JP4724892B2 - Color filter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーフィルタに係り、特に表示品質に優れた大面積のカラー液晶表示装置の製造が可能なカラーフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、フラットディスプレイとしてモノクロあるいはカラーの液晶表示装置(LCD)が使用されている。カラーの液晶表示装置には、3原色の制御を行うためにアクティブマトリックス方式および単純マトリックス方式とがあり、いずれの方式においてもカラーフィルタが用いられている。そして、液晶表示装置は、構成画素を3原色(R,G,B)からなるものとし、液晶の電気的スイッチングにより3原色の各光の透過を制御してカラー表示が行われる。
【0003】
このカラーフィルタは、例えば、ガラス基板上に所定のパターンで配列したR,G,Bの3原色の着色層、各着色層の境界部分に位置するブラックマトリックスを備えている。このようなカラーフィルタは、染色基材をガラス基板上に塗布し、フォトマスクを介して露光・現像して形成したパターンを染色する染色法、感光性レジスト内に予め着色顔料を分散させておき、フォトマスクを介して露光・現像する顔料分散法、印刷インキで各色を印刷する印刷法、および、ガラス基板上にパターンニングされた透明電極を使用して電着により各色の着色層を形成する電着法等により形成することができる。
【0004】
一方、近年の表示画面の大型化の要請から、カラーフィルタの製造において使用されるガラス基板はより大きな面積の基板へと移行している。しかし、ガラス基板の大面積化にともない、製造工程で使用するフォトマスクや露光装置の大型化も必要となり、表示画面の大型化に対応するためのガラス基板の大面積化には限界が見え始めている。
【0005】
このような問題を解決するために、基板の面積に対応した大型のフォトマスクや露光装置を使用してカラーフィルタを形成する従来の方式から、基板の面積よりも小さいフォトマスクや露光装置を使用して基板上にブラックマトリックスや着色層のパターンをつなぎ合わせるように形成して大面積のカラーフィルタを形成する方式が検討され始めている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図5は上記のようなカラーフィルタの一例を示す部分平面図である。図5に示される例では、カラーフィルタ101は、ガラス基板102上にR,G,Bの3原色の着色層105R,105G,105Bを等間隔(W1)で繰り返し配列し、各着色層の境界部分にブラックマトリックス103を備えている。そして、1つのブラックマトリックス103につなぎ合わせ部J(鎖線で示す)を設定して、ブラックマトリックスや着色層のパターンを上記つなぎ合わせ部Jでつなぎ合わせるようにガラス基板102上に形成したカラーフィルタ101A、101Bとでカラーフィルタ101が構成されている。
【0007】
しかしながら、上記のカラーフィルタ101において、各着色層の間隔W1 (各着色層間に介在するブラックマトリックス103の線幅W1 )と、カラーフィルタ101Aと101Bのつなぎ合わせ部Jにおける着色層の間隔W2 (つなぎ合わせ部Jが設定されているブラックマトリックス103の線幅W2 )とを完全に一致させることは機械精度上困難であり、1μm程度の違いを生じることは避けられない。通常10μm程度の線幅のブラックマトリックスにおいて、上記のような幅W1 と幅W2 との違いが生じた場合、つなぎ合わせ部J近傍が画像品質の相違として認識されてしまい、これが表示画像の品質低下を招くという問題があった。
【0008】
これを解消するために、図6に示されるように、ガラス基板112上にR,G,Bの3原色の着色層115R,115G,115Bをブラックマトリックス113aを介して等間隔(W1)で配列し、かつ、着色層115R,115G,115Bの1組ごとに広幅(W2)のブラックマトリックス113bを配設し、この広幅のブラックマトリックス103bの1つに設定したつなぎ合わせ部J(鎖線で示す)でつなぎ合わせるようにガラス基板112上にブラックマトリックスや着色層を形成したカラーフィルタ111A、111Bとからなる大画面用のカラーフィルタ111が考えられている。このカラーフィルタ111では、つなぎ合わせ部Jが存在する広幅のブラックマトリックス103bの線幅W2'と、他の広幅のブラックマトリックス103bの線幅W2 との間に、上述のような機械精度上の1μm程度の違いを生じても、ブラックマトリックス113bの線幅W2 そのものが広いために、つなぎ合わせ部J近傍の画像品質の相違がほとんど認識されないことになる。しかし、つなぎ合わせ部Jの存在を認識させないことを目的として上記のようにブラックマトリックスの線幅を広げることにより、カラーフィルタの開口率の低下を来し、表示映像が暗くなるという問題があった。
【0009】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、表示品質に優れた大画面のカラー液晶表示装置の製造を可能とするカラーフィルタを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、基板と、該基板上に所定のパターンで配置された複数の画素と、画素の非形成領域に形成されたブラックマトリックスとを備え、前記基板の面積よりも小さいフォトマスクや露光装置を用いて複数回露光を行うことにより、つなぎ合わせ部でブラックマトリックスや画素のパターンをつなぎ合わせるように形成されたカラーフィルタにおいて、各画素は複数色の着色層が隣接した配列からなり、前記ブラックマトリックスは10〜50μmの範囲内で設定された同一幅のブラックマトリックスが周期的に配設されたパターンを有し、前記つなぎ合わせ部は該ブラックマトリックスに存在するような構成とした。
【0011】
また、各画素を構成する複数色の着色層は、所定の色順序で複数回繰り返し配列されたものであるような構成とした。
【0012】
