JP4151260B2

JP4151260B2 - Color filter for transflective liquid crystal display device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4151260B2
Application number: JP2001357381A
Authority: JP
Inventors: 亮輔安井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: JP2003156618A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter for a semitransmissive liquid crystal display device comprising a transparent layer which has an excellent light scattering property and has no projecting and recessing part on the surface and being easily manufactured in the color filter for the semitransmissive liquid crystal display device having the transparent layer formed on a light reflecting region inside one pixel, a transmissive coloring layer disposed on a light transmitting region and a reflective coloring layer disposed on the light reflecting region and a method for manufacturing the same. SOLUTION: In the color filter for the semitransmissive liquid crystal display device having the transparent layer formed on the light reflecting region inside one pixel, the coloring layers formed on the light transmitting region and the light reflecting region by using an identical photosensitive coloring resin composition, the transmissive coloring layer disposed on the light transmitting region and the reflective coloring layer disposed on the light reflecting region, the transparent layer is a light scattering film layer 17 of which the main components are a transparent resin and fine particles and a flattening layer 18 to adjust difference in level is disposed under the coloring layer.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半透過型液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、透過型のカラー表示においても、反射型のカラー表示においても、優れた明度、彩度を有し、優れた光散乱膜層を具備する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は自発光型の表示装置ではないので、その表示には他からの光を必要とし、例えば、その後方にバックライトを設け、後方からの光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は透過型液晶表示装置と称され、主に屋内のような暗い環境下で用いられる。
また、例えば、その後部に反射層を設け、液晶表示装置を観視する際の周囲からの外光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は反射型液晶表示装置と称され、主に屋外のような非常に明るい環境下で用いられる。
【０００３】
上記透過型液晶表示装置においては、その後方に設けられたバックライトからの光はカラーフィルタの着色画素を透過し、液晶表示装置が観視される前方の外部へ射出されるようになっている。
この際の着色画素の分光透過率は、例えば、図５における実線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高いものが好ましいものである。
【０００４】
図６は、従来法における反射型液晶表示装置の一例の部分を断面で示す説明図である。図６に示すように、反射型液晶表示装置（６０）は、対向基板（６９）、液晶（６６）、カラーフィルタ（６５）、光散乱膜層（６１）などで構成されている。図６において、対向基板（６９）は、画素表示に必要な駆動素子（図示せず）や反射電極（６７）などが基板（６８）上に形成されたものである。
また、カラーフィルタ（６５）は、ガラス基板（６２）、着色画素（６３）、透明電極（６４）などで構成されている。
【０００５】
図６において、外光（Ｌ１）は光散乱膜層（６１）にて散乱光となり、着色画素（６３）を通過し色光となり、反射電極（６７）にて反射され、再び着色画素（６３）を通過して、外部へ反射光（Ｌ２）として射出されるようになっている。
このような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素（６３）の色濃度は、透過型液晶表示装置用カラーフィルタのカラーフィルタ画素の色濃度より低い色濃度のものである。
【０００６】
これは、上記のように外部からの光は、入射の際と反射の際の２回にわたり赤色の着色画素を透過し、外部へ射出されるので、例えば、図５における点線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がやや高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率がやや高いものを用いることにより、実線で示す透過型に用いられる赤色の着色画素の分光透過率と同様の効果が得られるようにしているものである。
そして、このような点線で示すような分光透過率を有する着色画素の形成は、例えば、着色画素に含まれる顔料の含有量を少なくすることにより行われている。
【０００７】
さて、液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素の形成は、種々な方法により行われているが、感光性樹脂組成物に顔料を分散させた感光性着色樹脂組成物を材料として用い、フォトリソグラフィー法により着色画素を形成する顔料分散法が多く採用されている。
【０００８】
この顔料分散法、すなわち、感光性着色樹脂組成物を用いフォトリソグラフィー法により、上記のような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素を形成する際にも同様に、その着色画素に含まれる顔料の含有量を少なくすることになり、例えば、着色画素の厚さを薄く形成したり、或いは使用する感光性着色樹脂組成物は顔料の含有量を少なくしたものを用いることになる。
【０００９】
上記透過型液晶表示装置は、主に屋内のような暗い環境下で用いられるものであり、屋外のような非常に明るい環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。また、上記反射型液晶表示装置は、主に屋外のような非常に明るい環境下で用いられるものであり、屋内のような暗い環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。
【００１０】
このような透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置に対し、半透過型液晶表示装置と称される液晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。
この半透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができるものであり、モバイル機器に用いられる液晶表示装置として期待されている液晶表示装置である。
【００１１】
図４は、半透過型液晶表示装置の一例の部分を断面で示す説明図である。
図４に示すように、この半透過型液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（４０）、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ上に形成された透明電極（４４）、液晶（５０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ基板（７０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（７１）及び反射電極（７２）で構成されている。
また、透明電極（７１）及び反射電極（７２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。
【００１２】
ここに用いられている半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（４０）は、ガラス基板（４１）上にブラックマトリックス（４２）、着色画素（４３）が形成されたものである。
１画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（４２）を除くと、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）とで構成されている。
