JP5076576B2 - Color filter for transflective LCD - Google Patents
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Description
本発明は、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、表面段差のある透過表示の着色画素上と透明レジスト層上の各々に、各々の所望する高さを有し、表面荒れのない配向制御突起が設けられた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタに関する。 The present invention relates to a color filter for a liquid crystal display device, and in particular, has a desired height on each of a colored pixel and a transparent resist layer for transmissive display having a surface step and is free from surface roughness. The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device provided with alignment control protrusions.
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図５は、図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図４、及び図５に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ（４）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図４、及び図５はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a color filter used in the liquid crystal display device. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of the color filter shown in FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5, the color filter (4) used in the liquid crystal display device has a black matrix (41), a colored pixel (42), and a transparent conductive film (43) on a glass substrate (40). Are formed sequentially.
4 and 5 schematically show a color filter, and 12 colored pixels (42) are represented. In an actual color filter, for example, several hundreds are displayed on a 17-inch diagonal screen. A large number of colored pixels of about μm are arranged.
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラスなどの透明基板上にブラックマトリックスを形成してブラックマトリックス基板とし、次に、このブラックマトリックス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。
As a manufacturing method of the color filter having the above structure used in many liquid crystal display devices, first, a black matrix is formed on a transparent substrate such as glass to form a black matrix substrate, and then on the black matrix substrate. A method is widely used in which a colored pixel is formed by aligning with a black matrix pattern, and a transparent conductive film is aligned and formed.
The black matrix (41) is a matrix having light shielding properties, the colored pixels (42) have, for example, red, green, and blue filter functions, and the transparent conductive film (43) is transparent. Provided as a simple electrode.
ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
The black matrix (41) is composed of a matrix portion (41A) between the colored pixels (42) and a frame portion (41B) surrounding the peripheral portion of the region (display portion) where the colored pixels (42) are formed. Yes.
The black matrix determines the position of the colored pixels of the color filter, makes the size uniform, and shields unwanted light when used in a display device, making the image of the display device uniform and uniform. In addition, it has a function of making an image with improved contrast.
このブラックマトリックス基板の製造には、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯX などの金属薄膜からなるブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。
For the production of this black matrix substrate, a metal or a metal compound such as chromium (Cr) or chromium oxide (CrO x ) as a black matrix material is formed into a thin film on a glass substrate (40). An etching resist pattern is formed on the formed thin film using, for example, a positive photoresist, and then an exposed portion of the formed metal thin film is etched and an etching resist pattern is stripped, and Cr, CrO A method has been adopted in which a black matrix (41) made of a metal thin film such as X is formed.
Alternatively, the black matrix (41) is formed on the glass substrate (40) by photolithography using a black photosensitive resin for forming a black matrix.
また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜（４３）の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
In addition, the colored pixels (42) are formed by providing a coating film on the black matrix substrate using, for example, a negative photoresist in which a pigment or other pigment is dispersed, and exposing and developing the coating film. A method of forming colored pixels is used.
The transparent conductive film (43) is formed on the black matrix substrate on which the colored pixels are formed by, for example, forming a transparent conductive film by sputtering using ITO (Indium Tin Oxide). .
図４、及び図５に示すカラーフィルタ（４）は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタを内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。
多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して下記のような、種々な機能が付加されるようになった。
The color filter (4) shown in FIGS. 4 and 5 has a basic function as a color filter used in a liquid crystal display device. The liquid crystal display device incorporates such a color filter to realize full color display, and its application range is dramatically expanded, and many products using liquid crystal display devices such as liquid crystal color TVs and notebook PCs are created. It was done.
With the development and practical use of various liquid crystal display devices, the following various functions have been added to the color filters used in the liquid crystal display devices in addition to the above basic functions.
例えば、１）スペーサービーズに代わり、感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法によりフォトスペーサー（突起部）を形成したスペーサー機能、２）ラビング処理に代わり、配向制御突起を設けることにより液晶分子の配向を複数の方向に分割して制御する配向分割機能、３）一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半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおける、着色画素の透過・反射併用機能などである。 For example, 1) A spacer function in which a photo-resist is used instead of spacer beads and a photo spacer (projection) is formed by photolithography. Alignment division function for dividing and controlling in the direction of 3) 3) Combined transmission and reflection of colored pixels in a color filter for a transflective liquid crystal display device having both transmission and reflection functions in a single liquid crystal display device Functions.
図１は、基本的な機能を備えたカラーフィルタに、上記フォトスペーサー（突起部）、配向制御突起、透過表示の着色画素と反射表示の着色画素、を具備させた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一例の部分断面図である。
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は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（図示せず）、着色画素（４２）、透明レジスト層（４７）、透明導電膜（４３）、第一配向制御突起（Ｍｖ１）、第二配向制御突起（Ｍｖ２）、及びフォトスペーサー（Ｐｓ）が形成されたものである。
FIG. 1 illustrates a transflective liquid crystal display device in which a color filter having basic functions is provided with the photo spacer (protrusion), an alignment control protrusion, a colored pixel for transmissive display, and a colored pixel for reflective display. It is a fragmentary sectional view of an example of a color filter.
