JP2011128208A - Color filter substrate and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter substrate used for an in-cell type liquid crystal display device, holding a stable function, because the change of the thickness of a conductive spacer is small even when the color filter substrate is repeatedly used as a touch panel, and to provide a method for manufacturing the color filter substrate. <P>SOLUTION: The color filter substrate for the in-cell type liquid crystal display device has a touch screen function detecting the positional coordinate of a touch position by electrically contacting with an array substrate where a plurality of pixel parts and a signal line for sensing the touch position are formed, in the touch position. In the color filter substrate, at least, the conductive spacer is directly formed on a transparent substrate, a black matrix defining an opening area corresponding to the pixel part is formed in such a state that the conductive spacer is covered, and coloring pixels of a plurality of colors are formed in the opening. A transparent conductive film is formed on the whole surfaces of the coloring pixels. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a color filter substrate used in an in-cell type liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.

カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタを構成するフィルタセグメントまたはブラックマトリックスは、ガラス基板などに感光性材料を塗布し、余剰の溶剤を乾燥除去したあと、画素形成のためのフォトマスクを介し、プロキシミティ露光(近接露光)などで超高圧水銀灯を使用して活性エネルギー線を照射し、硬化(ネガ型)またはアルカリ溶解度を高め(ポジ型)、アルカリ溶液などで溶解する部分を除去することにより形成されている。これを各色について繰り返すことにより、カラーフィルタが作製される。   A color filter used in a color liquid crystal display device or the like is an indispensable member for a color liquid crystal display device or the like, and has a role of improving the image quality of the liquid crystal display device or giving each pixel a color of each primary color. Yes. The filter segment or black matrix that constitutes this color filter is coated with a photosensitive material on a glass substrate, etc., dried and removed excess solvent, and then exposed through a photomask for pixel formation (proximity exposure). For example, it is formed by irradiating active energy rays using an ultra-high pressure mercury lamp, curing (negative type) or increasing alkali solubility (positive type), and removing a portion dissolved by an alkali solution or the like. By repeating this for each color, a color filter is produced.

アクティブマトリックス方式の液晶表示装置では、一般に、ガラス基板上に各画素ごとにアクティブ素子(薄膜トランジスタ、TFT)素子を形成したアレイ基板と、ガラス基板上にカラーフィルタと一様な透明電極を形成したカラーフィルタ基板とが、間に液晶を挟んで対向して配置されている。なお、アレイ基板の各TFT素子のスイッチング作用によって各画素の液晶のシャッター作用を制御している。   In an active matrix liquid crystal display device, in general, an array substrate in which an active element (thin film transistor, TFT) element is formed for each pixel on a glass substrate, and a color filter and a uniform transparent electrode are formed on the glass substrate. The filter substrate is disposed opposite to the liquid crystal with the liquid crystal interposed therebetween. The shutter action of the liquid crystal of each pixel is controlled by the switching action of each TFT element on the array substrate.

TFTを用いた液晶表示装置は、TFT基板とカラーフィルタ基板を所定の間隔を設けて対向させて配置し、エポキシ樹脂等に補強用の繊維を混合したシール剤によってこれら基板を液晶を挟持するように貼り合わせて構成される。カラーフィルタ基板とTFT基板との間には液晶が封入されているが、カラーフィルタ基板とTFT基板との間隔を正確に保持しないと、液晶層の厚みに差異が出て、液晶の旋光特性差による着色を生じたり、あるいは部分的な色むらが生じて、正しく表示されなくなるという現象が発生する。従来、液晶表示装置においては、TFT基板とカラーフィルタ基板との間に均一なセルギャップを確保するために、スペーサと呼ぶガラス、又は、樹脂の透明球状体粒子(ビーズ)をこれら基板間に介在させていたが、均一にスペーサが分散せずに、スペーサが一部に偏るという現象が生じることがある。このような現象が生じると、スペーサが集まった部分の表示品質が悪化し、また間隔の正確な保持の面でも問題があった。   In a liquid crystal display device using TFTs, a TFT substrate and a color filter substrate are arranged to face each other with a predetermined interval, and the liquid crystal is sandwiched between sealing materials in which reinforcing fibers are mixed with epoxy resin or the like. It is composed by pasting together. Liquid crystal is sealed between the color filter substrate and the TFT substrate, but if the distance between the color filter substrate and the TFT substrate is not accurately maintained, the thickness of the liquid crystal layer will differ, resulting in a difference in the optical rotation characteristics of the liquid crystal. This causes a phenomenon that coloring is caused by or a partial color unevenness occurs and the image is not displayed correctly. Conventionally, in a liquid crystal display device, in order to ensure a uniform cell gap between a TFT substrate and a color filter substrate, glass called a spacer or resin transparent spherical particles (beads) are interposed between these substrates. However, there may be a phenomenon that the spacers are not uniformly dispersed and the spacers are partially biased. When such a phenomenon occurs, the display quality of the portion where the spacers are gathered deteriorates, and there is a problem in terms of accurately maintaining the interval.

そこで、液晶にスペーサーと称する直径10μmないし50μmの柱状突起を形成する方法が提案されている。特許文献1〜4には、液晶表示装置用スペーサーをフォトリソグラフィーの手法で形成する技術が開示されている。また、特許文献5〜7には、液晶表示装置用スペーサーを着色層の重ね合わせにより形成する技術が開示されている。以下、フォトリソグラフィ法を用いて形成した上記突起部をフォトスペーサー(PS)と記す。   Therefore, a method of forming columnar protrusions having a diameter of 10 μm to 50 μm called spacers on the liquid crystal has been proposed. Patent Documents 1 to 4 disclose techniques for forming a spacer for a liquid crystal display device by a photolithography technique. Patent Documents 5 to 7 disclose techniques for forming spacers for liquid crystal display devices by overlapping colored layers. Hereinafter, the protrusion formed using the photolithography method is referred to as a photo spacer (PS).

近年、カラー液晶表示装置は、液晶カラーテレビやカーナビゲーション用および液晶表示装置一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。また、タッチパネルを液晶表示パネルと一体型で構成した、モバイルオーディオプレーヤーや携帯ゲーム機などのタッチパネル式液晶ディスプレイが市場に普及してきた。タッチパネルは指またはペン等が接触した位置で、指示される内容を入力信号として受け取り液晶表示装置を駆動する。   In recent years, color liquid crystal display devices have formed a large market for liquid crystal color televisions, car navigation systems, and liquid crystal display device-integrated notebook personal computers. In addition, touch panel type liquid crystal displays such as mobile audio players and portable game machines in which the touch panel is integrated with a liquid crystal display panel have spread in the market. The touch panel receives an instructed content as an input signal at a position where a finger or a pen contacts, and drives the liquid crystal display device.

