JP3872529B2 - Color filter for liquid crystal display and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレイ用カラーフィルタおよびその製造方法に係り、特に、着色層（マイクロカラーフィルタ。以下同じ。）の他に液晶駆動用透明電極をも備えた液晶ディスプレイ用カラーフィルタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイでは、液晶の光学的性質、光学部品、あるいは外部光源等を利用してカラー表示を行っており、カラー表示を行うための光学部品の一つとしてカラーフィルタが利用されている。
このカラーフィルタは、液晶パネル形成用の基板としても利用する電気絶縁性透明基板上に直接、または液晶駆動用透明電極を介して複数種の着色層を所定のパターンに配置したものであり、電気絶縁性透明基板上に直接着色層を配置した場合には、当該着色層上に液晶駆動用透明電極が設けられる。本明細書では、前記の電気絶縁性透明基板と、前記の着色層（マイクロカラーフィルタ）と、前記の液晶駆動用透明電極とを少なくとも備えているものを液晶ディスプレイ用カラーフィルタという。
【０００３】
液晶駆動用透明電極としては、従来よりＩＴＯ膜が多用されている。その理由は、ＩＴＯ膜は透明性や導電性が高いからである。また、本願出願人は、液晶駆動用透明電極としてＩＴＯ膜を用いた液晶ディスプレイ用カラーフィルタよりも製造過程で液晶駆動用透明電極にクラックや剥離が生じにくく、かつ製造後においても経時的に液晶駆動用透明電極にクラックや剥離が生じることが起きにくい液晶ディスプレイ用カラーフィルタとして、液晶駆動用透明電極に特定の非晶質酸化物膜、すなわち、主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素を含有する非晶質酸化物膜を用いたものを既に提案している（特開平７−１２０６１２号公報参照。）。
【０００４】
液晶駆動用透明電極は、前述したように電気絶縁性透明基板上または着色層上に設けられるわけであるが、当該液晶駆動用透明電極を着色層上に設ける場合、着色層と液晶駆動用透明電極との間には、透明保護層を介在させることが多い。この透明保護層は、液晶駆動用透明電極の平坦性の向上や、着色層および液晶の保護を目的として設けられるものである。着色層および液晶の保護とは、具体的には、次のものである。
【０００５】
すなわち、液晶駆動用透明電極を着色層上に設けた場合、この液晶駆動用透明電極上には最終的に樹脂製の配向膜が設けられることが多く、当該配向膜の基となる樹脂層を形成するにあたっては塗布法、スピンコート法等の方法が適用される。そして、樹脂層を塗布法，スピンコート法等の方法によって形成する際に使用するコーティング液の溶剤が上記の着色層に浸透すると、マイクロカラーフィルタとしての着色層の機能に重大な欠陥を与える。また、上記の着色層の成分が液晶駆動用透明電極を透過して液晶層に浸出すると、液晶や電気回路に悪影響を及ぼす。上記の「着色層および液晶層の保護」とは、上述した溶剤の浸透を防止して着色層の機能に重大な欠陥が生じないようにすること、および、上述した着色層の成分の浸出を防止して液晶や電気回路に悪影響が生じないにようにすることを意味する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶ディスプレイ用カラーフィルタの量産化に伴って、可能な限りその製造工程を簡略化しようとする動きがあり、上述した透明保護層を必要としない液晶ディスプレイ用カラーフィルタの出現が強く望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、透明保護層を必要としない液晶ディスプレイ用カラーフィルタおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
透明保護層を必要としない液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得るためには、着色層上に溶剤遮断性、すなわち、配向膜の基となる樹脂層を塗布法，スピンコート法等の方法によって形成する際に使用するコーティング液の溶剤として用いられるＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）等の溶剤を透過させない能力を有している液晶駆動用透明電極を設ければよく、そのためには、粒界を有している結晶性物質によって液晶駆動用透明電極を形成するよりも粒界を実質的に有していない非晶質物質によって液晶駆動用透明電極を形成することが望ましい。
本願発明者らは鋭意研究を重ねた結果、非晶質物質膜であれば必ず上記の溶剤遮断性を有しているというものではなく、特定のＩｎ−Ｚｎ系非晶質酸化物膜が上述した溶剤遮断性を有していることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記の目的を達成する本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、電気絶縁性透明基板と、この電気絶縁性透明基板の上に所定のパターンで配置された複数種の着色層と、これらの着色層を平面視上覆うようにして該着色層上に設けられた液晶駆動用透明電極とを少なくとも備え、前記液晶駆動用透明電極が主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素をインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．８以上０．９未満となるように含有する非晶質酸化物膜からなり、該液晶駆動用透明電極の表面の凹凸が１０ｎｍ以内であり、液晶駆動用透明電極が、２０℃における粘度が１．０ｃＰ以上の溶剤に対して遮断性を有し、かつ、前記着色層と前記液晶駆動用透明電極との間に透明保護層を有さないことを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記の目的を達成する本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造方法は、電気絶縁性透明基板の片面に所定のパターンで複数種の着色層を形成する工程と、酸化インジウムと酸化亜鉛とを含有する組成物からなる焼結体ターゲットを用いたスパッタリング法により、主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素をインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．８以上０．９未満となるように含有し、表面の凹凸が１０ｎｍ以内である非晶質酸化物膜からなり、２０℃における粘度が１．０ｃＰ以上の溶剤に対して遮断性を有する液晶駆動用透明電極を前記着色層上に該着色層を平面視上覆うようにして形成する工程とを含み、かつ、前記着色層と前記液晶駆動用透明電極との間に透明保護層を形成する工程を含まないことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタについて説明すると、このカラーフィルターは、前述したように、電気絶縁性透明基板と、この電気絶縁性透明基板の上に所定のパターンで配置された複数種の着色層と、これらの着色層を平面視上覆うようにして当該着色層上に上に設けられた液晶駆動用透明電極とを少なくとも備えている。
【００１２】
このようなフィルタ構成自体は従来のものと同様であり、電気絶縁性透明基板としては液晶ディスプレイ用カラーフィルタの基板としての利用が従来より図られている種々の材質の基板を用いることができる。電気絶縁性透明基板の具体例としては、青板ガラス，白板ガラス，無アルカリガラス，石英ガラス，ホウ硅酸ガラス等の各種電気絶縁性透明ガラスや、ポリカーボネート，ポリエーテルスルホン，ポリエチレンテレフタレート，ポリアリレート，非晶質ポリオレフィン，アクリル樹脂，ポリエーテル等の各種電気絶縁性ポリマー、あるいは、前述の電気絶縁性透明ガラス等に前述の電気絶縁性透明ポリマーをコーティングしたもの等が挙げられる。電気絶縁性透明基板は、従来と同様に必ずしも板状である必要性はなく、シート状やフィルム状であってもよい。
【００１３】
着色層（マイクロカラーフィルタ）としては、従来と同様に、目的とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタがマルチカラー表示用のものであるかフルカラー表示用のものであるか等に応じて、また、目的とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタがどのような種類のバックライトを装備した液晶ディスプレイに使用されるのか等に応じて、分光透過率が異なる複数種の着色層が適宜組合わされて用いられる。これら複数種の着色層の各々の材料は、目的とする着色層の分光透過率特性に応じて適宜選択される他、着色層の形成方法等に応じても適宜選択される。
【００１４】
着色層の形成方法は特に限定されるものではなく、目的とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタに要求される精度等に応じて、染色法，印刷法，分散法，電着法，ミセル電解法等、従来より利用されている種々の方法の中から適宜選択される。染色法により着色層を形成する場合、その材料としては、例えば、ゼラチン，カゼイン，ポリビニルアルコール，ポリアクリルアミド等に感光剤を添加したものと酸性染料または反応性染料が用いられ、印刷法により着色層を形成する場合には、例えば、プレポリマーに顔料および分散助剤を添加したものやインクが用いられる。また、分散法により着色層を形成する場合には、例えば、透明感光性樹脂または透明樹脂に染料，有機顔料，無機顔料等の着色剤を分散させたカラーレジン液が用いられ、電着法により着色層を形成する場合には、例えば、顔料等の着色剤とポリマーとを所望の溶媒に分散させて得た電着液が用いられる。そして、ミセル電解法により着色層を形成する場合には、例えば、所望の電気伝導度を有する水性媒体にミセル化剤と疎水性色素とを分散させたものが用いられる。なお、電着法およびミセル電解法により着色層を形成する場合には電着または電解を行うための透明電極が必要であり、これらの方法では、着色層は前記透明電極の表面に形成される。
【００１５】
着色層の配置パターンは特に限定されるものではなく、従来と同様に、目的とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタをどのようなサイズあるいは性能の液晶ディスプレイに利用するのか等に応じて、ストライプ型，モザイク型，トライアングル型等に適宜配置される。
【００１６】
本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタでは、上述した複数種の着色層を平面視上覆うようにして、当該着色層上に液晶駆動用透明電極が設けられている。この液晶駆動用透明電極は、主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素を含有する非晶質酸化物膜からなり、その表面の凹凸は１０ｎｍ以内である。
【００１７】
ここで、本発明でいう「表面の凹凸」とは、触針式の表面粗さ計で液晶駆動用透明電極表面の任意の位置を２０ｍｇの荷重下に１ｍｍに亘って掃引して最大凸部と最大凹部との高低の差を求めるという操作を計５回繰り返すことによって得たデータから算出した、最大凸部と最大凹部との高低の差の平均値を意味する。また、本発明において上記の非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極の表面の凹凸を１０ｎｍ以内に限定する理由は、当該液晶駆動用透明電極の表面の凹凸が１０ｎｍを超えると前述した溶剤遮断性が得られなくなり、着色層および液晶層の保護を図るためには従来と同様に透明保護膜を設ける必要性が生じるからである。前記表面の凹凸は小さければ小さいほど好ましい。
【００１８】