As shown in FIG. 1, this color filter for a transflective liquid crystal display device has a black matrix (not shown), a colored pixel (42), a transparent resist layer (47), a transparent conductive film on a glass substrate (40). (43), a first alignment control protrusion (Mv1), a second alignment control protrusion (Mv2), and a photospacer (Ps) are formed.
一画素の領域（Ｐｘ）は、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）で構成されている。着色画素（４２）は、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）と反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）で構成されている。多くの場合反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）は着色部（４５）とスルーホール部（４６）で構成されているが、反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）を有さず、スルーホール部（４６）だけで反射表示領域（Ｒｅ）を構成することもある。 One pixel region (Px) is composed of a transmissive display region (Tr) and a reflective display region (Re). The colored pixel (42) includes a colored pixel (42Tr) for transmissive display and a colored pixel (42Re) for reflective display. In many cases, the colored pixel (42Re) for reflective display includes a colored portion (45) and a through-hole portion (46), but does not have the colored pixel (42Re) for reflective display, and the through-hole portion (46). In some cases, the reflective display region (Re) may be configured by itself.
透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）と反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）の着色部（４５）は、透過表示用として適切な分光特性のものである。反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）にスルーホール部（４６）を設けることによって、着色部（４５）の色光とスルーホール部（４６）の白色光が混色し、反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）の分光特性は反射表示用として適切な分光特性に調節されたものとなる。
透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）と、反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）の着色部（４５）は連続しており、フォトリソグラフィ法によって同時に形成されたものである。
The colored portion (45Tr) of the transmissive display colored pixel (42Tr) and the reflective display colored pixel (42Re) has spectral characteristics suitable for transmissive display. By providing the through-hole part (46) in the colored pixel (42Re) for reflective display, the colored light of the colored part (45) and the white light of the through-hole part (46) are mixed, and the colored pixel (42Re) of the reflective display is mixed. The spectral characteristic is adjusted to an appropriate spectral characteristic for reflection display.
The colored pixel (42Tr) for transmissive display and the colored portion (45) of the colored pixel (42Re) for reflective display are continuous and are formed simultaneously by photolithography.
反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）上には、光路の差を調整するための透明レジスト層（４７）が設けられており、スルーホール部（４６）には透明レジスト層（４７）の形成に用いた透明樹脂が充填されている。ブラックマトリックス、着色画素（４２）、透明レジスト層（４７）が形成されたガラス基板（４０）上の全面に、透明導電膜（４３）が形成されている。 A transparent resist layer (47) for adjusting the optical path difference is provided on the colored pixel (42Re) for reflection display, and the transparent resist layer (47) is formed in the through hole portion (46). The transparent resin was filled. A transparent conductive film (43) is formed on the entire surface of the glass substrate (40) on which the black matrix, the colored pixels (42), and the transparent resist layer (47) are formed.
半透過型液晶表示装置においては、透過表示領域（Ｔｒ）を通過した光の位相と、反射表示領域（Ｒｅ）を通過した光の位相をそろえるために、基板間の間隔を、透過表示領域：反射表示領域＝略２：１としている。すなわち、図１において、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上の透明導電膜（４３）上面からフォトスペーサー（Ｐｓ）の上部までの高さ（Ｈ２）と、透明レジスト層（４７）上の透明導電膜（４３）上面からフォトスペーサー（Ｐｓ）の上部までの高さ（Ｈ１）の比を略２：１としている（Ｈ２：Ｈ１＝２：１）。具体的には、４μｍ：２μｍ程度のものである。尚、一画素の領域（Ｐｘ）のサイズは３００μｍ程度である。 In the transflective liquid crystal display device, in order to align the phase of the light that has passed through the transmissive display area (Tr) and the phase of the light that has passed through the reflective display area (Re), the interval between the substrates is defined as the transmissive display area: The reflection display area is approximately 2: 1. That is, in FIG. 1, the height (H2) from the upper surface of the transparent conductive film (43) on the colored pixel (42Tr) for transmissive display to the upper part of the photospacer (Ps), and the transparent conductivity on the transparent resist layer (47). The ratio of the height (H1) from the upper surface of the film (43) to the upper part of the photospacer (Ps) is approximately 2: 1 (H2: H1 = 2: 1). Specifically, it is about 4 μm: 2 μm. The size of one pixel region (Px) is about 300 μm.
