JP5560865B2 - Color filter substrate for transflective liquid crystal display device, manufacturing method thereof, and transflective liquid crystal display device - Google Patents

Color filter substrate for transflective liquid crystal display device, manufacturing method thereof, and transflective liquid crystal display device Download PDF

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本発明は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置の裏面のバックライトと外光を併用する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及びそのカラーフィルタ基板を備える半透過型液晶表示装置に関する。また、特に、本発明は、VAやTNなどの縦電界方式あるいは斜め電界方式の液晶駆動方式の液晶表示装置に好適なカラーフィルタ基板に関する。   The present invention relates to a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, a method for manufacturing the same, and a transflective liquid crystal display device, and more particularly to a transflective liquid crystal display using a backlight on the back surface of the liquid crystal display device and external light in combination. The present invention relates to a device color filter substrate, a method for manufacturing the same, and a transflective liquid crystal display device including the color filter substrate. In particular, the present invention relates to a color filter substrate suitable for a liquid crystal display device of a vertical electric field method or an oblique electric field method such as VA or TN.

近年、液晶ディスプレイなどの薄型表示装置のさらなる高画質化、低価格化および省電力化が求められている。液晶表示装置向けカラーフィルタにおいては、十分な色純度や高いコントラスト、平坦性、及び低い誘電率など、液晶駆動に支障を与えにくい電気的特性が要求されている。   In recent years, there has been a demand for further higher image quality, lower cost, and lower power consumption in thin display devices such as liquid crystal displays. In color filters for liquid crystal display devices, electrical characteristics such as sufficient color purity, high contrast, flatness, and low dielectric constant, which are unlikely to hinder liquid crystal driving, are required.

高画質液晶ディスプレイにおいて、VA(Vertically Alignment)、HAN(Hybrid-aligned Nematic)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Bend)、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)などの液晶の配向方式あるいは液晶駆動方式が提案され、それにより、広視野角及び高速応答のディスプレイが実用化されている。   In high-quality liquid crystal displays, there are liquid crystal alignment methods such as VA (Vertically Alignment), HAN (Hybrid-aligned Nematic), TN (Twisted Nematic), OCB (Optically Compensated Bend), and CPA (Continuous Pinwheel Alignment). A display with a wide viewing angle and a fast response has been put to practical use.

液晶部分子をガラスなどの基板面に並行に配向させた広視野角で高速応答に対応しやすいVA方式、また、広視野角に有効なHAN方式などの液晶表示装置では、カラーフィルタに対しては、平坦性(膜厚の均一性やカラーフィルタ表面の凹凸の低減)と誘電率などの電気的特性について、さらに高いレベルが要求されている。このような高画質液晶ディスプレイでは、斜め方向の視認での着色の低減のため、液晶セル厚(液晶層の厚み)を薄くする技術が主要な課題となっている。   In liquid crystal display devices such as the VA method, which has a wide viewing angle and liquid crystal part molecules aligned in parallel on the substrate surface such as glass, and which is easily compatible with high-speed response, and the HAN method, which is effective for a wide viewing angle, Are required to have higher levels of electrical characteristics such as flatness (thickness uniformity and reduction in unevenness of the color filter surface) and dielectric constant. In such a high-quality liquid crystal display, a technique for reducing the thickness of the liquid crystal cell (the thickness of the liquid crystal layer) has become a major issue in order to reduce coloring when viewed in an oblique direction.

VA方式では、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されているように、MVA(Multi-Domain Vertically Alignment)、PVA(Patterned Vertically Alignment)、VAECB(Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence)、VAHAN(Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic)、VATN(Vertically Alignment Twisted Nematic)などの種々の改良表示モードの開発が進んでいる。   In the VA method, for example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, MVA (Multi-Domain Vertically Alignment), PVA (Patterned Vertically Alignment), VAECB (Vertical Alignment Electrically Controlled Birefringence), and VAHAN (Vertical Alignment Hybrid). Development of various improved display modes such as -aligned Nematic) and VATN (Vertically Alignment Twisted Nematic) is in progress.

また、VA方式などの液晶の厚み方向に駆動電圧を印加する縦電界方式の液晶表示装置では、より高速の液晶応答、広い視野角技術、及びより高い透過率が主要な課題となっている。特許文献2に開示されている技術は、横電界と縦電界を併用し、液晶を介して対向する基板間に生じる斜め電界を液晶の制御に活用する技術である。   In a vertical electric field type liquid crystal display device in which a driving voltage is applied in the thickness direction of the liquid crystal such as the VA method, a faster liquid crystal response, a wide viewing angle technique, and a higher transmittance are main problems. The technique disclosed in Patent Document 2 is a technique that uses a horizontal electric field and a vertical electric field in combination and uses an oblique electric field generated between opposing substrates via liquid crystal for controlling the liquid crystal.

液晶表示装置の斜め方向の視認での着色の低減に対しては、カラーフィルタの平坦化とあわせて、液晶セル厚の均一化のために着色層を重ねてスペーサとして利用する技術がある。スペーサをフォトリソグラフィの手法により着色層などを積層することにより形成することは、均一な液晶セルギャップ確保の観点では優れている。   In order to reduce coloration when the liquid crystal display device is viewed in an oblique direction, there is a technique in which a colored layer is overlapped and used as a spacer in order to make the liquid crystal cell thickness uniform in addition to flattening the color filter. Forming the spacers by laminating a colored layer or the like by a photolithography technique is excellent from the viewpoint of securing a uniform liquid crystal cell gap.

VA方式やTN方式などの一般的な液晶セルは、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ側とアレイ基板のアレイ側を向かい合うように貼り合わせることにより構成される。通常、カラーフィルタに液晶セルの液晶厚みを確保するためにスペーサを配設して、両基板間に挟持されている液晶層の厚みを制御する。また、透過型液晶表示装置においては、液晶セルのアレイ基板側の裏面に上記したバックライトとともに、光を拡散させる拡散板を設置する構成が多い。   A general liquid crystal cell such as a VA method or a TN method is configured by bonding a color filter side of a color filter substrate and an array side of an array substrate so as to face each other. Usually, a spacer is provided in the color filter to secure the liquid crystal thickness of the liquid crystal cell, and the thickness of the liquid crystal layer sandwiched between the two substrates is controlled. In many cases, a transmissive liquid crystal display device is provided with a diffusion plate for diffusing light together with the above-described backlight on the back surface of the liquid crystal cell on the array substrate side.

通常、VA方式やTN方式などの液晶表示装置の基本的構成は、共通電極を備えたカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する複数の画素電極(例えば、TFT素子と電気的に接続され、櫛歯状パターン状に形成された透明電極)を備えたアレイ基板とで、液晶を挟持する構成である。この構成では、カラーフィルタ上の共通電極とアレイ基板側に形成された画素電極との間に駆動電圧を印加して液晶を駆動する。画素電極やカラーフィルタ表面の共通電極としての透明導電膜は、通常、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IGZO(Indium Garium Zinc Oxide)などの導電性金属酸化物の薄膜を用いる。   In general, a basic configuration of a liquid crystal display device such as a VA method or a TN method includes a color filter substrate having a common electrode and a plurality of pixel electrodes (for example, TFT elements that are electrically connected to a comb tooth) that drive the liquid crystal. The liquid crystal is sandwiched between the array substrate provided with a transparent electrode formed in a shape pattern. In this configuration, the liquid crystal is driven by applying a driving voltage between the common electrode on the color filter and the pixel electrode formed on the array substrate side. The transparent conductive film as a common electrode on the pixel electrode or color filter surface is usually a thin film of conductive metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), or IGZO (Indium Garium Zinc Oxide). .

半透過型液晶表示装置(Transflective LCD)は、ひとつの画素を、液晶表示装置の裏面からのバックライトの光を透過光として用いる透過部と、外光やフロントライトからの光を反射して用いる反射部とに分割して用いる液晶表示装置である。あるいは、明るい室外ではバックライトを消して太陽光などの明るい外光でその表示を視認できる液晶表示装置である。   In a transflective LCD, one pixel is used by reflecting light from a backlight from the back surface of the liquid crystal display as transmitted light and reflecting light from outside light or front light. The liquid crystal display device is used by being divided into a reflecting portion. Or it is a liquid crystal display device which can turn off a backlight and can visually recognize the display with bright outside light such as sunlight in a bright outdoor room.

赤色、緑色、青色のそれぞれ光の主波長に伴う光漏れや着色の問題を解決するため、液晶の厚みを異ならせる(色ごとに異なるセルギャップ)技術は公知である(例えば、特許文献3参照)。また、赤色、緑色、青色の色ごとに異なる位相差層を形成する技術や、液晶表示装置の反射部に位相差調整の目的で1/4波長の位相差層を配設する技術などもまた公知である(例えば、特許文献4、5、6、7参照)。特許文献4、5、6に開示されている技術は、反射部と透過部で異なる位相差をもつカラーフィルタを提案している。   In order to solve light leakage and coloring problems associated with the main wavelengths of red, green, and blue light, a technique for varying the thickness of the liquid crystal (a cell gap that differs for each color) is known (see, for example, Patent Document 3). ). In addition, a technique for forming a different retardation layer for each of red, green, and blue colors, a technique for disposing a quarter-wave retardation layer for the purpose of adjusting the retardation in the reflective portion of the liquid crystal display device, etc. It is publicly known (for example, see Patent Documents 4, 5, 6, and 7). The techniques disclosed in Patent Documents 4, 5, and 6 propose color filters having different phase differences between the reflection part and the transmission part.

しかし、これらいずれの特許公報にも、カラーフィルタの着色画素のもつ厚み方向位相差を含めて着色画素上の位相差層の位相差を色毎に最適する技術は開示されていない。また、これら特許文献には、光散乱層に係る技術の記載もない。   However, none of these patent publications disclose a technique for optimizing the phase difference of the retardation layer on the colored pixel for each color including the thickness direction retardation of the colored pixel of the color filter. In addition, these patent documents do not describe a technique related to the light scattering layer.

また、遮光性の隔壁部を設け、液滴吐出法によりカラーフィルタ、配向膜、位相差膜、液晶層厚調整層を形成することが提案されている(例えば、特許文献8参照)。   Further, it has been proposed to provide a light-shielding partition wall and form a color filter, an alignment film, a retardation film, and a liquid crystal layer thickness adjusting layer by a droplet discharge method (see, for example, Patent Document 8).

特開2007−2640437号公報JP 2007-2640437 A 特開2010−15183号公報JP 2010-15183 A 特開平3−30126号公報JP-A-3-30126 特許第4269702号公報Japanese Patent No. 4269702 特開2006−85130号公報JP 2006-85130 A 特開2006−292847号公報JP 2006-292847 A 特開2008−165250号公報JP 2008-165250 A 特開2009−128860号公報JP 2009-128860 A

特許文献3に開示されている技術は、透過型液晶表示装置での赤色、緑色、青色表示での液晶が抱える波長分散問題を解消するが、半透過型液晶表示装置での反射部での技術については検討されていない。また、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料(色材)由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。   The technique disclosed in Patent Document 3 solves the wavelength dispersion problem of the liquid crystal in red, green, and blue display in the transmissive liquid crystal display device, but the technique in the reflection part in the transflective liquid crystal display device. Has not been studied. Further, no consideration is given to the thickness direction retardation of the colored pixel derived from the organic pigment (coloring material) used for the color filter colored pixel.

液晶表示装置に用いるカラーフィルタの赤色画素には、通常、アクリルなどの透明樹脂に赤色の有機顔料であるジケトピロロピロール系赤色顔料(C.I. Pigment Red 254)とアントラキノン系赤色顔料(C.I. Pigment Red 177)とこれに若干量の黄色顔料を分散して用いる。これら顔料を色剤とする赤色画素は、+20nmから+60nmのかなり大きな厚み方向位相差を有する。また、同様に、緑色画素には、ハロゲン化銅フタロシアニン系緑色顔料(C.I. Pigment Green 36)を主たる顔料とし、さらに色調整用の黄色顔料を加え、透明樹脂に分散して用いることが一般的である。ところが、このハロゲン化銅フタロシアニン系緑色顔料を色材とする緑色画素は、−20nmから−50nmと大きく負の方向にある厚み方向位相差を持っている。青色画素の色材は、金属フタロシアニン系青色顔料とジオキサジン系紫色顔料を用いることが一般的であるが、これらの顔料も顔料合成やその着色組成物組成などによって位相差のバラツキを持っている。こうした有機顔料由来の位相差を無視して、液晶表示装置に搭載する位相差を設計しても、光漏れや意図しない着色を避けることはむつかしい。なお、本発明者らは、液晶表示装置の黒表示時の斜め視認性改善の目的で、着色画素の厚み方向位相差を調整する技術を特許第4306736号公報に開示しており、この技術を本発明に利用することが可能であることを見出している。   A red pixel of a color filter used in a liquid crystal display device usually has a diketopyrrolopyrrole red pigment (CI Pigment Red 254) and an anthraquinone red pigment (CI Pigment Red 177), which are red organic pigments on a transparent resin such as acrylic. ) And a small amount of yellow pigment dispersed therein. Red pixels using these pigments as colorants have a considerably large thickness direction retardation of +20 nm to +60 nm. Similarly, for a green pixel, it is common to use a halogenated copper phthalocyanine-based green pigment (CI Pigment Green 36) as a main pigment, add a yellow pigment for color adjustment, and disperse it in a transparent resin. is there. However, a green pixel using the copper halide phthalocyanine-based green pigment as a colorant has a thickness direction retardation that is greatly negative from -20 nm to -50 nm. As a color material for a blue pixel, a metal phthalocyanine-based blue pigment and a dioxazine-based purple pigment are generally used, and these pigments also have variations in phase difference depending on pigment synthesis and the composition of the colored composition. Even if such a phase difference derived from an organic pigment is ignored and a phase difference mounted on a liquid crystal display device is designed, it is difficult to avoid light leakage and unintentional coloring. Note that the present inventors have disclosed a technique for adjusting the thickness direction retardation of colored pixels in Japanese Patent No. 43066736 for the purpose of improving oblique visibility during black display of a liquid crystal display device. It has been found that it can be used in the present invention.

特許文献3に開示されている技術は、透過型の液晶表示装置に関する技術であり、半透過型液晶表示装置の反射部に関わる技術についての開示は無く、反射部に形成する位相差技術の示唆もない。   The technique disclosed in Patent Document 3 is a technique related to a transmissive liquid crystal display device, and there is no disclosure regarding a technique related to a reflective portion of a transflective liquid crystal display device, suggesting a phase difference technique formed in the reflective portion. Nor.

特許文献4には、その請求項2において、液晶表示装置の液晶層側に位置するカラーフィルタ上に配向膜と高分子液晶を含む位相差層を形成し、透過部では高分子液晶をランダム配向(位相差を付与しない)とし、反射部では略円偏光あるいは直線偏光に対して有効な位相差を有する技術が開示されている。換言すれば、この技術は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタ上の配向膜を、フォトレジストパターンを用いて反射部のみラビングし、このラビング済みの配向膜上の位相差層を配向処理し、有効な位相差を付与する技術である。カラーフィルタ上には、その全面に配向膜及び位相差層が形成されることになる。   In Patent Document 4, a retardation layer including an alignment film and a polymer liquid crystal is formed on the color filter located on the liquid crystal layer side of the liquid crystal display device according to claim 2, and the polymer liquid crystal is randomly aligned in the transmission part. (A phase difference is not given) and a technique having an effective phase difference with respect to substantially circularly polarized light or linearly polarized light is disclosed in the reflecting portion. In other words, this technology is effective in that the alignment film on the color filter used in the liquid crystal display device is rubbed only on the reflection portion using a photoresist pattern, and the retardation layer on the rubbed alignment film is aligned. This is a technique for providing a correct phase difference. On the color filter, an alignment film and a retardation layer are formed on the entire surface.

この技術は、透過部の位相差層をランダム配向とするものであるが、液晶表示装置の液晶と異なり電界をかけての制御ができないため、残留位相差の問題があり、残留位相差が透過部表示を劣化させてしまう。また、この技術は、反射膜上にカラーフィルタや位相差層を積層するため、反射膜を光反射性の電極として用いることが困難であり、別途、透明導電膜を形成しなければならないという問題もある。また、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料(色材)由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。   In this technology, the retardation layer of the transmission part is randomly oriented. However, unlike the liquid crystal of a liquid crystal display device, it cannot be controlled by applying an electric field, so there is a problem of residual phase difference, and the residual phase difference is transmitted. Display will be degraded. In addition, since this technique laminates a color filter and a retardation layer on the reflective film, it is difficult to use the reflective film as a light reflective electrode, and a separate transparent conductive film must be formed. There is also. Further, no consideration is given to the thickness direction retardation of the colored pixel derived from the organic pigment (coloring material) used for the color filter colored pixel.

特許文献5に開示されている技術及び特許文献7の一部の実施例では、位相差層が透過部と反射部を覆う形で(あるいはカラーフィルタ全面に)形成されているため、上記した位相差層の透過部での残留位相差の問題がある。   In the technique disclosed in Patent Document 5 and some examples of Patent Document 7, the retardation layer is formed so as to cover the transmission part and the reflection part (or on the entire surface of the color filter). There is a problem of residual phase difference in the transmission part of the phase difference layer.

特許文献6に開示されている技術及び特許文献7の一部の実施例では、カラーフィルタの着色画素の反射部にのみ位相差層を形成する技術が開示されている。しかしながら、1/4波長層などの位相差層を反射部に断面矩形状の独立したパターンの形で形成するときに、熱処理による硬膜時に流動化し、表示に悪影響のある形状崩れが発生しやすい。また、1/4波長層などの位相差層を、光硬化や、光硬化に熱硬化を併用することにより形成する場合、1/4波長層の形成に用いる重合性液晶化合物の未反応モノマーが、1/4波長層の表面部位に残留しやすいという問題がある。未反応モノマーは、液晶表示装置に用いる液晶を汚染し、表示特性を劣化させる原因となったり、また、1/4波長層自体の位相差に経時変化を生じる原因となることがあった。重合性液晶化合物の多くは、酸素阻害があり、露光後の硬膜後にも上記のような未反応部が残りやすく、光学機能の劣化につながっていた。   In the technique disclosed in Patent Document 6 and in some examples of Patent Document 7, a technique for forming a retardation layer only in the reflective portion of the colored pixel of the color filter is disclosed. However, when a retardation layer such as a quarter-wave layer is formed in the reflective portion in the form of an independent pattern with a rectangular cross-section, it tends to flow during the hardening process due to heat treatment, and shape deformation that adversely affects display is likely to occur. . In addition, when a retardation layer such as a quarter wavelength layer is formed by using photocuring or thermosetting together with photocuring, an unreacted monomer of the polymerizable liquid crystal compound used for forming the quarter wavelength layer There is a problem that it tends to remain on the surface portion of the quarter wavelength layer. The unreacted monomer may contaminate the liquid crystal used in the liquid crystal display device and cause deterioration in display characteristics, or may cause a change with time in the phase difference of the quarter wavelength layer itself. Many of the polymerizable liquid crystal compounds are oxygen-inhibited, and the unreacted portions as described above are likely to remain even after the film hardening after exposure, leading to deterioration of the optical function.

前記したように、1/4波長層を着色画素毎にパターン形成せず、ベタ膜で用いる場合は、1/4波長の位相差が不必要な部分(透過部)に位相差が残留し、表示品質への悪影響が避けられなかった。   As described above, when the 1/4 wavelength layer is not formed for each colored pixel and is used as a solid film, the phase difference remains in a portion (transmission portion) where the 1/4 wavelength phase difference is unnecessary, An adverse effect on display quality was inevitable.

カラーフィルタ上に1/4波長層や1/2波長層を形成するために、重合性液晶化合物など位相差機能を付与できる材料を用いる場合、カラーフィルタ上にあらかじめ配向膜を形成し、その配向膜にラビングや光配向などにより配向能を付与しておく必要がある。配向能を持っていない配向膜あるいは配向膜を形成しない場合は、十分な位相差が得られない。また、上記位相差層は、反射部のみに形成することが重要であるが、この反射部に先立って形成する配向膜の選択的形成はインクジェットの手法が最も簡便である(なお、印刷方式による配向膜の形成では、液晶の画素サイズの微細パターンには精度面で不十分である。)。   In order to form a quarter wavelength layer or a half wavelength layer on the color filter, when using a material capable of imparting a retardation function such as a polymerizable liquid crystal compound, an alignment film is formed on the color filter in advance, and the alignment is performed. It is necessary to impart alignment ability to the film by rubbing or photo-alignment. In the case where an alignment film having no alignment ability or an alignment film is not formed, a sufficient phase difference cannot be obtained. In addition, it is important to form the retardation layer only on the reflection portion. However, the selective formation of the alignment film formed prior to the reflection portion is most easily performed by an inkjet method (in addition, depending on the printing method). In the formation of the alignment film, the fine pattern of the liquid crystal pixel size is insufficient in terms of accuracy.)

ところが、カラーフィルタの着色画素が平坦であるか、もしくは階段状の段差しかない場合、インクジェットによる配向膜材料インク滴の着弾時に配向膜材料が周辺画素やBM上に流出してしまうという問題がある。この場合、インク滴の保持には、着色画素に凹部を形成することが必要となる。特許文献4及び特許文献5に開示されている着色画素の段差のみでは、インク滴の流出を防止することができない。特許文献6に開示されている技術は、位相差層の形成前に配向膜を形成することの記載がなく、位相差層の配向軸の設定手段が不明であり、また、位相差層に十分な位相差を付与できない可能性が高い。   However, when the colored pixels of the color filter are flat or only have stepped steps, the alignment film material flows out onto the peripheral pixels and the BM when ink droplets of the alignment film material are landed by inkjet. . In this case, in order to hold the ink droplet, it is necessary to form a recess in the colored pixel. Only the steps of the colored pixels disclosed in Patent Document 4 and Patent Document 5 cannot prevent the ink droplet from flowing out. In the technique disclosed in Patent Document 6, there is no description of forming an alignment film before forming the retardation layer, the means for setting the alignment axis of the retardation layer is unknown, and sufficient for the retardation layer. There is a high possibility that a large phase difference cannot be given.

半透過型液晶表示装置において、位相差層の設置を開示する特許文献5、6、7の技術では、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。   In the techniques of Patent Documents 5, 6, and 7 that disclose the provision of a retardation layer in a transflective liquid crystal display device, no consideration is given to the thickness direction retardation of a colored pixel derived from an organic pigment used for a color filter colored pixel. Not.

半透過型液晶表示装置において、位相差層の設置を開示する特許文献4、5、6、7の技術では、太陽光などの強度が高く、平行光下で液晶表示装置を用いることを想定しておらず、明るい環境および暗い環境ともに使用できる液晶表示装置とするものではなかった。太陽光などの平行光下での反射表示は、画素配列との関係でモアレを生じやすいという問題がある。   In the transflective liquid crystal display device, the techniques of Patent Documents 4, 5, 6, and 7 disclosing the installation of the retardation layer assume that the intensity of sunlight is high and the liquid crystal display device is used under parallel light. However, the liquid crystal display device could not be used in both bright and dark environments. Reflective display under parallel light such as sunlight has a problem that moire tends to occur due to the relationship with the pixel arrangement.

特許文献8には、あらかじめ遮光性の隔壁部を基板上に設け、この隔壁部の間に液滴吐出法でカラーフィルタや位相差層を形成する技術が開示されている。この技術には、いくつかの問題がある。第1には、透過部と反射部の境界に遮光性の隔壁を形成せざるを得ず、画素の開口率を下げ、暗い表示になること。第2には、ノズルから吐出された液滴を保持する高さのある隔壁部は、この技術の重要な構成部分であるが、遮光性で、かつ、感光性の材料(例えば特許文献8の段落0048及び0060に方法等の記載がある。しかし、隔壁部の高さや膜厚の記載はない)では、液晶表示装置に好適な細線や良好な断面形状での収率が高い製造が困難である。印刷法による形成にしても、感光性遮光性材料と同様、例えば、10μmの画線幅で4μmの高さの隔壁部を断面矩形状の良好な形状で形成することは困難であり、高画質やモバイル向けの液晶表示装置には適用が難しい。   Patent Document 8 discloses a technique in which a light-shielding partition wall is provided on a substrate in advance and a color filter or a retardation layer is formed between the partition walls by a droplet discharge method. There are several problems with this technology. First, it is necessary to form a light-shielding partition wall at the boundary between the transmissive portion and the reflective portion, lowering the aperture ratio of the pixel, resulting in dark display. Secondly, the partition wall having a height for holding droplets ejected from the nozzle is an important component of this technology. However, it is a light-shielding and photosensitive material (for example, Patent Document 8). In paragraphs 0048 and 0060, there is a description of the method, etc. However, there is no description of the height and film thickness of the partition wall), and it is difficult to produce a high yield with a fine line suitable for a liquid crystal display device and a good cross-sectional shape. is there. Even with the printing method, it is difficult to form a partition portion having a line width of 10 μm and a height of 4 μm in a good shape with a rectangular cross section, as in the case of the photosensitive light-shielding material. It is difficult to apply to LCDs and mobile devices.

高さのある隔壁は、反射表示時の斜め入射光や反射光をカットし暗い表示を増長する。加えて、当技術の遮光性の隔壁部の具体的材料についての記載がなく、また、当技術に開示される反射共通電極の構成では、光の反射が鏡面状となり、反射表示での広視野が確保できない。特許文献8には、光散乱膜を用いてのペーパーホワイト表示に関する技術は、開示されていない。   The partition wall having a height cuts off oblique incident light and reflected light at the time of reflective display, and increases dark display. In addition, there is no description about the specific material of the light-shielding partition wall of the present technology, and in the configuration of the reflective common electrode disclosed in the present technology, the reflection of light is mirror-like, and the wide field of view in the reflective display Cannot be secured. Patent Document 8 does not disclose a technique related to paper white display using a light scattering film.

特許文献8に開示された技術で用いている構成部材では、反射表示領域を含めた表示領域の液晶層厚みを均一に保持するスペーサの形成が困難であり、基板のたわみや温度、圧力変化による液晶層厚みの変化からくる表示ムラが考慮されていない。   In the constituent member used in the technique disclosed in Patent Document 8, it is difficult to form a spacer that uniformly maintains the liquid crystal layer thickness of the display area including the reflective display area, which is caused by substrate deflection, temperature, and pressure changes. Display unevenness resulting from a change in the thickness of the liquid crystal layer is not taken into consideration.

加えて、これら従来技術には、人の目の視感度を勘案して緑色画素と遮光層(遮光性の額縁部)との平坦性を改善し、製造工程を増やさずに半透過型の液晶表示装置とする技術は開示されていない。   In addition, these conventional technologies improve the flatness between the green pixel and the light-shielding layer (light-shielding frame) in consideration of the visibility of the human eye, and do not increase the number of manufacturing processes. A technique for a display device is not disclosed.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされ、VA方式やTN方式などの縦電界方式、あるいは斜め電界方式の液晶表示装置用に好適な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device suitable for a vertical electric field method such as a VA method or a TN method, or an oblique electric field method liquid crystal display device, and its manufacture It is an object to provide a method and a transflective liquid crystal display device.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第1の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第1の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第1の位相差層の厚み方向に1回の往復の透過により90度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第1の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を提供する。   In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention includes a light shielding layer disposed on the outer periphery of an effective display area on a transparent substrate, and a colored pixel including a red pixel, a green pixel, and a blue pixel, a spacer, In the color filter substrate for a transflective liquid crystal display device in which a retardation layer of 1 and a transparent conductive film are formed in an effective display area, a concave portion is formed in each of the colored pixels, and the first retardation layer Is provided in the concave portion and has a function of rotating the polarization of incident light converted into linearly polarized light by 90 degrees by one round-trip transmission in the thickness direction of the first retardation layer, and The sum of the retardation in the thickness direction of the colored pixels in each recess and the retardation in the thickness direction of the first retardation layer in the recess is the sum of the phase differences in the red pixels ≧ the sum of the phase differences in the green pixels ≧ blue pixels Phase difference in Providing transflective color filter substrate for a liquid crystal display device wherein there of the relationship.

このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差を、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にすることができる。   In such a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, the phase difference in the thickness direction of the colored pixels of the plurality of colors is expressed as follows: red pixel thickness direction phase difference ≧ green pixel thickness direction phase difference ≧ blue pixel thickness direction A phase difference relationship can be obtained.

前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むものとすることができる。   The green pixel may contain zinc halide phthalocyanine as a main color material.

前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比を、1/2から1/4の範囲内とすることができる。   The ratio of the thickness of the colored pixels in the recesses to the thickness of the colored pixels other than the recesses can be in the range of 1/2 to 1/4.

前記第1の位相差層上に第1のセルギャップ調整層を形成することができる。   A first cell gap adjusting layer can be formed on the first retardation layer.

前記第1のセルギャップ規制層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差を、液晶表示装置の液晶層の厚みの略1/2とすることが出来る。   The difference in height between the surface of the first cell gap regulating layer and the surface of the colored pixel other than the concave portion can be made approximately ½ of the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device.

前記第1のセルギャップ調整層を、光散乱層とすることができる。   The first cell gap adjusting layer can be a light scattering layer.

前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することができる。   A black matrix made of the same material as that of the light shielding layer may be further provided so as to partition the colored pixels in an effective display area on the transparent substrate.

前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚を薄くすることができる。   The thickness of the black matrix can be made thinner than the thickness of the light shielding layer.

前記透明導電膜を、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設することができる。   The transparent conductive film may be disposed between the black matrix and the transparent substrate.

前記透明導電膜を、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設することができる。   The transparent conductive film may be disposed between the black matrix and the colored pixels.

前記遮光層上に積層された第2のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第2のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることができる。   A second cell gap adjustment layer stacked on the light shielding layer may further be provided, and a total film thickness of the light shielding layer and the second cell gap adjustment layer may be substantially the same as the film thickness of the green pixel. it can.

前記遮光層上に積層された第2の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第2の位相差層の膜厚の合計を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることができる。   A second retardation layer laminated on the light shielding layer is further provided, and the total thickness of the light shielding layer and the second retardation layer can be substantially the same as the thickness of the green pixel. .

前記スペーサを、前記着色画素の中央に配設される、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物とすることができる。   The spacer may be an alignment control structure that also serves as a liquid crystal alignment control disposed in the center of the colored pixel.

前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設することができる。   An alignment control protrusion made of the same material as the spacer can be disposed on the colored pixel.

前記透明導電膜を、少なくとも複数色の着色画素及び第1のセルギャップ調整層の上に積層することができる。   The transparent conductive film can be laminated on at least a plurality of colored pixels and the first cell gap adjustment layer.

前記複数色の着色画素の膜厚を、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係とすることができる。   The film thicknesses of the colored pixels of the plurality of colors can be in a relationship of red pixel film thickness ≦ green pixel film thickness ≦ blue pixel film thickness.

本発明の第2の態様は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a transflective liquid crystal display device comprising the above-described color filter substrate for a transflective liquid crystal display device.

