JP2007316363A - Method of manufacturing color filter, color filter and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーバーコート層及びフォトスペーサーが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造に関するものであり、特に、工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造する方法、第二フォトスペーサーの剥離の解消及び耐荷重性の改善をしたカラーフィルタを製造する方法に関する。 The present invention relates to the manufacture of a color filter used in an IPS liquid crystal display device provided with an overcoat layer and a photospacer, and in particular, manufactures an inexpensive color filter by reducing the number of steps and improving the yield. The present invention relates to a method, and a method for producing a color filter that eliminates peeling of a second photospacer and improves load resistance.
図１は、視野角、コントラスト比などの表示品質に優れる横電界方式（Ｉｎ Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、ＩＰＳ方式）の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断面図である。図１に示すように、このＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、オーバーコート層（５３）、及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次に形成されたものである。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a color filter used in a horizontal electric field type (In Plain Switching, IPS type) liquid crystal display device excellent in display quality such as a viewing angle and a contrast ratio. As shown in FIG. 1, the color filter used in the IPS liquid crystal display device has a black matrix (51), a colored pixel (52), an overcoat layer (53), and a photospacer on a glass substrate (50). (PS) are sequentially formed.
ブラックマトリックス（５１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、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。
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（５０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によって形成された樹脂ブラックマトリックス（５１）である。
The black matrix (51) is a matrix having a light-shielding property, determines the positions of the colored pixels of the color filter, has a uniform size, and is not preferable light when used in a display device. And has a function of making the image of the display device a uniform image with no unevenness and with improved contrast.
This black matrix (51) is a resin black matrix (51) formed on a glass substrate (50) by a photolithography method using a black photoresist for forming a black matrix.
ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのブラックマトリックスには、水平方向の電界の乱れを抑制するために、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属薄膜ではなく、黒色顔料を分散させた絶縁性の高い樹脂を用いることが多い。 The black matrix of the color filter used in the IPS liquid crystal display device has an insulating property in which a black pigment is dispersed instead of a metal thin film such as chrome as a black matrix material in order to suppress horizontal electric field disturbance. Often, a high resin is used.
また、着色画素（５２）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る。着色画素（５２）は、この樹脂ブラックマトリックス（５１）が形成されたガラス基板（５０）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法によって、すなわち、着色フォトレジストの塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像処理によって着色画素として形成されたものである。赤色、緑色、青色の着色画素は順次に形成されている。 The colored pixel (52) has, for example, red, green, and blue filter functions. The colored pixel (52) is obtained by, for example, a photolithography method using a negative coloring photoresist in which a pigment such as a pigment is dispersed on the glass substrate (50) on which the resin black matrix (51) is formed. That is, it is formed as a colored pixel by exposure to a coating film of a colored photoresist through a photomask and development processing. Red, green, and blue colored pixels are sequentially formed.
上記樹脂ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜では高濃度を得ることはできず、例えば、１．０μｍ〜１．５μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。
樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．０μｍ程度と厚くなると、図１に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）端部にその周縁部を重ねて形成された着色画素（５２）は、その周縁部が樹脂ブラックマトリックス（５１）の端部上にて突起（５４）となる。
The resin black matrix cannot obtain a high concentration in a thin film having a film thickness of about 100 nm to 200 nm, like a black matrix using a metal such as chromium, and has a thickness of about 1.0 μm to 1.5 μm, for example. Thus, the necessary high concentration is obtained.
When the film thickness of the resin black matrix becomes as thick as, for example, about 1.0 μm, as shown in FIG. 1, the colored pixels (52) formed by overlapping the peripheral edge on the end of the resin black matrix (51) The peripheral edge becomes a protrusion (54) on the end of the resin black matrix (51).
ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、主として複屈折効果により表示を行うモードであるため、基板間のギャップが変化した場合、複屈折が最適値からズレるため着色が発生し表示品質を低下させる。つまり、基板間のギャップの面内バラツキが表示特性の面内ムラとして視認される。
従って、上記樹脂ブラックマトリックス（５１）の端部上の突起（５４）、或いは着色画素（５２）上の異物などの影響を避けて、面内ムラのない表示を得るために、ＩＰＳ方式
の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの場合には平坦化処理として、例えば、オーバーコート層の形成が行われる。
Since the IPS liquid crystal display device is a mode in which display is mainly performed by the birefringence effect, when the gap between the substrates changes, the birefringence deviates from the optimum value, so that coloring occurs and display quality is deteriorated. That is, the in-plane variation of the gap between the substrates is visually recognized as in-plane unevenness of display characteristics.
Therefore, in order to avoid the influence of the projections (54) on the end of the resin black matrix (51) or the foreign matter on the colored pixels (52) and obtain a display without in-plane unevenness, an IPS liquid crystal is used. In the case of a color filter used in a display device, for example, an overcoat layer is formed as a planarization process.
また、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に使用されている液晶は、低電圧での駆動が可能であるなどの優れた特性を持っている反面、液晶表示装置に内在するカラーフィルタなどの部材の電気的特性によって性能が低下しやすいという問題を持っている。例えば、着色画素中の顔料のイオン性不純物などが、液晶の配向乱れ、スイッチング閾値ズレなどによる表示不良をもたらしている。
また、近年、カラーフィルタのコントラストを向上させるために、顔料の粒径を微細にする方向へと進んでいるが、これによって耐薬品性が低下することも一因として加わってきている。
In addition, the liquid crystal used in the IPS liquid crystal display device has excellent characteristics such as being capable of being driven at a low voltage, but it is electrically connected to members such as a color filter that is inherent in the liquid crystal display device. There is a problem that the performance tends to deteriorate depending on the characteristics. For example, an ionic impurity of a pigment in a colored pixel causes a display failure due to liquid crystal orientation disorder, switching threshold shift, and the like.
In recent years, in order to improve the contrast of the color filter, the pigment particle size has been made finer, and this has also contributed to a decrease in chemical resistance.
また、ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、液晶はＴＦＴ基板上の共通電極と画素電極との間の水平方向の電界に応答するようになっているので、カラーフィルタ上には電極は設けられていない。
縦電界方式（例えば、ＴＮ方式）の液晶表示装置に用いるカラーフィルタ上に設けられる透明電極層は、一般にインジウムとすずの複合酸化物（ＩＴＯ）などの無機物が用いられるため、着色画素のイオン性不純物の溶出や耐薬品性を向上させる保護膜としての働きも担っていた。ところが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いるカラーフィルタでは保護膜としての働きも担ってきた透明電極層が存在しない。
Further, in the IPS liquid crystal display device, the liquid crystal responds to the horizontal electric field between the common electrode on the TFT substrate and the pixel electrode, and therefore no electrode is provided on the color filter. .
