JP2008287204A - Color filter for transflective liquid crystal display device and its manufacturing method, and transflective liquid crystal display device using the color filter - Google Patents

Color filter for transflective liquid crystal display device and its manufacturing method, and transflective liquid crystal display device using the color filter Download PDF

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育美 滝口
Tetsuo Yamashita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a color filter, which does not cause any display defects due to screen glare or disorder of liquid crystal alignment, by a simple processing in a liquid crystal display device using a semi-transmissive color filter having a light scattering layer in a reflection region. <P>SOLUTION: The color filter substrate for the transflective liquid crystal display device, which is used for the transflective liquid crystal display device capable of performing a display using reflected light and a display using transmitted light, and is composed of the reflection region used for the display using the reflected light and a transmission region used for the display using the transmitted light, and in which a plurality of pixels having coloring layers are arranged two-dimensionally on a transparent substrate, is characterized in that it has the light scattering layer on the coloring layer of the reflection region and a flattening layer is formed on the light scattering layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、透過型液晶表示と反射型液晶表示の両方の方式を兼ね備えた半透過型液晶表示装置用カラーフィルターおよびその製造方法、並びにそれを用いた半透過型液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device having both a transmissive liquid crystal display and a reflective liquid crystal display, a manufacturing method thereof, and a transflective liquid crystal display device using the same.

現在、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を生かし、ノートPC、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラなど様々な用途で使用されている。バックライトを使用した液晶表示装置においては、低消費電力化を進めるためにバックライト光の利用効率を高めることが求められ、カラーフィルターの高透過率化が要求されている。一方、カラーフィルターの透過率は年々向上しているが、透過率向上による消費電力の大幅な低下は望めなくなってきている。最近では電力消費量の大きなバックライト光源を必要としない反射型液晶表示装置の開発が進められており、透過型液晶表示装置にくらべ約1/7と大幅な消費電力の低減が可能であることが発表されている(例えば非特許文献1参照)。反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べ低消費電力であり、屋外での視認性に優れるという利点はあるものの、十分な環境光強度が確保されない場所では表示が暗くなってしまい、視認性が極端に悪くなるという問題点がある。暗い環境下でも表示が視認されるようにするために、(1)バックライトを設け、反射層の一部に切り欠きを入れ、一部が透過型表示方式、一部を反射型表示方式とした液晶表示装置、半透過半反射型表示方式(いわゆる半透過半反射型液晶表示装置、以降、単に半透過型液晶表示装置という。例えば、非特許文献2参照)、(2)フロントライトを設けた液晶表示装置などが考案されている。   Currently, liquid crystal display devices are used in various applications such as notebook PCs, portable information terminals, desktop monitors, and digital cameras, taking advantage of characteristics such as light weight, thinness, and low power consumption. In a liquid crystal display device using a backlight, it is required to increase the utilization efficiency of backlight light in order to reduce power consumption, and a high transmittance of a color filter is required. On the other hand, the transmittance of the color filter has been improved year by year, but it has become impossible to expect a significant reduction in power consumption due to the improved transmittance. Recently, the development of a reflective liquid crystal display device that does not require a backlight light source, which consumes a large amount of power, has been promoted, and the power consumption can be significantly reduced by about 1/7 compared to a transmissive liquid crystal display device. Has been announced (for example, see Non-Patent Document 1). The reflective liquid crystal display device has lower power consumption than the transmissive liquid crystal display device and has the advantage of excellent visibility in the outdoors, but the display becomes dark in a place where sufficient ambient light intensity is not secured, There is a problem that visibility becomes extremely bad. In order to make the display visible even in a dark environment, (1) a backlight is provided, a part of the reflective layer is notched, and a part is a transmissive display system and a part is a reflective display system. Liquid crystal display device, transflective display system (so-called transflective liquid crystal display device, hereinafter simply referred to as transflective liquid crystal display device; see Non-Patent Document 2, for example), (2) front light is provided LCD devices have been devised.

反射層の一部に切り欠きを入れ、バックライトを設けた半透過型液晶表示装置では、バックライト光を利用する透過表示と環境光を利用する反射表示が1画素内に共存するため、環境光強度によらず、視認性のよい表示を行うことが出来る(例えば、特許文献1参照)。しかし、一つの表示装置の中に2種類の表示方式が併存するため、反射表示に必要である機能を表示装置に付与すると、逆に透過表示においては弊害となってしまうこともある。その一つに、透過表示では装置に組み込まれたバックライト光が光源であるのに対し、反射表示では使用する環境により太陽光、室内の蛍光灯など光源が主種様々であることに起因する問題がある。反射表示で使用する光源(太陽光や室内の蛍光灯など)は、通常、点光源や限定された面からの光源であるため、非散乱光である。そのため反射表示では、何らかの手法で非散乱光を散乱光にする必要がある。現在用いられている手法の一つに、前面基板と偏光板フィルムの接着層に粒子を分散させ散乱機能を付与した拡散糊といわれるものがある。この拡散糊は表示装置の全面(透過用領域と反射用領域)に形成されることになる。これは、透過表示においては、拡散糊中に入射した光の偏光面が回転し、偏光が崩される(消偏性)ことによるコントラスト低下の問題を引き起こす。   In a transflective liquid crystal display device in which a notch is formed in a part of a reflective layer and a backlight is provided, a transmissive display using backlight and a reflective display using ambient light coexist in one pixel. Regardless of the light intensity, display with good visibility can be performed (see, for example, Patent Document 1). However, since two types of display methods coexist in one display device, if a function necessary for reflective display is added to the display device, there may be a negative effect in transmissive display. One of the reasons is that, in the transmissive display, the backlight light incorporated in the device is the light source, whereas in the reflective display, there are various types of light sources such as sunlight and indoor fluorescent lamps depending on the environment used. There's a problem. A light source (such as sunlight or an indoor fluorescent lamp) used for reflection display is normally a non-scattered light because it is a point light source or a light source from a limited surface. Therefore, in reflection display, it is necessary to change non-scattered light to scattered light by some method. One of the currently used techniques is a so-called diffusion paste in which particles are dispersed in an adhesive layer between a front substrate and a polarizing film to give a scattering function. This diffusion paste is formed on the entire surface of the display device (transmission area and reflection area). In transmissive display, the polarization plane of the light incident on the diffusion paste is rotated, and the polarization is lost (depolarization), resulting in a problem of contrast reduction.

また、以前は、入射した環境光を反射させるための反射膜には、アルミなどの金属を鏡面状にしたものが用いられていたが、現在では、表面を凹凸状に作成した樹脂膜上に金属薄膜を真空で形成した反射膜が用いられるようになってきた。このような凹凸状の反射膜では、光の干渉による虹が発生してしまうため、液晶表示装置の画面がぎらついてしまうという問題もあった。   Previously, a reflective film for reflecting incident ambient light was made of a mirror-like metal such as aluminum, but now it is on a resin film with an uneven surface. A reflective film in which a metal thin film is formed in a vacuum has been used. In such a concavo-convex reflective film, a rainbow is generated due to light interference, which causes a problem that the screen of the liquid crystal display device is glared.

これらの問題を解決するために、反射用領域にのみ透明粒子と透明樹脂からなる光散乱層を形成することが考えられた(例えば、特許文献4参照)。これにより、透過用領域には光散乱層がなくなるため、透過表示のコントラスト低下の問題は解消された。しかしながら、液晶表示装置の画面のぎらつきの解消方法については、詳細な開示がされていなかった。また、光散乱層中には、粒子が分散されているため、膜表面が凸凹し、液晶配向を乱すという問題もあった。
特開平11−109417号公報(図1) 特開2005−255325号公報 特開2002−341128号公報 特開2005−99268号広報 「日経マイクロデバイス別冊フラットパネル・ディスプレイ」、1998年、p.126。 「ファインプロセステクノロジージャパン’99、専門技術セミナーテキストA5」、1998年7月2日、p.6。
In order to solve these problems, it has been considered to form a light scattering layer made of transparent particles and a transparent resin only in the reflective region (see, for example, Patent Document 4). This eliminates the light scattering layer in the transmissive region, thus eliminating the problem of reduced contrast in transmissive display. However, no detailed disclosure has been made regarding a method for eliminating the glare of the screen of the liquid crystal display device. Further, since the particles are dispersed in the light scattering layer, there is a problem that the film surface is uneven and the liquid crystal alignment is disturbed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-109417 (FIG. 1) JP 2005-255325 A JP 2002-341128 A JP 2005-99268 PR "Nikkei Microdevices separate volume flat panel display", 1998, p. 126. “Fine Process Technology Japan '99, Specialized Technology Seminar Text A5”, July 2, 1998, p. 6.

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、反射用領域にのみ光散乱層を有する半透過型カラーフィルターを用いた液晶表示装置において、画面のぎらつきや液晶配向の乱れによる表示不良を生じさせないカラーフィルターを簡便な加工方法で提供することにある。   The present invention was devised in view of the shortcomings of the prior art. In a liquid crystal display device using a transflective color filter having a light scattering layer only in the reflective region, the present invention is caused by screen glare or liquid crystal alignment disorder. An object of the present invention is to provide a color filter that does not cause display defects by a simple processing method.

