JP2014021320A - Color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに関する。 The present invention relates to a color filter used in a liquid crystal display device.
液晶表示装置は、民生用、産業用の表示装置として、近年大画面化、高解像度化がますます求められている。 In recent years, liquid crystal display devices are increasingly required to have a larger screen and higher resolution as consumer and industrial display devices.
図4は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した説明図で、図4(a)は平面で見た説明図である。また、図4(b)は、図4(a)に示すカラーフィルタをX−X´線における断面で見た説明図である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板15上に開口部14で着色画素12を区画するブラックマトリックス10、着色画素12、及び透明導電膜13が順次に形成されたものである。
図4(a)、(b)はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素12は12個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角17型(対角、約43cm)の画面に百μm程度の着色画素が多数個配列されている。また、着色画素の形状は図では矩形状としているが、ストライプ状の形状も採用され、必要に応じて形状を変化させている。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing an example of a color filter used in a liquid crystal display device, and FIG. 4 (a) is an explanatory view seen in a plane. FIG. 4B is an explanatory view of the color filter shown in FIG.
As shown in FIGS. 4A and 4B, the color filter used in the liquid crystal display device includes a
4A and 4B schematically show a color filter, and 12 colored
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、このブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス10は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素12は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有し、相互に隣接して設けられたものであり、透明導電膜13は、透明な電極として設けられたものである。この上に、最終製品(液晶表示装置)の視認性を向上させるために、MVA(液晶配向用突起)を設けるなどの工夫をしている。
As a method of manufacturing a color filter having the above structure, which is used in many liquid crystal display devices, first, a black matrix is formed on a glass substrate, and then a colored pixel is aligned with this black matrix pattern. A method of forming a transparent conductive film and aligning a transparent conductive film is widely used.
The
ブラックマトリックス10は、着色画素12間のマトリックス部10aと、着色画素12が形成された領域(表示部)の周辺部を囲む額縁部10bとで構成されている。ブラックマトリックスは、開口部14でカラーフィルタの着色画素を区画し、その位置を定め、大きさを均一なものとする。またブラックマトリックス10は、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
The
ガラス基板上へのブラックマトリックスの形成は、例えば、ガラス基板15上に金属薄膜を形成し、この金属薄膜をフォトエッチングすることによって形成するといった方法がとられている。或いは、ガラス基板15上に、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス10を形成するといった方法がとられている。
The black matrix is formed on the glass substrate by, for example, forming a metal thin film on the
また、着色画素12の形成は、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって各色毎に順次に着色画素を形成するといった方法がとられている。また、透明導電膜13の形成は、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
In addition, the
上記ブラックマトリックス、着色画素、及び付随する各層をフォトリソグラフィ法によりパターンとして形成する際には、例えば、先ずガラス基板に対して必要に応じた洗浄処理を施し、続いて塗布装置によるフォトレジストの塗布、減圧乾燥装置による予備乾燥処理、プリベーク装置によるプリベーク処理、露光装置によるパターン露光、現像処理ユニットによる現像処理、加熱ユニットによるポストベーク処理が順次に施され、ガラス基板に所定のパターンを形成する。 When forming the black matrix, the colored pixels, and the associated layers as a pattern by photolithography, for example, first, a glass substrate is subjected to a cleaning treatment as necessary, and then a photoresist is applied by a coating apparatus. Then, a preliminary drying process with a reduced pressure drying apparatus, a pre-baking process with a pre-baking apparatus, a pattern exposure with an exposure apparatus, a developing process with a developing unit, and a post-baking process with a heating unit are sequentially performed to form a predetermined pattern on the glass substrate.
図4(a)、(b)に示すカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。近年、液晶表示装置の画素の精細化に伴い、形成されるブラックマトリックスの幅は、次第に狭いものとなっている。 The color filter shown in FIGS. 4A and 4B has a basic function as a color filter used in a liquid crystal display device. In recent years, with the refinement of pixels of a liquid crystal display device, the width of the formed black matrix is becoming narrower.
液晶表示装置の解像度をより向上させるためには、着色画素の寸法を小さくする必要がある。着色画素の寸法が小さくなるに伴い、着色層を開口部で区画する役割のあるブラックマトリックスの幅も、細くする必要がある。着色層の寸法を小さくしても、ブラックマトリックスの幅が大きいままであると、ブラックマトリックス部分に対する着色層の面積率(開口率)が確保できなくなってしまうためである。 In order to further improve the resolution of the liquid crystal display device, it is necessary to reduce the size of the colored pixels. As the size of the colored pixel becomes smaller, the width of the black matrix that plays a role of partitioning the colored layer by the opening needs to be reduced. This is because even if the size of the colored layer is reduced, if the width of the black matrix remains large, the area ratio (opening ratio) of the colored layer with respect to the black matrix portion cannot be secured.
