JP2010266579A - Color filter substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に用いる、フォトスペーサと透明樹脂層を備えたカラーフィルタ基板に関する。 The present invention relates to a color filter substrate including a photo spacer and a transparent resin layer, which is used for a liquid crystal display device.
液晶表示装置は、一対の透光性基板間に液晶を狭持している。一方の透光性基板上にはTFT等の駆動回路が形成され、他方の透光性基板上には、ブラックマトリックス、カラーフィルタ等が形成されている。液晶表示装置の大型化にともなって透光性基板間の数μｍの距離（以下、セルギャップ）を精密に制御する必要から、従来の樹脂製もしくはガラス製のビーズスペーサを液晶内に散布する方式から、フォトリソグラフィー技術により樹脂組成物からなる柱状の突起物を形成する方法に移行しつつある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
In a liquid crystal display device, a liquid crystal is sandwiched between a pair of translucent substrates. A driving circuit such as a TFT is formed on one light-transmitting substrate, and a black matrix, a color filter, and the like are formed on the other light-transmitting substrate. As liquid crystal display devices become larger, a distance of several μm between translucent substrates (hereinafter referred to as cell gap) needs to be precisely controlled, so conventional resin or glass bead spacers are dispersed in the liquid crystal. Is shifting to a method of forming columnar protrusions made of a resin composition by photolithography (see, for example,
ビーズを散布する方式の液晶表示装置においては、黒色表示時にスペーサ用ビーズを介して光が散乱によって漏れたり、ビーズ近傍において液晶配向が乱れることにより、コントラストが低下し表示画質が劣化するなどの問題があった。これに対し、フォトリソグラフィー技術により形成する突起物、いわゆる、フォトスペーサと称されるものは、配置の自由度、高さの均一性、液晶中を移動しない、工程中での汚染が少ないなど、ビーズ散布方式に較べ多くの利点を有し、通常はカラーフィルタ基板側のカラーフィルタ層の上方側に敷設される。カラーフィルタ製造と同様の工程で製造できるからである。 In a liquid crystal display device using a method of dispersing beads, light leaks through the spacer beads during black display or liquid crystal alignment is disturbed in the vicinity of the beads, resulting in a decrease in contrast and display image quality. was there. On the other hand, protrusions formed by photolithography technology, so-called photo spacers, have a degree of freedom of arrangement, uniformity of height, do not move in the liquid crystal, and less contamination in the process. It has many advantages over the bead dispersion method, and is usually laid on the upper side of the color filter layer on the color filter substrate side. This is because it can be manufactured in the same process as the color filter manufacturing.
一方、カラーフィルタ基板は、一般的に赤・緑・青の三色からなる着色層が、透光性基板上にストライプ状あるいはトライアングル配列等、適切なパターンで配置されるものである。先ず、透光性基板上に着色画素を区画して混色を防止するための仕切り堰となるブラックマトリックスを形成する。ブラックマトリックス材料としては金属薄膜あるいは黒色の感光性樹脂組成物を用い、定法のフォトリソグラフィー法によりパターン形成する。続いて、緑色感光性樹脂組成物を塗布し、これもフォトリソグラフィー法により、例えばストライプ状にパターニングして緑色着色層を形成する。この工程を、赤、青の感光性樹脂組成物に繰り返して、緑、赤、青の着色層が配置したカラーフィルタ基板を得ることができる。 On the other hand, in the color filter substrate, a colored layer composed of three colors of red, green, and blue is generally arranged in an appropriate pattern such as a stripe shape or a triangle arrangement on the translucent substrate. First, a black matrix serving as a partition weir for partitioning colored pixels and preventing color mixture is formed on a translucent substrate. As the black matrix material, a metal thin film or a black photosensitive resin composition is used, and a pattern is formed by a usual photolithography method. Subsequently, a green photosensitive resin composition is applied, and this is also patterned by, for example, stripes by a photolithography method to form a green colored layer. This process can be repeated for the red and blue photosensitive resin compositions to obtain a color filter substrate in which green, red and blue colored layers are arranged.
最近では前記着色画素に加えて、明度を上げるため着色画素の一部を透明な画素に置換した４色のカラーフィルタとする場合もある。また、液晶の配向を制御するための突起やオーバーコート層も樹脂組成物を用いて、カラーフィルタを形成するのと同じ工程を使用してフォトリソグラフィー技術により形成される（特許文献３、特許文献４参照）。
Recently, in addition to the colored pixels, in order to increase the brightness, a color filter of four colors in which a part of the colored pixels is replaced with a transparent pixel may be used. Further, the protrusions and overcoat layer for controlling the alignment of the liquid crystal are also formed by a photolithography technique using the same process as that for forming the color filter using the resin composition (
従来のカラーフィルタ基板においては、感光性樹脂組成物を使用してブラックマトリックス、カラーフィルタ、オーバーコート層を形成すれば十分であったが、最近では、これ
らに加えて、基板間のギャップを制御するためのフォトスペーサ、配向制御用の突起、ストライプ状やアイランド状のパターンまでもカラーフィルタ基板上に作り込むようになっている。
In conventional color filter substrates, it was sufficient to use a photosensitive resin composition to form a black matrix, color filter, and overcoat layer, but recently, in addition to these, the gap between the substrates is controlled. Photo spacers, alignment control protrusions, stripes, and island patterns are also formed on the color filter substrate.