特許文献8には、液晶等の表示素子上に取り付けられて、表示内容と対応しながらペンで手書き入力、ポイント入力、または指で入力する抵抗膜(感圧)方式の透明タッチパネ
ルが開示されている。しかし、上記したアウトセル(Out−Cell)方式では、タッチパネルを具備した製品の厚さまたは大きさが増加するという問題点がある。また、タッチパネルのストライプとカラーフィルタのストライプの微妙なズレによる干渉縞の発生や、タッチパネル表面とカラーフィルタ表面との距離により斜め表示で視差が発生する等表示性能面での問題点があった。
Patent Document 8 discloses a transparent touch panel of a resistive film (pressure-sensitive) type that is attached on a display element such as a liquid crystal and is handwritten with a pen, inputs a point, or inputs with a finger while corresponding to display contents. Yes. However, the above-described out-cell method has a problem in that the thickness or size of a product including a touch panel increases. In addition, there are problems in display performance, such as generation of interference fringes due to subtle displacement between the touch panel stripe and the color filter stripe, and the occurrence of parallax in oblique display depending on the distance between the touch panel surface and the color filter surface.

そこで、ディスプレイの中にタッチパネル機構を組み込んだインセル(In−Cell)方式が開発された。タッチパネルは液晶表示パネルの最上面側に具備され、液晶表示パネルの画面上に表示されたアイコンなどに人が指またはペン等で直接触れることで、所望する指示内容が選択される。例えば、特許文献9(第6−9頁)には、タッチスクリーン機能を有する表示パネルの表示基板(カラーフィルタ基板)として、ベース基板上に第1長さで直接形成され、アレイ基板との隔離距離を一定に保持する支持パターン(PS)と、前記ベース基板上に第2長さで直接形成され、タッチ位置で、アレイ基板に設けられた第1信号ライン及び第2信号ラインとそれぞれ電気的に接触する第1突起パターン及び第2突起パターンを有し、第1長さは第2長さより長く、第1突起パターン及び第2突起パターンには導電性膜が形成されている表示基板が開示されている。ここで、支持パターンと第1・第2突起パターンは遮光層(BM)上に形成されている。以下、第1突起パターン及び第2突起パターンを導電用スペーサー(DS)と呼称する。   Therefore, an in-cell method in which a touch panel mechanism is incorporated in the display has been developed. The touch panel is provided on the uppermost side of the liquid crystal display panel, and desired instructions are selected by directly touching an icon or the like displayed on the screen of the liquid crystal display panel with a finger or a pen. For example, in Patent Document 9 (pages 6-9), as a display substrate (color filter substrate) of a display panel having a touch screen function, it is directly formed on a base substrate with a first length and is isolated from the array substrate. A support pattern (PS) that keeps the distance constant and a first signal line and a second signal line that are directly formed in a second length on the base substrate and provided on the array substrate at a touch position, respectively. Disclosed is a display substrate having a first protrusion pattern and a second protrusion pattern that are in contact with each other, wherein the first length is longer than the second length, and a conductive film is formed on the first protrusion pattern and the second protrusion pattern. Has been. Here, the support pattern and the first and second protrusion patterns are formed on the light shielding layer (BM). Hereinafter, the first protrusion pattern and the second protrusion pattern are referred to as conductive spacers (DS).

図1は、タッチパネルの入力機能を内蔵した液晶表示装置(インセル型液晶表示装置)に用いられる、従来のカラーフィルタ基板の一例を模式的に示した断面図である。このカラーフィルタ基板には、ガラス基板(1)上にブラックマトリックス(2)、着色画素(3)、導電用スペーサー(4)、透明導電膜(5)が順次に形成されたものであり、必要に応じて、図示しないフォトスペーサー(PS)が透明導電膜(5)を介してブラックマトリックス(2)上に定められた間隔で形成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a conventional color filter substrate used in a liquid crystal display device (in-cell type liquid crystal display device) incorporating a touch panel input function. In this color filter substrate, a black matrix (2), a colored pixel (3), a conductive spacer (4), and a transparent conductive film (5) are sequentially formed on a glass substrate (1). Accordingly, unillustrated photo spacers (PS) are formed on the black matrix (2) at a predetermined interval via the transparent conductive film (5).

特開平9−258192号公報JP 9-258192 A 特開平11−248921号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-248921 特開2001−201750号公報JP 2001-201750 A 特開2001−108813号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-108813 特開平4−93924号公報JP-A-4-93924 特開平4−184423号公報JP-A-4-184423 特開2007−212826号公報JP 2007-212826 A 特開平6−139005号公報JP-A-6-139005 特開2007−128091号公報JP 2007-128091 A

しかしながら、上記した従来のインセル型液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板は
、ブラックマトリックス(BM)の上に導電用スペーサー(DS)を積層しているために、タッチパネルとしての繰り返し使用時に、押し圧により、導電用スペーサーが樹脂ブラックマトリックス層にめり込んで埋まってしまったり、部分的に押し込まれることで形状が潰れてしまい、タッチパネルとしての機能を果たさなくなる問題があった。
However, since the color filter substrate used in the above-described conventional in-cell type liquid crystal display device has a conductive spacer (DS) laminated on a black matrix (BM), it is pressed by a pressing force during repeated use as a touch panel. The conductive spacer is embedded in the resin black matrix layer or is partially pressed, so that the shape is crushed and the function as a touch panel cannot be performed.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、インセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、タッチパネルとしての繰り返し使用においても導電性スペーサーの厚み変化が少なく安定した機能を保持できるカラーフィルタ基板とその製造方法を提供することを課題としている。    The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a color filter substrate used in an in-cell type liquid crystal display device, a stable function is maintained with little change in the thickness of the conductive spacer even when repeatedly used as a touch panel. It is an object of the present invention to provide a color filter substrate that can be produced and a method for producing the same.

本発明の請求項1に係る発明は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触し、タッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板において、
前記カラーフィルタ基板は、少なくとも、透明基板上に導電用スペーサーが直接形成され、前記導電用スペーサーを被覆する形で前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスが形成され、前記開口部に複数色の着色画素が形成され、さらにこの上全面に透明導電膜が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板である。
According to the first aspect of the present invention, an array substrate on which a plurality of pixel portions and a signal line for detecting a touch position are formed is in electrical contact with the touch position, and the position coordinates of the touch position are obtained. In a color filter substrate for an in-cell type liquid crystal display device having a touch screen function to detect,
In the color filter substrate, at least a conductive spacer is directly formed on a transparent substrate, and a black matrix that defines an opening region corresponding to the pixel portion is formed so as to cover the conductive spacer. A color filter substrate in which colored pixels of a plurality of colors are formed and a transparent conductive film is further formed on the entire surface thereof.

また本発明の請求項2に係る発明は、フォトスペーサーが、前記導電用スペーサーが下に形成されていない位置の前記ブラックマトリックスの上に、前記透明導電膜を介して更に形成されていることを特徴とする請求項1に記載するカラーフィルタ基板である。   In the invention according to claim 2 of the present invention, a photospacer is further formed on the black matrix at a position where the conductive spacer is not formed below via the transparent conductive film. The color filter substrate according to claim 1, wherein the color filter substrate is a color filter substrate.

