JP2018005020A - Color filter and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter excellent in flatness and display characteristics, which reduces influences by the height of a horn-shaped part appearing on an end of a black matrix, and a method for manufacturing the color filter.SOLUTION: The color filter includes a black matrix and color pixels formed on a glass substrate and has a resist pattern cured on an upper surface of the black matrix. In a cross-sectional view, the line width of the resist pattern is smaller than the line width of the black matrix. In a plan view, the color pixels are segmented by the resist pattern. Preferably, the resist pattern is made of the same material as the black matrix or one of the color pixels, or made of a transparent resin.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が形成されたカラーフィルタ、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a color filter in which a black matrix and colored pixels are formed on a glass substrate, and a manufacturing method thereof.

液晶表示装置などの表示装置において、カラー表示、反射率の低減、コントラストの調整、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは有用な手段となっている。表示装置に用いられるカラーフィルタは、多くの場合、画素として形成され用いられる。表示装置に用いられるカラーフィルタの画素を形成する方法として、これまで実用化されてきた方法には、印刷法、フォトリソグラフィ法などが挙げられる。   In a display device such as a liquid crystal display device, it is a useful means to use a color filter for purposes such as color display, reflectance reduction, contrast adjustment, and spectral characteristic control. In many cases, color filters used in display devices are formed and used as pixels. As a method for forming a pixel of a color filter used in a display device, a printing method, a photolithography method, and the like can be given as methods that have been put into practical use.

図4(a)は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの画素の一例を拡大して示す平面図である。また、図4(b)は、図4(a)に示すカラーフィルタの画素のX−X線における断面図である。図4(a)、(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50上にブラックマトリックス51、着色画素52、オーバーコート層(図示せず)、及び透明導電膜54が順次形成されたものである。   FIG. 4A is an enlarged plan view illustrating an example of a pixel of a color filter used in a liquid crystal display device. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line XX of the pixel 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 black matrix 51, a colored pixel 52, an overcoat layer (not shown), and a transparent conductive film on a glass substrate 50. 54 are sequentially formed.

液晶表示装置に用いられる上記カラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板50上に所定の形状の開口部を有するブラックマトリックス51を形成し、次に、ガラス基板50上のブラックマトリックス51の開口部に位置合わせして着色画素52を形成し、さらにオーバーコート層、透明導電膜54を順次形成する方法が広く用いられている。   As a method for manufacturing the color filter used in the liquid crystal display device, first, a black matrix 51 having an opening of a predetermined shape is formed on the glass substrate 50, and then the openings of the black matrix 51 on the glass substrate 50 are formed. A method is widely used in which the colored pixel 52 is formed in alignment with the portion, and the overcoat layer and the transparent conductive film 54 are sequentially formed.

ブラックマトリックス51は遮光性を有し、その開口部にてガラス基板上での着色画素52の位置を定め、着色画素52の大きさを均一なものとしている。また、表示装置に用いられる際に、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、且つコントラストの向上した画像にする機能を有している。   The black matrix 51 has a light shielding property, and the positions of the colored pixels 52 on the glass substrate are determined by the openings, so that the size of the colored pixels 52 is uniform. Further, when used in a display device, it has a function of shielding unwanted light and making an image of the display device a uniform image with no unevenness and an improved contrast.

ブラックマトリックス51の形成は、例えば、ガラス基板50上に、黒色レジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介したパターン露光、現像によって不要な部分のレジストを除去し、残存したレジストにてブラックマトリックス51を形成するフォトリソグラフィ法がとられている。黒色レジストの膜厚は、例えば、1.0μm〜1.5μm程度の厚さにして必要な光学濃度を得るようにしている。   The black matrix 51 is formed by, for example, providing a black resist coating film on the glass substrate 50, removing unnecessary portions of the resist by pattern exposure and development on the coating film through a photomask, and remaining resist. The photolithography method for forming the black matrix 51 is employed. The thickness of the black resist is, for example, about 1.0 μm to 1.5 μm so as to obtain a necessary optical density.