本発明者らは、従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のカラーフィルターによって、画面のぎらつきや液晶配向の乱れによる表示不良の生じない液晶表示装置を得ることが可能であることを見いだした。   As a result of intensive studies to solve the problems of the prior art, the present inventors can obtain a liquid crystal display device free from display defects due to screen glare or liquid crystal alignment by the following color filters. I found something.

本発明のカラーフィルターおよびその製造方法、およびそれを用いた半透過型液晶表示装置は、以下の構成を有するものである。   The color filter of the present invention, the manufacturing method thereof, and the transflective liquid crystal display device using the same have the following configurations.

すなわち、
(1)反射光による表示と透過光による表示が可能な半透過型液晶表示装置に用いられ、反射光による表示に用いられる反射用領域と透過光による表示に用いられる透過用領域からなりかつ着色層を有してなる複数の画素が透明基板上に2次元的に配されてなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板において、該反射用領域の着色層上に光散乱層を有し、該光散乱層上に平坦化層が形成されてい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ー基板。
(2)前記光散乱層が、マトリックス材料と該マトリックス材料とは屈折率の異なる粒子が分散されてなることを特徴とする(1)に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(3)前記平坦化層が光散乱層上にのみ形成されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(4)前記光散乱層中に分散されている粒子の平均一次粒子径が1.5μm以上3μm以下であることを特徴とする(2)〜(3)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(5)前記光散乱層のマトリックス材料が非感光性であることを特徴とする(2)〜(4)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(6)前記光散乱層のマトリックス材料が熱硬化性アクリル樹脂で形成され、前記平坦化層が感光性樹脂を光硬化させて形成されたものであることを特徴とする(2)〜(5)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(7)前記光散乱層のマトリックス材料が非感光性ポリイミド樹脂で形成され、前記平坦化層が感光性樹脂を光硬化させて形成されたものであることを特徴とする(2)〜(5)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(8)前記光散乱層中に分散されている粒子の屈折率(n1)、光散乱層のマトリックス材料の屈折率(n2)と平坦化層の屈折率(n3)が以下の関係であることを特徴とする(2)〜(7)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
That is,
(1) Used in a transflective liquid crystal display device capable of displaying with reflected light and displaying with transmitted light, and is composed of a reflective area used for display with reflected light and a transmissive area used for display with transmitted light, and is colored In a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device in which a plurality of pixels each having a layer are two-dimensionally arranged on a transparent substrate, the light scattering layer is provided on the colored layer in the reflective region, A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, wherein a planarizing layer is formed on the light scattering layer.
(2) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to (1), wherein the light scattering layer is formed by dispersing a matrix material and particles having different refractive indexes from the matrix material.
(3) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to (1) or (2), wherein the planarizing layer is formed only on the light scattering layer.
(4) The transflective liquid crystal according to any one of (2) to (3), wherein the average primary particle diameter of the particles dispersed in the light scattering layer is 1.5 μm or more and 3 μm or less. Color filter substrate for display devices.
(5) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of (2) to (4), wherein a matrix material of the light scattering layer is non-photosensitive.
(6) The matrix material of the light scattering layer is formed of a thermosetting acrylic resin, and the planarizing layer is formed by photocuring a photosensitive resin (2) to (5) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of 1).
(7) The matrix material of the light scattering layer is formed of a non-photosensitive polyimide resin, and the planarizing layer is formed by photocuring a photosensitive resin (2) to (5) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of 1).
(8) The refractive index (n1) of the particles dispersed in the light scattering layer, the refractive index (n2) of the matrix material of the light scattering layer, and the refractive index (n3) of the planarizing layer have the following relationship (2) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of (2) to (7).

Figure 2008287204
Figure 2008287204

Figure 2008287204
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(9)前記光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚が1.5μm以上3.0μm以下であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(10)前記光散乱層のマトリックス材料部分の膜厚が1.0μm以下であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(11)前記平坦化層が感光性アクリル樹脂と該感光性アクリル樹脂より屈折率が高く平均1次粒子径が0.1μm以下である無機粉体が分散されてなることを特徴とす(1)〜(10)のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
(12)反射光による表示と透過光による表示が可能な半透過型液晶表示装置に用いられ、反射光による表示に用いられる反射用領域と透過光による表示に用いられる透過用領域からなりかつ着色層を有してなる複数の画素が透明基板上に2次元的に配されてなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法であって、下記(A)、(B)、(C)および(D)の工程を順次行う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ーの製造方法。
(A)透明基板上に着色層からなる画素を形成する工程、
(B)非感光性光散乱層形成用組成物を塗布し乾燥する工程、
(C)該非感光性光散乱層上に感光性の平坦化層形成用組成物を塗布し乾燥する工程、
(D)着色層、光散乱層および平坦化層が積層された基板を、露光、現像して、反射用領域の画素上にのみ光散乱層と平坦化層を形成する工程、
を含む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ー基板の製造方法。
(13)(1)〜(11)に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板または請求項12に記載の製造方法によって得られた半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板と反射用領域にのみ表面が凹凸形状である反射層を有する駆動素子側基板の間に液晶を狭持してなる半透過型液晶表示装置。
(9) The transflective liquid crystal according to any one of (1) to (8), wherein the thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the planarizing layer is 1.5 μm or more and 3.0 μm or less. Color filter substrate for display devices.
(10) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of (1) to (9), wherein the thickness of the matrix material portion of the light scattering layer is 1.0 μm or less.
(11) The flattening layer is characterized in that a photosensitive acrylic resin and an inorganic powder having a refractive index higher than that of the photosensitive acrylic resin and an average primary particle diameter of 0.1 μm or less are dispersed (1 ) To (10) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device.
(12) Used in a transflective liquid crystal display device capable of displaying with reflected light and displaying with transmitted light, and is composed of a reflective region used for display with reflected light and a transmissive region used for display with transmitted light, and is colored A method of manufacturing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, in which a plurality of pixels each having a layer are two-dimensionally arranged on a transparent substrate, and includes the following (A), (B), (C ) And (D) are sequentially performed. A method for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device.
(A) forming a pixel composed of a colored layer on a transparent substrate;
(B) applying and drying a non-photosensitive light scattering layer forming composition,
(C) a step of applying a photosensitive planarizing layer-forming composition on the non-photosensitive light scattering layer and drying it;
(D) a step of exposing and developing the substrate on which the colored layer, the light scattering layer, and the planarizing layer are laminated, and forming the light scattering layer and the planarizing layer only on the pixels in the reflective region;
A process for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, comprising:
(13) The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to (1) to (11) or the color filter substrate for a transflective liquid crystal display device obtained by the production method according to claim 12 and a reflective region. A transflective liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between drive element side substrates having a reflective layer having a concavo-convex surface on the surface only.

本発明は上述のごとく構成したので、画面のぎらつきや液晶配向の乱れによる表示不良の生じない半透過型液晶表示装置用カラーフィルターを簡便な加工で得ることができる。   Since the present invention is configured as described above, it is possible to obtain a color filter for a transflective liquid crystal display device in which display defects do not occur due to screen glare or liquid crystal alignment disorder by simple processing.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

本発明のカラーフィルターは、1画素内に反射用領域と透過用領域を持つ半透過型液晶表示装置用カラーフィルターであり、反射用領域にのみ光散乱層が形成され、その光散乱層上には平坦化層が積層された構造であることが重要である。ここで、半透過型液晶表示装置とは、対向基板あるいはカラーフィルターの反射領域には外光を反射させるための反射膜を備え、透過領域にはそのような反射膜がないことを特徴とする液晶表示装置である。カラーフィルターの形成は、ガラス、高分子フィルム等の透明基板側に限定されず、駆動素子側基板にも行うことができる。カラーフィルターのパターン形状については、ストライプ状、アイランド状などがあげられるが特に限定されるものではない。また、必要に応じてカラーフィルター上に柱状の固定式スペーサーが配置されていてもよい。   The color filter of the present invention is a color filter for a transflective liquid crystal display device having a reflective region and a transmissive region in one pixel, and a light scattering layer is formed only in the reflective region, on the light scattering layer. It is important to have a structure in which planarization layers are stacked. Here, the transflective liquid crystal display device is characterized in that the reflective region of the counter substrate or the color filter is provided with a reflective film for reflecting external light, and the reflective region does not have such a reflective film. It is a liquid crystal display device. The formation of the color filter is not limited to the transparent substrate side such as glass or polymer film, but can also be performed on the driving element side substrate. The pattern shape of the color filter includes a stripe shape and an island shape, but is not particularly limited. A columnar fixed spacer may be disposed on the color filter as necessary.

光散乱層が形成される位置は、着色層上が好ましく用いられる。着色層上とは、着色層と光散乱層が接していなければならないということではなく、着色層と光散乱層の間に他の層が形成されていてもよい。ここでいう着色層とは、着色成分を含む樹脂層のことであり、少なくとも赤、緑、青の3色の色画素から構成される。着色成分としては、有機顔料、無機顔料、染料問わず着色剤全般を使用することができる。樹脂成分としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が好ましく用いられる。感光性、非感光性のどちらの材料でも使用することが可能である。着色層の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、転写法、インクジェット法などを用いることができる。   The position where the light scattering layer is formed is preferably on the colored layer. “On the colored layer” does not mean that the colored layer and the light scattering layer must be in contact with each other, and another layer may be formed between the colored layer and the light scattering layer. The colored layer here is a resin layer containing a colored component, and is composed of at least three color pixels of red, green, and blue. As the coloring component, any colorant can be used regardless of organic pigments, inorganic pigments, and dyes. As the resin component, materials such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin are preferably used. Both photosensitive and non-photosensitive materials can be used. As a method for forming the colored layer, a photolithography method, a transfer method, an ink jet method, or the like can be used.