次に、本発明の請求項3に係る発明は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触しタッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造方法において、
少なくとも、
(1)透明基板上に導電用スペーサーを直接形成する工程と、
(2)前記導電用スペーサーを被覆する形で前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスを形成する工程と、
(3)前記開口部に複数色の着色画素を形成する工程と、
(4)前記導電用スペーサー、前記ブラックマトリックス及び複数の前記着色画素が形成されたベース基板上に、透明導電膜を形成する工程とを、
この順序で具備することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法である。
Next, the invention according to claim 3 of the present invention is such that an electrical contact is made at the touch position with an array substrate on which a plurality of pixel portions and signal lines for detecting the touch position are formed, and the position of the touch position. In the method of manufacturing a color filter substrate for an in-cell liquid crystal display device having a touch screen function for detecting coordinates,
at least,
(1) forming a conductive spacer directly on a transparent substrate;
(2) forming a black matrix that defines an opening region corresponding to the pixel portion so as to cover the conductive spacer;
(3) forming a plurality of colored pixels in the opening;
(4) forming a transparent conductive film on the base substrate on which the conductive spacer, the black matrix, and the plurality of colored pixels are formed;
It is a manufacturing method of a color filter substrate characterized by comprising in this order.

また、本発明の請求項4に係る発明は、フォトスペーサーを、前記導電用スペーサーが下に形成されていない位置の前記ブラックマトリックスの上の、前記透明導電膜の上に更に形成することを特徴とする請求項3に記載するカラーフィルタ基板の製造方法である。   In the invention according to claim 4 of the present invention, a photo spacer is further formed on the transparent conductive film on the black matrix at a position where the conductive spacer is not formed below. A method for producing a color filter substrate according to claim 3.

本発明のカラーフィルタ基板は、上記したように、透明基板上に導電用スペーサーが直接形成されており、その上にブラックマトリックス更に透明導電膜が積層された構成となっている。そのため、タッチパネルとしての繰り返し使用においても導電性スペーサーの厚み変化が少なく安定した機能を保持することができる。   As described above, the color filter substrate of the present invention has a structure in which a conductive spacer is directly formed on a transparent substrate, and a black matrix and a transparent conductive film are further laminated thereon. Therefore, even when used repeatedly as a touch panel, the thickness of the conductive spacer is small and a stable function can be maintained.

また、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法においては、従来の方式から工程の順序を入れ替え、まず導電用スペーサー部を形成し、その後樹脂ブラックマトリックス、着色画素層を形成し、さらにその上に透明導電膜を形成することで、新たなコストアップにつ
ながる工程等の付加無しで、機能的に優れたインセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板を製造することが可能である。
Further, in the method of manufacturing the color filter substrate of the present invention, the order of the steps is changed from the conventional method, first the conductive spacer portion is formed, then the resin black matrix and the colored pixel layer are formed, and further the transparent layer is formed thereon. By forming the conductive film, it is possible to manufacture a color filter substrate used for a functionally superior in-cell type liquid crystal display device without adding a process that leads to a new cost increase.

さらに本発明のカラーフィルタ基板は、フォトスペーサーを、前記導電用スペーサーが下に形成されていない位置の前記ブラックマトリックスの上の、前記透明導電膜の上に更に形成することで構成されており、予め定められたフォトスペーサー付のカラーフィルタ基板として、あるいは、フォトスペーサー無しのカラーフィルタ基板として、液晶表示パネルの製造工程に投入することが可能であり、多品種の液晶表示パネルに適用可能である利点を有する。   Furthermore, the color filter substrate of the present invention is configured by further forming a photo spacer on the transparent conductive film on the black matrix at a position where the conductive spacer is not formed below, As a color filter substrate with a predetermined photo spacer or as a color filter substrate without a photo spacer, it can be put into the manufacturing process of a liquid crystal display panel and can be applied to a wide variety of liquid crystal display panels. Have advantages.

従来の、インセル型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の一例を模式的に示した部分拡大断面図。The partial expanded sectional view which showed typically an example of the conventional color filter substrate for in-cell type liquid crystal display devices. 本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程例を、模式的に部分断面で示した説明図。Explanatory drawing which showed typically the process example of the manufacturing method of the color filter substrate of this invention in the partial cross section. 本発明のカラーフィルタ基板を適用したインセル型液晶表示装置の、一実施形態例を模式的に部分断面で示した説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which showed typically the example of 1 embodiment of the in-cell type liquid crystal display device to which the color filter substrate of this invention was applied.

本発明のインセル型液晶表示装置用に用いるカラーフィルタ基板を、一実施形態に基いて以下に詳細に説明する。なお、以下の説明で、従来のカラーフィルタ基板と同じ機能を担う部分については同じ呼称と番号を変えることなく用いて説明する。   The color filter substrate used for the in-cell type liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below based on one embodiment. In the following description, portions having the same functions as those of the conventional color filter substrate will be described using the same names and numbers without changing them.

一般に、インセル方式液晶表示装置は、表示パネル、パネル駆動部、タッチ位置検出部等から構成され、表示パネルはアレイ基板と対向基板および液晶層からなる。本発明のカラーフィルタ基板は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板との中間に液晶層を挟持する対向基板として、タッチ位置にて電気的に接触しタッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置に用いられる。   In general, an in-cell type liquid crystal display device includes a display panel, a panel drive unit, a touch position detection unit, and the like. The display panel includes an array substrate, a counter substrate, and a liquid crystal layer. The color filter substrate of the present invention is in electrical contact at a touch position as a counter substrate that sandwiches a liquid crystal layer between an array substrate on which a plurality of pixel portions and a signal line for detecting the touch position are formed. It is used for an in-cell type liquid crystal display device having a touch screen function for detecting the position coordinates of the touch position.

アレイ基板にはベース基板上に画像を表示する基本単位である複数個の画素がマトリックス形状に形成されている。アレイ基板には、通常、複数のデータラインと、このデータラインと絶縁するように交差した別方向の複数のゲートラインが形成される。各データラインと、各ゲートラインが交差する領域毎に、TFT(薄膜トランジスター)のようなスイッチング素子及び画素電極が形成されている。そして更に、アレイ基板にはタッチスクリーン機能を実施するための第1及び第2の信号ラインが、前記したデータラインおよびゲートラインと同じ方向に形成され、第1及び第2の信号ラインは互いに電気的に絶縁するように交差されている。この信号ラインは、例えば、赤色画素(R)、緑色画素(G)、青色画素(B)で構成される単位画素毎にも、所定個数の単位画素毎にも形成することができる。第1信号ライン及び第2信号ラインは、画素電極と同一のレイアウト上に分離形成される各信号ラインに対応する複数個のセンシング電極と電気的につながっている。   In the array substrate, a plurality of pixels, which are basic units for displaying an image, are formed in a matrix on the base substrate. In the array substrate, normally, a plurality of data lines and a plurality of gate lines in different directions intersecting with the data lines are formed. For each region where each data line and each gate line intersect, a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) and a pixel electrode are formed. In addition, the first and second signal lines for performing the touch screen function are formed on the array substrate in the same direction as the data line and the gate line, and the first and second signal lines are electrically connected to each other. Crossed so that they are electrically insulated. This signal line can be formed for each unit pixel composed of, for example, a red pixel (R), a green pixel (G), and a blue pixel (B), or for a predetermined number of unit pixels. The first signal line and the second signal line are electrically connected to a plurality of sensing electrodes corresponding to each signal line formed separately on the same layout as the pixel electrode.

