JP2016109984A - Color filter, liquid crystal display prepared therewith and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter having a touch panel function and a method of producing the same.SOLUTION: A color filter has a transparent base material, a conductive black matrix formed on a one principal face of the transparent base material where a coloring part is formed, and a conductive electrode formed on the other principal face of the transparent base material where the coloring part is not formed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液晶ディスプレイなどに用いられるタッチパネル機能を有したカラーフィルタに関する。   The present invention relates to a color filter having a touch panel function used for a liquid crystal display or the like.

近年、カラー液晶表示装置は、液晶カラーテレビや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、携帯電話機や、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、タッチパネルを液晶表示パネルと一体型で構成して、タッチパネルを画像情報の入出力装置として使用する、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。   In recent years, color liquid crystal display devices have formed a large market as liquid crystal color televisions and liquid crystal display device-integrated notebook personal computers. In addition to mobile phones, personal digital assistants, car navigation systems, touch panel type liquid crystal displays that use a touch panel as an input / output device for image information, with the touch panel integrated with the liquid crystal display panel, have become popular in the market. It was.

タッチパネルは、その構造及び検出方式の違いにより、抵抗膜式や静電容量型、超音波方式、光学方式等の様々なタイプがある。このうち、静電容量型タッチパネルは、1枚の基板上に透光性導電膜(透光性電極)を有し、指またはペン等が接触(タッチ)することによって形成される静電容量を介して流れる微弱電流量の変化を検出することによって、被接触位置を特定するもので、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。可動部分を有しない静電容量型タッチパネルは、光学特性(透過率)が高く、耐久性や動作温度特性が抵抗膜方式タッチパネルと比べて優れている。   There are various types of touch panels, such as a resistive film type, a capacitance type, an ultrasonic method, and an optical method, depending on the structure and detection method. Among these, the capacitive touch panel has a translucent conductive film (translucent electrode) on a single substrate, and has a capacitance formed by contact (touch) with a finger or a pen. The position to be touched is specified by detecting a change in the amount of weak current flowing through the liquid crystal display device, receiving the instructed content as an input signal and driving the liquid crystal display device. A capacitive touch panel that does not have a movable part has high optical characteristics (transmittance), and is superior in durability and operating temperature characteristics to a resistive touch panel.

従来は、タッチパネル式液晶ディスプレイ作製時には、例えば特許文献1に開示されているように、タッチパネル電極とカラーフィルタとを別々の基板に作成し、モジュールにする時に貼り合わせる技術が主流であった。しかしながら、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。そこで、例えば特許文献2、及び特許文献3に開示されているように、タッチパネル電極とカラーフィルタ基板との貼り合わせの工程削減目的と、貼り合わせた時に発生する空隙による光学特性低減防止のために、タッチパネル電極とカラーフィルタとを同一のガラス基板の表裏に形成する技術が検討されている。   Conventionally, when a touch panel type liquid crystal display is manufactured, as disclosed in, for example, Patent Document 1, a technique in which a touch panel electrode and a color filter are formed on separate substrates and bonded together to form a module has been mainstream. However, there were problems in display performance, such as interference fringes due to subtle deviations between the touch panel stripe and the color filter stripe, and parallax in oblique display due to the distance between the touch panel surface and the color filter surface. . Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, for the purpose of reducing the bonding process between the touch panel electrode and the color filter substrate, and for preventing optical characteristics from being reduced due to the gap generated when the bonding is performed. Techniques for forming touch panel electrodes and color filters on the front and back surfaces of the same glass substrate have been studied.

タッチパネル電極とカラーフィルタとを同一のガラス基板の表裏に形成する技術のうち、TFT(thin film transistor)−LCDセル内にタッチパネル機能を内蔵したものがインセル型であり、偏光板とカラーフィルタとを設けたガラス基板の間にタッチパネル機能を内蔵したものがオンセル型である。インセル型は、TFT基板上の画素内部にタッチセンサ機能を組み込む必要があるため、歩留り低下が発生する懸念がある。また、インセル型は、画素内部にタッチセンサ機能を組み込むので、画素内の表示に利用できる有効表示領域の面積が減ってしまい、画質が劣化することも課題である。一方で、オンセル型は、カラーフィルタ基板と偏光板との間に電極パターンを形成するため、歩留りを確保しやすい。また、オンセル型は、画素内の有効表示領域の面積も減らないため、画質劣化もほとんどない。   Of the technologies for forming the touch panel electrodes and color filters on the front and back of the same glass substrate, the TFT (thin film transistor) -LCD cell with a built-in touch panel function is an in-cell type. An on-cell type has a built-in touch panel function between provided glass substrates. Since the in-cell type needs to incorporate a touch sensor function inside the pixel on the TFT substrate, there is a concern that the yield may decrease. In addition, since the in-cell type incorporates a touch sensor function inside a pixel, the area of an effective display area that can be used for display in the pixel is reduced, and the image quality is deteriorated. On the other hand, since the on-cell type forms an electrode pattern between the color filter substrate and the polarizing plate, it is easy to ensure the yield. In the on-cell type, since the area of the effective display area in the pixel is not reduced, the image quality is hardly deteriorated.