本発明の第3の態様は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法であって、グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the above-described color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, wherein concave portions are formed in the plurality of colored pixels by a photolithography technique using a gray tone photomask. Provided is a method for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, comprising a step of forming and a step of forming an alignment film for aligning a retardation layer in the recess by an inkjet method. .

本発明によると、VA方式などの縦電界方式、あるいは斜め電界方式の液晶表示装置に最適なカラーフィルタ基板が提供され、特に、透過部表示と反射部表示のともに優れた半透過型液晶表示装置が提供される。   According to the present invention, a color filter substrate optimal for a vertical electric field type liquid crystal display device such as a VA type or an oblique electric field type is provided, and in particular, a transflective liquid crystal display device excellent in both transmissive display and reflective display. Is provided.

本発明に係るカラーフィルタ基板において、着色画素に凹部を形成することは、反射部に必要な薄い着色層の形成とともに、凹部形状による位相差層形成前の配向膜の選択形成及び該位相差層の形状改善など複数の効果が一度に得られるという利点がある。   In the color filter substrate according to the present invention, forming the concave portion in the colored pixel includes forming a thin colored layer necessary for the reflective portion, selective formation of the alignment film before forming the retardation layer due to the concave shape, and the retardation layer. There is an advantage that a plurality of effects such as improvement of the shape can be obtained at a time.

また、本発明によると、青色画素と緑色画素と赤色画素の位相差、あるいは、これら着色画素に位相差層の位相差を加算した位相差の合計を、赤色画素の位相差の合計≧緑色画素の位相差の合計≧青色画素の位相差の合計の関係にすることにより、位相差層だけでは十分でない波長分散を完全に補うことができる。少なくもカラーフィルタ及び反射部に形成される位相差層が、赤色画素の位相差<緑色画素の位相差<青色画素の位相差、あるいは赤色画素の位相差>緑色画素の位相差<青色画素の位相差などの好ましくない関係になることを解消し、黒表示での光漏れや表示での着色を軽減することができる。   Further, according to the present invention, the phase difference between the blue pixel, the green pixel, and the red pixel, or the sum of the phase differences obtained by adding the phase difference of the retardation layer to these colored pixels, the sum of the phase differences of the red pixels ≧ green pixels By satisfying the relationship of the sum of the phase differences of ≧ the sum of the phase differences of the blue pixels, it is possible to completely compensate for the chromatic dispersion that is not sufficient with only the retardation layer. At least the phase difference layer formed in the color filter and the reflective part is composed of a red pixel phase difference <a green pixel phase difference<a blue pixel phase difference or a red pixel phase difference> a green pixel phase difference <a blue pixel phase difference. It is possible to eliminate an undesirable relationship such as a phase difference, and to reduce light leakage in black display and coloring in display.

特に、青色画素さらには青色画素の反射部の位相差を、他の着色画素の透過ピークの波長関係(波長の大小関係)を維持しながら他の着色画素の位相差より小さくすることで、黒表示において青色の光の漏れを減少させることができる。また、着色画素の膜厚を赤色画素≦緑色画素≦青色画素の関係にとすることは、換言すれば各色画素上の液晶層の厚みを赤色表示部≧緑色表示部≧青色表示部とする効果を付与することができるので、可視域全体での液晶表示装置の画質改善につなげることができる。   In particular, the phase difference of the reflection part of the blue pixel and further the blue pixel is made smaller than the phase difference of the other colored pixels while maintaining the wavelength relationship (wavelength relationship) of the transmission peaks of the other colored pixels. Blue light leakage in the display can be reduced. In addition, setting the thickness of the colored pixel in the relationship of red pixel ≦ green pixel ≦ blue pixel means that the thickness of the liquid crystal layer on each color pixel is red display portion ≧ green display portion ≧ blue display portion. Therefore, it is possible to improve the image quality of the liquid crystal display device in the entire visible range.

更に、本発明によると、位相差層を、また位相差層とともにセルギャップ調整層あるいは光を拡散させる機能付与した光散乱層を着色画素に配設することで、半透過型の液晶表示装置に最適なカラーフィルタ基板を提供することができる。光散乱層は、後述するように、透明樹脂のマトリクス中に屈折率の異なる微粒子を分散させたものであり、この光散乱層のカラーフィルタ上の塗布時に微粒子がランダマイズされる。このランダマイゼーションにより、太陽光など平行性の高い入射光を用いた反射表示でもモアレを生じることがない。   Further, according to the present invention, a transflective liquid crystal display device is provided by disposing a retardation layer, a cell gap adjusting layer together with the retardation layer, or a light scattering layer having a function of diffusing light to the colored pixels. An optimal color filter substrate can be provided. As will be described later, the light scattering layer is obtained by dispersing fine particles having different refractive indexes in a transparent resin matrix, and the fine particles are randomized when the light scattering layer is applied on the color filter. By this randomization, moire does not occur even in reflective display using highly parallel incident light such as sunlight.

更にまた、本発明によると、セルギャップ調整層あるいは光散乱層を位相差層形成後上に積層した場合には、セルギャップ調整層あるいは光散乱層が位相差層の保護の効果と、理由は後述するが位相差層の硬化促進により、安定した位相差特性を持つ位相差層を得ることができる。上記したように、本発明によると、位相差層の配向処理のための配向膜を、あらかじめ着色層の凹部に少ない工程で、かつ、選択的に形成することができるため、半透過型液晶表示装置として透過部ともに反射部での高画質を得ることのできるカラーフィルタ基板を提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, when the cell gap adjusting layer or the light scattering layer is laminated after forming the retardation layer, the cell gap adjusting layer or the light scattering layer is effective for protecting the retardation layer, and the reason is as follows. As will be described later, a retardation layer having stable retardation characteristics can be obtained by promoting the curing of the retardation layer. As described above, according to the present invention, the alignment film for the alignment treatment of the retardation layer can be selectively formed in the concave portion of the colored layer in a few steps in advance, so that the transflective liquid crystal display As a device, it is possible to provide a color filter substrate capable of obtaining high image quality at the reflection portion as well as the transmission portion.

また、本発明によると、セルギャップ調整層あるいは位相差層を額縁状の遮光層上に積層することにより、額縁部の段差をなくすことができ、またその積層の厚みを緑色画素と略同一にすることで液晶配向の乱れによる光漏れを解消する液晶表示装置を提供することができる。   In addition, according to the present invention, the step of the frame portion can be eliminated by laminating the cell gap adjusting layer or the retardation layer on the frame-shaped light shielding layer, and the thickness of the lamination is substantially the same as that of the green pixel. By doing so, it is possible to provide a liquid crystal display device that eliminates light leakage due to disorder of liquid crystal alignment.

緑色は人の目の視感度の高い重要な色であるとともに、その分光特性のため光が漏れやすい。額縁部など液晶厚みは、緑色画素基準とすることが好ましい。   Green is an important color with high visibility to the human eye, and light easily leaks due to its spectral characteristics. The thickness of the liquid crystal such as the frame is preferably based on the green pixel.

本発明によると、平坦性に優れたカラーフィルタ基板を、少ない工程で、精度良く形成可能であり、また、このカラーフィルタ基板を具備する液晶表示装置を提供することが出来る。   According to the present invention, a color filter substrate excellent in flatness can be formed with few steps with high accuracy, and a liquid crystal display device including the color filter substrate can be provided.

また、本発明によると、比誘電率などの電気的特性を考慮した高画質液晶表示装置用カラーフィルタ基板および液晶表示装置が提供される。加えて、複数の有機顔料を主たる色材とする遮光層と、緑色画素に電気的および光学的特性に優れるハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として用いることにより、高画質の液晶表示装置を提供することができる。   In addition, according to the present invention, a color filter substrate for a high-quality liquid crystal display device and a liquid crystal display device in consideration of electrical characteristics such as relative permittivity are provided. In addition, a high-quality liquid crystal display device is provided by using a light-shielding layer mainly composed of a plurality of organic pigments and a zinc halide phthalocyanine having excellent electrical and optical characteristics as a main colorant for a green pixel. be able to.

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the color filter board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the color filter board | substrate which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の他の部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other part of the color filter board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 図3の破線の円で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which expands and shows the part enclosed with the circle of the broken line of FIG. ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色画素の分光特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the spectral characteristic of the green pixel containing a halogenated zinc phthalocyanine pigment. 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。It is a top view which shows the color filter board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 台座膜厚と台座上の着色層の積層部の膜厚の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a base film thickness and the film thickness of the laminated part of the colored layer on a base. 本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。It is a top view which shows the color filter board | substrate which concerns on other embodiment of this invention. ブラックマトリクスの膜厚とブラックマトリクス上で重畳する着色画素端部の突起高さの関係を示す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the film thickness of the black matrix and the protrusion height of the colored pixel end portion superimposed on the black matrix. 厚い膜厚の着色画素のパターンエッジ形状及び傾斜角度を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pattern edge shape and inclination | tilt angle of the coloring pixel of a thick film thickness. 薄い膜厚の着色画素のパターンエッジ形状及び傾斜角度を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pattern edge shape and inclination angle of the coloring pixel of a thin film thickness. 実施例2に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。6 is a plan view showing a color filter substrate according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す平面図である。6 is a plan view showing green pixels of a color filter substrate according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating green pixels of a color filter substrate according to Embodiment 2. FIG. 実施例3に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a green pixel of a color filter substrate according to Example 3. FIG. 実施例4に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a color filter substrate according to Example 4. FIG. 実施例5に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a color filter substrate according to Example 5. FIG. 実施例6に係る液晶表示装置を示す断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to Example 6. FIG. 実施例6に係る液晶表示装置を示す部分断面図である。7 is a partial cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to Example 6. FIG. 実施例7に係る液晶表示装置を示す断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to Example 7. FIG.

以下、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板は、透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、緑色画素を含む複数色の着色画素、スペーサ、及び第1の位相差層を有効表示領域に形成することにより構成され、半透過型液晶表示装置に適用されるものである。半透過型液晶表示装置には、外光やフロントライトなどの観察者側から入射する光を受けて反射する反射部と、液晶表示装置の裏面に配置されたバックライトからの光を透過する透過部とがあり、着色画素もそれに対応して、画素ごとに、反射部と透過部とがある。   A color filter substrate according to an embodiment of the present invention includes a light shielding layer disposed on the outer periphery of an effective display area on a transparent substrate, and a plurality of colored pixels including a green pixel, a spacer, and a first retardation layer Is formed in the effective display area, and is applied to a transflective liquid crystal display device. The transflective liquid crystal display device includes a reflective portion that receives and reflects light incident from the observer side, such as external light and front light, and a transmission that transmits light from the backlight disposed on the back surface of the liquid crystal display device. There is a part, and the colored pixel also has a reflection part and a transmission part for each pixel.

なお、以下の説明において、遮光層と額縁部は同義であり、有効表示領域の外周の額縁状の遮光パターンを意味する。   In the following description, the light shielding layer and the frame portion are synonymous and mean a frame-shaped light shielding pattern on the outer periphery of the effective display area.

本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、着色画素のそれぞれの反射部には凹部が形成され、この凹部内に位相差層が設けられる。位相差層は、上述した反射部と透過部の光路差を補う機能を有する。換言すれば、液晶表示素子に外付けされた偏光板を透過した入射光(外光)である直線偏光を円偏光にし、液晶表示素子の内側に配設された光反射性の電極(あるいは反射板)で反射して再帰する光をほぼ直線偏光に戻して出射光とする機能を有する。   In the color filter substrate according to the present embodiment, a concave portion is formed in each reflective portion of the colored pixel, and a retardation layer is provided in the concave portion. The retardation layer has a function of compensating for the optical path difference between the reflection portion and the transmission portion described above. In other words, linearly polarized light, which is incident light (external light) transmitted through a polarizing plate externally attached to the liquid crystal display element, is converted into circularly polarized light, and a light-reflective electrode (or reflective) disposed inside the liquid crystal display element. The light reflected by the plate) returns to substantially linearly polarized light and is used as outgoing light.

具体的には、位相差層は、光反射性の反射電極を用いる反射型液晶表示装置において、偏光を1/4波長あるいは1/2波長位相変化させ、液晶層の厚み方向の1回の往復(反射)で90度向きの異なる直線偏光にする機能を有する。   Specifically, the retardation layer is a reflective liquid crystal display device that uses a light-reflecting reflective electrode, and changes the phase of polarized light by a quarter wavelength or a half wavelength, and makes one round trip in the thickness direction of the liquid crystal layer. (Reflection) has a function of making linearly polarized light with 90 degrees different directions.

また、偏光板の吸収軸と位相差層の遅相軸との調整を行った上で、1/2波長の位相差層を用い、90度あるいは270度偏光回転させても良い。例えば、基板面に対し平行配向させ、かつ、基板面方向に回転させるIPS方式液晶表示装置では、偏光板の吸収軸と位相差層の遅相軸を22.5度あるいは67.5度ずらし、1/2波長の位相差層を用いることで、直線偏光に変換した入射光を実効的に90度偏光回転させることができる。上記のような構成で位相差層を半透過型液晶表示装置の反射部に適用することで、反射部と透過部の光路差調整や位相の補償を行うことができる。なお、実効的に90°偏光回転させることは、偏光板の透過軸、液晶の配向軸、液晶のチルト角の傾きなどの精度を含めて、反射部に形成する位相差層が入射光を90°偏光回転させることを意味する。   Further, after adjusting the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation layer, a half-wave retardation layer may be used to rotate the polarization by 90 degrees or 270 degrees. For example, in an IPS mode liquid crystal display device that is aligned parallel to the substrate surface and rotated in the substrate surface direction, the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation layer are shifted by 22.5 degrees or 67.5 degrees, By using a half-wave retardation layer, incident light converted into linearly polarized light can be effectively rotated by 90 degrees. By applying the retardation layer to the reflective portion of the transflective liquid crystal display device with the above-described configuration, the optical path difference between the reflective portion and the transmissive portion can be adjusted and the phase can be compensated. Effectively rotating the polarization by 90 ° means that the phase difference layer formed in the reflection portion 90 radiates the incident light, including accuracy such as the transmission axis of the polarizing plate, the alignment axis of the liquid crystal, and the tilt angle of the liquid crystal. ° Means polarization rotation.

VA方式やTN方式の液晶表示方式における液晶配向を前提とすると、1/4波長の位相差層の遅相軸と偏光板の吸収軸(あるいは透過軸)とのなす角を約45度とすることができる。   Assuming the liquid crystal alignment in the VA mode or TN mode liquid crystal display mode, the angle formed by the slow axis of the quarter-wave retardation layer and the absorption axis (or transmission axis) of the polarizing plate is about 45 degrees. be able to.

本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、スペーサは、有効表示領域内の透過部の液晶層の厚みを均一化するために形成される、断面が台形もしくは柱状の構造物であり、液晶層の厚みとほぼ同じ高さを有する。このスペーサのほかに、高さの低いサブスペーサを有効表示領域内及び遮光層上に形成することも可能である。これらのスペーサは、たとえばアルカリ可溶な感光性アクリル樹脂を用いてカラーフィルタ上に形成しても良いが、着色層の単層〜3層(黄色画素や白画素など他色を含む場合、4層積層でも良い)の積層体により形成することにより、着色画素を形成する際に同時に形成することが出来るので、製造プロセスを簡略化することができる。   In the color filter substrate according to the present embodiment, the spacer is a structure having a trapezoidal or columnar cross section formed in order to make the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive portion in the effective display region uniform, and the thickness of the liquid crystal layer. And almost the same height. In addition to this spacer, a sub-spacer having a low height can be formed in the effective display area and on the light shielding layer. These spacers may be formed on the color filter using, for example, an alkali-soluble photosensitive acrylic resin, but a single layer to three layers of colored layers (in the case of including other colors such as yellow pixels and white pixels, 4 In the case of forming a colored pixel, the manufacturing process can be simplified.

なお、通常、液晶のパネル化は、カラーフィルタ基板と、液晶を駆動するアクティブ素子が形成されたアレイ基板とを、液晶層を挟持するように向かいあわせて貼り合わせることにより行われる。スペーサ高さは、このときの貼り合わせマージンを含むものでなければならない。なお、スペーサ高さは、スペーサに隣接する画素の中心における表面からスペーサのトップまでの高さとする。   Normally, the liquid crystal panel is formed by adhering a color filter substrate and an array substrate on which active elements for driving the liquid crystal are formed facing each other so as to sandwich the liquid crystal layer. The spacer height must include the bonding margin at this time. The spacer height is the height from the surface at the center of the pixel adjacent to the spacer to the top of the spacer.

以下、断面の厚みの観点から、着色画素のうち透過部を形成する部分を単に着色層と、反射部の薄い膜厚の部分は凹部着色層と、また、スペーサとして積層される着色層を積層着色層と、分けて表現する。これらの着色層は、同一の塗布工程及びフォトリソグラフィ工程により製造することができる。   Hereinafter, from the viewpoint of the thickness of the cross section, a colored layer is formed by simply forming a colored layer at a portion where a transmissive portion is formed, a recessed colored layer at a thin portion of a reflective portion, and a colored layer laminated as a spacer. Expressed separately from the colored layer. These colored layers can be manufactured by the same coating process and photolithography process.

また、カラーフィルタの画素を形成するための感光性着色組成物による透明基板上の塗布された塗膜、あるいは感光性着色組成物による単層のレイヤーを着色層とし、当該着色層を用いて公知のフォトリソグラフィ技術でパターン形成したものを着色画素と呼ぶ。   Also, a coating layer applied on a transparent substrate with a photosensitive coloring composition for forming a pixel of a color filter, or a single-layer layer with a photosensitive coloring composition is used as a coloring layer, and the coloring layer is used for publicly known. A pattern formed by this photolithography technique is called a colored pixel.

着色画素の膜厚は、透明基板の面からそれぞれ着色画素の中心(ここでは凹部形成のない着色層での画素中心を指す)における表面までの高さを指す。凹部着色層の膜厚と着色層(凹部形成のない部分)の膜厚の比を1/2〜1/4の範囲とすることが好ましい。なお、膜厚比1/2の凹部着色層の膜厚は、着色層の厚みに対して±0.2μmの誤差の範囲内で1/2であることを言う。凹部の着色層の膜厚と着色層(凹部形成のない部分)の膜厚の比を略1/2とすることで、透過部と反射部の光路差を考慮した本来のカラー表示を得ることができる。   The film thickness of the colored pixel refers to the height from the surface of the transparent substrate to the surface at the center of the colored pixel (in this case, the pixel center in the colored layer having no recess). The ratio of the thickness of the concave colored layer to the thickness of the colored layer (portion where no concave portion is formed) is preferably in the range of 1/2 to 1/4. It should be noted that the thickness of the concave colored layer having a thickness ratio of 1/2 is 1/2 within an error range of ± 0.2 μm with respect to the thickness of the colored layer. The original color display in consideration of the optical path difference between the transmissive part and the reflective part can be obtained by setting the ratio of the thickness of the colored layer of the concave part to the thickness of the colored layer (the part where the concave part is not formed) to be approximately ½. Can do.

反射部は、戸外などの明るい環境下で観察するためのものであり、明るさが重要である。透過部と反射部の色度域が一致していることは望ましいが、明るさを最大限重視する場合は色がついていると認識できる程度でも十分である。例えば、反射表示は、透過部表示の色合わせより“明るさ”を重視せざるを得ない用途(たとえば太陽光のある屋外での使用)では、膜厚比1/3や1/4とすることにより、明度の高い色とすることが望ましい。   The reflection part is for observing in a bright environment such as outdoors, and brightness is important. Although it is desirable that the chromaticity areas of the transmissive part and the reflective part coincide with each other, it is sufficient to recognize that the color is on when the brightness is most important. For example, the reflective display has a film thickness ratio of 1/3 or 1/4 in an application in which “brightness” is more important than color matching of the transmissive portion display (for example, outdoor use where sunlight is present). Therefore, it is desirable to use a color with high brightness.

スタティック表示(静止画)での透過部の色度域を標準的であるNTSC比70%程度とすると、反射部については1/4膜厚の時(2回透過で)NTSC比がおおむね35〜40%程度となる。NTSC比が35〜40%であれば色がついていることを容易に認識することができるが、これを大きく下回ると色がついていることを認識しにくくなる。したがって、反射部の膜厚は、NTSC比が35〜40%程度となる1/4以上であることが望ましい。   Assuming that the chromaticity range of the transmissive part in static display (still image) is about 70% of the standard NTSC ratio, the NTSC ratio of the reflective part is about 35 to ¼ when the film thickness is 1/4 (with twice transmission). It becomes about 40%. If the NTSC ratio is 35 to 40%, it can be easily recognized that it is colored, but if it is much less than this, it is difficult to recognize that it is colored. Therefore, it is desirable that the film thickness of the reflecting portion is ¼ or more at which the NTSC ratio is about 35 to 40%.

動画階調表示での色の視認性は、静止画表示より低下する傾向にある。使用者(観察者)による個人差があるものの、着色層の膜厚に対して1/4の凹部着色層の膜厚が、動画階調表示を行った時にカラー表示であるとの認識しやすさのほぼ下限の膜厚である。隣接する着色画素の重畳部分(以下突起と呼称)の高さは、突起のトップから着色画素の中心における表面までの高さとする。複数色の着色画素は、青色画素、赤色画素、緑色画素、黄色画素、白色画素(透明な画素)などと表現する。   The color visibility in moving image gradation display tends to be lower than that in still image display. Although there are individual differences depending on the user (observer), it is easy to recognize that the thickness of the concave colored layer that is 1/4 of the colored layer thickness is a color display when moving image gradation display is performed. The film thickness is almost the lower limit. The height of the overlapping portion of adjacent colored pixels (hereinafter referred to as a protrusion) is the height from the top of the protrusion to the surface at the center of the colored pixel. The colored pixels of a plurality of colors are expressed as blue pixels, red pixels, green pixels, yellow pixels, white pixels (transparent pixels), and the like.

本明細書では、遮光層を含めた複数色の着色画素の構成をカラーフィルタと呼称し、カラーフィルタをガラスなどの透明基板に形成したものをカラーフィルタ基板と称する。スペーサとして積層する着色層は、それぞれ赤色積層部、緑色積層部、青色積層部と呼称する。本明細書において、略同一の膜厚とは、遮光層や着色層の形成においてその製造プロセスで制御することができる、例えば、設定膜厚に対して、カラーフィルタの製造工程において、その製造マージンである±0.2μm以内に入る膜厚を指す。   In this specification, the configuration of a plurality of colored pixels including a light shielding layer is referred to as a color filter, and a color filter formed on a transparent substrate such as glass is referred to as a color filter substrate. The colored layers stacked as spacers are referred to as a red stacked portion, a green stacked portion, and a blue stacked portion, respectively. In this specification, the substantially same film thickness can be controlled by the manufacturing process in the formation of the light shielding layer and the colored layer. For example, the manufacturing margin in the color filter manufacturing process with respect to the set film thickness. The film thickness is within ± 0.2 μm.

本明細書の記載で言う比誘電率は、液晶駆動に用いる周波数50Hzから500Hzで、室温での測定を前提としている。   The relative dielectric constant referred to in the description of the present specification is based on the assumption that the frequency used for driving the liquid crystal is 50 Hz to 500 Hz and the measurement is performed at room temperature.

本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板では、上述した透過部と反射部における液晶層の厚みを調整する目的で、位相差層上にセルギャップ調整層が配設される。この場合、セルギャップ調整層の表面と凹部が形成されていない着色画素の表面からの高さの差は、液晶表示装置を構成したときの液晶層の厚みの略1/2とすることができる。なお、液晶層の厚みの略1/2とは、液晶層の厚みの10%以内の範囲で変動してもよく、かつ、カラーフィルタの製造工程においてその製造マージンである±0.2μm以内であることが望ましい。本明細書の以下の記載において、略同一の膜厚とは、同様に、カラーフィルタの製造工程においてその製造マージンである±0.2μm以内で増減する膜厚を指す。   In the color filter substrate according to another embodiment of the present invention, a cell gap adjusting layer is disposed on the retardation layer for the purpose of adjusting the thickness of the liquid crystal layer in the transmission part and the reflection part described above. In this case, the difference in height from the surface of the cell gap adjusting layer and the surface of the colored pixel where no recess is formed can be approximately ½ of the thickness of the liquid crystal layer when the liquid crystal display device is constructed. . Note that approximately 1/2 of the thickness of the liquid crystal layer may vary within a range of 10% of the thickness of the liquid crystal layer, and within ± 0.2 μm that is the manufacturing margin in the manufacturing process of the color filter. It is desirable to be. In the following description of the present specification, “substantially the same film thickness” similarly refers to a film thickness that increases or decreases within a manufacturing margin of ± 0.2 μm in the color filter manufacturing process.

セルギャップ調整層は、可視域で透明な絶縁体であれば良いが、光散乱性を付与した光散乱層であることが好ましい。即ち、光散乱層は、出射光に拡散性を付与し、観察者の目に入る液晶表示装置からの光をペーパーホワイト様とし、視認性良い表示とするためのディフューザーの役目を担う。   The cell gap adjusting layer may be an insulating material transparent in the visible range, but is preferably a light scattering layer imparted with light scattering properties. In other words, the light scattering layer serves as a diffuser for imparting diffusibility to the emitted light, making the light from the liquid crystal display device that enters the observer's eyes look like paper white and displaying with good visibility.

本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板では、台座及びブラックマトリクスを配置できる。これら台座及びブラックマトリクスは、遮光層と同じ遮光性の材料により形成される。台座は、カラーフィルタ基板とアレイ基板を貼り合わせて構成される液晶表示装置を前提としたときに、TFTなどのアクティブ素子の位置にほぼ対応して配置され、これを遮光する目的で、カラーフィルタ基板側に配設するものであり、セルギャップを均一化するスペーサを台座上に配設できる。台座は、平面視で、アクティブ素子を大まかに覆う面積があれば良い。必要に応じて形成されるブラックマトリクスは、液晶表示装置のコントラスト向上の目的で表示領域内に設けられる格子状あるいはストライプ状の遮光パターンを指す。台座とブラックマトリクスは、1つのフォトマスクを用いて1つのつながりある同一膜厚のパターンで形成しても良い。   In a color filter substrate according to still another embodiment of the present invention, a pedestal and a black matrix can be arranged. The pedestal and the black matrix are formed of the same light shielding material as that of the light shielding layer. The pedestal is arranged almost corresponding to the position of an active element such as a TFT when a liquid crystal display device configured by bonding a color filter substrate and an array substrate is assumed. Spacers that are arranged on the substrate side and make the cell gap uniform can be arranged on the pedestal. The pedestal only needs to have an area that roughly covers the active element in plan view. The black matrix formed as necessary refers to a light shielding pattern in a lattice shape or a stripe shape provided in the display region for the purpose of improving the contrast of the liquid crystal display device. The pedestal and the black matrix may be formed in one connected pattern with the same film thickness using one photomask.

なお、スペーサは着色画素の中央に配設することができる。この構成では、当該中央部分が、カラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に光反射性の反射膜ないし反射電極が形成されるか、あるいは透過部であればこのスペーサ位置に台座を形成しなくても良い。この中央部分が、反射部である場合、スペーサはセルギャップ調整層上に配設でき、当該スペーサ高さとセルギャップ調整層の加算した厚みが透過部の液晶層の厚みに相当する。   The spacer can be disposed at the center of the colored pixel. In this configuration, a light-reflective reflective film or electrode is formed on the array substrate facing the color filter substrate in the central portion, or a pedestal is not formed at this spacer position if it is a transmissive portion. good. When this central portion is a reflection portion, the spacer can be disposed on the cell gap adjustment layer, and the sum of the spacer height and the cell gap adjustment layer corresponds to the thickness of the liquid crystal layer in the transmission portion.

台座およびブラックマトリクスの膜厚は、遮光層の膜厚より薄く形成することが好ましい。これらを薄く形成する手法は、現像工程や熱処理工程などプロセスでの調整の他、露光に用いるハーフトーンマスク、グレートーンマスクやマスクの開口部の形状などで調整することができる。   The thickness of the pedestal and the black matrix is preferably thinner than the thickness of the light shielding layer. The method of forming these thinly can be adjusted by adjusting the shape of the halftone mask used for exposure, the graytone mask, the opening of the mask, etc., in addition to the adjustment in the process such as the development step and the heat treatment step.

図1は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の一部の断面を示す図であり、後述する図6に示す平面図のA−A’断面に相当する。図1において、透明基板1上の表示領域の外周の額縁部に有機顔料を主たる色材とする遮光層2が、表示領域に赤色画素3R(図示せず)、緑色画素3G、及び青色画素3B(図示せず)からなる3色の着色画素が、それぞれ形成されている。   FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a part of a color filter substrate according to an embodiment of the present invention, and corresponds to a cross section A-A ′ of a plan view shown in FIG. 6 described later. In FIG. 1, a light-shielding layer 2 made mainly of an organic pigment is disposed on the outer peripheral frame portion of the display area on the transparent substrate 1, and a red pixel 3R (not shown), a green pixel 3G, and a blue pixel 3B are displayed in the display area. Three colored pixels (not shown) are formed.

着色画素(図1では3G)は反射部と透過部とからなり、反射部には凹部10が形成されている。この凹部10内には位相差層11が形成され、この位相差層11の上には、光散乱層(セルギャップ調整層)12が形成されている。また、額縁状の遮光層2の上にも位相差層11’が配設されている。これら着色画素及び光散乱層12を覆うように透明導電膜9が配設されている。透明導電膜9の形成位置は、光散乱層12上に限らず、光散乱層12の下に設けても良い。また、透明基板1の表面あるいは後述するブラックマトリクス表面の位置に形成することも可能である。   The colored pixel (3G in FIG. 1) includes a reflective portion and a transmissive portion, and a concave portion 10 is formed in the reflective portion. A retardation layer 11 is formed in the recess 10, and a light scattering layer (cell gap adjustment layer) 12 is formed on the retardation layer 11. A retardation layer 11 ′ is also disposed on the frame-shaped light shielding layer 2. A transparent conductive film 9 is disposed so as to cover these colored pixels and the light scattering layer 12. The formation position of the transparent conductive film 9 is not limited to the light scattering layer 12 but may be provided under the light scattering layer 12. Further, it can be formed on the surface of the transparent substrate 1 or a black matrix surface described later.

図1に示すカラーフィルタ基板において、光散乱層12は、単一あるいは複数種の非晶質微粒子13が屈折率の異なるマトリクス樹脂14中に分散してなる層である。この光散乱層12として機能するセルギャップ調整層は、入射光を散乱させて観察者の目にペーパーホワイト様の効果を持たせる光機能膜である。マトリクス樹脂14は、耐熱性があり、可視域透過性がある透明樹脂であれば良い。光散乱層の膜厚は、非晶質微粒子径、光の波長及び製造工程での適合しやすさの関係で、約1μm〜3μm の範囲が好ましい。   In the color filter substrate shown in FIG. 1, the light scattering layer 12 is a layer in which single or plural kinds of amorphous fine particles 13 are dispersed in a matrix resin 14 having different refractive indexes. The cell gap adjusting layer functioning as the light scattering layer 12 is an optical functional film that scatters incident light to give a paper white-like effect to the eyes of the observer. The matrix resin 14 may be a transparent resin that has heat resistance and visible range transparency. The film thickness of the light scattering layer is preferably in the range of about 1 μm to 3 μm due to the relationship between the amorphous fine particle diameter, the wavelength of light, and the suitability in the manufacturing process.