光透過領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、光反射領域（Ｒｅ）は、反射型液晶表示装置として機能する領域である。
着色画素（４３）の光透過領域（Ｔｒ）には、透過型用の厚さ（Ｄ７）を有する着色層（着色層７）（４５）が形成され、また、光反射領域（Ｒｅ）には、反射型用の厚さ（Ｄ８）を有する着色層（着色層８）（４６）が形成されている。
【００１３】
すなわち、１画素の領域（Ｐｘ）内では、光透過領域（Ｔｒ）の厚さＤ７を有する着色層（着色層７）（４５）と、光反射領域（Ｒｅ）の厚さＤ８を有する着色層（着色層８）（４６）とで着色画素（４３）が構成され、Ｄ７とＤ８は、Ｄ７＞Ｄ８の関係にある。
着色層７（４５）の厚さは、透過型用の厚さ、すなわち、その分光透過率は図５に実線で示すような、例えば、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高い透過型液晶表示装置に好適な分光透過率を有する。
【００１４】
光透過領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光が、ＴＦＴ基板（７０）、透明電極（７１）、液晶（５０）、透明電極（４４）を経て着色画素（４３）の光透過領域（Ｔｒ）の着色層７（４５）を通過し色光となり白細矢印（ａ）で示すように、外部へ射出するようになっている。
従って、この半透過型液晶表示装置のバックライトを点灯し透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をする。
【００１５】
また、この半透過型液晶表示装置のバックライトを消灯し、屋外のような非常に明るい環境下で反射型液晶表示装置として使用した際には、光反射領域（Ｒｅ）において、斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光が、ガラス基板（４１）、光反射領域（Ｒｅ）の反射型用の厚さ（Ｄ８）を有する着色層８（４６）を通過し色光となり斜線細矢印（ｂ’）で示すように、反射電極（７２）にて反射され、再び外部へ射出するようになっている。
【００１６】
この際の反射光は、着色層８（４６）を２回にわたり通過している。着色層７（４５）の厚さ（Ｄ７）より薄い厚さ（Ｄ８）を有する着色層であり、その分光透過率は図５に点線で示すような、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がやや高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率がやや高い、すなわち、反射型液晶表示装置の分光透過率として好適な分光透過率を有するものとなっている。
【００１７】
このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを用いることにより、透過型液晶表示装置としての優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として暗くならず、優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能となる。
【００１８】
しかし、このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを製造する際には、１画素の領域（Ｐｘ）内に、光透過領域（Ｔｒ）の厚さ（Ｄ７）を有する着色層（着色層７）と、光反射領域（Ｒｅ）の厚さ（Ｄ８）を有する着色層（着色層８）の２種の着色層を各々形成することになり、カラーフィルタを構成する赤色、緑色、青色３色の着色層の形成には各々１色２回の工程が必要となる。
従って、このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造工程は煩雑なものとなり、高価なカラーフィルタとなってしまう。
また、このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタは、光透過領域（Ｔｒ）の厚さ（Ｄ７）を有する着色層（着色層７）と、光反射領域（Ｒｅ）の厚さ（Ｄ８）を有する着色層（着色層８）の表面には段差が生じており、液晶表示装置の表示品質を劣化させる原因の一つとなっている。
【００１９】
図３は、上記の煩雑な工程を簡略して製造する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタとして提案されたものである。
図３に示す半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）は、ガラス基板（３１）上にブラックマトリックス（３２）、透明層（３７）、着色画素（３３）が形成されたものであり、光透過領域（Ｔｒ）には透過型用の厚さ（Ｄ４）を有する着色層（着色層４）（３５）と、光反射領域（Ｒｅ）には厚さ（Ｄ６）を有する透明層（３７）及び反射型用の厚さ（Ｄ５）を有する着色層（着色層５）（３６）が形成されたものである。
【００２０】
この半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）の製造方法は、先ず、ガラス基板（３１）上にブラックマトリックス（３２）、及び光反射領域（Ｒｅ）に透明層（３７）を形成し、次に、１画素内での光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）の区別なく、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて、同時に透過型用の厚さ（Ｄ４）を有する着色層（着色層４）（３５）と、透明層（３７）上に反射型用の厚さ（Ｄ５）を有する着色層（着色層５）（３６）を形成するといった方法である。
この方法は、図３に示す透明層（３７）のようなパターン状の層が形成されたガラス基板上に、例えば、スピンナー法で感光性着色樹脂組成物を全面に塗布すると、その層上の塗布膜の膜厚（Ｄ５）はガラス基板上の塗布膜の膜厚（Ｄ４）よりも薄く塗布されるといった塗布膜の性向を利用したものである。
【００２１】
一方、特開２０００−２９８２７１号公報には、このような透過型と反射型の両機能を兼ね備えた半透過型液晶表示装置において、反射型液晶表示装置で用いられている、例えば、図６に示す光散乱膜層（６１）の光散乱機能を、１画素内の上記光反射領域（Ｒｅ）の透明層（３７）に相当する部分に光散乱機能を兼ねた樹脂層を設ける提案がされている。
この提案は、光反射領域の樹脂層の表面が凹凸形状を有しており、反射膜が凹凸形状を有する樹脂層上に設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この樹脂層の表面への凹凸形状の形成は、先ず、ポジ型フォトレジストを用いて厚さ１μｍ程度の微細な柱状パターンの集合体を形成し、次に、この柱状パターンの集合体をポストベークによるポジ型フォトレジストのメルトフローによって変形させ、続いて、この変形した柱状パターンの集合体上に薄くポジ型フォトレジストを塗布し、表面が凹凸形状の樹脂層を得るものである。
しかし、このような方法によって、優れた光散乱性を有する凹凸形状を樹脂層に設けることは極めて困難なことである。
また、この凹凸形状が液晶分子の配向に悪影響を与えることもあり好ましいものではない。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上の１画素内の光反射領域（Ｒｅ）に透明層を形成し、引き続き、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて光透過領域及び光反射領域に着色層を形成し、１画素内の光透過領域（Ｔｒ）には透過型用の厚さを有する着色層（着色層１）を、光反射領域（Ｒｅ）には反射型用の厚さを有する着色層（着色層２）を設けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、光反射領域（Ｒｅ）の透明層が優れた光散乱性を有し、また、その表面には凹凸がなく、更には光透過領域（Ｔｒ）には透過型用の適切な厚さを有する着色層（着色層１）を、光反射領域（Ｒｅ）には反射型用の適切な厚さを有する着色層（着色層２）を設けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。また、その製造方法を提供することを課題とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１画素内の光反射領域に透明層を形成し、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて光透過領域及び光反射領域に着色層を形成し、１画素内の光透過領域には透過型用の厚さを有する着色層（着色層１）を、光反射領域には反射型用の厚さを有する着色層（着色層２）を設けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該透明層が透明樹脂と微粒子を主成分とする光散乱膜層であって、光反射領域の該光散乱膜層の上及び１画素内の光透過領域に段差を調節するための平坦化層を設け、該平坦化層上に前記着色層を設けた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である。
【００２５】
また、本発明は、１画素内の光透過領域には透過型用の厚さを有する着色層（着色層１）を、光反射領域には反射型用の厚さを有する着色層（着色層２）を設けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）ガラス基板上の１画素内の光反射領域に、透明樹脂と微粒子を主成分とする光散乱膜層を形成し、
２）該光散乱膜層上及びガラス基板上の１画素内の光透過領域に、段差を調節するための平坦化層を形成し、