上記の非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極の表面の凹凸を１０ｎｍ以内にすることにより、配向膜の基となる樹脂層を塗布法，スピンコート法等の方法によって形成する際に使用するコーティング液の溶剤として用いられるＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）等の溶剤を透過させない能力を有している液晶駆動用透明電極を得ることが可能になる。その理由は、上記の非晶質酸化物膜の表面の平滑性を当該表面の凹凸が１０ｎｍ以内になるまで高めることによって、前記の溶剤が接触した場合の接触面積が当該溶剤の浸透を防ぐことが可能な程度まで小さくなるからであると推察される。
【００１９】
この液晶駆動用透明電極は、前記の溶剤の他、液晶セル組み工程前に行われる受入れ洗浄で用いられる純水や精密洗浄用溶剤として用いられるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等、２０℃における粘度が１．０ｃＰ以上の液体を透過させない能力を有している。以下、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタについて「溶剤遮断性」というときは、「２０℃における粘度が１．０ｃＰ以上の液体を透過させない能力」についていうものとする。
【００２０】
なお、ｎ−ヘキサンのように２０℃における粘度が１．０ｃＰ未満の液体は、上記の非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極の表面の凹凸を１０ｎｍ以内にしても当該液晶駆動用透明電極を透過してしまうことがある。しかしながら、液晶セルの組み立て工程においては、前記の粘度が１．０ｃＰ未満である液体を液晶駆動用透明電極に接触させる必要はない。
【００２１】
上記の非晶質酸化物膜としては、インジウム元素と亜鉛元素との原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．８以上０．９未満であるものが好ましい。前記の原子比が０．８未満になると導電性が低下し、液晶駆動用透明電極として所望の面抵抗を有すものを得るためにはその膜厚を厚くしなければならず、その結果として光透過性が低下する。一方、前記の原子比が０．９以上になると結晶質になり易くなり、結晶質となった場合には結晶粒界を通じて溶剤が当該結晶質膜を透過するようになる。
【００２２】
上記の非晶質酸化物膜は、インジウム元素および亜鉛元素以外のカチオン元素として、正三価以上の原子価を有する第３の元素を１種以上含んでいてもよい。この第３の元素の種類は正三価以上の原子価を有するものであれば特に限定されないが、例えば錫，アルミニウム，アンチモン，ガリウム，ゲルマニウム，チタンが挙げられる。第３の元素を含有させることにより、非晶質酸化物膜の導電性を向上させることができるが、カチオン元素の総量に占める第３の元素の合量の割合が２０at％を超えると導電性が低下し易くなる。このため、第３の元素の合量の割合はカチオン元素の総量に対して２０at％以下とすることが好ましい。
【００２３】
上記の非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極の比抵抗は低ければ低いほどよく、少なくとも２．０×１０-4Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。上記の非晶質酸化物膜におけるインジウム元素と亜鉛元素との原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．８以上０．９未満である場合、比抵抗が２．０×１０-4Ω・ｃｍ以下の液晶駆動用透明電極を得るためには、その膜厚を概ね３０オングストローム〜１μｍとすればよい。当該液晶駆動用透明電極の膜厚の好ましい値は２００〜３０００オングストロームであり、３００〜８００オングストロームが特に好ましい。比抵抗が２．０×１０-4Ω・ｃｍを超えると、前述したように、液晶駆動用透明電極として所望の面抵抗を有すものを得るためにはその膜厚を厚くする必要が生じ、その結果として光透過性が低下する。
【００２４】
上述の非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極は、前述したように、着色層を平面視上覆うようにして設けられている。そして、この液晶駆動用透明電極は溶剤遮断性を有している。したがって、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいては着色層と液晶駆動用透明電極との間に透明保護層を設ける必要性が無く、その結果として、工程の簡略化とコスト削減を図ることが可能になる。当該液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、液晶駆動用透明電極として共通電極（全面電極）を有するタイプの液晶ディスプレイ用カラーフィルタ、例えば薄膜トランジスタ方式等の電界効果トランジスタ駆動方式の液晶ディスプレイ等に使用される液晶ディスプレイ用カラーフィルタとして好適である。
【００２５】
次に、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造方法は、前述したように、電気絶縁性透明基板の片面に所定のパターンで複数種の着色層を形成する工程と、酸化インジウムと酸化亜鉛とを含有する組成物からなる焼結体ターゲットを用いたスパッタリング法により、主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素を含有し、表面の凹凸が１０ｎｍ以内である非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極を前記着色層上に該着色層を平面視上覆うようにして形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２６】
着色層を形成する方法は特に限定されるものではなく、前述したように、染色法，印刷法，分散法，電着法，ミセル電解法等、従来より利用されている種々の方法の中から適宜選択される。
【００２７】
主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素を含有する非晶質酸化物膜は、種々の方法により形成することが可能である。しかしながら、当該非晶質酸化物膜の表面の凹凸を１０ｎｍ以内にするためには、酸化インジウムと酸化亜鉛とを含有する組成物からなる焼結体ターゲットを用いたスパッタリング法を適用することが好ましい。当該スパッタリング法によれば、表面の凹凸が１０ｎｍ以内である非晶質酸化物膜を形成することが可能であるとともに、緻密性に優れ、かつ、着色層との密着性に優れた非晶質酸化物膜を形成することが可能である。
【００２８】
上記の非晶質酸化物膜は液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける液晶駆動用透明電極であるので、実用上十分な導電性を有する液晶駆動用透明電極を得るうえからは、前述しように、上記の非晶質酸化物膜におけるインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）は０．８以上０．９未満であることが好ましい。そして、このような非晶質酸化物膜をスパッタリング法により形成する場合、スパッタリング法によって得られる非晶質酸化物膜における前記の原子比と焼結体ターゲットにおける前記の原子比との間に若干のずれが生じることから、上記の焼結体ターゲットにおけるインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）は０．８２以上０．９２未満であることが好ましい。この値は、実験的、経験的に得られたものである。
【００２９】
本発明の方法で用いる焼結体ターゲットは、酸化インジウムと酸化亜鉛とを含有する組成物からなるわけであるが、この焼結体ターゲットとしては、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）m （ｍ＝２〜２０。好ましくはｍ＝２〜８。さらに好ましくはｍ＝２〜６。）で表される六方晶層状化合物を含有するものが好ましい。当該焼結体ターゲットは、前記の六方晶層状化合物のみから実質的になっていていもよし、この六方晶層状化合物の他に酸化インジウムまたは酸化亜鉛を含有していてもよい。これらの酸化物の純度はできるだけ高いほうが好ましく、９８％以上、特に９９％以上が望ましい。また、この焼結体ターゲットには正三価以上の原子価を有する第３の元素またはその化合物が１種以上ドープされていてもよく、このような焼結体ターゲットを用いた場合には、より導電性の高い非晶質酸化物膜を得ることができる。ただし、最終的に得られる非晶質酸化物膜におけるドープ元素（前述した第３の元素）の割合がカチオン元素の総量に対して２０at％を超えると、かえって導電性が低下し易くなるので、そのドープ量は、最終的に得られる非晶質酸化物膜におけるドープ元素の割合がカチオン元素の総量に対して２０at％を超えないように調整する。ドープ元素の具体例としては、錫，アルミニウム，アンチモン，ガリウム，ゲルマニウム，チタンが挙げられる。
【００３０】
上述した焼結体ターゲットは、例えば次のようにして得ることができる。まず、酸化インジウムまたは焼成により酸化インジウムとなる化合物（例えば塩化インジウム，硝酸インジウム，酢酸インジウム，水酸化インジウム，インジウムアルコキシド）と、酸化亜鉛または焼成により酸化亜鉛となる化合物（例えば塩化亜鉛，硝酸亜鉛，酢酸亜鉛，水酸化亜鉛，亜鉛アルコキシド）とを混合する。このとき、必要に応じて正三価以上の原子価を有する第３の元素（インジウムを除く。）からなる単体（気体を除く。）や前記第３の元素の塩等を添加してもよい。次に、得られた混合物を５００〜１２００℃で仮焼する。次いで、得られた仮焼物をボールミル，ロールミル，パールミル，ジェットミル等で粉砕して、粒子径が０．０１〜１．０μｍの範囲内でかつ粒径の揃った粉末を得る。なお、粉砕に先だって１００〜８００℃で還元処理を施してもよい。また、必要に応じて前記粉末の仮焼、粉砕を所望回数繰り返してもよい。この後、得られた粉末を所望形状に加圧成形し、成形物を８００〜１７００℃で焼結する。このとき、必要に応じてポリビニルアルコール，メチルセルロース，ポリワックス，オレイン酸等を焼結助剤として用いてもよい。このようにして焼結体を得ることにより、目的とする焼結体ターゲットが得られる。
【００３１】
この焼結体ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いてのスパッタリング法によって、表面の凹凸が１０ｎｍ以内である上述の非晶質酸化物膜を形成するにあたっては、ターゲット印加電圧を２００Ｖ未満としたＤＣまたはＲＦマグネトロンスパッタリング法等を適用することができるが、生産性や得られる膜の膜特性等の観点から、工業的には、ターゲット印加電圧を２００Ｖ未満としたＤＣマグネトロンスパッタリング法が好ましい。
【００３２】
ＤＣマグネトロンスパッタリング法によって目的とする非晶質酸化物膜を形成する場合のスパッタ条件の一例を挙げるとすれば次のようになる。すなわち、スパッタリング雰囲気はアルゴンガス等の不活性ガス、または不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスとし、スパッタ時の雰囲気圧（真空度）は１×１０-4〜５×１０-2Torr程度、ターゲット印加電圧は前述のように２００Ｖ未満とする。基板温度は、電気絶縁性透明基板や着色層が変色、変質、分解等を起こさないように適宜設定される。
【００３３】
スパッタ時の真空度が１×１０-4Torr未満ではプラズマの安定性が悪く、５×１０-2Torrを超えると、得られる非晶質酸化物膜の着色層への付着性が悪くなる。また、ターゲット印加電圧を２００Ｖ以上にすると非晶質酸化物膜がプラズマによるダメージを受け、電気伝導度および緻密性の低下をまねき易く、緻密性が低下した場合には、着色層および液晶の保護を図るために従来と同様に透明保護膜が必要になる。ターゲット印加電圧は１８０Ｖ未満であることが好ましく、１５０Ｖ未満であることが更に好ましい。
【００３４】