特開2007−178758号公報JP 2007-178758 A 特開2008−009750号公報JP 2008-009750 A 特開2010−072584号公報JP 2010-072584 A

ところで、従来のオンセル型タッチパネルでは、透明基材の着色層が塗布されていない面側にタッチセンシングのためのY電極パターンとX電極パターンとの2つを形成する。このため、その交点がショートすることがないよう、X電極パターン(あるいはY電極パターン)の形成された層とY電極パターン(あるいはX電極パターン)の形成された層とを絶縁層で分けるなどの構造が必要であり、製造工程の負荷が大きかった。   By the way, in the conventional on-cell type touch panel, two of the Y electrode pattern and the X electrode pattern for touch sensing are formed on the surface side where the colored layer of the transparent substrate is not applied. For this reason, the layer where the X electrode pattern (or Y electrode pattern) is formed and the layer where the Y electrode pattern (or X electrode pattern) is formed are separated by an insulating layer so that the intersection is not short-circuited. The structure was necessary and the manufacturing process was heavy.

本発明は、この課題を解決した、タッチパネル機能を有したカラーフィルタと、その製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a color filter having a touch panel function and a method for manufacturing the same, which solves this problem.

上記課題を解決するための本発明の一局面は、透明基材の着色部が形成される一方主面上に形成された導電性を有するブラックマトリックスと、透明基材の着色部が形成されない他方主面上に形成された導電性電極とを備えるカラーフィルタである。   One aspect of the present invention for solving the above problems is that a colored black matrix having a conductive color formed on one main surface on which a colored portion of a transparent substrate is formed and a colored portion of a transparent substrate are not formed. It is a color filter provided with the conductive electrode formed on the main surface.

また、導電性を有するブラックマトリックスのシート抵抗が270Ω/□以下であってもよい。   Further, the sheet resistance of the conductive black matrix may be 270Ω / □ or less.

また、導電性を有するブラックマトリックスが、金属ナノワイヤー、金属粒子、カーボンナノチューブ、グラファイト、導電性高分子のいずれか、またはそれら複数の組み合わせからなる導電材料を含んでいてもよい。   Further, the conductive black matrix may include a conductive material made of any of metal nanowires, metal particles, carbon nanotubes, graphite, conductive polymers, or a combination thereof.

また、導電性を有するブラックマトリックスの内、一方向に平行に並んで形成された複数のブラックマトリックスがこれらと交差する方向に形成された導電性ブラックマトリックスで電気的に接続されていてもよい。   Moreover, among the black matrix having conductivity, a plurality of black matrices formed in parallel in one direction may be electrically connected by a conductive black matrix formed in a direction intersecting with these.

また、導電性電極が、ITO、金属メッシュ、金属ナノワイヤー、導電性を有するブラックマトリックス樹脂の導電材料のいずれか、または複数の組み合わせからなる導電材料を含んでいてもよい。   Further, the conductive electrode may include a conductive material made of any one of ITO, metal mesh, metal nanowire, conductive black matrix resin, or a combination of a plurality of conductive materials.

また、導電性を有するブラックマトリックスと導電性電極との間の静電容量を読み取ることでタッチ位置のセンシングを行うタッチパネル機能を有していてもよい。   Moreover, you may have the touchscreen function which performs the sensing of a touch position by reading the electrostatic capacitance between the black matrix which has electroconductivity, and an electroconductive electrode.

また、上記一局面のカラーフィルタにTFT基板と液晶とを形成して、液晶ディスプレイとしてもよい。   Further, a TFT substrate and a liquid crystal may be formed on the color filter of the above aspect to form a liquid crystal display.

本発明の他の局面は、透明基材の一方主面上に、導電性を有するブラックマトリックスを形成した画素層を積層する工程と、画素層の上に、液晶及びTFT基板を順に貼り合わせる工程と、画素層が積層されていない透明基材の他方主面上に、導電性電極を形成する工程とを含む、液晶ディスプレイの製造方法である。   Another aspect of the present invention is a step of laminating a pixel layer in which a conductive black matrix is formed on one main surface of a transparent substrate, and a step of sequentially bonding a liquid crystal and a TFT substrate on the pixel layer. And a step of forming a conductive electrode on the other main surface of the transparent base material on which the pixel layer is not laminated.

本発明の他の局面は、透明基材の一方主面上に、導電性を有するブラックマトリックスを形成した画素層を積層する工程と、画素層が積層されていない透明基材の他方主面上に、導電性電極を形成する工程と、画素層の上に、液晶及びTFT基板を順に貼り合わせる工程とを含む、液晶ディスプレイの製造方法である。   Another aspect of the present invention includes a step of laminating a pixel layer in which a conductive black matrix is formed on one main surface of a transparent substrate, and the other main surface of the transparent substrate on which no pixel layer is laminated. And a step of forming a conductive electrode and a step of sequentially bonding a liquid crystal and a TFT substrate on the pixel layer.