透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上には、透明導電膜（４３）を介して第一配向制御用突起（Ｍｖ１）が形成されている。また、透明レジスト層（４７）上には、透明導電膜（４３）を介して第二配向制御用突起（Ｍｖ２）が形成されている。また、透明レジスト層（４７）上には、透明導電膜（４３）を介してフォトスペーサー（Ｐｓ）が形成されている。 On the colored pixel (42Tr) for transmissive display, a first alignment control protrusion (Mv1) is formed via a transparent conductive film (43). On the transparent resist layer (47), second alignment control protrusions (Mv2) are formed via a transparent conductive film (43). On the transparent resist layer (47), a photospacer (Ps) is formed via a transparent conductive film (43).
この半透過型液晶表示装置用カラーフィルタには、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）の位相をそろえるための段差（Ｄ）はあるが、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上には、透明導電膜（４３）を介して第一配向制御用突起（Ｍｖ１）が形成され、また透明レジスト層（４７）上には、透明導電膜（４３）を介して第二配向制御用突起（Ｍｖ２）が形成されているので、透過表示領域（Ｔｒ）においても、また反射表示領域（Ｒｅ）においても液晶分子は良好に配向されたものとなる。 This color filter for a transflective liquid crystal display device has a step (D) for aligning the phase of the transmissive display region (Tr) and the reflective display region (Re), but on the colored pixel (42Tr) for transmissive display. The first alignment control protrusion (Mv1) is formed through the transparent conductive film (43), and the second alignment control protrusion is formed on the transparent resist layer (47) through the transparent conductive film (43). Since (Mv2) is formed, the liquid crystal molecules are well aligned both in the transmissive display region (Tr) and in the reflective display region (Re).
この半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、先ず、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックスを形成する。次に、着色画素（４２）を形成する。着色画素（４２）は、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）と反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）で構成されている。反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）の着色部（４５）と透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）は連続している。
着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色の着色画素からなり（図示せず）、例えば、赤色、緑色、青色の順に形成する。
In this method of manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device, a black matrix is first formed on a glass substrate (40). Next, a colored pixel (42) is formed. The colored pixel (42) includes a colored pixel (42Tr) for transmissive display and a colored pixel (42Re) for reflective display. The colored portion (45) of the colored pixel (42Re) for reflective display and the colored pixel (42Tr) for transmissive display are continuous.
The colored pixel (42) is composed of, for example, red, green, and blue colored pixels (not shown), and is formed in the order of red, green, and blue, for example.
次に、３色の着色画素の、各反射表示の着色画素（４２Ｒｅ）上に、透明レジスト層（４７）を設ける。各スルーホール部（４６）には透明レジスト層（４７）の形成に用いた透明樹脂を充填する。
次に、ブラックマトリックス、３色の着色画素（４２）、透明レジスト層（４７）が形成されたガラス基板（４０）上の全面に、透明導電膜（４３）を形成する。
Next, a transparent resist layer (47) is provided on the colored pixels (42Re) for each reflective display of the three colored pixels. Each through-hole portion (46) is filled with the transparent resin used for forming the transparent resist layer (47).
Next, a transparent conductive film (43) is formed on the entire surface of the glass substrate (40) on which the black matrix, the three colored pixels (42), and the transparent resist layer (47) are formed.
次に、３色の着色画素の、各透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上に透明導電膜（４３）を介して第一配向制御突起（Ｍｖ１）を形成する。また、透明レジスト層（４７）上に透明導電膜（４３）を介して第二配向制御突起（Ｍｖ２）を形成する。第一配向制御突起（Ｍｖ１）と第二配向制御突起（Ｍｖ２）は、同一の配向制御突起形成用の材料を用い一工程で同時に形成する。
次に、透明レジスト層（４７）上に透明導電膜（４３）を介してフォトスペーサー（Ｐｓ）を形成する。
Next, first alignment control protrusions (Mv1) are formed on the transparent pixels (42Tr) of the three color pixels through the transparent conductive film (43). Further, the second alignment control protrusion (Mv2) is formed on the transparent resist layer (47) via the transparent conductive film (43). The first alignment control protrusion (Mv1) and the second alignment control protrusion (Mv2) are simultaneously formed in one step using the same material for forming the alignment control protrusion.
Next, a photospacer (Ps) is formed on the transparent resist layer (47) via a transparent conductive film (43).
液晶分子を良好に配向さるためには、透過表示領域（Ｔｒ）におけるの第一配向制御突起（Ｍｖ１）と、反射表示領域（Ｒｅ）における第二配向制御突起（Ｍｖ２）の高さは、図２に示すように、具体的には、カラーフィルタと対向基板の基板間の間隔が約３．５μｍ、透明レジスト層（４７）の高さ（Ｈ１４）が約２．０μｍの際に、第一配向制御突起（Ｍｖ１）の高さ（Ｈ１１）は約１．６μｍ、第二配向制御突起（Ｍｖ２）の高さ（Ｈ１２）は約１．０μｍ程度のものが好適とされている。 In order to satisfactorily align the liquid crystal molecules, the height of the first alignment control protrusion (Mv1) in the transmissive display region (Tr) and the second alignment control protrusion (Mv2) in the reflective display region (Re) are Specifically, as shown in FIG. 2, when the distance between the color filter and the counter substrate is about 3.5 μm and the height (H14) of the transparent resist layer (47) is about 2.0 μm, the first The height (H11) of the orientation control protrusion (Mv1) is preferably about 1.6 μm, and the height (H12) of the second orientation control protrusion (Mv2) is about 1.0 μm.
