JP2017040678A

JP2017040678A - カラーフィルタ

Info

Publication number: JP2017040678A
Application number: JP2015160371A
Authority: JP
Inventors: 拓也 ▲辻▼澤; Takuya Tsujisawa
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-23

Abstract

【課題】複数の画素上を透明なオーバーコート樹脂層で共通に被覆し、白色画素をオーバーコート樹脂層で充填して形成したカラーフィルタの白色画素上のオーバーコート樹脂層の凹みを小さくする。【解決手段】格子状の第１のブラックマトリクスの矩形開口部に、着色レジストを充填する着色画素と白色画素を規則的に割り当てて形成し、前記白色画素を割り当てた矩形開口部に、その端部が前記第１のブラックマトリクスに繋がった第２のブラックマトリクスパターンを形成し、前記着色画素を形成した上に、前記着色画素と前記白色画素を透明なオーバーコート樹脂層で共通に被覆することで前記オーバーコート樹脂層を前記白色画素に充填したカラーフィルタを製造する。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の平面型カラー表示装置に用いるカラーフィルタに関する。

平面型カラー表示装置、例えば液晶表示装置は、液晶を対向するＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板（以下、カラーフィルタと記す）との間隙に注入し、シール剤によってこれら基板を貼り合わせることにより構成される。カラーフィルタは液晶表示装置をカラー表示するために必要な部材であり、赤色画素、緑色画素、青色画素の３色画素が微細にパターンニングされているものが一般的である。

近年では、液晶表示装置等の平面型カラー表示装置の透過率を向上する方法として、４色のカラーフィルタが提案されている。例えば、特許文献１で、赤、緑、青色画素に加えて、白色画素を有する４色カラーフィルタ基板が提案されている。白色画素には着色剤は含まれておらず透明であり、光源の白色光をそのまま利用することで表示画像を明るく見える様にするものである。

また、特許文献１では、白色画素を有するカラーフィルタを、赤色着色画素Ｒ、緑色着色画素Ｇ、青色着色画素Ｂを形成した後に、白色画素の占めるべき空間を、白色画素を兼ねる透明なオーバーコート樹脂層の一括形成で埋める技術が提案されている。

特開平１１−２９５７１７号公報

しかし、オーバーコート樹脂層の一括形成で白色画素を埋める場合に、白色画素上のオーバーコート樹脂層に凹みが発生する問題があった。その凹みのあるカラーフィルタを表示装置に組み込むと、アレイ基板との距離が一定でなくなり、表示特性が低下するという問題があった。

本発明の課題は、上記の問題を解決し白色画素上のオーバーコート樹脂層に発生する凹みを小さくしたカラーフィルタを得ることを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、カラー表示を行うため格子状の第１のブラックマトリクスの矩形開口部に、着色レジストを充填する着色画素と白色画素を規則的に割り当てて形成したカラーフィルタであって、前記白色画素を割り当てた矩形開口部に、その端部が前記第１のブラックマトリクスに繋がった第２のブラックマトリクスパターンを形成し、前記着色画素を形成した上に、前記着色画素と前記白色画素を透明なオーバーコート樹脂層で共通に被覆することで前記オーバーコート樹脂層を前記白色画素に充填したことを特徴とするカラーフィルタである。

本発明は、この構成により、オーバーコート樹脂層の白色画素の領域での凹み量を小さくできる効果がある。

また、本発明は、上記のカラーフィルタであって、前記白色画素を割り当てた矩形開口内に形成した第２のブラックマトリクスパターンの面積が、前記白色画素を割り当てた矩形開口の面積の１０分の１以下、５０分の１以上の面積を有することを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明は、上記のカラーフィルタであって、前記白色画素上のオーバーコート樹脂層の凹み量が、オーバーコート樹脂層の膜厚の十分の一以下であることを特徴とするカラーフィルタである。

本発明は、白色画素を割り当てた領域に第２のブラックマトリクスパターンを形成することで、オーバーコート樹脂層の白色画素の領域での凹み量を少なくする効果と、第２のブラックマトリクスパターンが第１のブラックマトリクスパターンに接続しているため、工程中にブラックマトリクスパターンが剥離し、カラーフィルタ上に残存して異物不良になる問題を低減できるという効果がある。