光散乱層は、マトリックス材料中にマトリックス材料と屈折率の異なる粒子が分散されていることが好ましい。マトリックス材料中に光拡散の粒子を含むことで、正反射成分による表示のギラツキを押さえ、良好な表示特性を得ることができ、かつ透過用領域には光散乱層は存在しないので光散乱せずに効率的にバックライトを使用することができる。マトリックス材料としては、所望の屈折率が得られる材料ならば用いることが可能であり、透明樹脂のみを用いてもよいが、透明樹脂にナノオーダーの無機粉体を分散させ、屈折率を調整した材料も用いることができる。ここで「透明」とは、具体的には可視光領域の平均透過率が80%以上であることをいう。透明樹脂としては、感光性、非感光性のどちらも使用することができる。感光性樹脂材料としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が使用でき、アクリル系樹脂が好ましく用いられる。感光性アクリル系樹脂としては、感光性を持たせるため、少なくともアクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマーあるいはオリゴマー、光重合開始剤を含有させた構成を有するのが一般的であるがエポキシモノマーを加えたいわゆるアクリルエポキシ樹脂としてもよい。非感光性樹脂材料としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が使用でき、ポリイミド系樹脂とアクリル系樹脂が好ましく用いられる。透明樹脂にナノオーダーの無機粉体を分散させる場合、無機粉体としては、Al、ZnO、TiO、SiOなどが使用できる。透明樹脂とナノオーダーの無機粉体の好ましい組み合わせとしては、アクリル系樹脂に酸化チタンを分散させた材料があげられる。アクリル系樹脂の屈折率は、1.5程度であるが、酸化チタンを分散させることにより、1.8近くまで大きくすることができる。これにより、アクリル系樹脂を高屈折率マトリックス材料とすることができる。 In the light scattering layer, particles having a refractive index different from that of the matrix material are preferably dispersed in the matrix material. By including light diffusing particles in the matrix material, display glare due to specular reflection components can be suppressed and good display characteristics can be obtained, and there is no light scattering layer in the transmissive area, so there is no light scattering. The backlight can be used efficiently. As a matrix material, any material that can obtain a desired refractive index can be used, and only a transparent resin may be used. However, a nano-order inorganic powder is dispersed in the transparent resin to adjust the refractive index. Materials can also be used. Here, “transparent” specifically means that the average transmittance in the visible light region is 80% or more. As the transparent resin, both photosensitive and non-photosensitive can be used. As the photosensitive resin material, materials such as polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, polyester resin, polyolefin resin and the like can be used, and acrylic resin is preferably used. The photosensitive acrylic resin generally has at least an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer or oligomer, and a photopolymerization initiator in order to provide photosensitivity, but an epoxy monomer is added. Alternatively, a so-called acrylic epoxy resin may be used. As the non-photosensitive resin material, materials such as polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, polyester resin, and polyolefin resin can be used, and polyimide resin and acrylic resin are preferably used. When nano-order inorganic powder is dispersed in a transparent resin, Al 2 O 3 , ZnO, TiO 2 , SiO 2 or the like can be used as the inorganic powder. A preferable combination of a transparent resin and nano-order inorganic powder is a material in which titanium oxide is dispersed in an acrylic resin. The refractive index of the acrylic resin is about 1.5, but can be increased to nearly 1.8 by dispersing titanium oxide. Thereby, acrylic resin can be used as a high refractive index matrix material.

光散乱のための粒子としてはシリカ、アルミナ、チタニアなどの無機酸化物粒子、金属粒子、アクリル、メラミン、スチレン、シリコーン、フッ素含有ポリマーなどの樹脂粒子などの材料を使用することができる。光拡散粒子の平均一次粒子径としては1.5〜3μmの範囲で用いることが好ましい。平均一次粒子径が1.5μmより小さくなると、光干渉による虹が発生し、液晶表示画面がぎらついてしまい、3μmより大きくなると、光散乱層として許容される膜厚の範囲では、いくら平坦化層を塗布しても平坦性を得ることが難しくなる。特に、光散乱のための粒子の粒子径が光散乱層のマトリックス材料部分の膜厚の3.0倍程度までである場合は平坦化層により、特に平坦性が高くなるのでより好ましい。ここで光散乱層のマトリックス材料部分の膜厚とは、光散乱層を構成するマトリックス材料部分のみで形成された部分(粒子の存在しない部分)の膜厚をさす。模式図を図1に示す。光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚としては、液晶層の厚みより小さい、特に、液晶層の厚みの1/4〜3/4の範囲内であることが好ましい。   As the particles for light scattering, materials such as inorganic oxide particles such as silica, alumina and titania, metal particles, resin particles such as acrylic, melamine, styrene, silicone and fluorine-containing polymer can be used. The average primary particle diameter of the light diffusing particles is preferably used in the range of 1.5 to 3 μm. When the average primary particle diameter is smaller than 1.5 μm, a rainbow is generated due to light interference, and the liquid crystal display screen is glared. When the average primary particle diameter is larger than 3 μm, the flattening layer is within the allowable film thickness range. Even if it is applied, it becomes difficult to obtain flatness. In particular, when the particle diameter of the light scattering particles is up to about 3.0 times the film thickness of the matrix material portion of the light scattering layer, it is more preferable because the flatness is particularly improved by the flattening layer. Here, the film thickness of the matrix material part of the light scattering layer refers to the film thickness of a part (part where particles are not present) formed only by the matrix material part constituting the light scattering layer. A schematic diagram is shown in FIG. The thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the flattening layer is preferably smaller than the thickness of the liquid crystal layer, particularly in the range of 1/4 to 3/4 of the thickness of the liquid crystal layer.

逆に膜厚が、液晶層の厚みの3/4以上の厚膜となると、反射用領域の液晶層が薄くなってしまい、表示不良となってしまう。また、光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚が1.5μm以上3.0μm以下の範囲で液晶の配向不良を生じさせない程度の平坦化度を得るためには、マトリックス材料部分の膜厚を1.0μm以下にすることが特に好ましい。マトリックス材料部分の膜厚が1.0μmを越えると、平坦化層との積層膜厚が1.5μmで表面を平坦にすることが困難になる。表示パネルにしたときに液晶の配向ムラなどによる表示不良が生じない程度の平坦性は表示モードにより異なるが、平坦化層内の膜厚段差は、0.5μm以下であることが好ましい。ここで、本発明でいう「平坦」とは、全く凹凸のない膜のことをいうのではなく、液晶の配向ムラなどによる表示不良が生じない程度の平坦性があれば、平坦であるとしている。従って、膜厚段差が0.5μm以下であれば、本発明では平坦であるといえる。   Conversely, when the film thickness is 3/4 or more of the thickness of the liquid crystal layer, the liquid crystal layer in the reflective region becomes thin, resulting in a display defect. In addition, in order to obtain a degree of flatness that does not cause alignment failure of liquid crystal when the film thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the flattening layer is in the range of 1.5 μm to 3.0 μm, the film of the matrix material portion The thickness is particularly preferably 1.0 μm or less. When the film thickness of the matrix material portion exceeds 1.0 μm, it becomes difficult to flatten the surface because the laminated film thickness with the flattening layer is 1.5 μm. The flatness that does not cause display defects due to uneven alignment of liquid crystal when a display panel is used varies depending on the display mode, but the film thickness step in the flattened layer is preferably 0.5 μm or less. Here, “flat” in the present invention does not mean a film having no unevenness, but is flat if there is flatness that does not cause display defects due to uneven alignment of liquid crystal. . Therefore, if the film thickness step is 0.5 μm or less, it can be said that the present invention is flat.

平坦化層には、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキサン膜、また透明樹脂に無機粉体を分散させた材料などいずれを用いてもよい。光散乱層中の散乱粒子と屈折率を異ならせることが必要とされるので、屈折率の高いポリイミド膜、透明樹脂に無機粉体を分散させた材料を用いることが特に好ましい。無機粉体としては、Al、ZnO、TiO、SiOなどが使用できる。無機粉体は、屈折率が高く、また光吸収端が400nm(可視光領域以下)以下であり、また汎用性が高いものを選択することが好ましい。特にアクリル系樹脂に酸化チタンを分散させた材料は、酸化チタンの屈折率が2.5程度と高いため、その添加量を変化させることによりアクリル系樹脂の屈折率を1.5〜1.8近くまで変化させることができ、特に好ましい。また、酸化チタンは、光吸収端が360nmであるため、可視光領域での透明性が高く、また汎用性も高いため好ましく用いることができる。ここで、屈折率は、プリズムカップリング法などを用いて測定することができる。また、無機粉体の平均1次粒子径は、0.1μm以下であることが好ましい。無機粉体の平均1次粒子径が、0.1μm以下であると、平坦化層の平坦性を損なうことがない。0.1μmを越えると、平坦化層自身に、凹凸が生じてしまうため好ましくない。 For the planarization layer, any of an epoxy film, an acrylic epoxy film, an acrylic film, a siloxane polymer film, a polyimide film, a silicon-containing polyimide film, a polyimidesiloxane film, or a material in which inorganic powder is dispersed in a transparent resin is used. May be. Since it is necessary to make the refractive index different from that of the scattering particles in the light scattering layer, it is particularly preferable to use a polyimide film having a high refractive index and a material in which an inorganic powder is dispersed in a transparent resin. As the inorganic powder, Al 2 O 3 , ZnO, TiO 2 , SiO 2 or the like can be used. It is preferable to select an inorganic powder having a high refractive index, a light absorption edge of 400 nm (not more than a visible light region) or less, and high versatility. In particular, a material in which titanium oxide is dispersed in an acrylic resin has a high refractive index of titanium oxide of about 2.5. Therefore, the refractive index of the acrylic resin is changed to 1.5 to 1.8 by changing the amount of addition. It can be changed to near, and is particularly preferable. Titanium oxide can be preferably used because it has a light absorption edge of 360 nm and has high transparency in the visible light region and high versatility. Here, the refractive index can be measured using a prism coupling method or the like. Moreover, it is preferable that the average primary particle diameter of inorganic powder is 0.1 micrometer or less. When the average primary particle diameter of the inorganic powder is 0.1 μm or less, the flatness of the flattening layer is not impaired. If the thickness exceeds 0.1 μm, the flattening layer itself will be uneven, which is not preferable.