しかし、前記のように、同一の配向制御突起形成用材料を用い、第一配向制御突起と第二配向制御突起を同時に形成すると、特に、配向制御突起形成用材料としてネガ型の材料を用いた場合には、材料のレベリング性が良いために、第二配向制御突起（Ｍｖ２）の高さ（Ｈ１２）を約１．０μｍに形成すると、第一配向制御突起（Ｍｖ１）の高さ（Ｈ１１）は１．６μｍよりも高い、例えば、約２．０μｍといった高さの高い第一配向制御突起（Ｍｖ１）が形成されてしまうことがある。 However, as described above, when the same alignment control protrusion forming material is used and the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are formed at the same time, in particular, a negative material is used as the alignment control protrusion forming material. In this case, since the leveling property of the material is good, if the height (H12) of the second alignment control protrusion (Mv2) is formed to about 1.0 μm, the height (H11) of the first alignment control protrusion (Mv1) May form a first alignment control protrusion (Mv1) having a height higher than 1.6 μm, for example, a height as high as about 2.0 μm.
このような、所望する高さより高い第一配向制御突起（Ｍｖ１）が透過表示領域（Ｔｒ）に形成されると、透過表示領域（Ｔｒ）には光漏れが発生し表示品質に影響を及ぼすことになる。
配向制御突起の断面形状は半円形で表面は平滑、その底面幅と高さの比（アスペクト比）がある範囲内にあることが好ましいとされている。配向制御突起の高さが、その範囲より高くなると、液晶分子の配向、特に配向制御突起の底部近傍の液晶分子の配向が乱れ、底部近傍からの光漏れが発生し表示品質に影響を及ぼす。
When the first alignment control protrusion (Mv1) higher than the desired height is formed in the transmissive display area (Tr), light leakage occurs in the transmissive display area (Tr), which affects display quality. become.
The cross-sectional shape of the orientation control protrusion is preferably semicircular, the surface is smooth, and the ratio of the bottom surface width to the height (aspect ratio) is preferably within a certain range. If the height of the alignment control protrusion is higher than the range, the alignment of the liquid crystal molecules, particularly the alignment of the liquid crystal molecules near the bottom of the alignment control protrusion, is disturbed, and light leakage from the vicinity of the bottom occurs to affect display quality.
尚、本願におけるレベリング性とは、表面に凹凸のある面上に、塗液を塗布して塗膜を形成する際に、塗液が表面の凹部上には厚く、表面の凸部上には薄く塗布されて表面の凹凸の度合いが縮小、相殺され、塗膜の上面が平坦な面に近づく性質を指している。 The leveling property in the present application means that the coating liquid is thick on the concave portion of the surface and is formed on the convex portion of the surface when the coating liquid is applied to form a coating film on the surface having an uneven surface. It is applied thinly, and the degree of unevenness on the surface is reduced and offset, and the upper surface of the coating film approaches the flat surface.
配向制御突起をフォトリソグラフィ法によって精度よく、安定して形成する技法としては、例えば、特開平１１−３１１７８９号公報には、フィラーと樹脂で構成される配向制御突起が提案されている。
しかし、この技法は、現像液に対する配向制御突起形成用材料の溶解性に起因する寸法精度の低下に対処したものであり、本願におけるような、下地の凹凸と塗液のレベリング性とに起因する配向制御突起の高さの精度に対処したものではない。
As a technique for forming the alignment control protrusions accurately and stably by photolithography, for example, JP-A-11-311789 proposes an alignment control protrusion made of a filler and a resin.
However, this technique deals with a decrease in dimensional accuracy caused by the solubility of the alignment control protrusion forming material in the developer, and is caused by the unevenness of the base and the leveling property of the coating liquid as in the present application. It does not deal with the accuracy of the height of the orientation control protrusion.
また、例えば、特願２００６−３２１４４５号には、配向制御突起形成用の材料として、下地の凹凸への追従性を向上させるため（すなわち、レベリング性を悪化させるため）、シリカなどの無機微粒子をフィラーとして含有させた感光性樹脂組成物が提案されている。
しかし、この材料を用いた際には、形成された配向制御突起の表面がフィラーによって荒れてしまい、液晶分子の配向が乱れるといった懸念がある。
However, when this material is used, there is a concern that the surface of the formed alignment control protrusion is roughened by the filler, and the alignment of liquid crystal molecules is disturbed.