３）該平坦化層上に、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて、１画素内の光透過領域には透過型用の厚さを有する着色層（着色層１）を、光反射領域には該着色層（着色層１）より薄い厚さを有する反射型用の着色層（着色層２）を形成し、光反射領域に光散乱膜層を具備するカラーフィルタを製造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の製造方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを、その一実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の部分を示す断面図である。
図１に示すように、この半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、光散乱膜層（１７）、平坦化層（１８）、着色画素（１３）が順次に形成されたものである。
【００２７】
光散乱膜層（１７）は、ガラス基板（１１）上の１画素内の光反射領域（Ｒｅ）に形成されている。この光散乱膜層（１７）は、透明樹脂と微粒子を主成分とするものである。微粒子の粒径としては特に限定されないが、粒径範囲としては、平均粒子径０．７μｍ〜３．５μｍ程度、好ましくは平均粒子径１．５μｍ〜３．０μｍ程度、更に好ましくは１．８μｍ程度である。
入射した光は、光散乱膜層（１７）の内部において散乱され、また光散乱膜層（１７）の表面は平坦な状態になっている。
【００２８】
大きい微粒子を使用すると、光散乱膜層の表面を平坦な状態に保つために光散乱膜層の厚さが厚くなる。光散乱膜層（１７）の厚さ（Ｄ３）は、２．０μｍ〜５．０μｍの範囲、好ましくは３．０μｍ程度であるので、厚さ（Ｄ３）３．０μｍ程度の光散乱膜層（１７）の表面を平坦な状態に保ち、且つ優れた光散乱性を持たせる粒子径は１．８μｍ程度となる。
【００２９】
平坦化層（１８）は、ガラス基板（１１）と厚さ（Ｄ３）３．０μｍ程度の光散乱膜層（１７）との段差、すなわち（Ｄ３）、を調節するために透明樹脂を用いて設けるものである。
前記のように、塗布膜には図３に示す透明層（３７）のようなパターン状の層が形成されたガラス基板上に、例えば、スピンナー法で感光性着色樹脂組成物を全面に塗布すると、その層上の塗布膜の膜厚（Ｄ５）はガラス基板上の塗布膜の膜厚（Ｄ４）よりも薄く塗布されるといった性向がある。
【００３０】
しかし、図１に示す、光透過領域（Ｔｒ）には透過型用の適切な厚さを有する着色層（着色層１）（１５）を、光反射領域（Ｒｅ）には反射型用の適切な厚さを有する着色層（着色層２）（１６）を形成するには、すなわち、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて一回の塗布によって、両者の厚さを適切な厚さのものに形成するには、下地となる部分の段差がある範囲内にあることが必要となる。
平坦化層（１８）は、この両者の厚さを適切な厚さのものに形成するために下地となる部分の段差を好ましい状態に保つためのものである。
【００３１】
例えば、図３に示す透明層（３７）は膜厚１．０μｍ程度であり、段差を小さくできる。しかし、光散乱性を付与した光散乱膜層（１７）では微粒子を含むため膜厚は３．０μｍ程度と厚くなり、段差を所定の範囲、例えば、１．０μｍ程度におさめることは難しい。本発明における平坦化層（１８）を形成することで段差を小さくすることができる。
【００３２】
また、平坦化層（１８）自体を設ける際に、その下地となるガラス基板（１１）と光散乱膜層（１７）には既に段差があるので、光透過領域（Ｔｒ）には厚さ（Ｄ０）の平坦化層（１８Ａ）、光反射領域（Ｒｅ）には厚さ（Ｄ０’）の平坦化層（１８Ｂ）、と各々異なった厚さの平坦化層が形成されることになる。
着色画素（１３）を形成する際の下地となる平坦化層（１８）の段差（Ｄ０−Ｄ０’）を、予め定められた好ましい状態に形成する場合には平坦化層（１８Ｂ）の形成に用いる透明樹脂の物性、及び塗布条件を適宜に調節して行う。
【００３３】
尚、平坦化層（１８）は、光散乱膜層（１７）の厚さを薄く形成した際、或いは微粒子の粒径を大きくした際などに、光散乱膜層（１７）の表面に凹凸が発生することがあっても、この凹凸を平坦化してしまうことができる。
【００３４】
着色画素（１３）は、その光透過領域（Ｔｒ）には、透過型用の適切な厚さ（Ｄ１）を有する着色層（着色層１）（１５）が形成され、また、光反射領域（Ｒｅ）には、透明層（１７）上に反射型用の適切な厚さ（Ｄ２）を有する着色層（着色層２）（１６）が形成されている。
図１において、着色画素（１３）は、カラーフィルタを構成する赤色、緑色、青色３色内の或る１色を示しているが、赤色、緑色、青色３色の各々の着色画素（１３）は、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて各々１色１回の工程で形成される。従って、製造工程は煩雑なものとはならない。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造工程の説明図である。
図２（ａ）に示すように、先ず、画素間にブラックマトリックス（１２）が形成されたガラス基板（１１）上の光反射領域（Ｒｅ）に光散乱膜層（１７）を形成する。この光散乱膜層（１７）の厚さ（Ｄ３）は優れた光散乱性を得るのに十分な厚さとする。
次に、図２（ｂ）に示すように、光散乱膜層（１７）を形成したガラス基板（１１）上の光透過領域（Ｔｒ）及び光反射領域（Ｒｅ）に透明樹脂を用いて平坦化層（１８）を設ける。
【００３６】
この平坦化層（１８）の厚さは、予め定めた、透過型用の厚さを有する着色層（着色層１）（１５）の厚さ（Ｄ１）、及び反射型用の厚さを有する着色層（着色層２）（１６）の厚さ（Ｄ２）が得られるような平坦化層（１８）の段差（Ｄ０−ＤＯ’）とする。すなわち、光透過領域（Ｔｒ）には厚さＤ０の平坦化層（１８Ａ）、光反射領域（Ｒｅ）には厚さＤ０’の平坦化層（１８Ｂ）を形成する。
続いて、図２（ｃ）に示すように、平坦化層（１８）上に着色画素（１３）を形成する。すなわち、光透過領域（Ｔｒ）には透過型用の適切な厚さを有する着色層（着色層１）（１５）を、光反射領域（Ｒｅ）には反射型用の適切な厚さを有する着色層（着色層２）（１６）を形成する。
【００３７】
光散乱膜層の主成分である微粒子としては、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があげられる。特に、非晶質であるという点からは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。
本発明においては、微粒子が非晶質微粒子であることが好ましく、微粒子が結晶質であると光学的異方性を帯びると考えられ、光散乱に対しては好ましいものではない。
【００３８】
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−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があげられるが、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。
【００３９】
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、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、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あがられる。
【００４０】
微粒子の形状は特に限定するものではないが、好ましくは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、光散乱膜層の光学特性の制御が容易になる。
微粒子の粒径としては、目的とする光散乱膜層の膜厚や光散乱性により異なったものとなり、特に限定されない。しかし、通常、大きい微粒子を使用した場合、光散乱膜層の厚さを十分に厚くしないと表面が非常に粗くなってしまい、好ましくない。
微粒子の粒径としては特に限定されないが、粒径範囲としては、平均粒子径０．７μｍ〜３．５μｍ程度、好ましくは平均粒子径１．５μｍ〜３．０μｍ程度、更に好ましくは１．８μｍ程度である。
【００４１】
微粒子を分散させる透明樹脂としては、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。
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、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。
【００４２】
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、透明樹脂は屈折率１．５５〜１．６５であることが好ましい。また屈折率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、透明樹脂は屈折率１．５０〜１．６０であることが好ましい。
【００４３】
平坦化層（１８）の形成に用いる透明樹脂としては、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、上記微粒子を分散させる透明樹脂と同様の樹脂が適宜使用できる。
【００４４】
着色画素（１３）の形成に用いる感光性着色樹脂組成物の調製に際して、基本的な考え方は、先ず、適切な分光分布を有する顔料を選択し、次に各色のパターンに含まれる顔料の含有量を定める。
次に、塗布性に関し、感光性着色樹脂組成物を構成する、例えば、樹脂、顔料、分散剤、光重合性モノマー、溶剤などの主成分の内、溶剤以外の固形分の感光性着色樹脂組成物に対する割合（固形分比）は、ある値に保って塗布性を良好なものとしている。
これは、固形分比がある値を外れると、基板上の塗布膜に塗布ムラや、膜厚不均一などの不具合な問題が発生し易くなり、特に、図１に示す、光透過領域（Ｔｒ）には透過型用の適切な厚さを有する着色層（着色層１）（１５）を、光反射領域（Ｒｅ）には反射型用の適切な厚さを有する着色層（着色層２）（１６）を、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて一回の塗布によって、形成するには、感光性着色樹脂組成物の固形分比の調節が大切なものとなる。
【００４５】
