JP2012063779A - Black matrix substrate and method for manufacturing color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラーの液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス（以後、有機ＥＬと記す。）表示装置等に用いられる表示装置用カラーフィルタのブラックマトリックス基板と、それを用いたカラーフィルタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a black matrix substrate for a color filter for a display device used in a color liquid crystal display device, an organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) display device, and the like, and a method for producing a color filter using the same. It is.
近年、フラットディスプレイとして、カラーの液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が注目されており、これらの表示装置にはカラーフィルタが用いられている。例えば、カラー液晶表示装置には、一例として、透明基板上に遮光性の高いブラックマトリックス層を形成し、その上に複数の着色パターン（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる着色層を設けたカラーフィルタと、そのカラーフィルタ上に透明電極および配向層を備えた基板と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）、画素電極および配向層を備えた対向電極基板と、これら両基板を所定の間隙をもたせて対向させ、シール部材で密封して、上記間隙に液晶材料を注入して形成された液晶層とから概略構成された透過型の液晶表示装置がある。また、上記のカラーフィルタの基板と着色層との間に反射層を設けた反射型の液晶表示装置もある。 In recent years, color liquid crystal display devices and organic EL display devices have attracted attention as flat displays, and color filters are used in these display devices. For example, in a color liquid crystal display device, as an example, a black matrix layer having a high light-shielding property is formed on a transparent substrate, and a plurality of coloring patterns (usually red (R), green (G), blue (B ), A color filter provided with a colored layer, a substrate provided with a transparent electrode and an alignment layer on the color filter, a thin film transistor (TFT element), a counter electrode substrate provided with a pixel electrode and an alignment layer; There is a transmissive liquid crystal display device which is generally configured by a liquid crystal layer formed by injecting a liquid crystal material into a gap between the two substrates facing each other with a predetermined gap and sealed with a sealing member. There is also a reflective liquid crystal display device in which a reflective layer is provided between the color filter substrate and the colored layer.
ブラックマトリックス層は、発色効果や表示コントラストを上げるために、着色パターンのＲ、Ｇ、Ｂの各画素の境界部分に形成される。また、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いているため、光リーク電流を抑制する必要がある。このため、ブラックマトリックス層に対してより高い遮光性が要求されている。 The black matrix layer is formed at the boundary between the R, G, and B pixels of the coloring pattern in order to increase the coloring effect and display contrast. In addition, since an active matrix liquid crystal display device uses a thin film transistor (TFT) as a switching element, it is necessary to suppress a light leakage current. For this reason, a higher light blocking property is required for the black matrix layer.
従来、カラーフィルタを製造するためのブラックマトリックス基板としては、透明基板上に、クロム等の金属または金属化合物の薄膜をフォトエッチングしてブラックマトリックス層を形成したもの、親水性樹脂レリーフを染色してブラックマトリックス層としたもの、黒色顔料等を分散した感光樹脂組成物を用いてブラックマトリックス層を形成したもの、黒色電着塗料を電着してブラックマトリックス層を形成したもの、印刷によりブラックマトリックス層を形成したもの等がある。 Conventionally, as a black matrix substrate for manufacturing a color filter, a thin film of a metal or a metal compound such as chromium is photoetched on a transparent substrate to form a black matrix layer, and a hydrophilic resin relief is dyed. A black matrix layer, a black matrix layer formed using a photosensitive resin composition in which a black pigment or the like is dispersed, a black matrix layer formed by electrodeposition of a black electrodeposition paint, a black matrix layer by printing Are formed.
上記のブラックマトリックス基板の中でも、金属または金属化合物の薄膜よりなるブラックマトリックス基板は、高品質、高精度のパターン形成が可能なのでカラーフィルタに広く用いられている。このブラックマトリックス基板の製造には、基板上にブラックマトリックス層の材料としてのクロム、酸化クロム等の金属、もしくは金属化合物を薄膜状に
成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分をエッチングし、次いでレジストパターンを剥膜し、クロム、酸化クロム等の金属薄膜からなるブラックマトリックス層が形成される。また、近年、黒色顔料等を分散した感光樹脂組成物を用いて形成されたブラックマトリックス基板は、遮光性に加え体積抵抗を高くすることが可能なので、そのような特性が求められる液晶表示方式等に使用されている。樹脂によるブラックマトリックス基板は、ガラス基板上に黒色顔料等を分散した感光樹脂組成物を塗布し、所定のパターンで露光し、現像するという、いわゆるフォトリソグラフィ法により形成される。
Among the above black matrix substrates, a black matrix substrate made of a metal or metal compound thin film is widely used for color filters because it can form a pattern with high quality and high accuracy. For the production of this black matrix substrate, a metal such as chromium or chromium oxide or a metal compound as a material for the black matrix layer is formed in a thin film on the substrate, and, for example, a positive type is formed on the formed thin film. A photoresist pattern is used to form a resist pattern, and then the exposed portion of the deposited metal thin film is etched, and then the resist pattern is stripped to form a black matrix layer made of a metal thin film such as chromium or chromium oxide. It is formed. Further, in recent years, a black matrix substrate formed using a photosensitive resin composition in which a black pigment or the like is dispersed can increase the volume resistance in addition to the light shielding property. Is used. The black matrix substrate made of resin is formed by a so-called photolithography method in which a photosensitive resin composition in which a black pigment or the like is dispersed is applied onto a glass substrate, exposed in a predetermined pattern, and developed.
