JP2018040879A - Color filter - Google Patents

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安井 亮輔
Ryosuke Yasui
亮輔 安井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter that reduces influences of a build-up portion or a build-up step portion produced on an end of a black matrix and has excellent flatness and excellent display characteristics while preventing degradation in oblique visibility due to leakage of light from an adjoining pixel or abnormality in driving a liquid crystal.SOLUTION: The color filter includes a black matrix, a color pixel, and an overcoat layer on a glass substrate, and the color filter includes a transparent resin pattern on the glass substrate in an opening of the black matrix. The outer periphery of the transparent resin pattern forms a gap separated from the black matrix. The color filter has the color pixel on the black matrix, on the transparent resin pattern and in the gap, and has the overcoat layer on the color pixel.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、カラー液晶表示装置のカラー表示ディスプレイパネル等に使用されるカラーフィルタに関する。   The present invention relates to a color filter used for a color display panel of a color liquid crystal display device.

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3は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一部の画素を拡大して示す模式断面図である。図3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50は、ガラス基板51の上に形成された開口部を有するブラックマトリクス52と、そのブラックマトリクス52の開口部に形成された赤色、緑色、青色の着色画素53(53(R)、53(G)、53(B))と、着色画素53上の全面に形成されたオーバーコート層54よりなる。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of pixels of a color filter used in the liquid crystal display device in an enlarged manner. As shown in FIG. 3, the color filter 50 used in the liquid crystal display device includes a black matrix 52 having an opening formed on a glass substrate 51, and red and green colors formed in the opening of the black matrix 52. , Blue colored pixels 53 (53 (R), 53 (G), 53 (B)) and an overcoat layer 54 formed on the entire surface of the colored pixels 53.

カラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板51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52を形成し、次に、ブラックマトリックス52の開口部に位置合わせして着色画素53を形成し、さらにオーバーコート層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 a color filter, first, a black matrix 52 having openings of a predetermined shape is formed on a glass substrate 51, and then a colored pixel 53 is formed by being aligned with the openings of the black matrix 52. Further, a method of sequentially forming the overcoat layer 54 is widely used.

ブラックマトリックス52は遮光性を有し、その開口部にてガラス基板51上での着色画素53の位置を定め、着色画素53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 52 has a light-shielding property, and positions of the colored pixels 53 on the glass substrate 51 are determined at the openings so that the size of the colored pixels 53 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52の形成は、通常フォトリソグラフィ法が用いられ、ガラス基板51上に、黒色レジスト(黒色感光硬化性樹脂組成物)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52を形成する。黒色レジストの膜厚は、例えば1.0〜1.5μm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 52 is usually formed by a photolithography method. A black resist (black photosensitive curable resin composition) coating film is provided on the glass substrate 51, and pattern exposure is performed on the coating film via a photomask. Then, unnecessary portions of the resist are removed by development, and the black matrix 52 is formed with the remaining resist. The film thickness of the black resist is, for example, about 1.0 to 1.5 μm so as to obtain a necessary optical density.

また、着色画素53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、着色画素53の形成も通常フォトリソグラフィ法がとられ、ブラックマトリックス52が形成されたガラス基板51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(着色感光硬化性樹脂組成物)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53を形成する。   The colored pixels 53 have, for example, red, green, and blue filter functions, and the colored pixels 53 are usually formed by a photolithography method on the glass substrate 51 on which the black matrix 52 is formed. A coating film of a negative coloring resist (colored photosensitive curable resin composition) in which a pigment such as a pigment is dispersed is provided, and the colored pixels 53 are formed by exposing and developing the coating film through a photomask.

また、オーバーコート層54には熱硬化性の透明樹脂が使用され、スピンコート法やダイコート法により塗布、減圧下で乾燥させた後、ベーキングを施して形成される。   Further, a thermosetting transparent resin is used for the overcoat layer 54, which is formed by applying by spin coating or die coating, drying under reduced pressure, and baking.

図4は、着色画素53の形成からオーバーコート層54形成までの工程を、ブラックマトリックス52の近傍を拡大して例示する模式断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the steps from the formation of the colored pixels 53 to the formation of the overcoat layer 54 by enlarging the vicinity of the black matrix 52.