The transparent electrode layer provided on the color filter used in the vertical electric field type (for example, TN type) liquid crystal display device is generally made of an inorganic material such as a composite oxide (ITO) of indium and tin. It also served as a protective film to improve the elution and chemical resistance. However, the color filter used in the IPS liquid crystal display device does not have a transparent electrode layer that has also served as a protective film.
従って、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいては、イオン性不純物の溶出を防ぎ、また着色画素を保護するために、図１に示すように、オーバーコート層（５３）が設けられる。
このオーバーコート層（５３）は、前記突起や異物などの影響を避ける平坦化処理と兼ねたオーバーコート層である。
Therefore, in the color filter used in the IPS liquid crystal display device, an overcoat layer (53) is provided as shown in FIG. 1 in order to prevent elution of ionic impurities and protect the colored pixels.
This overcoat layer (53) is an overcoat layer that also serves as a planarization treatment to avoid the influence of the protrusions and foreign matters.
しかし、実際の作業では透明樹脂によるオーバーコート層は、２μｍ以上といった厚みを設ける場合もある。２μｍ以上のオーバーコート層を大面積に均一に塗布することは困難なことであり、塗布ムラや異物の発生などで収率に支障をきたしている。また、昨今、液晶表示装置の低価格化が著しく、その部材であるカラーフィルタに対しても低価格化の要望は強い。
ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのコストダウンに関しては、オーバーコート層の収率向上、オーバーコート層の工程簡略、オーバーコート層の削除などの課題が挙げられる。
However, in actual work, the overcoat layer made of a transparent resin may have a thickness of 2 μm or more. It is difficult to uniformly apply an overcoat layer of 2 μm or more over a large area, and the yield is hindered due to coating unevenness and the generation of foreign matter. In recent years, the cost of liquid crystal display devices has been remarkably reduced, and there is a strong demand for cost reduction of the color filter that is a member thereof.
Regarding cost reduction of the color filter used in the IPS liquid crystal display device, there are problems such as improvement in yield of the overcoat layer, simplification of the process of the overcoat layer, and deletion of the overcoat layer.
また、オーバーコート層（５３）上に形成されたフォトスペーサー（ＰＳ）は、スペーサー機能を有する突起として設けられたものである。従来の液晶表示装置で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）を散布していた。
この散布されたスペーサーは、面内分布が不均一になってしまうため、基板間のギャップの分布が悪くなってしまう。また、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う。
The photo spacer (PS) formed on the overcoat layer (53) is provided as a protrusion having a 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.
The dispersed spacers have a non-uniform in-plane distribution, resulting in a poor gap distribution between the substrates. In addition, since the spacer is a transparent particle, if a spacer is included in the pixel together with the liquid crystal, light is leaked through the spacer during black display.
また、特に、ＩＰＳ方式では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向の乱れが多く、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。
このような問題を解決する技法として、フォトレジストを用い、フォトリソグラフィ法により、図１に示すように、例えば、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）（ＰＳ）を形成する方法が開発され実用されている。このような液晶表示装置用カラーフィルタを用いた液晶表示装置では、フォトスペーサー（ＰＳ）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。
In particular, in the IPS system, the presence of a spacer between substrates in which a liquid crystal material is encapsulated causes many disturbances in the alignment of liquid crystal molecules in the vicinity of the spacer, causing light leakage at this portion, resulting in a decrease in contrast and display. It had problems such as adversely affecting quality.
As a technique for solving such a problem, as shown in FIG. 1, for example, a photo spacer having a spacer function at a position of a black matrix between pixels (PS) using a photoresist and photolithography is used. A method of forming the film has been developed and put into practical use. In the liquid crystal display device using such a color filter for a liquid crystal display device, since the photo spacer (PS) is formed at a position avoiding the inside of the pixel, the improvement in the contrast can be seen.
図２は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例であるが、２種のフォトスペーサーを設けた例を模式的に示した断面図である。図２に示すように、このＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、オーバーコート層（５３）、フォトスペーサーが順次に形成されたものである。
フォトスペーサーは、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）と第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）で構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example in which two types of photo spacers are provided as an example of a color filter used in an IPS liquid crystal display device. As shown in FIG. 2, the color filter used in the IPS liquid crystal display device has a resin black matrix (51), a colored pixel (52), an overcoat layer (53), a photospacer on a glass substrate (50). Are formed sequentially.
The photo spacer is composed of a first photo spacer (PS-1) and a second photo spacer (PS-2).
上記のように、フォトスペーサーを形成して基板間のギャップを設定する際に、パネルに通常の荷重が加わった際のフォトスペーサーの変形を少なくし、また、過剰な荷重が加わった際のフォトスペーサーの塑性変形、破壊を防ぐために、フォトスペーサーの密度を高めることがある。
しかし、フォトスペーサーの密度を十分に高くすると塑性変形や破壊は防げるが、パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生するといった問題がある。
As described above, when forming a photo spacer and setting the gap between the substrates, the deformation of the photo spacer when the normal load is applied to the panel is reduced, and the photo when the excessive load is applied In order to prevent plastic deformation and destruction of the spacer, the density of the photo spacer may be increased.
However, if the density of the photo spacer is sufficiently high, plastic deformation and destruction can be prevented, but there is a problem that vacuum bubbles (low temperature bubbles) are generated in the panel.
この真空気泡（低温気泡）の発生は、例えば、液晶表示装置の使用時に発生する。液晶表示装置の使用時の環境が、例えば、−２０℃というような低温の環境下では、液晶セルを構成する部材はすべて収縮しようとする。構成する部材の中では液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。このとき、基板間のギャップが収縮しようとする変化量に対し、フォトスペーサーの変形が追従できなくなると、パネル内部に負圧が生じ、その結果パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。
このため、フォトスペーサーの密度は、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従してフォトスペーサーが弾性変形するように、適正な密度に設定することにしている。
Generation | occurrence | production of this vacuum bubble (low temperature bubble) generate | occur | produces, for example when using a liquid crystal display device. When the environment when the liquid crystal display device is used is a low temperature environment such as −20 ° C., for example, all the members constituting the liquid crystal cell tend to contract. Among the constituent members, the contraction rate of the liquid crystal is the largest, so it tends to shrink in the direction of reducing the gap between the substrates. At this time, if the deformation of the photo spacer cannot follow the amount of change that the gap between the substrates tends to shrink, a negative pressure is generated inside the panel, resulting in the generation of vacuum bubbles (cold bubbles) in the panel. become.
For this reason, the density of the photo spacer is set to an appropriate density so that the photo spacer elastically deforms following the thermal expansion and contraction of the liquid crystal depending on the temperature.
しかし、パネルに過剰な荷重が加わった際のフォトスペーサーの塑性変形、破壊といった問題は残されている。この過剰な荷重による塑性変形や破壊といった問題に対応した技法として図２に示す、高さの異なる２種のフォトスペーサーを有するカラーフィルタが提案されている。 However, problems remain such as plastic deformation and destruction of the photo spacer when an excessive load is applied to the panel. A color filter having two types of photo spacers having different heights as shown in FIG. 2 has been proposed as a technique corresponding to the problem of plastic deformation and fracture due to this excessive load.
