JP2004279765A

JP2004279765A - Color filter for liquid crystal display device and liquid crystal display device

Info

Publication number: JP2004279765A
Application number: JP2003071463A
Authority: JP
Inventors: Haruki Nonaka; 晴支野中; Tetsuo Yamashita; 哲夫山下; Hideyuki Kojima; 英幸小嶋; Takayoshi Kirimoto; 高代志桐本
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter for a transflective liquid crystal display device of high display quality which can realize desired color characteristics (color purity, brightness and tone) separately in the reflective display and in the transmissive display, which suppresses increase in the number of the processes and which can be manufactured at a low cost. <P>SOLUTION: The color filter has a transmissive region and a reflective region in one pixel, and has pixels of a plurality of colors. In the transmissive region of at least one color pixel, a plurality of color layers are deposited, while in the reflective region, color layers are deposited in a smaller number than in the transmissive region. At least in the boundary of the transmissive region and the reflective region, a resin layer except for the color layers is formed. A removed section is formed in a part of the color layers corresponding to the effective display region in the reflective region. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型液晶表示と反射型液晶表示の両方の方式を兼ね備えた半透過型液晶表示装置用カラーフィルター、およびそれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を生かし、ノートＰＣ、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラなど様々な用途で使用されている。バックライトを使用した液晶表示装置においては、低消費電力化を進めるためにバックライト光の利用効率を高めることが求められ、カラーフィルターの高透過率化が要求されている。一方、カラーフィルターの透過率は年々向上しているが、透過率向上による消費電力の大幅な低下は望めなくなってきている。最近では電力消費量の大きなバックライト光源を必要としない反射型液晶表示装置の開発が進められており、透過型液晶表示装置にくらべ約１／７と大幅な消費電力の低減が可能であることが発表されている（例えば、非特許文献１参照）。反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べ低消費電力であり、屋外での視認性に優れるという利点はあるものの、十分な環境光強度が確保されない場所では表示が暗くなってしまい、視認性が極端に悪くなるという問題点がある。暗い環境下でも表示が視認されるようにするために、（１）バックライトを設け、反射膜の一部に切り欠きを入れ、一部が透過型表示方式、一部を反射型表示方式とした液晶表示装置、半透過半反射型表示方式（いわゆる半透過型表示方式、例えば、非特許文献２参照）、（２）フロントライトを設けた液晶表示装置などが考案されている。
【０００３】
反射膜の一部に切り欠きを入れ、バックライトを設けた半透過型液晶表示装置では、バックライト光を利用する透過表示と環境光を利用する反射表示が１画素内に共存するため、環境光強度によらず、視認性のよい表示を行うことが出来る（例えば、特許文献１参照）。しかし、図８に示すような従来の構成のカラーフィルター、すなわち、反射用領域と透過用領域が特別には設けられていない、１画素内での着色が均一なカラーフィルターを用いた場合には、鮮やかな透過表示を得ようとすると問題点が生じていた。具体的には透過色の色鮮やかさ（色純度）を向上させると、反射色もそれに伴いさらに色純度が高くなり、色純度とトレードオフの関係にある明るさが極端に低下し、十分な視認性が得られないというものである。この問題点は、透過表示を行うときにはバックライト光がカラーフィルターを１回透過するのに対して、反射表示では、環境光が入射時と反射時の２回カラーフィルターを透過することに起因する。また、半透過型液晶表示装置では透過表示での光源がバックライト光である一方、反射表示での光源が環境光であるために、色純度だけでなく色調も変化してしまうという問題点もある。これは、環境光がＤ６５光源に代表されるような連続的なスペクトルを持つのに対して、バックライト光源がある特定の波長にスペクトルのピークをもつという光源のスペクトル特性の違いに起因する。
【０００４】
そこで、透過用領域と反射用領域の表示色を同一にする（色純度、明るさ、色調を同一にする）方法として、反射用領域にスペーサー部を形成して、透過用領域と反射用領域で着色層の膜厚を変えることが記載されている（例えば、特許文献２参照）。図９は、従来知られている膜厚を調整する方式での半透過型液晶表示装置用カラーフィルターの断面図を模式的に示したものである。反射用領域７には透明樹脂層３が形成され、反射用領域７の着色層４の膜厚は、透過用領域６の着色層４の膜厚に比べて、薄くなっている。しかし、反射用領域７の着色層膜厚を薄く変えただけでは、色純度、明るさは大きな違いをなくすことができるものの赤、緑、青それぞれ単色の反射表示の色調は透過表示での色調と異なってしまい、反射と透過における見え方に違和感があるという問題点があった。また、透過表示での色純度を向上させた場合には、反射表示での十分な明るさを得ることが出来ないという問題点があった。
【０００５】
また、透過用領域と反射用領域の表示色を同一にする別の方法としては、図１０に示すような透過用領域および／または反射用領域をバックライト光と環境光を考慮した適切な複数の色材料で塗り分ける方法がある（例えば、特許文献３参照）。透過用領域および／または反射用領域を塗り分ける方法では、透過用領域６と反射用領域７の色調を同じにして色純度、明るさを変え、目的にあった透過表示色と反射表示色を達成することができると考えられるが、現在主流のフォトリソ法では、一色の画素を形成するのに二度以上の色材料塗布、フォトリソ加工をすることになる。すなわち、赤、緑、青の三色の画素を形成するには各色２回、計６回のフォトリソ加工が必要となり、製造コストが増加してしまうという問題点があった。
【０００６】
一方、製造コストを増加させず、明るい反射表示を実現する方法として、図１１に示すような反射用領域７に着色層を形成する領域４と形成しない領域５とを含む構成が提案されている（特許文献４、参照）。この方法によれば、着色層を形成しない領域５を各色毎に異ならせることにより、反射表示での適切な色純度と明るさを得ることが出来るとされている。しかし、本来波長選択性が要求されるカラーフィルターに選択性のない無着色領域を形成することにより、カラーフィルターとしての特性が低下してしまう。すなわち、同じ色純度で比較すると明るさに劣ったカラーフィルターとなってしまう。この傾向は、透過用領域の色純度を向上させると顕著になり、反射表示での十分な明るさが得られなくなってしまう。
【０００７】
こうした問題点を解消するために、一画素中に透過用領域と反射用領域を含み、少なくとも１色の画素については、非感光性樹脂を含む着色層２４ｂ上に感光性樹脂を含む着色層２４ａを積層させ、一括加工したカラーフィルターが提案されている（特許文献５、参照）。図１２は、特許文献５に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルターの断面図を模式的に示したものである。この方法によれば、反射用領域の感光性樹脂を含む着色層２４ａは、半透過フォトマスクを使用することにより、透過用領域の感光性樹脂層膜厚の１／２以下に調整することが出来、反射表示での明るさを向上させることが出来る。また、積層させる着色層の着色特性をそれぞれ最適化することで、透過用領域６と反射用領域７とでの表示特性を所望の色調にすることができる。
【０００８】
しかし、感光性樹脂からなる着色層２４ａについては、反射用領域７の着色層を薄くすることが出来るものの、下層の非感光性樹脂からなる着色層２４ｂは、透過用領域６と反射用領域７との膜厚が同等であるため、透過表示での色純度を向上させた場合には、反射表示での十分な明るさを実現することが困難であった。
【０００９】
すなわち、従来知られている方法では、反射用領域と透過用領域とをそれぞれ所望の色特性にすること、ならびに製造工程増加を抑えて安価に製造することを両立することが困難であった。
【００１０】
本発明者らは、反射用領域と透過用領域とをそれぞれ所望の色特性にすること、ならびに製造工程増加を抑えて安価に製造することを両立するカラーフィルターとして、複数の着色層が積層され、かつ、最上層が感光性カラーレジストからなる構造を有し、かつ、反射用領域において基板と着色層の間に透明樹脂層を有することを特徴とするカラーフィルターを提案している（特願２００２−３５０８３０号、参照）。その中でも、反射用領域の着色層数が透過用領域に積層された着色層数よりも少ないカラーフィルター構成では、反射表示での明るさが特に向上できる。しかしながら、反射用領域に塗布された最上層以外の着色層を安定的に除去する加工条件や、歩留まりをさらに高くすることが望まれていた。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１０９４１７号公報（第１図）
【００１２】
【特許文献２】
特開２００１−３３７７８号公報（第３〜４頁、第２図、第８図）
【００１３】
【特許文献３】
特開２００１−１８３６４６号公報（第１図）
【００１４】
【特許文献４】
特開２０００−１１１９０２号公報
【００１５】
【特許文献５】
特開２００２−３６５４１９号公報
【００１６】
【非特許文献１】
「日経マイクロデバイス別冊フラットパネル・ディスプレイ」、１９９８年、ｐ．１２６。
【００１７】
【非特許文献２】
「ファインプロセステクノロジージャパン’９９、専門技術セミナーテキストＡ５」、１９９８年７月２日、ｐ．６。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、半透過型液晶表示装置用カラーフィルターにおいて、反射用領域と透過用領域とをそれぞれ所望の色特性にすること、ならびに製造工程増加を抑えて安定的に製造することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のカラーフィルターによって半透過型液晶表示装置の反射表示と透過表示とで所望の色特性（色純度、明るさ、色調）を得ることが可能であって、かつ工程増加を抑えて、低コストにカラーフィルターを製造可能であることを見いだした。また、表示品位の高い半透過型液晶表示装置を低コストに実現可能であることを見出した。
すなわち、
（１）一画素中に透過用領域と反射用領域を含み、複数色の画素が配されたカラーフィルターであって、少なくとも１色の画素の透過用領域には複数の着色層が積層され、かつ反射用領域には透過用領域よりも少ない数の着色層が形成されており、透過用領域と反射用領域の少なくとも境界部には着色層以外の樹脂層が形成され、反射用領域の有効表示領域に対応する着色層の一部に除去部を形成したことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター。
【００２０】
（２）複数色の画素が、緑画素、赤画素、青画素であって、各画素における反射領域の面積に対する除去部の面積の比率が、緑画素≧赤画素≧青画素の順であることを特徴とする
（１）に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
【００２１】
（３）積層された着色層のうち下層の着色層がポリイミド樹脂からなる上記（１）、（２）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
【００２２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のカラーフィルターを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のカラーフィルターは一画素内に透過用領域と反射用領域を持つ半透過液晶表示装置に好適に用いることができる。
【００２４】
外光を利用するための反射膜が形成される基板は、カラーフィルター側基板、カラーフィルターに対向する基板のいずれでもよい。カラーフィルター側に反射膜が形成されている場合は、色材料が形成されている画素領域の内、反射膜が形成されている領域が反射用領域となり、画素領域の中で反射膜が形成されていない領域が透過用領域となる。反射膜がカラーフィルターに対向する基板上に形成されている場合は、該基板の反射膜形成領域に対応するカラーフィルター画素領域が反射用領域となり、該基板の反射膜が形成されていない領域に対応するカラーフィルター画素領域が透過用領域となる。
【００２５】
本発明においては、反射用領域と透過用領域の配置について特に限定はないが、反射用領域の内側に透過用領域が含まれることが好ましい。
【００２６】
本発明者らは、反射用領域の着色層数を透過用領域の着色層よりも少なくする、すなわち反射表示での明るさを向上させるための手段として、感光性レジストと非感光性ペーストとの現像特性の違いに着目し、それぞれからなる着色層を積層させ、一括パターン加工する加工方法を考案した。透過用領域に複数の着色層を積層させること、ならびに反射用領域の着色層数を透過用領域の着色層よりも少なくすることで、透過表示での色純度を向上させた場合でも、明るい反射表示を得ることが出来る。また、積層させるそれぞれの着色塗膜の着色を適宜異ならせることで、透過表示と反射表示のそれぞれで所望の色純度、明るさ、色調を得ることが可能となる。
【００２７】
ここで、ネガ型感光性レジストと非感光性ペーストの現像特性の違いについて述べる。ネガ型感光性レジストでは、紫外線などにより露光された領域は、光架橋反応が進行し、現像液に不溶となる一方、未露光部分は、現像液に溶解する。したがって、十分な露光量の紫外線を照射することで、現像時間によらず、一定のパターンを形成することが出来る。
【００２８】
一方、非感光性ペーストのフォトリソ加工では、それ自体が感光性能を持たないため、感光性のレジストを非感光性ペーストからなる塗膜上に塗布する必要がある。紫外線などの露光により、感光性レジストは露光部分、未露光部分での溶解性が変化するが、非感光性ペーストからなる塗膜層は、光照射によって、なんら溶解性が変化することがない。そのため、適正現像時間よりも現像時間を長くした過現像条件とすることで、上層の感光性レジストに比べて、下層の非感光性ペーストのエッチングをさらに進めることが出来る。
【００２９】
本発明者らは、このような現像特性の違いに着目し、感光性レジストならびに非感光性ペーストの積層膜を露光後、過現像条件で一括現像することにより、感光性レジスト層と非感光性ペースト層とを異なった形状に形成出来ることを見出した。
【００３０】
さらに、本発明者らは凹状に形成された樹脂層上に、非感光性ペースト、さらにその上に感光性レジストを積層し、パターン加工する際に、凹状樹脂層の段差部分で非感光性ペーストのエッチング速度が非常に遅くなり、非感光着色層の現像性が制御出来ることを見出した。すなわち、段差形状を作るための樹脂層をあらかじめ任意のパターンに形成しておき、その上に非感光性ペースト、さらにその上に感光性レジストを積層し、一括現像することで、感光性レジスト層と非感光性ペースト層とを所望の形状に加工出来ることを見出した。
【００３１】
本発明においては、透過用領域と反射用領域の少なくとも境界部には着色層以外の樹脂層を形成し、その段差をエッチング速度の制御に利用することで反射用領域の着色層数を透過用領域の着色層よりも少なくする構成を実現する。透過用領域と反射用領域の境界部に作られた段差形状により、非感光性ペーストのエッチング速度が非常に遅くはなるものの、ある時間が経過すると現像液の浸透がおこる。すなわち、本来現像されるべきではない透過用領域へのエッチングが進行する。したがって、反射用領域の非感光性ペーストからなる着色層は、カラーフィルターを安定に加工するために、速やかに現像される方が好ましい。
【００３２】
本発明者らは、着色層の一部に除去部を形成することで、下層の非感光性ペーストからなる着色層への現像液の浸透が促進され、速やかに現像が進むことにより、安定したカラーフィルター製造が可能になることを見出した。さらに、着色層の一部に除去部を形成することで、反射表示での明るさが向上できることも見出した。
【００３３】
ここでいう「除去部」とは、着色層をすべて取り除いた領域、もしくは着色層膜厚がハーフエッチング状に薄くなった領域を指す。本発明においては、反射用領域の下層非感光性ペーストからなる着色層への現像液の浸透が促進されることが重要であり、ここでいう「除去部」とは、その目的を達するものであれば、その形状については特に限定されない。
【００３４】
例えば、除去部の平面形状については、スリット形状、長方形、円形などいずれであってもよい。スリット形状である場合は、そのスリット間隙が１０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以下であることがさらに好ましい。１０μｍより大きなスリット間隙の場合、現像時に着色パターンの欠け、剥がれなどが起こる可能性があり、好ましくない。
