JP2012247643A - Black matrix substrate, color filter, and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラックマトリックス基板、カラーフィルタ、および液晶表示装置に関する。より具体的には、例えばインクジェット法によって着色層が形成される場合のカラーフィルタに用いられるブラックマトリックス基板、これを用いることにより着色層の平坦性に優れたカラーフィルタ、およびこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a black matrix substrate, a color filter, and a liquid crystal display device. More specifically, for example, a black matrix substrate used for a color filter in the case where a colored layer is formed by an inkjet method, a color filter excellent in flatness of the colored layer by using this, and this color filter were used. The present invention relates to a liquid crystal display device.
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。これに対応し、適正価格でより美しいディスプレイを供給する手段の確立が急務となっている。 In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, particularly color liquid crystal displays, has been increasing. In response, there is an urgent need to establish means to supply more beautiful displays at reasonable prices.
従来より行われているカラーフィルタの一般的な製造方法としては、顔料分散法が挙げられる。この方法においては、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをフォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニングすることにより単色のパターン、換言すれば単色の着色層を得る。この工程を3回繰り返すことによりR、GおよびBの3色の着色層を有するカラーフィルタを形成することができる。しかしながら、この方法は、R、GおよびBの3色の着色層を有するカラーフィルタを形成する場合には、上記の工程を3回繰り返す必要があり、コスト高になるという問題の他、多数の工程を繰り返すために歩留まりが低下するという問題がある。 A conventional method for producing a color filter is a pigment dispersion method. In this method, first, a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a substrate, and this is patterned into a desired shape by a photolithography process to obtain a monochromatic pattern, in other words, a monochromatic colored layer. By repeating this process three times, a color filter having three colored layers of R, G and B can be formed. However, in this method, in the case of forming a color filter having three colored layers of R, G, and B, it is necessary to repeat the above steps three times. Since the process is repeated, there is a problem that the yield decreases.
このような状況において、例えば、インクジェット方式により着色層形成用塗工液を基板上に塗布し、これにより着色層を形成する方法が提案されている。この方法においては、着色層を形成するのと同時にブラックマトリックスに撥液性を付与することが行われている。これは、ブラックマトリックスに撥液性を付与することにより、隣り合う着色層がブラックマトリックスを越えて混ざり合ってしまう、いわゆる決壊を防止するためである。ブラックマトリックスに撥液性を付与するための処理の一例としては、四フッ化炭素を混合したガスを導入し、プラズマを発生するヘッド電極をブラックマトリックス上で走査させるプラズマ処理を挙げることができる。 Under such circumstances, for example, a method has been proposed in which a colored layer forming coating solution is applied onto a substrate by an inkjet method, thereby forming a colored layer. In this method, liquid repellency is imparted to the black matrix simultaneously with the formation of the colored layer. This is to prevent so-called breakage in which adjacent colored layers are mixed beyond the black matrix by imparting liquid repellency to the black matrix. As an example of the treatment for imparting liquid repellency to the black matrix, a plasma treatment in which a gas mixed with carbon tetrafluoride is introduced and a head electrode that generates plasma is scanned on the black matrix can be exemplified.
さらに近年、液晶ディスプレイ等の高画質化が求められており、カラーフィルタの高精細化が望まれている。例えば、上述したようなインクジェット法により着色層が形成されるカラーフィルタのブラックマトリックスにおいて、線幅が太い場合には、カラーフィルタの高精細化を図ることができず、また着色層を透過する光が少ないものとなるため、液晶表示装置の輝度が低くなる。そこで、より細線化したブラックマトリックスを有するカラーフィルタ等の提供が望まれている。例えば特許文献1や特許文献2に示されるように、樹脂製ブラックマトリックスの材料面の改良等も進められているが、材料面のみで、上記細線化を行うことは難しく、さらなる改良が望まれていた。
In recent years, there has been a demand for higher image quality of liquid crystal displays and the like, and higher definition of color filters is desired. For example, in a black matrix of a color filter in which a colored layer is formed by the ink jet method as described above, if the line width is thick, the color filter cannot be made high definition, and light that passes through the colored layer is transmitted. Therefore, the luminance of the liquid crystal display device is lowered. Therefore, it is desired to provide a color filter having a more thin black matrix. For example, as shown in
しかしながら一方で、ブラックマトリックスの細線化は単純ではなく、ブラックマトリックスの線幅を細くしすぎると、着色層を形成する着色材がブラックマトリックスを越えて隣の着色層の着色材と混ざってしまう現象、いわゆる決壊が生じてしまう可能性が生じる。したがって、ブラックマトリックスの細線化は、当該決壊を考慮しつつ行わなければならなかった。 On the other hand, however, thinning the black matrix is not simple, and if the line width of the black matrix is made too thin, the colorant that forms the colored layer mixes with the colorant of the adjacent colored layer beyond the black matrix. There is a possibility that so-called breakdown will occur. Therefore, the thinning of the black matrix has to be performed in consideration of the breakdown.
本発明はこのような状況においてなされたものであり、例えばインクジェット方式により着色層を形成した場合に、着色層を形成する着色材がブラックマトリックスを越えて隣接する着色層の着色材と混ざってしまう決壊を生じることがなく、かつ線幅の細いブラックマトリックスが形成されたブラックマトリックス基板を提供するとともに、輝度及びコントラストが高いカラーフィルタ、および液晶表示装置を提供することを主たる課題とする。 The present invention has been made in such a situation. For example, when a colored layer is formed by an ink jet method, the colorant forming the colored layer is mixed with the colorant of the adjacent colored layer beyond the black matrix. It is a main object to provide a black matrix substrate on which a black matrix having a narrow line width is formed without causing breakage, and a color filter and a liquid crystal display device having high luminance and contrast.
上記課題を解決するための第1の発明は、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、を有する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は、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする。 A first invention for solving the above problem is a black matrix substrate having a base material and a black matrix formed on the base material and containing a light-shielding material and a resin, wherein the black matrix is The surface is covered with a covering containing a liquid repellent material and a transparent resin.
