（１２）が形成された基板（１１）上に、光透過領域に形成される着色層（１５）と、光反射領域に形成され透明部を有する着色層（１６）とで構成される着色画素（１３）を有するカラーフィルタを製造する方法である。
【００３２】
先ず、ブラックマトリックス（１２）が形成された基板（１１）上に、無色透明フォトレジストを塗布し、フォトマスクを介した露光、現像、バーニングを行い透明部（１７）を形成する。図１（ａ）は透明部（１７）が形成された段階のものである。
次に、図１（ｂ）に示すように、透明部（１７）が形成された基板（１１）上の全面に着色フォトレジスト（１８）を塗布する。基板（１１）上には既にＤ３で示す厚さを有する透明部（１７）が形成されているので、基板（１１）上の全面に着色フォトレジスト（１８）を塗布すると、透明部上の着色フォトレジスト（１８Ａ）の厚さ（Ｄ４）は、基板部分上の着色フォトレジスト（１８Ｂ）の厚さ（Ｄ５）よりも薄い厚さとなる（Ｄ４＜Ｄ５）。
【００３３】
次に、図１（ｃ）に示すように、フォトマスク（ＰＭ２）を介した露光（Ｃ）を行う。図１は、例えば、赤色の一画素を拡大して示したものであり、この一画素内にはフォトマスク（ＰＭ２）を介した均一な露光がなされ、緑色、青色などが続いて形成される他色の着色画素の部分はフォトマスク（ＰＭ２）によって遮光されている。すなわち、このフォトマスク（ＰＭ２）は、緑色、青色など他色の着色画素が形成される部分を遮光し、赤色の着色画素内を露光する。
このフォトマスク（ＰＭ２）は、図７における、着色層の部分を光透過させるフォトマスク（ＰＭ４）と対比して明らかなように、一画素内で透明部と着色層とを区分けるようなパターンにはなっていない。
【００３４】
次に、露光した着色フォトレジスト（１８）に現像を行い赤色の着色画素を形成する。この際、基板部分上の着色フォトレジスト（１８Ｂ）の厚さ（Ｄ５）よりも薄い厚さ（Ｄ４）を有する透明部上の着色フォトレジスト（１８Ａ）は、現像によって透明部上から選択的に剥離し、透明部（１７）が着色フォトレジスト（１８）から露出し、ベーキング後に、図１（ｄ）に示すような着色画素（１３）となる。
得られた着色画素（１３）は、透明部（１７）の表面と着色層（１５）の表面とが面一で平坦なものであり、また、境界（Ｅ）には、着色層部分が透明部に重なった角（ツノ）や隙間が生じていない。
【００３５】
尚、透明部（１７）を形成する際には、透明部（１７）の厚さ（Ｄ３）は厚めに形成しておくことが好ましい。透明部（１７）は、その形成時のベーキングによって一度熱収縮しているが、引き続く着色層の形成の際に、さらにベーキングされることになるので、透明部（１７）の厚さ（Ｄ３）は、引き続く着色層の形成による熱収縮を見越し、また、透明部上の着色フォトレジスト（１８Ａ）が剥離し易くなるように、厚めに形成しておくことが好ましい。
【００３６】
また、現像によって透明部上から剥離する透明部上の着色フォトレジスト（１８Ａ）は、図１（ｃ’）に示すように、現像による選択的な剥離を促進させる微小孔（１９）を有することが好ましい。
この微小孔（１９）は、フォトマスク（ＰＭ２）上の透明部（１７）に対応した部分に微小孔パターンを設けたフォトマスクを用いることによって容易に形成できる。
【００３７】
また、本発明においては、着色層の形成後に、露出した透明部周辺の着色層の角（ツノ）を研磨除去することを特徴とするものである。
例えば、明度を犠牲にしても彩度の高いカラーフィルタを製造する場合、図１（ｄ’）に示すように、基板部分上の着色フォトレジスト（１８Ｂ）の厚さ（Ｄ６）、及びそれに付随して透明部（１７）の厚さ（Ｄ７）が厚くなるが、これらの厚さ（Ｄ６、Ｄ７）が厚くなると、露出した透明部の周辺に着色層の角（ツノ）（２０）が生じ易い。このような着色層の角（ツノ）（２０）は、液晶配向に悪影響を及ぼすことになるので除去することが好ましい。角（ツノ）を除去する方法としては平盤研磨が好適である。
【００３８】
上記のように、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法においては、着色層の形成に用いるフォトマスク（ＰＭ２）は、一画素内で透明部と着色層とを区分けるようなパターンにはなっていないので、例えば、赤色、緑色、青色の各着色層に設けられる透明部の大きさが異なる場合においても、フォトマスクは、赤色、緑色、青色の各着色画素に共通した同一の一枚のフォトマスクを用いて各色着色画素を形成することができ、コストの低いものとなる。
【００３９】
また、同様に、透明部の形成に用いるフォトマスクと、各色着色画素の形成に用いるフォトマスクは異なったフォトマスクであり、透明部と各色着色画素の形成は個別に行うので、例えば、露光条件を調節して着色層の寸法、或いは透明部の寸法を制御しようとした際に、両者を個別に制御することができ、精度の高いカラーフィルタを製造することが容易になる。