また、着色画素52は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタの機能を有するものであり、ブラックマトリックス51が形成されたガラス基板50上に、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色レジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像によって着色画素52を形成するフォトリソグラフィ法がとられる。   The colored pixels 52 have, for example, red, green, and blue filter functions, and are negative color resists in which pigments and other pigments are dispersed on the glass substrate 50 on which the black matrix 51 is formed. A photolithographic method is employed in which a colored pixel 52 is formed by exposing and developing the coating film through a photomask.

また、透明導電膜54の形成は、ブラックマトリックス51、着色画素52、オーバーコート層が形成されたガラス基板上に、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)を用いたスパッタ法によって透明導電膜54を形成する方法がとられている。   The transparent conductive film 54 is formed on the glass substrate on which the black matrix 51, the colored pixels 52, and the overcoat layer are formed by, for example, sputtering using ITO (Indium Tin Oxide). The way to do it is taken.

図5は、着色画素の形成からオーバーコート層形成までの工程の一部を、ブラックマトリックス51の近傍を拡大して例示する模式断面図である。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the process from the formation of the colored pixels to the overcoat layer by enlarging the vicinity of the black matrix 51.

図5(a)では、赤色画素52(R)の形成後に緑色画素を形成するために、緑色レジスト52(G)aを塗布後、フォトマスク59を介して露光を行っている。ここで、ブラックマトリックス51の膜厚が1.0μm〜1.5μmと厚くなると、図5(a)に示すように、1色目の着色画素(ここでは赤色画素52(R))の形成において、ブラックマトリックス51の端部上に盛り上がりを生じる。この盛り上がりをツノ部53と称し、ツノ部53の上部と、赤色画素52(R)上面との高さの差(図5(a)ではΔH)をツノ段差と称する。また、2色目の緑色レジスト52(G)aの塗布膜は、ブラックマトリックスの端部上で盛り上がりを発生し、赤色画素52(R)によるツノ段差ΔHが存在するブラックマトリックスの端部上ではさらに高い盛り上がりを生じている。 In FIG. 5A, in order to form a green pixel after the formation of the red pixel 52 (R), the green resist 52 (G) a is applied and then exposed through a photomask 59. Here, when the thickness of the black matrix 51 is as thick as 1.0 μm to 1.5 μm, as shown in FIG. 5A, in forming the first color pixel (here, the red pixel 52 (R)), Swelling occurs on the edge of the black matrix 51. This rise is referred to as a horn portion 53, and the difference in height between the upper portion of the horn portion 53 and the upper surface of the red pixel 52 (R) (ΔH 1 in FIG. 5A) is referred to as a horn step. Also, the second color green resist 52 (G) a coating film of the swelling occurred on the end of the black matrix on the end of the black matrix horn step [Delta] H 1 by the red pixel 52 (R) is present A higher excitement has occurred.

図5(b)では、2色目の緑色画素52(G)形成後の形態を示している。前記の緑色レジスト52(G)aの塗布膜の盛り上がりの結果、赤色画素が存在しないブラックマトリックスの端部上には前記赤色画素のツノ段差(ΔH)と同様のツノ段差(ΔH)が形成され、赤色画素52(R)によるツノ段差ΔHが存在するブラックマトリックスの端部上には前記赤色画素のツノ段差(ΔH)よりもさらに高いツノ段差(ΔH)が形成されている。 FIG. 5B shows a form after the formation of the second color green pixel 52 (G). As a result of the rising of the coating film of the green resist 52 (G) a, a horn step (ΔH 2 ) similar to that of the red pixel (ΔH 1 ) is formed on the end of the black matrix where no red pixel exists. A horn step (ΔH 3 ) higher than the horn step (ΔH 1 ) of the red pixel is formed on the end of the black matrix where the horn step ΔH 1 due to the red pixel 52 (R) exists. .

図5(c)では、3色目の青色画素52(B)を形成し、さらにオーバーコート層55を形成した後の形態を示している。ここでは、前記緑色画素52(G)形成時と同様の理由により、緑色画素によるツノ段差ΔHが存在するブラックマトリックスの端部上には前記緑色画素のツノ段差(ΔH)と同様のツノ段差(ΔH)が形成されている。さらにオーバーコート層55は、ブラックマトリックス51と上述のツノ段差ΔH、ΔH、ΔH、ΔHの影響を受けて大きな高低差を生じている。 FIG. 5C shows a form after the blue pixel 52 (B) of the third color is formed and the overcoat layer 55 is further formed. Here, for the same reason as when forming the green pixel 52 (G), the same horn as the horn step (ΔH 3 ) of the green pixel is formed on the end of the black matrix where the horn step ΔH 2 due to the green pixel exists. A step (ΔH 4 ) is formed. Further, the overcoat layer 55 has a large difference in height due to the influence of the black matrix 51 and the above-described horn steps ΔH 1 , ΔH 2 , ΔH 3 , and ΔH 4 .