本発明によれば、カラーフィルタの着色部が形成された一方主面上に、導電性を有するブラックマトリックス樹脂で一方の電極パターン(YあるいはX電極パターン)を形成し、着色部が形成されていないもう他方主面上に、金属膜などの導電材料によって他方の電極パターン(XあるいはY電極パターン)を形成する。これにより、一方主面上の電極パターンと他方主面上の電極パターンとの間のタッチセンシングを行うことができるので、オンセル型タッチパネル一体のカラーフィルタを得ることができる。   According to the present invention, one electrode pattern (Y or X electrode pattern) is formed with a conductive black matrix resin on one main surface of the color filter where the colored portion is formed, and the colored portion is formed. The other electrode pattern (X or Y electrode pattern) is formed by using a conductive material such as a metal film on the other main surface. Thereby, since touch sensing between the electrode pattern on the one main surface and the electrode pattern on the other main surface can be performed, an on-cell touch panel integrated color filter can be obtained.

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ1の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the color filter 1 which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示したカラーフィルタ1のA方向矢視平面図である。It is an A direction arrow top view of the color filter 1 shown in FIG. 図1に示したカラーフィルタ1をB方向矢視平面図である。FIG. 2 is a plan view of the color filter 1 shown in FIG. 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ1を用いた液晶ディスプレイの構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the liquid crystal display using the color filter 1 which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ1の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the color filter 1 which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明のカラーフィルタの実施形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the color filter of the present invention will be described with reference to the drawings.

[カラーフィルタの構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ1の構成を説明する断面図である。図2に、図1に示したカラーフィルタ1を透明絶縁層15から見たA方向矢視平面図を示す。図3に、図1に示したカラーフィルタ1を導電性電極層16から見たB方向矢視平面図を示す。
[Color filter configuration]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a color filter 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a plan view of the color filter 1 shown in FIG. FIG. 3 shows a plan view of the color filter 1 shown in FIG.

図1に示す本実施形態に係るカラーフィルタ1は、透明基材10と、透明基材10の一方主面の上に積層された画素層11と、画素層11の上に積層された透明絶縁層15と、透明基材10の一方主面とは反対側の他方主面の上に積層された導電性電極層16と、を含んで構成されている。画素層11は、非導電性ブラックマトリックス12と、導電性ブラックマトリックス13と、赤色着色部14Rと、緑色着色部14Gと、青色着色部14Bとを含む。導電性電極層16は、導電性電極16aを含む。   A color filter 1 according to this embodiment shown in FIG. 1 includes a transparent base material 10, a pixel layer 11 laminated on one main surface of the transparent base material 10, and a transparent insulation laminated on the pixel layer 11. The layer 15 and the conductive electrode layer 16 laminated on the other main surface opposite to the one main surface of the transparent substrate 10 are configured. The pixel layer 11 includes a non-conductive black matrix 12, a conductive black matrix 13, a red colored portion 14R, a green colored portion 14G, and a blue colored portion 14B. The conductive electrode layer 16 includes a conductive electrode 16a.

図2に示すように、透明基材10の一方主面には、赤色着色部14R、緑色着色部14G、及び青色着色部14Bが、透明基材10のY軸方向と平行に、ストライプ状に平行に並んで複数形成されている。また、透明基材10の一方主面には、非導電性ブラックマトリックス12及び導電性ブラックマトリックス13が、赤色着色部14R、緑色着色部14G、及び青色着色部14Bを画素に区切る配置で、それぞれ交差してパターン形成されている。ここで、導電性ブラックマトリックス13は、透明基材10のY軸方向に平行に並んだ複数のストライプパターンで構成されている。そして、望ましくは、このY軸方向に平行に並んだ導電性ブラックマトリックス13は、これと交差する方向(透明基材10のX軸方向)に形成された導電性ブラックマトリックス13で電気的に接続されている。さらに、透明基材10の一方主面には、導電性ブラックマトリックス13をタッチパネル制御に用いる集積回路(IC)と電気的に接続するための電極線17が、形成されている。   As shown in FIG. 2, on one main surface of the transparent substrate 10, a red colored portion 14 </ b> R, a green colored portion 14 </ b> G, and a blue colored portion 14 </ b> B are striped parallel to the Y-axis direction of the transparent substrate 10. A plurality are formed side by side in parallel. Further, on one main surface of the transparent substrate 10, a non-conductive black matrix 12 and a conductive black matrix 13 are arranged so as to divide the red colored portion 14R, the green colored portion 14G, and the blue colored portion 14B into pixels, respectively. Crossed and patterned. Here, the conductive black matrix 13 is composed of a plurality of stripe patterns arranged in parallel to the Y-axis direction of the transparent substrate 10. Desirably, the conductive black matrixes 13 arranged in parallel to the Y-axis direction are electrically connected by the conductive black matrix 13 formed in a direction intersecting with the conductive black matrix 13 (X-axis direction of the transparent substrate 10). Has been. Furthermore, an electrode wire 17 for electrically connecting the conductive black matrix 13 to an integrated circuit (IC) used for touch panel control is formed on one main surface of the transparent substrate 10.