また、着色画素の形成は既に形成された透明部に対するセルフアライメントであるので、透明部と着色層との位置関係は良好なものとなる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、一画素中の着色画素が光透過領域に形成された着色層と、光反射領域に形成され透明部を有する着色層とで構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、基板上に透明部を形成し、この基板上の全面に着色フォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光し、透明部上の着色フォトレジストを、現像によって透明部上から選択的に剥離し、透明部を着色フォトレジストから露出させベーキングを行い着色層を形成するので、透明部の表面と着色層の表面とが面一で平坦、且つ透明部と着色層との位置精度が優れた着色画素を有するカラーフィルタを廉価に製造する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一実施例を示す断面図である。
【図２】半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを製造する従来の方法の一例の説明図である。
【図３】半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を示したものであり、特に、一画素に対応する部位を拡大して示す平面図である。
【図４】図３に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置の一画素の部分を示す断面説明図である。
【図５】透過型液晶表示装置用及び反射型液晶表示装置用カラーフィルタの赤色の着色画素の分光透過率を示した説明図である。
【図６】従来法における反射型液晶表示装置の一例を断面で示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを製造する方法の一例の説明図である。
【符号の説明】
１１…ガラス基板
１２…ブラックマトリックス
１３、６２…着色画素
１４…透明電極
１５…光透過領域の均一な着色層
１６…光反射領域の透明部を有する着色層
１７、２７…透明部
１８…着色フォトレジスト
１８Ａ…透明部上の着色フォトレジスト
１８Ｂ…基板部分上の着色フォトレジスト
１９…微小孔
２０…着色層の角（ツノ）
２２…熱硬化性樹脂
２３…窪み
２５…着色層
３０…半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
４０…ＴＦＴ素子などが形成されたＴＦＴ基板
４１…ＴＦＴ基板上に形成された透明電極
４２…ＴＦＴ基板上に形成された反射電極
５０、６５…液晶
６０…反射型液晶表示装置の一例
６１…ガラス基板
６３…オーバーコート層
６４…透明電極層
６６…光拡散反射性の電極層
６７…基板
６８…対向基板
６９…カラーフィルタ
７８…ポジ型無色透明フォトレジスト
７９…ネガ型着色フォトレジスト
Ａ…バックライトからの白色光
Ｂ…周囲からの外光
Ｌ１…外光
Ｌ２…反射光
ＰＭ２…本発明における着色画素の部分を光透過させるフォトマスク
ＰＭ３…透明部の部分を光透過させるフォトマスク
ＰＭ４…着色層の部分を光透過させるフォトマスク
Ｄ１…着色層の厚さ
Ｄ２…透明部を有する着色層の平均厚さ
Ｄ３…透明部の厚さ
Ｄ４…透明部上の着色フォトレジストの厚さ
Ｄ５…基板部分上の着色フォトレジストの厚さ
Ｄ６…基板部分上の厚さの厚い着色フォトレジストの厚さ
Ｄ７…透明部の厚さ
Ｅ…透明部と着色層との境界
Ｐｘ…１画素の領域
Ｒｅ…光反射領域
Ｔｒ…光透過領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, in particular, a colored pixel in one pixel, a colored layer formed in a light transmitting region in one pixel, formed in a light reflecting region, The present invention relates to a method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device, which can manufacture a color filter composed of a colored layer having a transparent portion with high accuracy and at low cost.