【００３５】
除去部は、下層の非感光性ペーストからなる着色層への現像液の浸透が速やかに進む領域に形成することが好ましく、有効表示領域内の反射用領域のおおむね中央に形成することがより好ましい。反射用領域のおおむね中央に除去部を形成することは、フォトリソ加工時の着色層アライメントずれに対するマージンを広くする観点からも好ましい。ここでいう有効表示領域とは、液晶表示装置の表示に主として用いられる領域で、例えば、遮光部、コンタクトホール部、固定スペーサー突き当て部、配向制御用突起状樹脂形成部、パターン加工された透明導電膜の間隙などは含まない。上記に例をあげた有効表示領域以外の領域は、表示に影響を与えないよう画素の周辺部に配置されるため、除去部を形成した場合でも下層の非感光性ペーストからなる着色層のエッチングを進める効果が制限される場合がある。
【００３６】
また、除去部はすべての画素について形成されている必要はなく、少なくとも１色の画素について形成されていれば、本発明の効果が発揮される。例えば、除去部の有無、位置、個数などを各色毎に変えてもよい。具体的には、１色目に比べ、下層の非感光性ペースト層の現像が進みにくい２色目、３色目の除去部は、１色目に比べ、数を増やす、面積を大きくするなどがあげられる。より具体的には、２色目の除去部については、１色目と色重なりの可能性があるストライプ片側の端面に除去部を形成し、３色目については、ストライプ両側の端面に除去部を形成することなどである。
【００３７】
反射用領域の面積に対する除去部の面積の比率は、特に制限はないが、色特性を著しく落とさない範囲にすることが好ましい。色特性を著しく落とさない範囲とは、具体的には、その比率が５０％以下であり、より好ましくは４０％以下であり、さらに好ましくは３０％以下のことを指す。反射用領域の面積に対する除去部の面積が大きくなると、カラーフィルターの特性が低下してしまい、同じ明るさの時に色鮮やかさが低下してしまう。
【００３８】
反射用領域の面積に対する除去部の面積の比率は、赤画素、緑画素、青画素でそれぞれ同じでもよいし、異なっていてもよい。反射用領域に対する除去部の面積を異ならせる場合には、除去部の面積を緑≧赤≧青の順に大きくすることが好ましい。この序列とすることで、色バランスに優れた、明るく、視認性のよい反射表示を実現することが出来る。具体的には、赤画素についていえば、２５％以下、より好ましくは２０％以下、緑画素についていえば、１０％以上５０％以下、より好ましくは２０％以上３５％以下、青画素についていえば、２０％以下、より好ましくは１３％以下であるのがよい。
【００３９】
ここで、より具体的に本発明のカラーフィルター加工の一例について述べる。図７（ａ）には透過用領域と反射用領域の境界に段差をもつようパターン加工された透明樹脂層３の例を示す。この樹脂層上に、非感光性ペースト、さらにその上に感光性レジストを積層したものが図７（ｂ）である。フォトマスクを介した露光の後、現像液に浸漬すると、上層の感光性レジスト層２４ａのうち、未露光部は溶解し、露光部は溶解せずに現像される。一方、下層の非感光性ペースト層２４ｂは、現像時間と共に溶解が進行するが、樹脂層の段差部分で非感光性ペーストのエッチング速度が極めて遅くなり、透過用領域６の非感光性ペースト２４ｂは現像されずに、反射用領域７の非感光性ペースト２４ｂのみが選択的に現像される。結果として、透過用領域６に感光性レジスト層２４ａと非感光性ペースト２４ｂが積層され、反射用領域７には感光性レジスト層２４ａのみが得られる（図７（ｃ））。この際、適切な現像時間を超えて、現像時間が長くなると、非感光性ペーストのエッチングがさらに進行し、透過用領域６の非感光性ペーストからなる着色層への現像液の浸透が起こることになる。
【００４０】
反射用領域７の下層にある非感光性ペースト層を速やかにエッチングし、透過用領域への現像液の浸透を抑制するための本発明における「除去部」の位置の例について、図１〜図５に示す。
【００４１】
本発明においては、積層される樹脂層は最上層に感光性レジストからなる樹脂層が形成されることが必要であるが、感光性レジストの下の非感光性ペーストおよび／または感光性レジスト樹脂層は何層でも積層することが可能である。何層積層するかは目標の色特性を達成するために適宜選択されるが、生産性の観点からは樹脂層としては感光性レジストと他の１層を組み合わせた２層積層構造であることがより好ましい。
【００４２】
本発明においては、現像性を制御するよう透過用領域と反射用領域の境界部に、段差形状を形成することが重要である。現像性を制御するための着色層以外の樹脂層は、透過用領域と反射用領域の境界部のみに形成されていてもよく、反射用領域の全体に渡って形成されていてもよい。ここでいう着色層とは、液晶表示装置の発色のために用いられる層を指し、例えば透明樹脂層、遮光層などは含まないものとする。
【００４３】
着色層以外の樹脂層が遮光層である場合は、透過用領域と反射用領域の境界部のみに樹脂層が形成されている方が、画素の有効表示面積（開口率）の減少が抑えられ好ましい。また、開口率の低下をさらに少なくするため、その線幅は１０μｍ以下が好ましく、７μｍ以下がより好ましい。また、パターン加工性の観点からは、遮光層の膜厚は、７μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、３μｍ以下がさらに好ましい。
【００４４】
一方、着色層以外の樹脂層が透明樹脂層である場合は、透過用領域と反射用領域の境界部のみに樹脂層が形成されていてもよく、反射用領域全体について樹脂層が形成されていてもよい。
【００４５】
反射用領域の全体に渡って、樹脂層を形成する場合は、樹脂層は透明であることが好ましい。ここで「透明」とは、具体的には可視光領域の平均透過率が８０％以上であることをいう。
【００４６】
本発明においては、透過表示と反射表示の色純度、明るさ、色調を所望の特性とするためには、透過用領域の着色と反射用領域の着色が異なることが好ましい。反射用領域の着色と透過用領域の着色を変える方法としては、最上層の感光性カラーレジストからなる着色層とそれ以外の着色層の着色が異なる構成とすることがあげられる。「着色が異なる」とは、同一光源（例えばＣ光源）で透過用領域と反射用領域を見たときの色純度、明るさ（透過率）、色調が異なることを指す。最上層の感光性カラーレジストと感光性カラーレジストおよび／または非感光性カラーペーストからなる下層着色層との着色は同一とする必要はなく目的に応じて異なることが好ましい。
【００４７】
着色を異ならせる方法としては、使用する着色剤数、着色剤種類、着色剤組成、着色剤濃度を異ならせることで達成することができる。勿論、使用される着色剤が同じであっても混合比率を変えれば達成される色度を異ならせることができる。たとえば、最上層を主顔料と副顔料の両者を使用した着色とし、下層着色層には主顔料あるいは副顔料のみを使用した着色とする、あるいは、最上層と下層着色層で主顔料の種類を変えるなどが可能である。
【００４８】
また、着色塗液の平坦化（レベリング）によっても、反射用領域の着色と透過用領域の着色（同一光源（例えばＣ光源）で見たときの「色の濃さ」）を変えることができる。例えば、基板上の反射用領域に透明樹脂層を形成すると反射用領域は透明樹脂層部分の膜厚分凸になり、透過用領域は反射用領域に比べて低い部分的に凸のある基板となる。凸のある基板上に非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジストを塗布し着色層を形成すると、透過用領域の着色層の膜厚は、非感光性カラーペーストや感光性カラーレジストによる平坦化（レベリング）によって凸が形成されている反射用領域の膜厚に比べて厚くなる。すなわち、反射用領域の着色に比べ、透過用領域の着色を濃くすることが出来る。
【００４９】
着色塗液の平坦化（レベリング）の程度は、塗液の粘度、固形分濃度により調整することが出来る。塗液の粘度が低いとより平坦化しやすくなり、また塗液中の固形分濃度が高いとより平坦化しやすくなる。最上層の着色層に用いる感光性カラーレジスト中の固形分濃度は１０重量％から３０重量％であることが好ましく、下層の着色層に用いる非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジスト中の固形分濃度は３重量％から１５重量％であることが好ましい。
【００５０】
本発明では少なくとも一色の画素について非感光性カラーペーストおよび／または感光性カラーレジストからなる着色層と感光性カラーレジストからなる着色層を積層させるが、積層させる色については、特に限定はなく赤画素、緑画素、青画素のいずれでもよく、積層させる色画素は１色でも２色でも３色でもよいが、用いるバックライト光源と環境光の特性差を勘案し、目標の着色を達成できるように個々の積層させる色材料の着色を決めることが好ましい。
【００５１】
好ましい画素の着色設計には、光源の違いを考慮に入れるため、透過用領域はバックライトに用いられる光源としてＣ光源、２波長型光源、３波長型光源の内のいずれか、反射用領域は環境光としての太陽光（自然光）に近いＤ６５光源で行うことが好ましい。ここでいう２波長型のＬＥＤ光源の例としては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体または黄緑色蛍光体とを組み合わせて白色光を発するＬＥＤ光源があげられる。また、３波長型光源の例としては、３波長冷陰極管、紫外ＬＥＤと赤、青、緑蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、赤、青、緑各色のＬＥＤを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、青色ＬＥＤと赤色蛍光体ならびに緑色蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、有機エレクトロルミネッセンス光源などがあげられる。
【００５２】
反射用領域に形成される透明樹脂層の膜厚は、光源の違いを勘案したうえで反射用領域と透過用領域の色純度、明るさ、色調が所望の特性となるように選択させる。透明樹脂の膜厚が大きいほど、平坦化により反射用領域と透過用領域に形成される着色層の膜厚差が大きくなり、反射用領域の明るさを明るくする効果が大きい。透明樹脂層の膜厚があまり大きくなるとカラーフィルター表面の段差が大きくなり、液晶配向に悪影響を及ぼし表示品位が悪化するので透明樹脂層の膜厚は１０μｍ以下が好ましい。
【００５３】
透明樹脂層は感光性レジストを使用して形成することができる。感光性樹脂材料としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が使用できる。感光性を持たせるためには、少なくとも光重合開始剤を含有させ、単官能または多官能モノマー、オリゴマーを有するのが一般的である。
【００５４】
アクリル系樹脂は、可視光域での透明性が高く好ましく用いられるが、エポキシモノマーを加えたいわゆるアクリルエポキシ樹脂としてもよい。
【００５５】
透明樹脂層を感光性レジストで形成した場合は、フォトリソ加工の露光工程で、露光マスクと透明樹脂層を形成する基板の距離を変えることで透明樹脂層の表面の丸みや平坦性を制御することが可能である。
【００５６】
透明樹脂層は非感光性ペーストを使用しても形成することができる。非感光性樹脂材料としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が使用でき、ポリイミド系樹脂が好ましく用いられる。透明樹脂層を非感光性ペーストで形成した場合は、透明樹脂層の上部表面が平坦な構造になり、より小さな面積の透明樹脂層を形成することが可能である。
【００５７】
反射用領域に形成する透明樹脂層には光散乱のための粒子を含んでもよい。透明樹脂層に光拡散の粒子を含むことで、正反射成分による表示のギラツキを押さえ、良好な表示特性を得ることができ、かつ透過用領域には透明樹脂層は存在しないので光散乱せずに効率的にバックライトを使用することができる。光散乱のための粒子としてはシリカ、アルミナ、チタニアなどの無機酸化物粒子、金属粒子、アクリル、スチレン、シリコーン、フッ素含有ポリマーなどの樹脂粒子などの材料を使用することができ、シリカ粒子を用いることが好ましい。光散乱粒子の粒径としては０．１〜１０μｍの範囲で用いることができる。光拡散の粒子径が透明樹脂層の厚み以下である場合は透明樹脂層が平坦になるのでより好ましい。
【００５８】
非感光性ペーストを用いて透明樹脂層を形成する例としては、透明基板上に非感光性ペーストを塗布し、ホットプレート、オーブン、真空乾燥などを用いて加熱乾燥（セミキュア）する。セミキュア膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、加熱乾燥（プリベーク）する。プリベーク後にマスク露光し、アルカリ現像し、フォトレジストを溶剤で剥離することで透明樹脂層を形成し加熱硬化させる。
【００５９】
感光性レジストを用いて透明樹脂層を形成する方法としては、透明基板上に感光性レジストを塗布し、ホットプレート、オーブン、真空乾燥を用いて加熱乾燥（プリベーク）する。プリベーク後にマスク露光し、アルカリ現像し、後に加熱硬化することで、透明樹脂層を得る。
【００６０】
本発明で使用する色材料は、着色成分と樹脂成分を含むペーストである。樹脂成分としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が好ましく用いられる。感光性、非感光性のどちらの材料でも使用することが可能である。
【００６１】
感光性カラーレジストは、着色成分と樹脂成分を含み、樹脂成分は光によって反応する感光成分を含む。光照射された樹脂が現像液への溶解速度のあがるポジ型と、光照射された樹脂が現像液への溶解速度の下がるネガ型があり、どちらも使用することが可能であるが、可視光で感光成分の透明性の高いネガ型樹脂が好ましく用いられる。感光性カラーレジストの樹脂成分としてはポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の材料が好ましく用いられる。
【００６２】
感光性カラーレジストに使用する樹脂成分の例として、アクリル系樹脂について述べる。感光性アクリル系樹脂としては、感光性を持たせるため、少なくともアクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマーあるいはオリゴマー、光重合開始剤を含有させた構成を有するのが一般的である。さらにエポキシを加えた、いわゆるアクリルエポキシ樹脂も用いることができる。
【００６３】
使用できるアクリル系ポリマーとしては、特に限定はないが、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体を好ましく用いることができる。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、あるいは酸無水物などがあげられる。
【００６４】
これらは単独で用いても良いが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いても良い。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎープロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−ペンチル、メタクリル酸ｎ−ペンチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、１，３−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリシリコーンなどのマクロモノマーなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００６５】
また、側鎖にエチレン性不飽和基を付加したアクリル系ポリマーを用いると、加工の際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基のようなものがある。このような側鎖をアクリル系（共）重合体に付加させる方法としては、アクリル系（共）重合体のカルボキシル基や水酸基などを有する場合には、これらにグリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸またはメタクリル酸クロライドを付加反応させる方法が一般的である。その他、イソシアネートを利用してエチレン性不飽和基を有する化合物を付加させることもできる。ここでいうグリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸またはメタクリル酸クロライドとしては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル、イソクロトン酸グリシジルエーテル、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどがあげられる。
【００６６】
多官能モノマーとしては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ポリ（メタ）アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールＡエポキシ（メタ）アクリレート、アジピン酸１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド（メタ）アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール（メタ）アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ（メタ）アクリレート、アルキッド変性（メタ）アクリレートのようなオリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ（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、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートなどがあげられる。これらは単独または混合して用いることができる。また、次にあげるような単官能モノマーも併用することができ、例えば、エチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレートなどがあり、これらの２種以上の混合物、あるいはその他の化合物との混合物などが用いられる。これらの多官能及び単官能モノマーやオリゴマーの選択と組み合わせにより、ペーストの感度や加工性の特性をコントロールすることが可能である。特に、硬度を高くするにはアクリレート化合物よりメタクリレート化合物が好ましく、また、感度を上げるためには、官能基が３以上ある化合物が好ましい。また、メラミン類、グアナミン類などもアクリル系モノマーの代わりに好ましく用いることができる。