図3に示すように、透明基材10の他方主面には、透明基材10のX軸方向に並列した複数のストライプパターンで構成された導電性電極16aが形成されている。また、透明基材10の他方主面には、導電性電極16aをタッチパネル制御に用いる集積回路(IC)と電気的に接続するための電極線17が、形成されている。   As shown in FIG. 3, a conductive electrode 16 a configured by a plurality of stripe patterns arranged in parallel in the X-axis direction of the transparent substrate 10 is formed on the other main surface of the transparent substrate 10. In addition, an electrode line 17 for electrically connecting the conductive electrode 16a to an integrated circuit (IC) used for touch panel control is formed on the other main surface of the transparent substrate 10.

本発明で用いる透明基材10は、可視光に対して80%以上の透過率を有するものを用いることができ、好ましくは95%以上の透過率を有するものを用いることができる。一般に、液晶表示装置に用いられているものでよく、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、環状オレフィンコポリマー等の透明樹脂基板が使用可能である。これらは1種類で使用してもよいし、2種類以上の材料を組み合わせて使用してもよい。本発明に係るタッチパネル機能は静電容量型であるため、従来のタッチスクリーン方式のように外力による歪みの必要はなく、適用する表示パネルの仕様によって材質及び厚みは適宜選択できるが、工程での耐熱性を考慮するとガラス基板が最適である。   As the transparent substrate 10 used in the present invention, one having a transmittance of 80% or more with respect to visible light can be used, and one having a transmittance of 95% or more can be preferably used. Generally, it may be one used for a liquid crystal display device, and an inorganic transparent substrate such as glass or a transparent resin substrate such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, and cyclic olefin copolymer can be used. These may be used alone or in combination of two or more materials. Since the touch panel function according to the present invention is an electrostatic capacity type, there is no need for distortion due to external force as in the conventional touch screen system, and the material and thickness can be appropriately selected depending on the specifications of the display panel to be applied. A glass substrate is optimal in view of heat resistance.

非導電性ブラックマトリックス12は、導電性を有さない材料で構成されたブラックマトリックスである。この非導電性ブラックマトリックス12は、例えば黒色顔料を分散させた厚み0.5〜3.0μmのアクリル系樹脂を用いることが望ましいが、その反射率が10%以下である絶縁材料であれば、特に限定はされない。   The non-conductive black matrix 12 is a black matrix made of a material that does not have conductivity. For this non-conductive black matrix 12, it is desirable to use, for example, an acrylic resin having a thickness of 0.5 to 3.0 μm in which a black pigment is dispersed, but if it is an insulating material having a reflectance of 10% or less, There is no particular limitation.

導電性ブラックマトリックス13は、導電性を有する材料で構成されたブラックマトリックスである。この導電性ブラックマトリックス13は、そのシート抵抗が270Ω/□以下で、かつ膜厚が0.5〜3.0μmで、かつその反射率が10%以下であれば、特に限定されない。しかし、非導電性ブラックマトリックス12に、金属ナノワイヤー、金属粒子、カーボンナノチューブ、グラファイト、導電性高分子のいずれか、またはそれら複数の組み合わせからなる導電材料を混合させて導電性を得ることが望ましい。   The conductive black matrix 13 is a black matrix made of a conductive material. The conductive black matrix 13 is not particularly limited as long as the sheet resistance is 270Ω / □ or less, the film thickness is 0.5 to 3.0 μm, and the reflectance is 10% or less. However, it is desirable to obtain conductivity by mixing the non-conductive black matrix 12 with a conductive material made of metal nanowires, metal particles, carbon nanotubes, graphite, conductive polymers, or a combination thereof. .

赤色着色部14Rは、赤色に着色された部位である。緑色着色部14Gは、緑色に着色された部位である。青色着色部14Bは、青色に着色された部位である。これらの、赤色着色部14R、緑色着色部14G、及び青色着色部14Bの材料は、例えば各色の顔料を分散させた厚み0.5〜3.0μmのアクリル系樹脂よりなる。   The red colored portion 14R is a portion colored in red. The green coloring portion 14G is a portion colored green. The blue colored portion 14B is a portion colored in blue. The materials of the red coloring portion 14R, the green coloring portion 14G, and the blue coloring portion 14B are made of, for example, an acrylic resin having a thickness of 0.5 to 3.0 μm in which pigments of respective colors are dispersed.

非導電性ブラックマトリックス12、導電性ブラックマトリックス13、赤色着色部14R、緑色着色部14G、及び青色着色部14Bの塗布方法としては、スピンコートやスピンレスコートが通常用いられるが、透明基材10の上に均一な膜厚で塗布できる方法であれば、これらに限定されない。   As a coating method for the non-conductive black matrix 12, the conductive black matrix 13, the red colored portion 14R, the green colored portion 14G, and the blue colored portion 14B, spin coating or spinless coating is usually used. The method is not limited to these as long as it can be applied with a uniform film thickness.