かかる状況では、上記の部材を含むカラーフィルタ基板の完成に要する工程数が増加して、製造歩留まりの低下とコストアップを来たしているため、本発明は、上記の部材を備える場合であっても製造工程数が増加しないカラーフィルタ基板を提供することを課題とした。 In such a situation, the number of steps required to complete the color filter substrate including the above-described member has increased, resulting in a decrease in manufacturing yield and an increase in cost. Therefore, the present invention includes the above-described member. It was an object to provide a color filter substrate that does not increase the number of manufacturing steps.
請求項１に係る第１の発明は、少なくとも、着色画素、ブラックマトリックス、透明電極、フォトスペーサ及び透明樹脂層を具備し、前記フォトスペーサと透明樹脂層は同一の樹脂組成物からなることを特徴とするカラーフィルタ基板としたものである。
The first invention according to
請求項２に係る第２の発明は、前記透明樹脂層がブラックマトリックスの上部にブラックマトリックスに沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
A second invention according to
請求項３に係る第３の発明は、前記着色画素が光透過用のスルーホールを備え、前記スルーホールが前記樹脂組成物で埋設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
A third invention according to
請求項４に係る第４の発明は、前記着色画素が光透過用のスルーホールを備え、前記スルーホールが透明電極で被覆されている場合にあっては、前記スルーホール直上の前記透明電極上に前記透明樹脂が敷設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ基板としたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the case where the colored pixel includes a through hole for light transmission, and the through hole is covered with a transparent electrode, the transparent pixel is disposed on the transparent electrode immediately above the through hole. The color filter substrate according to claim 1 or 2, wherein the transparent resin is laid on the substrate.
請求項５に係る第５の発明は、前記透明樹脂層のパターン形状は、ストライプ形状、アイランド形状（立方体、直方体、三角錐、四角錐、円錐）またはリベット形状（半球状）のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, the pattern shape of the transparent resin layer is any one of a stripe shape, an island shape (cube, rectangular parallelepiped, triangular pyramid, quadrangular pyramid, cone) or a rivet shape (hemisphere). The color filter substrate according to any one of
請求項1の発明によれば、フォトスペーサと透明樹脂層を一括形成するので、これらの形成に要する工程数が半減する。
According to the invention of
請求項２の発明によれば、ブラックマトリックスの上部で該ブラックマトリックスの延長方向に延びる透明樹脂層が絶縁層の機能を果たすので対抗基板電極との短絡が防止されるという効果がある。また、当該部位は異なる着色画素が会合する部位であり、隣接する着色画素が重なったり離れた際にできる凹凸を平坦化する効果がある。
According to the invention of
請求項３の発明によれば、半透過型の液晶表示装置に使用されるカラーフィルタ基板においては、フォトスペーサと透明画素の一括形成に加え、着色画素に形成されている光透過用スルーホールも同時に埋設することができる。この態様とすれば画素の平坦性が増すので液晶配向に対するスルーホールの悪影響を低減することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、スールーホール直上にある透明電極に形成される凹み部分に透明樹脂層を選択的に敷設することで画素内平坦性が向上する。 According to the invention of claim 4, the in-pixel flatness is improved by selectively laying the transparent resin layer in the recessed portion formed in the transparent electrode immediately above the sulfur hole.
請求項５の発明によれば、着色画素の一部を透明な画素とすることで明度を上げること
ができる。
According to the invention of
全体としては、工程数が少なくなるので製造歩留まりが向上し、低価格で高品質なカラーフィルタ基板が得られる。 Overall, the number of processes is reduced, so that the manufacturing yield is improved, and a high-quality color filter substrate can be obtained at a low price.
