JP2006221015A - Color filter for liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造に関するものであり、特に、フォトスペーサー及び配向制御突起を同時に形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
また、上記製造方法によって製造された液晶表示装置用カラーフィルタに関するものである。
The present invention relates to the manufacture of a color filter for a liquid crystal display device, and more particularly to a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device in which a photo spacer and an alignment control protrusion are simultaneously formed.
The present invention also relates to a color filter for a liquid crystal display device manufactured by the above manufacturing method.
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図５は、図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図４、及び図５に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ（４）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図４、及び図５はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a color filter used in the liquid crystal display device. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of the color filter shown in FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5, the color filter (4) used in the liquid crystal display device has a black matrix (41), a colored pixel (42), and a transparent conductive film (43) on a glass substrate (40). Are formed sequentially.
4 and 5 schematically show a color filter, and 12 colored pixels (42) are represented. In an actual color filter, for example, several hundreds are displayed on a 17-inch diagonal screen. A large number of colored pixels of about μm are arranged.
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成してブラックマトリックス基板とし、次に、このブラックマトリックス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。
As a method for manufacturing a color filter having the above structure used in many liquid crystal display devices, a black matrix is first formed on a glass substrate to form a black matrix substrate, and then the black matrix on the black matrix substrate is used. A method is widely used in which a colored pixel is formed by aligning with the pattern, and a transparent conductive film is aligned and formed.
The black matrix (41) is a matrix having light shielding properties, the colored pixels (42) have, for example, red, green, and blue filter functions, and the transparent conductive film (43) is transparent. Provided as a simple electrode.
ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
The black matrix (41) is composed of a matrix portion (41A) between the colored pixels (42) and a frame portion (41B) surrounding the peripheral portion of the region (display portion) where the colored pixels (42) are formed. Yes.
The black matrix determines the position of the colored pixels of the color filter, makes the size uniform, and shields unwanted light when used in a display device, making the image of the display device uniform and uniform. In addition, it has a function of making an image with improved contrast.
このブラックマトリックス基板の製造には、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯX などの金属薄膜からなるブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。
For the production of this black matrix substrate, a metal or a metal compound such as chromium (Cr) or chromium oxide (CrO x ) as a black matrix material is formed into a thin film on a glass substrate (40). An etching resist pattern is formed on the formed thin film using, for example, a positive photoresist, and then an exposed portion of the formed metal thin film is etched and an etching resist pattern is stripped, and Cr, CrO A method has been adopted in which a black matrix (41) made of a metal thin film such as X is formed.
Alternatively, the black matrix (41) is formed on the glass substrate (40) by photolithography using a black photosensitive resin for forming a black matrix.
また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜（４３）の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
In addition, the colored pixels (42) are formed by providing a coating film on the black matrix substrate using, for example, a negative photoresist in which a pigment or other pigment is dispersed, and exposing and developing the coating film. A method of forming colored pixels is used.
The transparent conductive film (43) is formed on the black matrix substrate on which the colored pixels are formed by, for example, forming a transparent conductive film by sputtering using ITO (Indium Tin Oxide). .
図４、及び図５に示すカラーフィルタ（４）は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタを内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。
液晶表示装置の改善や、多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して下記のような、種々な機能が付加されるようになった。
The color filter (4) shown in FIGS. 4 and 5 has a basic function as a color filter used in a liquid crystal display device. The liquid crystal display device incorporates such a color filter to realize full color display, and its application range is dramatically expanded, and many products using liquid crystal display devices such as liquid crystal color TVs and notebook PCs are created. It was done.
With the improvement of liquid crystal display devices and the development and practical use of various liquid crystal display devices, the color filters used in the liquid crystal display devices have the following various functions added to the above basic functions. It became so.