２種のフォトスペーサーの内、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）は基板間のギャップを設定している。この第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）は、パネルに荷重が加わると変形し、荷重が取り除かれると復元する。また、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従して変形する弾性を有している。
第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）は第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）より高さの低いフォトスペーサーである。この第二フォトスペーサー（Ｐｓ−２）は、パネルに過剰な荷重が加わった際に、その荷重を分散させ第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の塑性変形、破壊を防ぐためのものである。
Of the two types of photo spacers, the first photo spacer (PS-1) sets a gap between the substrates. The first photospacer (PS-1) is deformed when a load is applied to the panel, and is restored when the load is removed. Moreover, it has the elasticity which deform | transforms following the thermal expansion and thermal contraction of the liquid crystal with temperature.
The second photospacer (PS-2) is a photospacer having a lower height than the first photospacer (PS-1). The second photospacer (Ps-2) is for preventing the plastic deformation and destruction of the first photospacer (PS-1) by dispersing the load when an excessive load is applied to the panel.
このような高さの異なる２種のフォトスペーサーを形成する際に、工程を増やすことなく２種のフォトスペーサーを形成し、カラーフィルタを廉価に製造する技法として、例えば、使用するフォトマスク上のパターン（開口部）を狭くして光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するといった方法が考案されている。 As a technique for inexpensively manufacturing a color filter by forming two types of photo spacers without increasing the number of steps when forming two types of photo spacers having different heights, for example, on a photomask to be used. A method has been devised in which the pattern (opening) is narrowed to reduce the light intensity and to form a photo spacer with a low height.
この方法は、同一のフォトレジストを用い、１枚のフォトマスクで高さの異なる２種の
フォトスペーサーを同時に形成する方法である。
図３は、この方法を説明する断面図である。図３に示すように、ブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）、及びオーバーコート層（５３）が順次に形成されたガラス基板（５０）上にフォトレジスト層（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（ＰＭ１）が配置されている。
This method uses the same photoresist and simultaneously forms two types of photo spacers having different heights with a single photomask.
FIG. 3 is a sectional view for explaining this method. As shown in FIG. 3, a photoresist layer (60) is formed on a glass substrate (50) on which a black matrix (51), a colored pixel (52), and an overcoat layer (53) are sequentially formed. A photomask (PM1) is arranged above the gap (G) for proximity exposure.
フォトマスク（ＰＭ１）には、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の形成に対応したパターン（開口部）が各々形成されている。フォトマスクの膜面はフォトレジスト層（６０）に対向している。図３は、ネガ型のフォトレジストが用いられた例である。
フォトマスク（ＰＭ１）上の、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ１）は、形成される第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅と略同一である。
The photomask (PM1) is formed with patterns (openings) corresponding to the formation of the first photospacer (PS-1) and the second photospacer (PS-2). The film surface of the photomask faces the photoresist layer (60). FIG. 3 shows an example in which a negative photoresist is used.
The width (W1) of the pattern (opening) corresponding to the formation of the first photospacer (PS-1) on the photomask (PM1) is substantially equal to the width of the first photospacer (PS-1) to be formed. Are the same.
一方、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）より高さの低い第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ２）は、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応したパターン（開口部）の幅（Ｗ１）よりも狭い（Ｗ１＞Ｗ２）。これは、パターン（開口部）の幅を狭くして光強度を減らし、高さの低いフォトスペーサーを形成するためである。 On the other hand, the width (W2) of the pattern (opening) corresponding to the formation of the second photo spacer (PS-2) having a height lower than that of the first photo spacer (PS-1) is the first photo spacer (PS-1). ) Is narrower than the width (W1) of the pattern (opening) corresponding to the formation of (). This is to reduce the light intensity by narrowing the width of the pattern (opening) and to form a photo spacer with a low height.
フォトマスク（ＰＭ１）の上方からの露光光（Ｌ）は、フォトマスクの開口部を経てフォトレジスト層（６０）に照射されるが、幅（Ｗ１）を有する第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応した開口部では、近接露光のギャップ（Ｇ）が充分にあると、照射される光は、開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分のみでなく、開口部端での回折により、図３中、点線で示す現像後の第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形状は、高さ（Ｈ１）を有する台形状となる。 The exposure light (L) from above the photomask (PM1) is irradiated to the photoresist layer (60) through the opening of the photomask, but the first photospacer (PS-1) having a width (W1). If there is sufficient proximity exposure gap (G) in the opening corresponding to the formation of, the irradiated light is diffracted not only at the photoresist layer (60) portion below the opening but also at the opening edge. Thus, the shape of the first photo spacer (PS-1) after development indicated by a dotted line in FIG. 3 is a trapezoid having a height (H1).
一方、幅（Ｗ２）を有する第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の形成に対応した開口部では、照射される光の一部は開口部端での回折により、フォトマスクの遮光部の下方に達し、開口部の幅が狭いため開口部の下方のフォトレジスト層（６０）部分に照射される光強度は弱まったものとなっている。
従って、図３中、点線で示す現像後の第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の高さは、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の高さ（Ｈ１）より低い高さ（Ｈ２）を有したものに形成される。
On the other hand, in the opening corresponding to the formation of the second photospacer (PS-2) having the width (W2), a part of the irradiated light is diffracted at the end of the opening and below the light shielding portion of the photomask. Since the opening width is narrow, the intensity of light applied to the portion of the photoresist layer (60) below the opening is weakened.
Therefore, the height of the second photo spacer (PS-2) after development indicated by a dotted line in FIG. 3 has a height (H2) lower than the height (H1) of the first photo spacer (PS-1). Formed.
この方法は、工程を増やすことなく２種のフォトスペーサーを形成することができ、また、フォトマスク上の開口部の幅の調節により所望する高さの第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を得ることができるので、使用するフォトマスクの構造は単純で廉価であるといった長所を有している。 In this method, two types of photo spacers can be formed without increasing the number of steps, and a second photo spacer (PS-2) having a desired height can be obtained by adjusting the width of the opening on the photo mask. Therefore, the photomask structure used has the advantage of being simple and inexpensive.
しかし、フォトレジスト層（６０）への露光は、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１ｃ）が良好に形成されるように露光されるので、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）への露光は不足気味となり、硬化が十分にされないことがあり、また、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の幅（Ｗ２）が第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅（Ｗ１）より狭いために、形成された幅の狭い第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）はオーバーコート層（５３）上から剥離し易いといった難点を有している。
また、この方法では、常にフォトスペーサーの幅は、Ｗ１＞Ｗ２の関係にあるので、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の耐荷重性を高めたい際の問題として幅の狭い点が残されている。
In this method, since the width of the photo spacer is always in the relationship of W1> W2, a narrow point is left as a problem when it is desired to increase the load resistance of the second photo spacer (PS-2). Yes.