[0002]
[Prior art]
Since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, the display requires light from other sources. For example, a backlight is provided behind the liquid crystal display device, and display is performed by light from the rear. Such a liquid crystal display device is called a transmission type liquid crystal display device, and is mainly used in a dark environment such as indoors.
Further, for example, there is a liquid crystal display device in which a light reflection layer is provided behind the liquid crystal display device and the display is performed by external light from the surroundings when viewing the liquid crystal display device. Such a liquid crystal display device is called a reflection type liquid crystal display device, and is mainly used in an environment with bright surroundings such as outdoors.
[0003]
In the transmissive liquid crystal display device, light from a backlight provided behind the transmissive liquid crystal display device passes through the colored pixels of the color filter and is emitted to the outside in front of the liquid crystal display device. .
The spectral transmittance of the colored pixel at this time is, for example, as shown by the solid line in FIG. 5, the spectral transmittance of the red colored pixel is low at a wavelength of 400 to 600 nm, and low at a wavelength of 600 to 700 nm. Are high.
[0004]
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a conventional reflection type liquid crystal display device in cross section. As shown in FIG. 6, the reflection type liquid crystal display device (60) includes a counter substrate (68) and a liquid crystal (65). ), A color filter (69) and the like. In FIG. 6, a counter substrate (68) is formed by forming a driving element (not shown) necessary for pixel display, an electrode layer (66) having a light diffusive reflection property, and the like on a substrate (67). I have.
The color filter (69) includes a glass substrate (61), a colored pixel (62), an overcoat layer (63), a transparent electrode layer (64), and the like.
[0005]
In FIG. 6, the external light (L1) passes through the colored pixel (62) to become colored light, is reflected by the light diffusion reflective electrode layer (66), passes through the colored pixel (62) again, and is reflected to the outside. The light is emitted as light (L2).
The color density of the colored pixel (62) of the color filter for the reflection type liquid crystal display device is lower than the color density of the color filter pixel of the color filter for the transmission type liquid crystal display device.
[0006]
This is because, as described above, the light from the outside passes through the red colored pixel twice when the light is incident and when the light is reflected, and is emitted to the outside. For example, as shown by a dotted line in FIG. The spectral transmittance of the red colored pixel is slightly higher at a wavelength of 400 to 600 nm, and is slightly higher at a wavelength of 600 to 700 nm. The effect is the same as that of the spectral transmittance.
The formation of a colored pixel having a spectral transmittance as shown by such a dotted line is performed, for example, by reducing the content of a pigment contained in the colored pixel.
[0007]
The formation of colored pixels of a color filter for a liquid crystal display device is performed by various methods, and a photosensitive colored resin composition (colored photoresist) in which a pigment is dispersed in a photosensitive resin composition is used as a material. A pigment dispersion method for forming colored pixels by photolithography is widely used.
[0008]
In the case of forming the colored pixels of the color filter for the reflective liquid crystal display device as described above by the pigment dispersion method, that is, the photolithography method using the colored photoresist, the color density of the pixels is reduced. Means for reducing the content of the pigment contained in the pixel or reducing the thickness of the colored pixel is used.