このような本発明では、1つのブラックマトリックスにつなぎ合わせ部を設定して複数のカラーフィルタをつなぎ合わせて大画面用のカラーフィルタとしたときに、同一幅のブラックマトリックスが周期的に配設されているので、つなぎ合わせ部のブラックマトリックスと他のブラックマトリックスとの間に加工精度上の線幅の相違があっても、液晶表示装置において画像品質の相違として認識することができず、また、複数色の着色層の配列からなる各画素内の開口率が極めて大きいことにより、カラーフィルタ全体の開口率が高いものとなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。
【0014】
図1は本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す部分平面図であり、図2はA−A線における縦断面図である。図1および図2において、本発明のカラーフィルタ1はカラーフィルタ1A、1Bとで構成され、カラーフィルタ1A、1Bは、基板の面積よりも小さいフォトマスクや露光装置等を使用して複数回露光を行うことにより、つなぎ合わせ部J(鎖線で示す)でブラックマトリックスや着色層のパターンをつなぎ合わせるようにして形成されたものである。
【0015】
本発明のカラーフィルタ1は、基板2と、この基板2上に形成されたブラックマトリックス3および所定のパターンで配列された画素4とを備え、各画素4は赤色着色層5R、緑色着色層5Gおよび青色着色層5Bが一定方向(図1の矢印a方向)にこの順序で隣接するように配列され構成されている。
【0016】
カラーフィルタ1において、上記の画素4は図1の矢印a方向(着色層の配列方向)に等間隔W1 で配置され、また、これと直角方向(図1の矢印b方向(着色層の長さ方向))に、一定の間隔W2 とW3 を交互に配して配置されている。
【0017】
ブラックマトリックス3は、画素4の非形成領域に形成されており、したがって、図1の矢印b方向に線幅が同一の幅W1 であるブラックマトリックス3aが周期的に配設され、これと直角方向(図1の矢印a方向)に、線幅が同一の幅W2 であるブラックマトリックス3bと、線幅が同一の幅W3 であるブラックマトリックス3cとが周期的に配設されたパターンを有している。
【0018】
このようなカラーフィルタ1において、着色層5R、5G、5Bの配列方向に周期的に配設されたブラックマトリックス3aの線幅W1 は10〜50μmの範囲内で設定することができる。また、着色層5R、5G、5Bの長さ方向に周期的に配設されたブラックマトリックス3bの線幅W2 およびブラックマトリックス3cの線幅W3 は50μm以下の範囲内で設定することができる。ブラックマトリックス3の線幅が上記の範囲未満であると、カラーフィルタ1A、1Bがつなぎ合わされたブラックマトリックス3aにおいて加工精度上の誤差に起因した表示画像の品質低下を来し、また、線幅が上記の範囲を超えると、カラーフィルタの開口率が低下して液晶表示装置における表示画像が暗くなり好ましくない。
【0019】
各画素4を構成する各着色層5R、5G、5Bは、幅(図1の矢印a方向の長さ)が50〜100μm、長さ(図1の矢印b方向の長さ)が150μm以上となるように設定し、また、画素4の図1の矢印a方向の長さが150〜300μm、矢印b方向の長さが150μm以上となるように設定することが好ましい。尚、画素4を構成する着色層5R、5G、5Bの配列順序は図示例に限定されるものではない。
【0020】
カラーフィルタ1A、1Bを1つのブラックマトリックス3aでつなぎ合わせた大画面用のカラーフィルタ1は、各画素4の境界部分のブラックマトリックス3aの幅W1 と、つなぎ合わせ部Jが存在するブラックマトリックス3aの幅W1'との間に、加工精度上の1μm程度の違いを生じても、ブラックマトリックス3aの幅W1 そのものが広いため、液晶表示装置においてつなぎ合わせ部J近傍の画像品質の相違として認識されることがなく、表示映像の品質低下を来すことがない。さらに、各画素4が複数色の着色層5R、5G、5Bが隣接した配列からなり開口率が極めて大きいので、カラーフィルタ1全体の開口率が高く、液晶表示装置における表示映像が明るいものとなる。
【0021】
尚、上述のカラーフィルタ1(1A、1B)では、図1の矢印a方向に周期的に配設されているブラックマトリックスの線幅は1種であるが、上記の線幅の設定可能範囲内で2種以上の線幅のブラックマトリックスを周期的に配設してもよい。また、図1の矢印b方向に配設されているブラックマトリックスの線幅は2種であるが、上記の線幅の設定可能範囲内で1種または3種以上であってもよい。
【0022】
上記のカラーフィルタ1を構成する基板2としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。この中で特にコーニング社製7059ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。
【0023】
また、カラーフィルタ1を構成するブラックマトリックス3は、つなぎ合わせ部Jでつなぎ合わすように基板2上に形成されたものであり、形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み1000〜2000Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成する方法、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層を感光性樹脂でパターニングしてエッチング、剥離により形成する方法、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成する方法等、いずれであってもよい。
【0024】
着色層5R、5G、5Bは、つなぎ合わせ部Jでつなぎ合わすように基板2上に形成されたものであり、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、電着法、電解ミセル法等の公知の方法により形成することができる。また、着色層5R、5G、5Bを、例えば、赤色着色層5Rが最も薄く、緑色着色層5G、青色着色層5Bの順に厚くすることにより、着色層の各色ごとに光学的に最適な液晶厚みを設定する、いわゆるマルチギャップカラーフィルタとしてもよい。