透明絶縁層15は、赤色着色部14R、緑色着色部14G、及び青色着色部14Bを保護する目的で形成される。透明絶縁層15の材料としては、公知の材料を用いて形成でき、例えば感光性を持たせた透明樹脂等の有機系材料が挙げられる。有機系材料としては、重合性基含有オリゴマー、モノマー、光重合開始剤及びその他添加剤を含有するUV硬化型コーティング組成物を用いることができる。   The transparent insulating layer 15 is formed for the purpose of protecting the red colored portion 14R, the green colored portion 14G, and the blue colored portion 14B. As a material of the transparent insulating layer 15, it can form using a well-known material, For example, organic type materials, such as transparent resin provided with photosensitivity, are mentioned. As the organic material, a UV curable coating composition containing a polymerizable group-containing oligomer, monomer, photopolymerization initiator and other additives can be used.

導電性電極層16の導電性電極16aは、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、またはそれらの2種類もしくは3種類の混合酸化物からなる材料を、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式で積層して形成したり、金属ナノワイヤー、PEDOT、カーボンナノチューブ、あるいは導電性を有するブラックマトリックス樹脂などの塗布型導電材料を、スピンコート、スピンレスコート、ナイフコートなどの公知の塗布方法で形成したりする方法が挙げられるが、特に材料や積層方法を限定するものではない。   The conductive electrode 16a of the conductive electrode layer 16 is made of indium oxide, zinc oxide, tin oxide, or a dry oxide such as a vacuum deposition method or a sputtering method using a material composed of two or three kinds thereof. It is formed by laminating with, or a coating type conductive material such as metal nanowire, PEDOT, carbon nanotube, or conductive black matrix resin is formed by a known coating method such as spin coating, spinless coating, knife coating, etc. However, the material and the laminating method are not particularly limited.

非導電性ブラックマトリックス12、導電性ブラックマトリックス13、赤色着色部14R、緑色着色部14G、青色着色部14B、及び導電性電極16aのそれぞれの形状を形成する方法としては、通常フォトリソ法が用いられる。   As a method of forming each of the non-conductive black matrix 12, the conductive black matrix 13, the red colored portion 14R, the green colored portion 14G, the blue colored portion 14B, and the conductive electrode 16a, a photolithography method is usually used. .

電極線17は、透明基材10の一方主面上に形成された導電性ブラックマトリックス13あるいは透明基材10の他方主面上に形成された導電性電極16aを、タッチパネル制御に用いるICに接続する目的で形成される。電極線17の材料としては、導電性金属ペースト、導電性金属ナノワイヤー、薄膜金属などが挙げられるが、導電性ブラックマトリックス13あるいは導電性電極16aがICと導通できるのに十分な抵抗値を得られるものであれば、特に限定はされない。また、電極線17の形成方法も、グラビアオフセット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷などのウェットコーティングや、スパッタリング、蒸着、CVDなどのドライコーティングなどが挙げられるが、これも限定されない。   The electrode wire 17 connects the conductive black matrix 13 formed on one main surface of the transparent substrate 10 or the conductive electrode 16a formed on the other main surface of the transparent substrate 10 to an IC used for touch panel control. Formed for the purpose of. Examples of the material of the electrode wire 17 include a conductive metal paste, a conductive metal nanowire, and a thin film metal. A sufficient resistance value is obtained so that the conductive black matrix 13 or the conductive electrode 16a can be electrically connected to the IC. As long as it can be used, there is no particular limitation. Examples of the method for forming the electrode lines 17 include wet coating such as gravure offset printing, screen printing, and flexographic printing, and dry coating such as sputtering, vapor deposition, and CVD, but are not limited thereto.

本実施形態のカラーフィルタ1は、透明基材10の一方主面にタッチセンシングのための一方の電極パターン(この実施例ではY電極パターン)を導電性ブラックマトリックス13で形成し、透明基材10の他方主面にタッチセンシングのための他方の電極パターン(この実施例ではX電極パターン)を導電性電極16aで形成している。このカラーフィルタ1の構造により、導電性ブラックマトリックス13と導電性電極16aとの間に生じる静電容量の変化を読み取ることで、タッチ位置の判断(センシング)を行うことができる。すなわち、本実施形態のカラーフィルタ1は、オンセル型タッチパネル一体のカラーフィルタ1として機能させることができる。   In the color filter 1 of the present embodiment, one electrode pattern (Y electrode pattern in this embodiment) for touch sensing is formed on one main surface of the transparent substrate 10 with the conductive black matrix 13. The other electrode pattern (X electrode pattern in this embodiment) for touch sensing is formed of the conductive electrode 16a on the other main surface. With the structure of the color filter 1, the touch position can be determined (sensing) by reading the change in capacitance generated between the conductive black matrix 13 and the conductive electrode 16 a. That is, the color filter 1 of this embodiment can function as the color filter 1 integrated with the on-cell touch panel.