図2に示すカラーフィルタ基板では、セルギャップ調整層として、図1に示す光散乱層12の代わりに、透明樹脂からなるセルギャップ調整層15が形成されている。このセルギャップ調整層15は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設される。そのため、少なくとも可視光に対する高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性を有する樹脂材料をセルギャップ調整層15に用いることができる。これら着色画素及びセルギャップ調整層15を覆うように透明導電膜9が配設されている。   In the color filter substrate shown in FIG. 2, a cell gap adjusting layer 15 made of a transparent resin is formed as a cell gap adjusting layer instead of the light scattering layer 12 shown in FIG. The cell gap adjustment layer 15 is disposed for the purpose of adjusting the optical path difference between the transmission part and the reflection part. Therefore, a resin material having at least high transparency to visible light and heat resistance necessary for the liquid crystal panel process can be used for the cell gap adjustment layer 15. A transparent conductive film 9 is disposed so as to cover these colored pixels and the cell gap adjusting layer 15.

図2に示すカラーフィルタ基板において、額縁状の遮光層2の上にもセルギャップ調整層15’が配設され、この部分におけるセルギャップ調整層15’と遮光層2の膜厚の合計は、緑色画素3Gの膜厚と略等しくなっている。なお、図2は、後述する図6に示す平面図のE−E’断面に相当する。   In the color filter substrate shown in FIG. 2, the cell gap adjustment layer 15 ′ is also disposed on the frame-shaped light shielding layer 2, and the total thickness of the cell gap adjustment layer 15 ′ and the light shielding layer 2 in this portion is as follows. It is substantially equal to the film thickness of the green pixel 3G. 2 corresponds to an E-E ′ cross section of the plan view shown in FIG. 6 described later.

図3は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の他の部分を示す断面図であり、後述する図6に示す平面図のB−B’断面に相当する。図3において、透明基板1上の表示領域の外周の額縁部に黒色色材を含有する遮光層2が、表示領域に赤色画素3R、緑色画素3G、及び青色画素3Bからなる3色の着色画素が、それぞれ形成されている。遮光層2の厚さと着色画素の厚さは、略同一とされている。赤色画素3Rと緑色画素3Gの境界における透明基板1上には、遮光層2と同一の材料からなる台座4が形成され、この台座4上には、赤色積層部5R、緑色積層部5G、及び青色積層部5Bの積層からなるスペーサ5が形成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing another part of the color filter substrate according to the embodiment of the present invention, and corresponds to a B-B ′ cross section of the plan view shown in FIG. 6 described later. In FIG. 3, the light-shielding layer 2 containing a black color material in the outer peripheral frame portion of the display area on the transparent substrate 1 is a three-color colored pixel including a red pixel 3R, a green pixel 3G, and a blue pixel 3B in the display area. Are formed. The thickness of the light shielding layer 2 and the thickness of the colored pixels are substantially the same. A pedestal 4 made of the same material as the light shielding layer 2 is formed on the transparent substrate 1 at the boundary between the red pixel 3R and the green pixel 3G. On the pedestal 4, a red laminated portion 5R, a green laminated portion 5G, and A spacer 5 made of a stack of blue stacked portions 5B is formed.

なお、緑色画素3Gと青色画素3Bの境界における透明基板1上には、その上にスペーサ5が形成されていない、遮光層2と同一の材料からなる台座4’が形成されている。このスペーサ5が形成しれていない台座4’は、赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3Bの開口率の調整及びTFTなどのアクティブ素子の遮光目的で配設されている。   On the transparent substrate 1 at the boundary between the green pixel 3G and the blue pixel 3B, a pedestal 4 'made of the same material as the light shielding layer 2 is formed, on which the spacer 5 is not formed. The pedestal 4 ′ in which the spacer 5 is not formed is provided for the purpose of adjusting the aperture ratio of the red pixel 3 </ b> R, the green pixel 3 </ b> G, and the blue pixel 3 </ b> B and shielding light from active elements such as TFTs.

また、遮光層2上には、3層構造のスペーサ5よりも高さの低い、例えば2層構造のサブスペーサ6が配設されている。   On the light shielding layer 2, for example, a sub-spacer 6 having a two-layer structure, which is lower in height than the spacer 5 having a three-layer structure, is disposed.

以上のような構成の表面には、透明導電膜9が配設されている。   A transparent conductive film 9 is disposed on the surface having the above configuration.

台座4は、遮光層2よりも薄い、0.4μm以上1.0μm以下の膜厚を有している。台座4の膜厚が0.4μm未満では、フォトリソグラフィにより台座4を形成する際に、安定した膜厚が得にくくなる。一方、1.0μmを越えると、その上に積層される積層部の厚さが薄くなり、画素との間で急激な膜厚の変化が生じ、積層部の厚さが不安定と成る。   The pedestal 4 is thinner than the light shielding layer 2 and has a film thickness of 0.4 μm or more and 1.0 μm or less. When the film thickness of the pedestal 4 is less than 0.4 μm, it is difficult to obtain a stable film thickness when the pedestal 4 is formed by photolithography. On the other hand, when the thickness exceeds 1.0 μm, the thickness of the laminated portion laminated thereon becomes thin, a sudden change in film thickness occurs between the pixels, and the laminated portion becomes unstable.

以上のように構成されるカラーフィルタ基板に対向して、TFT基板が配置され、カラーフィルタ基板とTFT基板との間に液晶層を介在させて液晶表示装置が構成されるが、この液晶層の厚みと、台座上に形成されたスペーサの高さとが略等しくされている。なお、スペーサ5の高さhは、赤色積層部5R、緑色積層部5G、及び青色積層部5Bの積層のうちの、着色画素3R,3G,3Bの表面から突出する部分の厚みである。スペーサ5の高さHは、液晶セルの製造プロセスにおけるマージン0.1μm程度を液晶層の厚みに加算した高さであるのが好ましい。   A TFT substrate is disposed opposite to the color filter substrate configured as described above, and a liquid crystal display device is configured by interposing a liquid crystal layer between the color filter substrate and the TFT substrate. The thickness and the height of the spacer formed on the pedestal are substantially equal. The height h of the spacer 5 is the thickness of the portion protruding from the surface of the colored pixels 3R, 3G, 3B in the stack of the red stacked portion 5R, the green stacked portion 5G, and the blue stacked portion 5B. The height H of the spacer 5 is preferably a height obtained by adding a margin of about 0.1 μm in the manufacturing process of the liquid crystal cell to the thickness of the liquid crystal layer.

図4は、図3に示すカラーフィルタ基板の破線の円で囲んだ部分を拡大して示す図である。この破線の円で囲んだ部分は、青色画素3Bと緑色画素3Gの重畳部である。青色画素3Bと緑色画素3Gを覆うように透明導電膜9が配設されている。青色画素3Bと緑色画素3Gの重畳部は、画素の面に対し突出する突起7となっており、この突起7の高さdは、高過ぎると画素の平坦性を損なってしまうため、0.25μm以下であることが望ましい。透明導電膜9と着色画素の間に透明樹脂を用いて平坦化膜(保護膜)を形成しても良い。   4 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken-line circle of the color filter substrate shown in FIG. A portion surrounded by a broken-line circle is an overlapping portion of the blue pixel 3B and the green pixel 3G. A transparent conductive film 9 is disposed so as to cover the blue pixel 3B and the green pixel 3G. The overlapping portion of the blue pixel 3B and the green pixel 3G is a protrusion 7 that protrudes with respect to the surface of the pixel. If the height d of the protrusion 7 is too high, the flatness of the pixel is impaired. It is desirable that it is 25 μm or less. A planarizing film (protective film) may be formed between the transparent conductive film 9 and the colored pixels using a transparent resin.

図6は、カラーフィルタ基板における、遮光層2、台座4,4’、スペーサ5、サブスペーサ6、及び光散乱層(セルギャップ調整層)12の平面配置を示す図である。図6のA−A’断面が図1に相当し、B−B’断面が図3に相当する。   FIG. 6 is a diagram showing a planar arrangement of the light shielding layer 2, the pedestals 4, 4 ′, the spacer 5, the sub-spacer 6, and the light scattering layer (cell gap adjustment layer) 12 in the color filter substrate. The A-A ′ cross section in FIG. 6 corresponds to FIG. 1, and the B-B ′ cross section corresponds to FIG. 3.

次に、以上のように構成されるカラーフィルタ基板を構成する材料について説明する。   Next, the material which comprises the color filter substrate comprised as mentioned above is demonstrated.

本実施形態に係るカラーフィルタ基板では、カラーフィルタ上に透明導電膜9が形成されており、カラーフィルタと液晶層との電気的な接触がなくなるため、遮光層2、赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3B、台座4の色材にカーボンなどの比誘電率の高い材料用いることも可能である。ここで、比誘電率の低い色材として、遮光層2、赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3B、台座4、スペーサ5、あるいは液晶の配向制御用突起に用いることの可能な有機顔料を以下に列記する。しかしながら、スペーサや後述する配向制御用構造物、配向制御用突起などは、液晶に接する配置となるので、比誘電率の低い材料で形成することが望ましい。遮光層に含有させる色材は、カーボン単体でも良く、各種有機顔料の混合物でも良く、有機顔料にカーボンを加えても良い。加え得るカーボンは、比誘電率を下げるため、カーボン粒子に樹脂被覆や表面処理を施したものであっても良い。なお、配向制御用突起は、リブ(線状)やリベットと呼称され、液晶の配向を制御する目的でカラーフィルタ上あるいは透明導電膜上に形成される突起である。   In the color filter substrate according to the present embodiment, the transparent conductive film 9 is formed on the color filter, and there is no electrical contact between the color filter and the liquid crystal layer. Therefore, the light shielding layer 2, the red pixel 3R, and the green pixel 3G. It is also possible to use a material having a high relative dielectric constant such as carbon for the color material of the blue pixel 3B and the base 4. Here, as a color material having a low relative dielectric constant, an organic pigment that can be used for the light shielding layer 2, the red pixel 3R, the green pixel 3G, the blue pixel 3B, the pedestal 4, the spacer 5, or a liquid crystal alignment control protrusion. Listed below. However, since the spacer, the alignment control structure described later, the alignment control protrusion, and the like are disposed in contact with the liquid crystal, it is desirable to form the spacer with a material having a low relative dielectric constant. The color material to be contained in the light shielding layer may be carbon alone, a mixture of various organic pigments, or carbon may be added to the organic pigment. Carbon that can be added may be carbon particles that have been subjected to resin coating or surface treatment in order to lower the relative dielectric constant. The alignment control protrusion is called a rib (linear) or a rivet, and is a protrusion formed on the color filter or the transparent conductive film for the purpose of controlling the alignment of the liquid crystal.

(有機顔料)
赤色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、279等を用いることができる。
(Organic pigment)
Examples of red pigments include C.I. I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 246, 254, 255, H.264, 272, 279, etc. can be used.

黄色顔料としては、例えば、C.I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等が挙げられる。   Examples of yellow pigments include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 1 73, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 213, 214 and the like.

青色顔料としては、例えばC.I. Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等を用いることができ、これらの中では、C.I. Pigment Blue 15:6が好ましい。   Examples of blue pigments include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, 80, etc., among which C.I. I. Pigment Blue 15: 6 is preferred.

紫色顔料として、例えば、C.I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等を用いることができ、これらの中では、C.I. Pigment Violet 23が好ましい。   Examples of purple pigments include C.I. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50, etc. can be used. I. Pigment Violet 23 is preferred.

緑色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Green1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等を用いることができ、これらの中では、C.I.Pigment Green58が好ましい。   Examples of the green pigment include C.I. I. Pigment Green 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55, 58, etc. can be used. In C.I. I. Pigment Green 58 is preferred.

以下、C.I.Pigmentの顔料種の記載において、単にPB(Pigment Blue)、PV(Pigment Violet)、PR(Pigment Red)、PY(Pigment Yellow)、PG(Pigment Green)などと省略して記載することがある。   Hereinafter, C.I. I. In the description of Pigment pigment types, it may be simply abbreviated as PB (Pigment Blue), PV (Pigment Violet), PR (Pigment Red), PY (Pigment Yellow), PG (Pigment Green), or the like.

前記したPG58は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンと呼ばれ、後述の〔顔料製造例G2〕でその製造例を示す。PG58は、PG36であるハロゲン化銅フタロシアニンより小さめの誘電率を持ち、明度の高い緑色画素を形成することができる。PG58とPG36は、中心化金属が亜鉛と銅の違いを除いて、ほぼ、同じ構造をもつ有機顔料であるが、電気的特性は誘電率のバラツキを含めてPG58の方が小さい傾向にある。   The above-described PG58 is called zinc halide phthalocyanine, and its production example is shown in [Pigment production example G2] described later. PG58 has a smaller dielectric constant than the halogenated copper phthalocyanine, which is PG36, and can form a green pixel with high brightness. PG58 and PG36 are organic pigments having substantially the same structure except that the central metal is zinc and copper, but PG58 tends to be smaller in electrical characteristics including variations in dielectric constant.

構造が類似しているにも関わらず、PG58が本発明に好適な理由は、本発明者らの知見によると、以下の光学的測定〔緑色顔料の複屈折率Δnの測定〕から実証することができる。なお、着色組成物中のハロゲン化亜鉛フタロシアニンなど有機顔料の固形比率は、小さい方が比誘電率を下げる傾向にあり好ましい。   Despite the similarity in structure, the reason why PG58 is suitable for the present invention, according to the knowledge of the present inventors, is demonstrated from the following optical measurement (measurement of birefringence Δn of green pigment). Can do. In addition, the one where the solid ratio of organic pigments, such as a halogenated zinc phthalocyanine in a coloring composition, has a tendency to reduce a dielectric constant is preferable.

液晶駆動に支障あるカラーフィルタ起因の浮遊容量を下げるため、顔料比率を下げ、樹脂比率を上げることは好ましい。従って、本発明の実施例のように、遮光層や着色画素の膜厚を厚く形成することは好ましい。   In order to reduce the stray capacitance caused by the color filter that hinders the liquid crystal drive, it is preferable to decrease the pigment ratio and increase the resin ratio. Therefore, it is preferable to increase the thickness of the light shielding layer and the colored pixels as in the embodiment of the present invention.

上述したように、従来、緑色画素に用いられているハロゲン化銅フタロシアニンの緑色有機顔料分散体(或いは緑色画素)は、負の方向に大きな位相差をもつため、その有機顔料分散体のもつ位相差をゼロの方向に調整する技術で補うことが必要である。また、図5に示すように、ハロゲン化銅フタロシアニンを主たる顔料とする緑色画素は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる顔料とする緑色画素より透過率や明度で劣る傾向にある。緑色画素にハロゲン化亜鉛フタロシアニンの緑色顔料を用いることは特に好ましい。   As described above, a green organic pigment dispersion (or green pixel) of copper halide phthalocyanine conventionally used for a green pixel has a large phase difference in the negative direction. It is necessary to compensate for this by adjusting the phase difference in the zero direction. Further, as shown in FIG. 5, green pixels having halogenated copper phthalocyanine as a main pigment tend to be inferior in transmittance and lightness to green pixels having halogenated zinc phthalocyanine as a main pigment. It is particularly preferable to use a green pigment of zinc halide phthalocyanine for the green pixel.

〔緑色顔料の複屈折率Δnの測定〕
周知のように、誘電率の値は、屈折率の自乗とほぼ等しい。換言すれば、電子分極に起因する誘電率は屈折率の自乗に比例する。
[Measurement of birefringence Δn of green pigment]
As is well known, the value of the dielectric constant is approximately equal to the square of the refractive index. In other words, the dielectric constant resulting from electronic polarization is proportional to the square of the refractive index.

この観点から、PG58とPG36の分極の差異を、直交座標系X軸、Y軸、Z軸でのそれぞれ屈折率Nx、Ny、Nzを測定して明らかにした。測定試料は、実際に用いる緑色着色層に近い構成とするため、下記表3に示す顔料分散体(例えばGP−4)をガラス基板上に1μmの膜厚に塗布し、230℃で乾燥させたものを用いた。   From this point of view, the difference in polarization between PG58 and PG36 was clarified by measuring refractive indexes Nx, Ny, and Nz on the orthogonal coordinate system X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively. In order to make the measurement sample have a configuration close to the green coloring layer actually used, a pigment dispersion (for example, GP-4) shown in Table 3 below was applied on a glass substrate to a thickness of 1 μm and dried at 230 ° C. Things were used.

下記表3に示すGP−4の顔料分散体の主たる顔料G2は、PG58である。GP−4の第一顔料G2を、PG36に置き換えた顔料分散体をGP−5として表記する。測定は、分光エリプソメータM−220(日本分光製)を用い、Nx、Ny、Nzを測定し、下記式よりΔnを算出した。測定波長は550nmとした。   The main pigment G2 of the pigment dispersion of GP-4 shown in Table 3 below is PG58. A pigment dispersion in which the first pigment G2 of GP-4 is replaced with PG36 is denoted as GP-5. For the measurement, a spectroscopic ellipsometer M-220 (manufactured by JASCO) was used to measure Nx, Ny, and Nz, and Δn was calculated from the following equation. The measurement wavelength was 550 nm.

Δn=[(Nx+Ny)/2]−Nz
下記表1より、ハロゲン化銅フタロシアニン(PG36)を主たる顔料とする緑色顔料分散体GP−5よりも、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン(PG58)を主たる顔料とする緑色顔料分散体GP−4の塗膜の方が、Δnの絶対値が小さく、分極が小さいことが理解できる。本発明者らは、ハロゲン化銅フタロシアニンを分散した着色塗膜は、負の方向に大きな位相差を示しやすく、着色画素の位相差をそろえにくいに対し、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを分散した着色塗膜はほぼゼロもしくは若干量のプラス方向の位相差を示し、着色画素の位相差を揃えるのに好適であることを見出した。

Figure 0005560865
Δn = [(Nx + Ny) / 2] −Nz
From Table 1 below, the coating film of the green pigment dispersion GP-4 mainly containing the halogenated zinc phthalocyanine (PG58) rather than the green pigment dispersion GP-5 mainly containing the halogenated copper phthalocyanine (PG36). It can be understood that the absolute value of Δn is smaller and the polarization is smaller. The inventors of the present invention have a colored coating film in which halogenated copper phthalocyanine is dispersed, which tends to exhibit a large phase difference in the negative direction and is difficult to align the phase difference of colored pixels, whereas a colored coating film in which zinc halide phthalocyanine is dispersed. Indicates substantially zero or a slight amount of phase difference in the positive direction, and is found to be suitable for aligning the phase differences of the colored pixels.
Figure 0005560865

(有機顔料分散体の製造)
有機顔料の分散体の製造方法としては種々の方法を採用することができるが、以下にその一例を示す。
(Manufacture of organic pigment dispersion)
Various methods can be adopted as a method for producing a dispersion of an organic pigment, and an example is shown below.

まず、顔料、溶剤、顔料分散剤(色素誘導体含む)及び/又は分散助剤、界面活性剤、場合によりポリマーやモノマーを各々所定量秤量し、分散処理工程に供して顔料を分散させ、液状の顔料分散液とする。この分散処理工程では、例えば、ペイントコンディショナー、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどを使用することができる。この分散処理を行うことによって顔料が微粒子化されるため、該顔料分散体を用いた感光性樹脂組成物の塗布特性が向上する。   First, pigments, solvents, pigment dispersants (including dye derivatives) and / or dispersion aids, surfactants, and in some cases, polymers and monomers are weighed in predetermined amounts, and subjected to a dispersion treatment step to disperse the pigments. A pigment dispersion is obtained. In this dispersion treatment step, for example, a paint conditioner, a bead mill, a ball mill, a roll mill, a stone mill, a jet mill, a homogenizer, or the like can be used. By carrying out this dispersion treatment, the pigment is made fine, so that the coating characteristics of the photosensitive resin composition using the pigment dispersion are improved.

顔料を分散処理する際には、前記アルカリ可溶性樹脂、又は色素誘導体等を適宜併用してもよい。例えば、ビーズミルを用いて分散処理を行う場合は、0.1mmから数mm径のガラスビーズ又はジルコニアビーズを用いるのが好ましい。分散処理する際の温度は通常0℃以上、好ましくは室温以上であり、通常100℃以下、好ましくは80℃以下の範囲に設定する。なお、分散時間は、顔料分散液の組成(含有される顔料、溶剤、分散剤等)、及びビーズミル等の装置の大きさなどにより最適な分散時間が異なるため、適宜調整することが望ましい。   When dispersing the pigment, the alkali-soluble resin, the pigment derivative, or the like may be used in combination as appropriate. For example, when the dispersion treatment is performed using a bead mill, glass beads or zirconia beads having a diameter of 0.1 mm to several mm are preferably used. The temperature during the dispersion treatment is usually 0 ° C. or higher, preferably room temperature or higher, and is usually set to 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower. The dispersion time varies depending on the composition of the pigment dispersion (pigment, solvent, dispersant, etc.) and the size of the apparatus such as the bead mill.

(着色画素の位相差調整)
着色画素は、特に厚み方向位相差の観点でその位相差を微調整できる。用いる顔料種、顔料の分散方法、分散剤、顔料の微細化、また、リタデーション調整剤として添加するメラミン樹脂、スチレン樹脂、ベンジル基を有する有機化合物など、種々の方法で位相差を大きくあるいは小さくすることができる。メラミン樹脂は位相差を増加させる方向で調整でき、スチレン樹脂は位相差を減少させるために用いることができる。
(Adjusting the phase difference of colored pixels)
The colored pixel can finely adjust the phase difference particularly from the viewpoint of the thickness direction phase difference. Increase or decrease the phase difference by various methods such as pigment type, pigment dispersion method, dispersant, finer pigment, and melamine resin, styrene resin, organic compound having benzyl group added as a retardation modifier. be able to. Melamine resin can be adjusted in the direction of increasing the phase difference, and styrene resin can be used to decrease the phase difference.

例えば、スチレン樹脂の例として重量平均分子量約7000のスチレン-アクリル酸共重合体を、感光性着色組成物のアクリル樹脂溶液40部に、5部〜20部含有させる形で、赤色画素や緑色画素などの厚み方向位相差を10nm以下の小さな値に調整することができる。リタデーション調整剤のアクリル樹脂溶液中の添加割合は適宜調整することができる。緑色画素において、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が、その厚み方向位相差をゼロに近づけやすく、好ましい。   For example, as an example of a styrene resin, a styrene-acrylic acid copolymer having a weight average molecular weight of about 7000 is contained in 5 to 20 parts in 40 parts of an acrylic resin solution of a photosensitive coloring composition, so that a red pixel or a green pixel The thickness direction retardation such as can be adjusted to a small value of 10 nm or less. The addition ratio of the retardation adjusting agent in the acrylic resin solution can be appropriately adjusted. In a green pixel, a zinc halide phthalocyanine pigment is preferable because its thickness direction phase difference tends to approach zero.

なお、着色画素の位相差を調整するには、特許第4306736号公報に記載の技術を適用することができる。   Note that the technique described in Japanese Patent No. 43066736 can be applied to adjust the phase difference between the colored pixels.

厚み方向位相差は、たとえば、位相差測定装置(大塚電子社製 RETS−100)を用いて、着色層や位相差層の塗膜を塗布形成した基板に対し、測定することができる。   Thickness direction retardation can be measured with respect to the board | substrate which apply | coated and formed the coating film of the colored layer or retardation layer, for example using a phase difference measuring apparatus (RETS-100 by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

(分散剤・分散助剤)
顔料分散剤として高分子分散剤を用いると、経時の分散安定性に優れるので好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。中でも、特に窒素原子を含有するグラフト共重合体からなる分散剤が、顔料を多く含む本発明の遮光性感光性樹脂組成物としては、現像性の点で好ましい。
(Dispersant / dispersant aid)
A polymer dispersant is preferably used as the pigment dispersant because it is excellent in dispersion stability over time. Examples of the polymer dispersant include a urethane dispersant, a polyethyleneimine dispersant, a polyoxyethylene alkyl ether dispersant, a polyoxyethylene glycol diester dispersant, a sorbitan aliphatic ester dispersant, and an aliphatic modified polyester. And the like, and the like. Among these, a dispersant composed of a graft copolymer containing a nitrogen atom is particularly preferable from the viewpoint of developability as the light-shielding photosensitive resin composition of the present invention containing a large amount of pigment.

これら分散剤の具体例としては、商品名で、EFKA(エフカーケミカルズビーブイ(EFKA)社製)、Disperbik(ビックケミー社製)、ディスパロン(楠本化成社製)、SOLSPERSE(ルーブリゾール社製)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロー(共栄社化学社製)等を挙げることができる。これらの分散剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。   Specific examples of these dispersants are trade names of EFKA (manufactured by EFKA Chemicals Beebuy (EFKA)), Disperbik (manufactured by BYK Chemie), Disparon (manufactured by Enomoto Kasei), SOLPERSE (manufactured by Lubrizol), KP (Manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), polyflow (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and the like. 1 type may be used for these dispersing agents, and 2 or more types can be used together by arbitrary combinations and a ratio.

分散助剤としては、例えば色素誘導体等を用いることができる。色素誘導体としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体が挙げられるが、中でもキノフタロン系が好ましい。   As the dispersion aid, for example, a pigment derivative or the like can be used. Examples of the dye derivative include azo, phthalocyanine, quinacridone, benzimidazolone, quinophthalone, isoindolinone, dioxazine, anthraquinone, indanthrene, perylene, perinone, diketopyrrolopyrrole. And oxinophthalone derivatives are preferred.

色素誘導体の置換基としては、例えばスルホン酸基、スルホンアミド基及びその4級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられる。これらの中では、スルホン酸基が好ましい。また、これら置換基は、一つの顔料骨格に複数置換していてもよい。   Examples of the substituent of the dye derivative include a sulfonic acid group, a sulfonamide group and a quaternary salt thereof, a phthalimidomethyl group, a dialkylaminoalkyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an amide group directly on the pigment skeleton or an alkyl group and an aryl group. And those bonded via a heterocyclic group or the like. Of these, sulfonic acid groups are preferred. In addition, a plurality of these substituents may be substituted on one pigment skeleton.

色素誘導体の具体例としては、フタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等が挙げられる。   Specific examples of the dye derivatives include phthalocyanine sulfonic acid derivatives, quinophthalone sulfonic acid derivatives, anthraquinone sulfonic acid derivatives, quinacridone sulfonic acid derivatives, diketopyrrolopyrrole sulfonic acid derivatives, and dioxazine sulfonic acid derivatives. .

以上の分散助剤及び色素誘導体は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。後述する実施例で用いる色素誘導体を下記表2に示す。

Figure 0005560865
1 type may be used for the above dispersion adjuvant and pigment | dye derivative | guide_body, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. The pigment derivatives used in Examples described later are shown in Table 2 below.
Figure 0005560865

(透明樹脂)
遮光層あるいは着色層として用いる感光性着色組成物は、上記顔料分散体に加え、さらに、多官能モノマー、感光性樹脂ないし非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含有する。感光性樹脂及び非感光性樹脂など、本発明に用いることの可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
(Transparent resin)
The photosensitive coloring composition used as the light-shielding layer or the colored layer further contains a polyfunctional monomer, a photosensitive resin or a non-photosensitive resin, a polymerization initiator, a solvent and the like in addition to the pigment dispersion. Highly transparent organic resins that can be used in the present invention, such as photosensitive resins and non-photosensitive resins, are collectively referred to as transparent resins.

透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂としては、例えば, ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、下記のメラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させてなるものを用いてもよい。   The transparent resin includes a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photosensitive resin. Examples of the thermoplastic resin include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, and polyester resin. And acrylic resins, alkyd resins, polystyrene resins, polyamide resins, rubber resins, cyclized rubber resins, celluloses, polybutadiene, polyethylene, polypropylene, polyimide resins, and the like. Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, benzoguanamine resins, rosin-modified maleic acid resins, rosin-modified fumaric acid resins, melamine resins, urea resins, and phenol resins. As the thermosetting resin, a resin obtained by reacting the following melamine resin with an isocyanate group-containing compound may be used.

(アルカリ可溶性樹脂)
本発明に用いる遮光層、光散乱層、着色層、セルギャップ規制層には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であれば特に限定はない。例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が挙げられる。中でもエポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂やノボラック系樹脂が好ましい。
(Alkali-soluble resin)
For the light shielding layer, light scattering layer, colored layer, and cell gap regulating layer used in the present invention, it is preferable to use a photosensitive resin composition capable of forming a pattern by photolithography. These transparent resins are desirably resins imparted with alkali solubility. The alkali-soluble resin is not particularly limited as long as it is a resin containing a carboxyl group or a hydroxyl group. Examples include epoxy acrylate resins, novolac resins, polyvinyl phenol resins, acrylic resins, carboxyl group-containing epoxy resins, carboxyl group-containing urethane resins, and the like. Of these, epoxy acrylate resins, novolak resins, and acrylic resins are preferable, and epoxy acrylate resins and novolak resins are particularly preferable.

(アクリル樹脂)
本発明に採用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。
(acrylic resin)
Examples of the transparent resin that can be used in the present invention include the following acrylic resins.

アクリル系樹脂は、単量体として、例えば(メタ)アクリル酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレートペンジル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレート;エトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等のエーテル基含有(メタ)アクリレート;及びシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等の脂環式(メタ)アクリレート等を使用した、重合体が挙げられる。   Acrylic resin is, for example, (meth) acrylic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate pencil Alkyl (meth) acrylates such as (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate; hydroxyl-containing (meth) acrylates such as hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate; ethoxyethyl (meth) acrylate and glycidyl (meta ) Ether group-containing (meth) acrylates such as acrylates; and alicyclic (meth) acrylates such as cyclohexyl (meth) acrylates, isobornyl (meth) acrylates, dicyclopentenyl (meth) acrylates, etc. Polymers.

なお、以上挙げた単量体は、単独で、または、2種以上を併用して使用することができる。さらに、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、及びフェニルマレイミド等の化合物の共重合体でもよい。   In addition, the monomer mentioned above can be used individually or in combination of 2 or more types. Further, it may be a copolymer of a compound such as styrene, cyclohexylmaleimide, and phenylmaleimide copolymerizable with these monomers.