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、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上の透明導電膜（４３）上面からフォトスペーサー（Ｐｓ）の上部までの高さ（Ｈ２）と、透明レジスト層（４７）上の透明導電膜（４３）上面からフォトスペーサー（Ｐｓ）の上部までの高さ（Ｈ１）との間に、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）における光の位相をそろえるための段差（Ｄ）があっても、
透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上には所望する高さを有し、表面荒れのない第一配向制御突起（Ｍｖ１）が、また、透明レジスト層（４７）上には所望する高さを有し、表面荒れのない第二配向制御突起（Ｍｖ２）が形成され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。
The present invention has been made to solve the above-described problems. In a color filter for a transflective liquid crystal display device, a photospacer (Ps) is formed from the upper surface of a transparent conductive film (43) on a colored pixel (42Tr) for transmissive display. ) And the height (H1) from the top surface of the transparent conductive film (43) on the transparent resist layer (47) to the top of the photospacer (Ps). Even if there is a step (D) for aligning the phases of light in (Tr) and the reflective display region (Re),
The first alignment control protrusion (Mv1) having a desired height on the colored pixel (42Tr) for transmissive display and having no surface roughness, and the desired height on the transparent resist layer (47). It is another object of the present invention to provide a color filter for a transflective liquid crystal display device in which a second alignment control protrusion (Mv2) having no surface roughness is formed.
これにより、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）の液晶分子が良好に配向され、透過表示と反射表示の際に共に光漏れなく良好な表示品質を得ることができる。 Thereby, the liquid crystal molecules in the transmissive display region (Tr) and the reflective display region (Re) are well aligned, and good display quality can be obtained without light leakage during both transmissive display and reflective display.
本発明は、ガラス基板上に、少なくとも、透過表示の着色画素、反射表示の着色画素、該反射表示の着色画素上に透明レジスト層、該透過表示の着色画素上に透明導電膜を介して第一配向制御突起、該透明レジスト層上に透明導電膜を介して第二配向制御突起が形成された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、
前記第一配向制御突起と第二配向制御突起とが同一の材料から成り、これら第一配向制御突起と第二配向制御突起とはフォトリソグラフィ法で同時に形成されたものであり、
前記第一配向制御突起及び第二配向制御突起の材料が、配向制御突起形成時のポストベークの熱で溶解する有機微粒子を含有した材料であり、この有機微粒子の粒径が３ｎｍ〜１μｍの範囲であり、前記材料に含有した有機微粒子は、該有機微粒子以外の固形分に対して２０〜３０重量％の範囲である
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である。
The present invention includes at least a colored pixel for transmissive display, a colored pixel for reflective display, a transparent resist layer on the colored pixel for reflective display, and a transparent conductive film on the colored pixel for transmissive display. In a color filter for a transflective liquid crystal display device in which a second alignment control protrusion is formed via a transparent conductive film on the one alignment control protrusion, the transparent resist layer,
The first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are made of the same material, and the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are formed simultaneously by a photolithography method,
The material of the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion is a material containing organic fine particles that are dissolved by the heat of post-baking when forming the alignment control protrusion , and the particle diameter of the organic fine particles is in the range of 3 nm to 1 μm. The organic fine particles contained in the material are in the range of 20 to 30% by weight with respect to the solid content other than the organic fine particles .
また、本発明は、上記発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記有機微粒子が、水酸基を含有するポリエステル樹脂とブロックイソシアナートとを含む混合物から構成され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である。In the color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention, the organic fine particles are composed of a mixture containing a polyester resin containing a hydroxyl group and a block isocyanate. Type liquid crystal display device color filter.
また、本発明は、上記発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記材料に含有したフィラーの融点が、５０〜２３０℃で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である。 The present invention also provides the color filter for a transflective liquid crystal display device according to the above invention, wherein the filler contained in the material has a melting point of 50 to 230 ° C. It is.