こうして得られるオンセル型タッチパネル一体のカラーフィルタ1は、X電極パターンとY電極パターンとが透明基材10を介して形成されているため、これまで必要だったX電極パターンとY電極パターンとの間の絶縁層形成が不要であり、また電極パターンの交点でジャンパー層を必要とせず、さらに従来からカラーフィルタに必ず存在するブラックマトリックスの構造を応用して電極パターンを設けるため、その製造負荷を低減することができる。   Since the on-cell touch panel integrated color filter 1 obtained in this way is formed with the X electrode pattern and the Y electrode pattern through the transparent base material 10, the gap between the X electrode pattern and the Y electrode pattern that has been required so far is used. Insulating layer formation is not required, no jumper layer is required at the intersection of electrode patterns, and the electrode pattern is provided by applying the black matrix structure that has always existed in color filters, reducing the manufacturing load. can do.

また、図4に示すように、オンセル型タッチパネル一体のカラーフィルタ1を公知の液晶層20及びTFT基板30と貼り合わせることで、タッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ40を得ることができる。   Also, as shown in FIG. 4, a liquid crystal display 40 having a touch panel function can be obtained by bonding the color filter 1 integrated with the on-cell touch panel to a known liquid crystal layer 20 and the TFT substrate 30.

[液晶ディスプレイの製造方法]
図5は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ1を用いた液晶ディスプレイ40の製造方法の一例を説明する図である。
[Liquid crystal display manufacturing method]
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of the liquid crystal display 40 using the color filter 1 according to an embodiment of the present invention.

まず、透明基材10が用意される(図5(a))。この透明基材10の一方主面の上に、非導電性ブラックマトリックス12のパターンが形成され、導電性ブラックマトリックス13のパターンが形成され、電極線17が形成される(図5(b))。この際、タッチセンシングに用いられる一方の電極パターンとして形成される。続いて、透明基材10の一方主面の上に、赤色着色部14R、緑色着色部14G、及び青色着色部14Bが、順次形成される(図5(c))。この工程により、画像層11が完成する。   First, the transparent base material 10 is prepared (FIG. 5A). On one main surface of the transparent substrate 10, a pattern of a non-conductive black matrix 12 is formed, a pattern of a conductive black matrix 13 is formed, and an electrode line 17 is formed (FIG. 5B). . At this time, it is formed as one electrode pattern used for touch sensing. Subsequently, a red colored portion 14R, a green colored portion 14G, and a blue colored portion 14B are sequentially formed on one main surface of the transparent substrate 10 (FIG. 5C). By this step, the image layer 11 is completed.

次に、画像層11の上に、透明絶縁層15が形成される(図5(d))。次に、透明基材10の他方主面の上に、導電性電極層16及び電極線17が形成される(図5(e))。最後に、透明絶縁層15の上に、液晶層20及びTFT基板30が順に貼り合わされる(図5(f))。以上の工程により、液晶ディスプレイ40が完成する。   Next, a transparent insulating layer 15 is formed on the image layer 11 (FIG. 5D). Next, the conductive electrode layer 16 and the electrode wire 17 are formed on the other main surface of the transparent substrate 10 (FIG. 5E). Finally, the liquid crystal layer 20 and the TFT substrate 30 are sequentially bonded onto the transparent insulating layer 15 (FIG. 5F). The liquid crystal display 40 is completed through the above steps.

なお、上記製造方法において、透明基材10の他方主面の上に導電性電極層16及び電極線17を形成する工程を一番最後、つまり透明絶縁層15の上に液晶層20及びTFT基板30を順に貼り合わせる工程の後に行ってもよい。   In the above manufacturing method, the last step of forming the conductive electrode layer 16 and the electrode wire 17 on the other main surface of the transparent substrate 10, that is, the liquid crystal layer 20 and the TFT substrate on the transparent insulating layer 15. You may perform after the process of bonding 30 in order.

[実施例]
透明基材10として無アルカリガラスを使用し、ガラスの一方主面に導電性がないブラックマトリックス樹脂をスピンコート法にて塗布し、ホットプレートにて100℃で5分間乾燥を行い、塗膜を乾燥させた。その後、光源として高圧水銀灯を用いて100mJ/cmで所望する開口部を有するフォトマスクを介して露光を実施した後、0.2質量%の炭酸水素ナトリウム水溶液にて、30秒間シャワー現像を実施した。水洗後、熱風循環式オーブンにて230℃で30分間加熱処理を実施して、非導電性ブラックマトリックス12を形成した。続いて、導電性を有するブラックマトリックス樹脂を非導電性ブラックマトリックス12と同様の方式で塗布・形成し、導電性ブラックマトリックス13を形成した。また、導電性ブラックマトリックス13は、タッチセンシングのYパターン電極として利用できるように、透明基材10のY軸方向に平行に並んだ100〜150本ずつのパターン線をY軸に対して垂直方向(透明基材10のX軸方向)のパターン線で束ねる形状とした。この時の非導電性ブラックマトリックス12及び導電性ブラックマトリックス13の厚みは、2μmであった。
[Example]
A non-alkali glass is used as the transparent substrate 10, a non-conductive black matrix resin is applied to one main surface of the glass by a spin coating method, and dried at 100 ° C. for 5 minutes on a hot plate. Dried. After that, exposure was performed through a photomask having a desired opening at 100 mJ / cm 2 using a high-pressure mercury lamp as a light source, and then shower development was performed for 30 seconds with a 0.2% by mass sodium bicarbonate aqueous solution. did. After washing with water, heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes in a hot air circulation oven to form a non-conductive black matrix 12. Subsequently, a conductive black matrix resin was applied and formed in the same manner as the nonconductive black matrix 12 to form a conductive black matrix 13. Further, the conductive black matrix 13 can be used as a Y pattern electrode for touch sensing, and 100 to 150 pattern lines arranged in parallel to the Y axis direction of the transparent substrate 10 are arranged in a direction perpendicular to the Y axis. It was made into the shape bundled with the pattern line (X-axis direction of the transparent base material 10). At this time, the thickness of the nonconductive black matrix 12 and the conductive black matrix 13 was 2 μm.