感光性着色樹脂組成物の調製は、先ず、例えば、アクリル系樹脂と顔料とを良く混合するために２本ロールを用いて練り合わせてチップ化し、その後、分散剤と溶剤を用いてチップを溶解して着色樹脂（ペースト）を作製する。
次に、この着色樹脂（ペースト）に光重合性モノマーと光重合性開始剤を添加して感光性着色組成物を調製する。
【００４６】
用いられるアクリル系樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレートなどがあげられる。
また、分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパースなどの広範囲のものが使用される。
光重合性モノマーとしては、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールシアクリレートなどの２官能モノマーがあげられる。
また、光重合開始剤としては、トリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物などがあげられる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、１画素内の光反射領域に透明層を形成し、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて光透過領域及び光反射領域に着色層を形成し、光透過領域には透過型用の着色層を、光反射領域には反射型用の着色層を設けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該透明層が透明樹脂と微粒子を主成分とする光散乱膜層であって、光反射領域の該光散乱膜層の上及び１画素内の光透過領域に段差を調節するための平坦化層を設け、該平坦化層上に前記着色層を設けたので、光反射領域の透明層が優れた光散乱性を有し、段差が調節され光透過領域、光反射領域各々の着色層が所定の膜厚に形成できる。
また、厚みのある光散乱膜層によって形成される凹凸が、平坦化層によって緩和されるため表面には凹凸がなくなり液晶の配向不良を防止できる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタとなる。
【００４８】
また、本発明は、１画素内の光透過領域には透過型用の着色層を、光反射領域には反射型用の着色層を設けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、光反射領域に、透明樹脂と微粒子を主成分とする光散乱膜層を形成し、該光散乱膜層上及びガラス基板上の１画素内の光透過領域に、段差を調節するための平坦化層を形成し、該平坦化層上に、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて、光透過領域には透過型用の着色層を、光反射領域には反射型用の着色層を形成し、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを製造する方法であるので、光反射領域の透明層が優れた光散乱性を有し、段差が調節され着色層が所定の膜厚に形成でき、表面には凹凸がなくなり液晶の配向不良を防止できる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の部分を示す断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造工程の説明図である。
【図３】煩雑な工程を簡略して製造する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一例を示す説明図である。
【図４】半透過型液晶表示装置の一例の部分を断面で示す説明図である。
【図５】透過型液晶表示装置用及び反射型液晶表示装置用カラーフィルタの赤色の着色画素の分光透過率を示した説明図である。
【図６】従来法における反射型液晶表示装置の一例の部分を断面で示す説明図である。
【符号の説明】
１０…本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
１１、３１、４１、６２…ガラス基板
１２、３２、４２…ブラックマトリックス
１３、３３、４３、６３…着色画素
１５、３５、４５…光透過領域の着色層
１６、３６、４６…光反射領域の着色層
１７…光散乱膜層
１８…平坦化層
３０…従来法による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
３７…透明層
４０…従来法による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
４４、６４…透明電極
５０、６６…液晶
６０…反射型液晶表示装置の一例
６１…光散乱膜層
６５…カラーフィルタ
６７…反射電極
６８…基板
６９…対向基板
７０…ＴＦＴ素子などが形成されたＴＦＴ基板
７１…ＴＦＴ基板上に形成された透明電極
７２…ＴＦＴ基板上に形成された反射電極
Ｄ１…着色層１の厚さ
Ｄ２…着色層２の厚さ
Ｄ３…光散乱膜層の厚さ
Ｌ１…外光
Ｌ２…反射光
Ｐｘ…１画素の領域
Ｒｅ…光反射領域
Ｔｒ…光透過領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device, and in particular, has excellent lightness and saturation in both a transmissive color display and a reflective color display, and an excellent light scattering film. The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device having a layer.
[0002]
[Prior art]
Since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, the display needs light from the other, for example, a backlight is provided behind the display, and the display is performed by the light from the back. Such a liquid crystal display device is called a transmissive liquid crystal display device, and is mainly used in a dark environment such as indoors.
In addition, for example, a reflective layer is provided in the rear part, and display is performed by external light from the surroundings when viewing the liquid crystal display device. Such a liquid crystal display device is called a reflective liquid crystal display device, and is mainly used in a very bright environment such as outdoors.
[0003]
In the transmissive liquid crystal display device, light from a backlight provided behind the transmissive liquid crystal display device passes through the colored pixels of the color filter and is emitted to the outside in front of the liquid crystal display device being viewed. .
At this time, the spectral transmittance of the colored pixel is, for example, as shown by a solid line in FIG. 5, the spectral transmittance of the red colored pixel is low at a wavelength of 400 to 600 nm and low at a wavelength of 600 to 700 nm. A high value is preferable.
[0004]
FIG. 6 is an explanatory view showing a cross section of an example of a reflection type liquid crystal display device in the conventional method. As shown in FIG. 6, the reflective liquid crystal display device (60) includes a counter substrate (69), a liquid crystal (66), a color filter (65), a light scattering film layer (61), and the like. In FIG. 6, a counter substrate (69) is obtained by forming a drive element (not shown) necessary for pixel display, a reflective electrode (67), and the like on a substrate (68).
The color filter (65) includes a glass substrate (62), a colored pixel (63), a transparent electrode (64), and the like.