なお、プラズマによる非晶質酸化物膜のダメージを防ぐためには、ターゲット印加電圧はできる限り低い方がよいが、ターゲット印加電圧を低くすることに伴って生産性が低下する。したがって、最適のターゲット印加電圧は、目的とする非晶質酸化物膜に要求される導電性，溶剤遮断性および生産性を総合的に考慮したうえで適宜選択される。また、ターゲット印加電圧を２００Ｖ未満にして成膜を行うためには、焼結体ターゲットの中央部における平行磁場強度を４００ガウス以上にすることが好ましく、特に５００ガウス以上にすることが好ましい。焼結体ターゲットの中央部における平行磁場強度が４００ガウス未満では、低電圧で安定した放電を行うことが困難であるため、２００Ｖ未満のターゲット印加電圧で成膜，生産を行うことが実質的に不可能になる。
【００３５】
上述のようにして形成される非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極の膜厚は、当該非晶質酸化物膜におけるインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．８以上０．９未満である場合には、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの説明の中で述べたように、概ね３０オングストローム〜１μｍである。そして、非晶質酸化物膜におけるインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．８以上０．９未満である場合、当該非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極の膜厚の好ましい値は２００〜３０００オングストロームであり、３００〜８００オングストロームが特に好ましい。
【００３６】
本発明の方法では、上述の非晶質酸化物膜からなる液晶駆動用透明電極を形成するにあたって、当該液晶駆動用透明電極が前述した着色層を平面視上覆うようにする。そして、上記の非晶質酸化物膜は、前述した溶剤遮断性を有している。したがって、本発明の方法においては、着色層および液晶の保護を図るために着色層と液晶駆動用透明電極との間に透明保護層を設ける必要性が無く、その結果として、工程の簡略化とコスト削減を図ることが可能になる。
【００３７】
以上説明した方法によって得ることができる本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、従来と同様に、漏れ光によるコントラストや色純度の低下を防止するために、１つの着色層と他の着色層との間等に、金属クロムや着色フォトレジスト等からなる遮光層を備えていてもよい。この遮光層は、カラーフィルタを装備したカラー液晶ディスプレイを平面視したときに当該遮光層が画素間に位置するように設けられ、その全体形状は一般にマトリックス状あるいはストライプ状を呈する。また、液晶駆動用透明電極上に配向膜を有していてもよい。
【００３８】
本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタを用いたカラー液晶パネルは、例えば、当該カラーフィルタの他に、所定形状の透明電極等を備えた電気絶縁性透明基板（以下、駆動用基板という）を用意し、互いに対向させて配置した前記カラーフィルタと前記駆動用基板との間に所望の液晶を封入することで得られる。このときのカラーフィルタと駆動用基板とは、それぞれ電気絶縁性透明基板が外側に位置するように配置され、これらの間には液晶の他にガラスビーズやポリマー粒子等からなるスペーサーが分散配置される。
【００３９】
本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、カラーフィルタを使用するタイプのカラー液晶ディスプレイであれば直視型、前面投射型、背面投射型のいずれのタイプのカラー液晶ディスプレイにも利用することができる。カラー液晶ディスプレイの具体例としては、コンピュータ用やワードプロセッサ用あるいは機器モニター用のカラー液晶ディスプレイ、液晶カラープロジェクター、液晶カラーテレビ、液晶カラーオーバーヘッドプロジェクター、カラー車搭載インストルメントパネル、カラーオーロラビジョン（商品名）のような大画面カラー液晶ディスプレイが挙げられる。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１
（１）着色層の形成
電気絶縁性透明基板としてのガラス基板上に面抵抗２０Ω／□のＩＴＯ膜（厚さ１２０ｎｍ）を成膜したもの（ジオマテック社製。ガラス基板はコーニング社製の＃７０５９。以下「ＩＴＯ膜付ガラス基板」という。）を用意し、下記（ａ）〜（ｄ）の要領で、当該ＩＴＯ膜付ガラス基板の片面にミセル電解法によって着色層を形成した（以下、着色層まで形成したＩＴＯ膜付ガラス基板を「着色層付ガラス基板」という。）。
【００４１】
（ａ）フォトリソグラフィー法によるミセル電解用ＩＴＯ電極の形成
上記のＩＴＯ膜付ガラス基板を１０００rpm の回転速度で回転させながら、当該ＩＴＯ膜付ガラス基板のＩＴＯ膜上に紫外線硬化型レジスト剤（富士ハントエレクトロニクステクノロジー社製のＦＨ２２１３０）をスピンコートする。スピンコート後、８０℃で１５分間プリベークを行う。その後、レジスト膜が形成されたＩＴＯ膜付ガラス基板を露光機にセットする。マスクは、線幅１００μｍ、ギャップ２０μｍ、線長２３０ｍｍ、１９２０本のストライプ縦パターンとする。光源としては２ｋＷの高圧水銀灯を用いる。プロキシミティギャップ７０μｍをとり、レジスト膜を１２０ｍＪ／ｃｍ2 露光した後、現像液（富士ハントエレクトロニクステクノロジー社製のＦＨＤ−５）で現像して、前記レジスト膜を所定形状にパターニングする。現像後、純水でリンスし、リンス後に１８０℃でポストベークする。
【００４２】
次に、エッチング液として１Ｎ ＦｅＣｌ3・６Ｎ ＨＣｌ・０．１Ｎ ＨＮＯ3・０．１Ｎ Ｃｅ（ＮＯ3）4 水溶液を準備し、所定形状にパターニングされた前記のレジスト膜をマスクとして用いて、前記のエッチング液によりＩＴＯ膜を約２０分間エッチングする。エッチングの終点は電気抵抗により測定する。エッチング終了後、純水でリンスし、リンス後に１ＮのＮａＯＨでレジスト膜を剥離する。このようにして、ストライプ状のミセル電解用ＩＴＯ電極をガラス基板上に形成する（以下、ミセル電解用ＩＴＯ電極を備えたガラス基板を「ＩＴＯパターニングガラス基板」という。）。
【００４３】
（ｂ）遮光層の形成
遮光層形成用レジスト剤として、富士ハントエレクトロニクステクノロジー社製のカラーモザイクＣＫ、同ＣＲ、同ＣＧおよび同ＣＢを３：１：１：１の割合（重量比）で混合したものを用いる。
上記（ａ）の要領で作製したＩＴＯパターニングガラス基板を１０rpm の回転速度で回転させ、このガラス基板の片面（ミセル電解用ＩＴＯ電極を形成した側の面）上に前記の遮光層形成用レジスト剤３０ｃｃを噴霧する。次に、ＩＴＯパターニングガラス基板の回転速度を５００rpm にして、当該ＩＴＯパターニングガラス基板の前記の片面上に前記の遮光層形成用レジスト剤を均一にスピンコートする。スピンコート後、８０℃で１５分間プリベークを行う。その後、アライメント機能のある露光機を用いて、所定の位置合せをしながら、所定のデザイン（９０×３１０μｍ角−２０μｍ線幅）のマスクを用いてレジスト膜を露光する。光源としては２ｋＷの高圧水銀灯を用いる。プロキシミティギャップ７０μｍをとり、レジスト膜を１００ｍＪ／ｃｍ2 露光した後、現像液（富士ハントエレクトロニクステクノロジー社製の富士ハントＣＤを純水で４倍に希釈したもの）で３０秒間現像して、前記のレジスト膜を所定形状にパターニングする。現像後、純水でリンスし、リンス後に２００℃で１００分間ポストベークする。このようにして、前記のレジスト膜からなる所定形状の遮光層（厚さ１．０μｍ）を得る（以下、遮光層まで形成したものを「遮光層付ガラス基板」という。）。
【００４４】
（ｃ）ミセル電解用の分散液の調製
赤色波長域の分光透過率が高い着色層（以下「Ｒ着色層」という。）形成用の分散液としては、クロモフタールレッドＡ２Ｂ（チバガイギー社製）の分散液（分散媒；純水）を用いる。
また、緑色波長域の分光透過率が高い着色層（以下「Ｇ着色層」という。）形成用の分散液は、ヘリオゲングリーンＬ９３６１（ＢＡＳＦ社製）の分散液（分散媒；純水）とイルガジンエロ−２ＲＬＴ（チバガイギー社製）の分散液（分散媒；純水）とをそれぞれ２０℃に保ったまま７０：３０の割合（重量比）で混合し、さらに、混合液を超音波ホモジナイザーで３０分間分散させることで調製する。
そして、青色波長域の分光透過率が高い着色層（以下「Ｂ着色層」という。）形成用の分散液は、ファストゲンブルーＴＧＲ（大日本インキ社製）の分散液（分散媒；純水）とファストゲンスーパーバイオレット２ＲＮ（大日本インキ社製）とをそれぞれ２０℃に保ったまま８０：２０の割合（重量比）で混合することで調製する。
【００４５】
（ｄ）ミセル電解
まず、上記（ａ）および（ｂ）の要領で作製した遮光層付ガラス基板を、上記（ｃ）の要領で調製したＲ着色層形成用の分散液（液温２０℃）に浸漬し、Ｒ着色層を形成しようとする箇所のミセル電解用ＩＴＯ電極にポテンショスタットを接続する。そして、０．５Ｖｖｓ．ＳＣＥ、２５分間の定電位電解を行ってＲ着色層を得る。電解後、純水でリンスし、リンス後に１００℃で１５分間ベークする。
次に、この基板を上記（ｃ）の要領で調製したＧ着色層形成用の分散液（液温２０℃）に浸漬し、Ｇ着色層を形成しようとする箇所のミセル電解用ＩＴＯ電極にポテンショスタットを接続する。そして、０．５Ｖｖｓ．ＳＣＥ、２０分間の定電位電解を行ってＧ着色層を得る。電解後、純水でリンスし、リンス後に１００℃で１５分間ベークする。
最後に、この基板を上記（ｃ）の要領で調製したＢ着色層形成用の分散液（液温２０℃）に浸漬し、Ｂ着色層を形成しようとする箇所のミセル電解用ＩＴＯ電極にポテンショスタットを接続する。そして、０．５Ｖｖｓ．ＳＣＥ、１５分間の定電位電解を行ってＢ着色層を得る。電解後、純水でリンスし、リンス後に１００℃で１５分間ベークする。
なお、Ｒ着色層、Ｇ着色層およびＢ着色層の最終的な厚さ（ミセル電解用ＩＴＯ電極上の厚さ）は、０．９μｍである。
【００４６】
（２）液晶駆動用透明電極の形成
上記（１）で得た着色層付ガラス基板をＤＣマグネトロンスパッタ装置に装着し、真空槽内を１×１０-6Torr以下まで減圧した後、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス（Ａｒ：Ｏ2 ＝９７：３（体積比））を真空槽内の圧力が３×１０-3Torrになるまで導入した。そして、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）5 で表される六方晶層状化合物と酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）とからなる焼結体ターゲット（原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０．８５）を用いて、ターゲット印加電圧１５０Ｖ、ターゲット中央部における平行磁場強度５００ガウス、基板温度２００℃の条件で所定時間、スパッタリングを行った。このスパッタリングにより、主要カチオン元素としてインジウム元素および亜鉛元素を含有する非晶質酸化物膜からなる厚さ８００オングストローム程度の液晶駆動用透明電極が着色層上に形成され、目的とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタが得られた。なお、ターゲット中央部における平行磁場強度は、電磁石をターゲットの裏面に設置し、この電磁石へ流す電流を制御することにより調整した。
【００４７】
図１に示すように、上記の液晶ディスプレイ用カラーフィルタ１は、ガラス基板からなる電気絶縁性透明基板２と、この電気絶縁性透明基板２の片面に所定間隔で交互に並列配置されたストライプ状のＲ着色層３Ｒ，Ｇ着色層３ＧおよびＢ着色層３Ｂと、これらのＲ着色層３Ｒ，Ｇ着色層３ＧおよびＢ着色層３Ｂの各々の幅方向（長手方向と直交する方向）の側方に各着色層と隣接するようにして形成された遮光層４と、Ｒ着色層３Ｒ，Ｇ着色層３ＧおよびＢ着色層３Ｂの各々ならびに全ての遮光層４を平面視上覆うようにしてこれらの層上に設けられた液晶駆動用透明電極５とを備えている。なお、Ｒ着色層３Ｒ，Ｇ着色層３ＧおよびＢ着色層３Ｂの各々は、電気絶縁性透明基板２の片面に所定間隔のストライプ状に形成されたミセル電解用ＩＴＯ電極６上に形成されている。
【００４８】