【００６７】
光重合開始剤としては、特に限定はなく、公知のものが使用でき、例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−１−プロパン、ｔ−ブチルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２，３−ジクロロアントラキノン、３−クロル−２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール２量体などがあげられる。また、その他のアセトフェノン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、リン系化合物、トリアジン系化合物、あるいはチタネート等の無機系光重合開始剤なども好ましく用いることができる。また、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エステルなどの増感助剤を添加すると、さらに感度を向上させることができ好ましい。また、これらの光重合開始剤は２種類以上を併用して用いることもできる。
【００６８】
光重合開始剤の添加量としては、特に限定はないが、ペースト全固形分に対して、好ましくは１〜３０ｗｔ％、より好ましくは５〜２５ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜２０ｗｔ％である。
【００６９】
非感光性カラーペーストまたは感光性カラーレジストを塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピンコーティング法、ダイコーティング法、ダイコーティングとスピンコーティング併用法、ワイヤーバーコーティング法などが好適に用いられる。
【００７０】
画素を形成する方法としては、画素の反射用領域に透明樹脂層が形成された透明基板上に、たとえば非感光性カラーペーストを塗布、ホットプレート、オーブン、真空乾燥を用いて加熱乾燥（セミキュア）する。このセミキュア膜上に感光性カラーレジストを塗布し、加熱乾燥（プリベーク）する。プリベーク後にマスク露光し、アルカリ現像し、加熱硬化させるフォトリソ工程で非感光性カラーペースト層と感光性カラーレジスト層とを同時にパターニングでき、積層構成でありながら１回のフォトリソ加工で１色の画素を形成することができる。
【００７１】
カラーフィルターの形成は、ガラス、高分子フィルム等の透明基板側に限定されず、駆動素子側基板にも行うことができる。カラーフィルターのパターン形状については、ストライプ状、アイランド状などがあげられるが特に限定されるものではない。また、必要に応じてカラーフィルター上に柱状の固定式スペーサーが配置されていてもよい。
【００７２】
本発明のカラーフィルターは、半透過型液晶表示装置に組み込まれて使用される。ここで、半透過型液晶表示装置とは、対向基板あるいはカラーフィルターの反射領域にはアルミニウム膜や銀膜等から成る反射膜を備え、透過領域にはそのような反射膜がないことを特徴とする液晶表示装置である。本発明のカラーフィルターは、液晶表示装置の駆動方法、表示方式にも限定されず、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、ＯＣＢ、ＶＡモードなど種々の液晶表示装置に適用される。また、液晶表示装置の構成、例えば偏光板の数、散乱体の位置等にも限定されずに使用することができる。
【００７３】
本発明のカラーフィルター作製方法の一例を述べる。
【００７４】
透明基板上に少なくともポリアミック酸、黒色着色剤、溶剤からなる非感光性カラーペーストを透明基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、ポリアミック酸黒色着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、６０〜２００℃の範囲で１分〜６０分行うのが好ましい。次にこのようにして得られたポリアミック酸黒色被膜にポジ型フォトレジストを塗布し、ホットプレートを使用して６０〜１５０℃の範囲で１〜３０分加熱乾燥させる。露光装置を用いて、紫外線を照射し目的のパターンを焼き付け、アルカリ現像して所望位置に所望パターンで樹脂ブラックマトリクス層を得る。樹脂ブラックマトリクス層は２００〜３００℃で加熱硬化させる。
【００７５】
次にポリアミック酸と溶剤からなる非感光性ペーストをブラックマトリクスが形成された透明基板の全面に塗布し、ホットプレートを使用し、６０〜２００℃の範囲で１〜６０分間加熱乾燥する。次にこのようにして得られたポリアミック酸被膜にポジ型フォトレジストを塗布し、ホットプレートを使用して６０〜１５０℃の範囲で１〜３０分加熱乾燥させる。露光装置を用いて、紫外線を照射し目的のパターンを焼き付け、アルカリ現像して所望位置に所望パターンで透明樹脂層を得る。透明樹脂層は２００〜３００℃で加熱硬化させる。
【００７６】
次に着色層を積層して画素を形成する。少なくともポリアミック酸、着色剤、溶剤からなる非感光性カラーペーストを透明樹脂層が形成された透明基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、ポリアミック酸着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、６０〜２００℃の範囲で１分〜６０分行うのが好ましい。次に、このようにして得られたポリアミック酸着色被膜に、アクリル系ポリマー、アクリル系多官能モノマー、光重合開始剤からなる感光性アクリル樹脂、着色剤、溶剤からなる感光性カラーレジストを塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、感光性アクリル着色被膜を積層形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、６０〜２００℃の範囲で１分〜３時間行うのが好ましい。続いて感光性アクリル着色被膜にフォトマスクと露光装置を用いて紫外線をパターン状に照射する。露光後、アルカリ現像液により、感光性アクリル着色被膜とポリアミック酸着色被膜のエッチングを同時に行う。
【００７７】
ポリアミック酸着色被膜は、その後、加熱硬化することによって、ポリイミド着色被膜に変換される。加熱硬化は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。
【００７８】
感光性アクリル着色層を積層しない他の色の画素がある場合は、ポリアミック酸着色被膜を形成した後、フォトレジストを塗布し、フォトレジスト被膜を形成する。続いて該フォトレジスト被膜上にフォトマスクと露光装置を用いてパターン状に紫外線照射する。露光後、アルカリ現像液により、フォトレジスト被膜とポリアミック酸被膜のエッチングを同時に行う。エッチング後、不要となったフォトレジスト被膜を剥離し、ポリアミック酸を加熱硬化することでポリイミド着色膜を得る。
【００７９】
以上の工程を赤、緑、青の画素について行うと、液晶表示装置用カラーフィルターが作製できる。
【００８０】
次に、このカラーフィルターを用いて作成した半透過型液晶表示装置の一例について述べる。上記カラーフィルター上に、透明保護膜を形成し、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極を製膜する。次に、このカラーフィルター基板と、金属蒸着膜などがパターニングされた半透過反射膜、半透過反射膜上の透明絶縁膜、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極が形成された半透過反射基板とを、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させてシールし貼りあわせる。なお、半透過反射基板上には、反射膜、透明電極以外に、光拡散用の突起物、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置や、ＴＦＤ液晶表示装置を作成することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。つぎに、ＩＣドライバー等を実装することによりモジュールが完成する。
【００８１】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００８２】
以下で用いる「最適現像時間」とは、反射用領域の非感光性ペースト層が完全に現像される時間を指し、「現像マージン」とは反射用領域の非感光性ペースト層が完全に現像されてから、透過用領域の非感光性ペースト層へ現像液が浸透し始めるまでの時間をいう。
＜測定法＞
透過率、色座標：大塚電子（株）製、ＭＣＰＤ−２０００顕微分光光度計を用い、カラーフィルター上に製膜されているものと同一製膜条件により作製されるＩＴＯを製膜したガラスをリファレンスとして測定した。
【００８３】
ここでいう反射色度とは、反射用領域中の着色領域、および除去部をそれぞれ顕微分光光度計などで測定し、得られた分光スペクトルをそれぞれ各波長で自乗し、着色領域と除去部との面積についての加重平均を取ったスペクトルより求められるものである。
【００８４】
実施例１
Ａ．ポリアミック酸溶液の作製
４，４′−ジアミノジフェニルエーテル９５．１ｇおよびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン６．２ｇをγ−ブチロラクトン５２５ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２２０ｇと共に仕込み、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１４４．１ｇを添加し、７０℃で３時間反応させた後、無水フタル酸３．０ｇを添加し、さらに７０℃で２時間反応させ、２５重量％のポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）を得た。
【００８５】
Ｂ．ポリマー分散剤の合成
４，４′−ジアミノベンズアニリド１６１．３ｇ、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン１７６．７ｇ、およびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン１８．６ｇをγ−ブチロラクトン２６６７ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５２７ｇと共に仕込み、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物４３９．１ｇを添加し、７０℃で３時間反応させた後、無水フタル酸２．２ｇを添加し、さらに７０℃で２時間反応させ、２０重量％のポリアミック酸溶液であるポリマー分散剤（ＰＤ）を得た。
【００８６】
Ｃ．非感光性黒色ペーストの作製
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、４，４’− ジアミノジフェニルエーテル及びビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンをＮ−メチル−２−ピロリドンを溶媒として反応させ、ポリイミド前駆体（ポリアミック酸）溶液を得た。
【００８７】
三菱化成（株）製カーボンブラック“ＭＡ１００”４．６ｇ、ポリイミド前駆体溶液２４ｇおよびＮ−メチルピロリドン６１．４ｇををホモジナイザーを用いて、７０００ｒｐｍで３０分間分散し、ガラスビーズをろ過してブラックペーストを調製した。
【００８８】
Ｄ．非感光性カラーペーストの作製
ピグメントレッドＰＲ２５４、３．６ｇ（８０ｗｔ％）、ピグメントレッドＰＲ１７７、０．９ｇ（２０ｗｔ％）とポリマー分散剤（ＰＤ）２２．５ｇおよびγ−ブチロラクトン４２．８ｇ、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール２０．２ｇをガラスビーズ９０ｇとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで５時間分散後、ガラスビーズを濾過し、除去した。このようにしてＰＲ２５４とＰＲ１７７からなる分散液５％溶液（ＲＤ）を得た。
【００８９】
分散液（ＲＤ）４５．６ｇにポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）１８．２ｇをγ−ブチロラクトン３９．５２ｇで希釈した溶液を添加混合し、顔料／樹脂比率が２５／７５である赤色カラーペーストを得た。同様にして、ピグメントグリーンＰＧ３６とピグメントイエローＰＹ１５０の重量混合比（Ｇ／Ｙ）が６０／４０で、顔料／樹脂比率が３５／６５である緑色カラーペースト、ピグメントブルーＰＢ１５：６からなり、顔料／樹脂比率が２０／８０である青色カラーペーストを得た。各カラーペーストの固形分濃度は５．３％に調製した。
【００９０】
Ｅ．非感光性ペースト（透明樹脂層に用いる）の作製
ポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）１６．０ｇをγ−ブチロラクトン３４．０ｇで希釈し非感光性透明ペーストを得た。
【００９１】
Ｆ．感光性カラーレジストの作製
ピグメントレッドＰＲ２５４、６．０ｇ（８５ｗｔ％）、ピグメントレッドＰＲ１２２、１．０５ｇ（１５ｗｔ％）を３−メチル−３−メトキシブタノール５０ｇとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで５時間分散後、ガラスビーズを濾過し、除去した。アクリル共重合体溶液（ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーＰ、ＡＣＡ−２５０、４３ｗｔ％溶液）７０．００ｇ、多官能モノマーとしてペンタエリスリトールテトラメタクリレート３０．００ｇ、光重合開始剤として“イルガキュア”３６９１５．００ｇにシクロペンタノン２６０．００ｇを加えた濃度２０重量％の感光性樹アクリル樹脂溶液（ＡＣ−１）１６０ｇを加え、顔料／樹脂比率が１８／８２である赤色カラーレジストを得た。同様にして、ピグメントグリーンＰＧ３６とピグメントイエローＰＹ１５０の重量混合比（Ｇ／Ｙ）が７０／３０で、顔料／樹脂比率が１０／９０である緑色カラーレジスト、ピグメントブルーＰＢ１５：６からなり、顔料／樹脂比率が１３／８７である青色カラーレジストを得た。各カラーレジストの固形分濃度は１７．２％に調製した。
【００９２】
コーニングジャパン株式会社製０．７ｍｍ厚ガラス基板“１７３７”上に、ポリアミック酸、カーボンブラック、溶剤からなる非感光性黒色ペーストを熱処理後の膜厚が１．０μｍとなるようスピンナーで塗布した。該塗膜を、１２０℃のオーブンで２０分乾燥し、この上にポジ型フォトレジスト（東京応化株式会社製“ＯＦＰＲ−８００”）を塗布し、９０℃で１０分オーブン乾燥した。キャノン株式会社製紫外線露光機“ＰＬＡ−５０１Ｆ”を用い、各色画素の周辺部に格子状にブラックマトリクスが残るフォトマスクパターンを介して、６０ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２．０％の水溶液からなる現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の黒色塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジスト層をアセトンで剥離し、２４０℃で３０分熱処理し、樹脂ブラックマトリクスを得た。
【００９３】
ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に熱処理後の膜厚が５．０μｍになるようポリアミック酸、溶剤からなる非感光性ペーストをスピンナーで塗布した。該塗膜を１２０℃のオーブンで２０分乾燥し、この上にポジ型フォトレジストを塗布し、９０℃で１０分オーブン乾燥した。透過用領域が画素のストライプ長手方向の一端に配置され、赤、緑、青、各画素の透過用領域以外の領域に透明樹脂層が残るフォトマスクパターンを介して、６０ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２．０％の水溶液からなる現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジスト層をアセトンで剥離し、２４０℃で３０分熱処理し、赤、緑、青画素の透過用領域以外の領域に透明樹脂層を得た。
【００９４】
次に透過用領域の画素中央での熱処理後の膜厚が１．２μｍになるように、ポリアミック酸、赤顔料、溶剤からなる非感光性赤ペーストをスピンナーで基板上に塗布し、該塗膜を１２０℃のオーブンで２０分乾燥した。該塗膜の上に、反射用領域での熱処理後の膜厚が１．０μｍになるように、アクリルポリマー、アクリル系２官能モノマー、光開始剤、赤顔料、溶剤からなる感光性赤レジストをスピンナーで塗布した。該塗膜を８０℃のオーブンで１０分熱処理し、紫外線露光機を用い、反射用領域の中央に１２μｍのスリットが形成されるフォトマスクを介して、１００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。露光後にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの１．０％の水溶液からなる現像液に浸漬し、非感光性赤ペーストならびに感光性赤レジストが積層された着色層を現像時間を変えて、現像した。
【００９５】
赤画素と同様にして、緑画素、青画素についても、非感光性ペーストならびに感光性レジストからなる積層着色層を現像時間を変えて、フォトリソ加工し、カラーフィルターを作成した。反射用領域に対する除去部の面積比率は各色画素共に１６％であった。このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を２μｍの厚みで製膜し、さらにその上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度を表２に示す。
【００９６】
最適現像条件により、得られた画素パターンを図１に示す。また、各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【００９７】
【表１】