光散乱層中に分散されている粒子の屈折率をn1、マトリックス材料の屈折率をn2、平坦化層の屈折率をn3とした場合、n1、n2、n3は以下の関係式を満たすことが好ましい。   When the refractive index of the particles dispersed in the light scattering layer is n1, the refractive index of the matrix material is n2, and the refractive index of the planarizing layer is n3, n1, n2, and n3 satisfy the following relational expression. preferable.

Figure 2008287204
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Figure 2008287204
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光散乱層中に分散されている粒子とマトリックス材料の屈折率の差の絶対値が、0.05より小さいと、マトリックス材料と粒子の界面で光散乱が十分生じず、正反射成分による表示のギラツキを押さえることができない。また、光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚を1.5μmと薄膜化するためには、光散乱層のマトリックス材料部分の膜厚を1.0μm以下とすることが必要となってくる。マトリックス材料部分の膜厚が1.0μm以下の場合、光散乱層中の散乱粒子とマトリックス材料との界面が少なくなるため、光散乱層のみでは散乱特性が不十分となる場合がある。また、光散乱膜表面は、マトリックス材料部分の膜厚に比べ、散乱粒子の平均一次粒子径の方が大きくなるため、散乱粒子による凹凸が多数生じる。そこで、散乱粒子と平坦化層の屈折率の差の絶対値が、0.05以上となるように平坦化層を選択すると、平坦化層と散乱粒子の界面でも光が散乱され、光散乱層のみで散乱特性が不十分な場合、散乱特性を向上させることが可能となる。   If the absolute value of the difference in refractive index between the particles dispersed in the light-scattering layer and the matrix material is less than 0.05, sufficient light scattering will not occur at the interface between the matrix material and the particles, and the display by the specular reflection component will not occur. I can't hold the glare. Further, in order to reduce the thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the flattening layer to 1.5 μm, it is necessary to set the thickness of the matrix material portion of the light scattering layer to 1.0 μm or less. come. When the film thickness of the matrix material portion is 1.0 μm or less, the interface between the scattering particles and the matrix material in the light scattering layer is reduced, and thus the scattering characteristics may be insufficient only with the light scattering layer. Moreover, since the average primary particle diameter of the scattering particles is larger on the surface of the light scattering film than the film thickness of the matrix material portion, many irregularities due to the scattering particles are generated. Therefore, when the flattening layer is selected so that the absolute value of the difference in refractive index between the scattering particles and the flattening layer is 0.05 or more, light is scattered at the interface between the flattening layer and the scattering particles. If the scattering characteristics are insufficient, the scattering characteristics can be improved.

マトリックス材料として、非感光性のポリイミド樹脂(屈折率1.7程度)を選択した場合は、高架橋のアクリル粒子、メラミン粒子、シリコーン粒子、フッ素含有ポリマー粒子(屈折率1.4〜1.5)などマトリックス材料と屈折率差がでる粒子が好ましく用いられる。マトリックス材料として、感光性または熱硬化性(非感光性)のアクリル系樹脂(屈折率1.5)を選択した場合は、メラミン粒子、シリコーン粒子、フッ素含有ポリマー粒子(屈折率1.4〜1.45)などマトリックス材料と屈折率差がでる粒子が好ましく用いられる。マトリックス材料がアクリル樹脂のみである場合は、屈折率差が0.05未満であるアクリル粒子を用いても、所望の散乱特性を得ることができないため用いることができないが、アクリル樹脂に酸化チタンを分散すれば、マトリックス材料の屈折率が高くなり、屈折率差が0.05以上となるためアクリル粒子と組み合わせることもできる。   When non-photosensitive polyimide resin (with a refractive index of about 1.7) is selected as the matrix material, highly crosslinked acrylic particles, melamine particles, silicone particles, fluorine-containing polymer particles (with a refractive index of 1.4 to 1.5) For example, particles having a refractive index difference from the matrix material are preferably used. When a photosensitive or thermosetting (non-photosensitive) acrylic resin (refractive index of 1.5) is selected as the matrix material, melamine particles, silicone particles, fluorine-containing polymer particles (refractive index of 1.4 to 1) .45) and the like, particles having a refractive index difference from the matrix material are preferably used. When the matrix material is only acrylic resin, even if acrylic particles having a refractive index difference of less than 0.05 cannot be used because desired scattering characteristics cannot be obtained, titanium oxide cannot be used for the acrylic resin. If dispersed, the refractive index of the matrix material becomes high and the refractive index difference becomes 0.05 or more, so that it can be combined with acrylic particles.

光散乱層と平坦化層の組み合わせとしては、光散乱層に非感光性または感光性材料、平坦化層に感光性材料とするのが好ましい。最上層の平坦化層が感光性材料であることで、下層光散乱層との一括現像ができ、製造工程の増加を抑えることが可能となる。例えば、着色層上に光散乱粒子を含む非感光性透明樹脂または感光性透明樹脂からなる光散乱層形成用組成物を塗布、乾燥し、未硬化の状態で、上部に未硬化の感光性透明樹脂からなる平坦化層形成用組成物を積層して、露光、現像を行いフォトリソ加工することで反射用領域にのみ光散乱層と平坦化層を同時に加工することができる。特に、光散乱層を非感光透明樹脂とした場合、平坦化層の感光性透明樹脂がフォトレジストの役割も担うため、フォトリソ加工後に感光性透明樹脂を剥離することなく、光散乱層と平坦化層の積層構造を作製することが可能であり、フォトレジスト剥離工程が短縮できるので好ましい。   As a combination of the light scattering layer and the planarizing layer, it is preferable to use a non-photosensitive or photosensitive material for the light scattering layer and a photosensitive material for the planarizing layer. When the uppermost flattening layer is a photosensitive material, batch development with the lower light scattering layer can be performed, and an increase in manufacturing steps can be suppressed. For example, a non-photosensitive transparent resin containing light-scattering particles or a composition for forming a light-scattering layer made of a photosensitive transparent resin is applied onto a colored layer, dried, uncured, and uncured photosensitive transparent A light scattering layer and a planarizing layer can be processed simultaneously only in the reflective region by laminating a composition for forming a planarizing layer made of a resin, exposing and developing, and performing photolithography. In particular, when the light scattering layer is made of a non-photosensitive transparent resin, the photosensitive transparent resin of the planarization layer also serves as a photoresist, so that the light scattering layer is planarized without peeling off the photosensitive transparent resin after photolithography. It is preferable because a layered structure of layers can be manufactured and the photoresist peeling process can be shortened.

現像時に用いるアルカリ現像液は有機アルカリ現像液と無機アルカリ現像液のどちらも用いることができる。無機アルカリ現像液では炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水溶液などが好適に用いられる。有機アルカリ現像液ではテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、メタノールアミンなどのアミン系水溶液が好適に用いられる。現像液には現像の均一性を上げるために界面活性剤を添加することが好ましい。アルカリ現像はディップ現像、シャワー現像、パドル現像などの方法が可能である。現像後はアルカリ現像液を除去するために純水洗浄を行う。シャワー現像では最適な画素形状になるようにシャワー圧力を調整することが好ましい。シャワー圧力が弱いと、画素の解像度が低下する。シャワー圧力が強いと画素が基板から剥がれることがある。シャワーの圧力は0.05〜5MPaが好ましい。   As the alkali developer used for development, either an organic alkali developer or an inorganic alkali developer can be used. In the inorganic alkaline developer, an aqueous solution of sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like is preferably used. In the organic alkali developer, an aqueous amine solution such as an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution or methanolamine is preferably used. It is preferable to add a surfactant to the developer in order to increase the uniformity of development. Alkali development can be performed by methods such as dip development, shower development, and paddle development. After development, pure water washing is performed to remove the alkaline developer. In shower development, it is preferable to adjust the shower pressure so as to obtain an optimal pixel shape. When the shower pressure is weak, the resolution of the pixel decreases. If the shower pressure is strong, the pixel may peel off from the substrate. The shower pressure is preferably 0.05 to 5 MPa.