[0009]
The transmissive liquid crystal display device is used mainly in a dark environment such as indoors, and has a drawback that it is difficult to view the display in a bright environment such as outdoors. Further, the above-mentioned reflection type liquid crystal display device is used mainly in an environment where the surroundings are bright such as outdoors, and has a drawback that the display is difficult to see in a dark environment such as indoors.
[0010]
In contrast to such a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device, a liquid crystal display device called a transflective liquid crystal display device has both functions of a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device. It is a liquid crystal display device.
This transflective liquid crystal display device can be used in a very bright environment such as outdoors or in a dark environment such as indoors, and is expected to be used as a liquid crystal display device used in mobile devices. A display device.
[0011]
FIG. 3 shows an example of a color filter used in a transflective liquid crystal display device. In particular, FIG. 3 is an enlarged plan view showing a portion corresponding to one pixel. FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing one pixel portion of a transflective liquid crystal display device using the color filter for a transflective liquid crystal display device shown in FIG. The cross section taken along line XX ′ in FIG. 3 corresponds to the cross section of the color filter (30) for a transflective liquid crystal display device shown in FIG.
[0012]
As shown in FIGS. 3 and 4, the transflective liquid crystal display device has a color filter (30) for a transflective liquid crystal display device and a transparent electrode (30) formed on the color filter for a transflective liquid crystal display device. 14), a liquid crystal (50), a TFT substrate (40) on which a TFT element (not shown) is formed, a transparent electrode (41) and a reflective electrode (42) formed on the TFT substrate.
[0013]
The color filter (30) for a transflective liquid crystal display device has a black matrix (12) and a colored pixel (13) formed on a glass substrate (11). Further, the transparent electrode (41) and the reflective electrode (42) are connected to the drain electrode of the TFT element.
Except for the black matrix (12), the region (Px) of one pixel is composed of a light transmitting region (Tr) and a light reflecting region (Re).
The light transmission region (Tr) is a region that functions as a transmission type liquid crystal display device, and the light reflection region (Re) is a region that functions as a reflection type liquid crystal display device.
[0014]
The colored layer (15) and the colored layer (16) having a transparent portion in one pixel region (Px) are colored layers having the same thickness provided using the same colored layer forming material. In FIG. 4, for the sake of explanation, it is indicated by oblique lines on the left and right. In FIG. 4, the upper part of both ends of the reflective electrode (42) is a boundary between the colored layer (15) and the colored layer (16) having a transparent portion, and is indicated by a chain line.
A uniform colored layer (15) having a thickness D1 is formed in the entire light transmitting region (Tr) of the colored pixel (13), and external light enters and reflects in the light reflecting region (Re). A colored layer (16) having a transparent portion (17) is formed.
[0015]
That is, in one pixel region (Px), a colored pixel (13) is formed by a uniform colored layer (15) in a light transmitting region (Tr) and a colored layer (16) having a transparent portion in a light reflecting region (Re). ) Is configured.
The thickness of the colored layer (16) having the transparent portion is represented by the average thickness (D2). In addition, it is general that the transparent portion (17) of the colored layer (16) is filled with a colorless and transparent resin in order to provide flatness.
[0016]
The spectral transmittance of the uniform colored layer (15) having a thickness D1 shown in FIG. 4 is shown by a solid line in FIG. 5, for example, the spectral transmittance of a red colored pixel is the transmittance at a wavelength of 400 to 600 nm. And a spectral transmittance suitable for a transmission type liquid crystal display device having a high transmittance at a wavelength of 600 to 700 nm.
In the light transmitting region (Tr), white light from the backlight indicated by the thick white arrow (A) passes through the TFT substrate (40), the transparent electrode (41), the liquid crystal (50), and the transparent electrode (14) to form a colored pixel. The light passes through the colored layer (15) of the light transmission region (Tr) of (13) to become colored light and is emitted to the outside as shown by the white thin arrow (a).