[0005]
In FIG. 6, external light (L1) becomes scattered light in the light scattering film layer (61), passes through the colored pixel (63), becomes colored light, is reflected by the reflective electrode (67), and is again colored pixel (63). And is emitted to the outside as reflected light (L2).
The color density of the color pixel (63) of the color filter for the reflective liquid crystal display device is lower than the color density of the color filter pixel of the color filter for the transmissive liquid crystal display device.
[0006]
This is because, as described above, light from the outside passes through the red colored pixel twice and is emitted to the outside at the time of incidence and reflection, for example, as shown by the dotted line in FIG. The spectral transmittance of the red colored pixel is slightly higher at a wavelength of 400 to 600 nm and slightly higher at a wavelength of 600 to 700 nm, so that the red colored pixel used in the transmission type indicated by the solid line is used. An effect similar to that of the spectral transmittance is obtained.
And formation of the colored pixel which has such a spectral transmittance as shown with a dotted line is performed by reducing content of the pigment contained in a colored pixel, for example.
[0007]
The colored pixels of the color filter for a liquid crystal display device are formed by various methods, and a photolithography method using a photosensitive colored resin composition in which a pigment is dispersed in a photosensitive resin composition as a material. Therefore, a pigment dispersion method for forming colored pixels is often employed.
[0008]
Similarly, when the colored pixels of the color filter for a reflective liquid crystal display device as described above are formed by the pigment dispersion method, that is, the photolithography method using the photosensitive colored resin composition, it is also included in the colored pixels. The content of the pigment is reduced. For example, the thickness of the colored pixel is reduced, or the photosensitive colored resin composition to be used is one having a reduced content of the pigment.
[0009]
The transmissive liquid crystal display device is mainly used in a dark environment such as indoors, and has a drawback that its display is difficult to see in a very bright environment such as outdoors. The reflective liquid crystal display device is mainly used in an extremely bright environment such as outdoors, and has a drawback that its display is difficult to see in a dark environment such as indoors.
[0010]
In contrast to such a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device, a liquid crystal display device called a transflective liquid crystal display device has both functions of a transmissive type and a reflective type in one liquid crystal display device. It is a liquid crystal display device.
This transflective liquid crystal display device can be used in a very bright environment such as outdoors or in a dark environment such as indoors, and is expected as a liquid crystal display device used in mobile devices. It is a display device.
[0011]
FIG. 4 is an explanatory view showing a cross section of an example of a transflective liquid crystal display device.
As shown in FIG. 4, the transflective liquid crystal display device includes a translucent liquid crystal display device color filter (40), a transparent electrode (44) formed on the transflective liquid crystal display device color filter, and a liquid crystal (50), a TFT substrate (70) on which a TFT element (not shown) and the like are formed, a transparent electrode (71) and a reflective electrode (72) formed on the TFT substrate.
The transparent electrode (71) and the reflective electrode (72) are connected to the drain electrode of the TFT element.
[0012]
The color filter (40) for a transflective liquid crystal display device used here has a black matrix (42) and colored pixels (43) formed on a glass substrate (41).
Except for the black matrix (42), the one pixel region (Px) is composed of a light transmission region (Tr) and a light reflection region (Re).
The light transmissive region (Tr) is a region that functions as a transmissive liquid crystal display device, and the light reflective region (Re) is a region that functions as a reflective liquid crystal display device.
A colored layer (colored layer 7) (45) having a transmissive thickness (D7) is formed in the light transmission region (Tr) of the colored pixel (43), and the light reflection region (Re) A colored layer (colored layer 8) (46) having a reflective thickness (D8) is formed.
[0013]
That is, in one pixel region (Px), a colored layer (colored layer 7) (45) having a light transmitting region (Tr) thickness D7 and a colored layer having a light reflecting region (Re) thickness D8. (Colored layer 8) and (46) constitute a colored pixel (43), and D7 and D8 have a relationship of D7> D8.
The thickness of the colored layer 7 (45) is the thickness for the transmission type, that is, the spectral transmittance is shown by a solid line in FIG. 5, for example, the spectral transmittance of the red colored pixel is at a wavelength of 400 to 600 nm. Has a low spectral transmittance and a spectral transmittance suitable for a transmissive liquid crystal display device having a high transmittance at wavelengths of 600 to 700 nm.
[0014]
In the light transmission region (Tr), white light from the backlight indicated by the white thick arrow (A) passes through the TFT substrate (70), the transparent electrode (71), the liquid crystal (50), and the transparent electrode (44), and is colored pixels. It passes through the colored layer 7 (45) in the light transmission region (Tr) of (43) and becomes colored light, and is emitted to the outside as indicated by a white thin arrow (a).
Therefore, when the backlight of this transflective liquid crystal display device is turned on and used as a transmissive liquid crystal display device, a transmissive color display having excellent brightness and saturation as the transmissive liquid crystal display device is obtained.
[0015]
Further, when the backlight of this transflective liquid crystal display device is turned off and used as a reflective liquid crystal display device in a very bright environment such as outdoors, a hatched thick arrow ( The external light from the surrounding shown by B) passes through the colored layer 8 (46) having the thickness (D8) for the reflection type of the glass substrate (41) and the light reflection region (Re) to become colored light, and is shown by oblique thin arrows ( As shown by b ′), the light is reflected by the reflective electrode (72) and is emitted to the outside again.
[0016]
The reflected light at this time passes through the colored layer 8 (46) twice. The colored layer 7 (45) is a colored layer having a thickness (D8) smaller than the thickness (D7), and the spectral transmittance of the red colored pixel as shown by the dotted line in FIG. The transmittance is slightly high at 400 to 600 nm, and the transmittance is also slightly high at wavelengths of 600 to 700 nm, that is, it has a spectral transmittance suitable as the spectral transmittance of the reflective liquid crystal display device.
[0017]
By using such a color filter for a transflective liquid crystal display device, a transmissive color display having excellent brightness and saturation as a transmissive liquid crystal display device is obtained, and it is not dark as a reflective liquid crystal display device. Reflective color display having excellent brightness and saturation can be achieved.
[0018]
However, when manufacturing such a color filter for a transflective liquid crystal display device, a colored layer (colored layer) having the thickness (D7) of the light transmitting region (Tr) in the region (Px) of one pixel. 7) and a colored layer (colored layer 8) having a thickness (D8) of the light reflecting region (Re) are formed, and the red, green, and blue 3 constituting the color filter are formed. The formation of a colored layer requires two steps for each color.
Therefore, the manufacturing process of such a color filter for a transflective liquid crystal display device becomes complicated, resulting in an expensive color filter.