上記の発明にあっては、前記被覆体に含まれている撥液性材料は、被覆体の側面よりも上面により多く分布していることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the liquid repellent material contained in the covering is distributed more on the upper surface than on the side surface of the covering.
上記課題を解決するための第2の発明は、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有するカラーフィルタであって、当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする。 A second invention for solving the above-described problems is a base material, a black matrix formed on the base material and including a light-shielding material and a resin, on the base material, and formed by the black matrix. A color layer formed in the opening, wherein at least a part of the black matrix in the color filter is covered with a covering containing a liquid repellent material and a transparent resin. It is characterized by being.
上記の発明にあっては、前記被覆体に含まれている撥液性材料は、被覆体の側面よりも上面により多く分布していることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the liquid repellent material contained in the covering is distributed more on the upper surface than on the side surface of the covering.
上記の発明にあっては、2色以上の着色層を有し、少なくとも、異なる色の着色層の間に存在するブラックマトリックスは前記被覆体により覆われていることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the black matrix having two or more colored layers and at least between the colored layers of different colors is covered with the covering.
上記課題を解決するための第3の発明は、相対向するカラーフィルタおよび対向電極基板と、前記両者間に密封された液晶層とを有する液晶表示装置において、前記カラーフィルタが、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有し、当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device having a color filter and a counter electrode substrate facing each other and a liquid crystal layer sealed between the color filter, the base material, A black matrix formed on the base material and containing a light-shielding material and a resin; and a colored layer formed on the base material and formed in an opening formed by the black matrix. At least a part of the black matrix in the filter is characterized in that its surface is covered with a covering containing a liquid repellent material and a transparent resin.
本発明によれば、ブラックマトリックスの表面全体が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体によって覆われているので、当該被覆体の上面において、着色層を形成する着色材を弾くことができ、その結果、当該着色材が被覆体およびブラックマトリックスを越えて他の着色材と混ざってしまうこと、いわゆる決壊を防止することができる。また、本発明は、ブラックマトリックスの表面全体を覆う透明樹脂の存在によっていわゆる決壊を防止しており、したがってブラックマトリックス自体の線幅を小さくしても、そのことが決壊の原因とはならないので、線幅を所望の値まで細く設計することができる。 According to the present invention, since the entire surface of the black matrix is covered with the covering including the liquid repellent material and the transparent resin, the coloring material that forms the coloring layer can be repelled on the upper surface of the covering. As a result, the coloring material can be prevented from being mixed with other coloring material beyond the covering and the black matrix, that is, so-called breakage. Further, the present invention prevents so-called breakage by the presence of the transparent resin covering the entire surface of the black matrix, and therefore, even if the line width of the black matrix itself is reduced, it does not cause the breakage. The line width can be designed to be as thin as a desired value.
以下、本発明のブラックマトリックス基板、カラーフィルタ、および液晶表示装置について図面を用いて説明する。 Hereinafter, a black matrix substrate, a color filter, and a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、ブラックマトリックス基板の概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a black matrix substrate.
図1に示すように、ブラックマトリックス基板1は、基材2と、当該基材2上に形成され、遮光性材料31と樹脂32とを含むブラックマトリックス3と、を有し、さらに前記ブラックマトリックス3は、撥液性材料41と透明樹脂42を含む被覆体4によりその表面全体が覆われている。
As shown in FIG. 1, the
(基材)
ブラックマトリックス基板1の基材2としては、その上にブラックマトリックス3、被覆体4、さらには各色着色層など種々の構成を形成することが可能であればよく、例えば、従来からカラーフィルタに用いられるものを用いることができる。
(Base material)
As the
具体的には、例えば、樹脂、紙に樹脂を積層した積層板、ガラス布やガラス不織布に樹脂を積層した積層板、セラミック、金属、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、無アルカリガラス等を挙げることができる。また、当該基材2は、透明な基材であってもよく、一方で反射性の基材や白色に着色した基材であってもよい。
Specifically, for example, a resin, a laminate obtained by laminating a resin on paper, a laminate obtained by laminating a resin on a glass cloth or a glass nonwoven fabric, ceramic, metal, quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, non-alkali glass, etc. Can be mentioned. Moreover, the said
(ブラックマトリックス)
前記基板2上に形成されたブラックマトリックス3は、少なくとも、遮光性材料31と樹脂32とにより構成される。なお、当該ブラックマトリックス3は、以下で説明する遮光性材料31および樹脂32以外を含んでいてもよい。特に本発明のブラックマトリックス3は、直接に着色層を形成する着色材と接触することがないため、当該着色材との相性などを考慮する必要がなく、自由な設計が可能である。材料などを自由に設計することができるため、黒味などを向上することができる。
(Black matrix)
The
(ブラックマトリックス形成用塗工液)
また、基材2上にブラックマトリックス3を形成するにあたり、フォトリソグラフィ法を用いる場合においては、ブラックマトリックス3を構成する遮光性材料31と樹脂32、さらには光重合開始剤などを溶剤に溶解してなるブラックマトリックス形成用塗工液が用いられる。
(Black matrix forming coating solution)
Further, when the photolithography method is used for forming the
以下にブラックマトリックス3やブラックマトリックス形成用塗工液に含まれる遮光性材料31、樹脂32、溶剤、光重合開始剤などについて詳細に説明する。
Hereinafter, the light-
・遮光性材料
ブラックマトリックス3を構成する遮光性材料31としては、一般的にブラックマトリックスに用いられている材料を適宜選択して用いることができ、特に限定されることはない。具体的には、例えばカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性を有する粒子を挙げることができる。また、樹脂32に溶解する各種染料を用いてもよい。
-Light-shielding material As the light-
・樹脂
ブラックマトリックス3を構成する樹脂32は、前記遮光性材料31を含んだ状態で硬化し、所望のパターン形状をなすことができる樹脂であれば特に限定されることはなく、ブラックマトリックス3の製造方法などを考慮したうえで従来から用いられている樹脂を適宜選択して用いることができる。
Resin The
前述もしたが、例えばフォトリソグラフィ法によりブラックマトリックス3を製造する場合における樹脂32としては、感光性樹脂を用いることとなり、より具体的には、カルド樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−ビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ABS樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等を例示することができる。
As described above, for example, a photosensitive resin is used as the
さらに、重合可能なモノマーであるメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチ(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニル−2−ピロリドン、グリシジル(メタ)アクリレートの中から選ばれる1種以上と、(メタ)アクリル酸、アクリル酸の二量体(例えば、東亞合成化学(株)製M−5600)、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの無水物の中から選ばれる1種以上からなるポリマー又はコポリマーも例示できる。また、上記のコポリマーにグリシジル基又は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等も例示できるが、これらに限定されるものではない。 Further, polymerizable monomers such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert- Buty (meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, n-decyl (meth) acrylate, styrene, α- One or more selected from methylstyrene, N-vinyl-2-pyrrolidone, and glycidyl (meth) acrylate, and a dimer of (meth) acrylic acid and acrylic acid (for example, M- manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 5600), itaconic acid, crotonic acid, malein , Fumaric acid, vinyl acetate, polymers or copolymers comprising one or more selected from among these anhydrides can also be exemplified. Moreover, although the polymer etc. which added the ethylenically unsaturated compound which has a glycidyl group or a hydroxyl group to said copolymer can be illustrated, it is not limited to these.