図4(a)では、赤色画素53(R)の形成後に緑色画素を形成するために、緑色レジスト53(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。ここではすでに、1色目の着色画素(ここでは赤色画素53(R))がブラックマトリックス52の端部に乗り上げ、盛り上がりを生じている。この盛り上がりをツノ部56と称し、ツノ部56の上部と、赤色画素53(R)上面との高さの差(図4(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53(G)aの塗布膜は、ブラックマトリックスの端部で盛り上がりを発生し、赤色画素53(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では、ツノ部56上に重なりさらに高い盛り上がりを生じている。 In FIG. 4A, in order to form a green pixel after forming the red pixel 53 (R), the green resist 53 (G) a is applied and then exposed through a photomask 59. Here, the first colored pixel (here, the red pixel 53 (R)) has already run over the end of the black matrix 52, and the swell has occurred. This rise is referred to as a horn portion 56, and the difference in height between the upper portion of the horn portion 56 and the upper surface of the red pixel 53 (R) (ΔH 1 in FIG. 4A) is referred to as a horn step. Also, the second color is green resist 53 (G) a coating film of, generates a swelling at the edge of the black matrix, the ends of the black matrix horn step [Delta] H 1 by the red pixel 53 (R) is present, Tsunoda A higher bulge is generated on the portion 56.

図4(b)では、2色目の緑色画素53(G)形成後の形態を示している。前記の緑色レジスト53(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53(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. 4B shows a form after the formation of the second color green pixel 53 (G). As a result of the rising of the coating film of the green resist 53 (G) a, a horn step (ΔH 2 ) similar to the horn step (ΔH 1 ) of the red pixel is formed at the end of the black matrix where no red pixel exists. Further, a horn step (ΔH 3 ) higher than the horn step (ΔH 1 ) of the red pixel is formed at the end of the black matrix where the horn step ΔH 1 due to the red pixel 53 (R) exists.

図4(c)では、3色目の青色画素53(B)を形成し、さらにオーバーコート層54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53(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54には、ブラックマトリックス52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. 4C shows a form after the blue pixel 53 (B) of the third color is formed and the overcoat layer 54 is further formed. Here, for the same reason as when forming the green pixel 53 (G), the same horn step as the horn step (ΔH 3 ) of the green pixel is present at the end of the black matrix where the horn step ΔH 2 due to the green pixel exists. (ΔH 4 ) is formed. Further, the overcoat layer 54 has a large height difference due to the influence of the black matrix 52 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52の端部に前記の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、隣接する画素からの光漏れによる斜め視認性の悪化や混色によるコントラストの低下などが起こり、表示品質に悪影響を及ぼすことになる。   If the color filter having the horn step formed at the end of the black matrix 52 is used in a liquid crystal display device, the visibility is deteriorated due to light leakage from an adjacent pixel and the contrast is lowered due to color mixing. Will be adversely affected.

図3にはまた、カラーフィルタ50の上部に液晶層57を図示し、視認者58がガラス基板51側の斜め方向から表示物を視認する様子を表わしている。ここでは、液晶駆動素子(図示せず)によって、青色画素53(B)上の液晶のみ駆動(ON)されているので、本来青色のみ視認されなければならないが、点線で示す視線Lの方向に緑色画素を通過する光(光漏れ)によって、緑色が視認される様子を示している。   FIG. 3 also shows a liquid crystal layer 57 on the color filter 50, and shows that the viewer 58 visually recognizes the display object from an oblique direction on the glass substrate 51 side. Here, since only the liquid crystal on the blue pixel 53 (B) is driven (ON) by a liquid crystal driving element (not shown), only blue must be visually recognized, but in the direction of the line of sight L indicated by a dotted line. A state in which green color is visually recognized by light passing through the green pixel (light leakage) is shown.