本発明は、ガラス基板上に、少なくとも、透過表示の着色画素、反射表示の着色画素、該反射表示の着色画素上に透明レジスト層、該透過表示の着色画素上に透明導電膜を介して第一配向制御突起、該透明レジスト上に透明導電膜を介して第二配向制御突起が形成された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、第一配向制御突起と第二配向制御突起が、第一配向制御突起と第二配向制御突起を形成する材料として、該材料に配向制御突起形成時のポストベークの熱で溶解するフィラーを含有した同一の材料を用い、第一配向制御突起と第二配向制御突起を同時に形成した第一配向制御突起と第二配向制御突起であるので、透過表示領域（Ｔｒ）と反射表示領域（Ｒｅ）に段差（Ｄ）があっても、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上には所望する高さを有し、表面荒れのない第一配向制御突起（Ｍｖ１）が、また、透明レジスト層（４７）上には所望する高さを有し、表面荒れのない第二配向制御突起（Ｍｖ２）が形成された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタとなる。 The present invention includes at least a colored pixel for transmissive display, a colored pixel for reflective display, a transparent resist layer on the colored pixel for reflective display, and a transparent conductive film on the colored pixel for transmissive display. In the color filter for a transflective liquid crystal display device, in which the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are formed on the transparent resist via the transparent conductive film, the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are As the material for forming the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion, the same material containing a filler that is melted by the heat of post-baking at the time of forming the alignment control protrusion is used. Since the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion have the alignment control protrusions formed at the same time, even if there is a step (D) between the transmissive display area (Tr) and the reflective display area (Re), the colored pixels for transmissive display (42Tr) top The first alignment control protrusion (Mv1) having a desired height and no surface roughness, and the second alignment control having a desired height and no surface roughness on the transparent resist layer (47). A color filter for a transflective liquid crystal display device having protrusions (Mv2) is formed.
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明は、配向制御突起が、配向制御突起を形成する材料として配向制御突起を形成する際のポストベークの熱で溶解するフィラーを含有した材料を用い、少なくとも、第二配向制御突起を形成した配向制御突起であることを特徴としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In the present invention, at least the second alignment control protrusion is formed by using a material containing a filler that is melted by the heat of post-baking when forming the alignment control protrusion as the material for forming the alignment control protrusion. It is an alignment control protrusion.
固形のフィラーを含有した配向制御突起形成用の材料（塗液）は、下地の凹凸への追従性が向上（レベリング性が悪化）しているので、表面に凹凸のある面上に塗布した際に、固形のフィラーを含有しない材料（塗液）の場合に比較し、表面の凹部上には塗液が薄く、表面の凸部上には塗液が厚く塗布されて凹凸の度合いの縮小が少なく、塗膜の上面は凹凸が保たれた状態に近くなる。
このため、例えば、前記のように、第二配向制御突起（Ｍｖ２）の高さ（Ｈ１２）を約１．０μｍに形成すると、第一配向制御突起（Ｍｖ１）の高さ（Ｈ１１）は１．６μｍよりも高い、例えば、約２．０μｍといった高さの高い第一配向制御突起（Ｍｖ１）が形成されてしまうことはなく、１．６μｍに近づいた高さの第一配向制御突起（Ｍｖ１）が得やすくなる。
The material for forming alignment control protrusions (coating liquid) containing a solid filler has improved followability to the unevenness of the foundation (leveling property is deteriorated), so when applied on a surface with unevenness on the surface In addition, compared to the case of a material (coating liquid) that does not contain a solid filler, the coating liquid is thin on the concave portion of the surface and the coating liquid is applied thickly on the convex portion of the surface, so that the degree of unevenness is reduced. There are few, and the upper surface of a coating film becomes close to the state where unevenness was maintained.
Therefore, for example, as described above, when the height (H12) of the second alignment control protrusion (Mv2) is formed to be about 1.0 μm, the height (H11) of the first alignment control protrusion (Mv1) is 1. The first alignment control protrusion (Mv1) having a height higher than 6 μm, for example, about 2.0 μm, is not formed, and the first alignment control protrusion (Mv1) having a height approaching 1.6 μm is not formed. Is easier to obtain.
また、配向制御突起形成用の材料に含有した固形のフィラーが、配向制御突起を形成する際のポストベークの熱で溶解するフィラーであると、ポストベークの際の熱で液相に変化するので、得られた配向制御突起の表面は荒れのない状態のものとなる。 In addition, if the solid filler contained in the material for forming the alignment control protrusion is a filler that is dissolved by the heat of the post-bake when forming the alignment control protrusion, it changes into a liquid phase by the heat during the post-baking. The surface of the obtained alignment control protrusion is not roughened.
配向制御突起形成用の材料のポストベークの温度は、概ね２３０℃程度であるので、含有する固形のフィラーの融点は常温での溶解が生じないよう５０〜２３０℃のものが好ましい。
また、材料に含有させたフィラーの粒径が３ｎｍ〜１μｍの範囲であることが好ましい。
Since the post-baking temperature of the material for forming alignment control protrusions is about 230 ° C., the melting point of the solid filler contained is preferably 50 to 230 ° C. so that dissolution at room temperature does not occur.
Moreover, it is preferable that the particle size of the filler contained in the material is in the range of 3 nm to 1 μm.