カラーフィルタの着色パターンの代表的な形成方法は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂからなる顔料をそれぞれ分散した液状の各色の感光性樹脂組成物を、順次、上記のブラックマトリックス基板上に塗布し、所定のパターンで露光し、現像するフォトリソグラフィ法により形成される。このカラーフィルタの形成においては、生産効率を高め製造コストを低減するために、通常、表示部の絵柄を同一の基板上に複数設けた多面付け基板が用いられている。 A typical method for forming a coloring pattern of a color filter is, for example, by sequentially applying each color liquid photosensitive resin composition in which pigments made of R, G, and B are dispersed on the black matrix substrate, It is formed by a photolithography method that exposes and develops in a predetermined pattern. In the formation of this color filter, in order to increase the production efficiency and reduce the manufacturing cost, a multi-sided substrate in which a plurality of images of the display unit are provided on the same substrate is usually used.
上述したカラーフィルタの着色パターンの形成工程において、着色した液状の感光性樹脂組成物の塗布方法としては、スピン塗布法、ロール塗布法、ダイ塗布法、ナイフ塗布法、エクストルージョン塗布法、ビード塗布法、インクジェット法等の種々の塗布方法が用いられている。これらの塗布方法の中で、スピン塗布法は比較的簡易な装置で塗布可能であり、塗布法としての使用実績が長いため、広く用いられている。
スピン塗布法は、例えば、矩形の被塗布基板を塗布ユニットに搬入してスピンチャックに装着し、基板が静止した状態で、塗布ノズルから基板の略中心に液状の感光性樹脂組成物を吐出し、その後、スピンチャックにより基板を回転し、遠心力によって感光性樹脂組成物を基板表面に広げ、基板上に感光性樹脂組成物の塗布膜を形成している。
スピン塗布法は、塗布材料である感光性樹脂組成物の使用効率が１０％程度と低く、高価な感光性樹脂組成物を無駄にしないために、吐出する液状の感光性樹脂組成物の量をできるだけ少なくし、かつ基板上に均一に塗布する必要がある。そのために、少ない塗布液量で均一に塗布する塗布装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
In the color filter coloring pattern forming process described above, the coating method of the colored liquid photosensitive resin composition includes spin coating, roll coating, die coating, knife coating, extrusion coating, and bead coating. Various coating methods such as a method and an ink jet method are used. Among these coating methods, the spin coating method is widely used because it can be applied with a relatively simple device and has a long record of use as a coating method.
In the spin coating method, for example, a rectangular substrate to be coated is carried into a coating unit and mounted on a spin chuck, and a liquid photosensitive resin composition is discharged from the coating nozzle to the approximate center of the substrate while the substrate is stationary. Thereafter, the substrate is rotated by a spin chuck, the photosensitive resin composition is spread on the substrate surface by centrifugal force, and a coating film of the photosensitive resin composition is formed on the substrate.
In the spin coating method, the use efficiency of the photosensitive resin composition as a coating material is as low as about 10%, and in order not to waste an expensive photosensitive resin composition, the amount of liquid photosensitive resin composition to be discharged is reduced. It is necessary to apply as little as possible and uniformly on the substrate. Therefore, a coating apparatus that uniformly applies with a small amount of coating liquid has been developed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の多面付けのブラックマトリックス基板を用い、少ない塗布液量で顔料を分散させた液状の感光性樹脂組成物をスピン塗布するときに、ブラックマトリックス基板の表面にブラックマトリックス層が形成されているため、その影響で液状の感光性樹脂組成物が真円状に拡散していかず、回転塗布時にしばしば塗り残しを生じたりする問題があった。一方、塗り残しを避けるために、塗布液量を多くすると、感光性樹脂組成物の使用量が増えるという問題だけでなく、液状の感光性樹脂組成物が基板の裏面に回り込みをして、感光性樹脂組成物が裏面に残存し、次工程以降の不良の原因になるという問題があった。
また、カラーフィルタと対向電極基板との間隙を制御して、この間隙に形成される液晶層の厚みを最適なものとするための一つの手段として、カラーフィルタに所望の高さで柱状凸部を形成する方法がある。この柱状凸部は、多面付けのブラックマトリックス基板に着色パターンを形成した後、柱状凸部用の感光性樹脂組成物を多面付け基板の全面にダイコート等により塗布し、次いで、スピンチャックにより基板を回転し、遠心力によって不要な感光性樹脂組成物を除去して、基板上に所望の厚みで感光性樹脂組成物の塗布膜を形成し、露光・現像することにより形成される。しかし、この柱状凸部用の感光性樹脂組成物の塗布膜形成においても、ブラックマトリックス層の影響で液状の感光性樹脂組成物が均一に拡散していかず、放射状のムラを生じることがあり、形成される柱状凸部の高さ精度が低下するという問題があった。この問題は、黒色顔料等を含有した樹脂材料からなるブラックマトリックスにおいて顕著である。
However, when a conventional photosensitive multi-sided black matrix substrate is spin-coated with a liquid photosensitive resin composition in which a pigment is dispersed with a small amount of coating solution, a black matrix layer is formed on the surface of the black matrix substrate. Therefore, the liquid photosensitive resin composition does not diffuse in a perfect circle due to the influence, and there is a problem that an unpainted portion is often generated at the time of spin coating. On the other hand, if the amount of the coating solution is increased in order to avoid unpainted coating, not only the amount of the photosensitive resin composition used increases, but also the liquid photosensitive resin composition wraps around the back surface of the substrate, and the photosensitive resin composition is exposed. There was a problem that the conductive resin composition remained on the back surface, causing defects in the subsequent steps.