以下に、本発明になるカラーフィルタ基板の構成及び製造方法の一例を、図１〜図４を参照して説明する。 Hereinafter, an example of the configuration and manufacturing method of the color filter substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、透光性基板上に、黒色の感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後に、フォトマスクを用いて所定のパターンに露光し、現像およびポストベークを行うことで、ブラックマトリックスを形成する。ブラックマトリックスの膜厚は、含有するカーボンブラック量から必要な光学濃度を見積もり所望の膜厚に設定することが望ましく、一般には、およそ１〜２μｍ程度である。ブラックマトリックスの形成方法としては、スピンコート法やスリットコート法、バーコート法などの塗布法を用いて塗布した後に、上記定法のフォトリソグラフィー法を用いてパターニングするか、インクジェット法、印刷法などを用いて直接にパターン形成をすることも可能である。 First, a black photosensitive resin composition is applied onto a light-transmitting substrate, dried, then exposed to a predetermined pattern using a photomask, and developed and post-baked to form a black matrix. The film thickness of the black matrix is desirably set to a desired film thickness by estimating the required optical density from the amount of carbon black contained, and is generally about 1 to 2 μm. The black matrix can be formed by applying a coating method such as a spin coating method, a slit coating method, or a bar coating method, and then patterning it using the photolithography method as described above, or using an inkjet method or a printing method. It is also possible to form a pattern directly using it.
透光性基板としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＣなどのプラスチック基板、又はこれらガラス基板やプラスチック基板上に、酸化シリコンや酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機薄膜を成膜したものを、使用の目的・用途に応じて使い分けて用いることができる。 Examples of the light-transmitting substrate include inorganic glass such as quartz glass, borosilicate glass, and soda glass, plastic substrates such as PET, PES, and PC, or silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride on these glass substrates and plastic substrates, A thin film formed of an inorganic thin film such as silicon oxynitride can be used depending on the purpose and application of use.
次に、ブラックマトリックスを形成した透光性基板上に、カラーフィルタとなる着色層を形成する。着色層は、複数色の着色画素から構成されており、色としては、赤、緑、青（ＲＧＢ）の組み合わせあるいはイエロー、マゼンダ、シアン（ＹＭＣ）の組み合わせが挙げられる。これに加え、明度を上げるために着色画素の一部を透明な画素とすることができる。 Next, a colored layer to be a color filter is formed on the translucent substrate on which the black matrix is formed. The colored layer is composed of colored pixels of a plurality of colors, and examples of the color include a combination of red, green, and blue (RGB) or a combination of yellow, magenta, and cyan (YMC). In addition, some of the colored pixels can be made transparent to increase the brightness.
着色層の製法としては、スリットコート法やスピンコート法、ロールコート法などの塗布法で着色層を形成し、その後フォトリソグラフィー法によりパターニングするか、インクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などの方法が使用できる。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料、光開始剤、重合性モノマー等と共に適当な溶剤に分散させた感光性着色樹脂組成物を透明基板上に塗布製膜して特定の色の着色層を形成し、この着色層をパータン露光、現像することで特定色の着色画素を形成し、この工程を必要な色数だけ繰り返し行ってカラーフィルタとするフォトリソグラフー法が最も好ましい。 As a manufacturing method of the colored layer, a colored layer is formed by a coating method such as a slit coating method, a spin coating method, a roll coating method, and then patterned by a photolithography method, or an inkjet method, a gravure printing method, a flexographic printing method, etc. Can be used. However, in consideration of high definition, controllability and reproducibility of spectral characteristics, a transparent colored resin composition dispersed in an appropriate solvent together with pigments, photoinitiators, polymerizable monomers, etc. in a transparent resin is transparent. A coating layer is formed on a substrate to form a colored layer of a specific color, and this colored layer is subjected to pattern exposure and development to form a colored pixel of a specific color, and this process is repeated for the required number of colors. The photolithographic method as a filter is most preferable.
具体的には、まず、赤色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後に、赤色着色層のパターンに対応した開口部を有するフォトマスクを用いてパターン露光し、定法の現像
及びポストベーク処理を施すことで、赤色着色層を形成することができる。半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタでは、光透過用のスルーホールを着色画素ごとに形成するが、その場合にはスルーホールに対応する部位に開口部を備えたフォトマスクを用いてパターン露光する。
Specifically, first, after applying and drying a red negative photosensitive resin composition, pattern exposure is performed using a photomask having an opening corresponding to the pattern of the red colored layer, and development and post-baking in a conventional manner. By performing the treatment, a red colored layer can be formed. In a color filter for a transflective liquid crystal display device, a through hole for light transmission is formed for each colored pixel. In this case, pattern exposure is performed using a photomask having an opening in a portion corresponding to the through hole. To do.
以下、同一の手順を繰り返すことにより、緑色着色画素および青色着色画素、場合によっては透明画素が形成されたカラーフィルター基板を得ることができる。各色の塗布膜厚は、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で１〜３μｍ程度である。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、乾燥して特定色の着色パターンもしくは着色画素が得られる。
このようにして本発明が適用されるブラックマトリックスとカラーフィルタ層を備える出発基板が得られる。
Hereinafter, by repeating the same procedure, it is possible to obtain a color filter substrate on which green colored pixels and blue colored pixels, and in some cases transparent pixels are formed. The coating thickness of each color is usually about 1 to 3 μm after pre-baking considering the spectral transmittance and the like. An alkaline aqueous solution is used as the developer. Examples of the alkaline aqueous solution include a sodium carbonate aqueous solution, a sodium hydrogen carbonate aqueous solution, a mixed aqueous solution of the two, or those obtained by adding an appropriate surfactant to them. After development, it is washed with water and dried to obtain a colored pattern or colored pixels of a specific color.