本発明における第一の課題は、オーバーコート層及びフォトスペーサーが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを製造する際に、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。 The first problem in the present invention is to eliminate a single step of forming a conventional overcoat layer when manufacturing a color filter used in an IPS liquid crystal display device provided with an overcoat layer and a photospacer. Provided is a method for producing a color filter for use in an IPS liquid crystal display device, which can produce an inexpensive color filter by forming an overcoat layer simultaneously with the formation of a photo spacer, thereby reducing the number of steps and improving the yield. There is to do.
また、本発明における第二の課題は、オーバーコート層、及び高さの異なる２種のフォトスペーサーが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを製造する際に、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができ、且つ、十分に硬化し、任意な幅を有する第二フォトスペーサーを形成し、これにより第二フォトスペーサーのオーバーコート層からの剥離及び耐荷重性の問題を解消したカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。 In addition, a second problem in the present invention is that when a color filter used in an IPS liquid crystal display device provided with an overcoat layer and two types of photo spacers having different heights is manufactured, a conventional overcoat is used. By eliminating the single step of forming the layer and forming the overcoat layer at the same time as the formation of the photo spacer, an inexpensive color filter can be manufactured by reducing the number of steps and improving the yield, and sufficiently cured And an IPS liquid crystal display capable of producing a color filter in which a second photospacer having an arbitrary width is formed, thereby eliminating the problem of peeling and overloading of the second photospacer from the overcoat layer. An object of the present invention is to provide a method for producing a color filter used in an apparatus.
また、本発明は、上記カラーフィルタの製造方法を用いて製造したカラーフィルタ、及び該カラーフィルタを具備した液晶表示装置を提供することを課題とする。 Moreover, this invention makes it a subject to provide the color filter manufactured using the manufacturing method of the said color filter, and the liquid crystal display device provided with this color filter.
本発明の第一の発明は、透明基板上に樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、オーバーコート層、及びフォトスペーサーが形成された液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法において、
１）前記樹脂ブラックマトリックスが形成された透明基板上に、複数色の着色画素を順次に形成する際に、複数色内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
２）該複数色の着色画素が形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、３）前記フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上にフォトスペーサーを形成し、同時に該１色の着色画素上以外の部分上にオーバーコート層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
A first invention of the present invention is a method for producing a color filter used in a liquid crystal display device in which a resin black matrix, a plurality of colored pixels, an overcoat layer, and a photospacer are formed on a transparent substrate.
1) When sequentially forming colored pixels of a plurality of colors on the transparent substrate on which the resin black matrix is formed, the film thickness of the colored pixels of one color in the plurality of colors is set to the thickness of the other colored pixels of the plurality of colors. Formed thicker than the film thickness,
2) A photoresist layer is formed by applying a photoresist for forming the overcoat layer and the photo spacer on the entire surface of the transparent substrate on which the colored pixels of the plurality of colors are formed. 3) Exposure through a photomask provided with a pattern corresponding to the formation, and development processing,
A method for producing a color filter, characterized in that a photo spacer is formed on one colored pixel having a large thickness, and an overcoat layer is formed on a portion other than the colored pixel at the same time. is there.
また、本発明は、上記第一の発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記１色の着色画素が、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。 In the color filter manufacturing method according to the first aspect of the present invention, the one color pixel is a last-order color pixel when a plurality of color pixels are sequentially formed. This is a method for manufacturing a color filter.
本発明の第二の発明は、透明基板上に樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーが形成された液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法において、
１）前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素の形成と同時に前記第一色目の着色画素上に、第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降の
スペーサーパターンを順次に積層して形成し、
２）且つ、前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
３）前記樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンが順次に積層して形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、
４）前記第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上に第一フォトスペーサーを形成し、同時に第一色目の着色画素上に第一フォトスペーサーの高さより低い高さの第二フォトスペーサーを形成し、また同時に該１色の着色画素上及び第二フォトスペーサー上以外の部分上にオーバーコート層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
The second invention of the present invention is a color filter used in a liquid crystal display device in which a resin black matrix, a plurality of colored pixels, an overcoat layer, a first photo spacer, and a second photo spacer are formed on a transparent substrate. In the manufacturing method,
1) When forming colored pixels for the second and subsequent colors sequentially on the transparent substrate on which the resin black matrix and the colored pixels for the first color are formed, the first and the colored pixels for the second and subsequent colors are formed simultaneously. On the colored pixels of the color, a spacer pattern of the second color and later constituting the intermediate layer for the second photo spacer is sequentially laminated and formed.
2) When sequentially forming the second and subsequent colored pixels on the transparent substrate on which the resin black matrix and the first colored pixel are formed, one color in the second and subsequent colored pixels is formed. The film thickness of the colored pixels is formed to be thicker than the film thickness of other colored pixels,
3) Transparency formed by sequentially laminating the resin black matrix, a plurality of colored pixels, and a spacer pattern for the second and subsequent colors constituting the intermediate layer for the second photo spacer on the colored pixels for the first color. On the entire surface of the substrate, a photoresist layer is formed by applying a photoresist for forming the overcoat layer, the first photo spacer, and the second photo spacer,
4) Perform exposure through a photomask provided with a pattern corresponding to the formation of the first photospacer, and development processing,
Forming a first photo spacer on the colored pixel of one color formed with a thick film, and simultaneously forming a second photo spacer on the colored pixel of the first color lower than the height of the first photo spacer; At the same time, the color filter manufacturing method is characterized in that an overcoat layer is formed on portions other than the colored pixels of the one color and the second photo spacer.
また、本発明は、上記第二の発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記１色の着色画素が、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。 In the color filter manufacturing method according to the second aspect of the present invention, the one color pixel is a last-order color pixel when sequentially forming a plurality of color pixels. This is a method for manufacturing a color filter.
また、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の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カラーフィルタである。 Moreover, this invention is manufactured using the manufacturing method of the color filter of any one of Claims 1-4, The color filter characterized by the above-mentioned.
また、本発明は、請求項５記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置である。 The present invention also provides a liquid crystal display device comprising the color filter according to claim 5.