外光を利用するための反射膜が形成される基板は、カラーフィルター側基板、カラーフィルターに対向する基板のいずれでもよいが、本発明の効果を十分に発揮するためには、カラーフィルターに対向する基板に形成されることが好ましい。本発明のカラーフィルターは、反射膜が凹凸形状を有している場合に特にその効果を発揮する。凹凸形状の反射膜の形成方法は、感光性樹脂をハーフトーンマスクなどを用いて、凹凸形状とした後、蒸着法やスパッタリング法などによってアルミニウムなどを薄膜状に製膜し、これにフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることによって反射用領域にのみ形成する方法があるが、これに限定されるものではない。   The substrate on which the reflective film for using external light is formed may be either the color filter side substrate or the substrate facing the color filter. However, in order to fully demonstrate the effects of the present invention, it faces the color filter. It is preferable to be formed on a substrate to be formed. The color filter of the present invention exhibits its effect particularly when the reflective film has an uneven shape. The method of forming the concavo-convex reflection film is to form a concavo-convex shape using a photosensitive resin using a halftone mask, etc., and then deposit aluminum or the like into a thin film by vapor deposition or sputtering, and then photolithography Although there is a method of forming only in the reflective region by patterning using, it is not limited to this.

本発明のカラーフィルターは、液晶表示装置の駆動方法、表示方式にも限定されず、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式、TNモード、STNモード、ECBモード、OCB、VAモードなど種々の液晶表示装置に適用される。また、液晶表示装置の構成、例えば偏光板の数等にも限定されずに使用することができる。   The color filter of the present invention is not limited to the driving method and display method of the liquid crystal display device, and is applicable to various liquid crystal display devices such as active matrix method, passive matrix method, TN mode, STN mode, ECB mode, OCB, and VA mode. Applied. Further, the present invention can be used without being limited to the configuration of the liquid crystal display device, for example, the number of polarizing plates.

反射用領域に光散乱層を有する本発明のカラーフィルターを用いて作成した半透過型液晶表示装置の一例について述べる。カラーフィルター上に、ITO膜などの透明電極を製膜する。次に、このカラーフィルター基板と、反射用領域にのみ反射膜が形成され、反射膜上の透明絶縁膜、さらにその上にITO膜などの透明電極が形成された対向基板とを、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させてシールし貼りあわせる。なお、対向基板上には、反射膜、透明電極以外に、薄膜トランジスタ(TFT)素子や薄膜ダイオード(TFD)素子、および走査線、信号線などを設け、TFT液晶表示装置や、TFD液晶表示装置を作成することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。つぎに、ICドライバー等を実装することによりモジュールが作製することができる。これにより作製された液晶表示装置の例を図2に示す。   An example of a transflective liquid crystal display device produced using the color filter of the present invention having a light scattering layer in the reflective region will be described. A transparent electrode such as an ITO film is formed on the color filter. Next, this color filter substrate and a counter substrate on which a reflective film is formed only in the reflective region, a transparent insulating film on the reflective film, and a transparent electrode such as an ITO film on the reflective film are further formed. A liquid crystal alignment film provided on a substrate and subjected to a rubbing process for liquid crystal alignment, and a spacer for maintaining a cell gap are sealed and bonded together. In addition to the reflective film and the transparent electrode, a thin film transistor (TFT) element, a thin film diode (TFD) element, a scanning line, a signal line, and the like are provided on the counter substrate, and a TFT liquid crystal display device or a TFD liquid crystal display device is provided. Can be created. Next, after injecting liquid crystal from the injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed. Next, a module can be manufactured by mounting an IC driver or the like. An example of the liquid crystal display device thus manufactured is shown in FIG.

<測定法>
屈折率:メトリコン社製、プリズムカプラ測定装置“PC−2000”を用いて測定した。
画素の膜厚:(株)東京精密製、表面粗さ計“サーフコム130A”を用いて測定した。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
<Measurement method>
Refractive index: Measured using a prism coupler measuring device “PC-2000” manufactured by Metricon.
Pixel film thickness: Measured using a surface roughness meter “Surfcom 130A” manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these.

A.ポリアミック酸溶液の作製
4,4′−ジアミノジフェニルエーテル 95.1gおよびビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン 6.2gをγ−ブチロラクトン 525g、N−メチル−2−ピロリドン 220gと共に仕込み、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 144.1gを添加し、70℃で3時間反応させた後、無水フタル酸 3.0gを添加し、さらに70℃で2時間反応させ、25重量%のポリアミック酸溶液(PAA)を得た。
A. Preparation of polyamic acid solution 95.1 g of 4,4′-diaminodiphenyl ether and 6.2 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were charged with 525 g of γ-butyrolactone and 220 g of N-methyl-2-pyrrolidone. 144.1 g of ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride was added and reacted at 70 ° C. for 3 hours, then 3.0 g of phthalic anhydride was added, and further reacted at 70 ° C. for 2 hours. A 25% by weight polyamic acid solution (PAA) was obtained.

B.非感光性光散乱層用ペーストの作製
ポリアミック酸溶液(PAA) 16.0gをγ−ブチロラクトン 24.0gで希釈し、そこに表1に示す粒子を0.6g添加し、ロータリーシェーカーにより30分分散し、非感光性光散乱層用ペースト(RPI−1、2、3、4、5、6)を得た。また、屈折率測定用にポリアミック酸溶液(PAA) 16.0gをγ−ブチロラクトン 24.0gで希釈し、ロータリーシェーカーにより30分分散し、屈折率測定用ペースト(test−1)を得た。
B. Preparation of Non-Photosensitive Light Scattering Layer Paste 16.0 g of polyamic acid solution (PAA) was diluted with 24.0 g of γ-butyrolactone, 0.6 g of the particles shown in Table 1 were added thereto, and dispersed for 30 minutes using a rotary shaker. Thus, a non-photosensitive light scattering layer paste (RPI-1, 2, 3, 4, 5, 6) was obtained. In addition, 16.0 g of a polyamic acid solution (PAA) for refractive index measurement was diluted with 24.0 g of γ-butyrolactone and dispersed for 30 minutes with a rotary shaker to obtain a refractive index measurement paste (test-1).

Figure 2008287204
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C.感光性平坦化層用ペーストの作製
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43wt%溶液)7.4g、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート3.2g、光重合開始剤として“イルガキュア”369 1.6gにシクロペンタノン28.0gを加え、濃度20重量%の感光性平坦化層用ペースト(AC−1)を得た。
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43wt%溶液)4.1g、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート1.8g、平均1次粒子径が10nmである酸化チタン粒子5.5g、光重合開始剤として“イルガキュア”369 1.6gにシクロペンタノン28.0gを加え、濃度20重量%の感光性平坦化層用ペースト(AC−2)を得た。
C. Preparation of photosensitive flattening layer paste Acrylic copolymer solution (Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 7.4 g, 3.2 g of pentaerythritol tetramethacrylate as a polyfunctional monomer, light As a polymerization initiator, 28.0 g of cyclopentanone was added to 1.6 g of “Irgacure” 369 to obtain a photosensitive flattening layer paste (AC-1) having a concentration of 20% by weight.
4.1 g of acrylic copolymer solution (Daicel Chemical Industries, Ltd. Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution), 1.8 g of pentaerythritol tetramethacrylate as a polyfunctional monomer, oxidation with an average primary particle size of 10 nm 28.0 g of cyclopentanone was added to 5.5 g of titanium particles and 1.6 g of “Irgacure” 369 as a photopolymerization initiator to obtain a photosensitive flattening layer paste (AC-2) having a concentration of 20 wt%.

D.感光性光散乱層用ペーストの作製
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43wt%溶液)7.4g、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート3.2g、光重合開始剤として“イルガキュア”369 1.6gにシクロペンタノン28.0gを加え、さらに平均一次粒子径2.0μmのシリコーン粒子を2.8g添加して、濃度20重量%の感光性光散乱層用ペースト(RAC−1)を得た。
D. Preparation of photosensitive light scattering layer paste Acrylic copolymer solution (Daicel Chemical Industries, Ltd., Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution) 7.4 g, polyfunctional monomer pentaerythritol tetramethacrylate 3.2 g, light As a polymerization initiator, 28.0 g of cyclopentanone is added to 1.6 g of “Irgacure” 369, and 2.8 g of silicone particles having an average primary particle size of 2.0 μm are further added to form a photosensitive light scattering layer having a concentration of 20% by weight. Paste (RAC-1) was obtained.