In this way, a starting substrate having a black matrix and a color filter layer to which the present invention is applied is obtained.
ブラックマトリックスおよび、着色画素形成用の感光性着色樹脂組成物は、透明樹脂中に、着色剤となる顔料、光開始剤、重合性モノマー等を適切な溶剤により分散させて製造する。
これらを分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。本発明に用いることができる感光性着色樹脂組成物の原材料の一例を説明する。
The black matrix and the photosensitive colored resin composition for forming colored pixels are produced by dispersing a pigment as a colorant, a photoinitiator, a polymerizable monomer, and the like in a transparent resin with an appropriate solvent.
There are various methods for dispersing these, such as a mill base, three rolls, and a jet mill, and there is no particular limitation. An example of the raw material of the photosensitive colored resin composition that can be used in the present invention will be described.
＜遮光材料＞
遮光材としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸窒化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物や顔料、その他既知の遮光材料を用いることができる。また、遮光層の色調を調整するために、以下に示す補色の着色顔料を必要に応じて混合してもよい。
<Light shielding material>
As the light shielding material, metal oxides and pigments such as carbon black, titanium oxide, titanium oxynitride, and iron tetroxide, and other known light shielding materials can be used. Moreover, in order to adjust the color tone of the light shielding layer, the following complementary color pigments may be mixed as necessary.
＜着色顔料＞
赤色着色層もしくは赤色画素を形成するための赤色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を添加併用することができる。
<Coloring pigment>
Examples of the red coloring composition for forming a red coloring layer or a red pixel include C.I. I.
黄色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６
０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。橙色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。
Examples of yellow pigments include C.I. I.
0, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 213, 214 and the like. Examples of orange pigments include C.I. I. Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73 and the like.
緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３
７等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を添加併用することができる。
Examples of the green coloring composition include C.I. I.
A green pigment such as 7 can be used. The green coloring composition can be used in combination with the same yellow pigment as the red coloring composition.
青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料、好ましくはＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６を用いることができる。また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を添加併用することができる。
Examples of the blue coloring composition include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, 80, etc., preferably C.I. I. Pigment Blue 15: 6 can be used. In addition, C.I. I.
また、上記着色組成物あるいは有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲で染料を含有させることができる。 In combination with the above-described coloring composition or organic pigment, an inorganic pigment can also be used in combination in order to ensure good coatability, sensitivity, developability and the like while balancing saturation and lightness. Inorganic pigments include yellow lead, zinc yellow, red bean (red iron oxide (III)), cadmium red, ultramarine, bitumen, chromium oxide green, cobalt green and other metal oxide powders, metal sulfide powders, metal powders, etc. Can be mentioned. Furthermore, for color matching, a dye can be contained in a range that does not lower the heat resistance.
＜透明樹脂＞
透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
<Transparent resin>
The transparent resin is a resin having a transmittance of preferably 80% or more, more preferably 95% or more in a wavelength region of 400 to 700 nm in the visible light region. The transparent resin includes a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photosensitive resin. If necessary, the transparent resin can be used alone or in admixture of two or more monomers or oligomers that are precursors thereof that are cured by irradiation with radiation to produce a transparent resin.
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。 Examples of the thermoplastic resin include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, and polyester resin. , Acrylic resins, alkyd resins, polystyrene, polyamide resins, rubber resins, cyclized rubber resins, celluloses, polyethylene, polybutadiene, polyimide resins, and the like. Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, benzoguanamine resins, rosin-modified maleic acid resins, rosin-modified fumaric acid resins, melamine resins, urea resins, and phenol resins.
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。 Examples of the photosensitive resin include (meth) acrylic compounds having a reactive substituent such as an isocyanate group, an aldehyde group, and an epoxy group on a linear polymer having a reactive substituent such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or an amino group, A resin obtained by reacting an acid and introducing a photocrosslinkable group such as a (meth) acryloyl group or a styryl group into the linear polymer is used. Further, a linear polymer containing an acid anhydride such as a styrene-maleic anhydride copolymer or an α-olefin-maleic anhydride copolymer is converted into a (meth) acrylic compound having a hydroxyl group such as hydroxyalkyl (meth) acrylate. Half-esterified products are also used.