本発明の実施形態のカラーフィルタの部分拡大平面図である。本発明の実施形態のカラーフィルタの製造方法を説明する部分拡大側断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１と図２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態のカラーフィルタ１０の部分拡大平面図であり、図２は本実施形態のカラーフィルタ１０の製造方法を説明するための部分拡大側断面図である。

図１の平面図のように、カラーフィルタ１０は、格子状の第１のブラックマトリクス２と、その第１のブラックマトリクス２の矩形開口部に、第１の着色画素Ｒ（赤色）と第２の着色画素Ｇ（緑色）と第３の着色画素Ｂ（青色）と白色画素Ｗを規則的に配列する。

また、図１のように、格子状の第１のブラックマトリクス２を形成する際に、同時に、白色画素Ｗを割り当てた第１のブラックマトリクス２の矩形開口部に細線状の第２のブラックマトリクスパターン２Ｂを形成する。

白色画素Ｗを割り当てた矩形開口部内に形成する第２のブラックマトリクスパターン２Ｂは、図１のように十字線状の細線パターンで形成することが好ましい。その理由は、連結した細線パターンで形成することで第２のブラックマトリクスパターン２Ｂの強度が強くなり、また、十字線状のパターンに形成することで細線の横方向からのストレスに対しても強度を強くできるからである。

また、白色画素Ｗ内に形成する第２のブラックマトリクスパターン２Ｂの面積は、白色画素Ｗの領域の面積の１０分の１を超えず、５０分の１以上であることが望ましい。第２のブラックマトリクスパターン２Ｂの面積が、白色画素Ｗの領域の面積の１０分の１を超えるほど大きいと、白色画素Ｗによる明るさ向上の効果が小さくなり、暗くなってしまう。

一方、第２のブラックマトリクスパターン２Ｂの面積が、白色画素Ｗの領域の面積の５０分の１未満であると、オーバーコート樹脂層３の凹み量がオーバーコート樹脂層３の膜厚の１０分の１を超えてしまう。

この第２のブラックマトリクスパターン２Ｂを形成することで、図２（ｄ）のようにオーバーコート樹脂層３を白色画素Ｗに充填する場合に、オーバーコート樹脂層３の白色画素Ｗ上の凹み量を小さくできる効果がある。

第１のブラックマトリクス２の格子状パターンで仕切られた矩形開口部には、白色画素Ｗ用の矩形開口部以外の矩形開口部に、第１の着色画素Ｒと第２の着色画素Ｇと第３の着色画素Ｂを、それぞれの色相を有する着色透明樹脂材料で均一に充填する。

そして、それらの着色画素と、未だ着色透明樹脂材料が充填されていない白色画素Ｗの全面を透明なオーバーコート樹脂層３で共通に被覆する。オーバーコート樹脂層３は、白色画素Ｗの領域を埋める着色画素パターンを兼ねる。

（カラーフィルタの製造方法）
本発明の第１の実施形態のカラーフィルタ１０の製造方法を図２（ａ）から（ｄ）の部分拡大側断面図を参照して説明する。

（工程１）
まず、図２（ａ）のように、ガラス等の透明なカラーフィルタ用透明基板１上に、画素部に対応する矩形開口部を画定する第１のブラックマトリクス２を形成する。この第１のブラックマトリクス２の幅は３〜３０μｍの範囲が好ましい。

第１のブラックマトリクス２は、黒色感光性樹脂組成物をカラーフィルタ用透明基板１に塗布・乾燥して黒色感光性樹脂層を形成する。

次に、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、黒色感光性樹脂層を露光する。次に、炭酸ナトリウム水溶液等の現像液で現像し、乾燥し、次に加熱処理を行うことで第１のブラックマトリクス２のパターンを硬化させる。

こうして、カラーフィルタ用透明基板１の上に、表示領域を画定する額縁状の外周遮光部と、その外周遮光部に連設した格子状の遮光部とで囲まれた矩形開口部のパターンを持つ第１のブラックマトリクス２を形成する。

次に、第１のブラックマトリクス２の矩形開口部の予め設計された位置に感光性の各色相で着色した透明材料をフォトリソグラフィ法により第１の着色画素Ｒ、第２の着色画素Ｇ、第３の着色画素Ｂのパターンをそれぞれ形成する。