【0025】
尚、本発明のカラーフィルタは、ブラックマトリックスおよび画素を覆うように透明導電膜、酸素遮断膜を備えることができる。透明導電膜は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等、およびその合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法により形成することができる。このような透明導電膜の厚みは、0.01〜1μm、好ましくは0.03〜0.5μm程度である。また、酸素遮断膜としてはポリビニルアルコールが通常用いられる。
【0026】
図3は本発明のカラーフィルタの実施形態の他の例を示す部分平面図である。図3において、本発明のカラーフィルタ11は、基板の面積よりも小さいフォトマスクや露光装置等を使用して複数回露光を行うことにより、つなぎ合わせ部J(鎖線で示す)でブラックマトリックスや着色層のパターンをつなぎ合わせるように形成したカラーフィルタ11A、11Bから構成されている。
【0027】
本発明のカラーフィルタ11は、基板12と、この基板12上に形成されたブラックマトリックス13および所定のパターンで配列された画素14とを備え、各画素14は赤色着色層15R、緑色着色層15Gおよび青色着色層15Bが一定方向(図3の矢印a方向)にこの順序で隣接するように2回繰り返し配列され構成されている。
【0028】
カラーフィルタ11において、上記の画素14は図3の矢印a方向に等間隔W1 で配置され、また、これと直角方向(図3の矢印b方向)に等間隔W2 で配置されている。
【0029】
このような画素14の非形成領域に形成されたブラックマトリックス13は、図3の矢印a方向に線幅が幅W1 であるブラックマトリックス13aが周期的に配設され、これと直角方向(図3の矢印b方向)に線幅が幅W2 であるブラックマトリックス13bが周期的に配設されたパターンを有している。
【0030】
このようなカラーフィルタ11において、ブラックマトリックス13aの線幅W1 は、上述のカラーフィルタ1におけるブラックマトリックス3aの線幅W1 と同様に10〜50μmの範囲内で設定でき、また、ブラックマトリックス13bの線幅W2 は、上述のカラーフィルタ1におけるブラックマトリックス3bの線幅W2 、W3 と同様に50μm以下の範囲内で設定することができる。
【0031】
上記のカラーフィルタ11を構成する基板12、ブラックマトリックス13、着色層15R、15G、15Bの形成は、上述のカラーフィルタ1と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【0032】
本発明のカラーフィルタは、画素を構成する各着色層の間に微細なブラックマトリックスを備えるものであってもよい。図4はこのようなカラーフィルタの画素の一例を示す平面図である。図4において、本発明のカラーフィルタを構成する画素24は、赤色着色層25R、緑色着色層25Gおよび青色着色層25Bが一定方向にこの順序で隣接するように配列され、各着色層の間には微細なブラックマトリックス23’が設けられ、各画素24の間にはブラックマトリックス23が設けられている。このような着色層間に介在するブラックマトリックス23’の線幅は30μm以下であることが好ましく、線幅が30μmを超えると画素の開口率が低下してしまい好ましくない。
【0033】
尚、上述のカラーフィルタの例は、各画素を構成する着色層の配列方向(図1、図3の矢印a方向)においてカラーフィルタをつなぎ合わせているが、各画素を構成する着色層の長さ方向(図1、図3の矢印b方向)においてカラーフィルタをつなぎ合わせることもできる。
【0034】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【0035】
カラーフィルタ用の基板として、650mm×550mm、厚さ1.1mmのガラス基板(コーニング社製7059ガラス)を準備した。この基板の片側全面にスパッタリング法により金属クロムからなる遮光層(厚さ0.2μm)を成膜し、この遮光層に対して線幅W1 の1つのブラックマトリックスの位置につなぎ合わせ部を設定するようにして、通常のフォトリソグラフィー法によって感光性レジスト塗布、マスク露光、現像、エッチング、レジスト層剥離からなる操作を2度行って、図1に示されるようなパターンのブラックマトリックスを形成した。このブラックマトリックスの線幅W1 、W2 、W3 および形成ピッチは以下のように設定した。
【0036】
・W1 =30μm、ピッチ=300μm
・W2 =30μm、ピッチ=300μm
・W3 =30μm、ピッチ=300μm
次に、ブラックマトリックスが形成された基板全面に、赤色着色層用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCR−7000)をスピンコート法により塗布して赤色感光性樹脂層(厚み1.5μm)を形成し、プレベーク(100℃、3分間)を行った。次いで、上記のブラックマトリックス形成と同じ位置につなぎ合わせ部を設定して、所定の着色パターン用フォトマスクを用いて赤色感光性樹脂層を2度アライメント露光し、現像液(富士フィルムオーリン(株)製CD)にて現像を行い、次いで、ポストベーク(200℃、30分間)を行って、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色着色層を形成した。
【0037】
同様に、緑色着色層用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCG−7000)を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に緑色着色層を形成した。さらに、青色着色層用の感光性着色材料(富士フィルムオーリン(株)製カラーモザイクCB−7000)を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に青色着色層を形成し、赤色着色層、緑色着色層および青色着色層が一定方向にこの順序で隣接するように配列された画素(270μm×270μm)を形成した。