図3から容易に分るように、液晶層57からブラックマトリックス52までの距離が長いほど光漏れは発生しやすい。しかるに、近年、より濃い色を表示するために着色画素53の厚みは増大する傾向がある。着色画素53の厚みが増すことで、ツノ段差による表面の凹凸も増大し、液晶の転傾などの液晶駆動の異常が発生することも懸念される。表面の凹凸を平坦化するためにはオーバーコート層54もまた厚くする必要があり、ブラックマトリックス52と液晶層57の距離はますます長くなってしまうという問題がある。   As can be easily seen from FIG. 3, light leakage is more likely to occur as the distance from the liquid crystal layer 57 to the black matrix 52 increases. However, in recent years, the thickness of the colored pixel 53 tends to increase in order to display a darker color. As the thickness of the colored pixel 53 increases, the surface unevenness due to the horn step increases, and there is a concern that liquid crystal drive abnormality such as liquid crystal tilt may occur. In order to flatten the unevenness of the surface, the overcoat layer 54 also needs to be thickened, and there is a problem that the distance between the black matrix 52 and the liquid crystal layer 57 becomes longer.

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(特許文献1)、b)ブラックマトリックスの膜厚(a、図4(c)参照)を低く形成しておく方法、c)ブラックマトリックスの側面のテーパー部の長さ(P、図4(c)参照)を大きくしてツノ段差を低くする方法(特許文献2)などが提案されている。   As a method for reducing the horn step, for example, a) a method of polishing the surface of the color filter to reduce the height of the horn step before forming the overcoat layer (Patent Document 1), b) black A method of forming the matrix film thickness (a, see FIG. 4 (c)) low, and c) increasing the length of the tapered portion (P, see FIG. 4 (c)) on the side surface of the black matrix to increase the horn step. A method of lowering (Patent Document 2) has been proposed.

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、c)の方法では、ツノ段差は低くなるものの、テーパー角(θ、図4(c)参照)が小さくなることにより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)〜c)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, and b) the method of reducing the film thickness of the black matrix causes a problem that the optical density of the black matrix is insufficient. In the method c), although the horn step is lowered, there is a problem that the oblique visibility of the display image is deteriorated due to the taper angle (θ, see FIG. 4C) being reduced. In the next-generation high-definition display device, the taper angle (θ
) Must be maintained at 80 ° or more. As described above, there is a limit to the correspondence with the methods a) to c).

特開2008−281678号公報JP 2008-281678 A 特開平9−189899号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-189899

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、オーバーコート層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に発生するツノ部やツノ段差の高さを低減する際に、着色画素の表面へのキズ、光学濃度の不足、テーパー角が小さくなることによる斜め視認性の悪化などの問題を起こさずに、ツノ部やツノ段差を低減し平坦性を向上させ、オーバーコート層の膜厚を抑えて液晶層からブラックマトリックスまでの距離を短くすることにより、従って隣接する画素からの光漏れによる斜め視認性の悪化や液晶駆動の異常が発生しない表示特性に優れたカラーフィルタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem. In a color filter in which a black matrix, a colored pixel, and an overcoat layer are formed on a glass substrate, a horn portion generated at an end of the black matrix, When reducing the height of the horn step, the horn and horn step can be reduced without causing problems such as scratches on the surface of the colored pixels, insufficient optical density, and deterioration of oblique visibility due to a smaller taper angle. Reduced and improved flatness, reduced the overcoat layer thickness and shortened the distance from the liquid crystal layer to the black matrix, therefore worsening oblique visibility due to light leakage from adjacent pixels and abnormal liquid crystal drive An object of the present invention is to provide a color filter excellent in display characteristics that does not generate mist.

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、オーバーコート層を備えるカラーフィルタであって、
前記ブラックマトリックスの開口部の前記ガラス基板上に透明樹脂パターンを備え、
前記透明樹脂パターンの外周部は前記ブラックマトリックスと離反した間隙部となっており、
前記ブラックマトリックス上と前記透明樹脂パターン上と前記間隙部内に前記着色画素を備え、
前記着色画素上に前記オーバーコート層を備え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
A color filter comprising a black matrix, colored pixels and an overcoat layer on a glass substrate,
A transparent resin pattern is provided on the glass substrate at the opening of the black matrix,
The outer peripheral part of the transparent resin pattern is a gap part separated from the black matrix,
The colored pixels are provided on the black matrix, on the transparent resin pattern, and in the gap,
A color filter comprising the overcoat layer on the colored pixel.