ブラックマトリックス51の端部上にツノ段差が形成されたカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、液晶の転傾などによる表示不良、或いは画素周辺部での光漏れや混色によるコントラストの低下や斜め視認性の悪化など、表示品質に悪影響を及ぼすことになる。   If a color filter having a horn step formed on the edge of the black matrix 51 is used in a liquid crystal display device, display failure due to tilting of the liquid crystal, etc., or contrast degradation or oblique viewing due to light leakage or color mixing at the pixel periphery. The display quality will be adversely affected, such as deterioration of sex.

ツノ段差を低くする手法としては、例えば、a)オーバーコート層を形成する前に、カラーフィルタの表面を研磨してツノ段差の高さを低くしておく方法、b)ブラックマトリックス51の膜厚(T)を低く形成しておく方法、c)或いは、ブラックマトリックス51の端部上での着色画素の重なり幅(K:図5(c)参照)を小さく形成しておく方法、d)ブラックマトリックス51の側面のテーパー部の長さ(P)を大きくしてツノ段差を低くする方法などが考えられる。   As a technique for reducing the horn step, for example, a) a method in which the surface of the color filter is polished to reduce the height of the horn step before forming the overcoat layer, and b) the film thickness of the black matrix 51. (T) a method of forming low, c) or a method of forming a small overlapping width (K: see FIG. 5C) of colored pixels on the edge of the black matrix 51, d) black A method of increasing the length (P) of the tapered portion on the side surface of the matrix 51 to lower the horn step is conceivable.

しかしながら、上記a)カラーフィルタの表面を研磨する方法では、着色画素の表面にキズが生じるという問題、b)ブラックマトリックスの膜厚を低くする方法では、ブラックマトリックスの光学濃度が不足するという問題、また、c)着色画素の重なり幅を小さくする方法では、着色画素を形成する際の位置ズレによって、ブラックマトリックスと着色画素との間に白抜けが発生するといった問題が伴う。また、d)の方法ではツノ段差は低くなるものの、テーパー角(θ)が小さくなるため、表示画像の斜め視認性が悪化する問題が発生する。尚、次世代の高精細表示装置においては、テーパー角(θ)は80°以上を維持することが必要である。このように上記a)〜d)の方法での対応にはおのずから限界がある。   However, the above-mentioned a) the method of polishing the surface of the color filter causes a problem that the surface of the colored pixel is scratched. In addition, the method c) of reducing the overlapping width of the colored pixels has a problem in that white spots occur between the black matrix and the colored pixels due to a positional shift when the colored pixels are formed. Further, in the method d), the horn step is reduced, but the taper angle (θ) is reduced, so that the oblique visibility of the display image is deteriorated. In the next-generation high-definition display device, the taper angle (θ) needs to be maintained at 80 ° or more. As described above, there is a limit to the correspondence with the methods a) to d).

オーバーコート層55は、平坦化層としてカラーフィルタ上のツノ段差の発生に起因した表示品質への悪影響を軽減する。しかしながら、オーバーコート層55を設けても、ツノ段差自身が消失する訳ではなく、ツノ段差によって局所的にオーバーコート層の膜厚差が大きくなる、あるいは着色層のツノ段差部がオーバーコート層55外側へ露呈することがあるなどの理由から完全な対策とは成り得なかった。   The overcoat layer 55 reduces an adverse effect on display quality due to the occurrence of a horn step on the color filter as a flattening layer. However, even if the overcoat layer 55 is provided, the horn step itself does not disappear, but the film thickness difference of the overcoat layer locally increases due to the horn step, or the horn step portion of the colored layer becomes the overcoat layer 55. It could not be a complete measure because it might be exposed to the outside.