１）スペーサー機能
従来の液晶表示装置に於いては、基板間にギャップを形成するために、スペーサーと呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）を散布している。
このスペーサーは透明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にスペーサーが入っていると、黒色表示時にスペーサーを介して光がもれてしまい、また、液晶材料が封入されている基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光もれを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有していた。
1) Spacer function In a conventional liquid crystal display device, transparent spherical particles (beads) of glass or synthetic resin called spacers are dispersed to form a gap between substrates.
Since these spacers are transparent particles, if a spacer is included with the liquid crystal in the pixel, light will leak through the spacer during black display, and the substrate in which the liquid crystal material is enclosed Due to the presence of the spacers between them, the alignment of the liquid crystal molecules in the vicinity of the spacers is disturbed, and light leakage occurs at this part, and the contrast is lowered and the display quality is adversely affected.
このような問題を解決する技術として、感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法により画素間のブラックマトリックスの位置にスペーサー機能を有するフォトスペーサー（突起部）を形成する方法が開発された。
図３は、このような液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。図３に示すように、液晶表示装置用カラーフィルタ（７）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成され、ブラックマトリックス（４１）上方の透明導電膜（４３）上にスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー（４４）が形成されている。このような液晶表示装置用カラーフィルタ（７）を用いた液晶表示装置には、フォトスペーサー（４４）が画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられる。
As a technique for solving such a problem, a method has been developed in which a photosensitive resin is used and a photo spacer (projection) having a spacer function is formed at a position of a black matrix between pixels by a photolithography method.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of such a color filter for a liquid crystal display device. As shown in FIG. 3, in the color filter for liquid crystal display device (7), a black matrix (41), a colored pixel (42), and a transparent conductive film (43) are sequentially formed on a glass substrate (40). A photospacer (44) as a protrusion having a spacer function is formed on the transparent conductive film (43) above the black matrix (41). In the liquid crystal display device using the color filter (7) for such a liquid crystal display device, the photo spacer (44) is formed at a position avoiding the inside of the pixel, and thus the contrast is improved.
このフォトスペーサー（４４）の高さは、基板間ギャップである２μｍ〜５μｍ程度、形状は、水平断面が対角長（１５×１５μｍ）〜（２０×２０μｍ）程度の角丸の矩形、菱形のものが多く用いられている。
また、パネル組み立て工程においては、液晶表示装置用カラーフィルタに荷重をかけて圧着する際に、フォトスペーサーの硬さが硬目であると、押し圧ムラによって基板間のギャップが均一になりにくく、液晶表示装置に色ムラなどが発生し易くなる。従って、フォトスペーサーには荷重によって変形する弾性が必要となる。
The height of the photo spacer (44) is about 2 μm to 5 μm, which is the gap between the substrates, and the shape is a rounded rectangle or rhombus with a horizontal section of diagonal length (15 × 15 μm) to (20 × 20 μm). Many things are used.
In the panel assembly process, when applying pressure to the color filter for a liquid crystal display device and applying pressure, if the photo spacer is hard, the gap between the substrates is less likely to be uniform due to uneven pressing pressure, Color unevenness or the like is likely to occur in the liquid crystal display device. Therefore, the photo spacer needs to be elastic to be deformed by a load.
一方、液晶表示装置の使用時に、その表面に指などが接触して局部的に指圧がかかると、局部的な色ムラなどが発生することがある。このような色ムラなどの発生を回避するためには、フォトスペーサーの硬さは硬目であることが好ましい。すなわち、フォトスペーサーには荷重を加えた際に変形し、荷重を除いた際に復元する復元力を有することが必要である。
本発明における復元率とは、荷重を加えた際の総変形量に対する、荷重を除いた際に復元する量（弾性変形量）であり、復元率は６０％以上のものが好ましいといえる。（復元率＝弾性変形量／総変形量）
２）配向分割機能
従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させるために、液晶を挟持する両
基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。
しかし、多くの液晶表示装置に用いられているＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、中間調表示状態では斜め視角において光がもれ、コントラストが低下し表示品質が悪化する。すなわち、コントラストが良好な視野角は狭いといった問題を有していた。
On the other hand, when a finger touches the surface of the liquid crystal display device and local finger pressure is applied, local color unevenness may occur. In order to avoid the occurrence of such color unevenness, the photo spacer is preferably hard. That is, the photospacer needs to have a restoring force that deforms when a load is applied and restores when the load is removed.