また、例えば(メタ)アクリル酸等のエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合し、得られた共重合体と、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることや、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレートの重合体、又はそれとその他の(メタ)アクリレートとの共重合体に、(メタ)アクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を得ることができる。   Further, for example, a copolymer obtained by copolymerizing a carboxylic acid having an ethylenically unsaturated group such as (meth) acrylic acid, and a compound containing an epoxy group and an unsaturated double bond such as glycidyl methacrylate are obtained. Reacting or adding a carboxylic acid-containing compound such as (meth) acrylic acid to a polymer of an epoxy group-containing (meth) acrylate such as glycidyl methacrylate or a copolymer thereof with other (meth) acrylate Thus, a resin having photosensitivity can be obtained.

さらに、例えばヒドロキシエチルメタアクリレート等のモノマーの、水酸基を有する重合体に、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基及びエチレン性不飽和基を有する化合物とを反応させることによっても、感光性を有する樹脂を得ることができる。   Furthermore, a resin having photosensitivity can also be obtained by reacting a polymer having a hydroxyl group of a monomer such as hydroxyethyl methacrylate with a compound having an isocyanate group such as methacryloyloxyethyl isocyanate and an ethylenically unsaturated group. Can be obtained.

また、上述したように、複数の水酸基を有するヒドロキシエチルメタクリレート等の共重合体と多塩基酸無水物を反応させて、共重合体にカルボキシル基を導入し、カルボキシル基を有する樹脂を得ることが出来る。その製造方法は、上記記載の方法のみに限るものではない。   In addition, as described above, it is possible to react a copolymer such as hydroxyethyl methacrylate having a plurality of hydroxyl groups with a polybasic acid anhydride to introduce a carboxyl group into the copolymer to obtain a resin having a carboxyl group. I can do it. The manufacturing method is not limited to the method described above.

上記の反応に用いる酸無水物の例として、例えばマロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、及びトリメリト酸無水物等が挙げられる。   Examples of acid anhydrides used in the above reaction include, for example, malonic acid anhydride, succinic acid anhydride, maleic acid anhydride, itaconic acid anhydride, phthalic acid anhydride, tetrahydrophthalic acid anhydride, hexahydrophthalic acid anhydride , Methyltetrahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride and the like.

上述したアクリル系樹脂の固形分酸価は、20〜180mgKOH/gであることが好ましい。酸価が20mgKOH/gより小さい場合には、感光性樹脂組成物の現像速度が遅すぎて現像に要する時間が多くなり、生産性に劣る傾向となる。また、固形分酸価が180mgKOH/gより大きい場合には、逆に現像速度が速すぎて、現像後でのパターンハガレやパターン欠けの不具合が生じる傾向となる。   It is preferable that the solid content acid value of the acrylic resin described above is 20 to 180 mgKOH / g. When the acid value is less than 20 mgKOH / g, the development speed of the photosensitive resin composition is too slow, and the time required for development increases, and the productivity tends to be inferior. On the other hand, when the solid content acid value is larger than 180 mgKOH / g, on the contrary, the development speed is too high, and there is a tendency that pattern peeling or pattern chipping after development occurs.

さらに、上記アクリル系樹脂が感光性を有する場合、このアクリル樹脂の二重結合当量は100以上であることが好ましく、より好ましくは100〜2000であり、最も好ましくは100〜1000である。二重結合当量が2000を越える場合には十分な光硬化性が得られない場合がある。   Furthermore, when the said acrylic resin has photosensitivity, it is preferable that the double bond equivalent of this acrylic resin is 100 or more, More preferably, it is 100-2000, Most preferably, it is 100-1000. If the double bond equivalent exceeds 2000, sufficient photocurability may not be obtained.

(光重合性モノマー)
光重合性モノマーの例として、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。
(Photopolymerizable monomer)
Examples of photopolymerizable monomers include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylol Various acrylic and methacrylic acid esters such as propane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, melamine (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, (meth) Examples include acrylic acid, styrene, vinyl acetate, (meth) acrylamide, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, and acrylonitrile.

また、水酸基を有する(メタ)アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる(メタ)アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する(メタ)アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、1種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いることもできる。   Moreover, it is preferable to use the polyfunctional urethane acrylate which has the (meth) acryloyl group obtained by making polyfunctional isocyanate react with the (meth) acrylate which has a hydroxyl group. The combination of the (meth) acrylate having a hydroxyl group and the polyfunctional isocyanate is arbitrary and is not particularly limited. Moreover, one type of polyfunctional urethane acrylate may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(光重合開始剤)
光重合開始剤としては、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリルs−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系化合物、1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)〕、O−(アセチル)-N−(1−フェニル−2−オキソ−2−(4’−メトキシ-ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、9,10−フェナンスレンキノン、
カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。 感度向上にオキシム誘導体類(オキシム系化合物)が有効である。これらは1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Photopolymerization initiator)
Examples of the photopolymerization initiator include 4-phenoxydichloroacetophenone, 4-t-butyl-dichloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- Acetophenone compounds such as hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzyl Benzoin compounds such as dimethyl ketal, benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, acrylated benzophenone, 4-benzoyl-4 ' Benzophenone compounds such as methyldiphenyl sulfide, thioxanthone compounds such as thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4,6- Trichloro-s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- ( p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-pienyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6-styryl s-triazine, 2- (naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-tri Gin, 2- (4-methoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-trichloromethyl- (piperonyl) -6-triazine, 2,4-trichloro Triazine compounds such as methyl (4′-methoxystyryl) -6-triazine, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], O- (acetyl) Oxime ester compounds such as -N- (1-phenyl-2-oxo-2- (4'-methoxy-naphthyl) ethylidene) hydroxylamine, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 2, Phosphine compounds such as 4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 9,10-phenanthrenequinone,
Examples include quinone compounds such as camphorquinone and ethyl anthraquinone, borate compounds, carbazole compounds, imidazole compounds, titanocene compounds, and the like. Oxime derivatives (oxime compounds) are effective in improving sensitivity. These can be used singly or in combination of two or more.

(増感剤)
重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
(Sensitizer)
It is preferable to use a polymerization initiator and a photosensitizer in combination. As a sensitizer, α-acyloxy ester, acylphosphine oxide, methylphenylglyoxylate, benzyl, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, ethylanthraquinone, 4,4′-diethylisophthalophenone, A compound such as 3,3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 4,4′-diethylaminobenzophenone may be used in combination.

増感剤は、光重合開始剤100質量部に対して、0.1質量部から60質量部の量を含有させることができる。   The sensitizer can be contained in an amount of 0.1 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photopolymerization initiator.

(エチレン性不飽和化合物)
上記の光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いることが好ましい。エチレン性不飽和化合物としては、エチレン性不飽和結合を分子内に1個以上有する化合物を意味する。中でも、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部との現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に2個以上有する化合物であることが好ましい。また、その不飽和結合は(メタ)アクリロイルオキシ基に由来する(メタ)アクリレート化合物が更に好ましい。
(Ethylenically unsaturated compounds)
The photopolymerization initiator is preferably used together with an ethylenically unsaturated compound. The ethylenically unsaturated compound means a compound having at least one ethylenically unsaturated bond in the molecule. Among them, it is a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule from the viewpoints of polymerizability, crosslinkability, and the accompanying difference in developer solubility between exposed and non-exposed areas. Is preferred. The unsaturated bond is more preferably a (meth) acrylate compound derived from a (meth) acryloyloxy group.

エチレン性不飽和結合を分子内に1個以上有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、スチレン等が挙げられる。 エチレン性不飽和結合を分子内に2個以上有する化合物としては、代表的には、例えば、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類、(メタ)アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン(メタ)アクリレート類、及び、(メタ)アクリル酸又はヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ(メタ)アクリレート類等が挙げられる。   Examples of the compound having one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule include unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, and alkyl esters thereof. , (Meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, styrene and the like. Typical examples of compounds having two or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule include esters of unsaturated carboxylic acids and polyhydroxy compounds, (meth) acryloyloxy group-containing phosphates, hydroxy (meta ) Urethane (meth) acrylates of acrylate compounds and polyisocyanate compounds, and epoxy (meth) acrylates of (meth) acrylic acid or hydroxy (meth) acrylate compounds and polyepoxy compounds.

上記光重合性開始剤、増感剤、及びエチレン性不飽和化合物は、後述する位相差層の形成に用いられる重合性液晶化合物を含む組成物に加えても良い。   You may add the said photopolymerization initiator, a sensitizer, and an ethylenically unsaturated compound to the composition containing the polymeric liquid crystal compound used for formation of the phase difference layer mentioned later.

(多官能チオール)
感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン等が挙げられる。
(Multifunctional thiol)
The photosensitive coloring composition can contain a polyfunctional thiol that functions as a chain transfer agent. The polyfunctional thiol may be a compound having two or more thiol groups. For example, hexanedithiol, decanedithiol, 1,4-butanediol bisthiopropionate, 1,4-butanediol bisthioglycolate, ethylene Glycol bisthioglycolate, ethylene glycol bisthiopropionate, trimethylolpropane tristhioglycolate, trimethylolpropane tristhiopropionate, trimethylolpropane tris (3-mercaptobutyrate), pentaerythritol tetrakisthioglycolate, Pentaerythritol tetrakisthiopropionate, trimercaptopropionic acid tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, 1,4-dimethylmercaptobenzene, 2,4,6-trimercap -s- triazine, 2- (N, N- dibutylamino) -4,6-dimercapto -s- triazine.

これらの多官能チオールは、1種または2種以上混合して用いることができる。多官能チオールは、感光性着色組成物中の顔料100質量部に対して、0.2〜150質量部、好ましくは0.2〜100質量部の量で用いることができる。   These polyfunctional thiols can be used alone or in combination. The polyfunctional thiol can be used in an amount of 0.2 to 150 parts by mass, preferably 0.2 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment in the photosensitive coloring composition.

(貯蔵安定剤)
感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、t−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物中の顔料100質量部に対して、0.1質量部から10質量部の量で含有させることができる。
(Storage stabilizer)
The photosensitive coloring composition can contain a storage stabilizer in order to stabilize the viscosity with time of the composition. Examples of the storage stabilizer include quaternary ammonium chlorides such as benzyltrimethyl chloride and diethylhydroxyamine, organic acids such as lactic acid and oxalic acid, and organic acids such as methyl ether, t-butylpyrocatechol, triethylphosphine, and triphenylphosphine. Examples thereof include phosphine and phosphite. The storage stabilizer can be contained in an amount of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment in the photosensitive coloring composition.

(密着向上剤)
感光性着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。シランカップリング剤としては、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。シランカップリング剤は、感光性着色組成物中の顔料100質量部に対して、0.01質量部から100質量部で含有させることができる。
(Adhesion improver)
The photosensitive coloring composition may contain an adhesion improving agent such as a silane coupling agent in order to improve the adhesion to the substrate. Examples of the silane coupling agent include vinyl silanes such as vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinylethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane, (meth) acrylsilanes such as γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β- (3 , 4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) methyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ) Epoxysilanes such as methyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β ( Aminoethyl) γ-aminopro Lutriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N Examples include aminosilanes such as -phenyl-γ-aminopropyltriethoxysilane, thiosilanes such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, and γ-mercaptopropyltriethoxysilane. The silane coupling agent can be contained in an amount of 0.01 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment in the photosensitive coloring composition.

(溶剤)
前記感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明の組成物がカラーフィルタの着色層である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。溶剤は、着色組成物中の顔料100質量部に対して、800質量部から4000質量部、好ましくは1000質量部から2500質量部で含有させることができる。
(solvent)
The photosensitive coloring composition is mixed with a solvent such as water or an organic solvent in order to enable uniform coating on the substrate. When the composition of the present invention is a colored layer of a color filter, the solvent also has a function of uniformly dispersing the pigment. Examples of the solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether, toluene, Examples include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, petroleum solvent, and the like. These may be used alone or in combination. The solvent can be contained in an amount of 800 to 4000 parts by mass, preferably 1000 to 2500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment in the coloring composition.

(膜厚、液晶層の厚み および 液晶駆動電極)
本発明に係る技術は、上述したように、VAやTNなどの縦電界方式の液晶駆動方式に好適である。カラーフィルタ上の透明電極と、対向する基板である液晶駆動素子(TFT)の形成されたアレイ基板の画素電極との間で液晶の駆動電圧を印加する方式では、通常、液晶厚み(セルギャップ)は薄い方が液晶の応答速度を高めることができる。
(Film thickness, liquid crystal layer thickness and liquid crystal drive electrode)
As described above, the technology according to the present invention is suitable for a vertical electric field type liquid crystal driving method such as VA and TN. In the method of applying a driving voltage of liquid crystal between the transparent electrode on the color filter and the pixel electrode of the array substrate on which the liquid crystal driving element (TFT), which is the opposite substrate, is formed, usually the liquid crystal thickness (cell gap) The thinner one can increase the response speed of the liquid crystal.

上記した主要な液晶駆動方式では、液晶厚みはおよそ2μmから4μmの範囲である。また、液晶厚みを薄くした方が、斜め方向から見たときの着色(色変化)が小さくなるため、応答性や着色の改善の観点から、また、液晶材料の使用量の観点から液晶厚みは薄い方が良い。なお、着色画素の膜厚は、着色画素中央の表面から、当該着色画素の接している透明基板表面までの厚みを言う。   In the main liquid crystal driving method described above, the liquid crystal thickness is in the range of about 2 μm to 4 μm. In addition, since the color (color change) when viewed from an oblique direction is smaller when the liquid crystal thickness is reduced, the liquid crystal thickness is from the viewpoint of improving responsiveness and coloring, and from the viewpoint of the amount of liquid crystal material used. Thinner is better. In addition, the film thickness of a colored pixel means the thickness from the surface of a colored pixel center to the transparent substrate surface which the said colored pixel touches.

しかしながら、液晶厚みを薄くするほど、あるいは液晶の表示画面が大きくなるほど、液晶セル化時のゴミ・異物の影響が大きくなるので、縦電界方式での液晶厚みはおよそ3μmが下限である。液晶層厚みを薄くするためには、用いる液晶の屈折率異方性Δnは、0.07より大きいことが望ましい。   However, the thinner the liquid crystal is, or the larger the liquid crystal display screen is, the greater the influence of dust and foreign matter at the time of forming the liquid crystal cell. Therefore, the lower limit of the liquid crystal thickness in the vertical electric field method is about 3 μm. In order to reduce the thickness of the liquid crystal layer, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal to be used is desirably larger than 0.07.

通常、液晶表示装置では、画素電極として用いる櫛歯状画素電極(通常、ITOと呼ばれる導電性金属酸化物薄膜)の櫛歯(ストライプ状パターン)のピッチを細かくすることで液晶の配向性や応答性、透過率を向上させることができる。なお、着色画素のそれぞれ主要な透過率ピークの波長に比例するように櫛歯のピッチを調整しても良い。   Usually, in a liquid crystal display device, the alignment and response of liquid crystal are reduced by reducing the pitch of comb teeth (striped pattern) of a comb-like pixel electrode (usually a conductive metal oxide thin film called ITO) used as a pixel electrode. Property and transmittance can be improved. Note that the pitch of the comb teeth may be adjusted so as to be proportional to the wavelength of each main transmittance peak of the colored pixels.

カラーフィルタ上もしくはカラーフィルタ下に形成する透明導電膜は、液晶配向を制御する開口部やスリットを有するものであっても良い。カラーフィルタを構成する着色画素の比誘電率は、着色画素に含まれる有機顔料の種類や顔料比率によるが、おおよそ3から4.5の範囲内にある。透明導電膜を着色画素の下部に配設する、後述の実施例4及び実施例5では、着色画素の比誘電率をそろえることが望ましい。   The transparent conductive film formed on or under the color filter may have an opening or a slit for controlling the liquid crystal alignment. The relative dielectric constant of the colored pixels constituting the color filter is approximately in the range of 3 to 4.5, depending on the type of organic pigment contained in the colored pixels and the pigment ratio. In Example 4 and Example 5, which will be described later, in which a transparent conductive film is disposed below the colored pixel, it is desirable to align the relative dielectric constant of the colored pixel.

半透過型液晶表示装置では、透過部と反射部では光路差(反射部では、後述する光反射性の電極で入射光が反射し、液晶層を2回通過する)の関係で、反射部の液晶層の厚みを透過部のそれに対して1/2程度とすることが好ましい。   In the transflective liquid crystal display device, the optical path difference between the transmissive part and the reflective part (in the reflective part, incident light is reflected by a light reflective electrode described later and passes through the liquid crystal layer twice). The thickness of the liquid crystal layer is preferably about ½ of that of the transmission part.

アレイ基板に配設した画素電極もしくは共通電極を、光反射性の金属(アルミニウム合金や銀合金)薄膜で形成することで、反射型液晶表示装置とすることができる。あるいは、画素電極をTFT配線に用いるアルミニウム合金を用いて、電気的に独立した反射膜として形成することができる。反射膜を、絶縁層を介して画素電極と当該反射膜とで補助容量(CS)として用いても良い。   By forming the pixel electrode or the common electrode disposed on the array substrate with a light-reflective metal (aluminum alloy or silver alloy) thin film, a reflective liquid crystal display device can be obtained. Alternatively, the pixel electrode can be formed as an electrically independent reflective film using an aluminum alloy used for TFT wiring. A reflective film may be used as a storage capacitor (CS) between the pixel electrode and the reflective film via an insulating layer.

(台座、スペーサ 及び 配向制御用構造物)
本実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いられるスペーサ用台座は、少なくとも、後述するスペーサの形成される部分とTFTなどアクティブ素子の遮光に必要な部分にのみ形成すればよい。また、スペーサ用台座は、額縁部である遮光層と同一材料で同時に形成することが望ましい。具体的には、グレートーン(黒・グレー・白など少なくとも3段階以上に透過率を変えた部分を有する階調マスク)の類の複数種の透過率の異なるパターンを有するフォトマスク、あるいは、台座のパターンサイズより小さな開口部(開口部の大きさ調整で露光量を調節する)や開口形状を工夫した開口部を有するフォトマスクを用いて露光し、次いで現像するフォトリソグラフィの手法により、遮光層と台座を同時に形成することができる。
(Pedestal, spacer and orientation control structure)
The spacer pedestal used for the color filter substrate according to this embodiment may be formed only at least in a portion where a spacer to be described later is formed and a portion necessary for light shielding of an active element such as a TFT. Further, it is desirable that the spacer base is simultaneously formed of the same material as the light shielding layer that is the frame portion. Specifically, a photomask having a plurality of different patterns of transmittance, such as a gray tone (a gradation mask having a portion whose transmittance has been changed in at least three stages, such as black, gray, and white), or a pedestal The light-shielding layer is exposed to light using a photomask having an opening smaller than the pattern size (the exposure amount is adjusted by adjusting the size of the opening) or an opening with a specially designed opening shape, and then developed. And the pedestal can be formed simultaneously.

フォトマスクとして、遮光パターンを金属クロムの薄膜、半透過部をITOなどの金属酸化物膜、さらにこれらの膜形成のない透過部をもつフォトマスクを用いても良い。金属酸化物膜は、成膜条件や膜厚で透過率を調整できるメリットを持つ。   As a photomask, a photomask having a light-shielding pattern as a thin film of metal chromium, a semi-transmissive portion as a metal oxide film such as ITO, and a transmissive portion without formation of these films may be used. The metal oxide film has an advantage that the transmittance can be adjusted by the film forming conditions and the film thickness.

また、本発明者らは、額縁部(遮光層)と同一材料による台座や後述するブラックマトリクスにおいて、台座やブラックマトリクスの膜厚を薄くすることが平坦性向上に効果あることを確認している。本発明者らの精緻な検討結果によると、台座の膜厚は1.0μm以下であれば その上に積層される着色層の膜厚を安定して得やすい。   Further, the present inventors have confirmed that in a pedestal made of the same material as the frame portion (light-shielding layer) and a black matrix described later, reducing the thickness of the pedestal or black matrix is effective in improving flatness. . According to the detailed examination results of the present inventors, if the thickness of the pedestal is 1.0 μm or less, it is easy to stably obtain the thickness of the colored layer laminated thereon.

台座膜厚と台座上の着色層の積層部の膜厚の関係を図7に示す。図7に示すように、台座膜厚が1.2μmを超えてくると、その上に積層される着色層の膜厚は薄く急な変化を生じるようになり、不安定となる。逆に0.3μm以下の薄い膜厚では、フォトリソグラフィの工程で安定した膜厚を得にくい。ゆえ、台座の膜厚は、0.4μmから1.0μmが好ましい範囲となる。   FIG. 7 shows the relationship between the thickness of the pedestal and the thickness of the laminated portion of the colored layer on the pedestal. As shown in FIG. 7, when the thickness of the pedestal exceeds 1.2 μm, the thickness of the colored layer laminated thereon is thin and suddenly changes, and becomes unstable. Conversely, when the film thickness is as small as 0.3 μm or less, it is difficult to obtain a stable film thickness in the photolithography process. Therefore, the preferred thickness of the pedestal is 0.4 μm to 1.0 μm.

後述するブラックマトリクスの膜厚は、0.4μm以下の薄い膜厚で形成しても良く、さらにはブラックマトリクスの形成を省いても良い。なお、図7は、着色層の膜厚を4.5μmとした場合の積層部の膜厚を示すものであるが、着色層の実用的な膜厚範囲である1.5μmから5μmの範囲において、同様な傾向を示す。透明導電膜を着色画素下部に配設する、後述の実施例4あるいは実施例5では、ブラックマトリクス膜厚を上記より厚く形成しても良く、また、カーボンなど導電性のある顔料を用いてブラックマトリクスを形成しても良い。   The film thickness of the black matrix to be described later may be formed with a thin film thickness of 0.4 μm or less, and the formation of the black matrix may be omitted. FIG. 7 shows the film thickness of the laminated part when the thickness of the colored layer is 4.5 μm. In the range of 1.5 μm to 5 μm, which is a practical film thickness range of the colored layer. Show similar trends. In Example 4 or Example 5 described later in which a transparent conductive film is disposed below the colored pixel, the black matrix may be formed thicker than the above, or black using a conductive pigment such as carbon. A matrix may be formed.

台座のパターン形状は、液晶を駆動するTFTなどアクティブ素子に入射する光による光電流の発生を抑制するための遮光パターンとして併用することができる。TFTなどアクティブ素子の遮光は光学濃度で1あれば十分なため、0.4μmから1.0μmの台座の膜厚と着色画素の重畳部膜厚との加算で足りる。また、本発明に係る構成では、台座上に複数層の着色層がスペーサとして積層されているため、遮光性をさらに加算することができる。   The pattern shape of the pedestal can be used in combination as a light shielding pattern for suppressing generation of a photocurrent due to light incident on an active element such as a TFT that drives liquid crystal. For the light shielding of active elements such as TFTs, it is sufficient that the optical density is 1, so the addition of the film thickness of the pedestal of 0.4 μm to 1.0 μm and the film thickness of the overlapping portion of the colored pixels is sufficient. Moreover, in the structure which concerns on this invention, since the several colored layer is laminated | stacked as a spacer on the base, light-shielding property can be added further.

スペーサを形成する着色層の色の選択は、目的や仕様に応じて適宜選択することができる。たとえば、TFTなどアクティブ素子への遮光性を優先するのであれば、短波長の光の遮光性ある赤色着色層を含むように選択することができる。丸みを帯びた形状を優先するのであれば、他の2色と比較して顔料含有量が少なく流動性のある青色着色層を3層積層や2層積層のスペーサの最上層として選択することができる。   The color of the colored layer forming the spacer can be appropriately selected according to the purpose and specifications. For example, if priority is given to the light shielding property to an active element such as a TFT, it can be selected so as to include a red colored layer having a light shielding property for short-wavelength light. If the rounded shape is prioritized, a blue colored layer that has less pigment content than the other two colors and has fluidity can be selected as the top layer of a three-layer stack or a two-layer stack spacer. it can.

本実施形態に係るカラーフィルタでは、青色画素、赤色画素、緑色画素の他に、黄色画素などの補色による着色画素あるいは白色(透明)画素を設けた4色以上のカラーフィルタとしても良い。液晶厚みにあわせた高さのスペーサ(メインスペーサ)の他に、高さの低いサブスペーサを配設しても良い。メインスペーサが3層積層である場合は、たとえば2層積層のサブスペーサを額縁部のみに配設しても良い。メインスペーサ、サブスペーサは、それぞれ単層の着色層としても良いし、透明樹脂で形成しても良い。サブスペーサは、グレートーンマスクなど透過率の異なる開口部を持つフォトマスクを用いたり、小径の開口部をもつフォトマスクを用いることで低い高さのスペーサとすることができる。   The color filter according to the present embodiment may be a color filter of four or more colors provided with a color pixel of complementary color such as a yellow pixel or a white (transparent) pixel in addition to a blue pixel, a red pixel, and a green pixel. In addition to a spacer (main spacer) having a height corresponding to the thickness of the liquid crystal, a sub-spacer having a low height may be provided. When the main spacer is a three-layer stack, for example, a two-layer stack sub-spacer may be provided only in the frame portion. The main spacer and the sub-spacer may each be a single colored layer or may be formed of a transparent resin. The sub-spacer can be a low-height spacer by using a photomask having openings with different transmittances, such as a gray-tone mask, or using a photomask having small-diameter openings.

あるいは、スペーサや液晶の配向制御用構造物を透明導電膜上に形成しても良い。スペーサと配向制御用構造物の双方を形成する場合は、上記と同様、着色樹脂あるいは透明樹脂を用いて同一材料で同時に形成しても良い。   Alternatively, a spacer or a liquid crystal alignment control structure may be formed on the transparent conductive film. When both the spacer and the alignment control structure are formed, they may be simultaneously formed of the same material using a colored resin or a transparent resin, as described above.

本発明に係る技術は、近い将来の薄い液晶層を有する液晶表示装置に適用できるものであるが、液晶の流動性の悪い薄い液晶層では、たとえば、液晶の封入口近くのスペーサ形成の配置を変えるなど、液晶セル化時の液晶材料の流れを勘案して、スペーサ数やレイアウトを調整しても良い。本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、遮光層と台座は、後述するように、同一のフォトリソグラフィの工程で形成することができる。   The technology according to the present invention can be applied to a liquid crystal display device having a thin liquid crystal layer in the near future. However, in a thin liquid crystal layer having poor liquidity of the liquid crystal, for example, an arrangement of spacer formation near the liquid crystal sealing port is used. The number of spacers and the layout may be adjusted in consideration of the flow of the liquid crystal material at the time of forming the liquid crystal cell, such as by changing. In the color filter substrate according to the present embodiment, the light shielding layer and the pedestal can be formed in the same photolithography process, as will be described later.

本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、スペーサは、着色画素単位で、例えば画素の中央長手方向(画素中央あるいは画素長辺の中央一ヶ所、あるいは透過部と反射部のそれぞれ中央1ヶ所)に形成し、液晶配向制御機能を兼ねる構造物として形成することができる。この構造物の平面視形状は、円形、菱形、多角形、十字形状などを採用することができる。液晶を駆動するTFT素子も、この液晶配向制御構造物であるスペーサ位置に合わせて、画素の中央長手方向に形成することができる。たとえば、平面視で菱形の液晶配向制御構造物としたとき、TFT基板側の画素電極は、菱形の同心形状のスリット状(V字形に透明電極の開口部とパターンを交互に並べたスリット形状)でスペーサを囲むように配設すればよい。   In the color filter substrate according to the present embodiment, the spacer is formed in units of colored pixels, for example, in the central longitudinal direction of the pixel (the center of the pixel or one central part of the long side of the pixel, or one central part of each of the transmission part and the reflection part). In addition, it can be formed as a structure that also functions as a liquid crystal alignment control function. A circular shape, a rhombus shape, a polygonal shape, a cross shape, or the like can be adopted as the planar view shape of the structure. The TFT element for driving the liquid crystal can also be formed in the central longitudinal direction of the pixel in accordance with the spacer position as the liquid crystal alignment control structure. For example, when the liquid crystal alignment control structure has a rhombic shape in plan view, the pixel electrode on the TFT substrate side has a rhombic concentric slit shape (a slit shape in which transparent electrode openings and patterns are alternately arranged in a V shape). May be disposed so as to surround the spacer.

光配向法を用いることにより、液晶の配向を区分する機能を有する配向制御用構造物を、上記のような形状として形成することができる。例えば、水平配向機能をもつ光配向材料と垂直配向機能をもつ光配向材料などの複数種類の配向膜混合材料を塗布して配向膜を形成し、画素中央部から紫外線拡散光を照射することにより、画素中央から液晶チルトの方向や勾配を、平面視、点対称(あるいは線対称)方向に付与することが出来る。1つの画素を線対称の液晶配向とする例として、例えば、上記配向制御構造物を起点として、アレイ基板側の画素を左右に分割した、異なる配向方向とし、カラーフィルタ基板側の上下で異なる配向方向とすることができる。   By using the photo-alignment method, the alignment control structure having a function of distinguishing the alignment of the liquid crystal can be formed in the shape as described above. For example, by applying multiple types of alignment film mixed materials such as a photo alignment material with a horizontal alignment function and a photo alignment material with a vertical alignment function to form an alignment film, and then irradiating ultraviolet diffused light from the center of the pixel The direction and gradient of the liquid crystal tilt from the center of the pixel can be given in a plan view and a point-symmetric (or line-symmetric) direction. As an example in which one pixel has a line-symmetric liquid crystal alignment, for example, with the above alignment control structure as a starting point, the pixels on the array substrate side are divided into left and right, different alignment directions, and different alignments on the upper and lower sides on the color filter substrate side Can be direction.

液晶配向に用いる紫外線は非偏光であっても良いが、偏光させた紫外線が制御の観点で好ましい。アレイ基板側の配向膜が液晶チルトの勾配を一画素内で点対称に付与させた構成では、カラーフィルタ基板に形成される画素の中央(あるいは、それぞれ透過部・反射部の中央)に上記配向制御構造物を形成することが好ましい。アレイ基板の配向膜に点対称・線対称の配向方向性を持たせ、カラーフィルタ上に形成される液晶の配向膜に、たとえば垂直方向の均一な配向を付与することでも、広視野角に好適な液晶ドメインを形成することができる。アレイ基板に形成する光反射性の電極(反射電極)もしくは反射膜のため、透過部とのバランスのとれた光配向が難しい場合、カラーフィルタ基板側に液晶のための配向勾配を形成し、アレイ基板側を均一な配向としても良い。   The ultraviolet rays used for liquid crystal alignment may be non-polarized light, but polarized ultraviolet rays are preferable from the viewpoint of control. In the configuration in which the alignment film on the array substrate side gives the gradient of the liquid crystal tilt point-symmetric within one pixel, the alignment is performed at the center of the pixel formed on the color filter substrate (or the center of the transmission part and the reflection part, respectively). Preferably, a control structure is formed. Suitable for a wide viewing angle by giving the alignment film of the array substrate a point-symmetrical / line-symmetric alignment direction and giving a uniform alignment in the vertical direction to the alignment film of the liquid crystal formed on the color filter, for example. Liquid crystal domains can be formed. If light alignment that is balanced with the transmissive part is difficult due to the light-reflective electrode (reflective electrode) or reflective film formed on the array substrate, an alignment gradient for the liquid crystal is formed on the color filter substrate side, and the array The substrate side may be uniformly oriented.