上記の液晶ディスプレイ用カラーフィルタ１の液晶駆動用透明電極５におけるインジウム元素と亜鉛元素の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）は、ＩＣＰ分析（誘導プラズマ発光分光分析。使用機種はセイコー電子社製のＳＰＳ−１５００ＶＲ。）の結果、０．８３であった。また、この液晶駆動用透明電極５の面抵抗を三菱油化社製のロレスタＦＰにより測定したところ１５Ω／□であり、この値と、スローン（ＳＬＯＡＮ）社製のＤＥＫＴＡＫ３０３０を用いて測定した液晶駆動用透明電極５の膜厚から求めた比抵抗は１．２×１０- ４Ω・ｃｍであった。そして、当該液晶駆動用透明電極５の表面の凹凸を前記のＤＥＫＴＡＫ３０３０を用いて測定したところ、９ｎｍであった。
【００４９】
上記の液晶駆動用透明電極５について、ＮＭＰ（２０℃における粘度：１．６５ｃＰ）、ＩＰＡ（２０℃における粘度：２．４３ｃＰ）および純水（２０℃における粘度：１．００２ｃＰ）の透過性試験を行い、その溶剤遮断性を評価した。なお、透過性試験は、試験に使用する液体を液晶駆動用透明電極５上に ミリリットル滴下することによって行い、溶剤遮断性の評価は、試験に使用する液体の滴下から５分後に液晶駆動用透明電極５を目視観察し、その観察結果を基に行った。これらの結果を表１に示す。
【００５０】
実施例２
液晶駆動用透明電極を形成する際のターゲット印加電圧を１８０Ｖとした以外は実施例１と同様にして、液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得た。
この液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様の測定、評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００５１】
実施例３
（１）フォトリソグラフィー法による遮光層（ブラック）の形成
電気絶縁性透明基板としてガラス基板（コーニング社製の＃７０５９）を用意し、遮光層形成用レジスト剤として新日鉄化学（株）製の耐熱ネガ型ブラックレジストＶ−２５９ＢＫを用いて、次のようにして遮光層を形成した。
先ず、上記のガラス基板を１０rpm の回転速度で回転させ、この上に前記の遮光層形成用レジスト剤２５ｃｃを噴霧した。次に、ガラス基板の回転速度を１０００rpm にして、このガラス基板上に前記の遮光層形成用レジスト剤を均一にスピンコートした。スピンコート後、８０℃で６分間プリベークを行った。その後、アライメント機能のある露光機を用いて、所定の位置合せをしながら、所定のデザイン（９０×３１０μｍ角−２０μｍ線幅）のマスクを用いてレジスト膜を露光した。光源としては２ｋＷの高圧水銀灯を用いた。プロキシミティギャップ７０μｍをとり、レジスト膜を５００ｍＪ／ｃｍ2 露光した後、現像液（新日鉄化学（株）製の専用現像液：Ｖ−２５９ＩＤ）で１分間現像して、前記のレジスト膜を所定形状にパターニングした。現像後、純水をスプレーしながらブラシによるスクラブリンスを行い、リンス後に２００℃で６０分間ポストベークした。このようにして、前記のレジスト膜からなる所定形状の遮光層（厚さ１．０μｍ）を得た（以下、遮光層を形成したガラス基板を「遮光層付ガラス基板」という。）。
【００５２】
（２）着色層の形成
上記（１）で得た遮光層付ガラス基板の片面（遮光層を設けた側の面）に、下記（ａ）〜（ｃ）の要領で、ストライプ状を呈する厚さ１．０μｍの着色層を顔料分散法によって形成した（以下、着色層まで形成したガラス基板を「着色層付ガラス基板」という。）。
【００５３】
（ａ）フォトリソグラフィー法によるＲ着色層の形成
Ｒ着色層（赤色波長域の分光透過率が高い着色層）形成用レジスト剤として、新日鉄化学（株）製の耐熱ネガ型カラーレジストＶ−２５９Ｒを用いる。
まず、上記の遮光層付ガラス基板を１０rpm の回転速度で回転させ、この遮光層付ガラス基板の片面（遮光層を形成した側の面）上に前記のＲ着色層形成用レジスト剤２５ｃｃを噴霧する。次に、遮光層付ガラス基板の回転速度を７００rpm にして、この遮光膜付ガラス基板上に前記のＲ着色層形成用レジスト剤を均一にスピンコートする。スピンコート後、８０℃で６分間プリベークを行う。その後、アライメント機能のある露光機を用いて、所定の位置合せをしながら、所定のデザイン（９０×３１０μｍ角−２０μｍ線幅）のマスクを用いてレジスト膜を露光する。光源としては２ｋＷの高圧水銀灯を用いる。プロキシミティギャップ７０μｍをとり、レジスト膜を５００ｍＪ／ｃｍ2 露光した後、現像液（新日鉄化学（株）製の専用現像液：Ｖ−２５９ＩＤ）で１分間現像して、前記のレジスト膜を所定形状にパターニングする。現像後、純水をスプレーしながらブラシによるスクラブリンスを行い、リンス後に２００℃で６０分間ポストベークする。このようにして、前記のレジスト膜からなる所定形状のＲ着色層を得る（以下、Ｒ着色層まで形成したものを「Ｒ着色層付ガラス基板」という。）。
【００５４】
（ｂ）フォトリソグラフィー法によるＧ着色層の形成
Ｇ着色層（緑色波長域の分光透過率が高い着色層）形成用レジスト剤として新日鉄化学（株）製の耐熱ネガ型カラーレジストＶ−２５９Ｇを用い、スピンコート時の回転速度を８００rpm にする以外は上記（ａ）と同様にして、所定形状のＧ着色層を得る。
【００５５】
（ｃ）フォトリソグラフィー法によるＢ着色層の形成
Ｂ着色層（青色波長域の分光透過率が高い着色層）形成用レジスト剤として新日鉄化学（株）製の耐熱ネガ型カラーレジストＶ−２５９Ｂを用い、スピンコートの回転数を１０００rpm にする以外は上記（ｂ）と同様にして、所定形状のＢ着色層を得る。
【００５６】
（３）液晶駆動用透明電極の形成
上記（２）で得た着色層付ガラス基板をＤＣマグネトロンスパッタ装置に装着し、実施例１と同様にして着色層上に液晶駆動用透明電極を形成して、目的とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得た。
この液晶ディスプレイ用カラーフィルタの断面形状は、ミセル電解用ＩＴＯ電極がない点を除いて、実施例１で得た液晶ディスプレイ用カラーフィルタと同様である。
上記の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様の測定、評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００５７】
実施例４
液晶駆動用透明電極を形成する際のターゲット印加電圧を１８０Ｖとした以外は実施例３と同様にして、液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得た。
この液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様の測定、評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００５８】
比較例１
液晶駆動用透明電極を形成するにあたり、ターゲットとしてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3：ＳｎＯ2 ＝９５：５（重量比））を用いた以外は実施例１と同様にして、液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得た。この液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける液晶駆動用透明電極は、本発明における限定範囲外の物質であるＩＴＯからなる。
上記の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様の測定、評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００５９】
比較例２
液晶駆動用透明電極を形成する際のターゲット印加電圧を４００Ｖとした以外は実施例１と同様にして、液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得た。この液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける液晶駆動用透明電極の表面の凹凸は２３ｎｍであり、本発明の限定範囲外であった。
上記の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様の測定、評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００６０】
比較例３
液晶駆動用透明電極を形成する際のターゲット印加電圧を３００Ｖとし、かつ、ターゲット中央部の平行磁場強度を２５０ガウスとした以外は実施例１と同様にして、液晶ディスプレイ用カラーフィルタを得た。この液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける液晶駆動用透明電極の表面の凹凸は１６ｎｍであり、本発明の限定範囲外であった。
上記の液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様の測定、評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００６１】
参考例１
実施例１で得た液晶ディスプレイ用カラーフィルタの液晶駆動用透明電極について、実施例１と同様にしてｎ−ヘキサン（２０℃における粘度：０．３１ｃＰ）の透過性試験を行い、その溶剤遮断性を評価した。この結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜実施例４で得られた各液晶ディスプレイ用カラーフィルタでは、透過性試験によっても液晶駆動用透明電極にヒビ割れ、白濁は生じず、各々の液晶駆動用透明電極はＮＭＰ、ＩＰＡおよび純水に対して耐性を有している。この試験結果と参考例１の透過性試験の結果から、実施例１〜実施例４で得られた各々の液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける液晶駆動用透明電極は、溶剤遮断性を有している。したがって、これらの液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいては、透明保護層を設けずとも着色層および液晶の保護を図ることが可能である。
【００６４】
一方、比較例１〜比較例３で得られた各液晶ディスプレイ用カラーフィルタでは、透過性試験によって液晶駆動用透明電極にヒビ割れ、白濁が生じた。このことから、各々の液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける液晶駆動用透明電極はＮＭＰ、ＩＰＡおよび純水に対して耐性を有していない。すなわち、溶剤遮断性を有していない。したがって、着色層および液晶の保護を図るためには着色層上に透明保護層を設ける必要がある。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、透明保護層を有してないにも拘わらず着色層および液晶の保護を図ることが可能である。したがって、本発明によれば製造工程の簡略化とコストの低減を実現した液晶ディスプレイ用カラーフィルタの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得た液晶ディスプレイ用カラーフィルタの断面の概略図である。
【符号の説明】
１ 液晶ディスプレイ用カラーフィルタ
２ 電気絶縁性透明基板
３Ｒ Ｒ着色層
３Ｇ Ｇ着色層
３Ｂ Ｂ着色層
４ 遮光層
５ 液晶駆動用透明電極
６ ミセル電解用ＩＴＯ電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a liquid crystal display and a method for producing the same, and more particularly to a color filter for a liquid crystal display provided with a liquid crystal driving transparent electrode in addition to a colored layer (micro color filter; the same shall apply hereinafter) and a method for producing the same. .