請求項2に記載の発明は、断面視で前記ブラックマトリックスの膜厚の1/2の高さにおける前記間隙部の幅は1.5〜7.5μm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 according to claim 2 is characterized in that the width of the gap portion at a height of ½ of the film thickness of the black matrix in a cross-sectional view is 1.5 to 7.5 μm. This is the color filter described.

請求項3に記載の発明は、前記透明樹脂パターンの膜厚は前記ブラックマトリックスの膜厚の0.8〜1.2倍であ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。   According to a third aspect of the present invention, in the color filter according to the first or second aspect, the film thickness of the transparent resin pattern is 0.8 to 1.2 times the film thickness of the black matrix. It is what.

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開口部のガラス基板上に透明樹脂パターンを備えるとともに、透明樹脂パターンの外周部はブラックマトリックスと離反した間隙部となっているので、着色画素の表面へのキズ、光学濃度の不足、テーパー角が小さくなることによる斜め視認性の悪化などの問題を起こさずに、ツノ部やツノ段差を低減し平坦性に優れ、オーバーコート層の膜厚を抑えて液晶層からブラックマトリックスまでの距離を短くすることができ、従って、隣接する画素からの光漏れによる斜め視認性の悪化や液晶駆動の異常が発生しない表示特性に優れたカラーフィルタを得ることができる。   According to the color filter of the present invention, the transparent resin pattern is provided on the glass substrate in the opening portion of the black matrix, and the outer peripheral portion of the transparent resin pattern is a gap portion separated from the black matrix. Without causing problems such as scratches on the surface, insufficient optical density, and deterioration in oblique visibility due to a decrease in taper angle, it reduces horns and horn steps and has excellent flatness and suppresses the thickness of the overcoat layer. Therefore, the distance from the liquid crystal layer to the black matrix can be shortened, and therefore, a color filter having excellent display characteristics that does not cause deterioration of oblique visibility due to light leakage from adjacent pixels and liquid crystal drive abnormality can be obtained. it can.

本発明のカラーフィルタに係る実施形態を示す(a)模式平面図(b)模式断面図である。It is (a) schematic plan view (b) schematic sectional drawing which shows embodiment which concerns on the color filter of this invention. 本発明のカラーフィルタ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 which concerns on the color filter of this invention. 従来のカラーフィルタの構造、及び斜め視認の問題を説明するための模式断面図である。It is a schematic cross section for demonstrating the structure of the conventional color filter, and the problem of diagonal visual recognition. 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 the color filter of 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 spirit of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component unless there is a reason for convenience. 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は、本発明のカラーフィルタに係る実施形態を示す(a)模式平面図(b)模式断面図である。図1に示すように、本発明のカラーフィルタ10は、ガラス基板1上にブラックマトリックス2、着色画素3、オーバーコート層4を備え、さらにブラックマトリックス2の開口部のガラス基板1に透明樹脂パターン5を備えるカラーフィルタである。図示を略するが平面視ではブラックマトリックス2は通常格子状、またはストライプ状のパターンであるので、透明樹脂パターン5は平面視で四角形状を有し、透明樹脂パターン5の外周部はブラックマトリックス2と離反した間隙部Sとなっている。着色画素3は、透明樹脂パターン5上とブラックマトリックス2上と間隙部S内に存在する。また、オーバーコート層4は着色画素3上の全面に存在する。   FIG. 1 is a (a) schematic plan view (b) schematic sectional view showing an embodiment according to the color filter of the present invention. As shown in FIG. 1, a color filter 10 of the present invention includes a black matrix 2, a colored pixel 3, and an overcoat layer 4 on a glass substrate 1, and a transparent resin pattern on the glass substrate 1 in the opening of the black matrix 2. 5 is a color filter. Although not shown, since the black matrix 2 is usually a lattice or stripe pattern in plan view, the transparent resin pattern 5 has a quadrangular shape in plan view, and the outer periphery of the transparent resin pattern 5 is the black matrix 2. The gap S is separated. The colored pixels 3 are present on the transparent resin pattern 5, the black matrix 2, and the gap S. The overcoat layer 4 is present on the entire surface of the colored pixel 3.