なお、光配向膜の形成に先立って、あらかじめ紫外線吸収層をカラーフィルタ上に形成しても良い。紫外線吸収層は、クマリン、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサジノンなどの紫外線吸収剤を透明樹脂に固形比で0.5重量%から10重量%程度含有させた塗膜として、カラーフィルタ上に積層すれば良い。紫外線吸収層の上にさらに薄膜の透明樹脂層を積層しても良い。   Prior to the formation of the photo-alignment film, an ultraviolet absorption layer may be formed on the color filter in advance. The UV absorbing layer is laminated on the color filter as a coating film containing UV absorbers such as coumarin, benzophenone, benzotriazole, benzoxazinone and the like in a transparent resin in a solid ratio of about 0.5 to 10% by weight. It ’s fine. A thin transparent resin layer may be further laminated on the ultraviolet absorbing layer.

本発明者らが提案するスペーサと配向制御用構造物を兼用する構成は、実質的に液晶表示装置の開口率を上げ、明るさを向上することができる。一般に配向制御用構造物は、その高さを高く形成するかあるいは高い密度で形成することにより、液晶の応答性を向上できるが、これらの技術は、実質的に画素の開口率の低下につながる。本発明の提案技術では、スペーサと配向制御用構造物を兼用することができるので開口率の低下につながらない。   The structure combining the spacer and the alignment control structure proposed by the present inventors can substantially increase the aperture ratio of the liquid crystal display device and improve the brightness. In general, the alignment control structure can be formed with a high height or with a high density to improve the response of the liquid crystal. However, these techniques substantially reduce the aperture ratio of the pixel. . In the proposed technique of the present invention, since the spacer and the alignment control structure can be used together, the aperture ratio is not lowered.

本実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いるスペーサは、スペーサの熱硬化時に流動性豊かな、例えば、青色着色層を最上層としてスペーサ全体を覆うことにより、滑らかな断面形状で形成することができる。   The spacer used for the color filter substrate according to the present embodiment can be formed with a smooth cross-sectional shape by covering the entire spacer with a blue colored layer as the uppermost layer, which is rich in fluidity when the spacer is thermally cured.

スペーサを単色(たとえば、赤色着色層)で形成することも可能である。スペーサを単色で形成することは、以下のメリットがある。即ち、着色層の2層や3層を積層して独立した配置でスペーサを形成する技術は、単純な色重ねをスペーサとして用いる技術(特許文献1)より液晶配向の点で有利である。しかし、2回、3回と色重ねするときの位置ズレを吸収するため、1色目の着色積層部の底面積を大きく形成する必要があり、画素開口率に悪影響がある。加えて、独立した細い形状で高さのあるスペーサを着色層の積層により形成する場合、1色目、2色目、3色目で着色画素の膜厚から遊離した薄い膜厚での積層となり、スペーサの高さ設計や、製造工程で条件を確認する上での困難さがある。こうした着色層の2層や3層で独立した配置でスペーサを形成する技術は、用いるカラーレジストの品種や、製造するカラーフィルタの品種毎に前記の確認作業が必要となり、問題であった。スペーサを単色で形成することは、こうした問題を解消することができる。   It is also possible to form the spacer in a single color (for example, a red colored layer). Forming the spacer in a single color has the following advantages. That is, the technique of forming two or three colored layers and independently forming a spacer is more advantageous in terms of liquid crystal alignment than the technique (Patent Document 1) that uses simple color superposition as a spacer. However, in order to absorb the positional deviation when the colors are superimposed twice and three times, it is necessary to form a large bottom area of the colored layered portion of the first color, which adversely affects the pixel aperture ratio. In addition, when an independent thin and tall spacer is formed by stacking colored layers, the first color, the second color, and the third color are stacked with a thin film thickness separated from the film thickness of the colored pixels. There are difficulties in checking the conditions in the height design and manufacturing process. The technique of forming the spacers by independently arranging the two or three layers of the colored layers has been problematic because the above-described confirmation work is required for each type of color resist to be used and each type of color filter to be manufactured. Forming the spacers in a single color can solve these problems.

上記着色層からなるスペーサに替えて、透明導電膜形成後あるいは液晶配向膜形成後に透明樹脂や着色樹脂によりスペーサを形成することができる。透明導電膜後に形成したスペーサの表面は、アレイ基板側の液晶配向に支障ないよう、親水性付与など必要な表面処理を施すことができる。スペーサないし配向制御用構造物は、低誘電率の材料であるのが好ましい。
(ブラックマトリクスの膜厚)
図8は、本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板における、遮光層2、台座4、ブラックマトリクス8、赤色画素3R、緑色画素3G、着色層の積層によるスペーサ5、高さの低いサブスペーサ6、セルギャップ調整層15の平面視配置を示す図である。即ち、図8には、赤色画素3R、緑色画素3G、及び青色画素3Bからなる3色の着色画素を区分するブラックマトリクス8が設けられている。なお、図8のC−C’断面を図2に示す。
Instead of the spacer made of the colored layer, the spacer can be formed with a transparent resin or a colored resin after forming the transparent conductive film or after forming the liquid crystal alignment film. The surface of the spacer formed after the transparent conductive film can be subjected to necessary surface treatment such as imparting hydrophilicity so as not to hinder the liquid crystal alignment on the array substrate side. The spacer or the alignment control structure is preferably a low dielectric constant material.
(Black matrix thickness)
FIG. 8 shows a light-shielding layer 2, a pedestal 4, a black matrix 8, a red pixel 3R, a green pixel 3G, a spacer 5 formed by stacking colored layers, and a low height in a color filter substrate according to still another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a planar view arrangement of sub-spacers 6 and cell gap adjustment layers 15. That is, in FIG. 8, a black matrix 8 is provided that separates three colored pixels including a red pixel 3R, a green pixel 3G, and a blue pixel 3B. FIG. 2 shows a cross section taken along the line CC ′ of FIG.

本発明の一実施形態における特徴の一つは、遮光層と遮光層上に積層したセルギャップ規制層と合計膜厚と、緑色画素の厚みを略同一とし、液晶の配向に適した平坦性を有し、液晶配向不良による額縁部での光漏れのないカラーフィルタ基板を提供することにある。本発明者らは、額縁部(遮光層)と同一材料によるブラックマトリクスにおいて、その膜厚が平坦性向上に影響することを確認している。なお、ブラックマトリクスは、通常、コントラストを向上させる目的で着色画素を囲むように形成する格子状の遮光パターンであるが、ストライプ状に画素長手方向に形成しても良い。さらに本発明において、ブラックマトリクスを省いたカラーフィルタ基板であっても良い。あるいは、ブラックマトリクス、台座、及び厚みの異なる遮光層を、異なるフォトマスクを用いて2回の工程で形成しても良い。あるいは、レーザ照射露光でのショット回数を調整して膜厚の異なるブラックマトリクス、台座、及び遮光層を形成しても良い。   One of the features of one embodiment of the present invention is that the light shielding layer, the cell gap regulation layer laminated on the light shielding layer, the total film thickness, and the green pixel thickness are substantially the same, and the flatness suitable for the alignment of the liquid crystal is obtained. It is an object of the present invention to provide a color filter substrate having no leakage of light at the frame portion due to poor liquid crystal alignment. The present inventors have confirmed that the film thickness of the black matrix made of the same material as that of the frame portion (light shielding layer) affects the improvement of flatness. Note that the black matrix is a lattice-shaped light shielding pattern that is usually formed so as to surround the colored pixels for the purpose of improving contrast, but may be formed in a stripe shape in the longitudinal direction of the pixel. Further, in the present invention, a color filter substrate without a black matrix may be used. Alternatively, the black matrix, the pedestal, and the light shielding layers having different thicknesses may be formed in two steps using different photomasks. Alternatively, a black matrix, a pedestal, and a light shielding layer having different film thicknesses may be formed by adjusting the number of shots in laser irradiation exposure.

図9は、ブラックマトリクスの膜厚と、ブラックマトリクス8上で重畳する着色画素端部の突起上高さとの関係を示すものである。ブラックマトリクス8の膜厚が1.1μmを超えると、突起7の高さは著しく高くなり、液晶配向に好ましくない高さとなる。ブラックマトリクスの膜厚が1μmより薄いと、さらには0.8μmより薄いと、着色画素端部の突起高さは0.25μm、さらには0.2μmより低い高さとなる。   FIG. 9 shows the relationship between the film thickness of the black matrix and the height above the protrusions of the end portions of the colored pixels that are superimposed on the black matrix 8. If the film thickness of the black matrix 8 exceeds 1.1 μm, the height of the protrusion 7 becomes extremely high, which is not preferable for liquid crystal alignment. When the thickness of the black matrix is less than 1 μm, and further less than 0.8 μm, the projection height at the end of the colored pixel is 0.25 μm, and further lower than 0.2 μm.

着色画素の膜厚のバラツキを含めた平坦性は、±0.15μmを下回る良好な平坦性を確保することができ、VA方式やHAN方式などの高画質液晶表示装置の高い要求に応えるカラーフィルタを提供することができる。また、人の目の視感度が高い緑の波長550nmの1/4波長のレンジ(±0.15μm)以内の高い平坦性をもつカラーフィルタとなり、着色ムラを減らすことができる。しかしながら、カラーフィルタ上に透明樹脂にて平坦化層を積層する構成では、ブラックマトリクスや台座の膜厚は、1μmを超える膜厚であっても構わない。平坦化層の膜厚は、1μmから3μmの範囲が一般的である。   A color filter that can ensure good flatness, including variations in the thickness of the colored pixels, less than ± 0.15 μm, and meets the high demands of high-quality liquid crystal display devices such as the VA method and the HAN method. Can be provided. Moreover, it becomes a color filter having high flatness within a 1/4 wavelength range (± 0.15 μm) of green wavelength 550 nm, which has high visibility to human eyes, and can reduce coloring unevenness. However, in the configuration in which the planarizing layer is laminated with a transparent resin on the color filter, the film thickness of the black matrix or the pedestal may be greater than 1 μm. The thickness of the planarizing layer is generally in the range of 1 μm to 3 μm.

ブラックマトリクスは、上記台座と同様に、グレートーンマスクやハーフトーンマスクなどを用いるフォトリソグラフィの手法で、遮光層とともに同時に形成することができる。あるいは、レーザ露光を用いて、遮光層とブラックマトリクスの露光量を、ショット回数を変えることにより膜厚差を付けて形成しても良い。   Similar to the pedestal, the black matrix can be formed simultaneously with the light shielding layer by a photolithography technique using a gray tone mask, a half tone mask, or the like. Alternatively, the exposure amount of the light-shielding layer and the black matrix may be formed by changing the number of shots with a difference in film thickness by using laser exposure.

なお、図9は、0.4μm未満の膜厚のブラックマトリクスを示していないが、薄い膜厚のブラックマトリクスに重畳された突起の高さは、低くなることを本発明者らは確認している。遮光層(額縁部)と異なり、ブラックマトリクスの遮光性はさほど要求されないので、本発明においてブラックマトリクスの形成を省き、異なる色の着色層の重畳のみでブラックマトリスの代替としても良い。なお、透過型液晶表示装置の裏面に配設される光源(バックライト)からの光は、TFTなどアクティブ素子の走査線や信号線で遮光することができる。   Although FIG. 9 does not show a black matrix having a thickness of less than 0.4 μm, the present inventors have confirmed that the height of the protrusions superimposed on the thin black matrix is low. Yes. Unlike the light-shielding layer (frame portion), the black matrix is not required to have a light-shielding property. Therefore, in the present invention, the formation of the black matrix may be omitted, and the black matrix may be substituted only by overlapping the colored layers of different colors. Note that light from a light source (backlight) disposed on the back surface of the transmissive liquid crystal display device can be shielded by a scanning line or a signal line of an active element such as a TFT.

なお、有効表示領域内でのスペーサ5の高さはと略同一となるが、高さの調整は、台座厚み及び着色層の選択、カラーフィルタ製造工程での塗布、現像、硬膜等のプロセス、スペーサ径(大きさ)などにより種々調整可能である。また、スペーサ5を形成していない台座4’は、赤色画素R、緑色画素G、青色画素Bの開口率の調整及びTFTなどのアクティブ素子を遮光する目的で配設してある。   The height of the spacer 5 in the effective display area is substantially the same as that of the effective display area, but the adjustment of the height is performed by processes such as selection of the pedestal thickness and the colored layer, application in the color filter manufacturing process, development, and hardening. Various adjustments can be made according to the spacer diameter (size). The pedestal 4 ′ not formed with the spacer 5 is disposed for the purpose of adjusting the aperture ratio of the red pixel R, the green pixel G, and the blue pixel B and shielding the active elements such as TFTs.

また、後述する実施例5に示すブラックマトリクス上に透明導電膜を形成する構成では、有効な斜め電界の形成のため、ブラックマトリクスの膜厚を1μm以上の厚い膜厚で形成することができる。   Further, in the configuration in which the transparent conductive film is formed on the black matrix shown in Example 5 described later, the black matrix can be formed to a thickness of 1 μm or more in order to form an effective oblique electric field.

(セルギャップ調整層)
本発明に係るセルギャップ調整層15を、着色画素上に部分的に配設される例として、図2に示した。この例では、セルギャップ調整層15は、平面視反射部25と同じ位置の、着色画素3Gの反射部及び位相差層11の上部に積層される。上述したように、セルギャップ調整層15は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設する。そのため、少なくとも可視光の高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性のある樹脂材料をセルギャップ調整層に用いることができる。図3に示すように、額縁状の遮光層2上にもセルギャップ調整層15’が配設され、セルギャップ調整層15’と遮光層2の膜厚の合計は、緑色画素の膜厚と略等しくなっている。
(Cell gap adjustment layer)
FIG. 2 shows an example in which the cell gap adjusting layer 15 according to the present invention is partially disposed on the colored pixels. In this example, the cell gap adjustment layer 15 is stacked on the reflective portion of the colored pixel 3G and the upper part of the retardation layer 11 at the same position as the planar view reflective portion 25. As described above, the cell gap adjustment layer 15 is provided for the purpose of adjusting the optical path difference between the transmission part and the reflection part. Therefore, a resin material having at least high visible light permeability and heat resistance necessary for the liquid crystal panel process can be used for the cell gap adjustment layer. As shown in FIG. 3, the cell gap adjustment layer 15 ′ is also disposed on the frame-shaped light shielding layer 2, and the total thickness of the cell gap adjustment layer 15 ′ and the light shielding layer 2 is equal to the film thickness of the green pixel. It is almost equal.

なお、セルギャップ調整層15は、液晶表示装置として液晶の透過部と反射部の光路差を調整することが主目的であるが、例えば、感光性のアルカリ可溶性樹脂を用いるとともにグレートーンマスクなど部分的に透過率の異なるフォトマスクを用いて厚みを変えて形成しても良い。着色画素の主要透過部の光の波長に合わせて厚みを変えても良い。反射部に厚く形成するだけでなく、透過部に薄い膜厚でセルギャップ調整層を形成しても良い。   The cell gap adjustment layer 15 is mainly intended to adjust the optical path difference between the liquid crystal transmission part and the reflection part as a liquid crystal display device. For example, the cell gap adjustment layer 15 uses a photosensitive alkali-soluble resin and a part such as a gray tone mask. Alternatively, the thickness may be changed using photomasks having different transmittances. You may change thickness according to the wavelength of the light of the main transmission part of a coloring pixel. The cell gap adjusting layer may be formed with a thin film thickness in the transmissive portion, in addition to being formed thick in the reflective portion.

セルギャップ調整層15は、上述した透明樹脂、アルカリ可溶性樹脂、アクリル樹脂により形成することができる。セルギャップ調整層15は、パターン状に形成するため、フォトリソグラフィ工程によりパターニング可能なアルカリ可溶性樹脂をその材料として用いることが好ましい。熱硬化型樹脂を用いても、ドライエッチングやリフトオフの手法でパターン形成することが可能である。なお、図1に示す実施形態におけるように、セルギャップ調整層を光散乱層12により構成することが更に好ましい。   The cell gap adjusting layer 15 can be formed of the above-described transparent resin, alkali-soluble resin, or acrylic resin. Since the cell gap adjusting layer 15 is formed in a pattern, it is preferable to use an alkali-soluble resin that can be patterned by a photolithography process as the material. Even if a thermosetting resin is used, the pattern can be formed by dry etching or lift-off techniques. In addition, as in the embodiment shown in FIG. 1, it is more preferable that the cell gap adjusting layer is constituted by the light scattering layer 12.

上述したように、本発明に係るカラーフィルタ基板は、特に、半透過型液晶表示装置に適用される。本発明のカラーフィルタの着色画素は透過部と反射部に区分されるが、その反射部には、図2に示すように光散乱層12が、着色画素の反射部に配設される。即ち、着色画素の反射部の凹部内に形成された位相差層11上の平面視同じ位置に、光散乱層12が配設される。   As described above, the color filter substrate according to the present invention is particularly applied to a transflective liquid crystal display device. The colored pixel of the color filter of the present invention is divided into a transmissive part and a reflective part, and a light scattering layer 12 is arranged in the reflective part of the colored pixel as shown in FIG. That is, the light scattering layer 12 is disposed at the same position in plan view on the retardation layer 11 formed in the concave portion of the reflective portion of the colored pixel.

光散乱層12は単一あるいは複数種の非晶質微粒子が屈折率の異なるマトリクス樹脂14中に分散して成るもので、入射光を散乱させて観察者の目にペーパーホワイト様の効果を持たせる光機能膜である。マトリクス樹脂14は、耐熱性あり可視域透過である透明樹脂であれば良い。光散乱層12の膜厚は、非晶質微粒子径・光の波長及び製造工程での適合しやすさの関係でおおよそ1.5μm〜5μmの範囲が好ましい。   The light scattering layer 12 is formed by dispersing single or plural kinds of amorphous fine particles in a matrix resin 14 having different refractive indexes, and has a paper white-like effect on the eyes of an observer by scattering incident light. It is an optical functional film. The matrix resin 14 may be a transparent resin that is heat resistant and transparent in the visible range. The film thickness of the light scattering layer 12 is preferably in the range of about 1.5 μm to 5 μm because of the relationship between the amorphous fine particle diameter, the wavelength of light, and the suitability in the manufacturing process.

光散乱層12の非晶質微粒子13としては、無機物から成る微粒子及び有機ポリマーから成る微粒子を例示できる。特に、非晶質であるということから有機ポリマー微粒子が主としてあげられるが、無機物微粒子であっても、非晶質であれば問題ない。 後述する相分離によりマトリクス樹脂中に非晶質微粒子を発現する方式であっても良い。非晶質微粒子をフォトリソグラフィの手法で形成し、その上にマトリクス樹脂(以下、透明樹脂として記載)を塗布する方法で形成しても良い。
例えば、無機物微粒子であればシリカやアルミナの酸化物等の球状の非晶質微粒子、有機ポリマー微粒子としては、アクリル微粒子やスチレンアクリル微粒子及びその架橋体、メラミン微粒子、メラミン−ホルマリン縮合物、(ポリテトラフルオロエチレン)やPFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー、シリコン樹脂微粒子等を例示できるが、そのなかでも、架橋アクリル樹脂微粒子は屈折率が1.5未満であり、更にシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子は屈折率が1.42〜1.45(ハロゲンランプD線589nm)と小さいため、特に好ましい。
Examples of the amorphous fine particles 13 of the light scattering layer 12 include fine particles made of an inorganic material and fine particles made of an organic polymer. In particular, organic polymer fine particles are mainly listed because they are amorphous, but even inorganic fine particles are not problematic as long as they are amorphous. A method of expressing amorphous fine particles in the matrix resin by phase separation described later may be used. Amorphous fine particles may be formed by a photolithography technique, and a matrix resin (hereinafter referred to as a transparent resin) may be applied thereon.
For example, inorganic fine particles include spherical amorphous fine particles such as silica and alumina oxide, and organic polymer fine particles include acrylic fine particles, styrene acrylic fine particles and their cross-linked products, melamine fine particles, melamine-formalin condensate, Fluoropolymers such as tetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), Examples include silicon resin fine particles. Among them, crosslinked acrylic resin fine particles have a refractive index of less than 1.5, and silica particles or silicon resin fine particles have a refractive index of 1.42 to 1.45 (halogen lamp D). Line 589nm) Preferred.

また、これらの微粒子は、光散乱層中の微粒子として主として含まれていれば良く、例えば、微粒子の70%程度以上が含まれていれば良い。これらの微粒子の他に、塗液中での微粒子の分散安定性や、光散乱特性の微調整等を目的として、不定形微粒子等の非球状微粒子や、結晶性微粒子を30%程度以下の少量加えても良い。   Moreover, these fine particles should just be mainly contained as the fine particle in a light-scattering layer, for example, should just contain about 70% or more of fine particles. In addition to these fine particles, non-spherical fine particles such as irregular fine particles and small amounts of crystalline fine particles of about 30% or less are used for the purpose of finely adjusting the dispersion stability of the fine particles in the coating liquid and light scattering characteristics. May be added.

更に、これ等の微粒子に適当な表面処理を施し、溶剤分散性や透明樹脂との相性を改善した上で、上記微粒子として適用することも可能である。このような表面処理の例としては、例えば、SiO 、ZrO、Al、ZnO、透明樹脂、カップリング剤、又は、界面活性剤等を塗布被覆する処理が挙げられる。また、その他、アルコール、あるいはアミンや有機酸等で表面反応を生じさせたりする処理が例示できる。 Furthermore, these fine particles can be applied as the fine particles after appropriate surface treatment is performed to improve the solvent dispersibility and compatibility with the transparent resin. Examples of such a surface treatment include, for example, a treatment of applying and coating SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, a transparent resin, a coupling agent, or a surfactant. In addition, other examples include a treatment that causes a surface reaction with alcohol, amine, organic acid, or the like.

非晶質微粒子13の形状は特に限定するものではないが、球形または球形に類似する形状である。球形微粒子はサイズ、粒径分布等のコントロールが容易であり、従って、光散乱層12の光学特性の制御が容易になる。微粒子の粒径としては、目的とする光散乱層の膜厚や着色有無により許容範囲が異なり、特に限定されない。しかし、通常、光散乱層の膜厚よりも大きい微粒子を使用すると、光散乱層の表面が非常に粗くなってしまい、あまり好ましくない。上記微粒子の粒径としては特に限定しないが、好ましい粒径範囲としては、平均粒子径0.8μm〜3μm程度、好ましくは平均粒子径1μm〜2μmである。   The shape of the amorphous fine particles 13 is not particularly limited, but is a spherical shape or a shape similar to a spherical shape. The spherical fine particles can be easily controlled in size, particle size distribution, and the like, and therefore, the optical characteristics of the light scattering layer 12 can be easily controlled. The particle size of the fine particles is not particularly limited, and the allowable range varies depending on the film thickness of the target light scattering layer and the presence or absence of coloring. However, it is usually not preferable to use fine particles larger than the thickness of the light scattering layer because the surface of the light scattering layer becomes very rough. The particle size of the fine particles is not particularly limited, but a preferable particle size range is an average particle size of about 0.8 μm to 3 μm, preferably an average particle size of 1 μm to 2 μm.

微粒子の比重は、光散乱層の光学特性に直接影響するものではないが、光散乱層12を形成する際の塗布特性に多大な影響を及ぼし、ひいては光散乱層12自身の特性にも関係する。従って、その値は、マトリクス樹脂14の溶液の比重に近い事が、塗液の安定性にとって望ましい。   The specific gravity of the fine particles does not directly affect the optical characteristics of the light scattering layer, but has a great influence on the coating characteristics when the light scattering layer 12 is formed, and is also related to the characteristics of the light scattering layer 12 itself. . Therefore, it is desirable for the stability of the coating liquid that the value is close to the specific gravity of the solution of the matrix resin 14.

上記微粒子を分散させるマトリクス樹脂14としては、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましく、例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂が、また屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。   The matrix resin 14 in which the fine particles are dispersed preferably has a high visible light transmittance and has sufficient resistance to heat treatment and chemical treatment during the manufacturing process of the liquid crystal display device. Epoxy-modified acrylic resins, fluorene resins, and polyimide resins can be used. As resins having a low refractive index, fluorine-modified acrylic resins and silicon-modified acrylic resins can be used. In addition, acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, urethane resin, silicon resin, and the like can be used as appropriate.

光散乱膜層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には、感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、これらの樹脂に熱硬化や紫外線硬化を付与し、併用することも可能である。   When the light scattering film layer is provided in a pattern by a photolithography process, an acrylic resin or an epoxy resin having photosensitivity and developability can be used. Also, these resins can be used in combination with heat curing or ultraviolet curing.

例えば、微粒子の屈折率が1.49(ハロゲンランプD線589nmを用いての値)の架橋アクリル微粒子である場合、マトリクス樹脂の屈折率は1.55〜1.65であることが好ましい。また、微粒子が屈折率1.42〜1.45のシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子である場合、マトリクス樹脂は、屈折率1.50〜1.60であることが好ましい。   For example, when the fine particle is a crosslinked acrylic fine particle having a refractive index of 1.49 (value using a halogen lamp D line of 589 nm), the refractive index of the matrix resin is preferably 1.55 to 1.65. Further, when the fine particles are silica particles or silicon resin fine particles having a refractive index of 1.42 to 1.45, the matrix resin preferably has a refractive index of 1.50 to 1.60.

上記光散乱層12は、非晶質微粒子13をマトリクス樹脂である透明樹脂14中に混合・分散して透明基板上に塗布し、乾燥した後、フォトリソグラフィ工程を経て任意の形状に形成する。尚、塗布方法としては、スピンコート、フローコート、ロールコート法等が適用でき、露光方法としては投影露光、プロキシミティ露光が適用できる。   The light scattering layer 12 is formed in an arbitrary shape through a photolithography process after the amorphous fine particles 13 are mixed and dispersed in a transparent resin 14 which is a matrix resin, coated on a transparent substrate, dried. As a coating method, spin coating, flow coating, roll coating, or the like can be applied, and as an exposure method, projection exposure or proximity exposure can be applied.

光散乱層12中の非晶質微粒子13としては、二つの樹脂を混合し、相分離することにより形成可能な微粒子が例示できる。異なる屈折率を有する二つ以上の樹脂、添加材を適量選定し、溶剤中に溶解した塗液を基板上に塗布乾燥することにより、非晶質微粒子13を形成することができる。   Examples of the amorphous fine particles 13 in the light scattering layer 12 include fine particles that can be formed by mixing two resins and performing phase separation. Amorphous fine particles 13 can be formed by selecting an appropriate amount of two or more resins and additives having different refractive indexes and applying and drying a coating solution dissolved in a solvent on the substrate.

相分離は二つの樹脂を溶液中に混合した時点で、或いは基板上に塗布乾燥して溶剤が揮発していく過程で成長し、塗膜が乾燥した時点で透明な非晶質微粒子13が形成できる。このとき、溶液中では相分離した一方の樹脂が球形に成長しようとするが、基板上に塗布した場合、塗膜中の溶剤が揮発するに従い膜容積が減少し、且つ該球形は成長して容積を増していくが、上面からの応力で球形から円盤状に変形しながら成長する。   Phase separation grows when the two resins are mixed in the solution, or when the solvent is volatilized by coating and drying on the substrate, and when the coating film is dried, transparent amorphous fine particles 13 are formed. it can. At this time, one phase-separated resin tries to grow into a spherical shape in the solution, but when coated on the substrate, the film volume decreases as the solvent in the coating film volatilizes, and the spherical shape grows. The volume increases, but grows while deforming from a spherical shape to a disk shape due to the stress from the upper surface.

二つの樹脂溶液から一方の樹脂が液滴として生成成長し、非晶質微粒子13が形成する条件は、一方の樹脂をA、他の樹脂をBとすると
1)Aの量がBの量より少ないこと、
2)A溶液の表面張力がB溶液の表面張力より大きいこと、
3)A溶液の蒸発速度がB溶液の蒸発速度より大きいこと、
4)Aの分子量がBの分子量より大きいこと
等があげられるが、特に量の大小は強度の制約条件である。
One resin is generated and grown as droplets from two resin solutions, and the amorphous fine particles 13 are formed under the condition that one resin is A and the other resin is B. 1) The amount of A is more than the amount of B Less,
2) The surface tension of the A solution is larger than the surface tension of the B solution,
3) The evaporation rate of solution A is greater than the evaporation rate of solution B;
4) The molecular weight of A is larger than the molecular weight of B, and the magnitude of the amount is a constraint on strength.

非晶質微粒子が、屈折率の異なる2種類以上の樹脂溶液から相分離で生成し、形成されると、非晶質微粒子が膜の内部に留まり、表面に出ることがないので、光散乱膜層の表面が平坦になり、さらにカラーフィルタの膜厚も均一なものとなる。   When the amorphous fine particles are generated and formed by phase separation from two or more types of resin solutions having different refractive indexes, the amorphous fine particles stay inside the film and do not come out on the surface. The surface of the layer becomes flat, and the film thickness of the color filter becomes uniform.

相分離して形成した透明マトリクス樹脂14及び非晶質微粒子13は、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましい。   The transparent matrix resin 14 and the amorphous fine particles 13 formed by phase separation desirably have high visible light transmittance and sufficient resistance to heat treatment and chemical treatment during the manufacturing process of the liquid crystal display device.

例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂が、また、屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。   For example, an epoxy-modified acrylic resin, a fluorene resin, a polyimide resin, and a melamine resin can be applied as a resin having a high refractive index, and a fluorine-modified acrylic resin and a silicon-modified acrylic resin can be applied as a resin having a low refractive index. In addition, acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, urethane resin, silicon resin, and the like can be used as appropriate.

非晶質微粒子は球形状のものが入手し易く、また、透明なシリカ、シリコン樹脂の屈折率は1.43〜1.44、架橋アクリル樹脂の屈折率は1.49であり、屈折率の高い樹脂として適用できる。   Amorphous fine particles are easily available in a spherical shape, and the refractive index of transparent silica and silicon resin is 1.43 to 1.44, and the refractive index of crosslinked acrylic resin is 1.49. Applicable as high resin.

光散乱層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には、感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂を利用することも可能である。   When the light scattering layer is provided in a pattern by a photolithography process, an acrylic resin or an epoxy resin having photosensitivity and developability can be used. It is also possible to use a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.

上記樹脂以外にも、塗布適性を改善するための界面活性剤、感光性を付与させるための光重合開始剤、増感剤、等を添加することができる。   In addition to the above resin, a surfactant for improving coating suitability, a photopolymerization initiator for imparting photosensitivity, a sensitizer, and the like can be added.