The restoration rate in the present invention is the amount (elastic deformation amount) restored when the load is removed relative to the total deformation amount when the load is applied, and it can be said that the restoration rate is preferably 60% or more. (Restoration rate = elastic deformation / total deformation)
2) Orientation division function In the conventional liquid crystal display device, in order to uniformly align the liquid crystal molecules, polyimide is applied in advance on the transparent conductive film provided on both substrates sandwiching the liquid crystal, and the surface A uniform rubbing process is performed.
However, in TN type liquid crystal used in many liquid crystal display devices, in principle, it is difficult to obtain a wide viewing angle. In a halftone display state, light leaks at an oblique viewing angle, and the contrast is lowered and displayed. Quality deteriorates. That is, there is a problem that the viewing angle with good contrast is narrow.
このような問題を解決する一技法として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し、複数の方向で均一な中間調表示をするようにした、すなわち視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ、Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ−ＬＣＤ）が開発された。 One technique to solve this problem is to control the alignment direction of the liquid crystal molecules in one pixel to be a plurality of directions, not a single direction, so that uniform halftone display is achieved in a plurality of directions. In other words, an alignment-divided vertical alignment type liquid crystal display (MVA, Multi-domain Vertical Alignment-LCD) having a wide viewing angle has been developed.
図６は、このようなＭＶＡ−ＬＣＤの断面を模式的に示した説明図である。図６に示すように、ＭＶＡ−ＬＣＤ（８０）は、液晶分子（２１）を介して配向制御突起（２２ａ）、（２２ｂ）が設けられたＴＦＴ側基板（２０）と、配向制御突起（２３）が設けられたカラーフィルタ（８）とを配置した構造であるが、配向制御突起（２２ａ）、（２２ｂ）及び配向制御突起（２３）は一画素内で互い違いの位置に設けられている。 FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a cross section of such an MVA-LCD. As shown in FIG. 6, the MVA-LCD (80) includes a TFT side substrate (20) provided with alignment control protrusions (22a) and (22b) via liquid crystal molecules (21), and an alignment control protrusion (23 ) Are arranged, and the alignment control protrusions (22a) and (22b) and the alignment control protrusion (23) are provided at alternate positions in one pixel.
図６に白太矢印で示すように、電圧印加時の状態では、一画素内で配向制御突起（２２ａ）〜配向制御突起（２３）間の液晶分子は、図中左斜めに傾斜し、配向制御突起（２３）〜配向制御突起（２２ｂ）間の液晶分子は、右斜めに傾斜する。すなわち、ラビング処理に代わり、突起を設けることにより液晶分子の配向を制御するものである。
図６に示す例では、一画素が２分割されたものとなり、一画素内で液晶分子の傾斜方向が２方向になり視野角特性の優れた液晶表示装置となる。
As indicated by white thick arrows in FIG. 6, in the state at the time of voltage application, the liquid crystal molecules between the alignment control protrusions (22a) to the alignment control protrusions (23) in the pixel are inclined obliquely to the left in the drawing. The liquid crystal molecules between the control protrusion (23) and the alignment control protrusion (22b) are inclined obliquely to the right. That is, instead of rubbing treatment, the alignment of liquid crystal molecules is controlled by providing protrusions.
In the example shown in FIG. 6, one pixel is divided into two, and the tilt direction of the liquid crystal molecules is two in one pixel, and the liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics is obtained.