Therefore, when the backlight of this transflective liquid crystal display device is turned on and used as a transmissive liquid crystal display device, a transmissive color display having excellent brightness and chroma as the transmissive liquid crystal display device is performed.
[0017]
When the backlight of this transflective liquid crystal display device is turned off and used as a reflective liquid crystal display device in a very bright environment such as outdoors, in the light reflection region (Re), a thick oblique arrow ( External light from the periphery shown in B) passes through the glass substrate (11) and the colored layer (16) having an average thickness (D2) and having a transparent portion, becomes colored light, and is reflected by the reflective electrode (42). As shown by the thin arrow (b), the light is emitted to the outside again.
[0018]
Since the reflected light at this time has passed twice through the colored layer (16) having a transparent portion having an average thickness (D2), its spectral transmittance is as shown by a dotted line in FIG. The spectral transmittance of the pixel is significantly high in the wavelength range of 400 to 600 nm, and high in the wavelength range of 600 to 700 nm. That is, the pixel has a suitable spectral transmittance as the spectral transmittance of the reflective liquid crystal display device. .
[0019]
By using such a color filter for a transflective liquid crystal display device, a transmissive color display having excellent brightness and saturation as a transmissive liquid crystal display device is obtained, and the reflection type liquid crystal display device is not darkened. It is possible to provide a reflective color display having excellent brightness and saturation.
[0020]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a conventional method for manufacturing the above-described color filter for a transflective liquid crystal display device. In this method, as shown in FIG. 2A, first, a colored layer (25) is formed on a glass substrate (11) on which a black matrix (12) is formed, and then, FIG. As shown in (1), a transparent thermosetting resin (22) is applied and heated on the glass substrate (11) on which the colored layer (25) is formed, and the transparent portion (27) is filled with the transparent resin. is there.
[0021]
However, according to this method, as shown in FIG. 2 (b ′), the surface of the thermosetting resin (22) filled in the transparent portion (27) is not flat, and a depression (23) is formed. Cheap.
A color filter having a depression on its surface is not preferable because it has a bad influence on the alignment of liquid crystal when used in a liquid crystal display device.
[0022]
Therefore, as a method for filling the surface of the transparent portion (27) flat, for example, the methods shown in FIGS. 7A to 7F may be used.
That is, first, a negative type colorless transparent photoresist (78) is applied on a glass substrate (11) on which a black matrix (12) is formed, and a transparent photomask (PM3) is formed through the transparent portion (17). Exposure (C) and development are performed to form a transparent portion (17). (FIGS. 7A to 7C)
[0023]
Next, a negative colored photoresist (79) is applied on the glass substrate (11) on which the transparent portion is formed, and is exposed (C) through a photomask (PM4) that allows the colored layer to transmit light. In this method, a colored layer (15) is formed by performing a development process, and a colored pixel (13) composed of a uniform colored layer (15) and a colored layer (16) having a transparent portion is formed. (FIGS. 7D to 7F)
[0024]
According to this method, it is possible to obtain a color filter having the same thickness of the transparent portion (17) and the thickness of the coloring layer (15), no depression, and a flat surface, that is, a color filter having a flat surface. .
According to this method, when the size of the transparent portion (17) provided in each of the red, green, and blue colored pixels is the same, the photomask (PM4) that transmits light through the colored layer portion is the same. Each of the red, green, and blue colored pixels can be formed by sharing one photomask (PM4).
[0025]
However, this method uses two photomasks, a photomask (PM3) that transmits light through the transparent portion and a photomask (PM4) that transmits light through the colored layer. In the case where the glass substrate is large, it is difficult to accurately adjust the positional relationship between the transparent portion (17) of the colored layer (16) having the transparent portion and the boundary (E) between the colored layer portions. At the boundary (E), corners (horns) and gaps where the colored layer portion overlaps the transparent portion are generated, which adversely affects the alignment of the liquid crystal.