E.熱硬化性(非感光性)光散乱層用ペーストの作製
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43wt%溶液)7.4g、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート3.2gにシクロペンタノン28.0gを加え、さらに平均一次粒子径2.0μmのシリコーン粒子を2.8g添加して、濃度20重量%の感光性光散乱層用ペースト(RAC−2)を得た。
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43wt%溶液)3.8g、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート1.6g、さらに平均一次粒子径10nmである酸化チタン粒子5.0gにシクロペンタノン28.0gを加え、さらに平均1次粒子径1.5μmのアクリル粒子を0.8g添加して、濃度20重量%の感光性光散乱層用ペースト(RAC−3)を得た。
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43wt%溶液)7.4g、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート3.2gにシクロペンタノン28.0gを加え、さらに平均一次粒子径1.5μmのアクリル粒子を2.8g添加して、濃度20重量%の感光性光散乱層用ペースト(RAC−4)を得た。
E. Preparation of thermosetting (non-photosensitive) light scattering layer paste Acrylic copolymer solution (Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 7.4 g, pentaerythritol tetra as a polyfunctional monomer 28.0 g of cyclopentanone is added to 3.2 g of methacrylate, and 2.8 g of silicone particles having an average primary particle size of 2.0 μm are further added to form a photosensitive light scattering layer paste having a concentration of 20% by weight (RAC-2). Got.
Acrylic copolymer solution (Daicel Chemical Industries, Ltd., Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution) 3.8 g, polyfunctional monomer pentaerythritol tetramethacrylate 1.6 g, and titanium oxide having an average primary particle size of 10 nm 28.0 g of cyclopentanone is added to 5.0 g of particles, and 0.8 g of acrylic particles having an average primary particle size of 1.5 μm are added, and a photosensitive light scattering layer paste (RAC-3 having a concentration of 20% by weight) is added. )
7.4 g of acrylic copolymer solution (Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 28.0 g of cyclopentanone is added to 3.2 g of pentaerythritol tetramethacrylate as a polyfunctional monomer, and 2.8 g of acrylic particles having an average primary particle size of 1.5 μm were added to obtain a photosensitive light scattering layer paste (RAC-4) having a concentration of 20% by weight.

(屈折率の測定)
test−1、AC−1、2をシリコンウェハー上に塗布し、膜厚2μmの塗膜を形成した。全ての塗膜について屈折率を測定した。測定結果を表2に示す。
(Measurement of refractive index)
Test-1, AC-1, and 2 were apply | coated on the silicon wafer, and the coating film with a film thickness of 2 micrometers was formed. The refractive index was measured for all coatings. The measurement results are shown in Table 2.

Figure 2008287204
Figure 2008287204

また、散乱粒子であるシリコーン粒子、アクリル粒子の屈折率を表3に示す。   In addition, Table 3 shows the refractive indexes of the silicone particles and acrylic particles which are scattering particles.

Figure 2008287204
Figure 2008287204

実施例1
(カラーフィルターの作成)
樹脂ブラックマトリクスが膜厚2.0μmでパターン加工されたガラス基板上に赤色着色層用の赤レジストを塗布し、露光、現像により所望の位置にパターン加工し、膜厚2.0μmの赤画素を形成した。同様に緑画素、青画素をパターン加工し、赤、青、緑画素からなるカラーフィルターを完成した。
Example 1
(Create color filter)
A red resist for a red colored layer is applied on a glass substrate on which a resin black matrix is patterned with a film thickness of 2.0 μm, and is patterned at a desired position by exposure and development to form a red pixel with a film thickness of 2.0 μm. Formed. Similarly, green and blue pixels were patterned to complete a color filter consisting of red, blue and green pixels.

前記カラーフィルター上に熱処理後のマトリックス材料部分の膜厚が1.0μmになるように非感光性光散乱層用ペースト(RPI−1)をスピンナーで塗布し、120℃のオーブンで20分乾燥した。該塗膜の上に反射用領域の画素の中央での熱処理後の膜厚が3.0μm(着色層上から膜厚であり、RPI−1との合計)になるように感光性平坦化層用ペースト(AC−1)をスピンナーで塗布し、80℃のオーブンで10分熱処理した。キャノン(株)製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、クロム製のフォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域のみ開口部があるものであった。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.25%の水溶液からなる現像液に浸漬し、RPI−1およびAC−1から得た光散乱層と平坦化層を同時に現像した。現像後に240℃のオーブンで30分熱処理をして反射用領域にのみ光散乱層と平坦化層の積層構造を得た。
得られたカラーフィルターの構成断面図を模式的に図3に示す。
A non-photosensitive light scattering layer paste (RPI-1) was applied on the color filter with a spinner so that the thickness of the matrix material portion after heat treatment was 1.0 μm, and dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes. . A photosensitive flattening layer on the coating film so that the film thickness after heat treatment at the center of the pixel in the reflective region is 3.0 μm (the film thickness is from the top of the colored layer and is the sum of RPI-1). The paste (AC-1) was applied with a spinner and heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a chromium photomask. The photomask used at this time had an opening only in the reflection region. After the exposure, the light scattering layer and the flattening layer obtained from RPI-1 and AC-1 were developed at the same time by immersing in a developer composed of a 2.25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a laminated structure of a light scattering layer and a planarizing layer only in the reflective region.
FIG. 3 schematically shows a structural cross-sectional view of the obtained color filter.

実施例2
非感光性光散乱層用ペーストがRPI−2であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 2
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RPI-2.

実施例3
樹脂ブラックマトリクスが膜厚2.0μmでパターン加工されたガラス基板上に赤色着色層用の赤レジストを塗布し、露光、現像により所望の位置にパターン加工し、膜厚2.0μmの赤画素を形成した。同様に緑画素、青画素をパターン加工し、赤、青、緑画素からなるカラーフィルターを完成した。
前記カラーフィルター上に熱処理後のマトリックス材料部分の膜厚が0.3μmになるように非感光性光散乱層用ペースト(RPI−2)をスピンナーで塗布し、120℃のオーブンで20分乾燥した。該塗膜の上に反射用領域の画素の中央での熱処理後の膜厚が1.5μm(着色層上から膜厚であり、RPI−2との合計)になるように感光性平坦化層用ペースト(AC−2)をスピンナーで塗布し、80℃のオーブンで10分熱処理した。キャノン(株)製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、クロム製のフォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域のみ開口部があるものであった。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.25%の水溶液からなる現像液に浸漬し、RPI−2およびAC−2から得た光散乱層と平坦化層を同時に現像した。現像後に240℃のオーブンで30分熱処理をして反射用領域にのみ光散乱層と平坦化層の積層構造を得た。
Example 3
A red resist for a red colored layer is applied on a glass substrate on which a resin black matrix is patterned with a film thickness of 2.0 μm, and is patterned at a desired position by exposure and development to form a red pixel with a film thickness of 2.0 μm. Formed. Similarly, green and blue pixels were patterned to complete a color filter consisting of red, blue and green pixels.
A non-photosensitive light scattering layer paste (RPI-2) was applied on the color filter with a spinner so that the thickness of the matrix material portion after heat treatment was 0.3 μm, and dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes. . A photosensitive flattening layer on the coating film so that the film thickness after heat treatment at the center of the pixel in the reflective region is 1.5 μm (the film thickness is from the top of the colored layer and is the sum of RPI-2). The paste (AC-2) was applied with a spinner and heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a chromium photomask. The photomask used at this time had an opening only in the reflection region. After the exposure, the light scattering layer and the flattening layer obtained from RPI-2 and AC-2 were simultaneously developed by immersing in a developer composed of a 2.25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a laminated structure of a light scattering layer and a planarizing layer only in the reflective region.

実施例4
非感光性光散乱層用ペーストがRPI−3であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 4
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RPI-3.

実施例5
非感光性光散乱層用ペーストがRPI−5であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 5
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RPI-5.

実施例6
樹脂ブラックマトリクスが膜厚2.0μmでパターン加工されたガラス基板上に赤色着色層用の赤レジストを塗布し、露光、現像により所望の位置にパターン加工し、膜厚2.0μmの赤画素を形成した。同様に緑画素、青画素をパターン加工し、赤、青、緑画素からなるカラーフィルターを完成した。
前記カラーフィルター上に熱処理後のマトリックス材料部分の膜厚が1.5μmになるように非感光性光散乱層用ペースト(RAC−2)をスピンナーで塗布し、80℃のオーブンで10分乾燥した。該塗膜の上に反射用領域の画素の中央での熱処理後の膜厚が3.0μm(着色層上から膜厚であり、RAC−2との合計)になるように感光性平坦化層用ペースト(AC−1)をスピンナーで塗布し、80℃のオーブンで10分熱処理した。キャノン(株)製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、クロム製のフォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域のみ開口部があるものであった。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.25%の水溶液からなる現像液に浸漬し、RAC−2およびAC−1から得た光散乱層と平坦化層を同時に現像した。現像後に240℃のオーブンで30分熱処理をして反射用領域にのみ光散乱層と平坦化層の積層構造を得た。
Example 6
A red resist for a red colored layer is applied on a glass substrate on which a resin black matrix is patterned with a film thickness of 2.0 μm, and is patterned at a desired position by exposure and development to form a red pixel with a film thickness of 2.0 μm. Formed. Similarly, green and blue pixels were patterned to complete a color filter consisting of red, blue and green pixels.
A non-photosensitive light scattering layer paste (RAC-2) was applied on the color filter with a spinner so that the thickness of the matrix material portion after heat treatment was 1.5 μm, and dried in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. . A photosensitive flattening layer on the coating film so that the film thickness after heat treatment at the center of the pixel in the reflective region is 3.0 μm (the film thickness is from the top of the colored layer and is the sum of RAC-2). The paste (AC-1) was applied with a spinner and heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a chromium photomask. The photomask used at this time had an opening only in the reflection region. After the exposure, the light scattering layer and the planarizing layer obtained from RAC-2 and AC-1 were simultaneously developed by immersing in a developer composed of a 2.25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a laminated structure of a light scattering layer and a planarizing layer only in the reflective region.

実施例7
非感光性光散乱層用ペーストがRAC−3であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 7
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RAC-3.