本発明のカラーフィルタ基板は、対向基板として前記アレイ基板と対向締結して液晶層を挟持し、単位画素毎に形成されたカラーフィルタ層で所定の色相を発現すると共に、通常、タッチスクリーン機能を発揮するための複数の突起状の第1及び第2電極を有している。この突起状の電極に人の指等で外力を加えることで、前記アレイ基板上の信号ラインに接続したセンシング電極と電気的に接触することになる。この突起状電極も、例えば、
赤色画素(R)、緑色画素(G)、青色画素(B)で構成される単位画素毎にも、所定個数の単位画素毎にも形成することができる。
The color filter substrate of the present invention is opposed to the array substrate as a counter substrate, sandwiches a liquid crystal layer, expresses a predetermined hue in the color filter layer formed for each unit pixel, and generally has a touch screen function. It has a plurality of projecting first and second electrodes for exhibiting. By applying an external force to the protruding electrode with a human finger or the like, the protruding electrode is brought into electrical contact with the sensing electrode connected to the signal line on the array substrate. This protruding electrode is also, for example,
It can be formed for each unit pixel composed of a red pixel (R), a green pixel (G), and a blue pixel (B) or for a predetermined number of unit pixels.

外力によって、本発明のカラーフィルタ基板に形成された突起状の第1電極が、前記アレイ基板に形成された第一の信号ラインのセンシング電極と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して、外力が加えられた地点の例えばx方向の位置座標が検出され、同様に、本発明のカラーフィルタ基板に形成された突起状の第2電極が、前記アレイ基板に形成された第2の信号ラインのセンシング電極と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して外力が加えられた地点の例えばy方向の位置座標が検出され、タッチ位置検出部でタッチ位置の位置座標が認識されることになる。   When the protruding first electrode formed on the color filter substrate of the present invention contacts the sensing electrode of the first signal line formed on the array substrate by an external force, an initial driving voltage applied to the signal line , The position coordinates in the x direction of the point where the external force is applied, for example, are detected, and similarly, the projecting second electrode formed on the color filter substrate of the present invention includes the array substrate. When the sensing electrode of the second signal line formed in contact with the second signal line is touched, it senses that the initial driving voltage applied to the signal line fluctuates, and the position coordinate of the point where the external force is applied, for example, is detected. Then, the position coordinate of the touch position is recognized by the touch position detection unit.

本発明のカラーフィルタ基板は、少なくとも、透明基板(1)上に突起状の電極を形成するための導電用スペーサー(4)が直接形成され、導電用スペーサー(4)を被覆する形で画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックス(2)が形成され、前記開口部に複数色の着色画素(3)が形成され、さらにこの上全面に共通電極層としての透明導電膜(5)が形成された構成となっている。導電用スペーサー(4)の表面にブラックマトリックス(2)と透明導電膜(5)が順次被覆されることで、突起状の第1電極(6)あるいは第2電極(6)が形成される。図2(a)〜(d)に、本発明のカラーフィルタ基板の部分断面を模式的に、形成工程順に示した。   In the color filter substrate of the present invention, the pixel portion is formed so that at least the conductive spacer (4) for forming the protruding electrode is directly formed on the transparent substrate (1) and the conductive spacer (4) is covered. A black matrix (2) defining an opening region corresponding to is formed, a plurality of colored pixels (3) are formed in the opening, and a transparent conductive film (5) as a common electrode layer is formed on the entire surface. It has a formed configuration. The surface of the conductive spacer (4) is covered with the black matrix (2) and the transparent conductive film (5) in sequence, so that the protruding first electrode (6) or second electrode (6) is formed. 2A to 2D schematically show partial cross sections of the color filter substrate of the present invention in the order of forming steps.

更に、本発明のカラーフィルタ基板は、必要に応じて、フォトスペーサー(7)が、前記導電用スペーサー(4)が下に形成されていない位置のブラックマトリックス(2)の上に、透明導電膜(5)を介して更に形成されている。   Furthermore, the color filter substrate according to the present invention is provided with a photoconductive spacer (7) on the black matrix (2) at a position where the conductive spacer (4) is not formed below, if necessary. It is further formed via (5).

透明基板(1)は、ガラス等の無機透明基板、またはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等の透明樹脂基板が使用可能である。表示パネルにタッチスクリーン機能を付与するために、小さい外力で撓みが発生するように、例えばガラス基板を用いる場合には、エッチングあるいは研磨を行って、0.2mm〜0.5mmの厚さにしたものが好ましく使用できる。なお、適用する表示パネルの仕様によって材質および厚みは適宜選択できる。   As the transparent substrate (1), an inorganic transparent substrate such as glass, or a transparent resin substrate such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, and polyethylene terephthalate can be used. In order to impart a touch screen function to the display panel, for example, when a glass substrate is used so that bending occurs with a small external force, etching or polishing is performed to obtain a thickness of 0.2 mm to 0.5 mm. A thing can preferably be used. Note that the material and thickness can be appropriately selected depending on the specifications of the display panel to be applied.

まず、図2(a)に示すように、透明基板(1)上に、スペーサー用の感光性樹脂組成物を直接塗布し、この塗布層を公知のフォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより突起状の電極を形成するための導電用スペーサー(4)を透明基板上に所望する高さに直接形成させる。導電用スペーサー(4)は、アレイ基板に形成された第1信号ライン及び第2信号ラインと対応する領域のそれぞれの複数個のセンシング電極と対向する位置に直接形成する。また、導電用スペーサー(4)の高さ(厚み)は、被覆したブラックマトリックスとの合計が、アレイ基板と対向基板としてのカラーフィルタ基板との間であるセルギャップより小さい値となるように形成する。   First, as shown in FIG. 2A, a photosensitive resin composition for a spacer is directly applied on a transparent substrate (1), and this coating layer is patterned by a known photolithography method to form a projection-like shape. Conductive spacers (4) for forming electrodes are directly formed on the transparent substrate at a desired height. The conductive spacer (4) is directly formed at a position facing each of the plurality of sensing electrodes in a region corresponding to the first signal line and the second signal line formed on the array substrate. Further, the height (thickness) of the conductive spacer (4) is formed such that the sum of the coated black matrix is smaller than the cell gap between the array substrate and the color filter substrate as the counter substrate. To do.

導電用スペーサーの形成に用いる透明および/又は着色感光性樹脂組成物は、例えば、樹脂バインダにモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製されるが、樹脂バインダに無機微粒子を分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製しても好い。また、アライメント適性とスペーサー部からの光洩れを防ぐために顔料等で着色しても好い。樹脂バインダと開始剤を主成分として、樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋される。導電用スペーサーの樹脂バインダを三次元架橋させることによって、タッチパネルにおける繰り返しの押し圧により、導電用スペーサーの形状が潰れてしまい、タッチパネルとしての機能を果たさなくなる問題が減少する。   The transparent and / or colored photosensitive resin composition used for forming the conductive spacer is prepared, for example, by adding a monomer, an initiator, a sensitizer, a solvent, or the like to a resin binder, and inorganic fine particles are added to the resin binder. It may be prepared by dispersing using a dispersant and adding a monomer, an initiator, a sensitizer, a solvent and the like to the dispersion. It is also preferable to color with a pigment or the like in order to prevent alignment and light leakage from the spacer portion. With a resin binder and an initiator as main components, the resin binder is three-dimensionally cross-linked through photopolymerization, thermal polymerization, or photopolymerization and thermal polymerization. By three-dimensionally crosslinking the resin binder of the conductive spacer, the shape of the conductive spacer is crushed due to repeated pressing pressure on the touch panel, and the problem that the function as the touch panel is not performed is reduced.