上記例示の中でも、エチレン性不飽和結合を含有する樹脂は、モノマーと共に架橋結合を形成し、優れた強度が得られるので、特に好ましく用いられる。 Among the above examples, a resin containing an ethylenically unsaturated bond is particularly preferably used because it forms a cross-linked bond with the monomer and provides excellent strength.
また、この場合に用いることが可能なモノマーとしては、例えば多官能アクリレートモノマーが挙げられ、アクリル基やメタクリル基等のエチレン性不飽和結合含有基を2つ以上有する化合物を用いることができる。具体的には、エチレングリコール(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、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトール(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ヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等を例示することができる。 Moreover, as a monomer which can be used in this case, a polyfunctional acrylate monomer is mentioned, for example, The compound which has two or more ethylenically unsaturated bond containing groups, such as an acryl group and a methacryl group, can be used. Specifically, ethylene glycol (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) Acrylate, hexane di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol diacrylate, penta Erythritol (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol Ruhekisa (meth) acrylate can be exemplified dipentaerythritol penta (meth) acrylate.
さらに、上記多官能アクリレートモノマーは、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本発明において(メタ)アクリルとはアクリル又はメタクリルのいずれかであることを意味し、(メタ)アクリレートとはアクリレート基又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。 Furthermore, you may use the said polyfunctional acrylate monomer in combination of 2 or more type. In the present invention, (meth) acryl means either acryl or methacryl, and (meth) acrylate means either an acrylate group or methacrylate.
・溶剤
ブラックマトリックス形成用塗工液に含まれる溶剤としては、アルコールやエーテル、さらにはエチレングリコールアルキルエーテルアセテートなどを用いることができる。より具体的には、例えば、酢酸ブチル、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メチルエーテルアセテート、エチルセルソルブ、3−メトキシブチルアセテート等を挙げることができる。
-Solvent As a solvent contained in the coating liquid for black matrix formation, alcohol, ether, ethylene glycol alkyl ether acetate, etc. can be used. More specifically, examples include butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl cellosolve, 3-methoxybutyl acetate and the like.
また、ブラックマトリックス形成用塗工液に含まれる光重合開始剤としては、紫外線、電離放射線、可視光、或いは、その他の各波長、特に365nm以下のエネルギー線で活性化し得る光ラジカル重合開始剤を使用することができる。そのような光重合開始剤として具体的には、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4−ビス(ジメチルアミン)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミン)ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、2−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、4−アジドベンジルアセトフェノン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)シクロヘキサン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、2−フェニル−1,2−ブタジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1,3−ジフェニル−プロパントリオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−3−エトキシ−プロパントリオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ミヒラーケトン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、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)−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、n−フェニルチオアクリドン、4,4−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製N1717、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。なお、これらの光重合開始剤を1種のみ又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Further, as the photopolymerization initiator contained in the black matrix forming coating liquid, a photoradical polymerization initiator that can be activated by ultraviolet rays, ionizing radiation, visible light, or other wavelengths, particularly energy rays of 365 nm or less. Can be used. Specific examples of such photopolymerization initiators include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamine) benzophenone, α-amino acetophenone, 4 , 4-dichlorobenzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropio Phenone, p-tert-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyldimethyl ketal, benzylmethoxyethyl acetal Benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, β-chloroanthraquinone, anthrone, benzanthrone, dibenzsuberone, methyleneanthrone, 4-azidobenzylacetophenone, 2,6-bis (p- Azidobenzylidene) cyclohexane, 2,6-bis (p-azidobenzylidene) -4-methylcyclohexanone, 2-phenyl-1,2-butadion-2- (o-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-propanedione-2 -(O-ethoxycarbonyl) oxime, 1,3-diphenyl-propanetrione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxy-propanetrione-2- (o-benzoy ) Oxime, Michler's ketone, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, Naphthalenesulfonyl chloride, quinolinesulfonyl chloride, n-phenylthioacridone, 4,4-azobisisobutyronitrile, diphenyldisulfide, benzthiazole disulfide, triphenylphosphine, camphorquinone, Adeka N1717, carbon tetrabromide, Examples include combinations of photoreducing dyes such as tribromophenylsulfone, benzoin peroxide, eosin, and methylene blue with reducing agents such as ascorbic acid and triethanolamine. In addition, these photoinitiators can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ブラックマトリックス形成用塗工液には、上記の他にも必要に応じて、分散剤、増感剤、塗工性改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、さらには難燃剤などを適宜含有せしめることができる。 In addition to the above, the black matrix forming coating solution may contain a dispersant, a sensitizer, a coating property improver, a crosslinking agent, a polymerization inhibitor, a plasticizer, and a flame retardant as appropriate. Can be included.