【0038】
次に、ブラックマトリックスおよび着色層を覆うように下記条件でスパッタリング法により透明導電層(厚さ0.15μm)を形成して、大面積(608mm×465mm)のカラーフィルタを作成した。
【0039】
スパッタリング条件
・装 置 :DCマグネトロンスパッタリング装置
・基板温度 :220℃
・放電ガス :Ar−O2
・ターゲット:酸化インジウムスズ(ITO)
このカラーフィルタにおけるつなぎ合わせ部のブラックマトリックスの線幅はW1 ±1μmであった。
【0040】
次に、このカラーフィルタの透明導電層上にポリイミド配向層を設けて配向処理(ラビング)した後、エポキシ樹脂系シール剤を用いてTFTアレイ基板と貼り合わせ、TN型液晶をカラーフィルタとTFTアレイ基板との間の間隙部に封入した。作製した液晶表示装置は、つなぎ合わせ部における色ムラ等を生じることなく良好な表示品質が得られた。
【0041】
一方、図6に示されるようなパターンのブラックマトリックスを以下の設定条件で形成した他は、上記のカラーフィルタと同様にして大面積(608mm×465mm)のカラーフィルタを作成した。
【0042】
・W1 =50μm、ピッチ=300μm
・W2 =30μm、ピッチ=300μm
このカラーフィルタにおけるつなぎ合わせ部のブラックマトリックスの線幅はW2 ±1μmであった。
【0043】
次に、このカラーフィルタを用いて上記と同様にして液晶表示装置を作製した。作製した液晶表示装置は、つなぎ合わせ部における色ムラ等はみられないものの、画面が暗く良好な表示品質が得られなかった。
【0044】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば基板上に複数色の着色層の配列からなる複数の画素を所定のパターンで設け、画素の非形成領域にはブラックマトリックスを設け、このブラックマトリックスは同一幅のブラックマトリックスが周期的に配設されたパターンを有するようにしてカラーフィルタとするので、1つのブラックマトリックスにおいてブラックマトリックスパターンや着色層パターンをつなぎ合わせて大画面用のカラーフィルタとしたときに、同一幅のブラックマトリックスが周期的に配設されているので、つなぎ合わせ部のブラックマトリックスと他のブラックマトリックスとの間に加工精度上の線幅の相違があっても、液晶表示装置において画像品質の相違として認識されることがなく、表示映像の品質低下を来すことがなく、さらに、各画素が複数色の着色層の配列からなり開口率が極めて大きいので、カラーフィルタ全体の開口率が高く、液晶表示装置における表示映像が明るいものとなり、これにより表示品質に優れた大画面のカラー液晶表示装置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す部分平面図である。
【図2】図1に示された本発明のカラーフィルタのA−A線における縦断面図である。
【図3】本発明のカラーフィルタの実施形態の他の例を示す部分平面図である。
【図4】本発明のカラーフィルタの実施形態の他の例を示す部分平面図である。
【図5】従来のカラーフィルタの例を示す部分平面図である。
【図6】従来のカラーフィルタの他の例を示す部分平面図である。
【符号の説明】
1(1A,1B),11(11A,11B)…カラーフィルタ
2,12…基板
3(3a,3b,3c),13(13a,13b),23,23’…ブラックマトリックス
4,14,24…画素
5R,5G,5B,15R,15G,15B,25R,25G,25B…着色層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter, and more particularly to a color filter capable of manufacturing a large-area color liquid crystal display device excellent in display quality.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a monochrome or color liquid crystal display (LCD) has been used as a flat display. Color liquid crystal display devices include an active matrix system and a simple matrix system for controlling the three primary colors, and color filters are used in both systems. In the liquid crystal display device, the constituent pixels are composed of three primary colors (R, G, B), and color display is performed by controlling the transmission of each light of the three primary colors by electrical switching of the liquid crystal.
[0003]