Further, such a color filter for a transflective liquid crystal display device includes a colored layer (colored layer 7) having a thickness (D7) of a light transmission region (Tr) and a thickness (D8) of a light reflection region (Re). ) Has a level difference on the surface of the colored layer (colored layer 8), which is one of the causes of deterioration of the display quality of the liquid crystal display device.
[0019]
FIG. 3 is proposed as a color filter for a transflective liquid crystal display device, which is manufactured by simplifying the complicated process described above.
The color filter (30) for a transflective liquid crystal display device shown in FIG. 3 has a black matrix (32), a transparent layer (37), and a colored pixel (33) formed on a glass substrate (31). A colored layer (colored layer 4) (35) having a transmissive thickness (D4) is formed in the light transmitting region (Tr), and a transparent layer (37) having a thickness (D6) is formed in the light reflecting region (Re). And a colored layer (colored layer 5) (36) having a reflective thickness (D5).
[0020]
In this method of manufacturing a color filter (30) for a transflective liquid crystal display device, first, a black matrix (32) is formed on a glass substrate (31), and a transparent layer (37) is formed in a light reflection region (Re). Next, the same photosensitive colored resin composition is used to distinguish between the light transmission region (Tr) and the light reflection region (Re) within one pixel, and at the same time, a color having a transmission type thickness (D4). The layer (colored layer 4) (35) and the colored layer (colored layer 5) (36) having a reflective thickness (D5) are formed on the transparent layer (37).
In this method, when a photosensitive colored resin composition is applied to the entire surface of a glass substrate on which a patterned layer such as the transparent layer (37) shown in FIG. The thickness (D5) of the coating film utilizes the tendency of the coating film to be applied thinner than the thickness (D4) of the coating film on the glass substrate.
[0021]
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-298271, a transflective liquid crystal display device having both functions of a transmissive type and a reflective type is used in a reflective liquid crystal display device. For example, FIG. The light scattering function of the light scattering film layer (61) shown in the figure has been proposed in which a resin layer having a light scattering function is provided in a portion corresponding to the transparent layer (37) of the light reflection region (Re) in one pixel. Yes.
This proposal is characterized in that the surface of the resin layer in the light reflection region has an uneven shape, and the reflective film is provided on the resin layer having an uneven shape.
[0022]
In order to form the concavo-convex shape on the surface of the resin layer, first, a fine columnar pattern aggregate having a thickness of about 1 μm is formed using a positive photoresist, and then the columnar pattern aggregate is post-baked. Then, the positive photoresist is deformed by the melt flow of the positive photoresist, followed by thinly applying the positive photoresist on the deformed columnar pattern aggregate to obtain a resin layer having an uneven surface.
However, it is extremely difficult to provide an uneven shape having excellent light scattering properties on the resin layer by such a method.
In addition, this uneven shape may adversely affect the alignment of liquid crystal molecules, which is not preferable.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem. A transparent layer is formed in a light reflection region (Re) in one pixel on a glass substrate, and the same photosensitive colored resin composition is subsequently used. A colored layer is formed in the light transmitting region and the light reflecting region, and a colored layer (colored layer 1) having a thickness for a transmission type is formed in the light transmitting region (Tr) in one pixel, and the light reflecting region (Re). In the color filter for a transflective liquid crystal display device provided with a colored layer (colored layer 2) having a reflective thickness, the transparent layer in the light reflective region (Re) has an excellent light scattering property, In addition, there are no irregularities on the surface, A colored layer (colored layer 1) having an appropriate thickness for the transmissive type is provided in the light transmitting region (Tr), and a colored layer (colored layer having an appropriate thickness for the reflective type is provided in the light reflecting region (Re). 2) provided It is an object of the present invention to provide a color filter for a transflective liquid crystal display device. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a transparent layer is formed in a light reflecting region in one pixel, a colored layer is formed in the light transmitting region and the light reflecting region using the same photosensitive colored resin composition, and the light transmitting region in one pixel is formed. Is provided with a colored layer (colored layer 1) having a thickness for transmissive type, and a colored layer (colored layer 2) having a thickness for reflective type is provided in the light reflecting region. In the filter, the transparent layer is a light scattering film layer mainly composed of a transparent resin and fine particles, A flattening layer for adjusting a step is provided on the light scattering film layer in the light reflection region and on the light transmission region in one pixel, and the colored layer is provided on the flattening layer. This is a color filter for a transflective liquid crystal display device.
[0025]
The present invention also provides a colored layer (colored layer 1) having a transmissive thickness in a light transmissive region within one pixel, and a colored layer (colored layer) having a reflective thickness in a light reflective region. In the method for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device provided with 2),
1) A light scattering film layer mainly composed of transparent resin and fine particles is formed in a light reflection region in one pixel on a glass substrate,
2) Light in one pixel on the light scattering film layer and the glass substrate Transparent In the region, a flattening layer for adjusting the step is formed,
3) Using the same photosensitive colored resin composition on the flattening layer, a colored layer (colored layer 1) having a transmissive thickness is formed in the light transmissive region in one pixel. Is formed with a reflective colored layer (colored layer 2) having a thickness smaller than that of the colored layer (colored layer 1). In the light reflection area Color filter having light scattering film layer Made A method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention will be described based on an embodiment thereof.
FIG. 1 is a sectional view showing a part of an embodiment of a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the color filter (10) for a transflective liquid crystal display device comprises a black matrix (12), a light scattering film layer (17), a planarization layer (18), a glass substrate (11), Colored pixels (13) are sequentially formed.
[0027]
The light scattering film layer (17) is formed in the light reflection region (Re) in one pixel on the glass substrate (11). This light-scattering film layer (17) is mainly composed of transparent resin and fine particles. The particle size of the fine particles is not particularly limited, but the particle size range is an average particle size of about 0.7 μm to 3.5 μm, preferably an average particle size of about 1.5 μm to 3.0 μm, more preferably about 1.8 μm. It is.
The incident light is scattered inside the light scattering film layer (17), and the surface of the light scattering film layer (17) is in a flat state.
[0028]
When large fine particles are used, the thickness of the light scattering film layer increases in order to keep the surface of the light scattering film layer flat. Since the thickness (D3) of the light scattering film layer (17) is in the range of 2.0 μm to 5.0 μm, preferably about 3.0 μm, the light scattering film layer having a thickness (D3) of about 3.0 μm ( The particle diameter that keeps the surface of 17) flat and has excellent light scattering properties is about 1.8 μm.
[0029]
The planarization layer (18) is made of a transparent resin in order to adjust the step between the glass substrate (11) and the light scattering film layer (17) having a thickness (D3) of about 3.0 μm, that is, (D3). It is provided.