[0002]
[Prior art]
In a color liquid crystal display, color display is performed by using optical properties of liquid crystal, optical components, an external light source, or the like, and a color filter is used as one of optical components for performing color display.
This color filter has a plurality of types of colored layers arranged in a predetermined pattern directly on an electrically insulating transparent substrate also used as a substrate for forming a liquid crystal panel or via a transparent electrode for liquid crystal driving. When the colored layer is directly arranged on the insulating transparent substrate, a liquid crystal driving transparent electrode is provided on the colored layer. In the present specification, a liquid crystal display color filter includes at least the electrically insulating transparent substrate, the colored layer (micro color filter), and the liquid crystal driving transparent electrode.
[0003]
Conventionally, ITO films have been frequently used as transparent electrodes for driving liquid crystals. The reason is that the ITO film has high transparency and conductivity. In addition, the applicant of the present application is less likely to cause cracks and peeling in the liquid crystal driving transparent electrode in the manufacturing process than the color filter for liquid crystal display using an ITO film as the liquid crystal driving transparent electrode, and the liquid crystal over time even after the manufacturing. As a color filter for a liquid crystal display that is unlikely to cause cracks or peeling in the driving transparent electrode, the liquid crystal driving transparent electrode contains a specific amorphous oxide film, that is, an indium element and a zinc element as main cation elements. A film using an amorphous oxide film has already been proposed (see JP-A-7-120612).
[0004]
The liquid crystal driving transparent electrode is provided on the electrically insulating transparent substrate or the colored layer as described above. When the liquid crystal driving transparent electrode is provided on the colored layer, the colored layer and the liquid crystal driving transparent are provided. In many cases, a transparent protective layer is interposed between the electrodes. This transparent protective layer is provided for the purpose of improving the flatness of the transparent electrode for driving the liquid crystal and protecting the colored layer and the liquid crystal. Specifically, the protection of the colored layer and the liquid crystal is as follows.
[0005]
That is, when a transparent electrode for driving liquid crystal is provided on a colored layer, an alignment film made of a resin is often finally provided on the transparent electrode for driving liquid crystal. In forming, a coating method, a spin coating method or the like is applied. And if the solvent of the coating liquid used when forming a resin layer by methods, such as the apply | coating method and a spin coat method, osmose | permeates said colored layer, a serious defect will be given to the function of the colored layer as a micro color filter. In addition, when the components of the colored layer pass through the liquid crystal driving transparent electrode and are leached into the liquid crystal layer, the liquid crystal and the electric circuit are adversely affected. The above-mentioned “protection of the colored layer and the liquid crystal layer” means that the penetration of the above-mentioned solvent is prevented so that no serious defect occurs in the function of the colored layer, and the above-described leaching of the components of the colored layer is performed. This means preventing the liquid crystal and the electric circuit from being adversely affected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, with the mass production of color filters for liquid crystal displays, there has been a movement to simplify the manufacturing process as much as possible, and the appearance of color filters for liquid crystal displays that do not require the transparent protective layer described above is strongly desired. ing.
[0007]
The objective of this invention is providing the color filter for liquid crystal displays which does not require a transparent protective layer, and its manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to obtain a color filter for a liquid crystal display that does not require a transparent protective layer, a solvent barrier property, that is, a resin layer that is a base of an alignment film is formed on a colored layer by a method such as a coating method or a spin coating method. It is sufficient to provide a transparent electrode for driving a liquid crystal having the ability not to transmit a solvent such as NMP (N-methylpyrrolidone) used as a solvent for the coating liquid used for the coating. It is desirable to form the liquid crystal driving transparent electrode with an amorphous material which does not substantially have a grain boundary, rather than forming the liquid crystal driving transparent electrode with a crystalline material.
As a result of intensive research, the inventors of the present application do not necessarily have the above-described solvent blocking property as long as it is an amorphous material film, and a specific In—Zn-based amorphous oxide film is not described above. As a result, the present invention was completed.
[0009]
The color filter for a liquid crystal display according to the present invention that achieves the above object includes an electrically insulating transparent substrate, a plurality of types of colored layers arranged in a predetermined pattern on the electrically insulating transparent substrate, and these colored layers. A transparent electrode for driving a liquid crystal provided on the colored layer so as to cover in a plan view, the transparent electrode for driving a liquid crystal containing indium element and zinc element as main cation elementsThe atomic ratio In / (In + Zn) between indium element and zinc element is 0.8 or more and less than 0.9.Containing uneven oxide on the surface of the transparent electrode for driving liquid crystal within 10 nm, and the transparent electrode for driving liquid crystal has a blocking property against a solvent having a viscosity at 20 ° C. of 1.0 cP or more. And a transparent protective layer is not provided between the colored layer and the transparent electrode for driving a liquid crystal.
[0010]
The method for producing a color filter for a liquid crystal display according to the present invention that achieves the above object includes a step of forming a plurality of types of colored layers in a predetermined pattern on one side of an electrically insulating transparent substrate, and indium oxide and zinc oxide. Indium element and zinc element as main cation elements by sputtering using a sintered compact target composed of a composition containingThe atomic ratio In / (In + Zn) between indium element and zinc element is 0.8 or more and less than 0.9.A transparent electrode for driving a liquid crystal comprising an amorphous oxide film having a surface irregularity of 10 nm or less and having a blocking property against a solvent having a viscosity at 20 ° C. of 1.0 cP or more on the colored layer. A step of covering the colored layer so as to cover it in plan view, and a step of forming a transparent protective layer between the colored layer and the transparent electrode for driving a liquid crystal. is there.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
First, the color filter for a liquid crystal display according to the present invention will be described. As described above, the color filter includes an electrically insulating transparent substrate, and a plurality of kinds of electrodes arranged in a predetermined pattern on the electrically insulating transparent substrate. At least a colored layer and a transparent electrode for driving a liquid crystal provided on the colored layer so as to cover the colored layer in a plan view are provided.
[0012]
Such a filter configuration itself is the same as the conventional one, and as the electrically insulating transparent substrate, substrates of various materials conventionally used as a substrate for a color filter for liquid crystal display can be used. Specific examples of electrically insulating transparent substrates include various types of electrically insulating transparent glass such as blue plate glass, white plate glass, alkali-free glass, quartz glass, and borosilicate glass, polycarbonate, polyethersulfone, polyethylene terephthalate, polyarylate, Examples thereof include various electrically insulating polymers such as amorphous polyolefin, acrylic resin, and polyether, and those obtained by coating the aforementioned electrically insulating transparent polymer on the aforementioned electrically insulating transparent glass. The electrically insulating transparent substrate is not necessarily in the form of a plate as in the prior art, and may be in the form of a sheet or film.
[0013]
As the colored layer (micro color filter), as in the past, depending on whether the target color filter for liquid crystal display is for multicolor display or for full color display, Depending on what kind of backlight the color filter for liquid crystal display to be used is used in, etc., a plurality of types of colored layers having different spectral transmittances are used in appropriate combination. The materials of each of the plurality of types of colored layers are appropriately selected according to the spectral transmittance characteristics of the target colored layer, and also appropriately selected according to the method of forming the colored layer.
[0014]
The formation method of the colored layer is not particularly limited, depending on the accuracy required for the target color filter for liquid crystal display, etc., dyeing method, printing method, dispersion method, electrodeposition method, micelle electrolysis method, etc. It is appropriately selected from various methods conventionally used. In the case of forming a colored layer by a dyeing method, for example, gelatin, casein, polyvinyl alcohol, polyacrylamide or the like added with a photosensitizer and an acid dye or a reactive dye are used as materials. In the case of forming, for example, a prepolymer added with a pigment and a dispersion aid or an ink is used. In the case of forming a colored layer by a dispersion method, for example, a transparent resin or a color resin liquid in which a colorant such as a dye, an organic pigment, or an inorganic pigment is dispersed in a transparent resin is used. When forming a colored layer, for example, an electrodeposition liquid obtained by dispersing a colorant such as a pigment and a polymer in a desired solvent is used. When the colored layer is formed by the micelle electrolysis method, for example, a solution obtained by dispersing a micelle agent and a hydrophobic dye in an aqueous medium having a desired electrical conductivity is used. In addition, when forming a colored layer by the electrodeposition method and the micellar electrolysis method, a transparent electrode for performing electrodeposition or electrolysis is necessary, and in these methods, the colored layer is formed on the surface of the transparent electrode. .
[0015]
The arrangement pattern of the colored layer is not particularly limited, and as in the conventional case, depending on what size or performance of the target color filter for the liquid crystal display is used, the stripe type, mosaic It is appropriately arranged in a mold, a triangle mold or the like.
[0016]
In the color filter for liquid crystal display of the present invention, a transparent electrode for driving liquid crystal is provided on the colored layer so as to cover the above-described plural kinds of colored layers in plan view. The transparent electrode for driving liquid crystal is composed of an amorphous oxide film containing indium element and zinc element as main cation elements, and the surface irregularities thereof are within 10 nm.