前記のように、本発明のカラーフィルタ10は、従来構造のカラーフィルタと異なり、ブラックマトリックス2の開口部のガラス基板1に透明樹脂パターン5を備えるとともに、透明樹脂パターン5の外周部はブラックマトリックス2と離反した間隙部Sとなっており、平面視で着色画素3の中心位置は透明樹脂パターン5の中心位置に一致している。従って、着色画素3は透明樹脂パターン5上とブラックマトリックス2上に形成されるとともに、透明樹脂パターン5の外周部では間隙部S(凹部)にも形成される。このため、従来のように隣接する着色画素がブラックマトリックス2上で重なっても大きく盛り上がることはなく、ツノ部やツノ段差の高さは低く抑えられる。   As described above, the color filter 10 of the present invention is provided with the transparent resin pattern 5 on the glass substrate 1 in the opening of the black matrix 2 unlike the color filter of the conventional structure, and the outer periphery of the transparent resin pattern 5 is the black matrix. 2, and the center position of the colored pixel 3 coincides with the center position of the transparent resin pattern 5 in plan view. Accordingly, the colored pixels 3 are formed on the transparent resin pattern 5 and the black matrix 2, and are also formed in the gap portion S (concave portion) at the outer peripheral portion of the transparent resin pattern 5. For this reason, even if adjacent colored pixels overlap on the black matrix 2 as in the prior art, they do not rise greatly, and the height of the horn portion or horn step can be kept low.

従って、着色画素3表面の平坦性が向上するので、オーバーコート層4の膜厚を抑えて形成し、液晶層からブラックマトリックスまでの距離を短くすることができる。従って、隣接する画素からの光漏れによる斜め視認性の悪化や液晶駆動の異常が発生しない表示特性に優れたカラーフィルタを得ることができる。   Accordingly, since the flatness of the surface of the colored pixel 3 is improved, the overcoat layer 4 can be formed with a reduced thickness, and the distance from the liquid crystal layer to the black matrix can be shortened. Therefore, it is possible to obtain a color filter excellent in display characteristics that does not cause deterioration in oblique visibility due to light leakage from adjacent pixels and liquid crystal drive abnormality.

図2は、本発明のカラーフィルタに係る製造工程の一部を示す模式断面図である。以下、図2を用いて、本発明のカラーフィルタの実施形態についてさらに詳細に説明する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the manufacturing process according to the color filter of the present invention. Hereinafter, an embodiment of the color filter of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

まず、ガラス基板1上に、公知の方法によりブラックマトリックス2のパターンを形成する(図2(a))。次に、ブラックマトリックス2の開口部に、透明樹脂でパターニングされた透明樹脂パターン5を形成する(図2(b))。透明樹脂パターン5は、公知のフォトリソグラフィ法により、ブラックマトリックス2を形成したガラス基板1上に感光硬化性樹脂組成物である透明レジストをスピンコート等により塗布し、フォトマスクを介して露光後、溶剤もしくはアルカリ水溶液にて現像を行って形成する。   First, a black matrix 2 pattern is formed on a glass substrate 1 by a known method (FIG. 2A). Next, a transparent resin pattern 5 patterned with a transparent resin is formed in the opening of the black matrix 2 (FIG. 2B). The transparent resin pattern 5 is formed by applying a transparent resist, which is a photosensitive curable resin composition, on the glass substrate 1 on which the black matrix 2 is formed by a known photolithography method by spin coating or the like, and after exposure through a photomask, It is formed by developing with a solvent or an aqueous alkali solution.

透明樹脂パターン5を形成する透明樹脂の屈折率は、上面、側面で接触する緑色画素3(G)、赤色画素3(R)、青色画素3(B)の屈折率に近いことが、余分な反射光を発生しないために望ましい。   It is unnecessary that the refractive index of the transparent resin forming the transparent resin pattern 5 is close to the refractive index of the green pixel 3 (G), the red pixel 3 (R), and the blue pixel 3 (B) that are in contact with each other on the upper and side surfaces. This is desirable because it does not generate reflected light.