図７（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例では、配向制御突起（８３）は、一画素内で９０°屈曲させてある。
また、図８（ａ）、（ｂ）は、別な一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、この別な例は、平面形状が円形の配向制御突起（９３）が形成されたカラーフィルタである。
このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、電圧印加時に液晶分子は、いわば無限の方向に傾斜する、すなわち、一画素が無限に分割されたものとなり、図８（ｃ）に示すように、視野角特性の優れた液晶表示装置となる。
7A and 7B are an enlarged plan view and a cross-sectional view showing one pixel of an example of a color filter used in the MVA-LCD. In this example, the orientation control protrusion (83) is bent 90 ° within one pixel.
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view showing another example of an enlarged pixel. As shown in FIGS. 8A and 8B, another example is a color filter in which an orientation control protrusion (93) having a circular planar shape is formed.
In the liquid crystal display device using such a color filter, the liquid crystal molecules are inclined in an infinite direction when a voltage is applied, that is, one pixel is divided infinitely, as shown in FIG. Thus, a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics is obtained.
上記平面形状がストライプ状の配向制御突起（８３）のＡ−Ａ’線での断面形状は、例えば、三角形、かまぼこ状であり、その幅（Ｗ２）は９〜１２μｍ程度、高さ（Ｈ２）は０．８〜１．４μｍ程度である。また、平面形状が円形の配向制御突起（９３）の幅（Ｗ３）、高さ（Ｈ３）は、ストライプ状の配向制御突起（８３）の各々と同程度である。これらは、透明な感光性樹脂を用いて形成される。 The cross-sectional shape of the alignment control protrusion (83) having the planar shape of stripe shape along the line AA ′ is, for example, a triangle or a kamaboko shape, its width (W2) is about 9 to 12 μm, and height (H2). Is about 0.8 to 1.4 μm. In addition, the width (W3) and height (H3) of the orientation control protrusion (93) having a circular planar shape are substantially the same as those of the stripe-like orientation control protrusion (83). These are formed using a transparent photosensitive resin.
図４に示すカラーフィルタ（４）に追加される機能としては、上記１）スペーサー機能、２）配向分割機能の他に、３）高信頼性機能、４）透過・反射併用機能、５）分光特性調整機能などの機能があげられる。
上記諸機能の内、そのカラーフィルタの用途、仕様にもとずき１機能或いは複数の機能が図４に示すカラーフィルタ（４）に追加される。
Functions added to the color filter (4) shown in FIG. 4 include the above 1) spacer function, 2) orientation division function, 3) high reliability function, 4) transmission / reflection combined function, and 5) spectroscopy. Functions such as a characteristic adjustment function can be given.
Among these functions, one function or a plurality of functions are added to the color filter (4) shown in FIG. 4 based on the use and specification of the color filter.
上記１）スペーサー機能をもたせるフォトスペーサー（突起部）、及び上記２）配向分割機能をもたせる配向制御突起をカラーフィルタ（４）に追加形成する際には、フォトスペーサーと配向制御突起とは、高さ、物性が異なるために、異なる２種の感光性樹脂を用
い、フォトリソグラフィ法を２工程用い形成する。
フォトスペーサーの形成には、例えば、ポジ型の感光性樹脂である透明なノボラック系感光性樹脂が、また、配向制御突起の形成には、例えば、ネガ型の感光性樹脂である透明なアクリル系感光性樹脂が用いられる。
When the above 1) photo spacer (protrusion) having a spacer function and 2) the alignment control protrusion having an alignment division function are additionally formed on the color filter (4), the photo spacer and the alignment control protrusion are high. Since the physical properties are different, two different types of photosensitive resins are used and the photolithography method is used in two steps.
For example, a transparent novolac photosensitive resin, which is a positive photosensitive resin, is used to form the photo spacer, and a transparent acrylic resin, which is a negative photosensitive resin, is used to form the alignment control protrusion, for example. A photosensitive resin is used.