以上で説明したような各種成分を含むブラックマトリックス3の形状について、本発明は特に限定することはなく、自由に設計可能である。例えば、ブラックマトリックス3の厚さtは1.0〜2.5μmとすることが好ましい。1.0μmよりも薄いと光学密度(OD)が不足する虞があり、一方で2.5μmよりも厚いとシワが発生する懸念や、液晶表示装置に用いた場合にブラックマトリックス3と後述する被覆体4とを併せた部分の厚さと着色層の厚さとの差が大きくなり、液晶の配向不良が生じる懸念があるからである。
The shape of the
ブラックマトリックス3と後述する被覆体4とを併せた断面形状は、順テーパー形状とすることが好ましい。逆テーパーとすると光漏れが生じる懸念があるためである。
The cross-sectional shape of the
(被覆体)
前記ブラックマトリックス3は、その全体が撥液性材料41と透明樹脂42とを含む被覆体4により覆われていることに特徴を有している。このようにブラックマトリックス3の全体を被覆体4により覆うことで、いわゆる決壊を防止するために、ある程度の線幅としたり、その表面に撥液性を持たせたりすることを当該被覆体4に担わせることができる。そして、ブラックマトリックス3自体の設計は、いわゆる決壊を考慮することなく自由に行うことができるので、その結果、ブラックマトリックス3の黒味や線幅を所望の状態とすることができる。
(Coating)
The
(被覆体形成用塗工液)
また、前記被覆体4を形成するにあたり、前述したブラックマトリックス3と同様にフォトリソグラフィ法を用いる場合においては、被覆体4を構成する撥液性材料41と透明樹脂42などを溶剤に溶解してなる被覆体形成用塗工液が用いられる。
(Coating fluid for coating formation)
Further, in the case of using the photolithography method in the same manner as the above-described
以下に被覆体4や被覆体形成用塗工液に含まれる撥液性材料41、透明樹脂42などについて詳細に説明する。
Hereinafter, the liquid
・撥液性材料
被覆体4を構成する撥液性材料41としては、表面エネルギーの低い含フッ素化合物やシリコーン微粒子が好ましく使用される。
-Liquid repellent material As the liquid
含フッ素化合物としては、フッ素原子を有する高分子化合物、親水基および/または親油基と含フッ素基の両方を有するモノマー(低分子化合物)あるいはオリゴマーなどがある。例えば、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレンの単独重合体、これらと四フッ化エチレンや他の溶媒可溶性モノマーとの共重合体等があげられる。このように溶解状態あるいは分子オーダーで含有されるものは、パターニング精度を向上する点では有利である。 Examples of the fluorine-containing compound include a polymer compound having a fluorine atom, a monomer having a hydrophilic group and / or a lipophilic group and a fluorine-containing group (low-molecular compound), or an oligomer. Examples thereof include homopolymers of vinylidene fluoride, vinyl fluoride and ethylene trifluoride, and copolymers of these with ethylene tetrafluoride and other solvent-soluble monomers. Thus, what is contained in a dissolved state or molecular order is advantageous in terms of improving patterning accuracy.
一般にフッ素系界面活性剤として知られている材料も用いることができ、透明樹脂42の種類により、親水基、または親油基の構造を選択することで感光剤との混合状態を良好にすることができる。フッ素系界面活性剤の含フッ素基としては、CnF(2n+1)(n=1〜50)のパーフルオロアルキル基、また、この中の1つまたは複数のフッ素原子をCnF(2n+1)鎖で置換した枝別れタイプ、さらに芳香環の水素原子の一部または全部をFまたはCnF(2n+1)で置換したタイプ、および4フッ化エチレンのフッ素原子をCF3で置換したタイプを用いることができる。パーフルオロアルキル基の場合、その炭素鎖長に制限はないが、好ましくはn<20、より好ましくは3<n<15が効果的である。芳香環タイプとしては、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トリフルオロベンゼン、パーフルオロベンゼン、フルオロフェノール、およびその誘導体を用いることができる。この様な含フッ素基は界面活性剤の中に単独もしくは複数個存在することができる。特に含フッ素成分として末端のCF3 -を基本構造単位内に2つ以上含有するものはインキ反発性の点でCF3 -が1つの構造に比べて非常に優れており、より好ましい。具体的には、モノマー内、またはオリゴマーが基本構成単位の繰り返しで構成されている場合には、基本構成単位内にCnF(2n+1)の直鎖状の側鎖を2つ以上含む構造はいずれも良好なインキ反発性を実現できる。
In general, a material known as a fluorosurfactant can also be used. By selecting the structure of the hydrophilic group or the lipophilic group depending on the type of the
親水基としては、OH基、カルボン酸、スルホン酸、リン酸およびその塩、アンモニウム塩、エチレンオキシド、およびポリエチレンオキシド等が効果的である。親油基としては鎖状炭化水素、芳香環等疎水性を示す構造はすべて用いることができる。オリゴマーの場合、主鎖にこれらの含フッ素基、親水基、および親油基がペンダントされている構造がより効果的である。これらの中でも、含フッ素化合物は、含フッ素基と、親水基および/または親油基を有するモノマーまたはオリゴマーであることが好ましい。含フッ素基と、親水基および/または親油基を有するモノマーまたはオリゴマーは、一般式Rf−X−Rf'、または一般式(Rf−X−R)−Y−(Rf'−X'−Rf')で表される化合物を含むことが好ましい。ここで、RfおよびRf'はフルオロアルキル基、RおよびR'はアルキレン基を表し、RfとRf'またRとR'は同一でも異なっていてもよい。また、X、X'、およびYは、−COO−、−OCOO−、―CONR''―、―OCONR''―、―SO2NR''―、―SO2―、―SO2O―、―O―、―NR''―、―S―、−CO−、―OSO2O―、―OPO(OH)O―のうちの何れかを表し、X、X'、およびYは同一でも異なっていてもよい。R''は、アルキル基または水素を表す。 As the hydrophilic group, OH group, carboxylic acid, sulfonic acid, phosphoric acid and its salt, ammonium salt, ethylene oxide, polyethylene oxide and the like are effective. As the lipophilic group, all structures showing hydrophobicity such as chain hydrocarbons and aromatic rings can be used. In the case of an oligomer, a structure in which these fluorine-containing group, hydrophilic group, and lipophilic group are pendant on the main chain is more effective. Among these, the fluorine-containing compound is preferably a monomer or oligomer having a fluorine-containing group and a hydrophilic group and / or a lipophilic group. A monomer or oligomer having a fluorine-containing group and a hydrophilic group and / or a lipophilic group is represented by the general formula Rf-X-Rf ', or the general formula (Rf-XR) -Y- (Rf'-X'-Rf). It is preferable that the compound represented by ') is included. Here, Rf and Rf ′ represent a fluoroalkyl group, R and R ′ represent an alkylene group, and Rf and Rf ′ or R and R ′ may be the same or different. X, X ′, and Y are —COO—, —OCOO—, —CONR ″ —, —OCONR ″ —, —SO 2 NR ″ —, —SO 2 —, —SO 2 O—, —O—, —NR ″ —, —S—, —CO—, —OSO 2 O—, —OPO (OH) O—, where X, X ′, and Y are the same or different It may be. R ″ represents an alkyl group or hydrogen.