In addition, as one means for controlling the gap between the color filter and the counter electrode substrate and optimizing the thickness of the liquid crystal layer formed in the gap, the columnar convex portion is formed at a desired height on the color filter. There is a method of forming. After forming a colored pattern on the multi-sided black matrix substrate, the columnar convex portions are coated with the photosensitive resin composition for the columnar convex portions on the entire surface of the multi-sided substrate by die coating or the like, and then the substrate is formed by a spin chuck. It is formed by rotating, removing unnecessary photosensitive resin composition by centrifugal force, forming a coating film of the photosensitive resin composition with a desired thickness on the substrate, and exposing and developing. However, even in the coating film formation of the photosensitive resin composition for the columnar convex portions, the liquid photosensitive resin composition may not be uniformly diffused due to the influence of the black matrix layer, which may cause radial unevenness. There has been a problem in that the height accuracy of the columnar protrusions formed is lowered. This problem is remarkable in a black matrix made of a resin material containing a black pigment or the like.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明基板上に多面付けパターンを形成したブラックマトリックス層を有するブラックマトリックス基板を用いたカラーフィルタの製造において、顔料を分散させた液状の感光性樹脂組成物をスピン塗布するときに、また、柱状凸部形成用の感光性樹脂組成物をスピン塗布するときに、塗布不良を生じないブラックマトリックス基板と、それを用いたカラーフィルタの製造方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to disperse pigments in the production of a color filter using a black matrix substrate having a black matrix layer in which a multi-sided pattern is formed on a transparent substrate. A black matrix substrate that does not cause poor coating when spin-coating the liquid photosensitive resin composition prepared and spin-coating the photosensitive resin composition for forming columnar protrusions, and the same A method for producing a color filter is provided.
請求項１の発明は、表示装置用カラーフィルタに用いられ、透明基板上にブラックマトリックス層を形成したブラックマトリックス基板であって、前記ブラックマトリックス層が複数の表示部を有する多面付けパターンとして形成されており、前記多面付けパターン間の前記透明基板上に前記ブラックマトリックス層と同じ材料でダミーパターンが形成されており、該ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行な直線、多重線のいずれか、もしくはこれらの組合せであるとともに、前記ブラックマトリックス層とは不連続であることを特徴とするブラックマトリックス基板である。
請求項２の発明は、前記ブラックマトリックス層およびダミーパターンが、金属および／または金属化合物を材料とした薄膜、または黒色顔料を有する樹脂材料より構成されていることを特徴とするものである。
The invention of
The invention of claim 2 is characterized in that the black matrix layer and the dummy pattern are made of a thin film made of a metal and / or a metal compound or a resin material having a black pigment.
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明のブラックマトリックス基板の中央部に塗布ノズルにより液状の着色感光性樹脂層組成物を吐出しスピン塗布を行って、該着色感光性樹脂層組成物の塗布膜を形成し、該塗布膜をフォトリソグラフィー法でパターニングして着色パターンを形成する工程を、所望の色数行うことにより着色層を形成する着色層形成工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
請求項４の発明は、前記着色層形成工程の後に、カラーフィルタの中央部に塗布ノズルにより液状の保護層用樹脂層組成物を吐出しスピン塗布を行って、該保護層用樹脂層組成物の塗布膜を形成し、該塗布膜を硬化して保護層を形成する保護層形成工程を有することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, a colored colored photosensitive resin layer composition is ejected from the central portion of the black matrix substrate of the first or second aspect of the invention by a coating nozzle and spin-coated, and the colored photosensitive resin is coated. A colored layer forming step of forming a colored layer by forming a coating film of a layer composition and patterning the coated film by a photolithography method to form a colored pattern by performing a desired number of colors This is a method for manufacturing a color filter.
According to a fourth aspect of the present invention, after the colored layer forming step, a liquid protective layer resin layer composition is ejected by a coating nozzle to the central portion of the color filter and spin coating is performed. And a protective layer forming step of forming a protective layer by curing the coating film.