As described above, for example, when the photosensitive colored resin composition is applied to the entire surface of the glass substrate on which a patterned layer such as the transparent layer (37) shown in FIG. The film thickness (D5) of the coating film on the layer tends to be applied thinner than the film thickness (D4) of the coating film on the glass substrate.
[0030]
However, as shown in FIG. 1, a colored layer (colored layer 1) (15) having an appropriate thickness for the transmission type is provided in the light transmission region (Tr), and an appropriate reflection type is provided in the light reflection region (Re). In order to form a colored layer (colored layer 2) (16) having an appropriate thickness, that is, by applying the same photosensitive colored resin composition once, the thicknesses of both are adjusted to an appropriate thickness. In order to form a product, it is necessary that there is a level difference in the portion to be the base.
The flattening layer (18) is for maintaining the level difference of the portion serving as a base in a preferable state in order to form both of them in an appropriate thickness.
[0031]
For example, the figure 3 The transparent layer (37) shown in FIG. However, since the light scattering film layer (17) imparted with light scattering properties contains fine particles, the film thickness is as thick as about 3.0 μm, and it is difficult to keep the step within a predetermined range, for example, about 1.0 μm. By forming the planarization layer (18) in the present invention, the step can be reduced.
[0032]
Further, when the flattening layer (18) itself is provided, there is already a step between the glass substrate (11) and the light scattering film layer (17) serving as the base, so that the light transmission region (Tr) has a thickness ( The planarization layer (18A) of D0) and the planarization layer (18B) of thickness (D0 ′) are formed in the light reflection region (Re), and the planarization layers of different thicknesses are formed.
In the case where the level difference (D0-D0 ′) of the planarization layer (18), which is a base for forming the colored pixel (13), is formed in a predetermined preferable state, the planarization layer (18B) is formed. This is carried out by appropriately adjusting the physical properties and application conditions of the transparent resin to be used.
[0033]
The planarization layer (18) has irregularities on the surface of the light scattering film layer (17) when the thickness of the light scattering film layer (17) is reduced, or when the particle size of the fine particles is increased. Even if it occurs, this unevenness can be flattened.
[0034]
In the colored pixel (13), a colored layer (colored layer 1) (15) having an appropriate thickness (D1) for a transmission type is formed in the light transmissive region (Tr), and the light reflective region ( In Re), a colored layer (colored layer 2) (16) having an appropriate thickness (D2) for the reflection type is formed on the transparent layer (17).
In FIG. 1, the colored pixel (13) indicates one color among the three colors of red, green, and blue constituting the color filter, but each colored pixel (13) of red, green, and blue colors. Are formed in one process for each color using the same photosensitive colored resin composition. Therefore, the manufacturing process is not complicated.
[0035]
2A, 2B, and 2C are explanatory views of the manufacturing process of the color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
As shown in FIG. 2A, first, a light scattering film layer (17) is formed in a light reflection region (Re) on a glass substrate (11) in which a black matrix (12) is formed between pixels. The thickness (D3) of the light scattering film layer (17) is sufficient to obtain excellent light scattering properties.
Next, as shown in FIG. 2B, the light transmission region (Tr) and the light reflection region (Re) on the glass substrate (11) on which the light scattering film layer (17) is formed are flattened using a transparent resin. A chemical layer (18) is provided.
[0036]
The flattening layer (18) has a predetermined thickness (D1) of the colored layer (colored layer 1) (15) having a thickness for the transmission type and a thickness for the reflection type. The level difference (D0-DO ′) of the planarization layer (18) is obtained such that the thickness (D2) of the colored layer (colored layer 2) (16) is obtained. That is, a planarization layer (18A) having a thickness D0 is formed in the light transmission region (Tr), and a planarization layer (18B) having a thickness D0 ′ is formed in the light reflection region (Re).
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a colored pixel (13) is formed on the planarization layer (18). That is, the light transmission region (Tr) has a colored layer (colored layer 1) (15) having an appropriate thickness for the transmission type, and the light reflection region (Re) has an appropriate thickness for the reflection type. A colored layer (colored layer 2) (16) is formed.
[0037]
Examples of the fine particles as the main component of the light scattering film layer include fine particles made of an inorganic substance and fine particles made of an organic polymer. In particular, organic polymer fine particles are mainly mentioned from the viewpoint of being amorphous, but even inorganic fine particles are not problematic as long as they are amorphous.
In the present invention, the fine particles are preferably amorphous fine particles, and if the fine particles are crystalline, it is considered to have optical anisotropy, which is not preferable for light scattering.
[0038]
For example, for inorganic fine particles, spherical amorphous fine particles such as silica and alumina oxide, and for organic polymer fine particles, acrylic fine particles, styrene acrylic fine particles and their cross-linked products, melamine-formalin condensates, (polytetrafluoroethylene) ), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), and 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 589 nm). It is particularly preferable because it is small.
[0039]
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. As an example of such a surface treatment, for example, a treatment of applying and coating SiO 2, ZrO 2, Al 2 O 3, ZnO, a transparent resin, a coupling agent, a surfactant, or the like can be given.
[0040]
The shape of the fine particles is not particularly limited, but is preferably a spherical shape or a shape similar to a spherical shape. Spherical fine particles can be easily controlled in size, particle size distribution, and the like, and therefore, the optical characteristics of the light scattering film layer can be easily controlled.
The particle diameter of the fine particles varies depending on the film thickness and light scattering property of the target light scattering film layer, and is not particularly limited. However, usually, when large fine particles are used, the surface becomes very rough unless the thickness of the light scattering film layer is sufficiently increased, which is not preferable.
The particle size of the fine particles is not particularly limited, but the particle size range is an average particle size of about 0.7 μm to 3.5 μm, preferably an average particle size of about 1.5 μm to 3.0 μm, more preferably about 1.8 μm. It is.
[0041]
As the transparent resin for dispersing the fine particles, those having high visible light transmittance and sufficient resistance to heat treatment and chemical treatment in the manufacturing process of the liquid crystal display device are desirable. For example, epoxy resin is used as a resin having a high refractive index. An acrylic resin, a fluorene resin, a polyimide resin can be used, and a fluorine-modified acrylic resin or a silicon-modified acrylic resin can be used 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.
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. It is also possible to use a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.
[0042]
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 transparent resin preferably has a refractive index of 1.55 to 1.65. In the case of silica particles or silicon resin fine particles having a refractive index of 1.42 to 1.45, the transparent resin preferably has a refractive index of 1.50 to 1.60.
[0043]
The transparent resin used for the formation of the planarization layer (18) 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. Resins similar to the transparent resin to be used can be used as appropriate.
[0044]
In preparing the photosensitive colored resin composition used for forming the colored pixel (13), the basic idea is to first select a pigment having an appropriate spectral distribution, and then the content of the pigment contained in each color pattern. Determine.