・透明樹脂
被覆体4を構成する透明樹脂42は、撥液性材料41を含んだ状態で硬化し、所望のパターン形状をなすことができる樹脂であれば特に限定されることはなく、例えばフォトリソグラフィ法により被覆体4を製造する場合における透明樹脂42としては、感光性樹脂を用いることとなり、具体的には、上記ブラックマトリックス3をフォトリソグラフィ法により形成する場合に用いられる樹脂32と同様のものを用いることができる。
Transparent resin The
被覆体4を、被覆体形成用塗工液を用いてフォトリソグラフィ法にて形成する場合にあっては、当該被覆体形成用塗工液に対する撥液性材料41の含有率について特に限定することはなく、所望の撥液性能を担保することができればよい。具体的には、0.005質量%〜50質量%の範囲内であることが好ましく、特に、0.01質量%〜25質量%の範囲内であることが好ましい。
When the
また、撥液性材料41は被覆体4の上面43近傍に存在し、その側面44近傍には存在しないようにすることが好ましい。これにより、基材2上に着色層を形成した場合に、着色層の平坦性を向上することができる。いわゆる決壊を防止するためには被覆体4の上面43部分が撥液性能を有し、当該部分に着色剤が乗ることを防止することができれば足り、一方で、被覆体4の側面44部分はカラーフィルタの着色層が形成される部分であるため、当該部分が撥液性能を有すると、この部分で着色剤が弾かれてしまい、着色層の平坦性に悪影響が生じる可能性があるからである。なお、撥液性材料が側面よりも上面に存在することの確認方法としては、被覆体中に唯一撥液性材料起因で存在するフッ素量の測定により行われる。フッ素量の測定は、カラーフィルタのブラックマトリックスの上部をTOF−SIMS(Time Of Flight−Secondary Ionization Mass Spectrometer:飛行時間型二次イオン質量分析装置)により測定することにより、被覆体の上面と順テーパーである側面部を測定することができる。
The liquid
このように撥液性材料41を被覆体4の上面43近傍にのみ偏在させる方法については特に限定することはなく種々の方法を適宜採用することができる。例えば、後述するフォトリソグラフィ法によれば、そのプリベイク工程時に透明樹脂42中の撥液性材料が表面に偏在し、その後に行われる露光工程や現像工程において不要な部分が削除されるため、被覆体4の側壁部分には撥液性材料41が存在しないようにできるので好適である。
As described above, the method for causing the liquid
このような被覆体4の形状については、特に限定することはなく、ブラックマトリックス3の上面および側面の全部を覆うことができる形状であればよい。具体的には、上述したように、ブラックマトリックス3と被覆体4を併せた形状が、図1に示すように、その断面形状を上辺が底辺によりも短い順テーパー形状とすることが好ましい。
The shape of the
また、当該被覆体4の厚さTも限定されることはないが、例えば1.0〜2.5μmであることが好ましい。1.0μmよりも薄くすると、側壁部分の撥液性が強まる可能性があるためであり、一方で2.5μmよりも厚くすると、液晶表示装置に用いた場合にブラックマトリックス3と被覆体4とを併せた部分の厚さと着色層の厚さとの差が大きくなり、液晶の配向不良が生じる懸念があるからである。
Moreover, although the thickness T of the said
当該被覆体4の撥液性能については、その上面43部分において、いわゆる決壊を防止できる程度の撥液性能を有していればよく、具体的には、水との接触角が85°以上、または表面張力20〜40mN/mの液体との接触角が30〜65°であることが好ましい。
As for the liquid repellency of the covering
(ブラックマトリックス基板の製造方法)
次にブラックマトリックス基板1の製造方法について図面を用いて説明する。
(Black matrix substrate manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the
図2は、ブラックマトリックス基板の製造工程を示す工程説明図である。 FIG. 2 is a process explanatory view showing the manufacturing process of the black matrix substrate.