本発明によれば、多面付けパターン間の透明基板上にブラックマトリックス層と同じ材料でダミーパターンが形成されているブラックマトリックス基板を提供することにより、液状の感光性樹脂組成物をスピン塗布する際に、塗布液量を増やすことなく安定した液量で塗り残しやムラのない塗布が可能となる。 According to the present invention, when a liquid photosensitive resin composition is spin-coated by providing a black matrix substrate in which a dummy pattern is formed of the same material as the black matrix layer on a transparent substrate between multiple imposition patterns. In addition, it is possible to perform coating with no coating residue or unevenness with a stable liquid amount without increasing the amount of the coating liquid.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、透明基板上に形成されたブラックマトリックス層を有するブラックマトリックス基板の一例を示す上面外観図である。図１では、表示部の絵柄が４面付けされた場合のブラックマトリックス基板１０を例示しており、４面付けパターン間の透明基板１１上に、ブラックマトリックス層１２と同じ材料で、ブラックマトリックス層１２の表示部の各辺に平行に直線状のダミーパターン１３が形成されている。
本発明において、ダミーパターンの形状は、直線、点線、破線、鎖線、多重線、ブロックのいずれか、もしくはこれらの組合せが用いられる。ダミーパターンは、表示装置として支障のないように、表示部間の中間の位置に設けるのが好ましい。
図２は、ダミーパターンとして直線の二重線２３を設けた場合の例である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a top external view showing an example of a black matrix substrate having a black matrix layer formed on a transparent substrate. FIG. 1 illustrates a
In the present invention, the shape of the dummy pattern may be a straight line, a dotted line, a broken line, a chain line, a multiple line, a block, or a combination thereof. The dummy pattern is preferably provided at an intermediate position between the display units so as not to hinder the display device.
FIG. 2 shows an example in which a straight
以下、図１をもとに説明する。透明基板１１としては、通常、表示装置用カラーフィルタに用いられる無アルカリガラス基板、石英ガラス基板等が用いられる。本発明においては、ガラスの大きさは、ガラス基板の略中央部に感光性樹脂組成物溶液を吐出するいわゆる中央ディスペンス方式によるスピン塗布法が適用可能な大きさが好ましい。 Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. As the transparent substrate 11, a non-alkali glass substrate, a quartz glass substrate, or the like usually used for a color filter for a display device is used. In the present invention, the size of the glass is preferably such that a spin coating method based on a so-called center dispensing method in which the photosensitive resin composition solution is discharged to a substantially central portion of the glass substrate can be applied.
本発明においては、ブラックマトリックス層１２としては、クロム等の金属または金属化合物の薄膜をフォトエッチングしてブラックマトリックス層を形成したもの、カーボンブラック等の黒色顔料を分散した感光樹脂組成物を用いてブラックマトリックス層を形成したもの、黒色電着塗料を電着してブラックマトリックス層を形成したもの等が用いられらるが、膜厚を薄くしても遮光性の高い金属または金属化合物の薄膜によるブラックマトリックス層がより好ましい。
本発明において、ブラックマトリックス層１２の厚さとしては、０．０６μｍ〜２．０μｍの範囲であるのが好ましい。０．０６μｍ未満であると、光学的な黒濃度が不足するからであり、一方、２．０μｍを超えると塗布時に障害となり易くなり、ブラックマトリックス層を形成するパターン精度も低下してくるからである。
In the present invention, the
In the present invention, the thickness of the
本発明において、ブラックマトリックス層１２として金属および／または金属化合物薄膜を用いる場合には、遮光膜材料として実績が高く、薄膜成膜や薄膜の高精度パターンエッチングが比較的容易なクロム、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム弗化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物から選ばれた１層または２層以上からなる薄膜が好ましい。金属としてのクロムの反射率を低減したい場合には、クロムと共に上記のいずれかのクロム化合物を併用し、クロム／クロム化合物の２層薄膜あるいはクロム化合物／クロム／クロム化合物の３層薄膜とするのが好ましい。
上記のクロム等の金属および／または金属化合物薄膜は、真空蒸着法、スパッタリング法等の真空成膜法により形成される。
In the present invention, when a metal and / or metal compound thin film is used as the
The metal such as chromium and / or the metal compound thin film is formed by a vacuum film forming method such as a vacuum deposition method or a sputtering method.