This color filter includes, for example, R, G, and B primary color layers arranged in a predetermined pattern on a glass substrate, and a black matrix positioned at the boundary between the color layers. Such a color filter is a dyeing method in which a dyeing base material is applied on a glass substrate, and a pattern formed by exposure and development through a photomask is dyed. A coloring pigment is dispersed in advance in a photosensitive resist. A pigment dispersion method that exposes and develops through a photomask, a printing method that prints each color with printing ink, and a colored layer of each color is formed by electrodeposition using a transparent electrode patterned on a glass substrate It can be formed by an electrodeposition method or the like.
[0004]
On the other hand, a glass substrate used in the manufacture of a color filter has been shifted to a substrate having a larger area due to a recent demand for a larger display screen. However, with the increase in the area of glass substrates, it is necessary to increase the size of photomasks and exposure equipment used in the manufacturing process, and there are limits to increasing the area of glass substrates to accommodate the increase in the size of display screens. Yes.
[0005]
To solve this problem, use a photomask or exposure device that is smaller than the substrate area from the conventional method of forming a color filter using a large photomask or exposure device that corresponds to the area of the substrate. Then, a method for forming a color filter of a large area by forming a black matrix or a pattern of a colored layer on a substrate to be connected has begun to be studied.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 5 is a partial plan view showing an example of the color filter as described above. In the example shown in FIG. 5, the
[0007]
However, in the
[0008]
In order to solve this problem, as shown in FIG. 6, colored
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a color filter that enables the manufacture of a large-screen color liquid crystal display device excellent in display quality.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention includes a substrate, a plurality of pixels arranged in a predetermined pattern on the substrate, and a black matrix formed in a non-pixel formation region. In the color filter formed so that the pattern of the black matrix and the pixels are connected at the connecting portion by performing multiple exposures using a photomask or exposure apparatus smaller than the area of each pixel, each pixel is colored in multiple colors consists sequences layers adjacent, the black matrix has a pattern which the black matrix of the same width which is set within the range of 10~50μm are periodically arranged, wherein the stitched portion is present in the black matrix It was set as such.