実施例8
樹脂ブラックマトリクスが膜厚2.0μmでパターン加工されたガラス基板上に赤色着色層用の赤レジストを塗布し、露光、現像により所望の位置にパターン加工し、膜厚2.0μmの赤画素を形成した。同様に緑画素、青画素をパターン加工し、赤、青、緑画素からなるカラーフィルターを完成した。
前記カラーフィルター上に熱処理後のマトリックス材料部分の膜厚が1.5μmになるように感光性光散乱層用ペースト(RAC−1)をスピンナーで塗布し、90℃のオーブンで10分乾燥した。キャノン(株)製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、クロム製のフォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域のみ開口部があるものであった。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.25%の水溶液からなる現像液に浸漬した。現像後に240℃のオーブンで30分熱処理をして反射用領域にのみ光散乱層を形成した。
該基板上に熱処理後の膜厚が1.5μmになるように感光性平坦化層用ペースト(AC−1)をスピンナーで塗布し、80℃のオーブンで10分熱処理した。キャノン(株)製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。露光後に240℃のオーブンで30分熱処理をしてカラーフィルター全面に平坦化層を形成した。
得られたカラーフィルターの構成断面図を模式的に図4に示す。
Example 8
A red resist for a red colored layer is applied on a glass substrate on which a resin black matrix is patterned with a film thickness of 2.0 μm, and is patterned at a desired position by exposure and development to form a red pixel with a film thickness of 2.0 μm. Formed. Similarly, green and blue pixels were patterned to complete a color filter consisting of red, blue and green pixels.
A photosensitive light scattering layer paste (RAC-1) was applied on the color filter with a spinner so that the thickness of the matrix material portion after heat treatment was 1.5 μm, and dried in an oven at 90 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a chromium photomask. The photomask used at this time had an opening only in the reflection region. After exposure, the film was immersed in a developer composed of a 2.25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After the development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to form a light scattering layer only in the reflective region.
A photosensitive flattening layer paste (AC-1) was applied on the substrate with a spinner so that the film thickness after heat treatment was 1.5 μm, and heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was carried out at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm). After the exposure, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to form a flattening layer on the entire surface of the color filter.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the obtained color filter.

実施例9
非感光性光散乱層用ペーストがRPI−4であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 9
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RPI-4.

実施例10
非感光性光散乱層用ペーストがRPI−6であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 10
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RPI-6.

実施例11
感光性平坦化層用ペーストがAC−1であること以外実施例3と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 11
A color filter was produced in the same manner as in Example 3 except that the photosensitive flattening layer paste was AC-1.

実施例12
樹脂ブラックマトリクスが膜厚2.0μmでパターン加工されたガラス基板上に赤色着色層用の赤レジストを塗布し、露光、現像により所望の位置にパターン加工し、膜厚2.0μmの赤画素を形成した。同様に緑画素、青画素をパターン加工し、赤、青、緑画素からなるカラーフィルターを完成した。
前記カラーフィルター上に熱処理後のマトリックス材料部分の膜厚が1.3μmになるように非感光性光散乱層用ペースト(RPI−1)をスピンナーで塗布し、120℃のオーブンで20分乾燥した。該塗膜の上に反射用領域の画素の中央での熱処理後の膜厚が1.5μm(着色層上から膜厚であり、RPI−1との合計)になるように感光性平坦化層用ペースト(AC−1)をスピンナーで塗布し、80℃のオーブンで10分熱処理した。キャノン(株)製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、クロム製のフォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域のみ開口部があるものであった。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.25%の水溶液からなる現像液に浸漬し、RPI−1およびAC−1から得た光散乱層と平坦化層を同時に現像した。現像後に240℃のオーブンで30分熱処理をして反射用領域にのみ光散乱層と平坦化層の積層構造を得た。
Example 12
A red resist for a red colored layer is applied on a glass substrate on which a resin black matrix is patterned with a film thickness of 2.0 μm, and is patterned at a desired position by exposure and development to form a red pixel with a film thickness of 2.0 μm. Formed. Similarly, green and blue pixels were patterned to complete a color filter consisting of red, blue and green pixels.
On the color filter, the non-photosensitive light scattering layer paste (RPI-1) was applied with a spinner so that the film thickness of the matrix material after heat treatment was 1.3 μm, and dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes. . A photosensitive flattening layer on the coating film so that the film thickness after heat treatment at the center of the pixel in the reflective region is 1.5 μm (the film thickness is from the top of the colored layer and is the sum of RPI-1). The paste (AC-1) was applied with a spinner and heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a chromium photomask. The photomask used at this time had an opening only in the reflection region. After the exposure, the light scattering layer and the flattening layer obtained from RPI-1 and AC-1 were developed at the same time by immersing in a developer composed of a 2.25% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. After development, heat treatment was performed in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a laminated structure of a light scattering layer and a planarizing layer only in the reflective region.

実施例13
光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚が1.0μmであること以外実施例3と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 13
A color filter was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the planarizing layer was 1.0 μm.

実施例14
光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚が4.0μmであること以外実施例3と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 14
A color filter was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the planarizing layer was 4.0 μm.

実施例15
非感光性光散乱層用ペーストがRAC−4であること以外実施例1と同様にカラーフィルターを作製した。
Example 15
A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-photosensitive light scattering layer paste was RAC-4.

比較例1
樹脂ブラックマトリクスが膜厚2.0μmでパターン加工されたガラス基板上に赤色着色層用の赤レジストを塗布し、露光、現像により所望の位置にパターン加工し、膜厚2.0μmの赤画素を形成した。同様に緑画素、青画素をパターン加工し、赤、青、緑画素からなるカラーフィルターを完成した。
前記カラーフィルター上に熱処理後のマトリックス材料部分の膜厚が1.5μmになるように非感光性光散乱層用ペースト(RPI−1)をスピンナーで塗布し、120℃のオーブンで20分乾燥した。この上にポジ型フォトレジスト(東京応化株式会社製“OFPR−800”)を塗布し、90℃で10分オーブン乾燥した。キャノン株式会社製紫外線露光機“PLA−501F”を用い、クロム製のフォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。このとき用いたフォトマスクは、反射用領域のみ開口部があるものであった。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.0%の水溶液からなる現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジスト層をアセトンで剥離し、240℃で30分熱処理し、光散乱層を得た。
実施例1〜15および比較例1で得られた光散乱層と平坦化層の屈折率を表4に示す。
Comparative Example 1
A red resist for a red colored layer is applied on a glass substrate on which a resin black matrix is patterned with a film thickness of 2.0 μm, and is patterned at a desired position by exposure and development to form a red pixel with a film thickness of 2.0 μm. Formed. Similarly, green and blue pixels were patterned to complete a color filter consisting of red, blue and green pixels.
On the color filter, a non-photosensitive light scattering layer paste (RPI-1) was applied with a spinner so that the film thickness of the matrix material after heat treatment was 1.5 μm, and dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes. . A positive photoresist (“OFPR-800” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied thereon and oven dried at 90 ° C. for 10 minutes. Using a UV exposure machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (365 nm UV intensity) through a chromium photomask. The photomask used at this time had an opening only in the reflection region. After the exposure, the film was immersed in a developer composed of a 2.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and development of the photoresist and etching of the polyamic acid coating film were simultaneously performed. The photoresist layer that became unnecessary after etching was peeled off with acetone and heat-treated at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a light scattering layer.
Table 4 shows the refractive indexes of the light scattering layer and the planarization layer obtained in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1.

Figure 2008287204
Figure 2008287204

(表面段差の測定)
実施例1〜15および比較例1で得られた光散乱層と平坦化層の積層構造の塗膜表面の段差を測定した結果を表5に示す。
(Measurement of surface level difference)
Table 5 shows the results of measuring the level difference on the coating film surface of the laminated structure of the light scattering layer and the flattening layer obtained in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1.

Figure 2008287204
Figure 2008287204

(カラーフィルター画素上の膜の形成)
実施例1〜15および比較例1で得られたカラーフィルター上に、ITO膜を膜厚0.14μmとなるようにスパッタリングした。
(Formation of film on color filter pixel)
On the color filters obtained in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1, an ITO film was sputtered to a thickness of 0.14 μm.

(液晶表示装置の作製)
別途、無アルカリガラス上にTFT素子を形成した後、ハーフトーンマスクを用いて、感光性樹脂を凹凸形状とし、蒸着法によってアルミニウムを薄膜状に製膜し、これにフォトリソグラフィ法を用いて反射用領域にのみ凹凸状の反射膜をパターニングした。反射膜上に透明絶縁膜、さらにその上にITO膜の透明電極を形成した基板を対向基板として用意し、実施例1〜15および比較例1で作製したカラーフィルター基板と対向基板とに配向膜を印刷しラビングして配向させた。これら2つの基板の一方にマイクロロッドを練り込んだシール剤を印刷し、5μmの厚さのビーズスペーサーを散布した後、2つの基板を貼り合わせた。次に、4V駆動対応のTN液晶(屈折率異方性Δn〜0.1)を注入して液晶注入口を封口剤で塞いだ。液晶を注入した液晶セルを、直交した偏光フィルムで挟み、評価用の液晶セルを作製した。該液晶セルにICドライバー等を実装することにより、液晶表示装置を完成させた。
(Production of liquid crystal display device)
Separately, after forming a TFT element on an alkali-free glass, using a halftone mask, the photosensitive resin is formed into a concavo-convex shape, aluminum is formed into a thin film by vapor deposition, and this is reflected using a photolithography method The uneven reflective film was patterned only in the use area. A substrate having a transparent insulating film on the reflective film and an ITO film transparent electrode formed thereon is prepared as a counter substrate, and an alignment film is formed on the color filter substrate and the counter substrate prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1. Was printed and rubbed for orientation. A sealing agent kneaded with a microrod was printed on one of these two substrates, and a bead spacer having a thickness of 5 μm was sprayed, and then the two substrates were bonded together. Next, TN liquid crystal (refractive index anisotropy Δn to 0.1) compatible with 4V driving was injected to close the liquid crystal injection port with a sealing agent. A liquid crystal cell into which liquid crystal was injected was sandwiched between orthogonal polarizing films to prepare a liquid crystal cell for evaluation. A liquid crystal display device was completed by mounting an IC driver or the like on the liquid crystal cell.