本発明の第一の発明は、１）樹脂ブラックマトリックスが形成された透明基板上に、複数色の着色画素を順次に形成する際に、複数色内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、２）該複数色の着色画素が形成された透明基板上の全面に、オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、３）フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、膜厚を厚く形成した１色の着色画素上にフォトスペーサーを形成し、同時に該１色の着色画素上以外の部分上にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法となる。 The first invention of the present invention is as follows. 1) When sequentially forming colored pixels of a plurality of colors on a transparent substrate on which a resin black matrix is formed, the film thickness of the colored pixels of one color in the plurality of colors is 2) Apply a photoresist to form an overcoat layer and a photo spacer on the entire surface of the transparent substrate on which the colored pixels of the plurality of colors are formed. 3) exposure through a photomask provided with a pattern corresponding to the formation of the photospacer and development processing, and a photospacer is formed on the colored pixel of one color that is formed thick. At the same time, an overcoat layer is formed on a portion other than the colored pixel of one color, so that the single step of forming the conventional overcoat layer is eliminated, thereby reducing the number of steps and improving the yield. A method for producing a color filter used in a liquid crystal display device of IPS mode can be manufactured inexpensive color filter I.
本発明の第二の発明は、１）樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素の形成と同時に第一色目の着色画素上に、第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンを順次に積層して形成し、２）且つ、樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、３）樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンが順次に積層して形成された透明基板上の全面に、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、４）第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、膜厚を厚く形成した
１色の着色画素上に第一フォトスペーサーを形成し、同時に第一色目の着色画素上に第一フォトスペーサーの高さより低い高さの第二フォトスペーサーを形成し、また同時に１色の着色画素上及び第二フォトスペーサー上以外の部分上にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程を廃し、これによる工程数の低減及び収率向上によって廉価なカラーフィルタを製造することができ、且つ、十分に硬化し、任意な幅を有する第二フォトスペーサーを形成し、これにより第二フォトスペーサーのオーバーコート層からの剥離及び耐荷重性の問題を解消したカラーフィルタを製造することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法となる。
According to the second aspect of the present invention, 1) when the second and subsequent colored pixels are sequentially formed on the transparent substrate on which the resin black matrix and the first colored pixel are formed, the second and subsequent colors are colored. At the same time as the formation of the pixels, the second and subsequent spacer patterns constituting the intermediate layer for the second photospacer are sequentially laminated on the colored pixels of the first color. When sequentially forming the second and subsequent colored pixels on the transparent substrate on which the first colored pixel is formed, the thickness of one colored pixel in the second and subsequent colored pixels is set to a plurality of other colors. 3) Resin black matrix, a plurality of colored pixels, and spacers for the second and subsequent colors constituting an intermediate layer for the second photo spacer on the colored pixels of the first color. The pattern is sequentially A photoresist layer is formed by applying a photoresist for forming an overcoat layer, a first photo spacer, and a second photo spacer on the entire surface of the transparent substrate formed by layering. 4) First photo Exposure through a photomask provided with a pattern corresponding to the formation of the spacer and development processing are performed to form a first photospacer on one color pixel formed with a large film thickness, and at the same time, the first color Since a second photo spacer having a height lower than the height of the first photo spacer is formed on the colored pixel, and an overcoat layer is formed on a portion other than the colored pixel of one color and the second photo spacer at the same time, It is possible to produce an inexpensive color filter by eliminating the conventional process of forming the overcoat layer and reducing the number of processes and improving the yield. And forming a second photospacer that is sufficiently cured and has an arbitrary width, thereby eliminating a problem of peeling from the overcoat layer and load resistance of the second photospacer. This is a method for manufacturing a color filter used in an IPS liquid crystal display device.
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の第一の発明の一実施例を説明する断面図である。この例は着色画素が３色の場合である。また、他の２色の着色画素の膜厚より厚く形成する１色の着色画素が、３色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素である場合である。
Embodiments of the present invention will be described below.
4A to 4D are cross-sectional views for explaining an embodiment of the first invention of the method for producing a color filter according to the present invention. This example is a case where the colored pixels have three colors. Further, this is a case where one color pixel formed thicker than the thickness of the other two color pixels is the last color pixel when the three color pixels are sequentially formed.
図４（ａ）は、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）、第二色目の着色画素（５２−２）が形成された段階を表したものである。この透明基板（５０）上に、図４（ｂ）に示すように、第三色目の着色画素（５２−３）を形成する。
第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚（Ｔ２）は、第一色目の着色画素（５２−１）及び第二色目の着色画素（５２−２）の膜厚（Ｔ１）より厚く形成する。
この第三色目の着色画素（５２−３）では、膜厚が厚いために、樹脂ブラックマトリックス（５１）端部に重ねた周縁部の突起の高さは低くなり表示品質への影響は少ないものとなっている。
FIG. 4A shows a stage in which a resin black matrix (51), a first color pixel (52-1), and a second color pixel (52-2) are formed on a transparent substrate (50). It is a representation. On the transparent substrate (50), as shown in FIG. 4B, the third color pixel (52-3) is formed.
The film thickness (T2) of the third color pixel (52-3) is thicker than the film thickness (T1) of the first color pixel (52-1) and the second color pixel (52-2). Form.
In the third color pixel (52-3), since the film thickness is large, the height of the protrusion on the peripheral edge overlapped with the end of the resin black matrix (51) is low, and the display quality is less affected. It has become.
次に、図４（ｃ）に示すように、３色の着色画素が形成された透明基板（５０）上の全面に、オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するための透明なフォトレジストを塗布してフォトレジスト層（６０）を形成する。フォトレジストとしてポジ型のフォトレジストを用いた例である。
次に、フォトスペーサー（ＰＳ）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（ＰＭ２）を介した露光（Ｌ）、現像、及びベーキングを行い、膜厚を厚く形成した第三色目の着色画素（５２−３）上にフォトスペーサー（ＰＳ）を形成する。また、同時に第三色目の着色画素（５２−３）上以外の部分（樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）、第二色目の着色画素（５２−２））上にオーバーコート層（５３）を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, a transparent photoresist for forming an overcoat layer and a photo spacer is applied on the entire surface of the transparent substrate (50) on which the colored pixels of three colors are formed. A photoresist layer (60) is formed. In this example, a positive type photoresist is used as the photoresist.
Next, a colored pixel of the third color formed thick by performing exposure (L), development, and baking through a photomask (PM2) provided with a pattern corresponding to the formation of the photospacer (PS). A photospacer (PS) is formed on (52-3). At the same time, portions other than those on the third color pixel (52-3) (resin black matrix (51), first color pixel (52-1), second color pixel (52-2)) An overcoat layer (53) is formed thereon.
これにより、図４（ｄ）に示すように、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）、第二色目の着色画素（５２−２）、第三色目の着色画素（５２−３）、及び厚さ（Ｔ３）を有するオーバーコート層（５３）、並びに高さ（Ｔ４）を有するフォトスペーサー（ＰＳ）が形成されたカラーフィルタを得る。 As a result, as shown in FIG. 4D, the resin black matrix (51), the first color pixel (52-1), and the second color pixel (52-2) are formed on the transparent substrate (50). A color filter in which a colored pixel (52-3) of the third color, an overcoat layer (53) having a thickness (T3), and a photospacer (PS) having a height (T4) is formed is obtained.