[0017]
Here, the “surface irregularity” as used in the present invention refers to the maximum convex portion obtained by sweeping an arbitrary position on the surface of the liquid crystal driving transparent electrode over 1 mm under a load of 20 mg with a stylus type surface roughness meter. It means the average value of the difference in height between the maximum convex part and the maximum concave part, calculated from data obtained by repeating the operation of obtaining the difference in height between the maximum convex part and the maximum concave part five times in total. In the present invention, the reason why the unevenness on the surface of the transparent electrode for driving a liquid crystal made of the above amorphous oxide film is limited to 10 nm or less is that the unevenness on the surface of the transparent electrode for driving a liquid crystal exceeds 10 nm. This is because the solvent blocking property cannot be obtained, and it is necessary to provide a transparent protective film as in the conventional case in order to protect the colored layer and the liquid crystal layer. The smaller the surface irregularities, the better.
[0018]
When the surface of the transparent electrode for driving a liquid crystal made of the above amorphous oxide film is made to be 10 nm or less, the resin layer used as the base of the alignment film is formed by a method such as a coating method or a spin coating method. It becomes possible to obtain a transparent electrode for driving a liquid crystal having an ability not to transmit a solvent such as NMP (N-methylpyrrolidone) used as a solvent of a coating liquid to be used. The reason is that by increasing the smoothness of the surface of the amorphous oxide film until the unevenness of the surface is within 10 nm, the contact area when the solvent comes into contact prevents the permeation of the solvent. This is presumed to be as small as possible.
[0019]
This liquid crystal driving transparent electrode has a viscosity of 1 at 20 ° C. such as pure water used in receiving cleaning performed before the liquid crystal cell assembling step or IPA (isopropyl alcohol) used as a precision cleaning solvent in addition to the above-mentioned solvent. It has the ability not to permeate liquids of 0.0 cP or higher. Hereinafter, when the color filter for liquid crystal display of the present invention is referred to as “solvent barrier property”, it refers to “the ability not to transmit a liquid having a viscosity at 20 ° C. of 1.0 cP or more”.
[0020]
A liquid having a viscosity of less than 1.0 cP at 20 ° C., such as n-hexane, can be used for driving a liquid crystal even if the surface roughness of the transparent electrode for driving a liquid crystal made of the amorphous oxide film is within 10 nm. It may pass through the transparent electrode. However, in the process of assembling the liquid crystal cell, it is not necessary to bring the liquid having a viscosity of less than 1.0 cP into contact with the liquid crystal driving transparent electrode.
[0021]
As the amorphous oxide film, a film having an atomic ratio In / (In + Zn) of indium element to zinc element of 0.8 or more and less than 0.9 is preferable. When the atomic ratio is less than 0.8, the conductivity is lowered, and in order to obtain a liquid crystal driving transparent electrode having a desired sheet resistance, the film thickness must be increased. Light transmittance is reduced. On the other hand, when the atomic ratio is 0.9 or more, it becomes easy to become crystalline, and when it becomes crystalline, the solvent permeates the crystalline film through the crystal grain boundary.
[0022]
Said amorphous oxide film may contain 1 or more types of 3rd elements which have valence more than positive trivalence as cation elements other than an indium element and a zinc element. The type of the third element is not particularly limited as long as it has a valence of positive trivalent or higher, and examples thereof include tin, aluminum, antimony, gallium, germanium, and titanium. By including the third element, the conductivity of the amorphous oxide film can be improved. However, if the ratio of the total amount of the third element in the total amount of the cation element exceeds 20 at%, the conductivity is increased. Tends to decrease. For this reason, the ratio of the total amount of the third element is preferably 20 at% or less with respect to the total amount of the cation element.
[0023]
The specific resistance of the transparent electrode for liquid crystal driving composed of the above amorphous oxide film is preferably as low as possible, and at least 2.0 × 10-FourIt is preferable that it is below Ω · cm. When the atomic ratio In / (In + Zn) of indium element to zinc element in the amorphous oxide film is 0.8 or more and less than 0.9, the specific resistance is 2.0 × 10-FourIn order to obtain a transparent electrode for driving a liquid crystal of Ω · cm or less, the film thickness may be about 30 Å to 1 μm. A preferable value of the film thickness of the transparent electrode for driving the liquid crystal is 200 to 3000 angstroms, and 300 to 800 angstroms is particularly preferable. Specific resistance is 2.0 × 10-FourIf it exceeds Ω · cm, as described above, in order to obtain a liquid crystal driving transparent electrode having a desired surface resistance, it is necessary to increase the film thickness, and as a result, the light transmittance decreases. .
[0024]
As described above, the liquid crystal driving transparent electrode made of the above-described amorphous oxide film is provided so as to cover the colored layer in plan view. The liquid crystal driving transparent electrode has a solvent barrier property. Therefore, in the color filter for liquid crystal display of the present invention, it is not necessary to provide a transparent protective layer between the colored layer and the transparent electrode for driving the liquid crystal, and as a result, the process can be simplified and the cost can be reduced. become. The color filter for liquid crystal display is a liquid crystal display color filter having a common electrode (entire electrode) as a liquid crystal driving transparent electrode, for example, a liquid crystal display used for a field effect transistor driving type liquid crystal display such as a thin film transistor type. It is suitable as a color filter for use.
[0025]
Next, the manufacturing method of the color filter for liquid crystal displays of this invention is demonstrated.
As described above, the method for producing a color filter for a liquid crystal display according to the present invention includes a step of forming a plurality of types of colored layers in a predetermined pattern on one side of an electrically insulating transparent substrate, and indium oxide and zinc oxide. A transparent electrode for driving a liquid crystal comprising an amorphous oxide film containing an indium element and a zinc element as main cation elements and having a surface irregularity of 10 nm or less by a sputtering method using a sintered compact target made of the composition And a step of covering the colored layer so as to cover the colored layer in plan view.
[0026]
The method for forming the colored layer is not particularly limited, and as described above, from among various methods conventionally used such as dyeing method, printing method, dispersion method, electrodeposition method, micelle electrolysis method, etc. It is selected appropriately.
[0027]
An amorphous oxide film containing indium element and zinc element as main cation elements can be formed by various methods. However, in order to make the unevenness of the surface of the amorphous oxide film within 10 nm, it is preferable to apply a sputtering method using a sintered body target made of a composition containing indium oxide and zinc oxide. . According to the sputtering method, it is possible to form an amorphous oxide film having a surface irregularity of 10 nm or less, an amorphous material having excellent denseness and excellent adhesion to a colored layer. An oxide film can be formed.
[0028]
Since the above amorphous oxide film is a transparent electrode for driving a liquid crystal in a color filter for liquid crystal display, in order to obtain a transparent electrode for driving a liquid crystal having practically sufficient conductivity, as described above, The atomic ratio In / (In + Zn) of the indium element to the zinc element in the crystalline oxide film is preferably 0.8 or more and less than 0.9. When such an amorphous oxide film is formed by a sputtering method, there is a slight difference between the atomic ratio in the amorphous oxide film obtained by the sputtering method and the atomic ratio in the sintered body target. Therefore, the atomic ratio In / (In + Zn) of the indium element to the zinc element in the sintered body target is preferably 0.82 or more and less than 0.92. This value was obtained experimentally and empirically.
[0029]
The sintered compact target used in the method of the present invention is composed of a composition containing indium oxide and zinc oxide.2OThree(ZnO)m Those containing a hexagonal layered compound represented by (m = 2 to 20, preferably m = 2 to 8, more preferably m = 2 to 6) are preferable. The sintered compact target may consist essentially of the hexagonal layered compound, or may contain indium oxide or zinc oxide in addition to the hexagonal layered compound. The purity of these oxides is preferably as high as possible, and is preferably 98% or more, particularly 99% or more. In addition, this sintered body target may be doped with one or more third elements having a valence of positive trivalent or higher, or a compound thereof, and when such a sintered body target is used, A highly conductive amorphous oxide film can be obtained. However, if the ratio of the doping element (the third element described above) in the finally obtained amorphous oxide film exceeds 20 at% with respect to the total amount of the cation element, the conductivity tends to be lowered. The doping amount is adjusted so that the ratio of the doping element in the finally obtained amorphous oxide film does not exceed 20 at% with respect to the total amount of the cation element. Specific examples of the doping element include tin, aluminum, antimony, gallium, germanium, and titanium.
[0030]
The sintered compact target mentioned above can be obtained as follows, for example. First, indium oxide or a compound that becomes indium oxide by firing (for example, indium chloride, indium nitrate, indium acetate, indium hydroxide, indium alkoxide) and zinc oxide or a compound that becomes zinc oxide by firing (for example, zinc chloride, zinc nitrate, (Zinc acetate, zinc hydroxide, zinc alkoxide). At this time, if necessary, a simple element (excluding gas) composed of a third element (excluding indium) having a valence of not less than positive trivalence, a salt of the third element, or the like may be added. Next, the obtained mixture is calcined at 500 to 1200 ° C. Next, the obtained calcined product is pulverized by a ball mill, a roll mill, a pearl mill, a jet mill or the like to obtain a powder having a particle diameter in the range of 0.01 to 1.0 μm and a uniform particle diameter. In addition, you may perform a reduction process at 100-800 degreeC prior to a grinding | pulverization. Moreover, you may repeat calcination and grinding | pulverization of the said powder as many times as needed. Thereafter, the obtained powder is pressure-molded into a desired shape, and the molded product is sintered at 800 to 1700 ° C. At this time, if necessary, polyvinyl alcohol, methylcellulose, polywax, oleic acid, or the like may be used as a sintering aid. By obtaining a sintered body in this manner, a target sintered body target can be obtained.
[0031]
When forming the above-mentioned amorphous oxide film having surface irregularities of 10 nm or less by sputtering using this sintered body target as a sputtering target, a DC or RF magnetron with a target applied voltage of less than 200 V is used. A sputtering method or the like can be applied, but from the viewpoints of productivity, film characteristics of the obtained film, and the like, a DC magnetron sputtering method in which a target applied voltage is less than 200 V is industrially preferable.
[0032]
An example of sputtering conditions for forming a target amorphous oxide film by DC magnetron sputtering is as follows. That is, the sputtering atmosphere is an inert gas such as argon gas, or a mixed gas of inert gas and oxygen gas, and the atmospheric pressure (vacuum degree) during sputtering is 1 × 10.-Four~ 5x10-2About Torr, the target applied voltage is less than 200 V as described above. The substrate temperature is appropriately set so that the electrically insulating transparent substrate and the colored layer do not cause discoloration, alteration, decomposition, or the like.