次に、図2(b)に示すように、導電用スペーサー(4)を被覆する形で画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックス(2)を形成し、次に、図2(c)に示すように、この開口部に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等複数色の着色画素(3)を形成する。そしてさらに、図2(d)に示すように、この上全面に共通電極層としての透明導電膜(5)が形成され、導電用スペーサー(4)の表面にブラックマトリックス(2)と透明導電膜(5)が順次被覆されることで、突起状の第1電極(6)あるいは第2電極(6)が形成される。   Next, as shown in FIG. 2 (b), a black matrix (2) that defines an opening region corresponding to the pixel portion is formed so as to cover the conductive spacer (4), and then, FIG. As shown in FIG. 3, colored pixels (3) of a plurality of colors such as red (R), green (G), and blue (B) are formed in the opening. Further, as shown in FIG. 2 (d), a transparent conductive film (5) as a common electrode layer is formed on the entire surface, and a black matrix (2) and a transparent conductive film are formed on the surface of the conductive spacer (4). By sequentially covering (5), the protruding first electrode (6) or second electrode (6) is formed.

透明基板上にブラックマトリックス層やカラーフィルタを形成する方法としては顔料分散法が主流となっている。顔料分散法は、有機顔料などの色材を分散した着色感光性樹脂の塗布層を公知のフォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより、カラーフィルタを複数の着色層(赤色、緑色、青色など)の画素に形成する方法である。ブラックマトリックス層や複数の着色層の入色順を限定するものでないが、アライメントの都合からブラックマトリクス層のパターン形成後に着色層の塗布、露光、現像等により着色画素(赤色画素、緑色画素、青色画素など)を順次形成することが望ましい。   As a method for forming a black matrix layer or a color filter on a transparent substrate, a pigment dispersion method has become the mainstream. In the pigment dispersion method, a colored photosensitive resin coating layer in which a color material such as an organic pigment is dispersed is patterned by a known photolithography method, whereby a color filter is formed into pixels of a plurality of colored layers (red, green, blue, etc.). It is the method of forming. Although the color order of the black matrix layer and the plurality of colored layers is not limited, for the sake of alignment, colored pixels (red pixel, green pixel, blue color) are formed by applying the colored layer, exposing, developing, etc. after forming the pattern of the black matrix layer. It is desirable to sequentially form pixels.

図2(b)に示した、一例のインセル液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、ブラックマトリックス(2)の厚さは、図示されていない平坦部の断面では0.5〜3μm、幅は3〜30μmの範囲である。しかし、この膜厚は、黒色感光性樹脂の組成や塗布方法で大きく左右される。平坦部の膜厚をおよそ1.8μmで形成した場合に、導電用スペーサー(4)上に形成されるブラックマトリックスの厚さは、0.90μm程度へと薄く形成される傾向にある。そこで、液晶表示装置としての液晶セルギャップが、およそ2μm〜6μmであるため、導電用スペーサー(4)の高さ(厚み)はそれよりも低い1.5μm〜5.0μmが好ましく適用できる範囲となる。本発明のカラーフィルタ基板では、突起状の電極部が、導電用スペーサーが透明基板に直接形成されその上に薄い膜厚のブラックマトリックスが積層された構成となっているため、従来問題であった外力による厚み変化(高さの減少)が少なくなる。   In the color filter substrate for an in-cell liquid crystal display device shown in FIG. 2B, the black matrix (2) has a thickness of 0.5 to 3 μm in a cross section of a flat portion not shown, and a width of 3 to 3. The range is 30 μm. However, this film thickness greatly depends on the composition of the black photosensitive resin and the coating method. When the film thickness of the flat portion is about 1.8 μm, the thickness of the black matrix formed on the conductive spacer (4) tends to be as thin as about 0.90 μm. Therefore, since the liquid crystal cell gap as the liquid crystal display device is about 2 μm to 6 μm, the height (thickness) of the conductive spacer (4) is preferably within a range where 1.5 μm to 5.0 μm lower than that can be preferably applied. Become. In the color filter substrate of the present invention, the protruding electrode portion has a conventional problem because the conductive spacer is directly formed on the transparent substrate and the thin black matrix is laminated thereon. Change in thickness (decrease in height) due to external force is reduced.

ブラックマトリックスは、黒色樹脂を用いて形成された、液晶表示装置のコントラストアップのために各画素間に形成する細い遮光パターンである。ブラックマトリックスを形成する方法としては、黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィー法によってマトリックス状に形成する方法がある。黒色の色材としては、カーボンブラックや複数の有機顔料を用いることができる。ブラックマトリックス層及び着色画素層の形成に用いる黒色感光性樹脂及び着色感光性樹脂は、例えば、樹脂バインダに顔料を、分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製される。   The black matrix is a thin light-shielding pattern that is formed between pixels in order to increase the contrast of the liquid crystal display device, which is formed using a black resin. As a method of forming the black matrix, there is a method of forming a black matrix using a black photosensitive resin by a photolithography method. Carbon black and a plurality of organic pigments can be used as the black color material. The black photosensitive resin and the colored photosensitive resin used for forming the black matrix layer and the colored pixel layer are, for example, a pigment dispersed in a resin binder using a dispersant, and a monomer, an initiator, and a sensitizer in this dispersion. It is prepared by adding a solvent or the like.

タッチパネル機能を有するインセル型液晶表示装置に適用する本発明のカラーフィルタ基板の実施形態においては、ブラックマトリックス層及び着色画素層の形成に用いる黒色感光性樹脂組成物及び着色感光性樹脂組成物は、前記した導電用スペーサーと同様に樹脂バインダと開始剤を主成分として、樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋される。ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層の樹脂バインダを三次元架橋させることによって、タッチパネルとしての振動や押圧などの機械的負荷によって表示不良が発生し難いインセル型液晶表示装置が提供できる。   In the embodiment of the color filter substrate of the present invention applied to an in-cell type liquid crystal display device having a touch panel function, the black photosensitive resin composition and the colored photosensitive resin composition used for forming the black matrix layer and the colored pixel layer are: The resin binder is three-dimensionally crosslinked through photopolymerization, thermal polymerization, photopolymerization, and thermal polymerization, with a resin binder and an initiator as main components, as in the conductive spacer described above. By three-dimensionally cross-linking the resin binder of the black matrix layer and the color filter layer, it is possible to provide an in-cell type liquid crystal display device in which display defects are unlikely to occur due to mechanical loads such as vibration and pressing as a touch panel.

光重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、アクリレート樹脂、熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシ樹脂、光重合及び熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシアクリレート樹脂があげられる。   Examples of resin binders suitable for photopolymerization include acrylate resins, examples of resin binders suitable for thermal polymerization include epoxy resins, and examples of resin binders suitable for photopolymerization and thermal polymerization include epoxy acrylate resins. It is done.