異なる２種の感光性樹脂を用いずに、１種の感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法を１工程でフォトスペーサーと配向制御突起を形成する技法として、例えば、特許第３２５５１０７号公報には、カラーフィルタの着色層を積層し、その上にフォトスペーサーを形成し、カラーフィルタの単層の着色層上に配向制御突起を同時形成する技法が開示されている。
しかし、一般にカラーフィルタの着色層は、色特性の点から膜厚には一定の制約がある。従って、着色層を積層の高さは、その制約を受けた高さとなり、カラーフィルタの着色層面からのフォトスペーサーの高さと配向制御突起の高さを、各々要望する高さに同時に形成することは困難なことである。
However, in general, the color layer of the color filter has certain restrictions on the film thickness in terms of color characteristics. Therefore, the stacking height of the colored layer is a height that is subject to the restrictions, and the height of the photo spacer from the colored layer surface of the color filter and the height of the alignment control protrusion are simultaneously formed to the desired height. Is difficult.
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、フォトスペーサー及び配向制御突起を設けた液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、１種の感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法の１工程でフォトスペーサーと配向制御突起を同時に簡便に形成し、廉価にフォトスペーサー及び配向制御突起を設けた液晶表示装置用カラーフィルタを製造することのできる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。
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を用いて製造された液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems. In a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device provided with a photo spacer and an alignment control protrusion, a single photosensitive resin is used and a photolithographic method is used. Provided is a method for producing a color filter for a liquid crystal display device, which can easily form a photo spacer and an alignment control protrusion at the same time in one step, and can manufacture a color filter for a liquid crystal display device provided with the photo spacer and the alignment control protrusion at a low cost. It is an object to do.
It is another object of the present invention to provide a color filter for a liquid crystal display device manufactured using the method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device.
本発明は、透明基板上に、ブラックマトリックス、着色画素、透明電極層、フォトスペーサー及び配向制御用突起が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）ブラックマトリックス、着色画素、透明電極層が形成された透明基板上に、透明感光性樹脂を塗布して透明感光性樹脂層を形成し、
２）フォトスペーサー及び配向制御用突起に対応したパターンが形成されたフォトマスクを介して露光を行う際に、上記透明感光性樹脂層の上面と上記フォトマスクの膜面との間にギャップを設けた近接露光を行い、
現像処理を施してフォトスペーサー及び配向制御用突起を同時に形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
The present invention provides a method for producing a color filter for a liquid crystal display device in which a black matrix, a colored pixel, a transparent electrode layer, a photospacer, and an alignment control protrusion are sequentially formed on a transparent substrate.
1) A transparent photosensitive resin layer is formed by applying a transparent photosensitive resin on a transparent substrate on which a black matrix, colored pixels, and a transparent electrode layer are formed.
2) A gap is provided between the upper surface of the transparent photosensitive resin layer and the film surface of the photomask when exposure is performed through a photomask in which a pattern corresponding to the photospacer and the alignment control protrusion is formed. Close exposure,
A method for producing a color filter for a liquid crystal display device, wherein a development process is performed to simultaneously form a photo spacer and an alignment control protrusion.
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記透明感光性樹脂が、ポジ型の透明感光性樹脂であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。 Further, the present invention provides the method for producing a color filter for a liquid crystal display device according to the above invention, wherein the transparent photosensitive resin is a positive transparent photosensitive resin. It is.
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記近接露光のギャップは、フォトスペーサーの水平断面が２０μｍ〜４０μｍ角で、配向制御用突起の幅が９μｍ〜１２μｍの際に、１００μｍ〜３００μｍであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。 In the method of manufacturing a color filter for a liquid crystal display according to the present invention, the proximity exposure gap has a horizontal cross section of a photo spacer of 20 μm to 40 μm square and a width of an alignment control protrusion of 9 μm to 12 μm. In this case, it is a method for producing a color filter for a liquid crystal display device, wherein the color filter is 100 μm to 300 μm.
また、本発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置用カラーフ
ィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
Moreover, this invention is manufactured using the manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices of any one of Claims 1-3, The color filter for liquid crystal display devices characterized by the above-mentioned.