[0033]
Vacuum degree during sputtering is 1 × 10-FourIf it is less than Torr, the stability of the plasma is poor and 5 × 10-2If it exceeds Torr, the adhesion of the resulting amorphous oxide film to the colored layer will be poor. In addition, when the target applied voltage is set to 200 V or more, the amorphous oxide film is damaged by plasma and easily causes a decrease in electrical conductivity and denseness. When the denseness is lowered, the colored layer and the liquid crystal are protected. In order to achieve this, a transparent protective film is required as in the prior art. The target applied voltage is preferably less than 180V, and more preferably less than 150V.
[0034]
Note that in order to prevent damage to the amorphous oxide film due to plasma, the target applied voltage is preferably as low as possible, but productivity decreases as the target applied voltage is lowered. Accordingly, the optimum target applied voltage is appropriately selected in consideration of the overall conductivity, solvent barrier property and productivity required for the target amorphous oxide film. In order to form a film with a target applied voltage of less than 200 V, the parallel magnetic field strength at the central portion of the sintered compact target is preferably 400 gauss or more, and particularly preferably 500 gauss or more. If the parallel magnetic field strength at the central portion of the sintered compact target is less than 400 gauss, it is difficult to perform stable discharge at a low voltage, so that it is substantially possible to perform film formation and production at a target applied voltage of less than 200V. It becomes impossible.
[0035]
The film thickness of the transparent electrode for driving a liquid crystal formed of the amorphous oxide film formed as described above is such that the atomic ratio In / (In + Zn) of the indium element to the zinc element in the amorphous oxide film is 0. When it is 8 or more and less than 0.9, as described in the explanation of the color filter for liquid crystal display of the present invention, it is generally 30 angstroms to 1 μm. When the atomic ratio In / (In + Zn) of the indium element to the zinc element in the amorphous oxide film is 0.8 or more and less than 0.9, the liquid crystal driving transparent electrode made of the amorphous oxide film A preferable value of the film thickness is 200 to 3000 angstrom, and 300 to 800 angstrom is particularly preferable.
[0036]
In the method of the present invention, when forming the liquid crystal driving transparent electrode made of the above-described amorphous oxide film, the liquid crystal driving transparent electrode covers the aforementioned colored layer in plan view. The amorphous oxide film has the above-described solvent barrier properties. Therefore, in the method of the present invention, there is no need to provide a transparent protective layer between the colored layer and the liquid crystal driving transparent electrode in order to protect the colored layer and the liquid crystal, and as a result, the process can be simplified. Cost reduction can be achieved.
[0037]
The color filter for a liquid crystal display of the present invention that can be obtained by the method described above, as in the prior art, is provided with one colored layer and another colored layer in order to prevent a decrease in contrast and color purity due to leakage light. A light-shielding layer made of metal chromium, a colored photoresist, or the like may be provided between the layers. The light shielding layer is provided so that the light shielding layer is located between pixels when a color liquid crystal display equipped with a color filter is viewed in plan view, and the overall shape thereof generally has a matrix shape or a stripe shape. Further, an alignment film may be provided on the liquid crystal driving transparent electrode.
[0038]
A color liquid crystal panel using the color filter for a liquid crystal display of the present invention, for example, prepares an electrically insulating transparent substrate (hereinafter referred to as a driving substrate) provided with a transparent electrode having a predetermined shape in addition to the color filter. The liquid crystal is obtained by encapsulating a desired liquid crystal between the color filter and the driving substrate which are arranged to face each other. At this time, the color filter and the driving substrate are respectively arranged so that the electrically insulating transparent substrate is located outside, and spacers made of glass beads, polymer particles, etc. in addition to the liquid crystal are dispersed between them. The
[0039]
The color filter for a liquid crystal display of the present invention can be used for any type of color liquid crystal display of a direct-view type, a front projection type, and a rear projection type as long as the color liquid crystal display uses a color filter. Specific examples of color liquid crystal displays include color liquid crystal displays for computers, word processors, and device monitors, liquid crystal color projectors, liquid crystal color televisions, liquid crystal color overhead projectors, color vehicle mounted instrument panels, and color aurora vision (trade name). Large screen color liquid crystal display.
[0040]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
(1) Formation of colored layer
An ITO film (thickness 120 nm) having a surface resistance of 20 Ω / □ formed on a glass substrate as an electrically insulating transparent substrate (manufactured by Geomatic Corp. Glass substrate is # 7059 made by Corning Corp. A colored layer is formed on one side of the ITO film-coated glass substrate by the micelle electrolysis method (hereinafter referred to as the colored layer). The glass substrate is referred to as “colored glass substrate”).
[0041]
(A) Formation of ITO electrode for micelle electrolysis by photolithography
While the glass substrate with ITO film is rotated at a rotation speed of 1000 rpm, an ultraviolet curable resist agent (FH22130 manufactured by Fuji Hunt Electronics Technology Co., Ltd.) is spin-coated on the ITO film of the glass substrate with ITO film. After spin coating, prebaking is performed at 80 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the glass substrate with ITO film on which the resist film is formed is set in an exposure machine. The mask has a stripe vertical pattern of line width 100 μm, gap 20 μm, line length 230 mm, 1920 lines. A 2 kW high pressure mercury lamp is used as the light source. Proximity gap of 70μm and resist film of 120mJ / cm2 After the exposure, the resist film is developed into a predetermined shape by developing with a developer (FHD-5 manufactured by Fuji Hunt Electronics Technology). After development, rinse with pure water, and post-bake at 180 ° C. after rinsing.
[0042]
Next, 1N FeCl as an etchantThree・ 6N HCl ・ 0.1N HNOThree・ 0.1N Ce (NOThree)Four An aqueous solution is prepared, and the ITO film is etched with the etching solution for about 20 minutes using the resist film patterned in a predetermined shape as a mask. The end point of etching is measured by electric resistance. After the etching is completed, rinsing is performed with pure water, and after the rinsing, the resist film is peeled off with 1N NaOH. In this way, striped ITO electrodes for micelle electrolysis are formed on the glass substrate (hereinafter, the glass substrate provided with the ITO electrodes for micelle electrolysis is referred to as “ITO patterned glass substrate”).
[0043]
(B) Formation of light shielding layer
As a resist agent for forming a light shielding layer, a mixture of color mosaic CK, CR, CG and CB manufactured by Fuji Hunt Electronics Technology Co., Ltd. at a ratio (weight ratio) of 3: 1: 1: 1 is used.
The ITO patterned glass substrate prepared in the above-mentioned manner (a) is rotated at a rotational speed of 10 rpm, and the light-shielding layer forming resist agent is formed on one side of the glass substrate (the side on which the micellar electrolysis ITO electrode is formed). Spray 30 cc. Next, the rotational speed of the ITO patterned glass substrate is set to 500 rpm, and the resist for forming a light shielding layer is uniformly spin-coated on the one surface of the ITO patterned glass substrate. After spin coating, prebaking is performed at 80 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the resist film is exposed using a mask having a predetermined design (90 × 310 μm square−20 μm line width) while performing a predetermined alignment using an aligner having an alignment function. A 2 kW high pressure mercury lamp is used as the light source. Proximity gap of 70μm and resist film of 100mJ / cm2 After the exposure, the resist film is patterned into a predetermined shape by developing for 30 seconds with a developer (Fuji Hunt CD manufactured by Fuji Hunt Electronics Technology Co., Ltd. diluted four times with pure water). After development, rinse with pure water, and after rinsing, post-bake at 200 ° C. for 100 minutes. In this manner, a light-shielding layer (thickness: 1.0 μm) having a predetermined shape made of the resist film is obtained (hereinafter, the one formed up to the light-shielding layer is referred to as “glass substrate with light-shielding layer”).
[0044]
(C) Preparation of dispersion for micelle electrolysis
As a dispersion for forming a colored layer (hereinafter referred to as “R colored layer”) having a high spectral transmittance in the red wavelength region, a dispersion (dispersion medium: pure water) of chromoftal red A2B (manufactured by Ciba Geigy) is used. Use.
Further, a dispersion for forming a colored layer (hereinafter referred to as “G colored layer”) having a high spectral transmittance in the green wavelength region is a dispersion (dispersion medium: pure water) of Heliogen Green L9361 (manufactured by BASF). Irgadineero-2RLT (manufactured by Ciba-Geigy) was mixed with a dispersion (dispersion medium: pure water) at a ratio of 70:30 (weight ratio) while being kept at 20 ° C., and the mixture was further mixed with an ultrasonic homogenizer. Prepare by dispersing for minutes.
A dispersion liquid for forming a colored layer (hereinafter referred to as “B colored layer”) having a high spectral transmittance in the blue wavelength region is a dispersion liquid (dispersion medium: pure water) of Fast Gen Blue TGR (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). ) And Fastgen Super Violet 2RN (Dainippon Ink Co., Ltd.) are mixed at a ratio (weight ratio) of 80:20 while being kept at 20 ° C., respectively.
[0045]
(D) Micellar electrolysis
First, the glass substrate with a light-shielding layer produced in the procedure of (a) and (b) above is immersed in a dispersion liquid for forming an R colored layer (liquid temperature 20 ° C.) prepared in the procedure of (c). A potentiostat is connected to the ITO electrode for micelle electrolysis at the location where the colored layer is to be formed. And 0.5Vvs. SCE and constant potential electrolysis for 25 minutes are performed to obtain an R colored layer. After electrolysis, rinse with pure water, and after rinsing, bake at 100 ° C. for 15 minutes.
Next, this substrate is immersed in a dispersion liquid for forming a G colored layer (liquid temperature 20 ° C.) prepared as described in (c) above, and the potentiometer is applied to the ITO electrode for micellar electrolysis where the G colored layer is to be formed. Connect the stat. And 0.5Vvs. SCE and constant potential electrolysis for 20 minutes are performed to obtain a G colored layer. After electrolysis, rinse with pure water, and after rinsing, bake at 100 ° C. for 15 minutes.
Finally, the substrate is immersed in a dispersion liquid for forming a B colored layer (liquid temperature 20 ° C.) prepared as described in (c) above, and the potentiometer is applied to the ITO electrode for micellar electrolysis at the location where the B colored layer is to be formed. Connect the stat. And 0.5Vvs. SCE and constant potential electrolysis for 15 minutes are performed to obtain a B colored layer. After electrolysis, rinse with pure water, and after rinsing, bake at 100 ° C. for 15 minutes.