特開2008−281678号公報JP 2008-281678 A

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が形成されたカラーフィルタにおいて、ブラックマトリックスの端部上に発生するツノ段差の高さを低減する際に、研磨による着色画素の表面へのキズ、ブラックマトリックスの膜厚低減による光学濃度の不足、ブラックマトリックスと着色画素との間の白抜け、斜め視認性の悪化などの問題を起こさずに、ツノ段差による影響を低減させ、平坦性に優れ表示特性に優れたカラーフィルタ、及びその製造方法を提供すること目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In a color filter in which a black matrix and colored pixels are formed on a glass substrate, the height of a horn step generated on the edge of the black matrix is reduced. When reducing, it does not cause problems such as scratches on the surface of colored pixels due to polishing, insufficient optical density due to reduced film thickness of the black matrix, white spots between the black matrix and colored pixels, and deterioration of oblique visibility. Another object of the present invention is to provide a color filter that is excellent in flatness and display characteristics, and a method for manufacturing the same, by reducing the effect of horn steps.

上述の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が形成されたカラーフィルタであって、前記ブラックマトリックスの上面に硬化したレジストパターンを備え、
断面視で、前記レジストパターンの線幅は前記ブラックマトリックスの線幅よりも小さく、
平面視で、前記着色画素は前記レジストパターンによって区画されている
ことを特徴とするカラーフィルタとしたものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
It is a color filter in which a black matrix and colored pixels are formed on a glass substrate, and includes a cured resist pattern on the upper surface of the black matrix,
In cross-sectional view, the line width of the resist pattern is smaller than the line width of the black matrix,
In the plan view, the color pixel is defined by the resist pattern, which is a color filter.

請求項2に記載の発明は、前記レジストパターンは、前記ブラックマトリックスまたは前記着色画素のいずれかと同じ材料か、もしくは透明樹脂からな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 according to claim 2 is the color filter according to claim 1, wherein the resist pattern is made of the same material as that of either the black matrix or the colored pixel, or made of a transparent resin. is there.

請求項3に記載の発明は、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法において、
1)前記ガラス基板上に前記ブラックマトリックスを形成する工程、
2)前記ブラックマトリックスを形成したガラス基板の上面に光硬化性レジストの塗布膜を設け、フォトマスクを介した露光、現像により前記ブラックマトリックス上に前記ブラックマトリックスの線幅よりも線幅の小さいレジストパターンを形成する工程、
3)前記ブラックマトリックス及び前記レジストパターンが形成されたガラス基板上に着色レジストの塗布膜を設け、フォトマスクを介した露光、現像により、平面視で前記レジストパターンによって区画された前記着色画素を順次形成する
工程を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法としたものである。
Invention of Claim 3 is the manufacturing method of the color filter which forms a black matrix and a colored pixel on a glass substrate,
1) forming the black matrix on the glass substrate;
2) A photo-curable resist coating film is provided on the upper surface of the glass substrate on which the black matrix is formed, and a resist whose line width is smaller than the line width of the black matrix on the black matrix by exposure and development through a photomask. Forming a pattern;
3) A colored resist coating film is provided on the glass substrate on which the black matrix and the resist pattern are formed, and the colored pixels defined by the resist pattern are sequentially viewed in plan by exposure and development through a photomask. It is a manufacturing method of a color filter characterized by including the process of forming.

本発明のカラーフィルタによれば、ブラックマトリックスの上面に硬化したレジストパターンを備え、断面視で前記レジストパターンの線幅は前記ブラックマトリックスの線幅よりも小さく、平面視で着色画素は前記レジストパターンによって区画されているので、研磨による着色画素の表面へのキズ、ブラックマトリックスの膜厚低減による光学濃度の不足、ブラックマトリックスと着色画素との間の白抜け、斜め視認性の悪化などの問題を起こさずに、ツノ段差による影響を低減させ、平坦性に優れ表示特性に優れたカラーフィルタを得ることができる。また、本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、前記本発明のカラーフィルタを通常のフォトリソグラフィ法により安定的に作製することができる。   According to the color filter of the present invention, a hardened resist pattern is provided on the upper surface of the black matrix, the line width of the resist pattern is smaller than the line width of the black matrix in a cross-sectional view, and the colored pixels are in the resist pattern in a plan view. As a result, there are problems such as scratches on the surface of the colored pixels due to polishing, insufficient optical density due to reduced film thickness of the black matrix, white spots between the black matrix and the colored pixels, and deterioration of oblique visibility. Without causing it, it is possible to reduce the influence of the horn step and obtain a color filter having excellent flatness and excellent display characteristics. In addition, according to the method for producing a color filter of the present invention, the color filter of the present invention can be stably produced by a normal photolithography method.