【００９８】
【表２】

【００９９】
実施例２
反射用領域の中央に１５μｍの円形除去部が形成されるフォトマスクを介して露光したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作成した。反射用領域に対する除去部の面積比率は各色画素共に５％であった。このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を２μｍの厚みで製膜し、さらにその上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度を表３に示す。
【０１００】
最適現像条件により、得られた画素パターンを図２に示す。また、各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【０１０１】
【表３】

【０１０２】
実施例３
反射用領域の中央端部に１５μｍの半円形除去部が形成されるフォトマスクを介して露光したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作成した。反射用領域に対する除去部の面積比率は各色画素共に５％であった。このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を２μｍの厚みで製膜し、さらにその上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度は、実施例３と同等であった。
【０１０３】
最適現像条件により、得られた画素パターンを図３に示す。また、各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【０１０４】
実施例４
透過用領域の中央端部に１５μｍの半円形除去部が形成されるフォトマスクを介して露光すること以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作成した。反射用領域に対する除去部の面積比率は各色画素共に５％であった。このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を２μｍの厚みで製膜し、さらにその上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度は実施例３と同等であった。
【０１０５】
最適現像条件により、得られた画素パターンを図４に示す。また、各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【０１０６】
実施例５
画素の反射用領域幅よりも線幅が狭い着色層が形成されるフォトマスクを介して積層着色層を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作成した。反射用領域に対する除去部の面積比率は各色画素共に２８％であった。このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を２μｍの厚みで製膜し、さらにその上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度を表４に示す。
【０１０７】
最適現像条件により、得られた画素パターンを図５に示す。また、各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【０１０８】
【表４】

【０１０９】
実施例６
赤画素について実施例１のフォトマスク、緑画素について実施例５のフォトマスク、青画素について実施例２のフォトマスクを介して積層着色層を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作成した。反射用領域に対する除去部の面積比率は赤画素、緑画素、青画素についてそれぞれ１６％、２８％、５％であった。このようにして得られた画素膜上にオーバーコート層を２μｍの厚みで製膜し、さらにその上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度を表５に示す。
【０１１０】
各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【０１１１】
【表５】

【０１１２】
比較例１
同色隣接画素間の遮光部上にスリットを形成しないフォトマスクを介して、積層着色層を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度を表６に示す。
【０１１３】
最適現像条件により、得られた画素パターンを図６に示す。また、各色画素の最適現像時間ならびに現像マージンを表１に示す。
【０１１４】
【表６】