光散乱層12中の非晶質微粒子13として前記二例とは異なる形状、異なる製造プロセスが例示できる。すなわち、透明樹脂を基板上に塗布乾燥しフォトリソグラフィ法等の手段を用いて膜厚数μm、パターンサイズ数μmから数十μmの微細なレリーフを多数形成し、加熱によって該レリーフを軟化させ、しかる後、熱架橋させる。この上に屈折率の異なる透明樹脂を塗布する事により、光散乱膜層が形成できる。   Examples of the amorphous fine particles 13 in the light scattering layer 12 include shapes different from the above two examples and different manufacturing processes. That is, a transparent resin is applied and dried on a substrate, and a number of fine reliefs having a film thickness of several μm and a pattern size of several μm to several tens of μm are formed using means such as a photolithography method, and the relief is softened by heating. Thereafter, thermal crosslinking is performed. A light scattering film layer can be formed by applying a transparent resin having a different refractive index thereon.

非晶質微粒子が微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズであると、パターン形状(大きさと形、密度)を変更することで光散乱特性を調整できる。あるいは、マイクロレンズの断面形状を非対称にする、あるいは放物線形状にすることによって指向性ある光散乱層とすることができる。   If the amorphous fine particles are hemispherical microlenses formed by melting a fine resin pattern, the light scattering characteristics can be adjusted by changing the pattern shape (size, shape, density). Alternatively, a directional light scattering layer can be obtained by making the cross-sectional shape of the microlens asymmetrical or parabolic.

セルギャップ調整層である光散乱層のパターンの大きさは、位相差層の平面視の大きさと同じ大きさか、あるいは位相差層より大きい大きさのパターンで形成することが望ましい。   The size of the pattern of the light scattering layer that is the cell gap adjusting layer is preferably the same as the size of the retardation layer in plan view or larger than that of the retardation layer.

なお、本実施形態に係るカラーフィルタ基板を用いて構成した液晶表示装置において、セルギャップ調整層をカラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に形成した場合には、カラーフィルタ基板上のセルギャップ調整層を省くことができる。あるいは、透過部と反射部の液晶層の厚みが近い半透過型液晶表示装置(たとえば、特開2003−29252号公報や特開2009−93115号公報に開示される技術)に適用するカラーフィルタ基板では、セルギャップ調整層をより薄い厚みにするか、あるいはこれを省いた構成とすることができる。   In the liquid crystal display device configured using the color filter substrate according to this embodiment, when the cell gap adjustment layer is formed on the array substrate facing the color filter substrate, the cell gap adjustment layer on the color filter substrate is formed. It can be omitted. Alternatively, a color filter substrate applied to a transflective liquid crystal display device (for example, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-29252 or Japanese Patent Laid-Open No. 2009-93115) in which the liquid crystal layers of the transmissive portion and the reflective portion are close in thickness. Thus, the cell gap adjusting layer can be made thinner or omitted.

(着色画素の重畳形状)
TFT用露光装置は、3σが1.5μmの高いアライメント精度の装置が市販されている。TFTの場合には、金属配線に付されたアライメントマークが用いられているが、カラーフィルタの場合には、それと異なり、有機物膜(例えばブラックマトリクスなどの感光性着色組成物膜)に付されたアライメントマークを用いる。また、積層していく着色層も同様に、アライメントマークは有機物膜に付され、有機物膜の膜厚も1μmから4μmとTFTの配線と比較して厚く、パターンエッヂにもテーパが形成されるため、そのアライメント精度は、3σで4.5μmのアライメント精度が少なくとも必要となる。
(Colored pixel overlap shape)
As an exposure apparatus for TFT, an apparatus with high alignment accuracy in which 3σ is 1.5 μm is commercially available. In the case of TFT, an alignment mark attached to the metal wiring is used. However, in the case of a color filter, it is attached to an organic film (for example, a photosensitive colored composition film such as a black matrix). Use alignment marks. Similarly, in the colored layer to be laminated, the alignment mark is attached to the organic film, the film thickness of the organic film is 1 μm to 4 μm, which is thicker than the TFT wiring, and the pattern edge is also tapered. The alignment accuracy must be at least 3 μm and 4.5 μm alignment accuracy.

上述したように、VAやTN方式の液晶表示装置の液晶厚みは、約2μm〜4μmである。本発明のカラーフィルタにおける着色層の厚みは、その液晶厚みの0.6倍〜1倍程度である。従って、着色層の具体的厚みは、約1.2μm〜4μmとなる。   As described above, the liquid crystal thickness of the VA or TN liquid crystal display device is about 2 μm to 4 μm. The thickness of the colored layer in the color filter of the present invention is about 0.6 to 1 times the liquid crystal thickness. Therefore, the specific thickness of the colored layer is about 1.2 μm to 4 μm.

なお、ブラックマトリクスの画線幅は、モバイル(小型)液晶表示装置向けと大型TV向けで異なるが、約5μm〜30μmである。画素の開口率を優先する場合には、上述したように、ブラックマトリクスの形成を省いても良い。   The line width of the black matrix is about 5 μm to 30 μm, although it differs for mobile (small) liquid crystal display devices and large TVs. When giving priority to the aperture ratio of the pixel, as described above, the formation of the black matrix may be omitted.

図10に厚い膜厚の着色画素22のパターンエッヂ形状を、図11に薄い膜厚の着色画素23のパターンエッヂ形状をそれぞれ示す。アライメントに関わるパターンエッヂの長さm、nを4.5μmとし、着色画素22の膜厚s,着色画素23の膜厚tに、上述した着色層の厚み1.2μm以上4.0μm以下を適用し、そのパターンエッジのテーパ角度θ,θ(着色画素端部の透明基板1の面となす角度)を計算すると、その角度範囲は、約15°以上40°以下となる。従って、着色層22,23の膜厚s,tにもよるが、良好な平坦性を得るためには、15°以上40°以下のテーパ角度で着色画素の端部形状を形成することが望ましい。 FIG. 10 shows the pattern edge shape of the thick colored pixel 22 and FIG. 11 shows the pattern edge shape of the thin colored pixel 23. The length m and n of the pattern edge related to the alignment is 4.5 μm, and the thickness of the colored layer 22 and the thickness t of the colored pixel 23 are 1.2 μm to 4.0 μm. When the taper angles θ 1 and θ 2 of the pattern edges (angles formed with the surface of the transparent substrate 1 at the end of the colored pixels) are calculated, the angle range is about 15 ° to 40 °. Therefore, although depending on the film thicknesses s and t of the colored layers 22 and 23, in order to obtain good flatness, it is desirable to form the end shape of the colored pixel at a taper angle of 15 ° to 40 °. .

なお、着色画素の端部形状は、重合開始剤の量、現像方法、露光量などを変えるなど、種々の方法で制御することができる。着色画素の平面視形状は、着色画素の連続したストライプ形状であるのが好ましい。   The end shape of the colored pixel can be controlled by various methods such as changing the amount of the polymerization initiator, the developing method, and the exposure amount. The planar view shape of the colored pixels is preferably a continuous stripe shape of the colored pixels.

本実施形態に係るカラーフィルタ基板上に、カラーフィルタ表面の微妙なテクスチャーや、後述するセルギャップ調整層表面や、セルギャップ調整層形成前の処理(配向処理)等の0.1μm以下の表面の凹凸をカバーする目的や、電気絶縁性を向上させる観点で、透明樹脂からなる保護層や絶縁層を積層しても良い。保護層は、スペーサの高さをある程度確保するために、用いる透明樹脂の分子量を大きくするなどの工夫により、追随性を確保(平坦性確保と逆の方向)しやすいものを形成することができる。保護層を、たとえば0.05μm〜0.3μmの薄い膜厚で塗布形成することにより、スペーサ高さを確保することができる。また、あらかじめスペーサを高く形成することで、透明樹脂などで膜厚1μm以上の保護層を形成してもよい。保護層は、配向膜を兼ねても良いし、後述する位相差層の前処理の前にあらかじめ塗布形成しても良い。あるいは、位相差層や液晶の配向膜の光配向をアシストする添加剤(たとえば紫外線吸収剤)を含有するものであっても良い。さらに、保護層を介してITOなどと呼称される金属酸化物の薄膜による透明導電膜を形成しても良い。また、遮光層と同じ材料で突起をあらかじめ画素内に形成し、さらに着色層を積層して配向制御用構造物として用いても良い。スペーサと配向制御用構造物を兼用しても良い。例えば、TFT基板側の液晶を駆動するTFT素子と、カラーフィルタ基板側の台座とを向かい合うように画素中心に形成することで垂直配向の液晶ディスプレイのスペーサと配向制御用構造物として兼用することができる。   On the color filter substrate according to the present embodiment, a fine texture of the color filter surface, a cell gap adjustment layer surface described later, a surface of 0.1 μm or less such as a process (orientation process) before the cell gap adjustment layer is formed. A protective layer or an insulating layer made of a transparent resin may be laminated for the purpose of covering unevenness and improving the electrical insulation. The protective layer can be formed so as to ensure followability (opposite to ensure flatness) by increasing the molecular weight of the transparent resin to be used in order to ensure the height of the spacer to some extent. . The spacer height can be secured by coating and forming the protective layer with a thin film thickness of, for example, 0.05 μm to 0.3 μm. Alternatively, a protective layer having a thickness of 1 μm or more may be formed of a transparent resin or the like by previously forming a high spacer. The protective layer may also serve as an alignment film, or may be applied and formed in advance before the pretreatment of the retardation layer described later. Or you may contain the additive (for example, ultraviolet absorber) which assists the photo-alignment of the phase difference layer or the alignment film of a liquid crystal. Further, a transparent conductive film made of a metal oxide thin film called ITO or the like may be formed through a protective layer. Further, a protrusion may be formed in the pixel in advance using the same material as the light shielding layer, and a colored layer may be further stacked to be used as an alignment control structure. A spacer and an alignment control structure may be used together. For example, a TFT element for driving a liquid crystal on the TFT substrate side and a pedestal on the color filter substrate side are formed at the center of the pixel so as to face each other, so that it can be used as a spacer for a vertically aligned liquid crystal display and an alignment control structure. it can.

透明導電膜は、櫛歯状に形成しても良く、液晶配向制御や液晶のディスクリネーション防止を目的に 開口部であるスリットを透明導電膜に形成しても良い。あるいは、HANや特許文献8に開示される技術における斜め電界効果付与のためなどに必要なパターンの形成を、透明導電膜に対し実施することができる。   The transparent conductive film may be formed in a comb-like shape, and slits that are openings may be formed in the transparent conductive film for the purpose of controlling liquid crystal alignment and preventing liquid crystal disclination. Alternatively, formation of a pattern necessary for imparting an oblique electric field effect in the technology disclosed in HAN and Patent Document 8 can be performed on the transparent conductive film.

(位相差層)
半透過型液晶表示装置の反射部は、透過部と比較して光路差のほかに液晶に起因する位相差の差が生じる。このような反射部と透過部の位相差の違いにより、反射部の反射光や黒表示に着色を生じたり、あるいはノーマリブラック表示であるはずの表示がノーマリホワイト表示となることがあり、位相差の問題は大きい。
(Retardation layer)
The reflection part of the transflective liquid crystal display device has a difference in phase difference caused by liquid crystal in addition to the optical path difference as compared with the transmission part. Due to such a difference in phase difference between the reflective part and the transmissive part, the reflected light and black display of the reflective part may be colored, or the display that should be normally black display may be normally white display, The problem of phase difference is significant.

これに対し、入射光を1/4波長位相差をずらし、反射電極での反射によってさらに1/4波長分位相差を加えることで、この問題を解消することができる(直線偏光に変換した入射光を該位相差層の厚み方向に1回の往復にて90度偏光回転させる)。   On the other hand, this problem can be solved by shifting the phase difference of the 1/4 wavelength of incident light and adding a phase difference of 1/4 wavelength by reflection at the reflection electrode (incident converted to linearly polarized light). The light is rotated by 90 degrees in one reciprocation in the thickness direction of the retardation layer).

本発明に係る半透過型液晶表示装置において、位相差層に1/4波長位相、あるいは1/2波長位相を変化させる機能を付与する具体的な手法として、高分子液晶や架橋性高分子液晶溶液を用いた塗布形成方法、上述したアルカリ可溶な透明樹脂に複屈折調整剤を添加し形成する方法、重合性液晶化合物を用いる方法などが挙げられる。重合性液晶化合物の場合は、円盤状の分子構造を有するディスコティック重合性液晶化合物や棒状重合性液晶化合物を用いることができる。これらの列記した方法や材料を組み合わせて形成しても良い。   In the transflective liquid crystal display device according to the present invention, a polymer liquid crystal or a crosslinkable polymer liquid crystal is used as a specific method for imparting a function of changing a quarter wavelength phase or a half wavelength phase to the retardation layer. Examples thereof include a coating formation method using a solution, a method of adding a birefringence modifier to the alkali-soluble transparent resin described above, a method of using a polymerizable liquid crystal compound, and the like. In the case of a polymerizable liquid crystal compound, a discotic polymerizable liquid crystal compound or a rod-shaped polymerizable liquid crystal compound having a disc-like molecular structure can be used. You may form combining these methods and materials which were listed.

また、偏光を1/4波長位相あるいは1/2波長位相変化させる機能付与の再現性を高めるため、位相差層の形成前に配向膜の形成や配向処理を施しても良い。重合性液晶化合物のように露光の量や露光波長で配向調整ができる場合は、着色画素の色によってその配向の密度や配向方向を調整することができる。配向膜の配向処理も、上記重合性液晶化合物と同様の光配向処理を採用できる。   Further, in order to enhance the reproducibility of imparting the function of changing the polarization phase by a quarter wavelength phase or a half wavelength phase, an orientation film may be formed or an orientation treatment may be performed before the retardation layer is formed. When the alignment can be adjusted by the amount of exposure and the exposure wavelength as in the case of the polymerizable liquid crystal compound, the density and the alignment direction of the alignment can be adjusted by the color of the colored pixel. For the alignment treatment of the alignment film, the same optical alignment treatment as that for the polymerizable liquid crystal compound can be employed.

露光機は、超高圧水銀灯、YAGレーザ、固体レーザ、半導体レーザなどを露光波長も含め適宜選択することができる。レーザ露光のように露光波長の選択やレーザショット回数による露光量調整、レーザ光の入射角度等で、配向の密度や配向方向を調整することができる。複数のフォトマスクを用いて対応する着色画素毎に選択露光しても良い。複数方向からの照射を一度に行っても良い。また、露光は、偏光照射あるいは非偏光照射を問わない。先に偏光照射を行って後、加温しながら非偏光照射で固定化を行っても良い。酸素阻害がある場合は、不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。   As the exposure machine, an ultrahigh pressure mercury lamp, a YAG laser, a solid-state laser, a semiconductor laser, and the like can be appropriately selected including the exposure wavelength. Like laser exposure, the alignment density and alignment direction can be adjusted by selecting the exposure wavelength, adjusting the exposure amount by the number of laser shots, the incident angle of the laser beam, and the like. Selective exposure may be performed for each corresponding colored pixel using a plurality of photomasks. Irradiation from a plurality of directions may be performed at a time. The exposure may be performed with polarized light irradiation or non-polarized light irradiation. Immobilization may be performed by non-polarization irradiation while heating after polarization irradiation first. When there is oxygen inhibition, it is preferably performed in an inert gas atmosphere.

位相差層の膜厚は、0.5μmから5μm程度の範囲で、カラーフィルタ構成材料のみやあるいは液晶表示装置に適用する液晶の複屈折率にあわせて調整すればよい。位相差層の位相差の差は、露光量のほか重合性液晶化合物に加える重合性開始剤の添加量やその種類、ブレンドにより調整することができる。また、重合性液晶化合物がモノマーである場合、モノマーの反応性基を複数とすることで架橋密度をあげ、信頼性高い位相差層とすることができる。   The thickness of the retardation layer may be adjusted in the range of about 0.5 μm to 5 μm according to the color filter constituent material alone or the birefringence of the liquid crystal applied to the liquid crystal display device. The difference in retardation of the retardation layer can be adjusted by the addition amount, type, and blend of the polymerizable initiator added to the polymerizable liquid crystal compound in addition to the exposure amount. Further, when the polymerizable liquid crystal compound is a monomer, the crosslinking density can be increased by using a plurality of monomer reactive groups, and a highly reliable retardation layer can be obtained.

位相差層を、着色画素のそれぞれ主要な透過光の波長に合わせた位相差層とすることもできる。ノーマリブラック表示の場合、着色画素上に形成する位相差層のみでなく、遮光層(額縁部)上の位相差層にも1/4波長、あるいは1/2波長位相変化させる機能を付与することで、光漏れをなくすことができる。さらに、1/4波長層と1/2波長層を重ねて広帯域位相差層としても良い。ノーマリブラック表示の液晶表示装置において、位相差層11’を額縁状の遮光層2上に、位相差層11’と遮光層11の合計膜厚と緑色画素の膜厚とがほぼ等しくなるように形成することで、光漏れを無くし、画質向上につなげることができる。   The retardation layer may be a retardation layer that matches the wavelength of each principal transmitted light of the colored pixel. In the case of normally black display, not only a retardation layer formed on a colored pixel but also a retardation layer on a light shielding layer (frame portion) is provided with a function of changing the phase of a quarter wavelength or a half wavelength. Thus, light leakage can be eliminated. Furthermore, a quarter wavelength layer and a half wavelength layer may be overlapped to form a broadband retardation layer. In the normally black liquid crystal display device, the retardation layer 11 ′ is placed on the frame-shaped light shielding layer 2 so that the total thickness of the retardation layer 11 ′ and the light shielding layer 11 is substantially equal to the thickness of the green pixel. By forming the film, light leakage can be eliminated and image quality can be improved.

重合性液晶化合物を位相差層として用いる場合、位相差層形成前に前処理として配向膜を塗布形成し、配向処理を行っても良い。また、位相差層を形成してカラーフィルタ基板とした後、液晶配向のための配向膜を形成することが望ましい。当配向膜が紫外線等のエネルギー線で配向量を調整できる配向膜である場合は、上述したようなレーザ露光で透過部と反射部の配向量を変えたり、また、色毎の配向を異ならせることができる。あるいは、位相差層の配向処理に用いた配向膜を透過部の液晶配向に用い、また、反射部の位相差層には異なる配向機能をもつ膜を別途形成することもできる。   When a polymerizable liquid crystal compound is used as the retardation layer, an alignment film may be applied and formed as a pretreatment before the retardation layer is formed, and the alignment treatment may be performed. In addition, it is desirable to form an alignment film for liquid crystal alignment after forming a retardation layer to form a color filter substrate. When this alignment film is an alignment film whose alignment amount can be adjusted with an energy beam such as ultraviolet rays, the alignment amount of the transmission part and the reflection part is changed by laser exposure as described above, or the alignment for each color is made different. be able to. Alternatively, the alignment film used for the alignment treatment of the retardation layer can be used for liquid crystal alignment of the transmission part, and a film having a different alignment function can be separately formed on the retardation layer of the reflection part.

位相差層の下地となる配向膜に用いることのできる有機化合物には、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、スチレン/ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネート等のポリマーおよびシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよびアルキル基(炭素原子数6以上が好ましい)を有するアルキル変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。   Examples of organic compounds that can be used for the alignment film serving as the base of the retardation layer include polymethyl methacrylate, acrylic acid / methacrylic acid copolymer, styrene / maleimide copolymer, polyvinyl alcohol, and poly (N-methylolacrylamide). , Styrene / vinyl toluene copolymer, chlorosulfonated polyethylene, nitrocellulose, polyvinyl chloride, chlorinated polyolefin, polyester, polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, vinyl acetate / vinyl chloride copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer And polymers such as carboxymethylcellulose, polyethylene, polypropylene and polycarbonate, and compounds such as silane coupling agents. Examples of preferable polymers include polyimide, polystyrene, polymers of styrene derivatives, gelatin, polyvinyl alcohol, and alkyl-modified polyvinyl alcohol having an alkyl group (preferably having 6 or more carbon atoms).

カラーフィルタの着色画素表面をラビングすることでも配向効果を得ることができる。さらに、市販の配向膜材料が適用でき、例えば 日産化学社製の配向膜材料(サンエバー)、日立化成デュポンマイクロシステムズ社製の配向膜材料(QL、LXシリーズ)、JSR社製の配向膜材料(ALシリーズ)、チッソ社製の配向剤(リクソンアライナー)等が挙げられる。これら配向膜材料は、インクジェット用インクとして粘度調整を行う場合、ガンマブチロラクトン、ジエチレングリコールモノエチルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、シクロヘキサノンなどの有機溶剤の添加にて可能である。   An orientation effect can also be obtained by rubbing the colored pixel surface of the color filter. Furthermore, commercially available alignment film materials can be applied, for example, an alignment film material (Sunever) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., an alignment film material (QL, LX series) manufactured by Hitachi Chemical DuPont Microsystems, Inc., an alignment film material manufactured by JSR ( AL series) and an orientation agent (Rixon aligner) manufactured by Chisso Corporation. These alignment film materials can be added by adding an organic solvent such as gamma-butyrolactone, diethylene glycol monoethyl acetate, diethylene glycol monobutyl acetate, or cyclohexanone when the viscosity is adjusted as an inkjet ink.

位相差層の下地となる配向膜の配向処理は、液晶表示装置として用いる液晶の配向膜の配向方法と同じ方法が採用できる。例えば、機械的に配向膜の表面を擦るラビング手法のほか、紫外光を用いる光配向の方法であっても良い。紫外光の光源は、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、ショートアーク型のキセノンランプ、固体レーザ、YAGレーザ、半導体レーザなど露光する紫外光の波長、照射角度、照射量など適宜選択できる。紫外光は、2方向、4方向など複数の方向からの照射方法を採用しても良い。   For the alignment treatment of the alignment film serving as the base of the retardation layer, the same method as the alignment method of the liquid crystal alignment film used as the liquid crystal display device can be employed. For example, in addition to a rubbing method that mechanically rubs the surface of the alignment film, a photo-alignment method using ultraviolet light may be used. The ultraviolet light source can be appropriately selected such as the wavelength, irradiation angle, and irradiation amount of the ultraviolet light to be exposed, such as an ultrahigh pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a short arc type xenon lamp, a solid laser, a YAG laser, and a semiconductor laser. The ultraviolet light may be irradiated from a plurality of directions such as two directions and four directions.

後述する本発明の実施例では、配向膜のパターン形成に最も簡便なインクジェット方式で行った例について説明するが、現像処理可能な感光性の配向膜材料を用い、フォトリソグラフィの手法でパターン形成を行っても良い。   In the embodiments of the present invention to be described later, an example of the simplest inkjet method for forming an alignment film pattern will be described. However, pattern formation is performed by a photolithography technique using a photosensitive alignment film material that can be developed. You can go.

セルギャップ調整層あるいは位相差層を、遮光部上に積層して遮光部段差を少なくすることは望ましい。図14に示すように、従来、カラーフィルタの着色画素3と遮光層2で生じていた段差aに起因する液晶配向ムラが、カラーフィルタの平坦性向上で改善されるのがその理由である。   It is desirable to stack the cell gap adjusting layer or the retardation layer on the light shielding part to reduce the light shielding part step. As shown in FIG. 14, the reason is that the liquid crystal alignment unevenness due to the level difference “a” that has conventionally occurred in the colored pixels 3 and the light shielding layer 2 of the color filter is improved by improving the flatness of the color filter.

なお、本発明に係るカラーフィルタ基板の透過部と反射部の面積比率は、その液晶表示装置の使用目的・条件で調整することができる。   In addition, the area ratio of the transmission part and the reflection part of the color filter substrate according to the present invention can be adjusted according to the purpose and conditions of use of the liquid crystal display device.

(遮光層材料/黒色組成物の調製)
(顔料分散体RD1)
着色剤としてC.I.ピグメントレッド254/C.I.ピグメントレッド177=80/20(重量比)混合物20部、分散剤としてBYK−2001を5部(固形分換算)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート75部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(RD1)を調製した。
(Preparation of light shielding layer material / black composition)
(Pigment dispersion RD1)
As a coloring agent, C.I. I. Pigment red 254 / C.I. I. Pigment Red 177 = 80/20 (weight ratio) 20 parts of a mixture, 5 parts of BYK-2001 as a dispersant (in terms of solid content), and 75 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent are treated with a bead mill to obtain a pigment dispersion (RD1) was prepared.

(顔料分散体YD1)
着色剤としてC.I.ピグメントイエロー150を20部、分散剤としてソルスパース24000を5部(固形分換算)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート75部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(YD1)を調製した。
(Pigment dispersion YD1)
As a coloring agent, C.I. I. A pigment dispersion (YD1) was prepared by treating 20 parts of Pigment Yellow 150, 5 parts of Solsperse 24000 as a dispersant (in terms of solid content) and 75 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent with a bead mill.

(顔料分散液BD1)
着色剤としてC.I.ピグメントブルー15:6を20部、分散剤としてアジスパーPB−821を5部(固形分換算)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート75部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(BD1)を調製した。
(Pigment dispersion BD1)
As a coloring agent, C.I. I. Pigment Blue 15: 6, 20 parts of Ajisper PB-821 as a dispersant (in terms of solid content), and 75 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent are treated with a bead mill to prepare a pigment dispersion (BD1) did.

(顔料分散液VD1)
着色剤としてC.I.ピグメントバイオレット23を20部、分散剤としてアジスパーPB−821を5部(固形分換算)、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート75部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(VD1)を調製した。
(Pigment dispersion liquid VD1)
As a coloring agent, C.I. I. A pigment dispersion (VD1) was prepared by treating 20 parts of Pigment Violet 23, 5 parts of Ajisper PB-821 as a dispersant (in terms of solid content) and 75 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent using a bead mill.

(樹脂溶液(P1)の合成)
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
(Synthesis of resin solution (P1))
The reaction vessel was charged with 800 parts of cyclohexanone, heated while injecting nitrogen gas into the vessel, and a mixture of the following monomer and thermal polymerization initiator was added dropwise to carry out a polymerization reaction.

スチレン 60部
メタクリル酸 60部
メチルメタクリレート 65部
ブチルメタクリレート 65部
熱重合開始剤 10部
連鎖移動剤 3部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。この樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液(P1)とした。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約10,000であった。
Styrene 60 parts Methacrylic acid 60 parts Methyl methacrylate 65 parts Butyl methacrylate 65 parts Thermal polymerization initiator 10 parts Chain transfer agent 3 parts After dripping and heated sufficiently, 2.0 parts of thermal polymerization initiator was dissolved in 50 parts of cyclohexanone. Then, the reaction was continued and an acrylic resin solution was obtained. An acrylic resin solution was prepared by adding cyclohexanone to the resin solution so that the non-volatile content was 20% by weight, and it was designated as resin solution (P1). The weight average molecular weight of the acrylic resin was about 10,000.

(黒色組成物)
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルタで濾過して黒色組成物を得た。黒色組成物は、後の実施例で遮光層及び台座の形成に用いる。
(Black composition)
A mixture having the following composition was stirred and mixed so as to be uniform, and then filtered through a 5 μm filter to obtain a black composition. The black composition is used to form a light shielding layer and a pedestal in a later example.

上記顔料分散液(RD1) 21部
上記顔料分散液(BD1) 17部
上記顔料分散液(YD1) 4部
樹脂溶液(P−1) 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート 4.8部
光重合開始剤
(チバガイギー社製「イルガキュア−369」) 2.8部
光増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 0.2部
シクロヘキサノン 36.2部
以上のようにして得た黒色組成物は、塗布形成後の硬化させた膜厚1μmで、およそ1.8の光学濃度(OD値)である。塗布条件により膜厚調整が可能である。樹脂の固形比(樹脂溶液)の成分比調整で塗膜の光学濃度の調整も可能である。なお、上記黒色組成物では、緑色有機顔料は遮光性が悪いため、添加をしていない。
21 parts of the above pigment dispersion (RD1) 17 parts of the above pigment dispersion (BD1) 4 parts of the above pigment dispersion (YD1) 9 parts of the resin solution (P-1) 4.8 parts of trimethylolpropane triacrylate Photopolymerization initiator ( "Irgacure-369" manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.) 2.8 parts Photosensitizer ("EAB-F" manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 0.2 parts Cyclohexanone 36.2 parts The black composition obtained as described above was coated After the formation, the cured film thickness is 1 μm, and the optical density (OD value) is approximately 1.8. The film thickness can be adjusted depending on the application conditions. It is also possible to adjust the optical density of the coating film by adjusting the component ratio of the resin solid ratio (resin solution). In addition, in the said black composition, since the green organic pigment has bad light-shielding property, it is not added.

(光学濃度(OD)の測定)
光学濃度(OD値)は物質が光を吸収する程度を表わす値であり、光路長が一定のとき、OD値が大きいほど物質の濃度が高いことを示す。本発明における光学濃度(OD値)は下記数式(1)で表される。上記にて得られた黒色組成物塗布基板をオリンパス社製分光器OSP−200を用いてC光源での三刺激値Yを測定し、式1を用いて光学濃度(OD)を算出した。
(Measurement of optical density (OD))
The optical density (OD value) is a value representing the extent to which a substance absorbs light. When the optical path length is constant, the larger the OD value, the higher the concentration of the substance. The optical density (OD value) in the present invention is represented by the following mathematical formula (1). The tristimulus value Y with a C light source was measured using the Olympus spectroscope OSP-200 on the black composition coated substrate obtained above, and the optical density (OD) was calculated using Equation 1.

〔式1〕
光学濃度(OD)=−log(Y/100)・・・(1)
(但し、YはC光源での三刺激値Yである)
測定用試料として、有機溶剤で希釈し、濃度調整した黒色組成物Blkをガラス基板上に1μmの厚さに塗工し、自然乾燥させた。ホットプレートにて90℃で1分間加熱して、余剰の溶剤を除去乾燥させた。その後、230℃にて1時間オーブンで焼成を行って遮光層の光学濃度測定試料とした。光学濃度(OD)は、およそ1.8であった。
[Formula 1]
Optical density (OD) = − log (Y / 100) (1)
(Y is the tristimulus value Y with the C light source)
As a measurement sample, a black composition Blk diluted with an organic solvent and adjusted in concentration was applied on a glass substrate to a thickness of 1 μm and dried naturally. The mixture was heated on a hot plate at 90 ° C. for 1 minute to remove excess solvent and dry. Then, it baked in 230 degreeC oven for 1 hour, and was set as the optical density measurement sample of a light shielding layer. The optical density (OD) was approximately 1.8.

塗布条件により、膜厚の調整が可能である。また、樹脂溶液の成分(固形分)比の調整により、濃度を制御することも可能である。上記黒色組成物で、膜厚を4μmから5μmと厚く形成する場合には、樹脂溶液と溶剤(シクロヘキサノンなど)の配合量を増やし、有機顔料濃度を黒色組成物の10%前後にすることで対応することができる。このときの遮光性は、光学濃度で3から4の範囲に設定することができる。   The film thickness can be adjusted depending on the coating conditions. It is also possible to control the concentration by adjusting the component (solid content) ratio of the resin solution. When the film thickness is increased from 4 to 5 μm with the above black composition, it is possible to increase the blending amount of the resin solution and the solvent (cyclohexanone, etc.) and to set the organic pigment concentration to around 10% of the black composition. can do. The light shielding property at this time can be set in the range of 3 to 4 in terms of optical density.