[0026]
Further, in this method, when the size of the transparent portion (17) provided in each of the red, green, and blue colored pixels is different, the photomask (PM4) that transmits light through the colored layer is red, green, and blue. Each colored pixel is formed by using three different photomasks for each colored pixel, thereby increasing the cost.
Furthermore, in this method, for example, a red colored pixel, that is, a colored pixel having no colored layer in the transparent portion is formed using one photomask (PM4) provided with a pattern of the transparent portion. Therefore, when the size of the colored pixel or the size of the transparent portion is to be controlled by adjusting the exposure conditions, both are controlled at the same time, and it is difficult to control both separately.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and a half pixel including a colored layer formed in a light transmission region and a colored layer formed in a light reflection region and having a transparent portion is provided. In the production of a color filter for a transmission type liquid crystal display device, a color filter having a flat surface and an excellent positional accuracy of the transparent portion and the colored layer portion in the colored layer can be easily manufactured at low cost. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a color filter for a transflective liquid crystal display device, in which a colored pixel in one pixel is formed of a colored layer formed in a light transmitting region and a colored layer formed in a light reflecting region and having a transparent portion. In the manufacturing method of
1) forming a transparent portion on the substrate using a colorless transparent photoresist,
2) applying a colored photoresist on the entire surface of the substrate on which the transparent portion is formed, and exposing through a photomask;
3) The colored photoresist on the transparent portion having a thickness smaller than the thickness of the colored photoresist on the substrate portion is selectively peeled off from the transparent portion by development, and the transparent portion is exposed from the colored photoresist. And baking to form a colored layer,
A semi-finished color filter comprising a color filter having colored pixels in which the surface of the transparent portion and the surface of the colored layer are flush and flat and the positional accuracy between the transparent portion and the colored layer is excellent. This is a method for manufacturing a color filter for a transmission type liquid crystal display device.
[0029]
Further, according to the present invention, in the method for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the above invention, the photomask forms fine holes in the colored photoresist on the transparent portion to promote selective peeling by development. 2. A method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the photomask has a fine hole pattern for performing the process.
[0030]
According to the present invention, in the method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention, after forming the colored layer, corners of the colored layer around the exposed transparent portion are polished and removed. A method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to claim 1 or 2.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention will be described based on an embodiment thereof.
1A to 1D are cross-sectional views showing one embodiment of a method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display according to the present invention. FIG. 1 shows an enlarged cross section of a colored pixel portion in one pixel constituting a color filter for a transflective liquid crystal display device.
As shown in FIG. 1, a method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention includes, for example, a method of forming a color formed in a light transmitting region on a substrate (11) on which a black matrix (12) is formed. This is a method for producing a color filter having a colored pixel (13) composed of a layer (15) and a colored layer (16) formed in a light reflection region and having a transparent portion.
[0032]
First, a colorless and transparent photoresist is applied on a substrate (11) on which a black matrix (12) is formed, and is exposed through a photomask, developed, and burned to form a transparent portion (17). FIG. 1A shows a state in which the transparent portion (17) is formed.
Next, as shown in FIG. 1B, a colored photoresist (18) is applied to the entire surface of the substrate (11) on which the transparent portion (17) is formed. Since a transparent portion (17) having a thickness indicated by D3 has already been formed on the substrate (11), if a colored photoresist (18) is applied to the entire surface of the substrate (11), the colored portion on the transparent portion is colored. The thickness (D4) of the photoresist (18A) is smaller than the thickness (D5) of the colored photoresist (18B) on the substrate portion (D4 <D5).
[0033]
Next, as shown in FIG. 1C, exposure (C) is performed via a photomask (PM2). FIG. 1 is, for example, an enlarged view of one pixel of red. In this one pixel, uniform exposure is performed via a photomask (PM2), and green, blue, and the like are successively formed. The other color pixels are shielded from light by the photomask (PM2). That is, the photomask (PM2) shields a portion where a colored pixel of another color such as green or blue is formed, and exposes the inside of the red colored pixel.