ブラックマトリックス基板1の製造方法は特に限定されることはなく、図1を用いて説明したブラックマトリックス基板1を製造することができれば如何なる方法をも採用することができる。しかしながら、種々の方法の中でも、図2に示すフォトリソグラフィ法を用い、これを2回繰り返すことでブラックマトリックス3と被覆体4とを別個独立にこの順で形成する方法が好ましい。フォトリソグラフィ法は従来からブラックマトリックス基板の製造に頻繁に用いられている方法であり、したがって簡便かつ低コストで行うことができるからである。
The manufacturing method of the
また、被覆体4の製造にあっては、特にフォトリソグラフィ法を用いることが好ましい。フォトリソグラフィ法には、プリベイク工程が含まれており、当該工程を行うことにより透明樹脂42中の撥液性材料41を当該被覆体4の表面43近傍に移動させることができ、その結果、当該上面43部分の撥液性能を側面44に比べて高くすることができるからである。
In the production of the
図2(a)に示すように、基材2上に、前述した遮光性材料31および樹脂32を含むブラックマトリックス形成用塗工液を塗工するブラックマトリックス塗工工程が行われる。当該工程は、ブラックマトリックス形成用塗工液を均一な厚さで塗工することができる方法であれば良く、スピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコートなどの公知の塗工方法により塗工すれば良い。
As shown in FIG. 2 (a), a black matrix coating step of coating the
次に、図2(b)に示すように、必要に応じてプリベイク工程を行う。プリベイク工程を行うにあっては、いわゆるホットプレートHなどを用いることができ、60〜120℃で0.5〜5分行えばよい。なお、プリベイク工程に代えて減圧乾燥工程を行っても良く、また、これらの双方を行ってもよい。 Next, as shown in FIG.2 (b), a prebaking process is performed as needed. In performing the prebaking process, a so-called hot plate H or the like can be used, and it may be performed at 60 to 120 ° C. for 0.5 to 5 minutes. In addition, it may replace with a prebaking process and a vacuum drying process may be performed, and both of these may be performed.
図2(c)に示すように、プリベイク工程等の後に、所望の形状の開口部を有するマスクMを用い、その上面側から当該マスクM越しにエネルギーを照射する露光工程が行われる。当該露光工程としては、所望の領域にのみブラックマトリックスのパターンを形成することができる方法であれば良く、従来から用いられている方法を適宜選択可能である。例えば、基材2上に塗工されたブラックマトリックス形成用塗工液の表面から数十μm程度の間隔をあけてマスクMを配置して露光する、プロキシミティ露光を行ってもよい。この露光により樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いた場合には露光部分で硬化反応が生じ、ポジ型感光性樹脂を用いた場合には露光部分で酸発生反応が生じる。
As shown in FIG. 2C, after the pre-baking process or the like, an exposure process is performed in which energy is irradiated from above the mask M using the mask M having an opening having a desired shape. The exposure process may be any method that can form a black matrix pattern only in a desired region, and a conventionally used method can be appropriately selected. For example, proximity exposure may be performed in which the mask M is arranged and exposed with a distance of about several tens of μm from the surface of the black matrix forming coating solution coated on the
露光の際に用いられる光源としては、ブラックマトリックスを形成する際に一般的に用いられている光源を使用することができ、例えば、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどを挙げることができる。 As a light source used for exposure, a light source generally used for forming a black matrix can be used, and examples thereof include an ultrahigh pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, and a metal halide lamp. it can.
図2(d)に示すように、露光工程の後には、アルカリ性現像液を用いて未露光部分を除去しブラックマトリックス3を現像する現像工程が行われる。アルカリ性現像液に用いるアルカリ性物質としては特に限定はしないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の1級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の2級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の3級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン等の4級アンモニウム塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール等のアルコールアミン類、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノナン、モルホリン等の環状アミン類などの有機アルカリ類等が挙げられ、エタノール、γーブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の水溶性有機溶剤を適宜加えても良い。
As shown in FIG. 2D, after the exposure step, a development step is performed in which the unexposed portion is removed using an alkaline developer and the
図2(e)に示すように、現像工程の後にはポストベイク工程が行われる。この工程についても特に限定されることはなく、従来と同様に行えばよい。具体的には、例えば、150〜300℃、好ましくは150〜250℃の温度としてもよい。 As shown in FIG. 2E, a post-baking process is performed after the developing process. This process is not particularly limited and may be performed in the same manner as in the past. Specifically, for example, the temperature may be 150 to 300 ° C, preferably 150 to 250 ° C.
この時点でブラックマトリックス3が完成する。
At this point, the
次に、図2(f)〜(j)に示すように、基材2上に形成されたブラックマトリックス3の表面を覆うように被覆体4を形成する。被覆体4を形成するにあっては、前述のブラックマトリックス3の形成と同じ要領で、被覆体形成用塗工液塗工工程(図2(f))、減圧乾燥工程および/またはプリベイク工程(図2(g))、露光工程(図2(h))、現像工程(図2(i))、ポストベイク工程(図2(j))を順次行えばよく、ここでの説明は省略する。
Next, as shown in FIGS. 2 (f) to 2 (j), a
以上の工程によりブラックマトリックス基板1が完成する。
The
(カラーフィルタ)
次に、本発明のブラックマトリックス基板1を用いたカラーフィルタについて説明する。
(Color filter)
Next, a color filter using the
図3は、カラーフィルタ30の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図4は、カラーフィルタ30の正面図である。
FIG. 4 is a front view of the
図3に示すように、カラーフィルタ30は、ブラックマトリックス3が備える開口部33に、例えばインクジェット法によって着色層40を形成した構成となっている。開口部33に形成される着色層40については特に限定されることはなく、例えば赤色着色層40R、緑色着色層40G、および青色着色層40Bから構成されていてもよい。
As shown in FIG. 3, the
ここで、本発明のカラーフィルタ30にあっては、被覆体4がすべてのブラックマトリックス3に設けられている必要はなく、図3や図4に示すように、その一部のブラックマトリックス3にのみ設けられていても良い。例えば、同色の着色層の間に存在するブラックマトリックス3の場合、つまり図3の青色着色層40B同士の間に存在するブラックマトリックス3'の場合、たとえ決壊が生じ、着色層同士が混ざったとしても、同色なので色味に問題が生じることはない。このような場合には、当該部分におけるブラックマトリックス3を被覆体4で覆う必要は必ずしもない。したがって、図4に示す場合、つまり同色の着色層を縦に配列する場合、縦方向に延びるブラックマトリックス3にあっては被覆体4で覆うことが好ましく、その一方で横方向に延びるブラックマトリックス3'にあっては被覆体4を必ずしも形成する必要がない。
Here, in the
また、カラーフィルタの製造方法については特に限定しないが、ブラックマトリックス3が備える開口部33にインクジェット法によって着色層40を形成してもよく、この場合は、着色層形成用塗工液をインクジェットヘッドが有する複数のノズルから吐出することで着色層が形成される。ここで用いられるインクジェットヘッドとしては、カラーフィルタの面積や開口部の形状等に応じて、所望のノズル数を備えるものであれば特に限定されることはなく、一般的に用いられているものを採用すればよい。また、インクジェットヘッドが着色層形成用塗工液を吐出する場合の吐出方式についても、所定量の塗工液を吐出可能な方式であれば特に限定されることはない。具体的には、例えば、帯電した着色層形成用塗工液を連続的に吐出し磁場によって吐出量を制御する方式、圧電素子を用いて間欠的に吐出する方式等を挙げることができる。中でも、吐出方式としては、圧電素子を用いて間欠的に吐出する方式を用いることが好ましい。この方式によれば微量な吐出量を比較的精度良く制御することができるからである。
The color filter manufacturing method is not particularly limited, but the colored layer 40 may be formed in the
また、上記の着色層形成用塗工液にあっても、インクジェット方法により着色層を形成する際に一般的に用いられているものを適宜選択して用いることができる。また、図示したように、赤、緑、青の3色の着色層を形成するためには、各色の着色層形成用塗工液が必要となる。 Further, even in the above colored layer forming coating solution, those generally used when forming a colored layer by an ink jet method can be appropriately selected and used. Further, as shown in the drawing, in order to form colored layers of three colors of red, green, and blue, a coating solution for forming a colored layer of each color is required.