上記第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚（Ｔ２）は、第一色目の着色画素（５２−１）及び第二色目の着色画素（５２−２）の膜厚（Ｔ１）より厚く形成するが、この着色画素（５２−３）の色度は、膜厚が厚い状態で良好な色度となるように、この着色画素（５２−３）の形成には、例えば、着色フォトレジストの顔料の含有量を低く調製した着色フォトレジストを用いる。 The film thickness (T2) of the third color pixel (52-3) is based on the film thickness (T1) of the first color pixel (52-1) and the second color pixel (52-2). The colored pixel (52-3) is formed to be thick, but the colored pixel (52-3) has a good chromaticity when the film thickness is thick. A colored photoresist prepared with a low pigment content in the resist is used.
また、複数色内のある１色の着色画素の膜厚を、他の着色画素の膜厚より厚く形成する
場合には、ある１色の着色画素は、複数色の着色画素を順次に形成する際の最後の着色画素であることが好ましい。
一般に、相応の膜厚を有する前色の着色画素が設けられている透明基板上に、着色フォトレジストを塗布して着色フォトレジスト層を形成すると、前色の着色画素の影響を受けて着色フォトレジスト層の膜厚は不均一になり易い。この不均一な状態は前色の着色画素の膜厚が厚いものほど大きくなるためである。
In addition, in the case where the film thickness of one color pixel in a plurality of colors is formed to be thicker than the film thickness of other color pixels, the color pixel of one color sequentially forms a color pixel of a plurality of colors. The last colored pixel is preferred.
In general, when a colored photoresist layer is formed by applying a colored photoresist on a transparent substrate having a corresponding colored pixel having a corresponding film thickness, the colored photo is affected by the colored pixel of the previous color. The film thickness of the resist layer tends to be non-uniform. This non-uniform state is because the thicker the colored pixels of the previous color, the larger the thickness.
また、複数色の着色画素を順次に形成する際の色順は、例えば、赤色、緑色、青色の３色の場合には、緑色は第一色目又は第二色目であることが好ましい。カラーフィルタに用いられる顔料の内で、特に緑色顔料はイオン性不純物の溶出がしやすために、従来、溶出の防止にオーバーコート層を設けている。
第三色目の着色画素（５２−３）として、緑色の着色画素を形成すると、図４（ｄ）に示すように、着色画素（５２−３）の上部は露出したものとなり、イオン性不純物の溶出は防止されないものとなるからである。
In addition, for example, in the case of three colors of red, green, and blue, the order of colors when sequentially forming colored pixels of a plurality of colors is preferably the first color or the second color. Of the pigments used in color filters, in particular, green pigments are provided with an overcoat layer to prevent elution of ionic impurities, so that the elution is prevented.
When a green colored pixel is formed as the third colored pixel (52-3), the upper portion of the colored pixel (52-3) is exposed as shown in FIG. This is because elution is not prevented.
また、青色の着色画素の色順は第三色目であることが好ましい。カラーフィルタに用いられる顔料の内で、青色顔料はイオン性不純物の溶出が極めて少ないので、図４（ｄ）に示すように、着色画素（５２−３）の上部が露出したものとなっても、その影響は殆どない。
また、ポジ型のフォトレジストとしては、ノボラック系フォトレジストが広く用いられているが、露光、現像、ベーキングが行われ皮膜として形成されると、波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの領域にて数％の吸収を有する皮膜となる。この吸収は青色の着色画素の透過率を減少させることになるので、青色の着色画素上にオーバーコート層（５３）を設けることは避けたほうがよい。
The color order of the blue colored pixels is preferably the third color. Among pigments used for color filters, blue pigments have very little elution of ionic impurities, so that even if the upper part of the colored pixel (52-3) is exposed as shown in FIG. 4 (d). There is almost no influence.
In addition, novolak photoresists are widely used as positive photoresists, but when exposed, developed and baked to form a film, they absorb several percent in the wavelength region of 400 nm to 450 nm. It becomes the film which has. Since this absorption reduces the transmittance of the blue colored pixels, it is better to avoid providing an overcoat layer (53) on the blue colored pixels.
従って、着色画素の色順は、第一色目又は第二色目が赤色又は緑色の着色画素、第三色目が青色の着色画素であることが好ましい。すなわち、第三色目の着色画素は、青色の着色画素であり、他の着色画素の膜厚より厚い膜厚を有するものとすることが好ましい。 Therefore, the color order of the colored pixels is preferably such that the first or second color is a red or green colored pixel and the third color is a blue colored pixel. That is, the colored pixel of the third color is a blue colored pixel, and preferably has a film thickness larger than the film thickness of the other colored pixels.
上記のように、図４（ａ）〜（ｄ）に示すカラーフィルタの製造方法によれば、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程はなく、工程数は低減される。
また、青色の着色画素はオーバーコート層から露出した状態であるので、オーバーコート層が形成される透明基板上の面積が２／３に減少し、オーバーコート層への異物の付着などに起因する収率は向上したものとなる。
As described above, according to the method for manufacturing the color filter shown in FIGS. 4A to 4D, since the overcoat layer is formed simultaneously with the formation of the photo spacer, a single process for forming the conventional overcoat layer is performed. No, the number of steps is reduced.
Further, since the blue colored pixels are exposed from the overcoat layer, the area on the transparent substrate on which the overcoat layer is formed is reduced to 2/3, which is caused by adhesion of foreign matter to the overcoat layer. The yield is improved.
図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の第二の発明の一実施例を説明する断面図である。この例は着色画素が３色の場合である。また、他の２色の着色画素の膜厚より厚く形成する１色の着色画素が、３色の着色画素を順次に形成する際の最後の順の着色画素である場合である。 5 (a) to 5 (e) are cross-sectional views for explaining one embodiment of the second invention of the method for producing a color filter according to the present invention. This example is a case where the colored pixels have three colors. Further, this is a case where one color pixel formed thicker than the thickness of the other two color pixels is the last color pixel when the three color pixels are sequentially formed.
図５（ａ）は、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、第一色目の着色画素（５２−１）が形成された段階を表したものである。図５（ｂ）は、続いて、この透明基板（５０）上に第二色目の着色画素（５２−２）が形成された段階のものである。
第二色目の着色画素（５２−２）の形成と同時に第一色目の着色画素（５２−１）上に、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）用の中間層を構成する第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）を形成する。この第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）の形成は、第二色目の着色画素（５２−２）及び第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（図示せず）を介した露光、現像処理により形成する。
FIG. 5A shows a stage in which a resin black matrix (51) and a first color pixel (52-1) are formed on a transparent substrate (50). FIG. 5B shows the stage where the second color pixel (52-2) is formed on the transparent substrate (50).
The second color spacer constituting the intermediate layer for the second photo spacer (PS-2) on the first color pixel (52-1) simultaneously with the formation of the second color pixel (52-2) A pattern (P2) is formed. The second color spacer pattern (P2) is formed by a photomask (not shown) provided with a pattern corresponding to the formation of the second color spacer pattern (52-2) and the second color spacer pattern (P2). Z)) through exposure and development processing.