本発明は、１）ブラックマトリックス、着色画素、透明電極層が形成された透明基板上に、透明感光性樹脂を塗布して透明感光性樹脂層を形成し、２）フォトスペーサー及び配向制御用突起に対応したパターンが形成されたフォトマスクを介して露光を行う際に、透明感光性樹脂層の上面とフォトマスクの膜面との間にギャップを設けた近接露光を行い、現像処理を施してフォトスペーサー及び配向制御用突起を同時に形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であるので、廉価にフォトスペーサー及び配向制御突起を設けた液晶表示装置用カラーフィルタを製造することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。 In the present invention, 1) a transparent photosensitive resin layer is formed by applying a transparent photosensitive resin on a transparent substrate on which a black matrix, colored pixels, and a transparent electrode layer are formed. 2) Photo spacers and alignment control protrusions When exposure is performed through a photomask on which a pattern corresponding to the above is formed, proximity exposure is performed with a gap between the upper surface of the transparent photosensitive resin layer and the film surface of the photomask, and development processing is performed. Since it is a method of manufacturing a color filter for a liquid crystal display device in which a photo spacer and an alignment control protrusion are simultaneously formed, a liquid crystal display device capable of manufacturing a color filter for a liquid crystal display device provided with a photo spacer and an alignment control protrusion at a low cost This is a manufacturing method of a color filter for use.
また、本発明は、ポジ型の透明感光性樹脂を用いるので、フォトスペーサー及び配向制御用突起の同時形成が容易なものとなる。また、近接露光のギャップは、フォトスペーサーの水平断面が２０μｍ〜４０μｍ角で、配向制御用突起の幅が９μｍ〜１２μｍの際に、１００μｍ〜３００μｍであるので、フォトスペーサーと配向制御用突起の高さの差が容易に得られ、且つフォトスペーサーとしての復元率を有したものとなる。 In addition, since the present invention uses a positive type transparent photosensitive resin, it becomes easy to simultaneously form a photo spacer and an alignment control protrusion. The proximity exposure gap is 100 μm to 300 μm when the horizontal cross section of the photo spacer is 20 μm to 40 μm square and the width of the alignment control protrusion is 9 μm to 12 μm. Therefore, the gap between the photo spacer and the alignment control protrusion is high. A difference in thickness can be easily obtained and a restoration rate as a photospacer can be obtained.
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一実施例における近接露光を説明する断面図である。図１に示すように、ブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたガラス基板（４０）上に透明感光性樹脂層（６０）が形成され、その上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（ＰＭ）が配置されている。
フォトマスク（ＰＭ）には、フォトスペーサー及び配向制御用突起の形成に対応したパターンが形成されている。フォトマスクの膜面（５１）は透明感光性樹脂層（６０）に対向している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating proximity exposure in an embodiment of a method for producing a color filter for a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in FIG. 1, a transparent photosensitive resin layer (60) is formed on a glass substrate (40) on which a black matrix (41), colored pixels (42), and a transparent conductive film (43) are sequentially formed. Above that, a photomask (PM) is disposed with a gap (G) for proximity exposure.
In the photomask (PM), a pattern corresponding to the formation of the photospacer and the alignment control protrusion is formed. The film surface (51) of the photomask faces the transparent photosensitive resin layer (60).
フォトマスク（ＰＭ）の上方からの露光光は、フォトマスクの光透過部を経て透明感光性樹脂層（６０）に照射されるが、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分にあると、照射される光は、光透過部の下方の透明感光性樹脂層（６０）部分のみでなく、照射される光の回折により、照射される光はフォトマスクの遮光部の下方の透明感光性樹脂層（６０）部分にも達し、例えば、用いた無色透明感光性樹脂がポジ型の透明感光性樹脂である際には、現像液に可溶なものへと光分解される。 Exposure light from above the photomask (PM) is irradiated to the transparent photosensitive resin layer (60) through the light transmitting portion of the photomask, but is irradiated if there is a sufficient gap (G) for proximity exposure. The light to be irradiated is not only the transparent photosensitive resin layer (60) below the light transmitting portion, but also the light irradiated by the transparent photosensitive resin layer (under the light shielding portion of the photomask) due to diffraction of the irradiated light. 60), for example, when the colorless and transparent photosensitive resin used is a positive transparent photosensitive resin, it is photodegraded into a soluble material in the developer.