導電性を有するブラックマトリックス樹脂の塗液は、導電性を有さないブラックマトリックス樹脂に銀ナノワイヤーを混合して得た。形成後の非導電性ブラックマトリックス12及び導電性ブラックマトリックス13の反射率は、5〜8%であった。さらに、導電性ブラックマトリックス13のシート抵抗値は、230〜255Ω/□であった。   A conductive black matrix resin coating solution was obtained by mixing silver nanowires with a non-conductive black matrix resin. The reflectance of the non-conductive black matrix 12 and the conductive black matrix 13 after the formation was 5 to 8%. Furthermore, the sheet resistance value of the conductive black matrix 13 was 230 to 255Ω / □.

次に、赤色着色部14R、緑色着色部14G、青色着色部14Bを、順次2.5μmの厚みで形成した。形成方法は、各色に着色されたアクリル系樹脂をスピンコート法で塗布した後、高圧水銀灯を用いて100mJ/cmの光量を露光することによって硬化させ、露光されていない箇所のアクリル系樹脂を0.2質量%の炭酸水素ナトリウム水溶液のシャワーを30秒間当て現像することで得た。これにより、画素層11が形成された。その後、透明絶縁層15を新日鉄住金化学社製のオーバーコート剤V−259PAを塗液としてスピンコート法で塗布し、ホットプレートにて100℃で5分間乾燥を行い、塗膜を乾燥させた。乾燥後、光源として高圧水銀灯を用いて100mJ/cmの光量で露光し塗膜を硬化させ形成した。 Next, a red colored portion 14R, a green colored portion 14G, and a blue colored portion 14B were sequentially formed with a thickness of 2.5 μm. The forming method is that an acrylic resin colored in each color is applied by a spin coating method, and then cured by exposing the light amount of 100 mJ / cm 2 using a high-pressure mercury lamp. It was obtained by developing with a 0.2% by weight aqueous sodium hydrogen carbonate shower for 30 seconds. Thereby, the pixel layer 11 was formed. Thereafter, the transparent insulating layer 15 was applied by spin coating using an overcoat agent V-259PA manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. as a coating liquid, and dried at 100 ° C. for 5 minutes on a hot plate to dry the coating film. After drying, a high pressure mercury lamp was used as a light source, and the coating film was cured by exposure with a light amount of 100 mJ / cm 2 to form.

続いて、透明基材10の画素層11が形成されていない他方主面上に、導電性電極層16としてITOをスパッタリング法で一面に成膜した後、フォトリソ法と塩化第二鉄溶液にてエッチングを行い、透明基材10のX軸方向に平行に並んだXパターン電極の形状を形成した。次に、電極線17は、株式会社ミノグループのMP−704GOをグラビアオフセット印刷後し、130℃で10分間乾燥させ、2μmの厚みで形成した。   Subsequently, on the other main surface of the transparent substrate 10 on which the pixel layer 11 is not formed, ITO is formed as a conductive electrode layer 16 on one side by a sputtering method, and then by photolithography and ferric chloride solution. Etching was performed to form X-pattern electrode shapes arranged in parallel with the X-axis direction of the transparent substrate 10. Next, the electrode wire 17 was formed with a thickness of 2 μm after gravure offset printing of Mino Group MP-704GO, followed by drying at 130 ° C. for 10 minutes.

上述した材料と工程を経て、カラーフィルタ1、すなわちオンセル型タッチパネル一体のカラーフィルタ1を作成した。その後、オンセル型タッチパネル一体のカラーフィルタ1の画素層11面とTFT基板30とをシール材により貼り合わせ、その隙間に液晶材料を注入して液晶層20を形成し、タッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ40を作成した。   Through the above-described materials and processes, the color filter 1, that is, the color filter 1 integrated with the on-cell touch panel was produced. Thereafter, the surface of the pixel layer 11 of the color filter 1 integrated with the on-cell touch panel and the TFT substrate 30 are bonded together with a sealing material, and a liquid crystal material is injected into the gap to form the liquid crystal layer 20. A liquid crystal display 40 having a touch panel function. It was created.

タッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ40をICと接続し、タッチセンシング並びに液晶駆動の確認をしたところ、いずれも良好に動作することが確認できた。   When the liquid crystal display 40 having a touch panel function was connected to the IC and the touch sensing and the liquid crystal driving were confirmed, it was confirmed that both of them operated well.