【０１１５】
実施例でのカラーフィルターの現像マージンは、いずれの実施例においても２０秒よりも長く、より安定してカラーフィルターを作成することが出来た。一方、比較例でのカラーフィルターの現像マージンがいずれの色でも２０秒以下、特に３色目に加工した青画素では１０秒以下であり、製造工程でのプロセス変動に対してのマージンがほとんど無かった。そのため、比較例で作成したカラーフィルター基板面内の一部には、透過用領域の非感光性ペースト層の溶解が見受けられた。
【０１１６】
＜液晶表示装置の作成＞
実施例、および比較例で作成したカラーフィルター基板に反射用領域でのセルギャップが３μｍとなるよう固定スペーサーを形成した。
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、走査線、信号線、透明電極からなる駆動素子基板上に、コンタクトホールを備えた光拡散用の樹脂突起層、さらにその上にアルミ蒸着膜をパターンニングした半透過反射膜、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜を形成し、半透過反射基板を作成した。該半透過反射基板とカラーフィルター基板とを対向させて、シール剤を用いて、貼り合わせた。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封入した。つぎに、ＩＣドライバー等を実装することにより液晶表示装置を完成させた。
【０１１７】
実施例１から６および比較例１で作製したカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置、それぞれ１０００個について、表示特性を全数検査した。
【０１１８】
実施例１から６のカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置では、すべての液晶表示装置について、反射表示が明るく、透過表示が色鮮やかな所望の特性が得られた。特に実施例６のカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置では、明るく、色バランスに優れた、視認性のよい反射表示を示した。一方、比較例１のカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置では、反射表示での色鮮やかさについては、実施例よりも若干鮮やかなものの、１０００個中１２２個の液晶表示装置が透過表示において色純度が低下していた。これは、透過用領域の非感光性ペースト層の溶解によるカラーフィルターの色純度低下が原因であった。
【０１１９】
以上のように、本発明のカラーフィルターを用いることで反射用領域と透過用領域とをそれぞれ所望の色特性にし、安定してカラーフィルターを製造することができた。
【０１２０】
【発明の効果】
本発明は上述のごとく構成したので、反射用領域と透過用領域とをそれぞれ所望の色特性にしたカラーフィルターを低コストに安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルター加工の例（実施例１）
【図２】本発明のカラーフィルター加工の例（実施例２）
【図３】本発明のカラーフィルター加工の例（実施例３）
【図４】本発明のカラーフィルター加工の例（実施例４）
【図５】本発明のカラーフィルター加工の例（実施例５）
【図６】従来技術でのカラーフィルター加工の例（比較例１）
【図７】本発明のカラーフィルター加工の模式説明図
【図８】従来のカラーフィルターの模式断面図
【図９】従来のカラーフィルターの模式断面図
【図１０】従来のカラーフィルターの模式断面図
【図１１】従来のカラーフィルターの模式断面図
【図１２】従来のカラーフィルターの模式断面図
【符号の説明】
１：透明基板
２：ブラックマトリックス
３：透明樹脂層
４：着色層
５：無着色領域
６：透過用領域
７：反射用領域
８Ｂ：青画素領域
８Ｇ：緑画素領域
８Ｒ：赤画素領域
９：オーバーコート層
１４ａ：濃色着色層（透過用領域用）
１４ｂ：淡色着色層（反射用領域用）
２４ａ：感光性樹脂からなる着色層
２４ｂ：非感光性樹脂からなる着色層
３４：感光性樹脂からなる着色層
３５：感光性樹脂と非感光性樹脂の積層膜からなる着色層
３６：着色層除去部
３７：配向制御用突起部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device having both a transmissive liquid crystal display and a reflective liquid crystal display, and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
At present, liquid crystal display devices are used in various applications such as notebook PCs, portable information terminals, desktop monitors, digital cameras, and the like, making use of characteristics such as light weight, thinness, and low power consumption. In a liquid crystal display device using a backlight, it is required to increase the use efficiency of the backlight light in order to reduce power consumption, and a higher transmittance of a color filter is required. On the other hand, although the transmittance of the color filter is improving year by year, it is no longer possible to expect a significant decrease in power consumption due to the improvement in the transmittance. Recently, the development of a reflective liquid crystal display device that does not require a backlight light source that consumes a large amount of power is being promoted, and it is possible to greatly reduce power consumption by about 1/7 compared to a transmissive liquid crystal display device. (For example, see Non-Patent Document 1). Reflective liquid crystal display devices have lower power consumption than transmissive liquid crystal display devices and have the advantage of excellent visibility outdoors, but the display becomes dark in places where sufficient ambient light intensity is not secured, There is a problem that visibility becomes extremely poor. In order to make the display visible even in a dark environment, (1) a backlight is provided, a part of the reflective film is cut out, a part is a transmissive display method, and a part is a reflective display method. A liquid crystal display device, a transflective display method (so-called transflective display method, for example, see Non-Patent Document 2), (2) a liquid crystal display device provided with a front light, and the like have been devised.
[0003]
In a transflective liquid crystal display device in which a backlight is provided with a cutout in a part of a reflective film, a transmissive display using backlight light and a reflective display using ambient light coexist in one pixel. A display with good visibility can be performed regardless of the light intensity (for example, see Patent Document 1). However, when a color filter having a conventional configuration as shown in FIG. 8, that is, a color filter in which coloring in one pixel is uniform, in which a reflection area and a transmission area are not particularly provided, is used. However, there has been a problem when trying to obtain a vivid transmission display. Specifically, when the color saturation (color purity) of the transmitted color is improved, the color purity of the reflected color is further increased, and the brightness, which is in a trade-off relationship with the color purity, is extremely reduced. That is, visibility cannot be obtained. This problem is caused by that the backlight light passes through the color filter once when performing transmissive display, whereas the ambient light passes through the color filter twice when entering and reflecting in reflective display. . Further, in a transflective liquid crystal display device, while the light source in the transmissive display is backlight light, the light source in the reflective display is ambient light, so that not only the color purity but also the color tone changes. is there. This is due to the difference in the spectral characteristics of the light source that the ambient light has a continuous spectrum as represented by the D65 light source, while the backlight light source has a spectral peak at a specific wavelength.
[0004]
Therefore, as a method of making the display colors of the transmissive area and the reflective area the same (the same color purity, brightness, and color tone), a spacer section is formed in the reflective area, and the transmissive area and the reflective area are formed. (For example, see Patent Document 2). FIG. 9 schematically shows a cross-sectional view of a conventionally known color filter for a transflective liquid crystal display device for adjusting the film thickness. The transparent resin layer 3 is formed in the reflection area 7, and the thickness of the coloring layer 4 in the reflection area 7 is smaller than the thickness of the coloring layer 4 in the transmission area 6. However, by simply changing the thickness of the colored layer in the reflective area 7, the color purity and brightness can be largely eliminated, but the red, green, and blue single-color reflective displays have the same color tone as that of the transmissive display. And there is a problem that the appearance of reflection and transmission is uncomfortable. Further, when the color purity in the transmissive display is improved, there is a problem that sufficient brightness in the reflective display cannot be obtained.
[0005]
Further, as another method for making the display colors of the transmissive area and the reflective area the same, as shown in FIG. 10, an appropriate plurality of transmissive areas and / or reflective areas may be formed in consideration of backlight light and environmental light. (For example, see Patent Document 3). In the method of separately painting the transmission area and / or the reflection area, the color tone and the brightness are changed by making the color tone of the transmission area 6 and the reflection area 7 the same, and the desired transmission display color and reflection display color are changed. It is thought that this can be achieved, but in the current mainstream photolithography, two or more application of a color material and photolithography are performed to form a single color pixel. That is, in order to form pixels of three colors of red, green, and blue, photolithography processing of two times for each color, that is, a total of six times, is required, and there is a problem that manufacturing cost is increased.
[0006]
On the other hand, as a method of realizing a bright reflective display without increasing the manufacturing cost, a configuration including a region 4 where a colored layer is formed and a region 5 where no colored layer is formed in a reflective region 7 as shown in FIG. 11 has been proposed. (See Patent Document 4). According to this method, by setting the region 5 where no colored layer is formed to be different for each color, appropriate color purity and brightness in reflective display can be obtained. However, by forming an uncolored region having no selectivity in a color filter that originally requires wavelength selectivity, the characteristics of the color filter deteriorate. That is, when compared with the same color purity, the color filter is inferior in brightness. This tendency becomes remarkable when the color purity of the transmissive area is improved, and it becomes impossible to obtain sufficient brightness in the reflective display.
[0007]
In order to solve such a problem, one pixel includes a transmissive region and a reflective region, and for at least one color pixel, a colored layer 24a containing a photosensitive resin is formed on a colored layer 24b containing a non-photosensitive resin. Have been proposed, and a color filter formed by batch processing has been proposed (see Patent Document 5). FIG. 12 schematically shows a cross-sectional view of a color filter for a transflective liquid crystal display device described in Patent Document 5. According to this method, the coloring layer 24a containing the photosensitive resin in the reflection area can be adjusted to be 以下 or less the thickness of the photosensitive resin layer in the transmission area by using a semi-transmissive photomask. As a result, the brightness in the reflective display can be improved. Further, by optimizing the coloring characteristics of the colored layers to be laminated, the display characteristics in the transmissive region 6 and the reflective region 7 can be set to a desired color tone.
[0008]
However, with respect to the colored layer 24a made of a photosensitive resin, the colored layer 24b made of a non-photosensitive resin can be made thinner, although the colored layer 24b made of a non-photosensitive resin can be made thinner. Therefore, when the color purity in transmissive display is improved, it is difficult to realize sufficient brightness in reflective display.
[0009]
In other words, it has been difficult with the conventionally known methods to achieve both desired reflection and transmission regions with desired color characteristics, and at the same time to suppress the increase in the number of manufacturing steps and to manufacture at low cost.
[0010]
The present inventors have made a plurality of colored layers laminated as a color filter that achieves the desired color characteristics for the reflective region and the transmissive region, and also achieves inexpensive manufacturing by suppressing an increase in the number of manufacturing processes. And a color filter characterized by having a structure in which the uppermost layer is made of a photosensitive color resist and having a transparent resin layer between the substrate and the colored layer in the reflection area (Japanese Patent Application 2002-350830). Among them, with a color filter configuration in which the number of colored layers in the reflective area is smaller than the number of colored layers stacked in the transmissive area, the brightness in reflective display can be particularly improved. However, there has been a demand for processing conditions for stably removing a colored layer other than the uppermost layer applied to the reflection area and for further increasing the yield.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-11-109417 (FIG. 1)
[0012]
[Patent Document 2]
JP-A-2001-33778 (