本発明のカラーフィルタに係る、実施形態、及びその変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows embodiment which concerns on the color filter of this invention, and its modification. 本発明のカラーフィルタの製造方法に係る、製造工程の一部を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows a part of manufacturing process based on the manufacturing method of the color filter of this invention. 本発明のカラーフィルタの製造方法に係る、製造工程の一部であり、図2に続く工程を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which is a part of manufacturing process based on the manufacturing method of the color filter of this invention, and shows the process following FIG. 従来のカラーフィルタの画素の一例を示す(a)模式平面図及び(b)模式断面図である。It is (a) schematic plan view and (b) schematic sectional drawing which show an example of the pixel of the conventional color filter. 従来のカラーフィルタの製造工程の一部を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows a part of manufacturing process of the conventional color filter.

以下、本発明のカラーフィルタ及びその製造方法の実施形態について、図面を用いて詳細に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示しており、各構成要素の寸法比率などは実際と同じではない。   Hereinafter, embodiments of a color filter and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments without departing from the gist of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component unless there is a reason for convenience, and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, in the drawings used in the following description, in order to make the features easier to understand, the portions that become the features are enlarged and shown, and the dimensional ratios of the respective constituent elements are not the same as actual.

図1(a)は、本発明のカラーフィルタの実施形態を示す模式断面図である。ここでは、ガラス基板10の上にブラックマトリックス1が形成され、前記ブラックマトリックス1の上面に硬化したレジストパターン3が形成されている。さらに前記レジストパターン3で区画される領域(開口部)には、緑色画素2(G)、赤色画素2(R)、青色画素2(B)がそれぞれ形成されている。図示を略するが、平面視ではブラックマトリックス1は通常格子状、またはストライプ状のパターンであるため、その上面のレジストパターン3も同様に格子状、またはストライプ状のパターンとなっている。   Fig.1 (a) is a schematic cross section which shows embodiment of the color filter of this invention. Here, the black matrix 1 is formed on the glass substrate 10, and the cured resist pattern 3 is formed on the upper surface of the black matrix 1. Further, green pixels 2 (G), red pixels 2 (R), and blue pixels 2 (B) are respectively formed in regions (openings) partitioned by the resist pattern 3. Although not shown, since the black matrix 1 is usually a lattice or stripe pattern in plan view, the resist pattern 3 on the upper surface of the black matrix 1 is similarly a lattice or stripe pattern.

レジストパターン3の形状は図1(a)の断面視でブラックマトリックス1と同様台形形状であるが、これらは意図した台形形状ではなく、後述のフォトリソグラフィで形成する結果、通常に発生する台形形状であり、従って長方形形状となる場合を含む。レジストパターン3とブラックマトリックス1からなる前記台形の底辺(もっとも長い辺)の長さを、それぞれレジストパターン3の線幅W、ブラックマトリックス1の線幅Bとすると、W<Bなる関係を有している。   The shape of the resist pattern 3 is a trapezoidal shape as in the black matrix 1 in the cross-sectional view of FIG. 1A. However, these are not the intended trapezoidal shape, but a trapezoidal shape that normally occurs as a result of being formed by photolithography described later. Therefore, including the case of a rectangular shape. When the lengths of the bottom (longest side) of the trapezoid made of the resist pattern 3 and the black matrix 1 are the line width W of the resist pattern 3 and the line width B of the black matrix 1, respectively, there is a relationship of W <B. ing.