前記の透明樹脂パターン5の形成においては、透明樹脂パターン5の中心位置はブラックマトリックス2の開口部の中心位置に一致させ、透明樹脂パターン5の外周部はブラックマトリックス2と離反した間隙部Sを有するようにする。ここで、間隙部Sの幅Wは断面視でブラックマトリックス2の膜厚aの1/2の高さbにおいて、1.5〜7.5μmであることが好ましい。また、透明樹脂パターン5の膜厚Tはブラックマトリックス2の膜厚aの0.8〜1.2倍であればよいが、膜厚aに等しいことが好ましい。   In the formation of the transparent resin pattern 5, the center position of the transparent resin pattern 5 is made to coincide with the center position of the opening of the black matrix 2, and the outer peripheral portion of the transparent resin pattern 5 has a gap S separated from the black matrix 2. To have. Here, the width W of the gap S is preferably 1.5 to 7.5 μm at a height b that is ½ of the film thickness a of the black matrix 2 in a cross-sectional view. The film thickness T of the transparent resin pattern 5 may be 0.8 to 1.2 times the film thickness a of the black matrix 2, but is preferably equal to the film thickness a.

前記の数値範囲は、ブラックマトリックス2の膜厚、線幅がそれぞれ、1.0〜1.5μm、4.0〜5.0μm、着色画素3の厚みが2.0〜3.0μm程度であることを考慮した場合、後述の着色画素3の形成時に、着色レジストを間隙部Sに流入させ、隣接する画素がブラックマトリックス2上で盛り上がったときに生じるもツノ部やツノ段差の高さを抑えるために好適な数値範囲である。   In the numerical range, the thickness and line width of the black matrix 2 are 1.0 to 1.5 μm and 4.0 to 5.0 μm, respectively, and the thickness of the colored pixel 3 is about 2.0 to 3.0 μm. In consideration of this, when forming colored pixels 3 to be described later, a colored resist is caused to flow into the gap portion S, and the heights of the horn portions and horn steps are suppressed even when adjacent pixels rise on the black matrix 2. Therefore, it is a preferable numerical range.

次に、ブラックマトリックス2と透明樹脂パターン5を形成した上に、公知の方法により赤色、緑色、青色の着色画素3(R)、3(G)、3(B)を順次形成する(図2(c))。前記のように透明樹脂パターン5と間隙部Sの存在により、ブラックマトリックス2上で着色画素が重なり合ってもツノ部やツノ段差の高さは低く抑えられる。尚、図2(c)では(対応して図1(b)も)、特に流動性の高い着色レジストを使用した場合を示しており、この場合は透明樹脂パターン5と間隙部Sの存在によりツノ部やツノ段差は発生せず、隣接する着色画素間は溝状の凹みMとなっている。逆に流動性が高すぎて凹みMが大きすぎると、オーバーコート層4の平坦性が劣化するため、溝状とする場合も凹みMの深さは1.0μm以下が好適である。   Next, after the black matrix 2 and the transparent resin pattern 5 are formed, red, green, and blue colored pixels 3 (R), 3 (G), and 3 (B) are sequentially formed by a known method (FIG. 2). (C)). As described above, due to the presence of the transparent resin pattern 5 and the gap portion S, the height of the horn portion and the horn step can be kept low even if the colored pixels overlap on the black matrix 2. 2 (c) (and correspondingly FIG. 1 (b)) shows a case where a colored resist having particularly high fluidity is used. In this case, due to the presence of the transparent resin pattern 5 and the gap portion S, FIG. No horn portion or horn step occurs, and a groove-like recess M is formed between adjacent colored pixels. On the other hand, if the fluidity is too high and the dent M is too large, the flatness of the overcoat layer 4 deteriorates. Therefore, the depth of the dent M is preferably 1.0 μm or less even when the groove is formed.