ブラックマトリックス層１２は、開口部に透明基板が露出した画素を微小単位として格子状に細分化したパターンで形成されており、各画素の開口部は矩形状もしくは略矩形状をなすものである。略矩形状としては、開口部の四隅がカットされた形状、あるいは四隅が丸みを有する形状を有するものがある。
上記のブラックマトリックス層１２は、通常、線幅は約６〜５０μｍ程度、各格子に囲まれる画素開口部の大きさは、ｘ方向の短辺の長さは約４０〜１５０μｍ程度（したがって、ｘ方向の画素ピッチは約４６〜２００μｍ）、ｙ方向である長辺の長さは約１２０〜４５０μｍ程度（したがって、ｙ方向の画素ピッチは約１２６〜５００μｍ）である。
The
The
本発明において、表示部の面付け間にダミーパターンを設けることにより、ブラックマトリックス基板の中央部に塗布ノズルより液状の着色感光性樹脂組成物を吐出し、スピン塗布する時に、ダミーパターンが障害となり、着色感光性樹脂組成物溶液が面付け間の透明基板上を優先的に流れてしまうことが抑制されることにより、基板上全面に着色感光性樹脂組成物溶液が均一に拡散して塗布され、塗り残しが生じなくなる。 In the present invention, by providing a dummy pattern between the impositions of the display unit, the dummy pattern becomes an obstacle when the liquid colored photosensitive resin composition is discharged from the coating nozzle to the center of the black matrix substrate and spin-coated. The colored photosensitive resin composition solution is uniformly diffused and applied to the entire surface of the substrate by preventing the colored photosensitive resin composition solution from preferentially flowing on the transparent substrate during imposition. , No unpainted areas will occur.
本発明のブラックマトリックス基板を用いたカラーフィルタは、液晶表示装置用、有機ＥＬ表示装置のいずれにも適用できるものである。 The color filter using the black matrix substrate of the present invention can be applied to either a liquid crystal display device or an organic EL display device.
（実施例１)
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
透明基板として、大きさ３００ｍｍ×７００ｍｍの低膨張ガラス基板を洗浄後、スパッタリング法によりクロムを８０ｎｍの厚さに成膜し、クロムを遮光膜とするブランクスを形成した。
次に、上記のクロムブランクスに絵柄が同じ４面付けのブラックマトリックス層のパターンをフォトエッチング法により形成した。同時に、図１に示すように、４面の面付け間のｘ方向、ｙ方向に、ブラックマトリックス層の表示部の各辺に平行に中央で交差する直線状のダミーパターンを形成し、ブラックマトリックス基板を得た。ダミーパターンの幅はｘ方向、ｙ方向ともに５μｍ、長さはｘ方向、ｙ方向ともに、透明基板中央より表示部の各辺末端と略等しい長さまでとした。
(Example 1)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
After washing a 300 mm × 700 mm low expansion glass substrate as a transparent substrate, a chromium film was formed to a thickness of 80 nm by a sputtering method, and blanks using chromium as a light shielding film were formed.
Next, a four-sided black matrix layer pattern having the same pattern on the chrome blanks was formed by a photoetching method. At the same time, as shown in FIG. 1, in the x direction and y direction between the four impositions, a straight dummy pattern is formed that intersects each side of the display portion of the black matrix layer in the center and is black matrix. A substrate was obtained. The width of the dummy pattern was 5 μm in both the x and y directions, and the length in both the x and y directions was from the center of the transparent substrate to a length substantially equal to the end of each side of the display unit.
次に、上記のブラックマトリックス基板を洗浄後、基板中央部に下記の第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをノズルより吐出し、スピン塗布した。塗布液量は２２ｃｃであった。塗布膜は塗り残しが生じず、均一な塗布膜が形成された。
（赤色パターン用樹脂組成物Ｒ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ５．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ４．０重量部
・顔料：赤顔料Ｐ．Ｒ．２５４ … ４．８重量部
黄顔料Ｐ．Ｙ．１３８ … １．２重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 … ３．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア３６９ … １．２重量部
ジエチルチオキサントン … ０．４重量部
ビイミダゾール … ０．４重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート … ８０．０重量部
Next, after cleaning the black matrix substrate, a red pattern resin composition R having the following first color was discharged from a nozzle onto the center of the substrate and spin-coated. The amount of coating solution was 22 cc. The coating film was not left uncoated, and a uniform coating film was formed.
(Red pattern resin composition R)
Binder resin: acrylic copolymer: 5.0 parts by weight Monomer: dipentaerythritol polyfunctional acrylate: 4.0 parts by weight Pigment: red pigment R. 254... 4.8 parts by weight Y. 138... 1.2 parts by weight. Dispersant: Caprolactone copolymer. 3.0 parts by weight. Photopolymerization initiator: Irgacure 369 manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. 1.2 parts by weight.
Diethylthioxanthone 0.4 parts by weight
Biimidazole: 0.4 parts by weight ・ Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate: 80.0 parts by weight
次に、上記の赤色パターン用樹脂組成物塗布膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、第１色目の赤色パターンを形成した。 Next, the red pattern resin composition coating film was patterned by a photolithography method to form a red pattern of the first color.