続いて、図５（ｃ）に示すように、この透明基板（５０）上に、第三色目の着色画素（５２−３）を形成する。第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚（Ｔ２）を、他の２色の着色画素の膜厚（Ｔ１）より厚く形成する。この際、第三色目の着色画素（５２−３）の形成と同時に、第一色目の着色画素（５２−１）上の、既に形成された第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）上に、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）用の中間層を構成する第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）を積層して形成する。
この第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）の形成は、第三色目の着色画素（５２−３）及び第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（図示せず）を介した露光、現像処理により形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, a third color pixel (52-3) is formed on the transparent substrate (50). The film thickness (T2) of the colored pixel (52-3) of the third color is formed thicker than the film thickness (T1) of the other two colored pixels. At this time, simultaneously with the formation of the third color pixel (52-3), the second color spacer pattern (P2) on the first color pixel (52-1) is formed on the second color spacer pattern (P2). The spacer pattern (P3) of the third color constituting the intermediate layer for the two-photo spacer (PS-2) is laminated and formed.
The third color spacer pattern (P3) is formed by a photomask (not shown) provided with a pattern corresponding to the formation of the third color spacer pattern (52-3) and the third color spacer pattern (P3). Z)) through exposure and development processing.
続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）、３色の着色画素（５２−１、２、３）、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目スペーサーパターン（Ｐ２）、第三色目スペーサーパターン（Ｐ３）が順次に積層して形成された透明基板（５０）上の全面に、オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するための透明なフォトレジストを塗布してフォトレジスト層（６０）を形成する。図５はポジ型のフォトレジストを用いた例である。 Subsequently, as shown in FIG. 5 (d), the resin black matrix (51), the three colored pixels (52-1, 2, 3), and the first colored pixel are placed on the colored pixels for the second photo spacer. On the entire surface of the transparent substrate (50) formed by sequentially laminating the second color spacer pattern (P2) and the third color spacer pattern (P3) constituting the intermediate layer, an overcoat layer, a first photo spacer, A transparent photoresist for forming the second photospacer is applied to form a photoresist layer (60). FIG. 5 shows an example using a positive type photoresist.
続いて、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の形成に対応したパターンが設けられたフォトマスク（ＰＭ３）を介した露光、現像、及びベーキングを行い、膜厚を厚く形成した第三色目の着色画素（５２−３）上に第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）を形成する。同時に第一色目の着色画素（５２−１）上に第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の高さより低い高さの第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成する。また同時に第三色目の着色画素（５２−３）上及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）上以外の部分上にオーバーコート層（５３）を形成する。 Subsequently, exposure through a photomask (PM3) provided with a pattern corresponding to the formation of the first photospacer (PS-1), development, and baking are performed, and the third color is formed with a thick film. A first photospacer (PS-1) is formed on the pixel (52-3). At the same time, the second photo spacer (PS-2) having a height lower than that of the first photo spacer (PS-1) is formed on the colored pixel (52-1) of the first color. At the same time, an overcoat layer (53) is formed on portions other than the third color pixel (52-3) and the second photospacer (PS-2).
これにより、図５（ｅ）に示すように、透明基板（５０）上に樹脂ブラックマトリックス（５１）、３色の着色画素（５２−１、２、３）、厚さ（Ｔ３）を有するオーバーコート層（５３）、高さ（Ｔ４）を有する第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）、及び高さ（Ｔ４）より低い高さ（Ｔ５）を有する第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）が形成されたカラーフィルタを得る。 As a result, as shown in FIG. 5E, an overcoat having a resin black matrix (51), three colored pixels (52-1, 2, 3), and a thickness (T3) on the transparent substrate (50). A coating layer (53), a first photospacer (PS-1) having a height (T4), and a second photospacer (PS-2) having a height (T5) lower than the height (T4) are formed. Get a color filter.
図５（ｂ）に示す、第一色目の着色画素（５２−１）上に形成される第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）の幅（Ｗ５）は任意に設定することができ、例えば、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅（Ｗ４）と同一のものとすることができる。また、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の中間層を構成する、第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）上に積層される第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）の幅、及び第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）の幅も、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）の幅（Ｗ４）と略同一のものとすることができる。 The width (W5) of the second-color spacer pattern (P2) formed on the colored pixel (52-1) of the first color shown in FIG. 5B can be arbitrarily set. One photospacer (PS-1) can have the same width (W4). Further, the width of the third color spacer pattern (P3) laminated on the second color spacer pattern (P2) constituting the intermediate layer of the second photo spacer (PS-2), and the second photo spacer ( The width of PS-2) can be substantially the same as the width (W4) of the first photospacer (PS-1).
また、図５（ｄ）に示す、フォトレジスト層（６０）において、第三色目の着色画素（５２−３）上のフォトレジスト層（６０）の膜厚（Ｔ４）と、第二色目のスペーサーパターン（Ｐ２）と第三色目のスペーサーパターン（Ｐ３）で構成する中間層上のフォトレジスト層（６０）の膜厚（Ｔ５）は、Ｔ４＞Ｔ５の関係にある。
これは、第三色目の着色画素（５２−３）の幅（Ｗ６）が、中間層（Ｐ２、Ｐ３）の幅（Ｗ５）より広いので、透明なフォトレジストを同時に塗布した際には、第三色目の着色画素（５２−３）上ではフォトレジスト層（６０）の膜厚が厚く塗布されるからである。
Further, in the photoresist layer (60) shown in FIG. 5D, the film thickness (T4) of the photoresist layer (60) on the colored pixel (52-3) of the third color and the spacer of the second color. The film thickness (T5) of the photoresist layer (60) on the intermediate layer composed of the pattern (P2) and the third color spacer pattern (P3) has a relationship of T4> T5.
This is because the width (W6) of the colored pixel (52-3) of the third color is wider than the width (W5) of the intermediate layers (P2, P3). This is because the photoresist layer (60) is thickly applied on the third color pixel (52-3).
高さ（Ｔ４）を有する第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）と、高さ（Ｔ５）を有する第
二フォトスペーサー（ＰＳ−２）を形成するための透明なフォトレジストの塗布は１回の塗布で行うのであるが、この塗布は、第三色目の着色画素（５２−３）の膜厚、幅、オーバーコート層（５３）の膜厚、中間層（Ｐ２、Ｐ３）の膜厚、幅、フォトレジストの粘度などの諸条件を適宜に勘案して行う。
The application of the transparent photoresist to form the first photo spacer (PS-1) having the height (T4) and the second photo spacer (PS-2) having the height (T5) is performed once. However, this coating is performed with the film thickness and width of the colored pixel (52-3) of the third color, the film thickness of the overcoat layer (53), the film thickness and width of the intermediate layers (P2, P3), This is done by appropriately considering various conditions such as the viscosity of the photoresist.