また、含有するフィラーは、フィラー以外の固形分に対して２０〜３０重量％の範囲であることが好ましい。２０重量％以下であると、材料（塗液）の下地の凹凸への追従性が十分でなく、また３０重量％以上であると、材料（塗液）の下地の凹凸への追従性が過剰となり、第一及び第二配向制御突起（Ｍｖ１、Ｍｖ２）の高さ（Ｈ１１、Ｈ１２）の各々を所望する高さに形成することが困難になる。 Moreover, it is preferable that the filler to contain is the range of 20-30 weight% with respect to solid content other than a filler. If it is 20% by weight or less, the followability of the material (coating liquid) to the unevenness of the ground is not sufficient, and if it is 30% by weight or more, the followability of the material (coating liquid) to the unevenness of the ground is excessive. Thus, it becomes difficult to form each of the heights (H11, H12) of the first and second orientation control protrusions (Mv1, Mv2) to a desired height.
以下に実施例により本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below with reference to examples.
［フィラー（有機微粒子）の作成］
水酸基価３０ｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基を含有するポリエステル樹脂（Ａ）、ＮＣＯ含有量１５重量％のブロックイソシアナート（Ｂ）などからなる混合物を混合機を用いて混合し、溶解混練機を用いて１１０℃で溶解混練した。
次に、得られた溶解混練物を室温まで冷却した後、粉砕機を用いて粉砕し、更に、ジェットミルを用いて微粉砕した。続いて、噴霧乾燥機を用いて乾燥し、固形のフィラー（有機微粒子）を得た。
得られたフィラー（有機微粒子）は２３０℃のオーブンの熱で良好に溶解された。
[Creation of filler (organic fine particles)]
A mixture composed of a polyester resin (A) containing a hydroxyl group having a hydroxyl value of 30 mg KOH / g, a block isocyanate (B) having an NCO content of 15% by weight, and the like is mixed using a mixer, and 110 ° C. using a dissolution kneader. And kneaded.
Next, the obtained melt-kneaded product was cooled to room temperature, pulverized using a pulverizer, and further pulverized using a jet mill. Then, it dried using the spray dryer and obtained the solid filler (organic fine particle).
The obtained filler (organic fine particles) was satisfactorily dissolved by 230 ° C. oven heat.
［配向制御突起の作成］
上記により作成したフィラー（有機微粒子）を、カルボキシル基含有アクリル樹脂（Ｃ）からなるネガ型の配向制御突起形成用の材料に添加した。このフィラー（有機微粒子）を添加した材料を用い、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上に配向制御突起を形成した。上記フィラー（有機微粒子）を添加する前のネガ型の配向制御突起形成用の材料のポストベークの条件は、２３０℃・４０分であり、本実施例においても２３０℃・４０分でポストベークを行った。
[Create orientation control protrusions]
The filler (organic fine particles) prepared as described above was added to a negative type alignment control projection forming material made of a carboxyl group-containing acrylic resin (C). Using the material added with the filler (organic fine particles), alignment control protrusions were formed on the glass substrate by photolithography. The post-baking condition of the material for forming the negative type alignment control protrusions before adding the filler (organic fine particles) is 230 ° C./40 minutes. In this embodiment, the post-baking is performed at 230 ° C./40 minutes. went.
図３（ａ）は、フィラー（有機微粒子）を添加した配向制御突起形成用の材料を用い、塗膜が形成された段階を示したものである。図３（ａ）に示すように、高さ（Ｈ１３）が約１．３μｍの透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）、及び高さ（Ｈ１４）が約２．０μｍの透明レジスト層（４７）が形成されたガラス基板（４０）の全面に、透明導電膜（４３）、及び配向制御突起形成用の塗膜（１０）が形成されている。この配向制御突起形成用の塗膜（１０）には、フィラー（有機微粒子）（２０）が固体の状態で含有している。 FIG. 3A shows a stage where a coating film is formed using a material for forming alignment control protrusions to which a filler (organic fine particles) is added. As shown in FIG. 3A, a transparent display colored pixel (42Tr) having a height (H13) of about 1.3 μm and a transparent resist layer (47) having a height (H14) of about 2.0 μm are formed. A transparent conductive film (43) and a coating film (10) for forming alignment control protrusions are formed on the entire surface of the glass substrate (40). This coating film (10) for forming alignment control protrusions contains filler (organic fine particles) (20) in a solid state.
配向制御突起形成用の材料（塗液）には、上記フィラー（有機微粒子）（２０）が固体の状態で含有しているために、下地の凹凸への追従性が向上（レベリング性が悪化）されている。このため、透明レジスト層（４７）上の塗膜（１０）の高さ（Ｔ２）を １．０
μｍに設けたのであるが、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上には高さ（Ｔ１） １．６ μｍの塗膜（１０）が得られている。
Since the filler (organic fine particles) (20) is contained in a solid state in the material for forming alignment control protrusions (coating liquid), the followability to the unevenness of the base is improved (leveling properties are deteriorated). Has been. For this reason, the height (T2) of the coating film (10) on the transparent resist layer (47) is set to 1.0.