pages

3 and 4, FIG. 2, FIG. 8)
[0013]
[Patent Document 3]
JP 2001-183646 A (FIG. 1)
[0014]
[Patent Document 4]
JP 2000-111902 A
[0015]
[Patent Document 5]
JP-A-2002-365419
[0016]
[Non-patent document 1]
"Nikkei Microdevices Separate Volume Flat Panel Display", 1998, p. 126.
[0017]
[Non-patent document 2]
"Fine Process Technology Japan '99, Specialized Technology Seminar Text A5", July 2, 1998, p. 6.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the drawbacks of the related art, and in a color filter for a transflective liquid crystal display device, a reflective region and a transmissive region have desired color characteristics, respectively, and the number of manufacturing steps is increased. It is intended to stably produce the product while suppressing the above.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the problems of the related art, and as a result, desired color characteristics (color purity, brightness, color purity, etc.) between the reflective display and the transmissive display of the transflective liquid crystal display device using the following color filters. Color tone) can be obtained, and a color filter can be manufactured at low cost while suppressing an increase in the number of steps. Further, they have found that a transflective liquid crystal display device with high display quality can be realized at low cost.
That is,
(1) A color filter in which one pixel includes a transmissive region and a reflective region, and a plurality of color pixels are arranged, and a plurality of colored layers are laminated on at least one color pixel transmissive region; In addition, a smaller number of colored layers are formed in the reflective area than in the transmissive area, and a resin layer other than the colored layer is formed at least at the boundary between the transmissive area and the reflective area. A color filter for a liquid crystal display device, wherein a removed portion is formed in a part of a colored layer corresponding to a display area.
[0020]
(2) The pixels of a plurality of colors are green pixels, red pixels, and blue pixels, and the ratio of the area of the removal unit to the area of the reflection region in each pixel is in the order of green pixel ≧ red pixel ≧ blue pixel. Characterized by
The color filter for a liquid crystal display device according to (1).
[0021]
(3) The color filter for a liquid crystal display device according to any one of (1) and (2), wherein the lower colored layer of the stacked colored layers is made of a polyimide resin.
[0022]
(4) A liquid crystal display device using the color filter according to any one of (1) to (3).
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The color filter of the present invention can be suitably used for a transflective liquid crystal display having a transmissive region and a reflective region in one pixel.
[0024]
The substrate on which the reflection film for utilizing external light is formed may be either the color filter side substrate or the substrate facing the color filter. In the case where a reflective film is formed on the color filter side, a region where the reflective film is formed becomes a reflective region in the pixel region where the color material is formed, and a reflective film is formed in the pixel region. The unexposed area is the transmission area. When the reflection film is formed on the substrate facing the color filter, the color filter pixel region corresponding to the reflection film formation region of the substrate becomes the reflection region, and the reflection film is formed on the region of the substrate where the reflection film is not formed. The corresponding color filter pixel area becomes the transmission area.
[0025]
In the present invention, the arrangement of the reflection area and the transmission area is not particularly limited, but it is preferable that the transmission area is included inside the reflection area.
[0026]
The present inventors have made the number of colored layers in the reflective area smaller than the number of colored layers in the transmissive area, that is, as a means for improving the brightness in reflective display, a photosensitive resist and a non-photosensitive paste were used. Focusing on the difference in development characteristics, a processing method of laminating colored layers composed of the respective layers and performing collective pattern processing was devised. Even if the color purity in the transmissive display is improved by stacking a plurality of colored layers in the transmissive area and making the number of colored layers in the reflective area smaller than the number of colored layers in the transmissive area, bright reflection is achieved. Display can be obtained. Further, by appropriately varying the coloring of the respective colored coating films to be laminated, it is possible to obtain desired color purity, brightness, and color tone in each of the transmissive display and the reflective display.
[0027]
Here, the difference in development characteristics between the negative photosensitive resist and the non-photosensitive paste will be described. In a negative photosensitive resist, a region exposed to ultraviolet light or the like undergoes photocrosslinking reaction and becomes insoluble in a developing solution, while an unexposed portion dissolves in the developing solution. Therefore, a constant pattern can be formed by irradiating a sufficient exposure amount of ultraviolet rays regardless of the development time.
[0028]
On the other hand, in the photolithographic processing of the non-photosensitive paste, since the photolithography itself does not have a photosensitivity, it is necessary to apply a photo-sensitive resist on a coating film made of the non-photosensitive paste. Exposure to ultraviolet light or the like changes the solubility of the photosensitive resist in the exposed and unexposed portions, but the solubility of the coating layer made of the non-photosensitive paste does not change at all by light irradiation. Therefore, by setting the over-development condition in which the development time is longer than the appropriate development time, the etching of the lower non-photosensitive paste can be further promoted as compared with the upper photosensitive resist.
[0029]
The present inventors have focused on such a difference in development characteristics, and after exposing a laminated film of a photosensitive resist and a non-photosensitive paste, collectively developing the photosensitive resist layer and the non-photosensitive paste by overdevelopment conditions. It has been found that the paste layer can be formed in a different shape.
[0030]
Furthermore, the present inventors laminated a non-photosensitive paste on a resin layer formed in a concave shape, and further laminated a photosensitive resist thereon, and when performing pattern processing, a non-photosensitive paste was formed at a step portion of the concave resin layer. It has been found that the etching rate becomes extremely slow, and the developability of the non-photosensitive colored layer can be controlled. That is, a resin layer for forming a step shape is formed in an arbitrary pattern in advance, a non-photosensitive paste is further formed thereon, and a photosensitive resist is further laminated thereon, and collectively developed to form a photosensitive resist layer. And the non-photosensitive paste layer can be processed into a desired shape.
[0031]
In the present invention, a resin layer other than the coloring layer is formed at least at the boundary between the transmission region and the reflection region, and the level difference is used for controlling the etching rate, so that the number of the coloring layers in the reflection region can be reduced. A configuration in which the number of colored layers is smaller than that of the region is realized. Although the etching rate of the non-photosensitive paste becomes very slow due to the step formed at the boundary between the transmission area and the reflection area, the developer penetrates after a certain period of time. That is, etching proceeds to the transmission region that should not be developed. Therefore, it is preferable that the colored layer made of the non-photosensitive paste in the reflection area is rapidly developed in order to process the color filter stably.
[0032]
The present inventors formed a removed portion in a part of the colored layer, thereby promoting the penetration of the developing solution into the colored layer formed of the non-photosensitive paste as the lower layer, and promptly proceeding the development, thereby stabilizing the development. We have found that color filters can be manufactured. Furthermore, it has been found that the brightness in the reflective display can be improved by forming the removed portion in a part of the coloring layer.
[0033]
The “removed portion” here refers to a region from which all of the coloring layer has been removed or a region in which the coloring layer thickness has been reduced in a half-etched manner. In the present invention, it is important that the developer penetrates into the colored layer made of the non-photosensitive paste below the reflective area, and the "removed portion" as used herein achieves its purpose. If so, its shape is not particularly limited.
[0034]
For example, the planar shape of the removal unit may be any of a slit shape, a rectangle, a circle, and the like. In the case of a slit shape, the slit gap is preferably 10 μm or less, more preferably 7 μm or less. If the slit gap is larger than 10 μm, the colored pattern may be chipped or peeled during development, which is not preferable.
[0035]
The removal portion is preferably formed in a region where the penetration of the developer into the lower colored layer made of the non-photosensitive paste proceeds promptly, and is more preferably formed substantially at the center of the reflection region in the effective display region. . It is preferable to form the removed portion substantially at the center of the reflection area from the viewpoint of widening the margin for the misalignment of the colored layer during photolithography. The effective display area here is an area mainly used for display of a liquid crystal display device, for example, a light-shielding portion, a contact hole portion, a fixed spacer abutting portion, an alignment control projecting resin forming portion, and a patterned transparent resin. It does not include gaps between conductive films. Since the area other than the effective display area mentioned above is arranged in the periphery of the pixel so as not to affect the display, even when the removed part is formed, the etching of the colored layer made of the lower non-photosensitive paste is performed. May be limited.
[0036]
Further, the removal portion does not need to be formed for all pixels, and the effect of the present invention is exerted if it is formed for at least one color pixel. For example, the presence / absence, position, number, and the like of the removal units may be changed for each color. Specifically, compared to the first color, the removal portions of the second color and the third color, in which the development of the lower non-photosensitive paste layer is difficult to proceed, are increased in number and area compared to the first color. More specifically, for the removal portion of the second color, the removal portion is formed on one end surface of the stripe which may overlap with the first color, and for the third color, the removal portion is formed on the end surface of both sides of the stripe. And so on.
[0037]
The ratio of the area of the removal portion to the area of the reflection region is not particularly limited, but is preferably in a range where color characteristics are not significantly reduced. The range in which the color characteristics are not significantly reduced specifically means that the ratio is 50% or less, more preferably 40% or less, and further preferably 30% or less. If the area of the removal part is larger than the area of the reflection area, the characteristics of the color filter are reduced, and the color vividness is reduced at the same brightness.
[0038]
The ratio of the area of the removal section to the area of the reflection area may be the same for red pixels, green pixels, and blue pixels, or may be different. When the area of the removed portion with respect to the reflection area is made different, it is preferable to increase the area of the removed portion in the order of green ≧ red ≧ blue. By adopting this order, it is possible to realize a bright and highly visible reflective display with excellent color balance. Specifically, the red pixel is 25% or less, more preferably 20% or less, the green pixel is 10% or more and 50% or less, more preferably 20% or more and 35% or less, and the blue pixel is , 20% or less, more preferably 13% or less.
[0039]
Here, an example of the color filter processing of the present invention will be described more specifically. FIG. 7A shows an example of the transparent resin layer 3 which is patterned so as to have a step at the boundary between the transmission area and the reflection area. FIG. 7B shows a non-photosensitive paste on which a photosensitive resist is further laminated. When immersed in a developer after exposure through a photomask, the unexposed portion of the upper photosensitive resist layer 24a is dissolved, and the exposed portion is developed without being dissolved. On the other hand, the lower non-photosensitive paste layer 24b dissolves with the development time, but the etching rate of the non-photosensitive paste becomes extremely slow at the step portion of the resin layer, and the non-photosensitive paste 24b in the transmission region 6 becomes Only the non-photosensitive paste 24b in the reflection area 7 is selectively developed without being developed. As a result, the photosensitive resist layer 24a and the non-photosensitive paste 24b are laminated on the transmission area 6, and only the photosensitive resist layer 24a is obtained on the reflection area 7 (FIG. 7C). At this time, if the development time exceeds the appropriate development time and the development time is prolonged, the etching of the non-photosensitive paste further proceeds, and the permeation of the developer into the colored layer of the non-photosensitive paste in the transmission region 6 occurs. become.
[0040]
FIGS. 1 to 1 show examples of the position of a “removal portion” in the present invention for promptly etching a non-photosensitive paste layer below a reflection area 7 and suppressing the penetration of a developer into a transmission area. It is shown in FIG.
[0041]
In the present invention, it is necessary that a resin layer made of a photosensitive resist is formed on the uppermost layer of the resin layer to be laminated, but a non-photosensitive paste and / or a photosensitive resist resin layer below the photosensitive resist are required. Can be stacked in any number of layers. The number of layers to be laminated is appropriately selected in order to achieve a target color characteristic. However, from the viewpoint of productivity, the resin layer may be a two-layer laminated structure in which a photosensitive resist and another layer are combined. More preferred.
[0042]
In the present invention, it is important to form a step at the boundary between the transmission area and the reflection area so as to control the developing property. The resin layer other than the coloring layer for controlling the developability may be formed only at the boundary between the transmission region and the reflection region, or may be formed over the entire reflection region. The coloring layer here refers to a layer used for coloring a liquid crystal display device, and does not include, for example, a transparent resin layer, a light shielding layer, and the like.
[0043]
When the resin layer other than the coloring layer is a light-shielding layer, the reduction of the effective display area (aperture ratio) of the pixel is suppressed by forming the resin layer only at the boundary between the transmission region and the reflection region. preferable. In order to further reduce the decrease in the aperture ratio, the line width is preferably 10 μm or less, more preferably 7 μm or less. Further, from the viewpoint of pattern workability, the thickness of the light-shielding layer is preferably 7 μm or less, more preferably 5 μm or less, and still more preferably 3 μm or less.
[0044]
On the other hand, when the resin layer other than the coloring layer is a transparent resin layer, the resin layer may be formed only at the boundary between the transmission region and the reflection region, and the resin layer is formed over the entire reflection region. May be.
[0045]
When a resin layer is formed over the entire reflection area, the resin layer is preferably transparent. Here, “transparent” specifically means that the average transmittance in the visible light region is 80% or more.
[0046]
In the present invention, in order to obtain desired characteristics of color purity, brightness, and color tone of the transmissive display and the reflective display, it is preferable that the coloring of the transmissive region is different from the coloring of the reflective region. As a method of changing the coloring of the reflection region and the coloring of the transmission region, there is a configuration in which the coloring layer made of the uppermost photosensitive color resist and the other coloring layers have different coloring. “Different coloring” means that the color purity, brightness (transmittance), and color tone of the transmissive area and the reflective area when viewed with the same light source (for example, C light source) are different. The coloring of the uppermost photosensitive color resist and the lower colored layer made of the photosensitive color resist and / or the non-photosensitive color paste do not need to be the same, but are preferably different depending on the purpose.
[0047]
The method of making the coloring different can be achieved by making the number of coloring agents used, the kind of coloring agent, the coloring agent composition, and the coloring agent concentration different. Of course, even if the colorant used is the same, the chromaticity achieved can be varied by changing the mixing ratio. For example, the uppermost layer may be colored using both the main pigment and the sub-pigment, and the lower colored layer may be colored using only the main pigment or the sub-pigment. It is possible to change it.
[0048]
The coloring of the reflection area and the coloring of the transmission area (“color density” when viewed with the same light source (for example, C light source)) can also be changed by flattening (leveling) the coloring coating liquid. . For example, when a transparent resin layer is formed in the reflective area on the substrate, the reflective area becomes convex by the thickness of the transparent resin layer portion, and the transmissive area is formed with a partially convex substrate lower than the reflective area. Become. When a colored layer is formed by applying a non-photosensitive color paste and / or a photosensitive color resist on a convex substrate, the thickness of the colored layer in the transmission region becomes flat by the non-photosensitive color paste or the photosensitive color resist. It becomes thicker than the film thickness of the reflection area where the projection is formed by the formation (leveling). That is, the coloring of the transmission area can be made deeper than the coloring of the reflection area.
[0049]
The degree of flattening (leveling) of the colored coating solution can be adjusted by the viscosity and solid content of the coating solution. The lower the viscosity of the coating liquid, the easier it is to flatten, and the higher the solids concentration in the coating liquid, the easier it is to flatten. The solid content concentration in the photosensitive color resist used for the uppermost colored layer is preferably from 10% by weight to 30% by weight, and the non-photosensitive color paste used for the lower colored layer and / or the photosensitive color resist in the photosensitive color resist is preferably used. The solids concentration is preferably from 3% by weight to 15% by weight.
[0050]
In the present invention, a colored layer composed of a non-photosensitive color paste and / or a photosensitive color resist and a colored layer composed of a photosensitive color resist are laminated for at least one color pixel. , Green pixel, or blue pixel, and the number of color pixels to be stacked may be one color, two colors, or three colors. It is preferable to determine the coloring of the individual color materials to be laminated.
[0051]
In consideration of the difference in the light source in the coloring design of the preferable pixel, the transmission region is one of a C light source, a two-wavelength light source, and a three-wavelength light source as a light source used for the backlight, and the reflection region is a light source. It is preferable to use a D65 light source close to sunlight (natural light) as ambient light. An example of the two-wavelength LED light source here is an LED light source that emits white light by combining a blue LED with a yellow phosphor or a yellow-green phosphor. Examples of the three-wavelength light source include a three-wavelength cold-cathode tube, a white LED light source that combines an ultraviolet LED and red, blue, and green phosphors, a white LED light source that combines red, blue, and green LEDs, Examples include a white LED light source and an organic electroluminescence light source in which a blue LED is combined with a red phosphor and a green phosphor.
[0052]
The thickness of the transparent resin layer formed in the reflection region is selected so that the color purity, brightness, and color tone of the reflection region and the transmission region have desired characteristics in consideration of the difference in the light source. As the film thickness of the transparent resin increases, the difference in film thickness between the coloring layer formed in the reflection region and the coloring layer formed in the transmission region due to planarization increases, and the effect of increasing the brightness of the reflection region increases. If the thickness of the transparent resin layer is too large, the level difference on the surface of the color filter becomes large, adversely affecting the liquid crystal alignment and deteriorating the display quality. Therefore, the thickness of the transparent resin layer is preferably 10 μm or less.
[0053]
The transparent resin layer can be formed using a photosensitive resist. As the photosensitive resin material, materials such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin can be used. In order to impart photosensitivity, it is common to include at least a photopolymerization initiator and have a monofunctional or polyfunctional monomer or oligomer.
[0054]
The acrylic resin is preferably used because it has high transparency in the visible light region, but may be an acrylic epoxy resin to which an epoxy monomer is added.
[0055]
If the transparent resin layer is formed of a photosensitive resist, the roundness and flatness of the surface of the transparent resin layer should be controlled by changing the distance between the exposure mask and the substrate on which the transparent resin layer is formed in the exposure step of photolithography. Is possible.
[0056]
The transparent resin layer can also be formed using a non-photosensitive paste. As the non-photosensitive resin material, materials such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin can be used, and a polyimide resin is preferably used. When the transparent resin layer is formed of a non-photosensitive paste, the upper surface of the transparent resin layer has a flat structure, and the transparent resin layer having a smaller area can be formed.
[0057]
The transparent resin layer formed in the reflection region may include particles for scattering light. By including light diffusing particles in the transparent resin layer, it is possible to suppress glare of the display due to the specular reflection component and obtain good display characteristics, and there is no light scattering because there is no transparent resin layer in the transmission region. The backlight can be used efficiently. As the particles for light scattering, materials such as silica, alumina, inorganic oxide particles such as titania, metal particles, resin particles such as acrylic, styrene, silicone, and fluorine-containing polymers can be used, and silica particles are used. Is preferred. The light scattering particles can be used in a range of 0.1 to 10 μm. It is more preferable that the particle diameter of the light diffusion is equal to or less than the thickness of the transparent resin layer because the transparent resin layer becomes flat.
[0058]