緑色画素2(G)、赤色画素2(R)、青色画素2(B)はいずれも、レジストパターン3の側面にツノ部2g、2r、2bを有している。これは、緑色画素2(G)、赤色画素2(R)、青色画素2(B)を形成するために着色レジストを塗布したときに、前記のW<Bなる関係の結果、着色レジストがレジストパターン3に乗り上げたために生じたものであるが、その寸法は小さく、ツノ部2g、2r、2bの最上部の位置はレジストパターン3の最上部よりも下にあり、従ってそれぞれの着色画素は接触することなく離反している。   Each of the green pixel 2 (G), the red pixel 2 (R), and the blue pixel 2 (B) has horn portions 2 g, 2 r, and 2 b on the side surface of the resist pattern 3. This is because when the colored resist is applied to form the green pixel 2 (G), the red pixel 2 (R), and the blue pixel 2 (B), the colored resist is resisted as a result of the relationship of W <B. This is caused by riding on the pattern 3, but its size is small, and the positions of the uppermost portions of the horn portions 2g, 2r, 2b are below the uppermost portion of the resist pattern 3, so that the respective colored pixels are in contact with each other. It is separated without doing.

レジストパターン3を形成するレジストは、紫外線、レーザなどの光、電子線などの露光(照射)により硬化するレジスト(以下の説明では光硬化レジストとして説明する)であるが、ブラックマトリックス1、緑色画素2(G)、赤色画素2(R)、青色画素2(B)のいずれかと同じ材料か、もしくは透明樹脂からなることが製造工程上の簡便性の観点から好ましい。   The resist for forming the resist pattern 3 is a resist that is cured by exposure (irradiation) such as ultraviolet light, laser light, or electron beam (in the following description, it will be described as a photo-curing resist). 2 (G), the red pixel 2 (R), and the blue pixel 2 (B) are preferably made of the same material or made of a transparent resin from the viewpoint of simplicity in the manufacturing process.

レジストパターン3を形成するレジストが透明樹脂である場合は、該透明樹脂の屈折率は、ブラックマトリックス1、または側面で接触する緑色画素2(G)、赤色画素2(R)、青色画素2(B)のいずれかの屈折率に近いことが、余剰の反射光を発生しないために望ましい。   When the resist forming the resist pattern 3 is a transparent resin, the refractive index of the transparent resin is such that the black matrix 1 or green pixels 2 (G), red pixels 2 (R), and blue pixels 2 ( It is desirable that the refractive index is close to any one of B) in order not to generate excessive reflected light.

上述のW<Bなる関係、レジストパターン3の側面のツノ部2g、2r、2bが小さく低いこと、レジストパターン3を形成するレジストは、ブラックマトリックス1、緑色画素2(G)、赤色画素2(R)、青色画素2(B)のいずれかと同じ材料か、もしくは透明樹脂からなることが好ましいこと、及びブラックマトリックス1の線幅Bは通常4.0〜5.0μmであることを考慮すると、レジストパターン3や着色画素のツノ部2g、2r、2bが、光漏れや混色等により表示画像の斜め視認性に悪影響を及ぼさないためには、レジストパターン3の線幅Wは1.8μm〜2.0μmであることが好ましい。   The above-described relationship of W <B, the ridges 2g, 2r, 2b on the side surfaces of the resist pattern 3 are small and low, and the resist forming the resist pattern 3 is black matrix 1, green pixel 2 (G), red pixel 2 ( R), considering that it is preferably made of the same material as that of any of the blue pixels 2 (B) or a transparent resin, and that the line width B of the black matrix 1 is usually 4.0 to 5.0 μm, In order that the resist pattern 3 and the horn portions 2g, 2r, and 2b of the colored pixels do not adversely affect the oblique visibility of the display image due to light leakage or color mixing, the line width W of the resist pattern 3 is 1.8 μm to 2 μm. It is preferably 0.0 μm.

一方、ブラックマトリックス1の膜厚(T)は通常1.0μm〜1.5μmであること、着色画素2(G)、2(R)、2(B)の膜厚は通常2.0μm以下であること、及び後述のオーバーコート層5の膜厚(C:図1(b)参照)は通常1.5μm以下であることを考慮すると、前記と同じ理由により、レジストパターン3の膜厚Rは1.0μm〜1.5μmであることが好ましい。   On the other hand, the film thickness (T) of the black matrix 1 is usually 1.0 μm to 1.5 μm, and the film thickness of the colored pixels 2 (G), 2 (R), and 2 (B) is usually 2.0 μm or less. In consideration of the fact that the film thickness of the overcoat layer 5 described later (C: see FIG. 1B) is normally 1.5 μm or less, the film thickness R of the resist pattern 3 is It is preferable that it is 1.0 micrometer-1.5 micrometers.