重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β
−カルボキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジ
ルエーテルジ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。
Polymerizable monomers and oligomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, β
-Carboxyethyl (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri ( (Meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, 1,6-hexanediol diglycidyl ether di (meth) acrylate, bisphenol A diglycidyl ether di (meth) acrylate, neopentyl glycol diglycidyl ether di (meth) acrylate, Dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, ester acrylate, methylolated melamine (meth) acrylic acid Various acrylic and methacrylic esters such as stealth, epoxy (meth) acrylate, urethane acrylate, (meth) acrylic acid, styrene, vinyl acetate, hydroxyethyl vinyl ether, ethylene glycol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, (meth) acrylamide N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N-vinylformamide, acrylonitrile and the like. These can be used alone or in admixture of two or more.
紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２−クロルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が用いられる。これらの光重合開始剤は１種または２種以上混合して用いることができる。 光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３〜３０重量％である。 When curing by ultraviolet irradiation, a photopolymerization initiator or the like is added. Examples of the photopolymerization initiator include 4-phenoxydichloroacetophenone, 4-t-butyl-dichloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- Acetophenone compounds such as hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzyl Benzoin compounds such as dimethyl ketal, benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, acrylated benzophenone, 4-benzoyl-4 Benzophenone-based compounds such as methyldiphenyl sulfide, 3,3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4- Thioxanthone compounds such as diisopropylthioxanthone and 2,4-diethylthioxanthone, 2,4,6-trichloro-s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p- Methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-piperonyl-4,6-bis ( Trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-bis (tri (Loromethyl) -6-styryl-s-triazine, 2- (naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-methoxy-naphth-1-yl) -4 , 6-Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-trichloromethyl- (piperonyl) -6-triazine, 2,4-trichloromethyl (4′-methoxystyryl) -6-triazine 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], O- (acetyl) -N- (1-phenyl-2-oxo-2- (4 ′ Oxime ester compounds such as -methoxy-naphthyl) ethylidene) hydroxylamine, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 2,4, Phosphine compounds such as 6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, quinone compounds such as 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, ethyl anthraquinone, borate compounds, carbazole compounds, imidazole compounds, titanocene compounds, etc. Used. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination. The amount of the photopolymerization initiator used is preferably 0.5 to 50% by weight, more preferably 3 to 30% by weight, based on the total solid content of the colored composition.
さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。これらの増感剤は１種または２種以上混合して用いることができる。増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０重量％が好ましく、より好ましくは３〜４０重量％である。 Further, as sensitizers, triethanolamine, methyldiethanolamine, triisopropanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, 2-dimethylaminoethyl benzoate, 2-Ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate, N, N-dimethylparatoluidine, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (ethylmethyl) Amine-based compounds such as amino) benzophenone can also be used in combination. These sensitizers can be used alone or in combination. The amount of the sensitizer used is preferably 0.5 to 60% by weight, more preferably 3 to 40% by weight based on the total amount of the photopolymerization initiator and the sensitizer.
さらに、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．１〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。０．１質量％未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、３０質量％を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。 Furthermore, a polyfunctional thiol that functions as a chain transfer agent can be contained. The polyfunctional thiol may be a compound having two or more thiol groups. For example, hexanedithiol, decanedithiol, 1,4-butanediol bisthiopropionate, 1,4-butanediol bisthioglycolate, ethylene Glycol bisthioglycolate, ethylene glycol bisthiopropionate, trimethylolpropane tristhioglycolate, trimethylolpropane tristhiopropionate, trimethylolpropane tris (3-mercaptobutyrate), pentaerythritol tetrakisthioglycolate, Pentaerythritol tetrakisthiopropionate, trimercaptopropionic acid tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, 1,4-dimethylmercaptobenzene, 2,4,6-trimercap -s- triazine, 2- (N, N- dibutylamino) -4,6-dimercapto -s- triazine. These polyfunctional thiols can be used alone or in combination. The amount of the polyfunctional thiol used is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 20% by weight, based on the total solid content of the colored composition. If the amount is less than 0.1% by mass, the effect of adding a polyfunctional thiol is insufficient.
また、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。 Moreover, an organic solvent can be contained as needed. Examples of the organic solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether toluene, Examples include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, petroleum solvent, and the like. These may be used alone or in combination.
次に、フォトスペーサ、隣接する着色画素間の被覆、スルーホールの埋設、透明着色画素等の形成に使用する感光性のある樹脂組成物について説明する。 Next, a photosensitive resin composition used for forming a photo spacer, covering between adjacent colored pixels, embedding through holes, forming transparent colored pixels, and the like will be described.