[0011]
In addition, the plurality of color layers constituting each pixel are configured to be repeatedly arranged in a predetermined color order a plurality of times .
[0012]
In the present invention, when a joining portion is set to one black matrix and a plurality of color filters are joined to form a color filter for a large screen, black matrices having the same width are periodically arranged. Therefore, even if there is a difference in the line width in terms of processing accuracy between the black matrix of the joining portion and the other black matrix, it cannot be recognized as a difference in image quality in the liquid crystal display device, Since the aperture ratio in each pixel composed of an array of colored layers of a plurality of colors is extremely large, the aperture ratio of the entire color filter becomes high.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a partial plan view showing an example of an embodiment of a color filter of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line AA. 1 and 2, the
[0015]
The
[0016]
In the
[0017]
The black matrix 3 is formed on the non-formation region of the
[0018]
In such a
[0019]
Each
[0020]
[0021]
In the color filter 1 (1A, 1B) described above, the black matrix that is periodically arranged in the direction of the arrow a in FIG. 1 has one line width. The black matrix having two or more line widths may be periodically arranged. In addition, the black matrix arranged in the direction of the arrow b in FIG. 1 has two types of line widths, but may be one type or three or more types within the settable range of the above line widths.
[0022]
The
[0023]
Further, the black matrix 3 constituting the
[0024]
The colored layers 5R, 5G, and 5B are formed on the
[0025]
The color filter of the present invention can include a transparent conductive film and an oxygen blocking film so as to cover the black matrix and the pixels. The transparent conductive film uses indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), etc., and alloys thereof, etc., and a general film forming method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, etc. Can be formed. The thickness of such a transparent conductive film is about 0.01 to 1 μm, preferably about 0.03 to 0.5 μm. As the oxygen barrier film, polyvinyl alcohol is usually used.
[0026]
FIG. 3 is a partial plan view showing another example of the embodiment of the color filter of the present invention. In FIG. 3, the
[0027]
The
[0028]
In the
[0029]
In the
[0030]
In such a
[0031]
Since the formation of the
[0032]
The color filter of the present invention may include a fine black matrix between the colored layers constituting the pixels. FIG. 4 is a plan view showing an example of a pixel of such a color filter. In FIG. 4, the
[0033]
In the example of the color filter described above, the color filters are connected in the arrangement direction of the colored layers constituting each pixel (the direction of the arrow a in FIGS. 1 and 3), but the length of the colored layer constituting each pixel is long. Color filters can also be connected in the vertical direction (the direction of arrow b in FIGS. 1 and 3).
[0034]
【Example】
Next, an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail.
[0035]
As a substrate for a color filter, a glass substrate (Corning 7059 glass) having a thickness of 650 mm × 550 mm and a thickness of 1.1 mm was prepared. A light-shielding layer (thickness 0.2 μm) made of chromium metal is formed on the entire surface of one side of this substrate by sputtering, and a joining portion is set at the position of one black matrix having a line width W 1 with respect to this light-shielding layer. As described above, a black matrix having a pattern as shown in FIG. 1 was formed by performing operations including photosensitive resist coating, mask exposure, development, etching, and resist layer peeling twice by an ordinary photolithography method. The line widths W 1 , W 2 , W 3 and the formation pitch of this black matrix were set as follows.
[0036]
・ W 1 = 30μm, Pitch = 300μm
・ W 2 = 30μm, Pitch = 300μm
・ W 3 = 30 μm, Pitch = 300 μm
Next, a photosensitive coloring material for a red coloring layer (Color Mosaic CR-7000 manufactured by Fuji Film Orin Co., Ltd.) is applied to the entire surface of the substrate on which the black matrix is formed by a spin coating method, and a red photosensitive resin layer ( A thickness of 1.5 μm) was formed and prebaked (100 ° C., 3 minutes). Next, a joining portion is set at the same position as the above-described black matrix formation, and the red photosensitive resin layer is subjected to alignment exposure twice using a predetermined coloring pattern photomask, and a developer (Fuji Film Ohlin Co., Ltd.) Development was performed using CD), and then post-baking (200 ° C., 30 minutes) was performed to form a red colored layer at a predetermined position with respect to the black matrix pattern.