この回折される光は、図２に示す、幅の大きなフォトスペーサー（７１）に対応した、幅の大きな遮光部の下方では少なく、幅の小さな配向制御用突起（７２）に対応した、幅の小さな遮光部の下方では多くなる。
従って、幅の大きなフォトスペーサー（７１）に対応した遮光部の下方の無色透明感光性樹脂層（６０）部分では光分解される量が少なく、また、幅の小さな配向制御用突起（７２）に対応した遮光部の下方の透明感光性樹脂層（６０）部分では光分解される量が多くなる。
The diffracted light is small below the light shielding portion having a large width corresponding to the photo spacer (71) having a large width shown in FIG. 2, and having a width corresponding to the protrusion for controlling the alignment (72) having a small width. The amount increases below the small light shielding portion.
Therefore, the amount of photodegradation is small in the colorless and transparent photosensitive resin layer (60) portion below the light shielding portion corresponding to the photospacer (71) having a large width, and the alignment control protrusion (72) has a small width. The amount of photodecomposition increases in the transparent photosensitive resin layer (60) part below the corresponding light shielding part.
図１中に示す点線は、照射される光の回折によって光分解されない、すなわち、フォトスペーサー及び配向制御用突起に対応した透明感光性樹脂層（６０）の部分を表している。引き続く現像処理を施すことにより、図２に示すように、高さの高いフォトスペーサー（７１）と高さの低い配向制御用突起（７２）が同時に得られることになる。 The dotted line shown in FIG. 1 represents a portion of the transparent photosensitive resin layer (60) that is not photodegraded by diffraction of the irradiated light, that is, corresponding to the photo spacer and the alignment control protrusion. By performing subsequent development processing, as shown in FIG. 2, a photo spacer (71) having a high height and an alignment control projection (72) having a low height are obtained at the same time.
この近接露光による露光方法は、本来は、例えば、ガラス基板上の透明感光性樹脂層（６０）面とフォトマスクの膜面（５１）を密着させて露光を与える方法をとると、透明感光性樹脂層（６０）上に異物が存在した際に、その異物がフォトマスクの膜面（５１）に再付着して、そのまま大量のガラス基板に露光が行われることになると、異物の存在に起因したパターン欠陥を有するカラーフィルタが大量に形成されてしまうのを回避するための方法である。従って、近接露光のギャップは、通常５０μｍ〜１００μｍ程度のものである。 The exposure method based on the proximity exposure is originally, for example, a method in which exposure is performed by bringing the surface of the transparent photosensitive resin layer (60) on the glass substrate and the film surface (51) of the photomask into contact with each other. When foreign matter is present on the resin layer (60), the foreign matter is reattached to the film surface (51) of the photomask, and a large amount of glass substrate is exposed as it is. This is a method for avoiding the formation of a large number of color filters having a pattern defect. Therefore, the proximity exposure gap is usually about 50 μm to 100 μm.
本発明においては、フォトスペーサー及び配向制御用突起に対応したパターンが形成されたフォトマスクを介して露光を行う際に、近接露光のギャップ（Ｇ）を通常より大きくし、照射される光の回折を顕著なものとしフォトスペーサー及び配向制御用突起を同時に形成することを意図したものである。 In the present invention, when exposure is performed through a photomask on which a pattern corresponding to a photospacer and alignment control protrusion is formed, the proximity exposure gap (G) is made larger than usual and diffraction of irradiated light is performed. Is intended to form the photo spacer and the alignment control protrusion at the same time.