As an example of forming a transparent resin layer using a non-photosensitive paste, a non-photosensitive paste is applied on a transparent substrate, and heated and dried (semi-cured) using a hot plate, an oven, vacuum drying, or the like. A positive photoresist is applied on the semi-cured film and dried by heating (prebaking). After pre-baking, a mask exposure is performed, alkali development is performed, and the photoresist is removed with a solvent to form a transparent resin layer, which is cured by heating.
[0059]
As a method for forming a transparent resin layer using a photosensitive resist, a photosensitive resist is applied on a transparent substrate, and heated and dried (prebaked) using a hot plate, an oven, and vacuum drying. After pre-baking, the film is exposed to a mask, alkali-developed, and then heat-cured to obtain a transparent resin layer.
[0060]
The color material used in the present invention is a paste containing a coloring component and a resin component. As the resin component, materials such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin are preferably used. Both photosensitive and non-photosensitive materials can be used.
[0061]
The photosensitive color resist includes a coloring component and a resin component, and the resin component includes a photosensitive component that reacts with light. There is a positive type in which the light-irradiated resin dissolves in the developer at a higher rate, and a negative type in which the light-irradiated resin dissolves in the developer at a lower rate. And a negative resin having high transparency of the photosensitive component is preferably used. As the resin component of the photosensitive color resist, a material such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, and a polyolefin resin is preferably used.
[0062]
An acrylic resin will be described as an example of the resin component used in the photosensitive color resist. Generally, the photosensitive acrylic resin has a structure containing at least an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer or oligomer, and a photopolymerization initiator in order to impart photosensitivity. Further, an acrylic epoxy resin to which epoxy is added can also be used.
[0063]
The acrylic polymer that can be used is not particularly limited, but a copolymer of an unsaturated carboxylic acid and an ethylenically unsaturated compound can be preferably used. Examples of unsaturated carboxylic acids include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid, and acid anhydride.
[0064]
These may be used alone or in combination with another copolymerizable ethylenically unsaturated compound. Specific examples of the copolymerizable ethylenically unsaturated compound include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-propyl methacrylate, and methacrylic acid. Isopropyl, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl acrylate, sec-butyl methacrylate, iso-butyl acrylate, iso-butyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, Unsaturated carboxylic acid alkyl esters such as n-pentyl acrylate, n-pentyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, styrene, p-methyls Aromatic vinyl compounds such as len, o-methylstyrene, m-methylstyrene and α-methylstyrene; unsaturated carboxylic acid aminoalkyl esters such as aminoethyl acrylate; glycidyl acrylate; unsaturated carboxylic acid glycidyl esters such as glycidyl methacrylate; Vinyl acetate, vinyl carboxylate such as vinyl propionate, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl cyanide compound such as α-chloroacrylonitrile, 1,3-butadiene, aliphatic conjugated diene such as isoprene, acryloyl group at each terminal, Alternatively, macromonomers such as polystyrene, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, and polysilicone having a methacryloyl group. And the like, but is not limited to these.
[0065]
Further, when an acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group added to the side chain is used, the sensitivity at the time of processing is improved, so that it can be preferably used. Examples of the ethylenically unsaturated group include a vinyl group, an allyl group, an acryl group, and a methacryl group. As a method of adding such a side chain to an acrylic (co) polymer, when the acrylic (co) polymer has a carboxyl group, a hydroxyl group, or the like, an ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group in these groups Or an addition reaction of acrylic acid or methacrylic acid chloride. In addition, a compound having an ethylenically unsaturated group can be added using isocyanate. Examples of the ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group and acrylic acid or methacrylic acid chloride include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl α-ethyl acrylate, crotonyl glycidyl ether, glycidyl ether crotonic acid, glycidyl isocrotonate. Ether, acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride and the like can be mentioned.
[0066]
Examples of the polyfunctional monomer include bisphenol A diglycidyl ether (meth) acrylate, poly (meth) acrylate carbamate, modified bisphenol A epoxy (meth) acrylate, 1,6-hexanediol adipate (meth) acrylate, and anhydride. Oligomers such as propylene oxide phthalate (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate trimellitate, rosin-modified epoxy di (meth) acrylate, alkyd-modified (meth) acrylate, or tripropylene glycol di (meth) acrylate 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, bisphenol A diglycidyl ether di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate , Pentaerythritol tri (meth) acrylate, triacrylformal, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate. These can be used alone or as a mixture. In addition, the following monofunctional monomers can also be used in combination. For example, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, n-butyl methacrylate, glycidyl methacrylate, lauryl ( There are meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and the like, and a mixture of two or more of these, a mixture with another compound, and the like are used. By selecting and combining these polyfunctional and monofunctional monomers and oligomers, it is possible to control the sensitivity and processability characteristics of the paste. In particular, a methacrylate compound is preferable to an acrylate compound to increase hardness, and a compound having three or more functional groups is preferable to increase sensitivity. Further, melamines, guanamines and the like can be preferably used instead of the acrylic monomers.
[0067]
The photopolymerization initiator is not particularly limited, and known photopolymerization initiators can be used. For example, benzophenone, N, N'-tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenone, 4-methoxy-4'-dimethylaminobenzophenone, , 2-Diethoxyacetophenone, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyldimethyl ketal, α-hydroxyisobutylphenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- [4- (Methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propane, t-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2,3-dichloroanthraquinone, 3-chloro-2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 1, -Naphthoquinone, 9,10-phenanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 1,4-dimethylanthraquinone, 2-phenylanthraquinone, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer and the like. can give. In addition, other acetophenone-based compounds, imidazole-based compounds, benzophenone-based compounds, thioxanthone-based compounds, phosphorus-based compounds, triazine-based compounds, and inorganic photopolymerization initiators such as titanates can also be preferably used. Further, it is preferable to add a sensitizing aid such as p-dimethylaminobenzoic acid ester since the sensitivity can be further improved. Further, two or more of these photopolymerization initiators can be used in combination.
[0068]
The addition amount of the photopolymerization initiator is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 wt%, more preferably 5 to 25 wt%, and still more preferably 10 to 20 wt% based on the total solid content of the paste.
[0069]
As a method of applying the non-photosensitive color paste or the photosensitive color resist, a dipping method, a roll coater method, a spin coating method, a die coating method, a combined die coating and spin coating method, a wire bar coating method, and the like are preferably used. .
[0070]
As a method of forming a pixel, for example, a non-photosensitive color paste is applied on a transparent substrate having a transparent resin layer formed in a reflection area of the pixel, and heat drying (semi-curing) using a hot plate, an oven, and vacuum drying I do. A photosensitive color resist is applied on the semi-cured film and dried by heating (pre-baking). A non-photosensitive color paste layer and a photosensitive color resist layer can be simultaneously patterned in a photolithography process in which mask exposure is performed after pre-baking, alkali development, and heat curing are performed. Can be formed.
[0071]
The formation of the color filter is not limited to the transparent substrate side such as a glass or a polymer film, but can also be performed on the driving element side substrate. The pattern shape of the color filter includes a stripe shape and an island shape, but is not particularly limited. Further, a columnar fixed spacer may be disposed on the color filter as needed.
[0072]
The color filter of the present invention is used by being incorporated in a transflective liquid crystal display device. Here, the transflective liquid crystal display device is characterized in that the reflection region of the counter substrate or the color filter is provided with a reflection film made of an aluminum film, a silver film, or the like, and there is no such reflection film in the transmission region. Liquid crystal display device. The color filter of the present invention is not limited to a driving method and a display method of a liquid crystal display device, and is applicable to various liquid crystal display devices such as an active matrix type, a passive matrix type, a TN mode, an STN mode, an ECB mode, an OCB, and a VA mode. Applied. Further, the present invention can be used without being limited to the configuration of the liquid crystal display device, for example, the number of polarizing plates, the positions of scatterers, and the like.
[0073]
An example of the color filter manufacturing method of the present invention will be described.
[0074]
After a non-photosensitive color paste comprising at least a polyamic acid, a black colorant, and a solvent is applied on the transparent substrate, a black colored polyamic acid film is formed by air drying, heat drying, vacuum drying, or the like. In the case of heating and drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, or the like, and perform the drying at 60 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes. Next, a positive photoresist is applied to the polyamic acid black film thus obtained, and dried by heating at 60 to 150 ° C. for 1 to 30 minutes using a hot plate. Using an exposure device, the desired pattern is baked by irradiating ultraviolet rays, and alkali development is performed to obtain a resin black matrix layer at a desired position in a desired pattern. The resin black matrix layer is cured by heating at 200 to 300C.
[0075]
Next, a non-photosensitive paste composed of a polyamic acid and a solvent is applied to the entire surface of the transparent substrate on which the black matrix is formed, and heated and dried at 60 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes using a hot plate. Next, a positive photoresist is applied to the polyamic acid film thus obtained, and dried by heating at 60 to 150 ° C. for 1 to 30 minutes using a hot plate. Using an exposure device, the desired pattern is baked by irradiating ultraviolet rays, and alkali development is performed to obtain a transparent resin layer at a desired position in a desired pattern. The transparent resin layer is cured by heating at 200 to 300 ° C.
[0076]
Next, pixels are formed by stacking colored layers. After applying a non-photosensitive color paste comprising at least a polyamic acid, a colorant, and a solvent on a transparent substrate on which a transparent resin layer is formed, a polyamic acid colored film is formed by air drying, heat drying, vacuum drying, or the like. In the case of heating and drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, or the like, and perform the drying at 60 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes. Next, a photosensitive color resist composed of a photosensitive acrylic resin composed of an acrylic polymer, an acrylic polyfunctional monomer, a photopolymerization initiator, a coloring agent, and a solvent was applied to the thus obtained polyamic acid colored coating. Thereafter, a photosensitive acrylic colored film is laminated and formed by air drying, heat drying, vacuum drying, or the like. In the case of heating and drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, or the like, and perform the drying at 60 to 200 ° C. for 1 minute to 3 hours. Subsequently, the photosensitive acrylic colored film is irradiated with ultraviolet rays in a pattern using a photomask and an exposure device. After the exposure, the photosensitive acrylic colored film and the polyamic acid colored film are simultaneously etched with an alkali developing solution.
[0077]
The polyamic acid colored coating is then converted into a polyimide colored coating by heat curing. The heat curing is usually performed continuously or stepwise at a temperature of 150 to 350 ° C., preferably 180 to 250 ° C. for 0.5 to 5 hours in the air, in a nitrogen atmosphere, or in a vacuum. Done.
[0078]
In the case where there is a pixel of another color in which the photosensitive acrylic colored layer is not laminated, after forming a polyamic acid colored film, a photoresist is applied to form a photoresist film. Subsequently, the photoresist film is irradiated with ultraviolet rays in a pattern using a photomask and an exposure device. After the exposure, the photoresist film and the polyamic acid film are simultaneously etched with an alkali developing solution. After the etching, the unnecessary photoresist film is removed, and the polyamic acid is heated and cured to obtain a polyimide colored film.
[0079]
By performing the above steps for the red, green, and blue pixels, a color filter for a liquid crystal display device can be manufactured.
[0080]
Next, an example of a transflective liquid crystal display device manufactured using this color filter will be described. A transparent protective film is formed on the color filter, and a transparent electrode such as an ITO film is formed thereon. Next, this color filter substrate, a semi-transmissive reflective film on which a metal deposition film or the like is patterned, a transparent insulating film on the semi-transmissive reflective film, and a semi-transmissive reflective substrate on which a transparent electrode such as an ITO film is formed And a liquid crystal alignment film provided on those substrates, which has been subjected to a rubbing treatment for liquid crystal alignment, and a spacer for maintaining a cell gap. In addition to the reflective film and the transparent electrode, a projection for light diffusion, a thin film transistor (TFT) element and a thin film diode (TFD) element, a scanning line, a signal line, and the like are provided on the transflective substrate. A display device and a TFD liquid crystal display device can be manufactured. Next, after injecting liquid crystal from an injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed. Next, a module is completed by mounting an IC driver and the like.
[0081]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.
[0082]
As used below, "optimal development time" refers to the time during which the non-photosensitive paste layer in the reflective area is completely developed, and "development margin" refers to the time when the non-photosensitive paste layer in the reflective area is completely developed. The time from when the developer starts to penetrate into the non-photosensitive paste layer in the transmission region.
<Measurement method>
Transmittance, color coordinates: using an MCPD-2000 microspectrophotometer, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., using ITO formed glass under the same film forming conditions as those formed on the color filter as a reference. Was measured.
[0083]
The reflection chromaticity here refers to a colored region in the reflection region, and the removal unit are each measured by a microspectrophotometer or the like, and the obtained spectral spectra are squared at each wavelength, and the coloring region and the removal unit Is obtained from a spectrum obtained by taking a weighted average for the area of.
[0084]
Example 1
A. Preparation of polyamic acid solution
95.1 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether and 6.2 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were charged together with 525 g of γ-butyrolactone and 220 g of N-methyl-2-pyrrolidone. After adding 144.1 g of '-biphenyltetracarboxylic dianhydride and reacting at 70 ° C. for 3 hours, adding 3.0 g of phthalic anhydride and further reacting at 70 ° C. for 2 hours to obtain 25% by weight of polyamic acid An acid solution (PAA) was obtained.
[0085]
B. Synthesis of polymer dispersant
161.3 g of 4,4'-diaminobenzanilide, 176.7 g of 3,3'-diaminodiphenylsulfone, and 18.6 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were converted to 2667 g of γ-butyrolactone and N-methyl-2. -Pyrrolidone (527 g), 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (439.1 g) were added, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 3 hours. Then, phthalic anhydride (2.2 g) was added. The reaction was further performed at 70 ° C. for 2 hours to obtain a polymer dispersant (PD) which was a 20% by weight polyamic acid solution.
[0086]
C. Preparation of non-photosensitive black paste
3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4'-diaminodiphenyl ether and bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane are reacted using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Thus, a polyimide precursor (polyamic acid) solution was obtained.
[0087]
Using a homogenizer, 4.6 g of carbon black “MA100” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, 24 g of a polyimide precursor solution, and 61.4 g of N-methylpyrrolidone were dispersed at 7000 rpm for 30 minutes, and the glass beads were filtered to remove black. A paste was prepared.
[0088]
D. Preparation of non-photosensitive color paste
Pigment Red PR254, 3.6 g (80 wt%), Pigment Red PR177, 0.9 g (20 wt%), polymer dispersant (PD) 22.5 g and γ-butyrolactone 42.8 g, 3-methoxy-3-methyl-1 -20.2 g of butanol was charged together with 90 g of glass beads, and after dispersing at 7000 rpm for 5 hours using a homogenizer, the glass beads were filtered and removed. In this way, a 5% dispersion (RD) composed of PR254 and PR177 was obtained.
[0089]
A solution obtained by diluting 18.2 g of a polyamic acid solution (PAA) with 39.52 g of γ-butyrolactone was added to 45.6 g of the dispersion (RD) and mixed to obtain a red color paste having a pigment / resin ratio of 25/75. . Similarly, a green color paste having a weight mixing ratio (G / Y) of Pigment Green PG36 and Pigment Yellow PY150 of 60/40 and a pigment / resin ratio of 35/65, and Pigment Blue PB15: 6, A blue color paste having a resin ratio of 20/80 was obtained. The solid content concentration of each color paste was adjusted to 5.3%.
[0090]
E. FIG. Preparation of non-photosensitive paste (used for transparent resin layer)
16.0 g of polyamic acid solution (PAA) was diluted with 34.0 g of γ-butyrolactone to obtain a non-photosensitive transparent paste.
[0091]
F. Preparation of photosensitive color resist
Pigment Red PR254, 6.0 g (85 wt%) and Pigment Red PR122, 1.05 g (15 wt%) were charged together with 50 g of 3-methyl-3-methoxybutanol, and dispersed using a homogenizer at 7000 rpm for 5 hours. Filtered and removed. 70.00 g of an acrylic copolymer solution (Cyclomer P, ACA-250, 43 wt% solution manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 30.00 g of pentaerythritol tetramethacrylate as a polyfunctional monomer, and “Irgacure” 369 15 as a photopolymerization initiator 160 g of a photosensitive acrylic resin solution (AC-1) having a concentration of 20% by weight obtained by adding 260.00 g of cyclopentanone to 0.000 g was added to obtain a red color resist having a pigment / resin ratio of 18/82. Similarly, a green color resist having a weight mixing ratio (G / Y) of Pigment Green PG36 and Pigment Yellow PY150 of 70/30 and a pigment / resin ratio of 10/90, and Pigment Blue PB15: 6, A blue color resist having a resin ratio of 13/87 was obtained. The solid content concentration of each color resist was adjusted to 17.2%.
[0092]
On a 0.7 mm thick glass substrate “1737” manufactured by Corning Japan Co., Ltd., a non-photosensitive black paste composed of polyamic acid, carbon black, and a solvent was applied by a spinner so that the film thickness after heat treatment was 1.0 μm. The coating film was dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes, and a positive photoresist (“OFPR-800” manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was applied thereon, followed by oven drying at 90 ° C. for 10 minutes. Using an ultraviolet exposing machine “PLA-501F” manufactured by Canon Inc., a photomask pattern in which a black matrix is left in a lattice shape at the periphery of each color pixel is used to obtain 60 mJ / cm. ² (Ultraviolet light intensity of 365 nm). After the exposure, the film was immersed in a developing solution composed of a 2.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to simultaneously develop a photoresist and etch a black coating film of polyamic acid. The photoresist layer that became unnecessary after the etching was peeled off with acetone, and heat-treated at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a resin black matrix.
[0093]
A non-photosensitive paste composed of polyamic acid and a solvent was applied on a glass substrate on which a black matrix was patterned by a spinner so that the film thickness after heat treatment was 5.0 μm. The coating film was dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes, a positive photoresist was applied thereon, and then oven-dried at 90 ° C. for 10 minutes. A transmissive area is disposed at one end of the pixel in the longitudinal direction of the stripe, and a red, green, blue, 60 mJ / cm through a photomask pattern in which a transparent resin layer remains in areas other than the transmissive area of each pixel. ² (Ultraviolet light intensity of 365 nm). After the exposure, the film was immersed in a developing solution composed of a 2.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the development of the photoresist and the etching of the coating film of polyamic acid were simultaneously performed. The photoresist layer which became unnecessary after the etching was peeled off with acetone, and heat-treated at 240 ° C. for 30 minutes to obtain a transparent resin layer in regions other than the transmission regions of the red, green and blue pixels.
[0094]
Next, a non-photosensitive red paste composed of a polyamic acid, a red pigment, and a solvent is applied on a substrate with a spinner so that the thickness of the heat-treated film at the center of the pixel in the transmission region becomes 1.2 μm. Was dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes. On the coating film, a photosensitive red resist comprising an acrylic polymer, an acrylic bifunctional monomer, a photoinitiator, a red pigment, and a solvent such that the film thickness after heat treatment in the reflection area becomes 1.0 μm. It was applied with a spinner. The coating film is heat-treated in an oven at 80 ° C. for 10 minutes, and is irradiated with an ultraviolet light through a photomask in which a 12 μm slit is formed at the center of the reflection area at 100 mJ / cm. ² (Ultraviolet light intensity of 365 nm). After the exposure, it was immersed in a developing solution composed of a 1.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the colored layer on which the non-photosensitive red paste and the photosensitive red resist were laminated was developed by changing the developing time.
[0095]
Similarly to the red pixel, the green pixel and the blue pixel were also subjected to photolithographic processing by changing the developing time of the non-photosensitive paste and the laminated colored layer composed of the photosensitive resist, thereby producing a color filter. The area ratio of the removed portion to the reflection region was 16% for each color pixel. An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. Table 2 shows the chromaticity of the obtained color filter in the reflection area with a D65 light source.
[0096]
FIG. 1 shows the obtained pixel pattern under the optimum development conditions. Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0097]
[Table 1]