光重合に適合する樹脂バインダとして用いることのできるアルカリ可溶性樹脂としては
、光照射部或いは遮光部においてアルカリ水溶液に溶解可能なものであればよく、特に限定されるものではない。アルカリ可溶性樹脂としては、アクリル酸を含む(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ノボラック系樹脂、マレイン酸系樹脂、ロジン系樹脂などがあげられる。重合性モノマーとしては、例えば、以下に示すようなモノマーを混合して、又は単独で使用することができる。例えば、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、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(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、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(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、グリセロール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、あるいは、ペンタエリストールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(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、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレートのカプロラクトン付加物のヘキサ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレートなどがあげられる。前記重合性モノマーの一部が、カルボキシル基含有多官能性単量体を含む重合性モノマーであることは、好ましい。例えば、ペンタエリスリトール又はその誘導体であっても良い。
The alkali-soluble resin that can be used as a resin binder suitable for photopolymerization is not particularly limited as long as it can be dissolved in an alkaline aqueous solution in the light irradiation part or the light shielding part. Examples of the alkali-soluble resin include (meth) acrylic resins containing acrylic acid, styrene resins, novolac resins, maleic resins, and rosin resins. As the polymerizable monomer, for example, the following monomers can be mixed or used alone. For example, monomers containing a hydroxyl group such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, Triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, tetramethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) ) Acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate , (Meth) acrylic acid esters such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, or pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tricyclodecanyl Examples include (meth) acrylates, hexa (meth) acrylates of caprolactone adducts of dipentaerystol hexa (meth) acrylate, and melamine (meth) acrylates. It is preferable that a part of the polymerizable monomer is a polymerizable monomer containing a carboxyl group-containing polyfunctional monomer. For example, pentaerythritol or a derivative thereof may be used.

ラジカル重合性モノマーの重合反応を開始させる活性種を発生する光重合開始剤としては、tert−ブチルペルオキシ−iso−ブタレ−ト、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルジオキシ)ヘキサン、1,4−ビス[α−(tert−ブチルジオキシ)−iso−プロポキシ]ベンゼン、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルジオキシ)ヘキセンヒドロペルオキシド、α−(iso−プロピルフェニル)−iso−プロピルヒドロペルオキシド、2,5−ビス(ヒドロペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、tert−ブチルヒドロペルオキシド、1,1−ビス(tert−ブチルジオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ブチル−4,4−ビス(t−ブチルジオキシ)バレレ−ト、シクロヘキサノンペルオキシド、2,2',5,5'−テトラ(tert−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラ(tert−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラ(tert−アミルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラ(tert−ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3'−ビス(tert−ブチルペルオキシカルボニル)−4,4'−ジカルボキシベンゾフェノン、tert−ブチルペルオキシベンゾエ-ト、t−ブチルジペルオキシイソフタレ-トなどの有機過酸化物や、9,10−アンスラキノン、1−クロロアンスラキノン、2−クロロアンスラキノン、オクタメチルアンスラキノン、1,2−ベンズアンスラキノンなどのキノン類や、ベンゾインメチル、ベンゾインエチルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾインなどのベンゾイン誘導体などを挙げることができる。さらに、本発明で使用することのできる光重合開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のIrgacure651、184、1173、907、369、819、CGI 124やBASF社製のTPO、日本化薬(株)製のKayacure DTEX、あるいは4,4‘−ジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノンのようなベンゾフェノン類の他に、ビイミダゾール化合物、トリアジン化合物などを挙げることができる。   As a photopolymerization initiator for generating an active species for initiating a polymerization reaction of a radical polymerizable monomer, tert-butylperoxy-iso-butarate, 2,5-dimethyl-2,5-bis (benzoyldioxy) hexane 1,4-bis [α- (tert-butyldioxy) -iso-propoxy] benzene, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butyldioxy) hexene hydroperoxide, α- (Iso-propylphenyl) -iso-propyl hydroperoxide, 2,5-bis (hydroperoxy) -2,5-dimethylhexane, tert-butyl hydroperoxide, 1,1-bis (tert-butyldioxy) -3,3 , 5-trimethylcyclohexane, butyl-4,4-bis (t-butyldioxy) valere -To, cyclohexanone peroxide, 2,2 ', 5,5'-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3', 4,4'-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ' , 4,4′-tetra (tert-amylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ′, 4,4′-tetra (tert-hexylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3′-bis (tert-butylperoxycarbonyl)- Organic peroxides such as 4,4′-dicarboxybenzophenone, tert-butylperoxybenzoate, t-butyldiperoxyisophthalate, 9,10-anthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2- Quinones such as chloroanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone And benzoin derivatives such as benzoin methyl, benzoin ethyl ether, α-methylbenzoin, α-phenylbenzoin, and the like. Furthermore, examples of the photopolymerization initiator that can be used in the present invention include Irgacure 651, 184, 1173, 907, 369, 819, CGI 124 manufactured by Ciba Specialty Chemicals, TPO manufactured by BASF, Nippon Kayaku ( In addition to benzophenones such as Kayacure DTEX manufactured by Co., Ltd., or 4,4′-diethylaminobenzophenone and 4,4′-dimethylaminobenzophenone, biimidazole compounds and triazine compounds can be exemplified.

次に、樹脂組成物に用いることのできる熱重合に適合する樹脂バインダとしては、アクリル系化合物及び2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物を含有するものである。アクリル系化合物としては、ポリ(メタ)アクリル酸のようなポリマー、オリゴマー又は
モノマーであり、アクリル基を有するものである。モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類、エチレングリコール(メタ)アクリレート類、トリメチロールアルカントリ(メタ)アクリレート類、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート類、グリセロール(メタ)アクリレート類等のアクリル系モノマーなどが挙げられる。これらは単独でもよいし、2種類以上を併用してもよい。
Next, as a resin binder suitable for thermal polymerization that can be used in the resin composition, an acrylic compound and an epoxy compound having two or more epoxy groups are contained. The acrylic compound is a polymer, oligomer or monomer such as poly (meth) acrylic acid and has an acrylic group. Examples of the monomer include (meth) acrylic acid, hydroxyalkyl (meth) acrylates, ethylene glycol (meth) acrylates, trimethylolalkane tri (meth) acrylates, pentaerythritol poly (meth) acrylates, and glycerol (meth). Examples include acrylic monomers such as acrylates. These may be used alone or in combination of two or more.

また、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ、ビスフェノールF型エポキシ、ジヒドロキシビフェニル型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシなどが挙げられる。樹脂組成物にエポキシ化合物を含有させる場合は、公知のエポキシ硬化剤を配合することがよく、エポキシ硬化剤としてはカルボン酸類、フェノール類、アミン類などがあるが、好ましくは多価カルボン酸類、多価フェノール類やその酸無水物、カルボン酸をキャップしたブロック酸などが上げられる。   Examples of the epoxy compound having two or more epoxy groups include bisphenol A type epoxy, bisphenol F type epoxy, dihydroxybiphenyl type epoxy, and phenol novolac type epoxy. When an epoxy compound is contained in the resin composition, a known epoxy curing agent is preferably blended, and examples of the epoxy curing agent include carboxylic acids, phenols, and amines, preferably polyvalent carboxylic acids, And monohydric phenols, acid anhydrides thereof, and carboxylic acid-capped block acids.

赤色画素には、例えば、色材として、C.I.Pigment Red 7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。   For the red pixel, for example, C.I. I. Pigment Red 7, 14, 41, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 81: 4, 146, 168, 177, 178, 179, 184, 185, Red pigments such as 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, and 279 can be used, and a yellow pigment and an orange pigment can also be used in combination.