また、透明感光性樹脂層の形成に用いる透明感光性樹脂としては、一般には、ネガ型の透明感光性樹脂よりもポジ型の透明感光性樹脂の方が照射される光の回折効果を受けやすいために、透明感光性樹脂としては、ポジ型の透明感光性樹脂を用いることが好ましい。 Further, as the transparent photosensitive resin used for forming the transparent photosensitive resin layer, in general, the positive type transparent photosensitive resin is more susceptible to the diffraction effect of the irradiated light than the negative type transparent photosensitive resin. Therefore, it is preferable to use a positive type transparent photosensitive resin as the transparent photosensitive resin.
また、本発明においては、形成したフォトスペーサーには荷重を加えた際に変形し、荷重を除いた際に復元する復元力を有することが必要である。前記復元率は６０％以上のものが好ましく、復元率６０％以上を確保するためには、フォトスペーサーの水平断面が２０μｍ〜４０μｍ角であることが望ましい。
上記近接露光のギャップ（Ｇ）を通常より大きくすることによって、フォトスペーサーの水平断面が２０μｍ〜４０μｍ角と、配向制御用突起の幅の９μｍ〜１２μｍの差が、高さの差となって現出し、且つフォトスペーサーはフォトスペーサーとしての物性（復元率）を有したものとなる。
In the present invention, it is necessary that the formed photospacer has a restoring force that is deformed when a load is applied and restored when the load is removed. The restoration rate is preferably 60% or more. In order to secure the restoration rate of 60% or more, it is desirable that the horizontal cross section of the photo spacer is 20 μm to 40 μm square.
By making the gap (G) for the proximity exposure larger than usual, the difference in height between the horizontal cross section of the photo spacer and 20 μm to 40 μm square and the width of the alignment control projection of 9 μm to 12 μm is present. The photo spacer has a physical property (restoration rate) as a photo spacer.
４、７、８、９・・・カラーフィルタ
２０・・・ＴＦＴ側基板
２１・・・液晶分子
２２ａ、２２ｂ、２３、７２、８３、９３・・・配向制御突起
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４１Ａ・・・ブラックマトリックスのマトリックス部
４１Ｂ・・・ブラックマトリックスの額縁部
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４４、７１・・・フォトスペーサー
５１・・・フォトマスクの膜面
６０・・・透明感光性樹脂層
８０・・・ＭＶＡ−ＬＣＤ
Ｈ２・・・ストライプ状の配向制御用突起の高さ
Ｈ３・・・円形の配向制御用突起の高さ
Ｈ４・・・得られたフォトスペーサーの高さ
Ｈ５・・・得られた配向制御用突起の高さ
Ｇ・・・近接露光のギャップ
ＰＭ・・・フォトマスク
4, 7, 8, 9 ...
H2 ... Height of the stripe-shaped alignment control protrusion H3 ... Height of the circular alignment control protrusion H4 ... Height of the obtained photo spacer H5 ... Obtained alignment control protrusion Height G ... proximity exposure gap PM ... photomask
Claims (4)
２）フォトスペーサー及び配向制御用突起に対応したパターンが形成されたフォトマスクを介して露光を行う際に、上記透明感光性樹脂層の上面と上記フォトマスクの膜面との間にギャップを設けた近接露光を行い、
現像処理を施してフォトスペーサー及び配向制御用突起を同時に形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。 In a method of manufacturing a color filter for a liquid crystal display device in which a black matrix, a colored pixel, a transparent electrode layer, a photospacer, and an alignment control protrusion are sequentially formed on a transparent substrate, 1) a black matrix, a colored pixel, and a transparent electrode layer On the transparent substrate on which is formed, a transparent photosensitive resin is applied to form a transparent photosensitive resin layer,
2) A gap is provided between the upper surface of the transparent photosensitive resin layer and the film surface of the photomask when exposure is performed through a photomask in which a pattern corresponding to the photospacer and the alignment control protrusion is formed. Close exposure,
A method for producing a color filter for a liquid crystal display device, wherein a photo-spacer and an alignment control protrusion are formed simultaneously by developing.
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