（工程２）第１の着色画素Ｒの形成
先ず、以下の様にして、図２（ｂ）のように、第１のブラックマトリクス２の所定の矩形開口部に、赤色顔料を分散した感光性樹脂組成物から成る顔料分散透明樹脂をカラーフィルタ用透明基板１に塗布・乾燥して赤色の感光性の顔料分散透明樹脂層を形成する。

その顔料分散透明樹脂層にフォトマスクのパターンを露光・現像するフォトリソグラフィ法で、第１のブラックマトリクス２の所定の矩形開口部に第１の着色画素Ｒを形成する。

（工程３）第２の着色画素Ｇの形成
次に、同様のフォトリソグラフィ法で、図２（ｃ）のように、第１のブラックマトリクス２の所定の矩形開口部に第２の着色画素Ｇを形成する。

（工程４）第３の着色画素Ｂの形成
次に、同様のフォトリソグラフィ法で、第３の着色画素Ｂを形成する。これにより、図１の平面図のように、透明基板１上にＲＧＢの着色画素で形成したカラーフィルタ層が形成される。

（工程５）
次に、図２（ｄ）の様に、ＲＧＢの着色画素で形成したカラーフィルタ層と、未だ着色透明樹脂材料が充填されていない白色画素Ｗの全面を透明なオーバーコート樹脂層３（平坦化層）で共通に被覆する。

その際に、白色画素Ｗの領域を、オーバーコート樹脂層３が充填する。即ち、オーバーコート樹脂層３が白色画素Ｗの領域を埋める着色画素用の充填材料を兼ねる。

白色画素Ｗ内のオーバーコート樹脂層３の凹み量は、オーバーコート樹脂層３の膜厚の１０分の１以下であることが望ましい。すなわち、白色画素Ｗ内のオーバーコート樹脂層３の凹み量がオーバーコート樹脂層３の膜厚の１０分の１以下であれば、カラーフィルタ１０としての平坦性が一定のレベル以上に保たれ、このカラーフィルタ１０を組込んだ液晶表示セルの表示品位に及ぼす影響が少なくなるので望ましい。

ここで、図１と図２（ｄ）のように白色画素Ｗの領域には第２のブラックマトリクスパターン２Ｂが形成されているため、白色画素Ｗに充填したオーバーコート樹脂層３の表面に発生する凹み量がオーバーコート樹脂層３の膜厚の１０分の１以下に小さくできる効果がある。

（工程６）
次に、カラーフィルタ１０のオーバーコート樹脂層３の上に透明電極パターンを形成する。例えば真空蒸着法により、導電性の透明電極、具体的には金属酸化物、例えば通常、ＩＴＯの透明電極パターンを形成する。

尚、本発明のカラーフィルタ１０を用いて、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の平面型カラー表示装置を提供することができる。高品質で容易に提供できる本発明のカラーフィルタ１０を用いることにより、平面型カラー表示装置の表示品位を向上することができる。

１・・・透明基板
２・・・第１のブラックマトリクス
２Ｂ・・・第２のブラックマトリクスパターン
３・・・オーバーコート樹脂層
１０・・・カラーフィルタ
Ｒ・・・第１の着色画素（赤色）
Ｇ・・・第２の着色画素（緑色）
Ｂ・・・第３の着色画素（青色）
Ｗ・・・白色画素

Claims

カラー表示を行うため格子状の第１のブラックマトリクスの矩形開口部に、着色レジストを充填する着色画素と白色画素を規則的に割り当てて形成したカラーフィルタであって、前記白色画素を割り当てた矩形開口部に、その端部が前記第１のブラックマトリクスに繋がった第２のブラックマトリクスパターンを形成し、前記着色画素を形成した上に、前記着色画素と前記白色画素を透明なオーバーコート樹脂層で共通に被覆することで前記オーバーコート樹脂層を前記白色画素に充填したことを特徴とするカラーフィルタ。
請求項１記載のカラーフィルタであって、前記白色画素を割り当てた矩形開口内に形成した第２のブラックマトリクスパターンの面積が、前記白色画素を割り当てた矩形開口の面積の１０分の１以下、５０分の１以上の面積を有することを特徴とするカラーフィルタ。
請求項１又は２に記載のカラーフィルタであって、前記白色画素上のオーバーコート樹脂層の凹み量が、オーバーコート樹脂層の膜厚の十分の一以下であることを特徴とするカラーフィルタ。