<樹脂組成物用材料＞
透明着色画素およびフォトスペーサの材料としては、感光性樹脂が好ましく、アクリル樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など、市販の感光性樹脂を用いることができる。形成方法としては、スリットコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ラミネート法などの塗布法や転写法を用いて材料を塗布した後に、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングする。フォトスペーサの膜厚は、液晶表示装置の液晶配向の方式等により異なるが、着色層表面から概ね３〜５μm程度である。
<Material for resin composition>
As a material for the transparent colored pixel and the photo spacer, a photosensitive resin is preferable, and a commercially available photosensitive resin such as an acrylic resin, a novolac resin, an epoxy resin, or a polyimide resin can be used. As a forming method, a material is applied using a coating method such as a slit coating method, a spin coating method, a dip coating method, a roll coating method, a laminating method, or a transfer method, and then patterned using a photolithography method. The film thickness of the photo spacer varies depending on the liquid crystal alignment method of the liquid crystal display device, but is approximately 3 to 5 μm from the surface of the colored layer.
<樹脂組成物用溶剤＞
上記感光性樹脂の溶剤として、特に制限はなく、ｎ−ブチルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１，２，３−トリクロロプロパン、ｏ−クロロトルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ジイソブチルケトン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシブチルアセテート、３− メトキシ−３−メチルブチルアセテート、γ−ブチロラクトン、Ｎ ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ｐ−クロロトルエン、ｏ−ジエチルベンゼン、ｍ−ジエチルベンゼン、ｐ−ジエチルベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、酢酸ｎ−アミル、メチルイソブチルケトン等を１種もしくは２種以上混合して用いることができ、より好ましくは沸点が１４０℃〜２５０℃の溶剤を１種以上含み、粘度やレベリング性の調整を行うことがよい。またこれら溶剤に加えて、塗工性向上、密着性の向上、貯蔵安定性などを目的として、界面活性剤、シランカップリング剤、分散剤、安定剤等を添加しても良い。
<Solvent for resin composition>
There is no restriction | limiting in particular as a solvent of the said photosensitive resin, n-butyl alcohol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monomethyl ether Acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, N, N-dimethylformamide, 1, 2, 3-trichloropropane, o-chlorotoluene, o- Silene, m-xylene, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 1,3-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, diisobutyl ketone, Ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol diacetate, Dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether Dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, γ-butyrolactone, N 2, N-dimethyl Acetamide, N-methylpyrrolidone, p-chlorotoluene, o-diethylbenzene, m-diethylbenzene, p-diethylbenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, cyclo Hexanol, methylcyclohexanol, 2-heptanone, 4-heptanone, cyclohexanone, n-butyl acetate, isobutyl acetate, isoamyl acetate, n-amyl acetate, Chill isobutyl ketone can be used as a mixture one or more, more preferably comprises boiling point one or more 140 ° C. to 250 DEG ° C. of the solvent, it is possible to adjust the viscosity and leveling properties. In addition to these solvents, surfactants, silane coupling agents, dispersants, stabilizers, and the like may be added for the purpose of improving coatability, adhesion, storage stability, and the like.
＜同一樹脂組成物による透明樹脂層の同時形成＞]
先ず、同時一括形成の対象となる部材について説明する。
感光性着色樹脂組成物を調合し着色画素（層）を形成した出発基板を観察した。すると隣接する着色層同士が会合するブラックマトリックスの上部部分においては、ブラックマトリックス上に着色層が乗り上げることによりツノ段差と呼ばれる突起や、着色層同士が乗り上げて重なることにより生じる凸部、逆に着色層同士が重ならず隙間となった凹部など多様な凹凸構造を呈していた。当該部位では、この後に透明電極が形成されると断線したりして、カラーフィルタ表面の電気抵抗値が上昇する可能性が高い。またこのような部分では応力が集中しやすいために、透明電極形成工程以降での加熱・冷却工程において、透明電極膜にクラックが生じることによりパネル品質が低下することが予想される。
また、これとは別に液晶パネルではブラックマトリクスの形成エリアに透明電極配線を設けるため、この部分に導電性の異物があるとコモンショートと呼ばれるパネル不良が発生するため、品質の低下が予測される。
<Simultaneous formation of transparent resin layer with the same resin composition>]
First, members that are targets of simultaneous batch formation will be described.
A starting substrate on which a colored pixel (layer) was formed by preparing a photosensitive colored resin composition was observed. Then, in the upper part of the black matrix where adjacent colored layers meet each other, a protrusion called a horn step due to the colored layer riding on the black matrix, a convex part generated by overlapping the colored layers, and conversely coloring Various rugged structures such as dents where the layers did not overlap but became gaps were exhibited. In this part, if a transparent electrode is formed after this, it is likely to be disconnected, and the electrical resistance value on the surface of the color filter is likely to increase. Further, since stress tends to concentrate in such a portion, it is expected that the panel quality is deteriorated due to cracks occurring in the transparent electrode film in the heating / cooling step after the transparent electrode forming step.