続いて、下記の緑色パターン用樹脂組成物Ｇ、青色パターン用樹脂組成物Ｇ、保護層用樹脂組成物ＯＣの順にスピン塗布とフォトリソグラフィを繰り返し、カラーフィルタを作製した。上記の樹脂組成物は、スピン塗布において、いずれも塗り残しが生じず均一な塗布膜を形成することができた。
（緑色パターン用樹脂組成物Ｇ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ５．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ４．０重量部
・顔料：緑顔料Ｐ．Ｇ．３６ … ４．２重量部
黄顔料Ｐ．Ｙ．１５０ … １．８重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 … ３．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア３６９ … ２．０重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート … ６０．０重量部
メチルブトキシアセテート … １０．０重量部
３−エトキシプロピオン酸エチル … １０．０重量部
Subsequently, spin coating and photolithography were repeated in the order of the following green pattern resin composition G, blue pattern resin composition G, and protective layer resin composition OC to prepare a color filter. None of the above resin compositions were left uncoated in spin coating, and a uniform coating film could be formed.
(Green pattern resin composition G)
Binder resin: Acrylic copolymer: 5.0 parts by weight Monomer: Dipentaerythritol polyfunctional acrylate: 4.0 parts by weight Pigment: Green pigment G. 36 ... 4.2 parts by weight Yellow pigment P.I. Y. 150 ... 1.8 parts by weight-Dispersant: Caprolactone copolymer ... 3.0 parts by weight-Photopolymerization initiator: Irgacure 369 manufactured by Ciba Geigy Corp. ... 2.0 parts by weight-Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate ... 60.0 Parts by weight methylbutoxyacetate 10.0 parts by weight ethyl 3-ethoxypropionate 10.0 parts by weight
（青色パターン用樹脂組成物Ｇ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ５．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ４．０重量部
・顔料：青顔料Ｐ．Ｂ．１５：６ … ６．０重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 … ３．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア９０７ … １．４重量部
ジエチルチオキサントン … ０．６重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート … ６０．０重量部
メチルブトキシアセテート … １０．０重量部
３−エトキシプロピオン酸エチル … １０．０重量部
(Blue pattern resin composition G)
Binder resin: Acrylic copolymer: 5.0 parts by weight Monomer: Dipentaerythritol polyfunctional acrylate: 4.0 parts by weight Pigment: Blue pigment B. 15: 6 ... 6.0 parts by weight-dispersing agent: caprolactone copolymer ... 3.0 parts by weight-photopolymerization initiator: Irgacure 907 manufactured by Ciba Geigy Corp. 1.4 parts by weight
Diethylthioxanthone: 0.6 parts by weight / solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate: 60.0 parts by weight Methylbutoxyacetate: 10.0 parts by weight Ethyl 3-ethoxypropionate: 10.0 parts by weight
（保護層用樹脂組成物ＯＣ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ８．０重量部
エポキシ樹脂 … ４．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ６．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア９０７ … １．４重量部
ビイミダゾール … ０．６重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート … ６５．０重量部
メチルブトキシアセテート … １５．０重量部
(Resin composition OC for protective layer)
-Binder resin: Acrylic copolymer ... 8.0 parts by weight
Epoxy resin: 4.0 parts by weight / monomer: dipentaerythritol polyfunctional acrylate ... 6.0 parts by weight / photopolymerization initiator: Irgacure 907 manufactured by Ciba Geigy Corp .: 1.4 parts by weight
Biimidazole: 0.6 parts by weight ・ Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate: 65.0 parts by weight Methylbutoxyacetate: 15.0 parts by weight
（参考例１)
透明基板として、大きさ３００ｍｍ×７００ｍｍの低膨張ガラス基板を洗浄後、ネガ型ブラックレジストを１μｍの厚さにスピン塗布し、９０℃で３０分間プリベークした。
(Reference Example 1)
After cleaning a 300 mm × 700 mm low expansion glass substrate as a transparent substrate, a negative black resist was spin coated to a thickness of 1 μm and prebaked at 90 ° C. for 30 minutes.
次に、上記の塗布基板に、絵柄が同じ６面付けのブラックマトリックス層のパターンをフォトリソグラフィ法により形成した。同時に、６面の面付け間のｘ方向、ｙ方向に、ブラックマトリックス層の表示部の各辺に平行になるようにして破線状のダミーパターンを形成した。露光量は５０ｍＪ／ｃｍ2（露光波長３６５ｎｍ）で、露光後、水酸化カリウム水溶液（０．０５重量％）で現像し、次いで２００℃で３０分間ポストベークしてブラックマトリックス基板を得た。破線状のダミーパターンはｘ方向、ｙ方向ともに、幅１０μｍ、長さ１ｍｍでピッチ１．５ｍｍとした。 Next, a 6-sided black matrix layer pattern having the same pattern was formed on the coated substrate by photolithography. At the same time, a broken-line dummy pattern was formed so as to be parallel to each side of the display portion of the black matrix layer in the x and y directions between the six impositions. The exposure amount was 50 mJ / cm 2 (exposure wavelength 365 nm). After exposure, development was performed with an aqueous potassium hydroxide solution (0.05% by weight), followed by post-baking at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a black matrix substrate. The broken-line dummy pattern has a width of 10 μm, a length of 1 mm, and a pitch of 1.5 mm in both the x and y directions.