実施例1〜15および比較例1で作製したカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置について、屋外の環境光下と屋内でのバックライト点灯状態で比較した。   The transflective liquid crystal display devices using the color filters prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1 were compared under outdoor ambient light and indoor backlight lighting conditions.

比較例1を用いた半透過型液晶表示装置は、光散乱層上に平坦化層を塗布していないため、表面段差が大きく、液晶の配向不良が生じていたため、液晶の配向不良によると思われる輝点があり、表示特性が悪かった。   The transflective liquid crystal display device using Comparative Example 1 does not have a flattening layer applied on the light scattering layer, so the surface level difference is large and liquid crystal alignment failure occurs. The display characteristics were poor.

実施例1〜8のカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置は、透過表示が主流となる屋内で用いた場合は、明暗がくっきりしており良好な表示特性であり、また、反射表示が主流となる屋外で用いた場合は、明るく、さらにぎらつきもなく、良好な表示特性であった。実施例9、11、15のカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置は、反射表示が主流となる屋外で用いた場合に、実施例1〜8に比べぎらつきを消す効果が低かった。また、実施例10、12、13、14のカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置は、比較例1ほどではないが、実施例1〜8に比べ、良好な表示特性とはいえなかった。   The transflective liquid crystal display devices using the color filters of Examples 1 to 8 have clear display and good display characteristics when used indoors where transmissive display is the mainstream. When used outdoors, which is the mainstream, the display was bright and free from glare and had good display characteristics. The transflective liquid crystal display devices using the color filters of Examples 9, 11, and 15 were less effective in eliminating glare than Examples 1 to 8 when used outdoors where reflective display was the mainstream. Further, the transflective liquid crystal display device using the color filters of Examples 10, 12, 13, and 14 was not as good as Comparative Example 1, but was not good display characteristics as compared with Examples 1-8. .

光散乱層のマトリックス材料部分を示す模式図Schematic diagram showing the matrix material part of the light scattering layer 光散乱層が形成されたカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置の模式断面図Schematic sectional view of a transflective liquid crystal display device using a color filter with a light scattering layer formed 実施例1のカラーフィルターの模式断面図Schematic cross-sectional view of the color filter of Example 1 実施例8のカラーフィルターの模式断面図Schematic cross-sectional view of the color filter of Example 8

符号の説明Explanation of symbols

1 :透明基板
2 :ブラックマトリックス
3 :光散乱層
4 :平坦化層
5 :反射用領域
6 :透過用領域
7 :画素領域
7B:青画素領域
7G:緑画素領域
7R:赤画素領域
8 :液晶層
9 :反射膜
10:マトリックス材料部分の膜厚
1: Transparent substrate 2: Black matrix 3: Light scattering layer
4: flattened layer 5: reflective region 6: transmissive region 7: pixel region 7B: blue pixel region 7G: green pixel region 7R: red pixel region 8: liquid crystal layer 9: reflective film 10: film thickness of the matrix material portion

Claims (13)

反射光による表示と透過光による表示が可能な半透過型液晶表示装置に用いられ、反射光による表示に用いられる反射用領域と透過光による表示に用いられる透過用領域からなりかつ着色層を有してなる複数の画素が透明基板上に2次元的に配されてなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板において、該反射用領域の着色層上に光散乱層を有し、該光散乱層上に平坦化層が形成されてい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ー基板。 Used in transflective liquid crystal display devices that can display with reflected light and display with transmitted light, and consists of a reflective area used for display with reflected light and a transmissive area used for display with transmitted light, and has a colored layer. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a transparent substrate, and has a light scattering layer on the colored layer in the reflective region, and the light scattering A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, wherein a planarizing layer is formed on the layer. 前記光散乱層が、マトリックス材料と該マトリックス材料とは屈折率の異なる粒子が分散されてなることを特徴とする請求項1に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 2. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light scattering layer is formed by dispersing particles having different refractive indexes between a matrix material and the matrix material. 前記平坦化層が光散乱層上にのみ形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the flattening layer is formed only on the light scattering layer. 前記光散乱層中に分散されている粒子の平均一次粒子径が1.5μm以上3μm以下であることを特徴とする請求項2〜3のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 4. The color filter for a transflective liquid crystal display device according to claim 2, wherein an average primary particle diameter of particles dispersed in the light scattering layer is 1.5 μm to 3 μm. substrate. 前記光散乱層のマトリックス材料が非感光性であることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of claims 2 to 4, wherein a matrix material of the light scattering layer is non-photosensitive. 前記光散乱層のマトリックス材料が熱硬化性アクリル樹脂で形成され、前記平坦化層が感光性樹脂を光硬化させて形成されたものであることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The matrix material of the light scattering layer is formed of a thermosetting acrylic resin, and the planarizing layer is formed by photocuring a photosensitive resin. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described. 前記光散乱層のマトリックス材料が非感光性ポリイミド樹脂で形成され、前記平坦化層が感光性樹脂を光硬化させて形成されたものであることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The matrix material of the light scattering layer is formed of a non-photosensitive polyimide resin, and the planarizing layer is formed by photocuring a photosensitive resin. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described. 前記光散乱層中に分散されている粒子の屈折率(n1)、光散乱層のマトリックス材料の屈折率(n2)と平坦化層の屈折率(n3)が以下の関係であることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。
Figure 2008287204
Figure 2008287204
The refractive index (n1) of the particles dispersed in the light-scattering layer, the refractive index (n2) of the matrix material of the light-scattering layer, and the refractive index (n3) of the planarizing layer have the following relationship: The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 2.
Figure 2008287204
Figure 2008287204
前記光散乱層と平坦化層の積層構造の膜厚が1.5μm以上3.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The color filter for a transflective liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 8, wherein a film thickness of the laminated structure of the light scattering layer and the flattening layer is 1.5 µm or more and 3.0 µm or less. substrate. 前記光散乱層のマトリックス材料部分の膜厚が1.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 9, wherein the thickness of the matrix material portion of the light scattering layer is 1.0 µm or less. 前記平坦化層が感光性アクリル樹脂と該感光性アクリル樹脂より屈折率が高く平均1次粒子径が0.1μm以下である無機粉体が分散されてなることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板。 11. The flattening layer is formed by dispersing a photosensitive acrylic resin and an inorganic powder having a refractive index higher than that of the photosensitive acrylic resin and an average primary particle diameter of 0.1 μm or less. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of the above. 反射光による表示と透過光による表示が可能な半透過型液晶表示装置に用いられ、反射光による表示に用いられる反射用領域と透過光による表示に用いられる透過用領域からなりかつ着色層を有してなる複数の画素が透明基板上に2次元的に配されてなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法であって、下記(A)、(B)、(C)および(D)の工程を順次行う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ーの製造方法。
(A)透明基板上に着色層からなる画素を形成する工程、
(B)非感光性光散乱層形成用組成物を塗布し乾燥する工程、
(C)該非感光性光散乱層上に感光性の平坦化層形成用組成物を塗布し乾燥する工程、
(D)着色層、光散乱層および平坦化層が積層された基板を、露光、現像して、反射用領域の画素上にのみ光散乱層と平坦化層を形成する工程、
を含む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ー基板の製造方法。
Used in transflective liquid crystal display devices that can display with reflected light and display with transmitted light, and consists of a reflective area used for display with reflected light and a transmissive area used for display with transmitted light, and has a colored layer. A method for manufacturing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a transparent substrate, and includes the following (A), (B), (C) and ( A process for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device, wherein the step D) is sequentially performed.
(A) forming a pixel composed of a colored layer on a transparent substrate;
(B) applying and drying a non-photosensitive light scattering layer forming composition,
(C) a step of applying a photosensitive planarizing layer-forming composition on the non-photosensitive light scattering layer and drying it;
(D) a step of exposing and developing the substrate on which the colored layer, the light scattering layer, and the planarizing layer are laminated, and forming the light scattering layer and the planarizing layer only on the pixels in the reflective region;
A process for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, comprising:
請求項1〜11に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板または請求項12に記載の製造方法によって得られた半透過型液晶表示装置用カラーフィルター基板と反射用領域にのみ表面が凹凸形状である反射層を有する駆動素子側基板の間に液晶を狭持してなる半透過型液晶表示装置。 The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, or the color filter substrate for a transflective liquid crystal display device obtained by the manufacturing method according to claim 12, and the surface is uneven only in the reflective region. A transflective liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between drive element side substrates having a reflective layer having a shape.
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