Next, regarding the coatability, the photosensitive colored resin composition constituting the photosensitive colored resin composition, for example, the photosensitive colored resin composition of solid content other than the solvent among the main components such as resin, pigment, dispersant, photopolymerizable monomer, solvent, etc. The ratio (solid content ratio) to the product is kept at a certain value to make the coating property good.
If the solid content ratio deviates from a certain value, problems such as coating unevenness and film thickness non-uniformity are likely to occur in the coating film on the substrate, and in particular, the light transmission region (Tr shown in FIG. ) Is a colored layer (colored layer 1) (15) having an appropriate thickness for a transmissive type, and a colored layer (colored layer 2) having an appropriate thickness for a reflective type is used for a light reflecting region (Re). In order to form (16) by a single coating using the same photosensitive colored resin composition, it is important to adjust the solid content ratio of the photosensitive colored resin composition.
[0045]
For the preparation of the photosensitive colored resin composition, first, for example, in order to mix the acrylic resin and the pigment well, they are kneaded using two rolls into chips, and then the chips are dissolved using a dispersant and a solvent. To prepare a colored resin (paste).
Next, a photopolymerizable monomer and a photopolymerizable initiator are added to the colored resin (paste) to prepare a photosensitive colored composition.
[0046]
Examples of the acrylic resin used include acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, and methyl methacrylate.
As the dispersant, a wide range of surfactants, pigment intermediates, dye intermediates, Solsperse and the like are used.
Examples of the photopolymerizable monomer include bifunctional monomers such as 1,6-hexanediol diacrylate, ethylene glycol diacrylate, and neopentyl glycol acrylate.
Examples of the photopolymerization initiator include triazine compounds, acetophenone compounds, benzophenone compounds, and thioxanthone compounds.
[0047]
【The invention's effect】
In the present invention, a transparent layer is formed in a light reflection region in one pixel, a colored layer is formed in a light transmission region and a light reflection region using the same photosensitive colored resin composition, and a transmission type is formed in the light transmission region. In a color filter for a transflective liquid crystal display device in which a colored layer for light is provided and a reflective colored layer is provided in a light reflecting region, the transparent layer is a light scattering film layer mainly composed of a transparent resin and fine particles. And A flattening layer for adjusting a step is provided on the light scattering film layer in the light reflection region and on the light transmission region in one pixel, and the colored layer is provided on the flattening layer. Therefore, the transparent layer in the light reflection region has excellent light scattering properties, the step is adjusted, and the colored layer in each of the light transmission region and the light reflection region can be formed in a predetermined film thickness.
In addition, since the unevenness formed by the thick light-scattering film layer is relaxed by the planarization layer, the surface has no unevenness and can prevent poor alignment of the liquid crystal. Half A color filter for a transmissive liquid crystal display device is obtained.
[0048]
The present invention also relates to a method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device in which a transmissive colored layer is provided in a light transmissive region in one pixel and a reflective colored layer is provided in a light reflective region. In the light reflection region, a light scattering film layer mainly composed of transparent resin and fine particles is formed, A planarizing layer for adjusting a step is formed on a light transmission region in one pixel on the light scattering film layer and the glass substrate, On the flattening layer, the same photosensitive colored resin composition is used, and a transmissive colored layer is formed in the light transmissive region and a reflective colored layer is formed in the light reflective region. Since this is a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, the transparent layer in the light reflection region has excellent light scattering properties, the step can be adjusted, the colored layer can be formed to a predetermined thickness, and the surface has irregularities. To prevent misalignment of the liquid crystal wear This is a method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of an embodiment of a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIGS. 2A, 2B, and 2C are explanatory views of a manufacturing process of a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a color filter for a transflective liquid crystal display device manufactured by simplifying complicated processes.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a cross-section of an example of a transflective liquid crystal display device.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing spectral transmittances of red colored pixels of color filters for a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device.
FIG. 6 is an explanatory view showing a cross section of an example of a reflection type liquid crystal display device in a conventional method.
[Explanation of symbols]
10. Color filter for transflective liquid crystal display device according to the present invention
11, 31, 41, 62 ... glass substrate
12, 32, 42 ... Black matrix
13, 33, 43, 63 ... colored pixels
15, 35, 45... Colored layer in light transmission region
16, 36, 46 ... colored layer of light reflection region
17 ... Light scattering film layer
18 ... planarization layer
30. Color filter for transflective liquid crystal display device by conventional method
37 ... Transparent layer
40. Color filter for transflective liquid crystal display device by conventional method
44, 64 ... Transparent electrodes
50, 66 ... Liquid crystal
60: An example of a reflective liquid crystal display device
61: Light scattering film layer
65. Color filter
67 ... Reflecting electrode
68 ... Board
69. Counter substrate
70 ... TFT substrate on which TFT elements are formed
71 ... Transparent electrode formed on the TFT substrate
72 ... Reflective electrode formed on TFT substrate
D1: thickness of the colored layer 1
D2: thickness of the colored layer 2
D3: Light scattering film layer thickness
L1 ... outside light
L2 ... Reflected light
Px: 1 pixel area
Re: Light reflection area
Tr: Light transmission region

Claims

A transparent layer is formed in a light reflection area in one pixel, a colored layer is formed in a light transmission area and a light reflection area using the same photosensitive colored resin composition, and a transmission type is formed in the light transmission area in one pixel. In a color filter for a transflective liquid crystal display device, wherein a colored layer (colored layer 1) having a thickness for use is provided, and a colored layer (colored layer 2) having a reflective thickness is provided in a light reflection region, The transparent layer is a light scattering film layer mainly composed of a transparent resin and fine particles, and a flattening layer for adjusting a step on the light scattering film layer in the light reflection area and on the light transmission area in one pixel is provided. A color filter for a transflective liquid crystal display device , wherein the color layer is provided on the planarizing layer .

A light-transmitting area within one pixel is provided with a colored layer (colored layer 1) having a transmissive thickness, and a light-reflecting area is provided with a colored layer (colored layer 2) having a reflective thickness. In the method of manufacturing a color filter for a transmissive liquid crystal display device,
1) A light scattering film layer mainly composed of transparent resin and fine particles is formed in a light reflection region in one pixel on a glass substrate,
2) A planarizing layer for adjusting a step is formed in the light transmission region in one pixel on the light scattering film layer and the glass substrate,
3) Using the same photosensitive colored resin composition on the flattening layer, a colored layer (colored layer 1) having a transmissive thickness is formed in the light transmissive region in one pixel. that form colored layers of reflection type having a thickness less than the colored layer (colored layer 1) and (colored layer 2), to manufacture a color filter having a light-scattering layer in the light reflection region for A method for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device.