後述する実施例では、黒色組成物の樹脂固形比および溶剤量を調整して、膜厚1.6μmにて光学濃度を約3とした。   In the examples described later, the resin solid ratio and the solvent amount of the black composition were adjusted so that the optical density was about 3 at a film thickness of 1.6 μm.

(光散乱層用樹脂組成物の調製)
感光性の光散乱層用樹脂組成物を以下に示す組成で調製した。
(Preparation of resin composition for light scattering layer)
A photosensitive resin composition for a light scattering layer was prepared with the following composition.

アルカリ可溶型感光性透明樹脂A2
:フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート樹脂 4.5重量部
透明粒子B3:MX180(綜研化学社製) 2重量部
光重合開始剤C:イルガキュア819
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製) 0.45重量部
溶剤D:シクロヘキサノン 21重量部
光重合モノマーE:M400(東亞合成社製) 2重量部
A2とCとEを混合し、塗布し、乾燥し、露光(200mJ/cm2 )し、現像した後、230℃で60分間硬膜化した後の透明樹脂の屈折率は、1.58(D線589nm)であった。
Alkali-soluble photosensitive transparent resin A2
: Epoxy acrylate resin having a fluorene skeleton 4.5 parts by weight Transparent particles B3: MX180 (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) 2 parts by weight Photopolymerization initiator C: Irgacure 819
(Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) 0.45 parts by weight Solvent D: Cyclohexanone 21 parts by weight Photopolymerization monomer E: M400 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 2 parts by weight A2, C and E are mixed, applied and dried. The refractive index of the transparent resin after exposure (200 mJ / cm 2 ), development, and hardening at 230 ° C. for 60 minutes was 1.58 (D line 589 nm).

上記A2、B3、C、D、Eを重量比でA2:B3:C:D:E=4.5:2:0.45:21:2にしてメディアレス分散機で3時間混合撹拌し、光散乱層用樹脂組成物を得た。このときの組成物の粘度は14cp/25℃であった。   A2: B3: C: D: E in the above weight ratio of A2, B3, C, D, E is 4.5: 2: 0.45: 21: 2 and mixed and stirred for 3 hours with a medialess disperser. A resin composition for a light scattering layer was obtained. The viscosity of the composition at this time was 14 cp / 25 ° C.

(着色画素材料/着色組成物の調製)
[顔料製造例R2]
ジケトピロロピロール系赤色顔料PR254(チバスペシャリティケミカルズ社製「イルガフォアレッドB-CF」;R−1)100部、色素誘導体(D−1)18部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、60℃で10時間混練した。
(Preparation of colored pixel material / colored composition)
[Pigment production example R2]
100 parts of diketopyrrolopyrrole red pigment PR254 ("Irgafoa Red B-CF" manufactured by Ciba Specialty Chemicals; R-1), 18 parts of dye derivative (D-1), 1000 parts of crushed salt, and 120 parts of diethylene glycol Was charged into a stainless steel 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) and kneaded at 60 ° C. for 10 hours.

この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、115部のソルトミリング処理顔料(R2)を得た。   The mixture was added to 2000 parts of warm water, heated to about 80 ° C. and stirred with a high speed mixer for about 1 hour to form a slurry, filtered and washed repeatedly to remove salt and solvent, and then at 80 ° C. for 24 hours. Dried to obtain 115 parts of a salt milled pigment (R2).

[顔料製造例R3]
アントラキノン系赤色顔料PR177(チバスペシャリティケミカルズ社製「クロモフタルレッドA2B」)100部、色素誘導体(D−2)8部、粉砕した食塩700部、およびジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で4時間混練した。この混合物を温水4000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、102部のソルトミリング処理顔料(R3)を得た。
[Pigment production example R3]
100 parts of anthraquinone red pigment PR177 (“Chromophthal Red A2B” manufactured by Ciba Specialty Chemicals), 8 parts of a dye derivative (D-2), 700 parts of crushed salt, and 180 parts of diethylene glycol are made of 1 gallon kneader made of stainless steel (Inoue Seisakusho) And kneaded at 70 ° C. for 4 hours. The mixture was put into 4000 parts of warm water, heated to about 80 ° C., stirred with a high speed mixer for about 1 hour to form a slurry, filtered and washed with water to remove salt and solvent, and then at 80 ° C. for 24 hours. Drying gave 102 parts of salt milled pigment (R3).

[顔料製造例R4]
スルホン化フラスコにtert−アミルアルコール170部を窒素雰囲気下において装填し、ナトリウム11.04部を添加し、この混合物を92〜102℃に加熱した。溶融したナトリウムを激しく撹拌しながら100〜107℃に一晩保持した。
[Pigment production example R4]
A sulfonation flask was charged with 170 parts of tert-amyl alcohol under a nitrogen atmosphere, 11.04 parts of sodium was added, and the mixture was heated to 92-102 ° C. The molten sodium was kept at 100-107 ° C. overnight with vigorous stirring.

得られた溶液に、4−クロロベンゾニトリルの44.2部およびジイソプロピルスクシナートの37.2部を、80℃でtert−アミルアルコール50部中に溶解した溶液を、80〜98℃で2時間かけて導入した。導入後、この反応混合物を80℃でさらに3時間撹拌し、同時にジイソプロピルスクシナート4.88部を滴下添加した。   A solution prepared by dissolving 44.2 parts of 4-chlorobenzonitrile and 37.2 parts of diisopropyl succinate in 50 parts of tert-amyl alcohol at 80 ° C. was dissolved in 80 to 98 ° C. Introduced over time. After the introduction, the reaction mixture was further stirred at 80 ° C. for 3 hours, and 4.88 parts of diisopropyl succinate was added dropwise at the same time.

この反応混合物を室温に冷却し、メタノール270部、水200部、および濃硫酸48.1部の20℃の混合物に添加し、20℃で攪拌を6時間続けた。得られた赤色混合物を濾過し、残留物をメタノールと水とで洗浄した後、80℃で乾燥して、46.7部の赤色顔料(R4)を得た。   The reaction mixture was cooled to room temperature and added to a 20 ° C. mixture of 270 parts of methanol, 200 parts of water, and 48.1 parts of concentrated sulfuric acid and stirring was continued at 20 ° C. for 6 hours. The obtained red mixture was filtered, and the residue was washed with methanol and water and then dried at 80 ° C. to obtain 46.7 parts of a red pigment (R4).

[顔料製造例G2]
塩化アルミニウム356部および塩化ナトリウム6部の200℃の溶融塩に、亜鉛フタ
ロシアニン46部を溶解し、130℃まで冷却し、1時間攪拌した。反応温度を180℃に昇温し、臭素を1時間あたり10部で10時間滴下した。その後、塩素を1時間あたり0.8部で5時間導入した。
[Pigment production example G2]
In a molten salt of 200 ° C. of 356 parts of aluminum chloride and 6 parts of sodium chloride, 46 parts of zinc phthalocyanine was dissolved, cooled to 130 ° C., and stirred for 1 hour. The reaction temperature was raised to 180 ° C., and bromine was added dropwise at 10 parts per hour for 10 hours. Thereafter, chlorine was introduced at 0.8 parts per hour for 5 hours.

この反応液を水3200部に徐々に注入したのち、濾過、水洗して107.8部の粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の1分子内に含まれる平均臭素化数は14.1個、平均塩素数は1.9個であった。なお、当実施例において、臭素化数を限定するものでない。   The reaction solution was gradually poured into 3200 parts of water, then filtered and washed with water to obtain 107.8 parts of a crude zinc halide phthalocyanine pigment. The average number of brominations contained in one molecule of the crude zinc halide phthalocyanine pigment was 14.1 and the average number of chlorine was 1.9. In this example, the bromination number is not limited.

得られた粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料120部、粉砕した食塩1600部、およびジエチレングリコール270部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で12時間混練した。   120 parts of the obtained crude zinc halide phthalocyanine pigment, 1600 parts of crushed salt and 270 parts of diethylene glycol were charged into a stainless steel 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) and kneaded at 70 ° C. for 12 hours.

この混合物を温水5000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、117部のソルトミリング処理顔料(G2)を得た。   The mixture was poured into 5000 parts of warm water, stirred at a high speed mixer for about 1 hour while being heated to about 70 ° C. to form a slurry, filtered and washed repeatedly to remove salt and solvent, and then at 80 ° C. for 24 hours. Drying gave 117 parts of salt milled pigment (G2).

[顔料製造例Y2]
セパラブルフラスコに水150部を仕込み、さらに攪拌しながら35%塩酸63部を仕込み、塩酸溶液を調製した。発泡に注意しながらベンゼンスルホニルヒドラジド38.7部を仕込み、液温が0℃以下になるまで氷を追加した。冷却後、30分かけて亜硝酸ナトリウム19部を仕込み、0〜15℃の間で30分撹拌した後、ヨウ化カリウムでんぷん紙で着色が認められなくなるまでスルファミン酸を仕込んだ。
[Pigment production example Y2]
A separable flask was charged with 150 parts of water, and further stirred with 63 parts of 35% hydrochloric acid to prepare a hydrochloric acid solution. While paying attention to foaming, 38.7 parts of benzenesulfonyl hydrazide was charged, and ice was added until the liquid temperature became 0 ° C. or lower. After cooling, 19 parts of sodium nitrite was charged over 30 minutes, stirred for 30 minutes at 0 to 15 ° C., and then sulfamic acid was charged until no coloration was observed on the potassium iodide starch paper.

次に、バルビツール酸25.6部を添加した後、55℃まで昇温し、2時間そのまま撹拌した。次いで、バルビツール酸25.6部を投入し、80℃まで昇温した後、pHが5になるまで水酸化ナトリウムを投入した。さらに80℃で3時間撹拌した後、70℃まで温度を下げ、濾過し、温水洗浄を行った。   Next, after adding 25.6 parts of barbituric acid, it heated up to 55 degreeC and stirred as it was for 2 hours. Next, 25.6 parts of barbituric acid was added, the temperature was raised to 80 ° C., and then sodium hydroxide was added until the pH reached 5. Furthermore, after stirring at 80 degreeC for 3 hours, temperature was lowered | hung to 70 degreeC, it filtered, and warm water washing was performed.

得られたプレスケーキを1200部の温水にリスラリーした後、80℃で2時間攪拌した。その後、そのままの温度で濾過を行い、80℃の水2000部で温水洗浄を行い、ベンゼンホンアミドが濾液側へ移行していることを確認した。得られたプレスケーキを80℃で乾燥し、アゾバルビツール酸ジナトリウム塩61.0部を得た。   The obtained press cake was reslurried in 1200 parts of warm water, and then stirred at 80 ° C. for 2 hours. Thereafter, filtration was performed at the same temperature, and washing with 2000 parts of water at 80 ° C. was performed with warm water, and it was confirmed that benzenephonamide was transferred to the filtrate side. The obtained press cake was dried at 80 ° C. to obtain 61.0 parts of disodium azobarbituric acid.

次いで、セパラブルフラスコに水200部を仕込み、さらに撹拌しながら、得られたアゾバルビツール酸ジナトリウム塩の粉末8.1部を投入して分散した。均一に分散した後、溶液を95℃まで昇温した、メラミン5.7部、ジアリルアミノメラミン1.0部を添加した。さらに、塩化コバルト(II)6水和物6.3部を水30部に溶解した緑色溶液を30分かけて滴下した。滴下終了後、90℃で1.5時間錯体化を行った。   Next, 200 parts of water was charged into a separable flask, and 8.1 parts of the obtained disodium azobarbituric acid powder was added and dispersed while stirring. After uniformly dispersing, the solution was heated to 95 ° C., and 5.7 parts of melamine and 1.0 part of diallylaminomelamine were added. Further, a green solution obtained by dissolving 6.3 parts of cobalt (II) chloride hexahydrate in 30 parts of water was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, complexation was performed at 90 ° C. for 1.5 hours.

その後、pHを5.5に調整し、さらにキシレン4部、オレイン酸ナトリウム0.4部、水16部をあらかじめ攪拌してエマルジョン状態とした溶液20.4部を添加し、さらに4時間加温撹拌した。70℃まで冷却した後、速やかに濾過し、無機塩が洗浄できるまで70℃で温水洗を繰り返した。   Thereafter, the pH was adjusted to 5.5, 20.4 parts of xylene, 0.4 part of sodium oleate, and 16 parts of water were previously stirred to add 20.4 parts of an emulsion, and further heated for 4 hours. Stir. After cooling to 70 ° C., it was quickly filtered, and warm water washing was repeated at 70 ° C. until the inorganic salt could be washed.

その後、乾燥、粉砕の工程を経て、14部のアゾ系黄色顔料(Y2)を得た。   Thereafter, 14 parts of an azo yellow pigment (Y2) was obtained through drying and grinding processes.

[顔料製造例B2]
銅フタロシアニン系青色顔料PB15:6(東洋インキ製造社製「リオノールブルーES」)100部、粉砕した食塩800部、およびジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で12時間混練した。
[Pigment production example B2]
100 parts of copper phthalocyanine blue pigment PB15: 6 (“Rionol Blue ES” manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.), 800 parts of crushed salt, and 100 parts of diethylene glycol were charged into a stainless steel 1 gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) at 70 ° C. And kneaded for 12 hours.

この混合物を温水3000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、98部のソルトミリング処理顔料(B2)を得た。   The mixture was poured into 3000 parts of warm water, stirred at a high speed mixer for about 1 hour while being heated to about 70 ° C. to form a slurry, filtered and washed repeatedly to remove salt and solvent, and then at 80 ° C. for 24 hours. Dried to obtain 98 parts of salt milled pigment (B2).

[顔料製造例V2]
LIONOGEN VIOLET RL(東洋インキ製造製)300部を96%硫酸3000部に投入し、1時間撹拌した後、5℃の水に注入した。1時間撹拌後、濾過し、温水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、70℃で乾燥した。
[Pigment production example V2]
300 parts of LIONOGEN VIOLET RL (manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) was added to 3000 parts of 96% sulfuric acid, stirred for 1 hour, and poured into water at 5 ° C. After stirring for 1 hour, the mixture was filtered, washed with warm water until the washing solution became neutral, and dried at 70 ° C.

得られたアシッドペースティング処理顔料を120部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、90℃で18時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、118部のソルトミリング処理顔料(V2)を得た。   120 parts of the obtained acid pasting pigment, 1600 parts of sodium chloride, and 100 parts of diethylene glycol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were charged into a stainless gallon kneader (manufactured by Inoue Seisakusho) and kneaded at 90 ° C. for 18 hours. Next, this mixture is poured into about 5 liters of warm water, heated to about 70 ° C. and stirred with a high speed mixer for about 1 hour to form a slurry, then filtered and washed to remove sodium chloride and diethylene glycol, It was dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain 118 parts of a salt milled pigment (V2).

(樹脂溶液(P2)の調製)
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら100℃に加熱して、同温度で下記のモノマーおよび熱重合開始剤の混合物を1時間かけて滴下し
て重合反応を行った。
(Preparation of resin solution (P2))
A reaction vessel was charged with 800 parts of cyclohexanone, heated to 100 ° C. while injecting nitrogen gas into the vessel, and a mixture of the following monomer and thermal polymerization initiator was added dropwise at the same temperature over 1 hour to carry out a polymerization reaction. .

スチレン 70.0部
メタクリル酸 10.0部
メタクリル酸メチル 65.0部
メタクリル酸ブチル 65.0部
アゾビスイソブチロニトリル 10.0部
滴下後、さらに100℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル2.0部をシクロヘキサノン50部に溶解したものを添加し、さらに100℃で1時間反応を続けて樹脂溶液を合成した。
Styrene 70.0 parts Methacrylic acid 10.0 parts Methyl methacrylate 65.0 parts Butyl methacrylate 65.0 parts Azobisisobutyronitrile 10.0 parts After dropwise addition, the mixture is further reacted at 100 ° C for 3 hours, and then azo A solution obtained by dissolving 2.0 parts of bisisobutyronitrile in 50 parts of cyclohexanone was added, and the reaction was further continued at 100 ° C. for 1 hour to synthesize a resin solution.

室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃で20分間加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20%となるようにシクロヘキサノンを添加してアクリルの樹脂溶液(P2)を調製した。   After cooling to room temperature, about 2 g of the resin solution was sampled, heated and dried at 180 ° C. for 20 minutes to measure the nonvolatile content, and cyclohexanone was added to the previously synthesized resin solution so that the nonvolatile content was 20%. An acrylic resin solution (P2) was prepared.

(顔料分散体および着色組成物の調製)
下記表3に示す組成(重量部)の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して赤色、緑色、青色の顔料分散体を得た。

Figure 0005560865
(Preparation of pigment dispersion and coloring composition)
The mixture (parts by weight) shown in Table 3 below was uniformly stirred and mixed, then dispersed with a sand mill for 5 hours using zirconia beads having a diameter of 1 mm, and then filtered through a 5 μm filter to obtain red, green, and blue A pigment dispersion was obtained.
Figure 0005560865

その後、下記表4に示すように 顔料分散体アクリル樹脂溶液(P2)、モノマー、重合開始剤、増感剤、有機溶剤などの混合物を混合撹拌した後、5μmのフィルタでろ過し、赤色、緑色、青色のそれぞれ着色組成物を得た。以下の実施例では、下記表4の着色組成物を用いて、赤色画素、緑色画素、青色画素を形成した。

Figure 0005560865
Thereafter, as shown in Table 4 below, a mixture of a pigment dispersion acrylic resin solution (P2), a monomer, a polymerization initiator, a sensitizer, an organic solvent, and the like is mixed and stirred, then filtered through a 5 μm filter, and red, green And blue colored compositions were obtained. In the following examples, red pixels, green pixels, and blue pixels were formed using the colored composition shown in Table 4 below.
Figure 0005560865

以下、実施例1に基づいて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, based on Example 1, this invention is demonstrated in detail.

〔実施例1〕
(カラーフィルタ基板の作製)
図1、3及び6を参照して、実施例1に係るカラーフィルタ基板の作製について説明する。
[Example 1]
(Production of color filter substrate)
The production of the color filter substrate according to Example 1 will be described with reference to FIGS.

上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板1上に、図1、3及び6に示す額縁状の遮光層2と台座4を形成した。遮光層2の厚みは1.6μm、台座4の厚みは0.6μmとした。なお、遮光層2と台座4は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク(遮光層パターンと台座パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク)を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板1上に形成した。   A frame-shaped light shielding layer 2 and a pedestal 4 shown in FIGS. 1, 3 and 6 were formed on a transparent substrate 1 made of glass using the black composition described above. The thickness of the light shielding layer 2 was 1.6 μm, and the thickness of the base 4 was 0.6 μm. The light shielding layer 2 and the pedestal 4 are coated with the above-described black composition, dried, and then used with a gray-tone photomask (a photomask having a difference in transmittance between the light shielding layer pattern and the pedestal pattern). The film was formed on the transparent substrate 1 by a film hardening process by repeated exposure / development and heat treatment.

次いで、透明基板1上に、赤色画素R、緑色画素G、青色画素B、赤色積層部5R、緑色積層部5G、青色積層部5Bの積層によるスペーサ5を形成した。図1に示す反射部の着色画素を含む着色画素およびスペーサ形成のための露光用マスクは、グレートーンフォトマスク(着色画素の透過部パターンと反射部パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク)を用いた。その結果、着色画素の反射部には凹部が形成された。   Next, the spacer 5 was formed on the transparent substrate 1 by stacking the red pixel R, the green pixel G, the blue pixel B, the red stacked portion 5R, the green stacked portion 5G, and the blue stacked portion 5B. The exposure mask for forming colored pixels and spacers including the colored pixels in the reflective portion shown in FIG. 1 is a gray-tone photomask (a photomask in which the transmission pattern of the colored pixels and the reflective portion pattern are provided with different transmittances). Was used. As a result, a concave portion was formed in the reflective portion of the colored pixel.

透明基板1に直接形成される着色層(赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3B)部分の膜厚は、3.2μm±0.2μmとした。反射部(凹部)の着色画素の膜厚は1.6μm±0.2μmとした。本実施例では、着色画素の反射部である凹部を囲むように、高さ約1.6μmの着色画素の壁が形成されているので、次に示すインクジェットによる配向膜形成において、インク滴の着弾時にインク滴が凹部外に流出せずに配向膜を塗布形成することができる。   The film thickness of the colored layer (red pixel 3R, green pixel 3G, blue pixel 3B) formed directly on the transparent substrate 1 was set to 3.2 μm ± 0.2 μm. The film thickness of the colored pixel in the reflective part (concave part) was 1.6 μm ± 0.2 μm. In this embodiment, since the colored pixel wall having a height of about 1.6 μm is formed so as to surround the concave portion that is the reflective portion of the colored pixel, the landing of the ink droplets in the alignment film formation by ink jet shown below. Sometimes, the alignment film can be formed by applying ink droplets without flowing out of the recess.

次に、位相差層11を形成する前に前処理として、配向処理を以下のようにして実施した。即ち、位相差層11を形成するための着色画素表面の前処理として、日産化学社製の配向膜材料サンエバーを粘度調整したものを用いて、インクジェット塗布装置にて反射部着色画素上に選択的に乾燥膜厚が0.1μmになるように吐出した。   Next, as a pretreatment before forming the retardation layer 11, an alignment treatment was performed as follows. That is, as a pretreatment of the colored pixel surface for forming the retardation layer 11, a viscosity-adjusted alignment film material Sunever manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. is used, and selectively applied to the reflective portion colored pixels by the inkjet coating apparatus. Were discharged so that the dry film thickness was 0.1 μm.

インクジェットでの不吐出、ミスディレクション、ミスト無く正確に吐出するためには、不吐出時におけるレオロジー特性を制御する必要がある。インクジェットに充填されたインクの優れた吐出性を有するレオロジー特性は、周波数を100から0.1Hzまで変化させた時の23℃から25℃におけるインクの複素粘性率の初期値が20mPa・s以下、かつ、最大値が1000mPa以下で、周波数10Hzから50Hzでの正接損失が1から20である。インクジェットのノズルからの吐出量として、2から10pl(ピコリットル)の範囲内にて1画素あたり1回の吐出とした。   In order to discharge accurately without inkjet non-ejection, misdirection, and mist, it is necessary to control the rheological characteristics during non-ejection. The rheological properties of the ink ejected into the ink jet have excellent discharge properties. The initial value of the complex viscosity of the ink at 23 to 25 ° C. when the frequency is changed from 100 to 0.1 Hz is 20 mPa · s or less. The maximum value is 1000 mPa or less, and the tangent loss at a frequency of 10 Hz to 50 Hz is 1 to 20. The ejection amount from the inkjet nozzle was one ejection per pixel within a range of 2 to 10 pl (picoliter).

さらにホットプレート上で90℃で1分間加熱乾燥させた後、クリーンオーブン中260℃で40分間焼成し、硬膜した。続いて、この基板に対し一定方向にラビング処理を施すことにより、前処理とした。   Furthermore, after heating and drying at 90 ° C. for 1 minute on a hot plate, the film was baked at 260 ° C. for 40 minutes in a clean oven to form a film. Subsequently, a rubbing process was performed on the substrate in a certain direction to make a pretreatment.

前処理を行った反射部着色画素上に、以下に詳述する1/4波長変化させる位相差機能をもつ位相差層11を、膜厚1.6μm±0.1μmにて形成した。即ち、位相差層となる、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合し、0.6μmのフィルタで濾過して得た重合性液晶化合物を前処理を施した着色画素上に、乾燥膜厚が1.6μmになるように塗布し、ホットプレートにて90℃で2分間加熱乾燥し、液晶配向基板を得た。   A phase difference layer 11 having a phase difference function for changing a quarter wavelength, which will be described in detail below, was formed with a film thickness of 1.6 μm ± 0.1 μm on the pre-treated reflective portion colored pixels. That is, a dry film is formed on a colored pixel that is a retardation layer and is a mixture of the following composition that is stirred and mixed so as to be uniform and filtered through a 0.6 μm filter and pre-treated with a polymerizable liquid crystal compound. The film was applied to a thickness of 1.6 μm and dried by heating at 90 ° C. for 2 minutes on a hot plate to obtain a liquid crystal alignment substrate.

水平配向重合性液晶 39.7部
(BASFジャパン株式会社製「Paliocolor LC 242」)
光重合開始剤 0.3部
(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー907」)
界面活性剤 6.0部
(ビックケミー社製「BYK111」2%シクロヘキサノン溶液)
シクロヘキサノン 154.0部
次に、この重合性液晶化合物を塗布した基板を、半導体レーザを光源とする露光機を用い、フォトマスクを介して反射部のそれぞれ着色画素領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、レーザのショット回数を変えて、赤色画素領域では500mJ/cm、緑色画素領域では200mJ/cm、青色画素領域では5mJ/cmとしてそれぞれ露光し、さらに現像処理にて位相差層のパターンを形成した。
Horizontally-aligned polymerizable liquid crystal 39.7 parts (“Palocolor LC 242” manufactured by BASF Japan Ltd.)
Photopolymerization initiator 0.3 part ("Irgacure 907" manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.)
Surfactant 6.0 parts ("BYK111" 2% cyclohexanone solution manufactured by Big Chemie)
154.0 parts of cyclohexanone Next, the substrate coated with the polymerizable liquid crystal compound was exposed to ultraviolet rays for each colored pixel area of the reflection part through a photomask using an exposure machine using a semiconductor laser as a light source. The dose of ultraviolet rays, by changing the number of shots of the laser, 500 mJ / cm 2 in the red pixel region, 200 mJ / cm 2 in the green pixel region, a blue pixel regions respectively exposed as 5 mJ / cm 2, at further development A retardation layer pattern was formed.

続いて、基板をクリーンオーブンに入れ、230℃で40分間焼成を行なって1/4波長層である位相差層の形成されたカラーフィルタ基板を得た。   Subsequently, the substrate was placed in a clean oven and baked at 230 ° C. for 40 minutes to obtain a color filter substrate on which a retardation layer as a quarter wavelength layer was formed.

得られたカラーフィルタ基板の着色画素および位相差層の位相差の合計を測定したところ、赤色画素部分は波長630nmの光において166nm、緑色画素部分は波長550nmの光において136nm、青色画素部分は波長450nmの光において112nmであった。即ち、着色画素および位相差層の位相差の合計は、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係を満たしていることがわかる。   When the total of the phase difference between the colored pixels and the retardation layer of the obtained color filter substrate was measured, the red pixel portion was 166 nm for light of wavelength 630 nm, the green pixel portion was 136 nm for light of wavelength 550 nm, and the blue pixel portion was wavelength 112 nm in 450 nm light. That is, it can be seen that the sum of the phase differences of the colored pixel and the retardation layer satisfies the relationship of the sum of the phase differences in the red pixel ≧ the sum of the phase differences in the green pixel ≧ the sum of the phase differences in the blue pixel.

その結果を下記表5に示す。

Figure 0005560865
The results are shown in Table 5 below.
Figure 0005560865

額縁状の遮光層2上にも、同じ額縁状パターンにて位相差層11’を形成した。遮光層2と該遮光層上の位相差層11’の合計膜厚は約3.2μmであり、緑色画素3Gの膜厚と略同一とした。   The retardation layer 11 ′ was also formed on the frame-shaped light shielding layer 2 with the same frame-shaped pattern. The total film thickness of the light shielding layer 2 and the retardation layer 11 ′ on the light shielding layer is about 3.2 μm, which is substantially the same as the film thickness of the green pixel 3 </ b> G.

次に、光散乱層(セルギャップ調整層)12を、前記の光散乱層組成物をもちいて、1.9μmの膜厚にて形成した。形成方法は、光散乱層12のパターンを有するフォトマスクを用い、200mJ/cmの紫外線露光を行い、アルカリ現像液で現像した後、230℃で40分間の熱処理にて硬膜した。この露光及び熱処理は、光散乱層12下部に既に配設された位相差層の追加硬膜での安定化につながる。光散乱層12の積層により、位相差層の酸素阻害が解消され、再度紫外線露光を含めた硬膜処理で安定化できる。本実施例では、あらかじめ着色画素に凹部を設けてのち、位相差層の熱処理での硬膜を行うので、露光量の差を問わず、形状崩れなく、位相差層を良好に形成することができた。 Next, a light scattering layer (cell gap adjusting layer) 12 was formed to a thickness of 1.9 μm using the light scattering layer composition. The forming method used the photomask which has the pattern of the light-scattering layer 12, performed 200 mJ / cm < 2 > ultraviolet exposure, developed with the alkali developing solution, and hardened | cured by heat processing for 40 minutes at 230 degreeC. This exposure and heat treatment lead to stabilization of the additional hard film of the retardation layer already disposed under the light scattering layer 12. By the lamination of the light scattering layer 12, the oxygen inhibition of the retardation layer is eliminated and the film can be stabilized again by a hardening process including ultraviolet exposure. In this embodiment, the concave portions are provided in the colored pixels in advance, and then the hardening is performed by the heat treatment of the retardation layer. Therefore, the retardation layer can be satisfactorily formed without being deformed regardless of the difference in exposure amount. did it.

図4に示す台座4上の突起高さdは、青色画素側で0.1μm、緑色画素側で0.14μmと低く、平坦性は良好であった。   The protrusion height d on the pedestal 4 shown in FIG. 4 was as low as 0.1 μm on the blue pixel side and 0.14 μm on the green pixel side, and the flatness was good.

また、図3に示すスペーサ5の底辺の大きさは25μmとし、スペーサ5を構成する積層着色層の全体の高さは約3.9μmとした。次に、スパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜を積層した。   Also, the size of the bottom side of the spacer 5 shown in FIG. 3 was 25 μm, and the overall height of the laminated colored layer constituting the spacer 5 was about 3.9 μm. Next, a transparent conductive film was laminated so as to cover the effective display area of the color filter using a sputtering apparatus.

対象とする液晶表示装置の液晶厚みは、3.8μmである。後述する図18に示す反射部上の液晶層の厚みは、1.8μmとした。   The liquid crystal thickness of the target liquid crystal display device is 3.8 μm. The thickness of the liquid crystal layer on the reflection portion shown in FIG. 18 described later was 1.8 μm.