A coating film (10) having a height (T1) of 1.6 μm is obtained on the colored pixels (42Tr) for transmissive display.
図３（ｂ）は、第一配向制御突起（Ｍｖ１）及び第二配向制御突起（Ｍｖ２）が形成された状態を示したものである。図３（ｂ）に示すように、透明レジスト層（４７）上には、高さ（Ｈ２２）が１．０μｍの第二配向制御突起（Ｍｖ２）が形成されている。また、透過表示の着色画素（４２Ｔｒ）上には、高さ（Ｈ２１）が１．６μｍの第一配向制御突起（Ｍｖ１）が形成されている。フィラー（有機微粒子）（２０）は溶解した状態になっている。 FIG. 3B shows a state in which the first alignment control protrusion (Mv1) and the second alignment control protrusion (Mv2) are formed. As shown in FIG. 3B, the second alignment control protrusion (Mv2) having a height (H22) of 1.0 μm is formed on the transparent resist layer (47). A first alignment control protrusion (Mv1) having a height (H21) of 1.6 μm is formed on the colored pixel (42Tr) for transmissive display. The filler (organic fine particles) (20) is in a dissolved state.
得られた第一配向制御突起（Ｍｖ１）及び第二配向制御突起（Ｍｖ２）の表面の粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍであった。尚、従来のフィラーとしてシリカを含有する材料を用いて形成した配向制御突起の表面の粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ程度であるので、改善されていることが分かる。表１に結果を示す。 The surface roughness (Ra) of the obtained first alignment control protrusion (Mv1) and second alignment control protrusion (Mv2) was 1 nm. Note that the roughness (Ra) of the surface of the orientation control protrusion formed using a material containing silica as a conventional filler is about 10 nm, so that it can be seen that the surface roughness is improved. Table 1 shows the results.
４・・・カラーフィルタ
１０・・・配向制御突起形成用の塗膜
２０・・・フィラー（有機微粒子）
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４１Ａ・・・ブラックマトリックスのマトリックス部
４１Ｂ・・・ブラックマトリックスの額縁部
４２・・・着色画素
４２Ｔｒ・・・透過表示の着色画素
４２Ｒｅ・・・反射表示の着色画素
４３・・・透明導電膜
４５・・・着色部
４６・・・スルーホール部
４７・・・透明レジスト層
Ｄ・・・段差
Ｈ１・・・散乱膜層上の透明導電膜の上面からフォトスペーサーの上部までの高さ
Ｈ２・・・透過表示の着色画素上の透明導電膜の上面からフォトスペーサーの上部までの高さ
Ｈ１１・・・第一配向制御突起の高さ
Ｈ１２・・・第二配向制御突起の高さ
Ｈ１３・・・透過表示の着色画素の高さ
Ｈ１４・・・透明レジスト層の高さ
Ｈ２１・・・実施例における第一配向制御突起の高さ
Ｈ２２・・・実施例における第二配向制御突起の高さ
Ｍｖ１・・・第一配向制御用突起
Ｍｖ２・・・第二配向制御用突起
Ｐｓ・・・フォトスペーサー
Ｐｘ・・・一画素の領域
Ｒｅ・・・反射表示領域
Ｔｒ・・・透過表示領域
Ｔ１・・・透過表示の着色画素上の塗膜の高さ
Ｔ２・・・透明レジスト層上の塗膜の高さ
Ｗ１、Ｗ２・・・フォトスペーサーの底部の幅
4 ...
40 ...
Claims (3)
前記第一配向制御突起と第二配向制御突起とが同一の材料から成り、これら第一配向制御突起と第二配向制御突起とはフォトリソグラフィ法で同時に形成されたものであり、
前記第一配向制御突起及び第二配向制御突起の材料が、配向制御突起形成時のポストベークの熱で溶解する有機微粒子を含有した材料であり、この有機微粒子の粒径が３ｎｍ〜１μｍの範囲であり、前記材料に含有した有機微粒子は、該有機微粒子以外の固形分に対して２０〜３０重量％の範囲である
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。 On the glass substrate, at least a colored pixel for transmissive display, a colored pixel for reflective display, a transparent resist layer on the colored pixel for reflective display, and a first alignment control protrusion via a transparent conductive film on the colored pixel for transmissive display In the color filter for a transflective liquid crystal display device in which a second alignment control protrusion is formed on the transparent resist layer via a transparent conductive film,
The first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are made of the same material, and the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion are formed simultaneously by a photolithography method,
The material of the first alignment control protrusion and the second alignment control protrusion is a material containing organic fine particles that are dissolved by the heat of post-baking when forming the alignment control protrusion , and the particle diameter of the organic fine particles is in the range of 3 nm to 1 μm. The organic fine particles contained in the material are in the range of 20 to 30% by weight with respect to the solid content other than the organic fine particles, and a color filter for a transflective liquid crystal display device.
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