次に、実施例１と同様に、上記のブラックマトリックス基板の基板中央部に、実施例１で用いた第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをノズルより吐出し、スピン塗布した。塗布液量は２３ｃｃであった。塗布膜は塗り残しが生じず、均一な塗布膜が形成された。
以後、緑色パターン用樹脂組成物Ｇ、青色パターン用樹脂組成物Ｇ、保護層用樹脂組成
物ＯＣの順にスピン塗布とフォトリソグラフィを繰り返し、カラーフィルタを作製した。上記の樹脂組成物は、スピン塗布において、いずれも塗り残しが生じず均一な塗布膜を形成することができた。
（参考例２)
透明基板として、大きさ３００ｍｍ×７００ｍｍの低膨張ガラス基板を洗浄後、ネガ型ブラックレジストを１μｍの厚さにスピン塗布し、９０℃で３０分間プリベークした。
次に、上記の塗布基板に、絵柄が同じ６面付けのブラックマトリックス層のパターンをフォトリソグラフィ法により形成した。同時に、６面の面付け間の全面に、ブラックマトリックス層から連続してダミーパターンを形成した。露光量は５０ｍＪ／ｃｍ2（露光波長３６５ｎｍ）で、露光後、水酸化カリウム水溶液（０．０５重量％）で現像し、次いで２００℃で３０分間ポストベークしてブラックマトリックス基板を得た。
次に、実施例１と同様に、上記のブラックマトリックス基板の基板中央部に、実施例１で用いた第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをノズルより吐出し、スピン塗布した。塗布液量は２３ｃｃであった。塗布膜は塗り残しが生じず、均一な塗布膜が形成された。
以後、緑色パターン用樹脂組成物Ｇ、青色パターン用樹脂組成物Ｇ、保護層用樹脂組成
物ＯＣの順にスピン塗布とフォトリソグラフィを繰り返し、カラーフィルタを作製した。上記の樹脂組成物は、スピン塗布において、いずれも塗り残しが生じず均一な塗布膜を形成することができた。
（参考例３)
参考例１と同様にして、ブラックマトリックス基板を作製し、このブラックマトリックス基板に、参考例１と同様にして、赤色、緑色、青色の着色パターンを形成してカラーフィルタを作製した。
このカラーフィルタ上に下記組成の柱状凸部用の感光性樹脂組成物をダイコートにより塗布（塗布液量２５ｃｃ）した。次に、スピンチャックにより基板を回転し、遠心力によって不要な感光性樹脂組成物を除去して、感光性樹脂組成物の塗布膜を形成した。この柱状凸部用の樹脂組成物塗布膜には、放射状のムラは発生しなかった。次いで、柱状凸部用の樹脂組成物塗布膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、複数の柱状凸部を形成した。形成された柱状凸部は、３．５μｍの均一な高さを有するものであった。
（柱状凸部用の感光性樹脂組成物）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … １５．０重量部
エポキシ樹脂 … ９．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … １２．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア９０７ … ２．８重量部
ビイミダゾール … １．２重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート … ４５．０重量部
メチルブトキシアセテート … １５．０重量部
Next, in the same manner as in Example 1, the resin composition R for the first color red pattern used in Example 1 was discharged from a nozzle onto the central portion of the black matrix substrate and spin-coated. The amount of the coating solution was 23 cc. The coating film was not left uncoated, and a uniform coating film was formed.
Thereafter, spin coating and photolithography were repeated in the order of the green pattern resin composition G, the blue pattern resin composition G, and the protective layer resin composition OC to produce a color filter. None of the above resin compositions were left uncoated in spin coating, and a uniform coating film could be formed.
(Reference example 2)
After cleaning a 300 mm × 700 mm low expansion glass substrate as a transparent substrate, a negative black resist was spin coated to a thickness of 1 μm and prebaked at 90 ° C. for 30 minutes.
Next, a 6-sided black matrix layer pattern having the same pattern was formed on the coated substrate by photolithography. At the same time, a dummy pattern was continuously formed from the black matrix layer on the entire surface between the six impositions. The exposure amount was 50 mJ / cm 2 (exposure wavelength 365 nm). After exposure, development was performed with an aqueous potassium hydroxide solution (0.05% by weight), followed by post-baking at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a black matrix substrate.
Next, in the same manner as in Example 1, the resin composition R for the first color red pattern used in Example 1 was discharged from a nozzle onto the central portion of the black matrix substrate and spin-coated. The amount of the coating solution was 23 cc. The coating film was not left uncoated, and a uniform coating film was formed.
Thereafter, spin coating and photolithography were repeated in the order of the green pattern resin composition G, the blue pattern resin composition G, and the protective layer resin composition OC to produce a color filter. None of the above resin compositions were left uncoated in spin coating, and a uniform coating film could be formed.
(Reference Example 3)
A black matrix substrate was produced in the same manner as in Reference Example 1, and red, green and blue colored patterns were formed on the black matrix substrate in the same manner as in Reference Example 1 to produce a color filter.