図５（ｄ）に示す、第一フォトスペーサー（ＰＳ−１）は、透明なフォトレジストを用いたフォトレジスト層（６０）へのフォトマスクを介した露光、現像、及びベーキング、すなわち、パターニングによって形成されたフォトスペーサーである。一方、第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）は、フォトレジスト層（６０）への露光は行われずに形成されたフォトスペーサーである。 The first photo spacer (PS-1) shown in FIG. 5 (d) is obtained by exposing, developing, and baking through a photo mask to the photoresist layer (60) using a transparent photoresist, that is, by patterning. It is the formed photo spacer. On the other hand, the second photospacer (PS-2) is a photospacer formed without exposing the photoresist layer (60).
上記のように、図５（ａ）〜（ｅ）に示すカラーフィルタの製造方法によれば、フォトスペーサーの形成と同時にオーバーコート層を形成するので、従来のオーバーコート層を形成する単独の工程はなく、工程数は低減される。
また、青色の着色画素はオーバーコート層から露出した状態であるので、オーバーコート層が形成される透明基板上の面積が２／３に減少し、オーバーコート層への異物の付着などに起因する収率は向上したものとなる。
更に、中間層（Ｐ２、Ｐ３）上に形成される第二フォトスペーサー（ＰＳ−２）は、十分に硬化されたものとなり、また、任意な幅を有するので、第二フォトスペーサーのオーバーコート層からの剥離及び耐荷重性の問題は解消したものとなる。
As described above, according to the method of manufacturing the color filter shown in FIGS. 5A to 5E, the overcoat layer is formed simultaneously with the formation of the photo spacer, so that the conventional process for forming the overcoat layer is independent. No, the number of steps is reduced.
Further, since the blue colored pixels are exposed from the overcoat layer, the area on the transparent substrate on which the overcoat layer is formed is reduced to 2/3, which is caused by adhesion of foreign matter to the overcoat layer. The yield is improved.
Furthermore, since the second photospacer (PS-2) formed on the intermediate layer (P2, P3) is sufficiently cured and has an arbitrary width, the overcoat layer of the second photospacer This eliminates the problem of peeling and load resistance.
５０・・・ガラス基板
５１・・・（樹脂）ブラックマトリックス
５２・・・着色画素
５２−１・・・第一色目の着色画素
５２−２・・・第二色目の着色画素
５２−３・・・第三色目の着色画素
５３・・・オーバーコート層
５４・・・突起
６０・・・フォトレジスト層
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｌ・・・露光光
Ｐ２・・・第二色目のスペーサーパターン
Ｐ３・・・第三色目のスペーサーパターン
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３・・・フォトマスク
ＰＳ・・・フォトスペーサー
ＰＳ−１・・・第一フォトスペーサー
ＰＳ−２・・・第二フォトスペーサー
50 ...
Claims (6)
１）前記樹脂ブラックマトリックスが形成された透明基板上に、複数色の着色画素を順次に形成する際に、複数色内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
２）該複数色の着色画素が形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層及びフォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、３）前記フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上にフォトスペーサーを形成し、同時に該１色の着色画素上以外の部分上にオーバーコート層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 In a method for producing a color filter used in a liquid crystal display device in which a resin black matrix, a plurality of colored pixels, an overcoat layer, and a photospacer are formed on a transparent substrate,
1) When sequentially forming colored pixels of a plurality of colors on the transparent substrate on which the resin black matrix is formed, the film thickness of the colored pixels of one color in the plurality of colors is set to the thickness of the other colored pixels of the plurality of colors. Formed thicker than the film thickness,
2) A photoresist layer is formed by applying a photoresist for forming the overcoat layer and the photo spacer on the entire surface of the transparent substrate on which the colored pixels of the plurality of colors are formed. 3) Exposure through a photomask provided with a pattern corresponding to the formation, and development processing,
A method for producing a color filter, wherein a photo spacer is formed on one colored pixel having a large thickness, and an overcoat layer is formed on a portion other than the colored pixel at the same time.
１）前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素の形成と同時に前記第一色目の着色画素上に、第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンを順次に積層して形成し、
２）且つ、前記樹脂ブラックマトリックス及び第一色目の着色画素が形成された透明基板上に第二色目以降の着色画素を順次に形成する際に、第二色目以降の着色画素内の１色の着色画素の膜厚を、他の複数色の着色画素の膜厚より厚く形成し、
３）前記樹脂ブラックマトリックス、複数色の着色画素、及び第一色目の着色画素上に第二フォトスペーサー用の中間層を構成する第二色目以降のスペーサーパターンが順次に積層して形成された透明基板上の全面に、前記オーバーコート層、第一フォトスペーサー、及び第二フォトスペーサーを形成するためのフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、
４）前記第一フォトスペーサーの形成に対応したパターンが設けられたフォトマスクを介した露光、及び現像処理を行い、
前記膜厚を厚く形成した１色の着色画素上に第一フォトスペーサーを形成し、同時に第一色目の着色画素上に第一フォトスペーサーの高さより低い高さの第二フォトスペーサーを形成し、また同時に該１色の着色画素上及び第二フォトスペーサー上以外の部分上にオーバーコート層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 In a method for manufacturing a color filter used in a liquid crystal display device in which a resin black matrix, a plurality of colored pixels, an overcoat layer, a first photo spacer, and a second photo spacer are formed on a transparent substrate,
1) When forming colored pixels for the second and subsequent colors sequentially on the transparent substrate on which the resin black matrix and the colored pixels for the first color are formed, the first and the colored pixels for the second and subsequent colors are formed simultaneously. On the colored pixels of the color, a spacer pattern of the second color and later constituting the intermediate layer for the second photo spacer is sequentially laminated and formed.
2) When sequentially forming the second and subsequent colored pixels on the transparent substrate on which the resin black matrix and the first colored pixel are formed, one color in the second and subsequent colored pixels is formed. The film thickness of the colored pixels is formed to be thicker than the film thickness of other colored pixels,
3) Transparency formed by sequentially laminating the resin black matrix, a plurality of colored pixels, and a spacer pattern for the second and subsequent colors constituting the intermediate layer for the second photo spacer on the colored pixels for the first color. On the entire surface of the substrate, a photoresist layer is formed by applying a photoresist for forming the overcoat layer, the first photo spacer, and the second photo spacer,
4) Perform exposure through a photomask provided with a pattern corresponding to the formation of the first photospacer, and development processing,
Forming a first photo spacer on the colored pixel of one color formed with a thick film, and simultaneously forming a second photo spacer on the colored pixel of the first color lower than the height of the first photo spacer; At the same time, an overcoat layer is formed on a portion other than the colored pixels of the one color and the second photospacer.
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