この問題を解決するため、ブラックマトリックスの寸法をより細くする必要があるが、細くするにあたり、ブラックマトリックスの細線部と太線部分(額縁部)の境目でブラックマトリックスの線形状(マトリックス部)がくびれてしまう、などの問題点がある。 In order to solve this problem, it is necessary to make the size of the black matrix thinner, but when making it thinner, the line shape (matrix part) of the black matrix is constricted at the boundary between the thin line part and the thick line part (frame part) of the black matrix. There are problems such as.
解像限界に近づくにつれ、着色画素12間のマトリックス部10aは、括れが発生するようになる。図5は、ブラックマトリックスの着色画素間のマトリックス部100aと、額縁部100bとの交点付近の解像をシミュレーションした結果の図である。図では、マトリックス部の幅を、3.0μmから1μmステップで8μmまで変えて、パターン102を形成している。シミュレーション結果のパターン103は、4.0μm以下では、解像されず、6.0μm以上で解像がされてはいるが、5.0μmでは額縁部近辺とマトリックス部との間で、解像パターンが括れ、分離されている。
As the resolution limit is approached, the
本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、ブラックマトリックスの不具合を発生することなく、液晶表示装置の画素の精細化による解像度の向上化のできるカラーフィルタを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a color filter capable of improving resolution by refinement of pixels of a liquid crystal display device without causing a defect of a black matrix. To do.
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、本発明の請求項1の発明は、
基板上に、開口部で着色画素を区画するブラックマトリックス層と、着色画素とを設けた液晶表示用のカラーフィルタにおいて、
開口部が、円形状であることを特徴とするカラーフィルタとしたものである。
The present invention has been made in view of such problems, and the invention of claim 1 of the present invention provides
In a color filter for liquid crystal display provided with a black matrix layer for partitioning colored pixels at openings and colored pixels on a substrate,
The color filter is characterized in that the opening has a circular shape.
本発明の請求項2の発明は、
着色画素が、平面視で円形状であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ
としたものである。
The invention of
2. The color filter according to claim 1, wherein the colored pixels are circular in a plan view.
本発明の請求項3の発明は、
着色画素が、開口部で凸状の断面形状を有することを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタとしたものである。
The invention of
3. The color filter according to claim 1, wherein the colored pixel has a convex cross-sectional shape at the opening.
本発明のカラーフィルタは以上のような構成であるので、ブラックマトリックスの不具合を発生することなく、液晶表示装置の画素の精細化による解像度の向上化のできるカラーフィルタとすることができる。 Since the color filter of the present invention has the above-described configuration, it can be a color filter that can improve the resolution by refinement of pixels of the liquid crystal display device without causing a black matrix defect.
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明のカラーフィルタの実施の形態例で、図(a)は平面で見た部分説明図、図(b)は、一つの画素を断面で見た説明図である。
本実施形態例の液晶表示用カラーフィルタは、基板5上に、開口部4で画素を区画するブラックマトリックス層1と、着色画素2とを設けており、開口部4が、円形状としている。着色画素2とブラックマトリックス層1とは、透明導電膜3で覆われている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an embodiment of a color filter according to the present invention, in which FIG. 1 (a) is a partial explanatory diagram viewed from a plane, and FIG. 1 (b) is an explanatory diagram viewed from a cross section of one pixel.
The color filter for liquid crystal display according to the present embodiment is provided with a black matrix layer 1 for partitioning pixels by
図2は、本形態例のブラックマトリックス層の一部分を平面で見た説明図である。開口部4を円形状としたので、ブラックマトリックス層1の細線部(着色画素間のマトリックス部)と太線部(額縁部)との境界が直角状でなくなり、ブラックマトリックス形状の括れが発生しない。また、開口部で区画する画素を円形状とすることによって、矩形状の場合と比較すると、同じ面積の場合、円形状の方が、開口率が高くなる。矩形状の場合、四隅での光の放射が回折等の影響を受け、放射の効率が悪くなる。
FIG. 2 is an explanatory view of a part of the black matrix layer of the present embodiment as seen in a plan view. Since the
さらに本実施形態では、着色画素2を、平面視で円形状としている。また、着色画素2が、開口部4で凸状の断面形状を有する。このように着色画素2を構成することによって、画素の配置を高密度にでき、さらに開口率を高くできる。また、着色層を、配向制御の役割を果たす液晶配向用突起とすることができる。したがって、新たに工程を追加することなく、視認性を向上させたカラーフィルタを提供することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, the
なお、開口部を凸状とするには、濃淡マスクを用い、露光・現像してレジストの断面形状を凸状とする従来のリソグラフィ技術を利用することによって形成できる。 In order to make the opening convex, it can be formed by using a conventional lithography technique using a light / dark mask and exposing / developing to make the cross-sectional shape of the resist convex.
以下のようなカラーフィルタを作製した。 The following color filter was produced.