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、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、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、187、188、193、194、199、198、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. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 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, 187, 188, 193, 194, 199, 198, 213, 214 and the like. Examples of the orange pigment include C.I. I. Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73 and the like.

緑色画素には、例えば、C.I.Pigment Green 7、10、36、37、58等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。黄色顔料としては、赤色画素に用いる顔料として挙げたものと同様のものが使用可能である。   For example, C.I. I. Green pigments such as Pigment Green 7, 10, 36, 37, and 58 can be used, and a yellow pigment can be used in combination. As the yellow pigment, the same pigments as those used for the red pixel can be used.

青色画素には、例えば、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。紫色顔料としては、C.I.Pigment
Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等が挙げられる。
Examples of blue pixels include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, and the like can be used, and a purple pigment can be used in combination. Examples of purple pigments include C.I. I. Pigment
Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 etc. are mentioned.

さらに、本発明において、導電用スペーサー及び後述するフォトスペーサーに使用できる無機微粒子としては、平均粒径が1〜100nmの微粒子であれば特に限定されるものでないが、具体的にはAl、TiO、Fe、ZnO、CeO、Y、Mn、SiOなどの真球状、球状、多面体形状のものを挙げることができ、分散しやすいように表面をエポキシ樹脂等で被覆しているものが好ましい。平均粒径が1〜100nmの微粒子は、透明樹脂組成の固形分に対して5〜15質量部含有することが適している。5質量部より少ない場合には、スペーサーの硬さに大きな寄与が認められない。また、15質量部を超えて多く添加すると、表面荒れ等の不良を発生し、好ましくない
。なお、微粒子は透明樹脂組成物中に粉体で添加しても、また予め溶剤分散したものを添加してもよい。その際、分散し易いように、微粒子の表面を樹脂等で予め処理しておいてもよいし、別途分散剤等を添加してもよい。
Furthermore, in the present invention, the inorganic fine particles that can be used for the conductive spacer and the photo spacer described later are not particularly limited as long as the average particle size is 1 to 100 nm, but specifically, Al 2 O 3. , TiO 2 , Fe 2 O 3 , ZnO, CeO 2 , Y 2 O 3 , Mn 3 O 4 , SiO 2, etc. Those coated with an epoxy resin or the like are preferable. The fine particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm are suitably contained in an amount of 5 to 15 parts by mass with respect to the solid content of the transparent resin composition. When the amount is less than 5 parts by mass, a large contribution to the hardness of the spacer is not recognized. On the other hand, adding more than 15 parts by mass is not preferable because defects such as surface roughness occur. The fine particles may be added as a powder in the transparent resin composition, or those previously dispersed in a solvent may be added. At this time, the surface of the fine particles may be previously treated with a resin or the like so as to be easily dispersed, or a dispersant or the like may be added separately.

前述の図2(d)に示すように、導電用スペーサー(4)、ブラックマトリックス(2)及び赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等複数色の着色画素(3)が形成されたこの上全面に、共通電極層としての透明導電膜(5)が形成され、導電用スペーサー(4)の表面にブラックマトリックス(2)と透明導電膜(5)が順次被覆されることで、突起状の第1電極(6)あるいは第2電極(6)が形成される。なお、必要に応じて、着色層及びブラックマトリックスの上に、透明保護層あるいは平坦化層を形成した後透明導電膜を形成することも可能である。この場合も、導電用スペーサーにブラックマトリックスと透明保護層を加えた高さ(厚さ)はセルギャップよりも小さく設計される。   As shown in FIG. 2D, the conductive spacer (4), the black matrix (2), and the colored pixels (3) of multiple colors such as red (R), green (G), and blue (B) are formed. A transparent conductive film (5) as a common electrode layer is formed on the entire surface, and a black matrix (2) and a transparent conductive film (5) are sequentially coated on the surface of the conductive spacer (4). The protruding first electrode (6) or second electrode (6) is formed. If necessary, it is also possible to form a transparent conductive film after forming a transparent protective layer or a planarizing layer on the colored layer and the black matrix. Also in this case, the height (thickness) obtained by adding the black matrix and the transparent protective layer to the conductive spacer is designed to be smaller than the cell gap.

透明導電膜を形成する方法は、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングと呼ばれる真空成膜の手法が一般的である。透明導電膜には、インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物を用いることができる。   As a method for forming the transparent conductive film, vacuum deposition methods called vapor deposition, ion plating, and sputtering are generally used. For the transparent conductive film, a composite oxide of a metal oxide such as indium, tin, gallium, or zinc can be used.

本発明に係るカラーフィルタ基板では、図3に例示するように、フォトスペーサー(7)を、導電用スペーサー(4)が下に形成されていない位置のブラックマトリックス(2)の上の、前記透明導電膜(5)の上に更に形成することで、予め定められたフォトスペーサー付のカラーフィルタ基板として作製可能である。
あるいは、フォトスペーサー無しのカラーフィルタ基板として、液晶表示パネルの製造工程に投入しビーズ状のスペーサーを用いたパネルとすることも可能である。
In the color filter substrate according to the present invention, as illustrated in FIG. 3, the photo spacer (7) is placed on the black matrix (2) at a position where the conductive spacer (4) is not formed below. By further forming on the conductive film (5), it is possible to produce a color filter substrate with a predetermined photo spacer.
Alternatively, as a color filter substrate without a photo spacer, it is possible to use a bead-shaped spacer by introducing it into a liquid crystal display panel manufacturing process.

また、フォトスペーサは、前述した導電用スペーサー形成用の樹脂組成物を用い、フォトリソグラフィーの手法で形成することが可能である。部分的なパターン露光、現像というフォトリソグラフィー法により、所望の位置、例えば、画素間に位置する格子パターン状のブラックマトリクス(2)上の、導電用スペーサー(4)が下に形成されていない位置に、透明導電膜(5)の上に形成することで、柱状のフォトスペーサーを配置する。フォトスペーサー(7)を設ける位置は、ブラックマトリックス(2)上に限定されるものではなく、例えば、着色画素(3)上でもよい。しかし、液晶表示装置の表示品位を考慮するとブラックマトリックス(2)上にあることが好ましい。フォトスペーサを形成する際の現像は、有機溶剤を用いても構わないが、環境的な配慮からアルカリ水溶液を用いることが好ましい。   In addition, the photo spacer can be formed by a photolithography technique using the above-described resin composition for forming a conductive spacer. By a photolithographic method of partial pattern exposure and development, a desired position, for example, a position where the conductive spacer (4) is not formed below on the black matrix (2) in a lattice pattern located between the pixels. In addition, columnar photospacers are arranged by forming on the transparent conductive film (5). The position where the photospacer (7) is provided is not limited to the black matrix (2), and may be on the colored pixel (3), for example. However, considering the display quality of the liquid crystal display device, it is preferably on the black matrix (2). For the development when forming the photo spacer, an organic solvent may be used, but an alkaline aqueous solution is preferably used in consideration of environmental considerations.