〔実施例2〕
(カラーフィルタ基板の作製)
本実施例に係るカラーフィルタ基板について、平面図である図12、部分平面図(緑色画素)である図13及びその断面図である図14を参照して説明する。本実施例は、ブラックマトリクスを形成した点、セルギャップ調整層として光散乱層ではなく透明樹脂を用いた点、及びスペーサを着色画素中央に配設した点が実施例1と異なる。
[Example 2]
(Production of color filter substrate)
The color filter substrate according to this embodiment will be described with reference to FIG. 12 which is a plan view, FIG. 13 which is a partial plan view (green pixel), and FIG. 14 which is a cross-sectional view thereof. The present embodiment is different from the first embodiment in that a black matrix is formed, a transparent resin is used instead of a light scattering layer as a cell gap adjusting layer, and a spacer is disposed at the center of a colored pixel.

上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板1上に、示すブラックマトリクス38を形成した。ブラックマトリクス38の厚みは0.6μmとした。なお、ブラックマトリクス38と遮光層2は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク(遮光層2用とブラックマトリクス38用にそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク)を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板1上に形成した。   The black matrix 38 shown was formed on the transparent substrate 1 which is glass using the black composition described above. The thickness of the black matrix 38 was 0.6 μm. The black matrix 38 and the light shielding layer 2 are coated with the above-described black composition and dried, and then a gray-tone photomask (a photomask having a transmittance difference between the light shielding layer 2 and the black matrix 38) is applied. The film was formed on the transparent substrate 1 by a film hardening process by one exposure / development and heat treatment.

さらに、ブラックマトリクス38を形成した透明基板1上に、赤色画素3R、緑色画素3G、青色画3Bを形成した。ガラスである透明基板1に直接形成される着色層(赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3B)部分の膜厚は、いずれも3.2μm±0.2μmとした。   Further, the red pixel 3R, the green pixel 3G, and the blue image 3B were formed on the transparent substrate 1 on which the black matrix 38 was formed. The film thickness of the colored layer (red pixel 3R, green pixel 3G, blue pixel 3B) formed directly on the transparent substrate 1 made of glass was 3.2 μm ± 0.2 μm.

図13及び図14に示す緑色画素3Gの反射部(凹部)40には、1/4波長変化させる位相差機能をもつ位相差層41を、膜厚1.6μm±0.1μmにて形成した。位相差層41を配向させて位相差機能を付与するための着色画素表面の前処理及び位相差層41の形成及びこれらに用いた材料は、実施例1と同様とした。   A phase difference layer 41 having a phase difference function for changing a quarter wavelength is formed with a film thickness of 1.6 μm ± 0.1 μm in the reflection portion (concave portion) 40 of the green pixel 3G shown in FIG. 13 and FIG. . The pretreatment of the colored pixel surface for aligning the retardation layer 41 and imparting the retardation function, the formation of the retardation layer 41, and the materials used for these were the same as in Example 1.

次に、位相差層41上に、アルカリ現像可能なアクリル系光感光性樹脂を用いて膜厚1.9μmのセルギャップ調整層45を形成した。額縁状の遮光層2上にも、同じ額縁状パターンにてセルギャップ調整層を形成した。遮光層と該遮光層上のセルギャップ調整層の合計膜厚は約3.2μmであり、緑色画素3Gの膜厚と略同一とした。   Next, a cell gap adjusting layer 45 having a film thickness of 1.9 μm was formed on the retardation layer 41 using an acrylic photosensitive resin capable of alkali development. A cell gap adjusting layer was also formed on the frame-shaped light shielding layer 2 in the same frame-shaped pattern. The total film thickness of the light shielding layer and the cell gap adjusting layer on the light shielding layer is about 3.2 μm, and is substantially the same as the film thickness of the green pixel 3G.

次に、スパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜49を積層した。   Next, a transparent conductive film 49 was laminated so as to cover the effective display area of the color filter using a sputtering apparatus.

該透明導電膜49上に、それぞれ断面が台形状であるスペーサ46、サブスペーサ47を形成した。スペーサ46、サブスペーサ47形成のための露光用マスクは、グレートーンフォトマスクを用いた。サブスペーサ47の高さは、スペーサ46とセルギャップ調整層45を合わせた高さより0.3μm低い高さとした。サブスペーサ47の形成位置は、遮光層上のみとした。また、スペーサ46の底辺の大きさは15μmとし、高さは約2μmとした。なお、対象とする液晶表示装置の液晶層の厚みは、3.8μmである。   A spacer 46 and a sub-spacer 47 each having a trapezoidal cross section were formed on the transparent conductive film 49. A gray-tone photomask was used as an exposure mask for forming the spacer 46 and the sub-spacer 47. The height of the sub-spacer 47 was 0.3 μm lower than the total height of the spacer 46 and the cell gap adjusting layer 45. The sub spacer 47 was formed only on the light shielding layer. Further, the size of the bottom side of the spacer 46 was 15 μm and the height was about 2 μm. In addition, the thickness of the liquid crystal layer of the target liquid crystal display device is 3.8 μm.

本実施例においても、実施例1と同様に、良好な結果を得ることができた。   Also in this example, as in Example 1, good results could be obtained.

〔実施例3〕
(カラーフィルタ基板の作製)
本発明のカラーフィルタ基板の模式平面図である図8に基づき、またその部分断面図である図2及び図3を併用して実施例を説明する。
Example 3
(Production of color filter substrate)
An embodiment will be described based on FIG. 8 which is a schematic plan view of a color filter substrate of the present invention, and also using FIGS. 2 and 3 which are partial sectional views thereof.

上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板1上に、図8、図2に示す遮光層2と台座4を形成した。遮光層2の厚みは1.6μm、ブラックマトリクス8及び台座4の厚みは0.6μmとした。なお、遮光層2と、ブラックマトリクス8及び台座4は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク(遮光層パターンと台座パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク)を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板1上に形成した。   The light shielding layer 2 and the base 4 shown in FIGS. 8 and 2 were formed on the transparent substrate 1 made of glass using the black composition described above. The thickness of the light shielding layer 2 was 1.6 μm, and the thicknesses of the black matrix 8 and the pedestal 4 were 0.6 μm. The light shielding layer 2, the black matrix 8 and the pedestal 4 are coated with the above-described black composition and dried, and then a gray-tone photomask (a photomask having a transmittance difference between the light shielding layer pattern and the pedestal pattern). The film was formed on the transparent substrate 1 by a film hardening process by one exposure / development and heat treatment.

次に、図3に示すように、透明基板1上に、遮光層2、赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3B、また、着色層の積層によるスペーサ5、サブスペーサ6を形成した。スペーサ5、サブスペーサ6の形成のための露光用マスクは、当該パターン部が低透過率であるグレートーンフォトマスクを用いた。   Next, as illustrated in FIG. 3, the light shielding layer 2, the red pixel 3 </ b> R, the green pixel 3 </ b> G, the blue pixel 3 </ b> B, and the spacer 5 and the sub-spacer 6 formed by stacking colored layers were formed on the transparent substrate 1. As an exposure mask for forming the spacer 5 and the sub-spacer 6, a gray-tone photomask whose pattern portion has a low transmittance was used.

透明基板1に直接形成される着色層(赤色画素3R、緑色画素3G、青色画素3B)部分の膜厚は、いずれも3.2μm±0.2μmとした。   The thickness of the colored layer (red pixel 3R, green pixel 3G, blue pixel 3B) portion formed directly on the transparent substrate 1 was set to 3.2 μm ± 0.2 μm.

図2に示す着色画素の反射部(凹部)には、1/2波長の位相差機能をもつ位相差層11を、下記表6に示すように、膜厚2.6μm±0.15μmにて形成した。位相差層11を配向させて位相差機能を付与するための着色画素表面の前処理は、実施例1と同様とした。各着色画素に対応する位相差量は、露光量で調整した。位相差層11となる重合性液晶組成物は、下記に示す組成とした。   In the reflective portion (concave portion) of the colored pixel shown in FIG. 2, a retardation layer 11 having a retardation function of ½ wavelength is formed with a film thickness of 2.6 μm ± 0.15 μm as shown in Table 6 below. Formed. The pretreatment of the colored pixel surface for aligning the phase difference layer 11 and imparting the phase difference function was the same as in Example 1. The phase difference amount corresponding to each colored pixel was adjusted by the exposure amount. The polymerizable liquid crystal composition to be the retardation layer 11 has the following composition.

水平配向重合性液晶 49.5部
(大日本インキ化学工業株式会社製「UCL-017」)
光重合開始剤 0.5部
(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE01」)
界面活性剤 2.0部
(ビックケミー社製「BYK330」2%シクロヘキサノン溶液)
シクロヘキサノン 148.0部

Figure 0005560865
Horizontally-aligned polymerizable liquid crystal 49.5 parts (Dainippon Ink & Chemicals, Inc. “UCL-017”)
Photopolymerization initiator 0.5 part ("Irgacure OXE01" manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Surfactant 2.0 parts ("BYK330" 2% cyclohexanone solution manufactured by Big Chemie)
Cyclohexanone 148.0 parts
Figure 0005560865

次に、アルカリ現像可能なアクリル系光感光性樹脂を用いて膜厚0.9μmのセルギャップ調整層15を形成した。図2に示す額縁状の遮光層2上にも、同様パターンにてセルギャップ調整層15’を形成した。スペーサの高さ及び形状は実施例1と同様である。   Next, a cell gap adjusting layer 15 having a film thickness of 0.9 μm was formed using an acrylic photosensitive resin capable of alkali development. A cell gap adjusting layer 15 ′ was also formed in the same pattern on the frame-shaped light shielding layer 2 shown in FIG. 2. The height and shape of the spacer are the same as in Example 1.

なお、以上の実施例3により得たカラーフィルタ基板では、位相差層11の膜厚は2.6μmであり、膜厚3.2μmの着色画素(例えば、緑色画素3G)の凹部に形成されると、着色画素の表面より突出するので、実際には、図15に示すような構成となる。   In the color filter substrate obtained in Example 3 above, the thickness of the retardation layer 11 is 2.6 μm, and is formed in the concave portion of a colored pixel (for example, the green pixel 3G) having a thickness of 3.2 μm. Therefore, the actual structure is as shown in FIG.

次にスパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜を積層してカラーフィルタ基板とした。   Next, using a sputtering apparatus, a transparent conductive film was laminated so as to cover the effective display area of the color filter to obtain a color filter substrate.

本実施例においても、実施例1と同様に、良好な結果を得ることができた。   Also in this example, as in Example 1, good results could be obtained.

〔実施例4〕
図16を参照して、本実施例に係るカラーフィルタ基板について説明する。
Example 4
With reference to FIG. 16, the color filter substrate according to the present embodiment will be described.

本実施例では、あらかじめ透明導電膜59を形成した透明基板1を用いた。該透明導電膜59上に、実施例2と同様にブラックマトリクス58、着色画素3R,3G,3B、セルギャップ調整層、スペーサ55、サブスペーサ56を形成した。それぞれ着色画素の中央には、着色画素長手方向に6μm画線幅のブラックマトリクス58’をあわせ配設した。セルギャップ調整層の図示は省略した。   In this example, the transparent substrate 1 on which the transparent conductive film 59 was previously formed was used. On the transparent conductive film 59, a black matrix 58, colored pixels 3R, 3G, and 3B, a cell gap adjusting layer, a spacer 55, and a sub-spacer 56 were formed in the same manner as in Example 2. In the center of each colored pixel, a black matrix 58 'having an image line width of 6 μm is arranged in the longitudinal direction of the colored pixel. Illustration of the cell gap adjusting layer is omitted.

透明導電膜59は、膜厚0.14μmとし、スパッタリング装置で成膜した。   The transparent conductive film 59 had a thickness of 0.14 μm and was formed with a sputtering apparatus.

本実施例においても、実施例1と同様に、良好な結果を得ることができた。   Also in this example, as in Example 1, good results could be obtained.

〔実施例5〕
図17を用いて、カラーフィルタ基板である実施例5を説明する。
Example 5
Embodiment 5 which is a color filter substrate will be described with reference to FIG.

当実施例では、先にブラックマトリクス68を形成した後、透明導電膜69を形成した。該透明導電膜69上に、実施例2と同様に着色画素3R,3G,3B、セルギャップ調整層、スペーサ65、サブスペーサ66を形成した。それぞれ着色画素3R,3G,3Bの中央には、着色画素長手方向に6μm画線幅のブラックマトリクス68’をあわせ配設した。セルギャップ調整層の図示は省略した。   In this embodiment, after forming the black matrix 68 first, the transparent conductive film 69 is formed. On the transparent conductive film 69, the colored pixels 3R, 3G, and 3B, the cell gap adjusting layer, the spacer 65, and the sub-spacer 66 were formed in the same manner as in Example 2. A black matrix 68 'having an image line width of 6 μm is arranged in the center of the colored pixels 3R, 3G, and 3B in the longitudinal direction of the colored pixels. Illustration of the cell gap adjusting layer is omitted.

透明導電膜69は、膜厚0.15μmとし、スパッタリング装置で成膜した。   The transparent conductive film 69 had a thickness of 0.15 μm and was formed with a sputtering apparatus.

本実施例においても、実施例1と同様に、良好な結果を得ることができた。   Also in this example, as in Example 1, good results could be obtained.

〔実施例6〕
(液晶表示装置の作製)
実施例1で作製したカラーフィルタ基板31とTFT基板32を対向させて配置し、それらの間に液晶層33を挟持して、液晶表示装置とした。なお、偏光フィルム、位相差フィルム、配向膜の図示は省略した。参照符号34,35は、それぞれTFT素子、画素電極を示す。
Example 6
(Production of liquid crystal display device)
The color filter substrate 31 and the TFT substrate 32 produced in Example 1 were arranged to face each other, and a liquid crystal layer 33 was sandwiched between them to obtain a liquid crystal display device. In addition, illustration of the polarizing film, retardation film, and alignment film was abbreviate | omitted. Reference numerals 34 and 35 denote a TFT element and a pixel electrode, respectively.

本実施例において、カラーフィルタ基板31は、遮光層とセルギャップ規制層を合わせた膜厚が緑色画素である着色層3Gと同じ膜厚であり、余分な突起構造物がないため、スムーズで均一な液晶の充填をすることができ、画像表示も極めて均質であり、良好であった。着色画素周辺や遮光層と表示領域との境界部での液晶配向の乱れもなく、光漏れのない高画質の液晶表示装置が得られた。   In this embodiment, the color filter substrate 31 has the same thickness as that of the colored layer 3G, which is a green pixel, combined with the light shielding layer and the cell gap regulating layer, and has no excessive protrusion structure, so that it is smooth and uniform. Liquid crystal can be filled, and the image display is very uniform and good. A high-quality liquid crystal display device free from light leakage without any disturbance of the liquid crystal alignment around the colored pixels or at the boundary between the light shielding layer and the display region was obtained.

なお、図18に示したTFT素子34の近傍の液晶表示装置の部分拡大図を図19に示した(光散乱層及びセルギャップ規制層は図示されていない)。本実施例によると、反射部に設けられた位相差層の存在のため、反射部と透過部での表示品質に差がなくなり、高透過率の液晶表示装置が得られる。   A partial enlarged view of the liquid crystal display device in the vicinity of the TFT element 34 shown in FIG. 18 is shown in FIG. 19 (the light scattering layer and the cell gap regulating layer are not shown). According to the present embodiment, since there is a retardation layer provided in the reflection portion, there is no difference in display quality between the reflection portion and the transmission portion, and a high transmittance liquid crystal display device can be obtained.

〔実施例7〕
(液晶表示装置の作製)
図20を参照して。本実施例に係る液晶表示装置について説明する。
Example 7
(Production of liquid crystal display device)
Please refer to FIG. A liquid crystal display device according to this embodiment will be described.

本実施例は、共通電極83と絶縁層を介して櫛歯状の画素電極82を備えるアレイ基板72と、実施例5と同一構成のカラーフィルタ基板73を用いて液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の外面に貼付した偏光板、位相差板及びバックライト光源は図示を省略した。なお、図20は、緑色画素の透過部断面であり、反射部は図示していない。   In this example, a liquid crystal display device was manufactured by using an array substrate 72 having comb-like pixel electrodes 82 with a common electrode 83 and an insulating layer interposed therebetween, and a color filter substrate 73 having the same configuration as that of Example 5. A polarizing plate, a retardation plate, and a backlight source attached to the outer surface of the liquid crystal display device are not shown. FIG. 20 is a cross-sectional view of the transmissive part of the green pixel, and the reflective part is not shown.

本実施例に用いたカラーフィルタ基板73では、ブラックマトリクス78上に透明導電膜79が形成されているため、液晶表示装置を構成したときに、ブラックマトリクス78の膜厚分だけ、アレイ基板72の側の画素電極(櫛歯状電極)82と近い距離となり、図20に矢印で示すように、斜め電界の形成がスムーズとなるという利点がある。画素電極82との斜め電界形成のため、ブラックマトリクスの膜厚を調整することができる。   In the color filter substrate 73 used in this embodiment, since the transparent conductive film 79 is formed on the black matrix 78, when the liquid crystal display device is configured, the array substrate 72 has a thickness equivalent to the thickness of the black matrix 78. There is an advantage that the formation of the oblique electric field becomes smooth as shown by the arrow in FIG. In order to form an oblique electric field with the pixel electrode 82, the thickness of the black matrix can be adjusted.

本実施例に係る液晶表示装置は、画像表示も極めて均質であり、良好であった。着色画素の周辺や遮光層と表示領域との境界部での液晶配向の乱れもなく、光漏れのない高画質の液晶表示装置が得られた。   The liquid crystal display device according to this example was excellent in that the image display was extremely uniform. A high-quality liquid crystal display device free from light leakage without any disturbance of the liquid crystal alignment around the colored pixels or at the boundary between the light shielding layer and the display region was obtained.

なお、共通電極は画素単位でベタ膜で形成しても、あるいは櫛歯状に形成しても良い。透明導電膜にスリット状の開口部を形成しても良い。共通電極や画素電極は、アルミニウム合金などの金属薄膜で形成しても良く、あるいはITOなどの透明導電性薄膜で形成しても良い。   The common electrode may be formed of a solid film for each pixel or may be formed in a comb shape. A slit-shaped opening may be formed in the transparent conductive film. The common electrode and the pixel electrode may be formed of a metal thin film such as an aluminum alloy, or may be formed of a transparent conductive thin film such as ITO.

また、上述した実施例4、実施例5及び実施例7に記載の透明導電膜は、液晶駆動時にグランドに落としても良く、あるいは、共通電極と同じ電位としても良い。   Moreover, the transparent conductive film described in the above-described Example 4, Example 5, and Example 7 may be dropped to the ground when the liquid crystal is driven, or may have the same potential as the common electrode.

本発明は、液晶配向方式について、垂直配向方式に限定するものでない。例えば、位相差層の厚みもしくはΔndを変えた種々の位相差機能が得られ、あるいは光配向やラビングによる配向を調整することにより種々の位相差層がえられ、様々な配向方式の液晶表示装置に対応することができる。本発明に採用することの可能な液晶材料の誘電率異方性は、正の材料でも負の材料でも良い。
以下、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[1]
透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第1の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、
前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第1の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第1の位相差層の厚み方向に1回の往復の透過により90度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第1の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[2]
前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差が、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にあることを特徴とする[1]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[3]
前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[4]
前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比が、1/2から1/4の範囲内にあることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[5]
前記第1の位相差層上に第1のセルギャップ調整層が形成されていることを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[6]
前記第1のセルギャップ規制層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差が、液晶表示装置の液晶層の厚みの略1/2であることを特徴とする[5]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[7]
前記第1のセルギャップ調整層が、光散乱層であることを特徴とする[5]又は[6]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[8]
前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することを特徴とする[1]ないし[7]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[9]
前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚が薄いことを特徴とする[8]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[10]
前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設されることを特徴とする[8]又は[9]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[11]
前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設されることを特徴とする[8]又は[9]に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[12]
前記遮光層上に積層された第2のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第2のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることを特徴とする[1]ないし[11]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[13]
前記遮光層上に積層された第2の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第2の位相差層の膜厚の合計が、前記緑色画素の膜厚と略同一であることを特徴とする[1]ないし[12]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[14]
前記スペーサは、前記着色画素の中央に配設されるとともに、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物であることを特徴とする[1]ないし[13]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[15]
前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設したことを特徴とする[1]ないし[14]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[16]
前記透明導電膜が、少なくとも複数色の着色画素及び第1のセルギャップ調整層の上に積層されていることを特徴とする[1]ないし[9],[12]ないし[15]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[17]
前記複数色の着色画素の膜厚が、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係にあることを特徴とする[1]ないし[16]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
[18]
[1]ないし[17]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
[19]
[1]ないし[17]のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法において、
グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び
前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
The present invention is not limited to the vertical alignment method for the liquid crystal alignment method. For example, various retardation functions can be obtained by changing the thickness or Δnd of the retardation layer, or various retardation layers can be obtained by adjusting the alignment by photo-orientation or rubbing. It can correspond to. The dielectric anisotropy of the liquid crystal material that can be employed in the present invention may be a positive material or a negative material.
Hereinafter, the invention described in the initial claims is appended.
[1]
On the transparent substrate, a light shielding layer is disposed on the outer periphery of the effective display area, and colored pixels including a red pixel, a green pixel, and a blue pixel, a spacer, a first retardation layer, and a transparent conductive film are formed in the effective display area. In the color filter substrate for the transflective liquid crystal display device,
A concave portion is formed in each of the colored pixels, and the first retardation layer is provided in the concave portion, and incident light converted into linearly polarized light is provided in the thickness direction of the first retardation layer. It has the function of rotating 90 degrees of polarized light by one round of transmission, and the thickness direction retardation of the colored pixel in each recess and the thickness direction retardation of the first retardation layer in the recess A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, characterized in that the total has a relationship of total phase difference in red pixels ≧ total phase difference in green pixels ≧ total phase difference in blue pixels.
[2]
[1] The phase difference in the thickness direction of the colored pixels of the plurality of colors is in the relationship of the thickness direction phase difference of the red pixel ≧ the thickness direction phase difference of the green pixel ≧ the thickness direction phase difference of the blue pixel. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described.
[3]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to [1] or [2], wherein the green pixel contains zinc halide phthalocyanine as a main coloring material.
[4]
Any one of [1] to [3], wherein the ratio of the thickness of the colored pixel in the concave portion to the thickness of the colored pixel other than the concave portion is in a range of ½ to ¼. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described in 1.
[5]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of [1] to [4], wherein a first cell gap adjusting layer is formed on the first retardation layer.
[6]
The difference in height between the surface of the first cell gap regulating layer and the surface of the colored pixel other than the concave portion is approximately ½ of the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device [5] A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described in 1.
[7]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to [5] or [6], wherein the first cell gap adjusting layer is a light scattering layer.
[8]
Any one of [1] to [7], further comprising a black matrix made of the same material as the light-shielding layer, which is arranged so as to partition the colored pixels in an effective display area on the transparent substrate. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described in 1.
[9]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to [8], wherein the thickness of the black matrix is thinner than the thickness of the light shielding layer.
[10]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to [8] or [9], wherein the transparent conductive film is disposed between the black matrix and the transparent substrate.
[11]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to [8] or [9], wherein the transparent conductive film is disposed between the black matrix and the colored pixels.
[12]
A second cell gap adjusting layer stacked on the light shielding layer; and a total film thickness of the light shielding layer and the second cell gap adjusting layer being substantially the same as the thickness of the green pixel. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of [1] to [11].
[13]
A second retardation layer laminated on the light shielding layer is further provided, and the total thickness of the light shielding layer and the second retardation layer is substantially the same as the thickness of the green pixel. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of [1] to [12].
[14]
The transflective device according to any one of [1] to [13], wherein the spacer is an alignment control structure that is disposed in the center of the colored pixel and also serves as a liquid crystal alignment control function. Type color filter substrate for LCD.
[15]
The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of [1] to [14], wherein an alignment control protrusion made of the same material as the spacer is disposed on a colored pixel.
[16]
Any one of [1] to [9], [12] to [15], wherein the transparent conductive film is laminated on at least a plurality of colored pixels and the first cell gap adjusting layer. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described in 1.
[17]
The film thickness of the colored pixels of the plurality of colors is in a relationship of red pixel film thickness ≦ green pixel film thickness ≦ blue pixel film thickness, according to any one of [1] to [16] Color filter substrate for transflective liquid crystal display.
[18]
A transflective liquid crystal display device comprising the color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of [1] to [17].
[19]
In the method for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of [1] to [17],
Forming recesses in the plurality of colored pixels by a photolithography technique using a gray-tone photomask; and
A step of forming an alignment film for aligning the retardation layer in the recess by an inkjet method
A method for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device.

1・・・透明基板
2・・・遮光層
3R・・・赤色画素
3G・・・緑色画素
3B・・・青色画素
4,4’・・・台座
5,55・・・スペーサ
5R,5G,5B・・・積層着色層
6,56・・・サブスペーサ
7・・・突起
8,38,58,58’,68,68’,78・・・ブラックマトリクス
9,49,59,69,79・・・透明導電膜
10・・・凹部
11,11’,41・・・位相差層
12・・・光散乱層(セルギャップ調整層)
13・・・非晶質微粒子
14・・・マトリクス樹脂(透明樹脂)
15,15’,45・・・セルギャップ調整層
22・・・厚い着色画素
23・・・薄い着色画素
31,73・・・カラーフィルタ基板
32・・・TFT基板
33・・・液晶層
34・・・TFT素子
35,82・・・画素電極
46・・・スペーサ
47・・・サブスペーサ
72・・・アレイ基板
83・・・共通電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate 2 ... Light-shielding layer 3R ... Red pixel 3G ... Green pixel 3B ... Blue pixel 4, 4 '... Base 5,55 ... Spacer 5R, 5G, 5B ... Colored laminated layers 6, 56 ... Sub-spacers 7 ... Protrusions 8, 38, 58, 58 ', 68, 68', 78 ... Black matrix 9, 49, 59, 69, 79 ... -Transparent conductive film 10 ... Concave part 11, 11 ', 41 ... Retardation layer 12 ... Light scattering layer (cell gap adjustment layer)
13 ... Amorphous fine particles 14 ... Matrix resin (transparent resin)
15, 15 ', 45 ... cell gap adjusting layer 22 ... thick colored pixel 23 ... thin colored pixel 31, 73 ... color filter substrate 32 ... TFT substrate 33 ... liquid crystal layer 34 ..TFT elements 35, 82 ... Pixel electrodes 46 ... Spacers 47 ... Sub-spacers 72 ... Array substrates 83 ... Common electrodes

Claims (19)

透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第1の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、
前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第1の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第1の位相差層の厚み方向に1回の往復の透過により90度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第1の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
On the transparent substrate, a light shielding layer is disposed on the outer periphery of the effective display area, and colored pixels including a red pixel, a green pixel, and a blue pixel, a spacer, a first retardation layer, and a transparent conductive film are formed in the effective display area. In the color filter substrate for the transflective liquid crystal display device,
A concave portion is formed in each of the colored pixels, and the first retardation layer is provided in the concave portion, and incident light converted into linearly polarized light is provided in the thickness direction of the first retardation layer. It has the function of rotating 90 degrees of polarized light by one round of transmission, and the thickness direction retardation of the colored pixel in each recess and the thickness direction retardation of the first retardation layer in the recess A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device, characterized in that the total has a relationship of total phase difference in red pixels ≧ total phase difference in green pixels ≧ total phase difference in blue pixels.
前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差が、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にあることを特徴とする請求項1に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The thickness direction retardation of the colored pixels of the plurality of colors has a relationship of red pixel thickness direction phase difference ≧ green pixel thickness direction phase difference ≧ blue pixel thickness direction phase difference. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described. 前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the green pixel contains zinc halide phthalocyanine as a main color material. 前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比が、1/2から1/4の範囲内にあることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The ratio of the thickness of the colored pixel in the concave portion to the thickness of the colored pixel other than the concave portion is in the range of 1/2 to 1/4. Color filter substrate for transflective liquid crystal display devices. 前記第1の位相差層上に第1のセルギャップ調整層が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   5. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein a first cell gap adjusting layer is formed on the first retardation layer. 前記第1のセルギャップ調整層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差が、液晶表示装置の液晶層の厚みの略1/2であることを特徴とする請求項5に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。 6. The difference in height between the surface of the first cell gap adjusting layer and the surface of a colored pixel other than the concave portion is approximately ½ of the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device as described in 1. 前記第1のセルギャップ調整層が、光散乱層であることを特徴とする請求項5又は6に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 5 or 6, wherein the first cell gap adjusting layer is a light scattering layer. 前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   8. The method according to claim 1, further comprising a black matrix made of the same material as that of the light shielding layer, which is arranged so as to partition the colored pixels in an effective display area on the transparent substrate. Color filter substrate for transflective liquid crystal display devices. 前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚が薄いことを特徴とする請求項8に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   9. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 8, wherein the thickness of the black matrix is thinner than the thickness of the light shielding layer. 前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設されることを特徴とする請求項8又は9に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 8, wherein the transparent conductive film is disposed between the black matrix and the transparent substrate. 前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設されることを特徴とする請求項8又は9に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 8 or 9, wherein the transparent conductive film is disposed between the black matrix and the colored pixels. 前記遮光層上に積層された第2のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第2のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   A second cell gap adjusting layer stacked on the light shielding layer; and a total film thickness of the light shielding layer and the second cell gap adjusting layer being substantially the same as the thickness of the green pixel. 12. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the color filter substrate is a transflective liquid crystal display device. 前記遮光層上に積層された第2の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第2の位相差層の膜厚の合計が、前記緑色画素の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   A second retardation layer laminated on the light shielding layer is further provided, and the total thickness of the light shielding layer and the second retardation layer is substantially the same as the thickness of the green pixel. A color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 12. 前記スペーサは、前記着色画素の中央に配設されるとともに、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物であることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   The transflective liquid crystal according to any one of claims 1 to 13, wherein the spacer is an alignment control structure that is disposed in the center of the colored pixel and also serves as a liquid crystal alignment control. Color filter substrate for display devices. 前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設したことを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   15. The color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein an alignment control protrusion made of the same material as the spacer is disposed on the colored pixel. 前記透明導電膜が、少なくとも複数色の着色画素及び第1のセルギャップ調整層の上に積層されていることを特徴とする請求項1ないし9,12ないし15のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   16. The transflective type according to claim 1, wherein the transparent conductive film is laminated on at least a plurality of colored pixels and the first cell gap adjusting layer. Color filter substrate for liquid crystal display devices. 前記複数色の着色画素の膜厚が、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係にあることを特徴とする請求項1ないし16のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。   17. The transflective according to claim 1, wherein the thicknesses of the colored pixels of the plurality of colors are in the relationship of the thickness of the red pixel ≦ the thickness of the green pixel ≦ the thickness of the blue pixel. Type color filter substrate for LCD. 請求項1ないし17のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 A transflective liquid crystal display device comprising the color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to claim 1. 請求項1ないし17のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法において、
グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び
前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
A method for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 17,
A step of forming recesses in the plurality of colored pixels by a photolithography technique using a gray-tone photomask; and a step of forming an alignment film in the recesses for aligning a retardation layer by an inkjet method. A method for producing a color filter substrate for a transflective liquid crystal display device.
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