[0037]
Similarly, the green coloring layer was formed in the predetermined position with respect to the black matrix pattern using the photosensitive coloring material for green coloring layers (Fuji Film Orin Co., Ltd. color mosaic CG-7000). Furthermore, a blue colored layer is formed at a predetermined position with respect to the black matrix pattern by using a photosensitive colored material for a blue colored layer (Color Mosaic CB-7000, manufactured by Fuji Film Orin Co., Ltd.), a red colored layer, Pixels (270 μm × 270 μm) were formed in which the green colored layer and the blue colored layer were arranged so as to be adjacent in this order in a certain direction.
[0038]
Next, a transparent conductive layer (thickness 0.15 μm) was formed by sputtering under the following conditions so as to cover the black matrix and the colored layer, and a large area (608 mm × 465 mm) color filter was formed.
[0039]
Sputtering conditions / equipment: DC magnetron sputtering apparatus / substrate temperature: 220 ° C.
And discharging gas: Ar-O 2
・ Target: Indium tin oxide (ITO)
The line width of the black matrix at the joining portion in this color filter was W 1 ± 1 μm.
[0040]
Next, after providing a polyimide alignment layer on the transparent conductive layer of this color filter and performing an alignment treatment (rubbing), it is bonded to a TFT array substrate using an epoxy resin sealant, and the TN type liquid crystal is combined with the color filter and the TFT array. It was enclosed in the gap between the substrate. The produced liquid crystal display device obtained good display quality without causing color unevenness or the like in the joining portion.
[0041]
On the other hand, a color filter having a large area (608 mm × 465 mm) was prepared in the same manner as the color filter except that a black matrix having a pattern as shown in FIG. 6 was formed under the following setting conditions.
[0042]
・ W 1 = 50 μm, Pitch = 300 μm
・ W 2 = 30μm, Pitch = 300μm
The line width of the black matrix at the joining portion in this color filter was W 2 ± 1 μm.
[0043]
Next, using this color filter, a liquid crystal display device was produced in the same manner as described above. Although the produced liquid crystal display device did not show color unevenness or the like at the joining portion, the screen was dark and good display quality could not be obtained.
[0044]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a plurality of pixels comprising an array of colored layers of a plurality of colors are provided in a predetermined pattern on a substrate, and a black matrix is provided in a non-formation region of the pixels. Since the color filter has a pattern in which black matrices of the same width are periodically arranged, when a black matrix pattern and a colored layer pattern are connected in a single black matrix to form a color filter for a large screen In addition, since the black matrix with the same width is periodically arranged, even if there is a difference in the line width in terms of processing accuracy between the black matrix at the joining portion and the other black matrix, in the liquid crystal display device It will not be recognized as a difference in image quality, and it will not degrade the displayed video quality. Furthermore, since each pixel is composed of an array of colored layers of multiple colors and the aperture ratio is extremely large, the aperture ratio of the entire color filter is high, and the display image on the liquid crystal display device is bright, which results in a large display quality. A color liquid crystal display device for the screen becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial plan view showing an example of an embodiment of a color filter of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view taken along line AA of the color filter of the present invention shown in FIG.
FIG. 3 is a partial plan view showing another example of the embodiment of the color filter of the present invention.
FIG. 4 is a partial plan view showing another example of the embodiment of the color filter of the present invention.
FIG. 5 is a partial plan view showing an example of a conventional color filter.
FIG. 6 is a partial plan view showing another example of a conventional color filter.
[Explanation of symbols]
1 (1A, 1B), 11 (11A, 11B) ...
Claims (2)
各画素は複数色の着色層が隣接した配列からなり、
前記ブラックマトリックスは10〜50μmの範囲内で設定された同一幅のブラックマトリックスが周期的に配設されたパターンを有し、前記つなぎ合わせ部は該ブラックマトリックスに存在することを特徴とするカラーフィルタ。A substrate, a plurality of pixels arranged in a predetermined pattern on the substrate, and a black matrix formed in a non-formation region of the pixels, and a plurality of pixels using a photomask or exposure apparatus smaller than the area of the substrate In the color filter formed by stitching the black matrix and pixel pattern at the stitching part by performing the double exposure,
Each pixel consists of an arrangement in which multiple colored layers are adjacent ,
The color filter, wherein the black matrix has a pattern in which black matrices of the same width set within a range of 10 to 50 μm are periodically arranged, and the joining portion exists in the black matrix. .
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