図3は、本発明のカラーフィルタ基板を適用したインセル型液晶表示装置の、一実施形態例を模式的に部分断面で示したものである。図3に示すように、フォトスペーサー(7)は、カラーフィルタ基板(10)とアレイ基板(20)を対向させた間に液晶(LC)を挟持するための間隔をもたせるために、基板間のギャップを設定している。このフォトスペーサー(7)は、基板間のギャップを維持する硬度とともに、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従して変形する弾性を有していることが好ましい。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing an embodiment of an in-cell type liquid crystal display device to which the color filter substrate of the present invention is applied. As shown in FIG. 3, the photo spacer (7) is provided between the substrates in order to provide an interval for sandwiching the liquid crystal (LC) between the color filter substrate (10) and the array substrate (20). A gap is set. The photospacer (7) preferably has elasticity that deforms following the thermal expansion and contraction of the liquid crystal due to temperature, as well as the hardness to maintain the gap between the substrates.

外力によって、本発明のカラーフィルタ基板(10)に形成された突起状の第1電極(6−1)が、アレイ基板(20)に形成された図示しない第一の信号ラインのセンシング電極(26−1)と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して、外力が加えられた地点の例えばx方向の位置座標が検出される。同様に、本発明のカラーフィルタ基板(10)に形成された突起状の第2電極(6−2)が、アレイ基板(20)に形成された図示しない第2の信号ラインのセンシング電極(26−2)と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して外力が加えられた地点の例えばy方向の位置座標が検出され、タッチ位置検出部でタッチ位置の位置座標が認識されることになる。   The protruding first electrode (6-1) formed on the color filter substrate (10) of the present invention by the external force is changed to the sensing electrode (26) of the first signal line (not shown) formed on the array substrate (20). When contacted with -1), it is sensed that the initial drive voltage applied to the signal line fluctuates, and the position coordinates in the x direction, for example, of the point where the external force is applied are detected. Similarly, the projecting second electrode (6-2) formed on the color filter substrate (10) of the present invention is replaced with a sensing electrode (26) of a second signal line (not shown) formed on the array substrate (20). -2), for example, the position coordinate in the y direction of the point where the external force is applied is detected by detecting that the initial driving voltage applied to the signal line fluctuates, and the touch position detection unit detects the touch position. The position coordinates will be recognized.

前述したように、アレイ基板にはベース基板21上に画像を表示する基本単位である複数個の画素がマトリックス形状に形成されている。アレイ基板には、通常、図示しない複数のデータラインと、このデータラインと絶縁するように交差した別方向の複数のゲートラインが形成される。各データラインと、各ゲートラインが交差する領域毎に、TFT(薄膜トランジスター)のような図示しないスイッチング素子及び画素電極(23)が形成されている。
As described above, a plurality of pixels, which are basic units for displaying images, are formed in a matrix on the base substrate 21 on the array substrate. In the array substrate, normally, a plurality of data lines (not shown) and a plurality of gate lines in different directions intersecting with the data lines are formed. A switching element (not shown) such as a TFT (Thin Film Transistor) and a pixel electrode (23) are formed in each region where each data line and each gate line intersect.
.

以上説明したように、本発明のカラーフィルタ基板は、従来の製造方式から工程の順序を入れ替え、まず導電用スペーサー部を形成し、その後樹脂ブラックマトリックス、着色画素層を形成し、さらにその上に透明導電膜を形成することで、新たなコストアップにつながる工程等の付加無しで、機能的に優れたインセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板を製造することが可能となった。   As described above, in the color filter substrate of the present invention, the order of the steps is changed from the conventional manufacturing method, first the conductive spacer portion is formed, and then the resin black matrix and the colored pixel layer are formed, and further thereon. By forming the transparent conductive film, it is possible to manufacture a color filter substrate used in an in-cell type liquid crystal display device with excellent functionality without adding a process leading to a new cost increase.

1・・・透明基板 2・・・ブラックマトリックス 3・・・着色画素
3R・・・赤色画素 3G・・・緑色画素 3B・・・青色画素
4・・・導電用スペーサー 5・・・透明導電膜 6・・・突起状の電極
7・・・フォトスペーサー 10・・・カラーフィルタ基板 20・・・アレイ基板21・・・ベース基板 23・・・画素電極 26・・・センシング電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate 2 ... Black matrix 3 ... Colored pixel
3R ... Red pixel 3G ... Green pixel 3B ... Blue pixel
4... Conductive spacer 5. Transparent conductive film 6. Projected electrode
7 ... Photo spacer 10 ... Color filter substrate 20 ... Array substrate 21 ... Base substrate 23 ... Pixel electrode 26 ... Sensing electrode

Claims (4)

複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触し、タッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板において、
前記カラーフィルタ基板は、少なくとも、透明基板上に導電用スペーサーが直接形成され、前記導電用スペーサーを被覆する形で前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスが形成され、前記開口部に複数色の着色画素が形成され、さらにこの上全面に透明導電膜が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
An in-cell liquid crystal display having a touch screen function for detecting the position coordinates of the touch position by making electrical contact with the array substrate on which a plurality of pixel portions and a signal line for detecting the touch position are formed. In the color filter substrate for equipment,
In the color filter substrate, at least a conductive spacer is directly formed on a transparent substrate, and a black matrix that defines an opening region corresponding to the pixel portion is formed so as to cover the conductive spacer. A color filter substrate, wherein a plurality of colored pixels are formed, and a transparent conductive film is further formed on the entire surface thereof.
フォトスペーサーが、前記導電用スペーサーが下に形成されていない位置の前記ブラックマトリックスの上に、前記透明導電膜を介して更に形成されていることを特徴とする請求項1に記載するカラーフィルタ基板。   2. The color filter substrate according to claim 1, wherein a photo spacer is further formed on the black matrix at a position where the conductive spacer is not formed below via the transparent conductive film. . 複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触し、タッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造方法において、
少なくとも、
(1)透明基板上に導電用スペーサーを直接形成する工程と、
(2)前記導電用スペーサーを被覆する形で前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスを形成する工程と、
(3)前記開口部に複数色の着色画素を形成する工程と、
(4)前記導電用スペーサー、前記ブラックマトリックス及び複数の前記着色画素が形成されたベース基板上に、透明導電膜を形成する工程とを、
この順序で具備することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
An in-cell liquid crystal display having a touch screen function for detecting the position coordinates of the touch position by making electrical contact with the array substrate on which a plurality of pixel portions and a signal line for detecting the touch position are formed. In a method for manufacturing a color filter substrate for an apparatus,
at least,
(1) forming a conductive spacer directly on a transparent substrate;
(2) forming a black matrix that defines an opening region corresponding to the pixel portion so as to cover the conductive spacer;
(3) forming a plurality of colored pixels in the opening;
(4) forming a transparent conductive film on the base substrate on which the conductive spacer, the black matrix, and the plurality of colored pixels are formed;
A method for manufacturing a color filter substrate, comprising the steps in this order.
フォトスペーサーを、前記導電用スペーサーが下に形成されていない位置の前記ブラックマトリックスの上の、前記透明導電膜の上に更に形成することを特徴とする請求項3に記載するカラーフィルタ基板の製造方法。   4. The color filter substrate according to claim 3, wherein a photo spacer is further formed on the transparent conductive film on the black matrix at a position where the conductive spacer is not formed below. Method.
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