図1(b)は、本発明のカラーフィルタの実施形態の変形例を示す模式断面図であり、図1(a)の形態の上面にさらにオーバーコート層5を形成した構成を示している。オーバーコート層5の膜厚(C)は1.5μm以下が好適であるが、本発明のカラーフィルタでは、従来のカラーフィルタのように、ブラックマトリックスの上に高いツノ段差が形成されないため、局所的にオーバーコート層の膜厚差が大きくなる、あるいはツノ段差部がオーバーコート層5の外側へ露呈することがなく、本来の平坦化層としての機能を有効に果たす。このため、平坦性に優れたカラーフィルタを得ることができる。オーバーコート層5を形成するための組成物は、平坦性を上げるために、下地追従性の低い透明樹脂組成物が望ましい。   FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing a modification of the embodiment of the color filter of the present invention, and shows a configuration in which an overcoat layer 5 is further formed on the upper surface of the form of FIG. The film thickness (C) of the overcoat layer 5 is preferably 1.5 μm or less. However, in the color filter of the present invention, a high horn step is not formed on the black matrix unlike the conventional color filter. Therefore, the difference in film thickness of the overcoat layer is not increased, or the horn step portion is not exposed to the outside of the overcoat layer 5, and the original function as the planarizing layer is effectively achieved. For this reason, the color filter excellent in flatness can be obtained. The composition for forming the overcoat layer 5 is preferably a transparent resin composition having a low foundation followability in order to improve flatness.

図示を略するが、本発明のカラーフィルタの実施形態の別の変形例としては、前記図1(b)の形態のオーバーコート層5の上面に透明導電膜を設けることができる。   Although illustration is omitted, as another modification of the embodiment of the color filter of the present invention, a transparent conductive film can be provided on the upper surface of the overcoat layer 5 in the form of FIG.

図2、図3は、本発明のカラーフィルタの製造方法に係る、製造工程の一部、特に本発明に特徴的な部分を示す模式断面図である。図2(a)は従来と同じ工程によって、ガラス基板10上にブラックマトリックスパターン1を形成した形態を示している。   2 and 3 are schematic cross-sectional views illustrating a part of the manufacturing process, particularly a characteristic part of the present invention, according to the method for manufacturing a color filter of the present invention. FIG. 2A shows a form in which the black matrix pattern 1 is formed on the glass substrate 10 by the same process as in the prior art.

図2(b)では、前記ブラックマトリックスパターン1の上面にレジストパターンを形成するために、図2(a)の形態上に光硬化性レジスト3aの塗布膜を設けている。さらに図2(c)では、レジストパターンを形成するために、フォトマスク9aを介した露光を行っている。図3(a)は現像後の形態であり、ブラックマトリックス1上にレジストパターン3が形成されている。   In FIG. 2B, in order to form a resist pattern on the upper surface of the black matrix pattern 1, a coating film of a photocurable resist 3a is provided on the form of FIG. Further, in FIG. 2C, exposure through a photomask 9a is performed to form a resist pattern. FIG. 3A shows a form after development, and a resist pattern 3 is formed on the black matrix 1.

図3(b)は1色目の着色画素(ここでは赤色)を形成するために、図3(a)の形態上に赤色レジスト2(R)aの塗布膜を設け、さらにフォトマスク9bを介した露光を行っている。図3(c)は現像後の形態であり、レジストパターン3で区画される領域に赤色画素2(R)が形成されている。以下同様にして緑色画素、青色画素を順次形成することにより、図1(a)に示す形態の本発明のカラーフィルタを製造することができる。   In FIG. 3B, in order to form a colored pixel of the first color (here, red), a coating film of red resist 2 (R) a is provided on the configuration of FIG. 3A, and a photomask 9b is interposed. Exposure. FIG. 3C shows a form after development, in which red pixels 2 (R) are formed in regions partitioned by the resist pattern 3. In the same manner, the color filter of the present invention having the form shown in FIG. 1A can be manufactured by sequentially forming green pixels and blue pixels.