In addition, in the liquid crystal panel, since transparent electrode wiring is provided in the black matrix formation area, if there is a conductive foreign material in this portion, a panel defect called a common short occurs, and a decrease in quality is expected. .
そこで、本発明では、着色画素３１，３２，３３が会合する境界部位８（図１を参照のこと）を破線で示すように樹脂層で被覆することとした。被覆する領域は、パネルの設計に応じて決めればよいが、着色画素が線状に形成されている場合には、隣接する着色画素が会合する境界領域部分を、線状に樹脂組成物で被覆すればよい。樹脂組成物の被覆する範囲は、少なくとも着色層が会合する境界部位８を被覆する必要があるが、ブラックマトリックスの幅とほぼ同程度の範囲内に収めることが好ましい。
尚、図1以下では表示を簡単にするため画素が会合する部位８を隙間として示してあるが、重なって突起状になる場合もあり、この場合も含むものとする。
Therefore, in the present invention, the boundary portion 8 (see FIG. 1) where the
In FIG. 1 and the subsequent drawings, the
次に、半透過型液晶表示装置においては、カラーフィルタを構成する着色画素３１，３２，３３には、図1に示すようにスルーホール９が形成される。当該スルーホール９も破線で示すように樹脂層で埋めるのが望ましい。凹みがあるとスルーホール９周辺の液晶配向が乱れることがあるからである。スルーホール９内部だけが埋まるように選択的に樹脂層を形成する。
Next, in the transflective liquid crystal display device, as shown in FIG. 1, through-
樹脂組成物で形成可能な更に別の対象は、透過型または半透過型の液晶表示装置用カラーフィルタ基板上に、透過率を高めるために敷設する破線で示した透明画素１１である。
Still another object that can be formed of the resin composition is a
図１に破線で示すフォトスペーサ６は従来より樹脂組成物で形成されている。したがって、樹脂組成物を用いて一括形成される可能性のある対象物は、着色層が会合するブラックマトリックス上の部位８の平坦化・絶縁性樹脂層(以下、平坦化・絶縁性層と記す）、スルーホール９埋設用の樹脂層（以下、埋設層と記す）、透過率を高める透明画素１１、フォトスペーサ６である。但し、スルーホール９については、透明電極層をスルーホール上に形成した場合には、透明電極部位がスルーホール直上で凹むため当該凹みを埋めるように透明樹脂層を形成することができる（図３（ｃ）を参照のこと）。
A
フォトスペーサ６は、一般にカラーフィルタ基板の最上層に形成し、ブラックマトリックス上か着色画素３１，３２，３３の一部に食い込んだ位置に形成する。
The
次に、着色画素上に透明電極層７を形成した後の同時一括形成の態様の一例を図２示す。図２（ａ）はフォトスペーサ６と平坦化・絶縁性層５形成を同時にする場合の工程図である。図２（ｂ）はフォトスペーサ６と透過率を高める用透明画素１１を同時に形成する場合の工程図である。
Next, FIG. 2 shows an example of the simultaneous batch formation after the
図３（ａ）、（ｂ）は透明電極層７がない場合の例であるが、（ａ）はフォトスペーサ６と透明画素１１の同時一括形成の場合、（ｂ）はフォトスペーサ６とスルーホール埋設層５、透明画素１１の同時一括形成の場合である。図示はしていないが平坦化・絶縁性層も同時形成できる。図３（ｃ）は透明電極層７がある場合に、フォトスペーサ６、スルーホール直上の透明電極層の凹み部分の埋設５の同時一括形成の場合である。
FIGS. 3A and 3B are examples in the case where the
スルーホール埋設とフォトスペーサ同時形成については、透明電極層７形成の前後で行うことができる。スルーホールは透明電極７形成で浅くはなるが凹みが残るので、該凹みを樹脂層で覆うことは平坦化に有効である。
The through hole embedding and the photo spacer simultaneous formation can be performed before and after the formation of the
樹脂組成物の露光については、露光用フォトマスクに光透過量の異なる部位を所定位置に設けることにより同時に上記４個の樹脂層を形成できる。その際、所望の厚みが異なる場合には、図４に示すようなフォトマスク２０の所定の位置に、純粋開口部２１や、モザイク状の開口部、あるいはハーフトーン２２、グレートーン２３など、部分的に透過光量を調整した部位を設け、このフォトマスク２０を介して露光し現像処理を施すことで一括形成ができる。
Regarding the exposure of the resin composition, the four resin layers can be simultaneously formed by providing portions of different light transmission amounts at predetermined positions on the exposure photomask. In this case, if the desired thickness is different, a portion such as a
図２（ａ）では、ハーフトーンを用いて、平坦化・絶縁性層５の高さをフォトスペーサ６の高さより低く形成しているが、ハーフトーンを用いず、純粋開口部と純粋遮光部のみのフォトマスクとし、平坦化・絶縁性層５の高さをフォトスペーサ６の高さをほぼ同じに形成してもよい。
In FIG. 2A, the height of the planarizing / insulating