This photomask (PM2) is a pattern that separates the transparent portion and the colored layer in one pixel, as is apparent from comparison with the photomask (PM4) in FIG. 7 that allows the colored layer to transmit light. Has not become.
[0034]
Next, the exposed colored photoresist (18) is developed to form a red colored pixel. At this time, the colored photoresist (18A) on the transparent portion having a thickness (D4) smaller than the thickness (D5) of the colored photoresist (18B) on the substrate portion is selectively developed from above the transparent portion by development. After peeling, the transparent portion (17) is exposed from the colored photoresist (18), and after baking, becomes a colored pixel (13) as shown in FIG. 1 (d).
In the obtained colored pixel (13), the surface of the transparent portion (17) and the surface of the colored layer (15) are flush and flat, and at the boundary (E), the colored layer portion is transparent. No overlapping corners (horns) or gaps have occurred.
[0035]
When forming the transparent portion (17), it is preferable that the thickness (D3) of the transparent portion (17) is formed relatively thick. The transparent portion (17) has been thermally shrunk once by baking during its formation, but will be further baked during the subsequent formation of the colored layer, so that the thickness (D3) of the transparent portion (17) Is preferably thicker so as to allow for thermal shrinkage due to the subsequent formation of a colored layer and to make it easier for the colored photoresist (18A) on the transparent portion to peel off.
[0036]
In addition, the colored photoresist (18A) on the transparent part which is peeled off from the transparent part by development has micro holes (19) for promoting selective peeling by development as shown in FIG. 1 (c '). Is preferred.
The minute holes (19) can be easily formed by using a photomask in which a minute hole pattern is provided in a portion corresponding to the transparent portion (17) on the photomask (PM2).
[0037]
Further, in the present invention, after forming the colored layer, corners (horns) of the colored layer around the exposed transparent portion are polished and removed.
For example, in the case of manufacturing a color filter having high chroma even at the expense of lightness, as shown in FIG. 1D ', the thickness (D6) of the colored photoresist (18B) on the substrate portion and the thickness (D6) As a result, the thickness (D7) of the transparent portion (17) increases, but when these thicknesses (D6, D7) increase, corners (horns) (20) of the colored layer occur around the exposed transparent portion. easy. Such a corner (horn) (20) of the colored layer has an adverse effect on the liquid crystal alignment, and is preferably removed. As a method for removing corners (horns), flat plate polishing is preferable.
[0038]
As described above, in the method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention, the photomask (PM2) used for forming the colored layer is such that the transparent portion and the colored layer are separated within one pixel. The photomask is common to each of the red, green, and blue colored pixels, even when the size of the transparent portion provided in each of the red, green, and blue colored layers is different, for example. Colored pixels of each color can be formed using the same one photomask, resulting in low cost.
[0039]
Similarly, the photomask used for forming the transparent portion and the photomask used for forming each color-colored pixel are different photomasks. Since the formation of the transparent portion and each color-colored pixel are performed separately, for example, When the size of the colored layer or the size of the transparent portion is to be controlled by adjusting the size, both can be controlled individually, and it becomes easy to manufacture a color filter with high accuracy.
Further, since the formation of the colored pixel is a self-alignment with respect to the already formed transparent portion, the positional relationship between the transparent portion and the colored layer is good.