本発明のカラーフィルタ及びその製造方法は、高い表示品質が求められる高精細液晶表示装置、及びそれを構成するカラーフィルタ基板、液晶表示パネルに好適に用いることができる。   The color filter and the manufacturing method thereof of the present invention can be suitably used for a high-definition liquid crystal display device that requires high display quality, a color filter substrate that constitutes the same, and a liquid crystal display panel.

10、50・・・ガラス基板
1、51・・・ブラックマトリックス
52・・・・着色画素
2(R)、52(R)・・・赤色画素
2(R)a・・・赤色レジスト
2(G)、52(G)・・・緑色画素
2(G)a、52(G)a・・・緑色レジスト
2(B)、52(B)・・・青色画素
2r、2g、2b、53・・・ツノ部
3・・・・レジストパターン
3a・・・光硬化性レジスト
5、55・・・オーバーコート層
9a、9b、59・・・フォトマスク
54・・・透明導電膜
ΔH、ΔH、ΔH、ΔH・・・ツノ段差
B・・・ブラックマトリックスの線幅
T・・・ブラックマトリックスの膜厚
W・・・レジストパターンの線幅
R・・・レジストパターンの膜厚
K・・・着色画素の重なり幅
P・・・テーパー部の長さ
θ・・・テーパー角
10, 50... Glass substrate 1, 51... Black matrix 52... Colored pixels 2 (R), 52 (R)... Red pixel 2 (R) a. ), 52 (G)... Green pixels 2 (G) a, 52 (G) a... Green resists 2 (B), 52 (B)... Blue pixels 2 r, 2 g, 2 b, 53. Horn part 3... Resist pattern 3 a... Photocurable resist 5, 55... Overcoat layer 9 a, 9 b, 59, photomask 54... Transparent conductive film ΔH 1 , ΔH 2 , ΔH 3 , ΔH 4, horn step B, black matrix line width T, black matrix film thickness W, resist pattern line width R, resist pattern film thickness K Colored pixel overlap width P ... taper length θ ... taper angle

Claims (3)

ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が形成されたカラーフィルタであって、前記ブラックマトリックスの上面に硬化したレジストパターンを備え、
断面視で、前記レジストパターンの線幅は前記ブラックマトリックスの線幅よりも小さく、
平面視で、前記着色画素は前記レジストパターンによって区画されている
ことを特徴とするカラーフィルタ。
It is a color filter in which a black matrix and colored pixels are formed on a glass substrate, and includes a cured resist pattern on the upper surface of the black matrix,
In cross-sectional view, the line width of the resist pattern is smaller than the line width of the black matrix,
The color filter, wherein the colored pixels are partitioned by the resist pattern in a plan view.
前記レジストパターンは、前記ブラックマトリックスまたは前記着色画素のいずれかと同じ材料か、もしくは透明樹脂からなることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。   2. The color filter according to claim 1, wherein the resist pattern is made of the same material as that of either the black matrix or the colored pixel or a transparent resin. ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法において、
1)前記ガラス基板上に前記ブラックマトリックスを形成する工程、
2)前記ブラックマトリックスを形成したガラス基板の上面に光硬化性レジストの塗布膜を設け、フォトマスクを介した露光、現像により前記ブラックマトリックス上に前記ブラックマトリックスの線幅よりも線幅の小さいレジストパターンを形成する工程、
3)前記ブラックマトリックス及び前記レジストパターンが形成されたガラス基板上に着色レジストの塗布膜を設け、フォトマスクを介した露光、現像により、平面視で前記レジストパターンによって区画された前記着色画素を順次に形成する
工程を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
In a manufacturing method of a color filter that forms a black matrix and colored pixels on a glass substrate,
1) forming the black matrix on the glass substrate;
2) A photo-curable resist coating film is provided on the upper surface of the glass substrate on which the black matrix is formed, and a resist whose line width is smaller than the line width of the black matrix on the black matrix by exposure and development through a photomask. Forming a pattern;
3) A colored resist coating film is provided on the glass substrate on which the black matrix and the resist pattern are formed, and the colored pixels defined by the resist pattern are sequentially viewed in plan by exposure and development through a photomask. A process for producing a color filter, comprising the step of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160070135A (en) * 2014-02-21 2016-06-17 가부시키가이샤 히다치 산키시스템 Scroll fluid machine

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