次に着色画素3上の全面に、公知の方法により、透明樹脂からなるオーバーコート層4を形成する(図2(d))。本発明のカラーフィルタでは、上記で説明したように、ツノ部やツノ段差が発生しても低く、溝状の凹みMができても浅いのでオーバーコート層4で容易に低い部分を埋めることができる。従って、オーバーコート層4の厚みは0.5〜1.0μm程度の薄膜としても平坦性に優れ、液晶層からブラックマトリックスまでの距離を短くすることができる。これにより、隣接する画素からの光漏れによる斜め視認性の悪化や液晶駆動の異常が発生しない表示特性に優れたカラーフィルタを得ることができる。   Next, an overcoat layer 4 made of a transparent resin is formed on the entire surface of the colored pixels 3 by a known method (FIG. 2D). In the color filter of the present invention, as described above, it is low even if a horn portion or a horn step is generated, and is shallow even if a groove-like dent M is formed, so that the low portion can be easily filled with the overcoat layer 4. it can. Therefore, the thickness of the overcoat layer 4 is excellent in flatness even as a thin film of about 0.5 to 1.0 μm, and the distance from the liquid crystal layer to the black matrix can be shortened. Thereby, it is possible to obtain a color filter excellent in display characteristics that does not cause deterioration in oblique visibility due to light leakage from adjacent pixels and liquid crystal drive abnormality.

本発明のカラーフィルタは、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 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・・・カラーフィルタ
1、51・・・ガラス基板
2、52・・・ブラックマトリックス
3、53・・・・着色画素
3(R)、53(R)・・・赤色画素
3(G)、53(G)・・・緑色画素
53(G)a・・・緑色レジスト
3(B)、53(B)・・・青色画素
4、54・・・オーバーコート層
5・・・・透明樹脂パターン
S・・・・ブラックマトリックスと透明樹脂パターンとの間隙部
T・・・透明樹脂パターンの膜厚
a・・・ブラックマトリックスの膜厚
b・・・ブラックマトリックスの膜厚の1/2
W・・・間隙部の幅
M・・・・溝状の凹み
56・・・ツノ部
57・・・液晶層
58・・・視認者
59・・・フォトマスク
ΔH、ΔH、ΔH、ΔH・・・ツノ段差
L・・・視線
P・・・テーパー部の長さ
θ・・・テーパー角
10, 50: Color filter 1, 51: Glass substrate 2, 52: Black matrix 3, 53: Colored pixels 3 (R), 53 (R): Red pixels 3 (G ), 53 (G)... Green pixel 53 (G) a... Green resist 3 (B), 53 (B)... Blue pixel 4, 54. Resin pattern S... Gaps T between black matrix and transparent resin pattern... Transparent resin pattern film thickness a... Black matrix film thickness b.
W ··· width M ···· groove-like indentations 56 ... horn section 57 ... liquid crystal layer 58 ... the viewer 59 ... photomask ΔH 1 of the gap portion, ΔH 2, ΔH 3, ΔH 4 ... Horn step L ... Line of sight P ... Length of taper part 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、オーバーコート層を備えるカラーフィルタであって、
前記ブラックマトリックスの開口部の前記ガラス基板上に透明樹脂パターンを備え、
前記透明樹脂パターンの外周部は前記ブラックマトリックスと離反した間隙部となっており、
前記ブラックマトリックス上と前記透明樹脂パターン上と前記間隙部内に前記着色画素を備え、
前記着色画素上に前記オーバーコート層を備えることを特徴とするカラーフィルタ。
A color filter comprising a black matrix, colored pixels and an overcoat layer on a glass substrate,
A transparent resin pattern is provided on the glass substrate at the opening of the black matrix,
The outer peripheral part of the transparent resin pattern is a gap part separated from the black matrix,
The colored pixels are provided on the black matrix, on the transparent resin pattern, and in the gap,
A color filter comprising the overcoat layer on the colored pixel.
断面視で前記ブラックマトリックスの膜厚の1/2の高さにおける前記間隙部の幅は1.5〜7.5μm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。   2. The color filter according to claim 1, wherein the width of the gap at a height of ½ of the film thickness of the black matrix in a cross-sectional view is 1.5 to 7.5 μm. 前記透明樹脂パターンの膜厚は前記ブラックマトリックスの膜厚の0.8〜1.2倍であ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。   3. The color filter according to claim 1, wherein the film thickness of the transparent resin pattern is 0.8 to 1.2 times the film thickness of the black matrix.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108594511A (en) * 2018-04-03 2018-09-28 东旭(昆山)显示材料有限公司 Color membrane substrates, the preparation method of color membrane substrates and display panel

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