図3は、本実施例のカラーフィルタの部分説明図であり、図3(a)は、平面で見た説
明図、図3(b)は、1つの画素を断面で見た説明図である。本実施例の画素形状(RED、GREEN、BLUE)21、22、23については、図3に示すとおりである。
FIG. 3 is a partial explanatory view of the color filter of the present embodiment, FIG. 3A is an explanatory view seen from a plane, and FIG. 3B is an explanatory view seen from a cross section of one pixel. . The pixel shapes (RED, GREEN, BLUE) 21, 22, and 23 of the present embodiment are as shown in FIG.
・着色層:RED21、GREEN22、BLUE23の3色
・着色層の形状:円形、凸形状(直径 40μm、BM層1との最大膜厚差 2.5μm)
・BM線幅の最小寸法 : 3.0μm
・カラーフィルタの構成 :BM層1(膜厚1.0μm) +着色層(R21、G22、B23層) +ITO層3(導電膜層 (膜厚1000Å)。
(1)BM層
材料:黒色の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂
作製方法:
・フォトリソグラフィー法にて、素ガラス上に、BM層を作製した。
Colored layer: 3 colors of RED21, GREEN22, BLUE23 Colored layer shape: circular, convex shape (diameter 40 μm, maximum film thickness difference from BM layer 1 2.5 μm)
・ Minimum dimension of BM line width: 3.0μm
Structure of color filter: BM layer 1 (film thickness 1.0 μm) + colored layer (R21, G22, B23 layer) + ITO layer 3 (conductive film layer (film thickness 1000 mm)).
(1) BM layer Material: Negative photosensitive resin in which black pigment is dispersed Production method:
-The BM layer was produced on the raw glass by the photolithographic method.
・今回は、樹脂BM材料を使用したが、CrBM等金属材料でも良い。 -Although resin BM material was used this time, metal materials, such as CrBM, may be used.
フォトリソグラフィー法の他に、インクジェット法によって作製しても良い。 In addition to the photolithography method, the ink jet method may be used.
・BM層の膜厚は、1.0μmとした。BM層の膜厚は、0.5μm〜2.5μmの間が好ましい。
(2)着色層(RGB層)
材料:赤色、緑色、青色の顔料をそれぞれ分散させたネガ型感光性樹脂
作製方法:
・フォトリソグラフィー法にて、BM層1を積層した基板5上に、RGB層2を積層させた。
-The film thickness of BM layer was 1.0 micrometer. The film thickness of the BM layer is preferably between 0.5 μm and 2.5 μm.
(2) Colored layer (RGB layer)
Material: Negative photosensitive resin in which red, green and blue pigments are dispersed respectively.
-
フォトリソグラフィー法の他に、インクジェット法によって作製しても良い。 In addition to the photolithography method, the ink jet method may be used.
・BM層1との膜厚差は、最大2.5μmとした。膜厚差は、1.0〜3.5μm程度が好ましい。
(3)透明導電膜層(ITO層)
材料:ITOターゲット
作製方法:
・スパッタリング装置を使用して、ITO3をカラーフィルタに蒸着させた。
-The film thickness difference with the BM layer 1 was 2.5 μm at the maximum. The difference in film thickness is preferably about 1.0 to 3.5 μm.
(3) Transparent conductive film layer (ITO layer)
Material: ITO target Production method:
-ITO3 was vapor-deposited on the color filter using the sputtering device.
・今回は、ITO3膜厚、1000[Å]とした。ITO3膜厚は、500[Å]〜2000[Å]の間が好ましい。 ・ This time, the ITO3 film thickness was set to 1000 [Å]. The ITO3 film thickness is preferably between 500 [Å] and 2000 [Å].
以上の工程を経ることで、着色層の画素形状が円形であるカラーフィルタを作製することが出来た。本実施例によるカラーフィルタは、解像度が従来に比べ3〜5%向上する。 Through the above steps, a color filter having a circular pixel shape of the colored layer could be produced. The resolution of the color filter according to the present embodiment is improved by 3 to 5% compared with the conventional color filter.
1・・・ブラックマトリックス
2・・・着色画素
21・・・REDの着色画素
22・・・GREENの着色画素
23・・・BLUEの着色画素
3・・・透明導電膜
4・・・開口部
5・・・基板
10・・・ブラックマトリックス
10a・・・マトリックス部
10b・・・額縁部
12・・・着色画素
13・・・透明導電膜
14・・・開口部
15・・・ガラス基板
100a・・・マトリックス部
100b・・・額縁部
102・・・マトリックス部のパターン
103・・・シミュレーション結果のパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
開口部が、円形状であることを特徴とするカラーフィルタ。 In a color filter for liquid crystal display provided with a black matrix layer for partitioning colored pixels at openings and colored pixels on a substrate,
A color filter, wherein the opening has a circular shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012160532A JP2014021320A (en) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Color filter |
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WO2020067211A1 (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 大日本印刷株式会社 | Filter substrate, display panel and display device |
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- 2012-07-19 JP JP2012160532A patent/JP2014021320A/en active Pending
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JPWO2020067211A1 (en) * | 2018-09-25 | 2021-10-07 | 大日本印刷株式会社 | Filter board, display panel and display device |
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