透明電極層７の材料としては、導電性および透明性が両立していれば特に制限はないが、一般的なインジウム錫酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物を好適に用いることができ、膜厚は１００〜２００ｎｍである。製膜方法としては、材料に応じて、蒸着法、プラズマ支援蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などを用いることができる。
The material of the
透光性基板１として無アルカリガラスを用い、その上に、感光性アクリル樹脂中にカーボンブラックを分散させた黒色感光性樹脂組成物をスピンコート法を用いて塗布、ホットプレートにてプレベークした後に、フォトマスクで所定のパターン露光およびアルカリ現像を行い、ポストベークすることにより、１μｍ厚のパターニングされたブラックマトリ
ックス２を得た。
After applying non-alkali glass as the
次に、感光性アクリル樹脂中に、赤色の顔料他を分散させた上記赤色感光性樹脂組成物を、スピンコート法を用いて、塗布し、ホットプレートにてプレベークした後に、フォトマスク１０で所定のパターン露光およびアルカリ現像を行い、ポストベークすることにより、赤色着色層３１、同様の工程にて、緑色着色層３２、青色着色層３３を順次形成することにより、膜厚が１．５μｍの着色層３からなるカラーフィルタ３を形成した。これが出発基板となるが、本実施例ではさらに透明電極層７を形成して出発基板とした（図２を参照のこと）。
Next, the red photosensitive resin composition in which a red pigment or the like is dispersed in a photosensitive acrylic resin is applied using a spin coating method, prebaked on a hot plate, and then predetermined with a photomask 10. By performing pattern exposure and alkali development, and post-baking, the red
そこで、透明電極層７として、スパッタ法を用いて、インジウム錫酸化物を０．１４μｍ積層した。
Therefore, 0.14 μm of indium tin oxide was laminated as the
次に、スピンコート法により透明電極層７上にネガ型の感光性アクリル樹脂４を塗布し減圧乾燥により乾燥し４．４μｍの皮膜を形成した。９０℃で６０秒プレベークした後、図４に類似の構造を有するハーフトーンマスク２０を用いて露光した。ハーフトーン部には３１２ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍの透過率が、それぞれ０．３％、３．０％、２２％、６２．５％のＩＴＯ膜を用い適切に配置して、露光量１００ｍＪ／ｃｍ２、露光照度１４．０ｍＪ／ｃｍ２の条件で行った。
Next, a negative photosensitive acrylic resin 4 was applied on the
次に、アルカリ現像を行い、２３０℃で２０分加熱乾燥した。フォトスペーサ６と透明着色画素１１及び平坦化・絶縁性層５の膜厚は、それぞれ３．２μｍ、１．６μｍとなり、同じ樹脂組成物で同時一括形成できることがわかった。
Next, alkali development was performed, and heat drying was performed at 230 ° C. for 20 minutes. The film thicknesses of the
所定の透過率部位を配置したハーフトーンマスクを使用すれば、上記と同様の手順で、フォトスペーサとブラックマトリックス上の平坦化層、フォトスペーサとスルーホールの埋設等が、一括同時形成できる。 If a halftone mask having a predetermined transmittance portion is used, the photo spacer and the flattening layer on the black matrix, the embedding of the photo spacer and the through hole, and the like can be simultaneously formed in the same procedure as described above.
１：透光性基板もしくは着色層とブラックマトリックスを備える基板
２：ブラックマトリックス
３：着色層
３１：Ｒ着色層
３２：Ｇ着色層
３３：Ｂ着色層
４：樹脂組成物（ネガ型の感光性アクリル樹脂）
５：透明樹脂層（平坦化・絶縁用、スルーホール埋設用、透明画素用）
６：フォトスペーサ
７：透明電極層
８：着色層の会合部部位
９：スルーホール
１０：スルーホールを埋設する樹脂
１１:透明画素
２０：フォトマスク
２１：開口部
２２：ハーフトーン部
２３：グレートーン部
２４：遮光層
1: Translucent substrate or substrate provided with colored layer and black matrix 2: Black matrix 3: Colored layer 31: R colored layer 32: G colored layer 33: B colored layer 4: Resin composition (negative photosensitive acrylic resin)
5: Transparent resin layer (for flattening, insulation, through-hole embedding, transparent pixel)
6: Photo spacer 7: Transparent electrode layer 8: Colored layer meeting part 9: Through hole 10: Resin for embedding the through hole 11: Transparent pixel 20: Photo mask 21: Opening part 22: Halftone part 23: Gray tone Part 24: light shielding layer
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