The final thickness of the R colored layer, G colored layer, and B colored layer (thickness on the ITO electrode for micelle electrolysis) is 0.9 μm.
[0046]
(2) Formation of transparent electrode for driving liquid crystal
The colored layer-attached glass substrate obtained in (1) above is mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and the inside of the vacuum chamber is 1 × 10-6After reducing the pressure to below Torr, a mixed gas of argon gas and oxygen gas (Ar: O2 = 97: 3 (volume ratio)) is 3 × 10-3Introduced until Torr. And In2OThree(ZnO)Five A hexagonal layered compound represented by2OThree) And a sintered body target (atomic ratio In / (In + Zn) = 0.85), a target application voltage of 150 V, a parallel magnetic field strength of 500 gauss in the center of the target, and a substrate temperature of 200 ° C. for a predetermined time, Sputtering was performed. By this sputtering, a transparent electrode for driving liquid crystal having a thickness of about 800 Å composed of an amorphous oxide film containing indium element and zinc element as main cation elements is formed on the colored layer. A filter was obtained. The parallel magnetic field strength in the center of the target was adjusted by installing an electromagnet on the back surface of the target and controlling the current flowing through the electromagnet.
[0047]
As shown in FIG. 1, the color filter for liquid crystal display 1 includes an electrically insulating
[0048]
The atomic ratio In / (In + Zn) of the indium element and the zinc element in the
[0049]
About the
[0050]
Example 2
A color filter for liquid crystal display was obtained in the same manner as in Example 1 except that the target applied voltage when forming the liquid crystal driving transparent electrode was 180V.
The same measurement and evaluation as in Example 1 were performed for the liquid crystal driving transparent electrode of the color filter for liquid crystal display. These results are shown in Table 1.
[0051]
Example 3
(1) Formation of light shielding layer (black) by photolithography
A glass substrate (# 7059 manufactured by Corning) is prepared as an electrically insulating transparent substrate, and a heat-resistant negative black resist V-259BK manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. is used as a light-shielding layer forming resist, as follows. Then, a light shielding layer was formed.
First, the glass substrate was rotated at a rotation speed of 10 rpm, and the light-shielding layer forming resist agent 25 cc was sprayed thereon. Next, the rotational speed of the glass substrate was set to 1000 rpm, and the light-shielding layer forming resist agent was uniformly spin-coated on the glass substrate. After spin coating, prebaking was performed at 80 ° C. for 6 minutes. Thereafter, the resist film was exposed using a mask having a predetermined design (90 × 310 μm square−20 μm line width) while performing predetermined alignment using an exposure machine having an alignment function. A 2 kW high pressure mercury lamp was used as the light source. Proximity gap of 70μm and resist film of 500mJ / cm2 After exposure, the resist film was patterned into a predetermined shape by developing for 1 minute with a developer (dedicated developer V-259ID manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.). After development, scrub rinsing with a brush was performed while spraying pure water. After rinsing, post-baking was performed at 200 ° C. for 60 minutes. In this way, a light-shielding layer (thickness: 1.0 μm) having a predetermined shape made of the resist film was obtained (hereinafter, the glass substrate on which the light-shielding layer was formed is referred to as “glass substrate with light-shielding layer”).
[0052]
(2) Formation of colored layer
A colored layer having a thickness of 1.0 μm and having a stripe shape on one side of the glass substrate with the light-shielding layer obtained in (1) (the surface on the side on which the light-shielding layer is provided) as described in the following (a) to (c). Was formed by a pigment dispersion method (hereinafter, the glass substrate formed up to the colored layer is referred to as “glass substrate with colored layer”).
[0053]
(A) Formation of R colored layer by photolithography
A heat resistant negative color resist V-259R manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. is used as a resist agent for forming an R colored layer (colored layer having a high spectral transmittance in the red wavelength region).
First, the glass substrate with the light shielding layer is rotated at a rotation speed of 10 rpm, and the above-mentioned resist material for forming the R colored layer is sprayed on one surface (the surface on which the light shielding layer is formed) of the glass substrate with the light shielding layer. To do. Next, the rotation speed of the glass substrate with a light shielding layer is set to 700 rpm, and the above-mentioned resist agent for forming the R colored layer is uniformly spin-coated on the glass substrate with the light shielding film. After spin coating, pre-baking is performed at 80 ° C. for 6 minutes. Thereafter, the resist film is exposed using a mask having a predetermined design (90 × 310 μm square−20 μm line width) while performing a predetermined alignment using an aligner having an alignment function. A 2 kW high pressure mercury lamp is used as the light source. Proximity gap of 70μm and resist film of 500mJ / cm2 After the exposure, development is performed for 1 minute with a developer (dedicated developer: Nippon Steel Chemical Co., Ltd .: V-259ID), and the resist film is patterned into a predetermined shape. After development, scrub rinsing with a brush is performed while spraying pure water. After rinsing, post-baking is performed at 200 ° C. for 60 minutes. In this way, an R colored layer having a predetermined shape made of the resist film is obtained (hereinafter, the one formed up to the R colored layer is referred to as “glass substrate with R colored layer”).
[0054]
(B) Formation of G colored layer by photolithography
A heat resistant negative color resist V-259G manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. is used as a resist for forming a G colored layer (colored layer having a high spectral transmittance in the green wavelength range), and the rotational speed during spin coating is set to 800 rpm. Obtains a G colored layer of a predetermined shape in the same manner as in (a) above.
[0055]
(C) Formation of B colored layer by photolithography
A heat resistant negative color resist V-259B manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. was used as a resist agent for forming a B colored layer (a colored layer having a high spectral transmittance in the blue wavelength range), and the spin coating speed was set to 1000 rpm. A B colored layer having a predetermined shape is obtained in the same manner as in (b) above.
[0056]
(3) Formation of transparent electrode for driving liquid crystal
A glass substrate with a colored layer obtained in the above (2) is mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and a transparent electrode for driving a liquid crystal is formed on the colored layer in the same manner as in Example 1, and the intended color filter for liquid crystal display Got.
The cross-sectional shape of the color filter for liquid crystal display is the same as that of the color filter for liquid crystal display obtained in Example 1 except that there is no ITO electrode for micelle electrolysis.
About the transparent electrode for a liquid crystal drive of said color filter for liquid crystal displays, the same measurement and evaluation as Example 1 were performed. These results are shown in Table 1.
[0057]
Example 4
A color filter for liquid crystal display was obtained in the same manner as in Example 3 except that the target applied voltage when forming the transparent electrode for liquid crystal driving was 180V.
The same measurement and evaluation as in Example 1 were performed for the liquid crystal driving transparent electrode of the color filter for liquid crystal display. These results are shown in Table 1.
[0058]
Comparative Example 1
In forming a transparent electrode for driving a liquid crystal, ITO (In2OThree: SnO2 = 95: 5 (weight ratio)) was used in the same manner as in Example 1 to obtain a color filter for liquid crystal display. The liquid crystal driving transparent electrode in the color filter for liquid crystal display is made of ITO which is a substance outside the limited range in the present invention.
About the transparent electrode for a liquid crystal drive of said color filter for liquid crystal displays, the same measurement and evaluation as Example 1 were performed. These results are shown in Table 1.
[0059]
Comparative Example 2
A color filter for liquid crystal display was obtained in the same manner as in Example 1 except that the target applied voltage when forming the transparent electrode for liquid crystal driving was 400V. The unevenness of the surface of the transparent electrode for driving liquid crystal in this color filter for liquid crystal display was 23 nm, which was outside the limited range of the present invention.
About the transparent electrode for a liquid crystal drive of said color filter for liquid crystal displays, the same measurement and evaluation as Example 1 were performed. These results are shown in Table 1.
[0060]
Comparative Example 3
A color filter for a liquid crystal display was obtained in the same manner as in Example 1 except that the target applied voltage when forming the liquid crystal driving transparent electrode was 300 V and the parallel magnetic field strength at the center of the target was 250 gauss. The unevenness of the surface of the liquid crystal driving transparent electrode in the color filter for liquid crystal display was 16 nm, which was outside the limited range of the present invention.
About the transparent electrode for liquid crystal drive of said color filter for liquid crystal displays, the same measurement and evaluation as Example 1 were performed. These results are shown in Table 1.
[0061]
Reference example 1
The transparent electrode for liquid crystal drive of the color filter for liquid crystal display obtained in Example 1 was subjected to a permeability test of n-hexane (viscosity at 20 ° C .: 0.31 cP) in the same manner as in Example 1, and its solvent barrier property. Evaluated. The results are shown in Table 1.
[0062]
[Table 1]
As is clear from Table 1, in the liquid crystal display color filters obtained in Examples 1 to 4, the liquid crystal driving transparent electrode was not cracked or clouded even by the transmission test, and each liquid crystal driving The transparent electrode for use has resistance to NMP, IPA and pure water. From this test result and the result of the permeability test of Reference Example 1, the liquid crystal driving transparent electrode in each of the color filters for liquid crystal display obtained in Examples 1 to 4 has a solvent barrier property. Therefore, in these color filters for liquid crystal displays, it is possible to protect the colored layer and the liquid crystal without providing a transparent protective layer.
[0064]
On the other hand, in each color filter for liquid crystal displays obtained in Comparative Examples 1 to 3, cracks and white turbidity were generated in the transparent electrode for liquid crystal drive by the permeability test. For this reason, the liquid crystal driving transparent electrode in each color filter for liquid crystal display does not have resistance to NMP, IPA and pure water. That is, it does not have solvent barrier properties. Therefore, in order to protect the colored layer and the liquid crystal, it is necessary to provide a transparent protective layer on the colored layer.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, the color filter for a liquid crystal display according to the present invention can protect the colored layer and the liquid crystal despite having no transparent protective layer. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a color filter for a liquid crystal display in which the manufacturing process is simplified and the cost is reduced.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic view of a cross section of a color filter for a liquid crystal display obtained in Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Color filter for LCD
2 Electrically insulating transparent substrate
3R R colored layer
3G G colored layer
3B B colored layer
4 Shading layer
5 Transparent electrodes for liquid crystal drive
6 ITO electrode for micelle electrolysis
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25960595A JP3872529B2 (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Color filter for liquid crystal display and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25960595A JP3872529B2 (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | Color filter for liquid crystal display and manufacturing method thereof |
Publications (2)
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