[0040]
【The invention's effect】
The present invention is directed to the manufacture of a color filter for a transflective liquid crystal display device including a colored layer in which a colored pixel in one pixel is formed in a light transmitting region, and a colored layer formed in a light reflecting region and having a transparent portion. In the method, a transparent portion is formed on a substrate, a colored photoresist is applied to the entire surface of the substrate, exposed through a photomask, and the colored photoresist on the transparent portion is selectively developed from the transparent portion by development. The baking is performed by exposing the transparent portion from the colored photoresist and baking to form a colored layer. Therefore, the surface of the transparent portion and the surface of the colored layer are flush and flat, and the positional accuracy between the transparent portion and the colored layer is improved. The present invention provides a method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device, in which a color filter having excellent colored pixels is manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views showing one embodiment of a method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a conventional method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device.
FIG. 3 is a plan view showing an example of a color filter used in the transflective liquid crystal display device, and particularly showing an enlarged portion corresponding to one pixel.
4 is an explanatory cross-sectional view showing one pixel portion of a transflective liquid crystal display device using the color filter for a transflective liquid crystal display device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a spectral transmittance of a red colored pixel of a color filter for a transmission type liquid crystal display device and a color filter for a reflection type liquid crystal display device.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a cross section of a conventional reflection type liquid crystal display device.
FIGS. 7A to 7F are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Glass substrate 12 ... Black matrix 13, 62 ... Colored pixel 14 ... Transparent electrode 15 ... Uniform colored layer 16 of a light transmission area | region ... Colored layer 17, 27 having a transparent part of a light reflection area, 27 ... Transparent part 18 ... Colored photo Resist 18A ... Colored photoresist 18B on the transparent part ... Colored photoresist 19 on the substrate part ... Micropore 20 ... Colored layer corner (horn)
Reference Signs List 22 thermosetting resin 23 recess 25 coloring layer 30 color filter 40 for transflective liquid crystal display device TFT substrate 41 on which TFT elements and the like are formed transparent electrode 42 formed on TFT substrate 42 TFT substrate Reflective electrodes 50, 65 formed on the liquid crystal 60, an example of a reflective liquid crystal display device 61, a glass substrate 63, an overcoat layer 64, a transparent electrode layer 66, a light-diffuse and reflective electrode layer 67, a substrate 68, and a facing surface. Substrate 69 Color filter 78 Positive colorless transparent photoresist 79 Negative colored photoresist A White light B from backlight B External light L1 External light L2 Reflected light PM2 Colored pixel in the present invention A photomask PM3 that transmits light through the portion... A photomask PM4 that transmits light through the transparent portion... A photomask D1 that transmits light through the colored layer portion. Thickness D2: average thickness of the colored layer having a transparent portion D3: thickness of the transparent portion D4: thickness of the colored photoresist on the transparent portion D5: thickness of the colored photoresist on the substrate portion D6: substrate portion Thickness of the thick colored photoresist D7: thickness of the transparent portion E: boundary Px between the transparent portion and the colored layer: region of one pixel Re: light reflection region Tr: light transmission region

Claims

In a method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device, a colored pixel in one pixel is formed of a colored layer formed in a light transmitting region and a colored layer formed in a light reflecting region and having a transparent portion. ,
1) forming a transparent portion on the substrate using a colorless transparent photoresist,
2) applying a colored photoresist on the entire surface of the substrate on which the transparent portion is formed, and exposing through a photomask;
3) The colored photoresist on the transparent portion having a thickness smaller than the thickness of the colored photoresist on the substrate portion is selectively peeled off from the transparent portion by development, and the transparent portion is exposed from the colored photoresist. And baking to form a colored layer,
A semi-finished color filter comprising a color filter having colored pixels in which the surface of the transparent portion and the surface of the colored layer are flush and flat and the positional accuracy between the transparent portion and the colored layer is excellent. A method for manufacturing a color filter for a transmission type liquid crystal display device.

2. The half photomask according to claim 1, wherein the photomask is a photomask having a micropore pattern for forming micropores in a colored photoresist on a transparent portion to promote selective peeling by development. A method for manufacturing a color filter for a transmission type liquid crystal display device.

3. The method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein after forming the colored layer, corners of the colored layer around the exposed transparent portion are polished and removed.