On this color filter, a photosensitive resin composition for columnar convex portions having the following composition was applied by die coating (amount of coating solution: 25 cc). Next, the substrate was rotated by a spin chuck, an unnecessary photosensitive resin composition was removed by centrifugal force, and a coating film of the photosensitive resin composition was formed. Radial unevenness did not occur in the resin composition coating film for the columnar convex portions. Subsequently, the resin composition coating film for columnar convex portions was patterned by a photolithography method to form a plurality of columnar convex portions. The formed columnar convex part had a uniform height of 3.5 μm.
(Photosensitive resin composition for columnar protrusions)
-Binder resin: Acrylic copolymer ... 15.0 parts by weight
Epoxy resin: 9.0 parts by weight / monomer: dipentaerythritol polyfunctional acrylate ... 12.0 parts by weight / photopolymerization initiator: Irgacure 907 manufactured by Ciba-Geigy Corporation 2.8 parts by weight
Biimidazole ... 1.2 parts by weight ・ Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate ... 45.0 parts by weight Methylbutoxy acetate ... 15.0 parts by weight
（比較例１）
ダミーパターンを設けてない以外は、実施例１と同じ絵柄を有する４面付けのブラックマトリックス基板を形成した。この基板に実施例１と同様に、第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをスピン塗布した。しかし、実施例１と同じ塗布液量２２ｃｃでは塗り残しが生じてしまった。
基板を再洗浄し、塗布液量を３０ｃｃに増量することにより、はじめて塗り残しがない塗布膜を得ることができた。
（比較例２）
ダミーパターンを設けてない以外は、参考例１と同じ絵柄を有する４面付けのブラックマトリックス基板を形成した。この基板に参考例１と同様に、第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをスピン塗布した。しかし、実施例１と同じ塗布液量２３ｃｃでは塗り残しが生じてしまった。
基板を再洗浄し、塗布液量を３０ｃｃに増量することにより、はじめて塗り残しがない塗布膜を得ることができた。この赤色パターン用樹脂組成物塗布膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、第１色目の赤色パターンを形成した。同様にして、緑色、青色の着色パターンも形成してカラーフィルタを作製した。
このカラーフィルタ上に、参考例３と同様にして、柱状凸部用の感光性樹脂組成物の塗布膜を形成した。しかし、形成した樹脂組成物塗布膜には、放射状のムラが発生し、その後、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成した複数の柱状凸部は、高さが３．１〜３．８μｍの範囲であり、高さにバラツキが見られた。
(Comparative Example 1)
A four-sided black matrix substrate having the same pattern as in Example 1 was formed except that no dummy pattern was provided. In the same manner as in Example 1, a red pattern resin composition R for the first color was spin-coated on this substrate. However, when the coating liquid amount was 22 cc, which was the same as that of Example 1, unpainted portions were generated.
By re-cleaning the substrate and increasing the amount of the coating solution to 30 cc, it was possible to obtain a coating film having no uncoated residue for the first time.
(Comparative Example 2)
A four-sided black matrix substrate having the same pattern as in Reference Example 1 was formed except that no dummy pattern was provided. In the same manner as in Reference Example 1, the red color resin composition R for the first color was spin-coated on this substrate. However, when the coating liquid amount was 23 cc, which was the same as in Example 1, unpainted portions were generated.
By re-cleaning the substrate and increasing the amount of the coating solution to 30 cc, it was possible to obtain a coating film having no uncoated residue for the first time. The red pattern resin composition coating film was patterned by a photolithography method to form a first-color red pattern. Similarly, green and blue colored patterns were formed to produce a color filter.
On this color filter, the coating film of the photosensitive resin composition for columnar convex parts was formed in the same manner as in Reference Example 3. However, radial unevenness occurs in the formed resin composition coating film, and the plurality of columnar protrusions formed by patterning by a photolithography method have a height in the range of 3.1 to 3.8 μm. There was variation in height.
カラーの液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の各種の表示装置に使用するカラーフィルタ用のブラックマトリックス基板として有用である。 It is useful as a black matrix substrate for a color filter used in various display devices such as a color liquid crystal display device and an organic electroluminescence display device.
１０、２０ ブラックマトリックス基板
１１、２１ 透明基板
１２、２２ ブラックマトリックス層
１３、２３ ダミーパターン
10, 20
Claims (4)
前記ブラックマトリックス層が複数の表示部を有する多面付けパターンとして形成されており、前記多面付けパターン間の前記透明基板上に前記ブラックマトリックス層と同じ材料でダミーパターンが形成されており、該ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行な直線、多重線のいずれか、もしくはこれらの組合せであるとともに、前記ブラックマトリックス層とは不連続であることを特徴とするブラックマトリックス基板。 A black matrix substrate used for a color filter for a display device, wherein a black matrix layer is formed on a transparent substrate,
The black matrix layer is formed as a multi-sided pattern having a plurality of display portions, and a dummy pattern is formed of the same material as the black matrix layer on the transparent substrate between the multi-sided patterns, the dummy pattern Is a straight line parallel to each side of the multifaceted pattern, a multiple line, or a combination thereof, and is discontinuous with the black matrix layer.
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