[0098]
[Table 2]

[0099]
Example 2
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that exposure was performed through a photomask in which a 15 μm circular removal portion was formed at the center of the reflection area. The area ratio of the removed portion to the reflection region was 5% for each color pixel. An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. Table 3 shows the chromaticity of the reflection region of the obtained color filter with a D65 light source.
[0100]
FIG. 2 shows the obtained pixel pattern under the optimum development conditions. Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0101]
[Table 3]

[0102]
Example 3
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that exposure was performed through a photomask in which a 15 μm semicircular removal portion was formed at the center end of the reflection area. The area ratio of the removed portion to the reflection region was 5% for each color pixel. An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. The chromaticity of the reflection region of the obtained color filter with a D65 light source was equivalent to that of Example 3.
[0103]
FIG. 3 shows the obtained pixel pattern under the optimum development conditions. Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0104]
Example 4
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1, except that exposure was performed through a photomask in which a 15 μm semicircular removal portion was formed at the center end of the transmission region. The area ratio of the removed portion to the reflection region was 5% for each color pixel. An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. The chromaticity of the obtained color filter in the reflection area with a D65 light source was equivalent to that in Example 3.
[0105]
FIG. 4 shows the obtained pixel pattern under the optimum development conditions. Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0106]
Example 5
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1 except that the laminated colored layer was formed via a photomask on which a colored layer having a line width smaller than the width of the reflection area of the pixel was formed. The area ratio of the removed portion to the reflection area was 28% for each color pixel. An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. Table 4 shows the chromaticity of the reflection region of the obtained color filter with a D65 light source.
[0107]
FIG. 5 shows the obtained pixel pattern under the optimum development conditions. Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0108]
[Table 4]

[0109]
Example 6
The color was formed in the same manner as in Example 1 except that the laminated colored layer was formed via the photomask of Example 1 for the red pixel, the photomask of Example 5 for the green pixel, and the photomask of Example 2 for the blue pixel. Created a filter. The area ratio of the removed portion to the reflection area was 16%, 28%, and 5% for the red, green, and blue pixels, respectively. An overcoat layer having a thickness of 2 μm was formed on the pixel film thus obtained, and an ITO film was further sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. Table 5 shows the chromaticity of the obtained color filter in the reflection area with a D65 light source.
[0110]
Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0111]
[Table 5]

[0112]
Comparative Example 1
A color filter was prepared in the same manner as in Example 1 except that a laminated colored layer was formed via a photomask in which no slit was formed on a light-shielding portion between adjacent pixels of the same color. Table 6 shows the chromaticity of the reflection area of the obtained color filter with a D65 light source.
[0113]
FIG. 6 shows the obtained pixel pattern under the optimum development conditions. Table 1 shows the optimum development time and the development margin of each color pixel.
[0114]
[Table 6]

[0115]
The development margin of the color filter in each of the examples was longer than 20 seconds in each of the examples, and the color filters could be formed more stably. On the other hand, the development margin of the color filter in the comparative example was 20 seconds or less for any color, particularly 10 seconds or less for the blue pixel processed for the third color, and there was almost no margin for the process variation in the manufacturing process. . Therefore, dissolution of the non-photosensitive paste layer in the transmission region was observed in a part of the surface of the color filter substrate prepared in the comparative example.
[0116]
<Creating a liquid crystal display>
Fixed spacers were formed on the color filter substrates prepared in Examples and Comparative Examples so that the cell gap in the reflection area was 3 μm.
Semi-transmissive reflection of a light-diffusion resin projection layer with contact holes on a drive element substrate consisting of thin-film diode (TFD) elements, scanning lines, signal lines, and transparent electrodes, and an aluminum vapor-deposited film patterned thereon Films, and further, a liquid crystal alignment film provided on those substrates and subjected to rubbing treatment for liquid crystal alignment were formed, and a semi-transmissive reflection substrate was formed. The transflective substrate and the color filter substrate were opposed to each other and bonded together using a sealant. Next, after the liquid crystal was injected from the injection port provided in the seal portion, the injection port was sealed. Next, a liquid crystal display device was completed by mounting an IC driver and the like.
[0117]
The display characteristics of 100 transflective liquid crystal display devices using the color filters produced in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were 100% tested.
[0118]
In the transflective liquid crystal display devices using the color filters of Examples 1 to 6, all the liquid crystal display devices obtained desired characteristics in which the reflective display was bright and the transmissive display was colorful. In particular, the transflective liquid crystal display device using the color filter of Example 6 exhibited a reflective display that was bright, had excellent color balance, and had good visibility. On the other hand, in the transflective type liquid crystal display device using the color filter of Comparative Example 1, although the color vividness in the reflective display is slightly more vivid than that of the embodiment, 122 out of 1,000 liquid crystal display devices display the transmissive display. In this case, the color purity was lowered. This was due to a decrease in color purity of the color filter due to dissolution of the non-photosensitive paste layer in the transmission region.
[0119]
As described above, by using the color filter of the present invention, each of the reflection region and the transmission region has desired color characteristics, and a color filter can be stably manufactured.
[0120]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it is possible to stably manufacture a color filter in which the reflection area and the transmission area have desired color characteristics at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of color filter processing of the present invention (Example 1).
FIG. 2 shows an example of color filter processing of the present invention (Example 2).
FIG. 3 shows an example of color filter processing of the present invention (Example 3).
FIG. 4 shows an example of color filter processing of the present invention (Example 4).
FIG. 5 shows an example of color filter processing of the present invention (Example 5).
FIG. 6 shows an example of color filter processing in the prior art (Comparative Example 1).
FIG. 7 is a schematic explanatory view of the color filter processing of the present invention.
FIG. 8 is a schematic sectional view of a conventional color filter.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional color filter.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional color filter.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a conventional color filter.
FIG. 12 is a schematic sectional view of a conventional color filter.
[Explanation of symbols]
1: Transparent substrate
2: Black matrix
3: Transparent resin layer
4: Colored layer
5: Uncolored area
6: Transmission area
7: Reflection area
8B: blue pixel area
8G: green pixel area
8R: red pixel area
9: Overcoat layer
14a: dark colored layer (for transmission area)
14b: Light-colored layer (for reflective area)
24a: colored layer made of photosensitive resin
24b: Colored layer made of non-photosensitive resin
34: Colored layer made of photosensitive resin
35: Colored layer composed of a laminated film of a photosensitive resin and a non-photosensitive resin
36: Colored layer removal section
37: Projection for orientation control

Claims

A color filter including a transmissive region and a reflective region in one pixel, and including a plurality of color pixels, wherein at least one color pixel has a plurality of colored layers stacked in the transmissive region, A smaller number of colored layers than the transmissive area are formed in the area, a resin layer other than the colored layer is formed at least at the boundary between the transmissive area and the reflective area, and the effective display area of the reflective area is formed. A color filter for a liquid crystal display device, wherein a removed portion is formed in a part of a corresponding colored layer.

The pixels of a plurality of colors are green pixels, red pixels, and blue pixels, and the ratio of the area of the removal unit to the area of the reflection region in each pixel is green pixel ≧ red pixel ≧ blue pixel. The color filter for a liquid crystal display device according to claim 1.

3. The color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein a lower colored layer of the laminated colored layers is made of a polyimide resin.

A liquid crystal display device using the color filter for a liquid crystal display device according to claim 1.