(液晶表示装置)
以上で説明した本発明のブラックマトリックス基板1、およびカラーフィルタ30は、種々の表示装置に用いることが可能である。例えば、本発明のカラーフィルタ30とTFTアレイ基板(液晶駆動側基板)を対向させ、これらの内面側周縁部をシール剤により接合することにより、これらは所定距離のセルギャップを保持した状態で貼り合わされる。そして、このギャップに液晶を満たして密封することにより、液晶表示装置の典型例であるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置が得られる。
(Liquid crystal display device)
The
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
(実施例1)
1.ブラックマトリックス基板の形成
ブラックマトリックス基板を構成する基材として用いられている厚み0.7mm、横100mm、縦100mmのCorning(コーニング)社製EAGLE2000を用意し、アルカリ性水溶液を用い洗浄した後、UVオゾン処理を施した。このガラス基材上にブラックマトリックス形成用塗工液を膜厚1.4μmとなるようスピンコーターで塗工した。その後減圧乾燥し、ホットプレートにて、80℃で3分間のプリベイクを施した。
所定のフォトマスクを用い、UV露光装置にてマスク露光を実施し、続いてアルカリ現像を実施した後に純水にてリンスし、更にオーブンにて160℃で30分間のポストベイクを施した。この結果、ガラス基材上に、線幅7μmであって、170μm×510μmの開口部を複数有する格子状のブラックマトリックスが形成されたブラックマトリックス基板を得た。
Example 1
1. Formation of Black Matrix Substrate A 0.7 mm thick, 100 mm wide, 100 mm long EAGLE 2000 made by Corning, which is used as a base material constituting the black matrix substrate, was prepared, washed with an alkaline aqueous solution, and then UV ozone. Treated. On this glass substrate, the black matrix forming coating solution was coated with a spin coater to a film thickness of 1.4 μm. Thereafter, it was dried under reduced pressure, and prebaked at 80 ° C. for 3 minutes on a hot plate.
Using a predetermined photomask, mask exposure was carried out with a UV exposure apparatus, followed by alkaline development, followed by rinsing with pure water, and post baking at 160 ° C. for 30 minutes in an oven. As a result, a black matrix substrate in which a grid-like black matrix having a line width of 7 μm and a plurality of openings of 170 μm × 510 μm was formed on a glass substrate was obtained.
次に、ブラックマトリックスを形成したガラス基材に対し、撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体形成用塗工液をブラックマトリックス上面からの膜厚1.4μm(ブラックマトリックスと併せた膜厚2.8μm)となるようスピンコーターで塗工した。その後、減圧乾燥し、ホットプレートにて、80℃で3分間のプリベイクを施した。 Next, on the glass substrate on which the black matrix is formed, a coating forming liquid containing a liquid repellent material and a transparent resin is coated with a film thickness of 1.4 μm from the upper surface of the black matrix (the film thickness combined with the black matrix 2.8 μm) was applied with a spin coater. Then, it dried under reduced pressure and pre-baked for 3 minutes at 80 degreeC with the hotplate.
所定のフォトマスクを用い、フォトマスクの開口部がブラックマトリックス上に重なるようにアライメントをとり、UV露光装置にてマスク露光を実施し、続いてアルカリ現像を実施した後に純水にてリンスし、さらに、表面および裏面を追加露光し、更にオーブンにて160℃で30分間のポストベイクを施した。この結果、ガラス基材上に、ブラックマトリックスの表面が被覆体で覆われた、本発明の実施例1のブラックマトリックス基板を得た。なお、被覆体の線幅は8.5μmであった。 Using a predetermined photomask, align the photomask so that the opening of the photomask overlaps the black matrix, perform mask exposure with a UV exposure device, then perform alkali development, then rinse with pure water, Furthermore, the front surface and the back surface were additionally exposed, and further post-baked at 160 ° C. for 30 minutes in an oven. As a result, a black matrix substrate of Example 1 of the present invention was obtained in which the surface of the black matrix was covered with a coating on a glass substrate. The line width of the covering was 8.5 μm.
本発明の実施例1のブラックマトリックス基板の撥液性を評価すると、表面張力40mN/mの液体との接触角は、被覆体で覆われたブラックマトリックス上面で50°で、ガラス表面では10°以下であった。 When the liquid repellency of the black matrix substrate of Example 1 of the present invention was evaluated, the contact angle with a liquid having a surface tension of 40 mN / m was 50 ° on the upper surface of the black matrix covered with the coating, and 10 ° on the glass surface. It was the following.