本発明のカラーフィルタは、液晶カラーテレビ、液晶ノートパソコン、携帯電話機、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムなど、入出力装置としてタッチパネルを使用する液晶ディスプレイに利用可能である。   The color filter of the present invention can be used for a liquid crystal display using a touch panel as an input / output device, such as a liquid crystal color television, a liquid crystal notebook personal computer, a mobile phone, a portable information terminal, and a car navigation system.

1 カラーフィルタ
10 透明基材
11 画素層
12 非導電性ブラックマトリックス
13 導電性ブラックマトリックス
14R 赤色着色部
14G 緑色着色部
14B 青色着色部
15 透明絶縁膜
16 導電性電極層
16a 導電性電極
17 電極線
20 液晶層
30 TFT基板
40 液晶ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Color filter 10 Transparent base material 11 Pixel layer 12 Nonelectroconductive black matrix 13 Conductive black matrix 14R Red colored part 14G Green colored part 14B Blue colored part 15 Transparent insulating film 16 Conductive electrode layer 16a Conductive electrode 17 Electrode line 20 Liquid crystal layer 30 TFT substrate 40 Liquid crystal display

Claims (9)

透明基材と、
前記透明基材の着色部が形成される一方主面上に形成された導電性を有するブラックマトリックスと、
前記透明基材の着色部が形成されない他方主面上に形成された導電性電極とを備える、カラーフィルタ。
A transparent substrate;
A black matrix having conductivity formed on one main surface where the colored portion of the transparent substrate is formed;
A color filter comprising: a conductive electrode formed on the other main surface where the colored portion of the transparent substrate is not formed.
前記導電性を有するブラックマトリックスのシート抵抗が270Ω/□以下である、請求項1に記載のカラーフィルタ。   The color filter according to claim 1, wherein the conductive black matrix has a sheet resistance of 270Ω / □ or less. 前記導電性を有するブラックマトリックスが、金属ナノワイヤー、金属粒子、カーボンナノチューブ、グラファイト、導電性高分子のいずれか、またはそれら複数の組み合わせからなる導電材料を含む、請求項1または2に記載のカラーフィルタ。   The color according to claim 1 or 2, wherein the conductive black matrix includes a conductive material made of metal nanowires, metal particles, carbon nanotubes, graphite, a conductive polymer, or a combination thereof. filter. 前記導電性を有するブラックマトリックスの内、一方向に平行に並んで形成された複数のブラックマトリックスがこれらと交差する方向に形成された導電性ブラックマトリックスで電気的に接続されている、請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルタ。   2. The plurality of black matrices formed in parallel in one direction among the black matrixes having conductivity are electrically connected by a conductive black matrix formed in a direction crossing these. The color filter in any one of -3. 前記導電性電極が、ITO、金属メッシュ、金属ナノワイヤー、導電性を有するブラックマトリックス樹脂のいずれか、またはそれらの複数の組み合わせからなる導電材料を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフィルタ。   5. The conductive electrode according to claim 1, wherein the conductive electrode includes a conductive material made of any one of ITO, metal mesh, metal nanowire, conductive black matrix resin, or a combination thereof. Color filter. 前記導電性を有するブラックマトリックスと前記導電性電極との間の静電容量を読み取ることでタッチ位置のセンシングを行うタッチパネル機能を有した、請求項1〜5のいずれかに記載のカラーフィルタ。   The color filter according to claim 1, further comprising a touch panel function that senses a touch position by reading a capacitance between the conductive black matrix and the conductive electrode. 請求項6に記載のカラーフィルタと、
液晶と、
TFT基板とを備えた、液晶ディスプレイ。
A color filter according to claim 6;
Liquid crystal,
A liquid crystal display comprising a TFT substrate.
透明基材の一方主面上に、導電性を有するブラックマトリックスを形成した画素層を積層する工程と、
前記画素層の上に、液晶及びTFT基板を順に貼り合わせる工程と、
前記画素層が積層されていない前記透明基材の他方主面上に、導電性電極を形成する工程とを含む、液晶ディスプレイの製造方法。
A step of laminating a pixel layer on which a conductive black matrix is formed on one main surface of the transparent substrate;
A step of sequentially bonding a liquid crystal and a TFT substrate on the pixel layer;
Forming a conductive electrode on the other main surface of the transparent base material on which the pixel layer is not laminated.
透明基材の一方主面上に、導電性を有するブラックマトリックスを形成した画素層を積層する工程と、
前記画素層が積層されていない前記透明基材の他方主面上に、導電性電極を形成する工程と、
前記画素層の上に、液晶及びTFT基板を順に貼り合わせる工程とを含む、液晶ディスプレイの製造方法。
A step of laminating a pixel layer on which a conductive black matrix is formed on one main surface of the transparent substrate;
Forming a conductive electrode on the other main surface of the transparent substrate on which the pixel layer is not laminated;
A method of manufacturing a liquid crystal display, comprising: sequentially bonding a liquid crystal and a TFT substrate on the pixel layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021109231A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-10 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel and preparation method therefor

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