2.カラーフィルタの形成
上記本発明の実施例1のブラックマトリックス基板の開口部に、インクジェットヘッドを用いて着色層形成用塗工液を塗工した。塗工液はカラーフィルタ用顔料と熱硬化型樹脂等からなるRGB各色の顔料分散型インクを用いた。この際、乾燥後の着色層の膜厚が、乾燥後のブラックマトリックスの膜厚よりもRGは−0.3μm、Bは−0.1μm低くなるようインクの量を変えた。
2. Formation of Color Filter A colored layer forming coating solution was applied to the opening of the black matrix substrate of Example 1 of the present invention using an inkjet head. The coating liquid used was a pigment-dispersed ink for each color of RGB comprising a color filter pigment and a thermosetting resin. At this time, the amount of ink was changed so that the thickness of the colored layer after drying was −0.3 μm for RG and −0.1 μm for B than the thickness of the black matrix after drying.
このときのインクジェット装置は、富士フイルム社製DimatixマテリアルプリンターDMP−2831を用い、塗工はブラックマトリックスの1つの開口部(1画素)あたり1ノズルが配置されるように位置決めして行い、かつインク吐出液滴が開口部内に着弾するように行った。次いで、減圧乾燥し、オーブンを用い100℃にて20分間プリベイクし、さらにオーブンにて230℃で40分間加熱し、本発明の実施例1のカラーフィルタを形成した。 In this case, the ink jet apparatus uses a Dimatix material printer DMP-2831 manufactured by Fujifilm, and the coating is performed so that one nozzle is arranged per one opening (one pixel) of the black matrix, and the ink is used. The discharge droplets landed in the opening. Next, it was dried under reduced pressure, prebaked at 100 ° C. for 20 minutes using an oven, and further heated at 230 ° C. for 40 minutes in the oven to form the color filter of Example 1 of the present invention.
(比較例1)
上記実施例1とは、ブラックマトリックス基板を形成する工程が異なり、被覆体を形成する工程を行わず、プラズマ処理により撥液性を付与した。具体的には以下の通りである。
(Comparative Example 1)
The step of forming the black matrix substrate is different from that of Example 1 described above, and liquid repellency was imparted by plasma treatment without performing the step of forming the covering. Specifically, it is as follows.
1.ブラックマトリックス基板の形成
上記実施例1と同様の条件により、膜厚2.8μmとなるよう比較例1のブラックマトリックス基板を得た。この時の線幅は7μmであった。次いで、ブラックマトリックス基板に対して、フッ素ガスを導入した大気圧プラズマ照射を行うことにより、ブラックマトリックス表面に撥液性を付与した。このブラックマトリックス基板の撥液性を評価すると、表面張力40mN/mの液体との接触角は、ブラックマトリックスの上面で52°で、ガラス表面では10°以下であった。
1. Formation of Black Matrix Substrate Under the same conditions as in Example 1, a black matrix substrate of Comparative Example 1 was obtained so as to have a film thickness of 2.8 μm. The line width at this time was 7 μm. Next, the black matrix surface was subjected to atmospheric pressure plasma irradiation with fluorine gas introduced to impart liquid repellency to the black matrix surface. When the liquid repellency of this black matrix substrate was evaluated, the contact angle with a liquid having a surface tension of 40 mN / m was 52 ° on the upper surface of the black matrix and 10 ° or less on the glass surface.
2.カラーフィルタの形成
上記比較例1のブラックマトリックス基板に、上記実施例1と同様の条件により着色層を形成することにより、比較例1のカラーフィルタを得た。
2. Formation of Color Filter A colored filter of Comparative Example 1 was obtained by forming a colored layer on the black matrix substrate of Comparative Example 1 under the same conditions as in Example 1.
(評価)
得られた実施例1および比較例1のカラーフィルタの表面を光学顕微鏡で観察し、着色層形成用塗工液が決壊し、ブラックマトリックスを越えて他の画素にまで侵入しているかを確認した。
(Evaluation)
The surfaces of the color filters obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were observed with an optical microscope, and it was confirmed whether the colored layer forming coating solution broke down and penetrated into other pixels beyond the black matrix. .
(結果)
その結果、ブラックマトリックスの表面が被覆体で覆われた本発明の実施例1のカラーフィルタにあっては決壊が発生していなかったのに対し、ブラックマトリックスが被覆体で覆われていない比較例1のカラーフィルタにおいては、決壊が発生した。このことにより、ブラックマトリックスの線幅は同じにもかかわらず実施例1は比較例1に比べて決壊が発生せず、決壊マージンが広いと考えられる。
(result)
As a result, no breakage occurred in the color filter of Example 1 of the present invention in which the surface of the black matrix was covered with the covering, whereas the black matrix was not covered with the covering. In 1 color filter, breakage occurred. Thus, although the line width of the black matrix is the same, the breakage in Example 1 does not occur as compared with Comparative Example 1, and it is considered that the break margin is wide.
1 ブラックマトリックス基板
2 基材
3 ブラックマトリックス
4 被覆体
30 カラーフィルタ
1
Claims (6)
前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、
を有する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は、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とするブラックマトリックス基板。 A substrate;
A black matrix formed on the substrate and including a light-shielding material and a resin;
A black matrix substrate having:
The black matrix substrate, wherein the surface of the black matrix is covered with a covering containing a liquid repellent material and a transparent resin.
前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、
前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有するカラーフィルタであって、
当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とするカラーフィルタ。
A substrate;
A black matrix formed on the substrate and including a light-shielding material and a resin;
A color filter having a colored layer formed on an opening formed by the black matrix on the substrate,
At least a part of the black matrix in the color filter has a surface covered with a covering containing a liquid repellent material and a transparent resin.
前記カラーフィルタが、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有し、当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device having a color filter and a counter electrode substrate facing each other, and a liquid crystal layer sealed between the two,
The color filter is formed on a base material, a black matrix formed on the base material and including a light-shielding material and a resin, and a color formed on an opening portion formed on the base material by the black matrix. And a surface of at least a part of the black matrix in the color filter is covered with a covering containing a liquid repellent material and a transparent resin.
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