JP3879144B2

JP3879144B2 - Color filter

Info

Publication number: JP3879144B2
Application number: JP14289696A
Authority: JP
Inventors: 智史北村; 理増冨; 正二田中
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: JPH09325206A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置等に内装されるカラーフィルターに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置は、透明基板上にカラー画素パターンを形成したカラーフィルターに透明電極層を成膜したカラーフィルター電極基板と、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子を透明基板上に形成した電極基板とを、所定のギャップをもって対向させ、両基板の間に液晶を封入し、貼り合わせるものである。
【０００３】
対向した両基板のギャップが部位によりバラついた場合、カラー液晶表示の品位を大幅に劣化させるものである。
【０００４】
このため、カラーフィルター電極基板の表面、さらにいえばカラーフィルターの表面は凹凸の無いよう、平滑であることが要求されるものである。この要求を満たすため、カラーフィルター上に、透明樹脂等からなるオーバーコート層を形成し、カラーフィルター表面に平滑性を持たせることがひとつの手段となっている。この場合、オーバーコート層上に透明電極層を成膜し、カラーフィルター電極基板とするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、カラーフィルター１には、図１０に示すように、透明基板２上の所定の部位に、着色顔料を分散した感光性樹脂、または酸化チタンおよび酸化シリコン等を交互に成膜、積層した多層干渉膜等を色材とし、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の複数色からなるカラー画素パターン３が複数形成されている。
カラーフィルター１上に形成されるカラー画素パターン３の領域は、透明基板２の板端部位から離れた、基板の中央部寄りとすることが一般的となっている。
【０００６】
このため、図１０に示すように、カラーフィルター１表面を平滑とするため、単にスピンコート法、ロールーコート法等の公知の塗布法等によりカラーフィルター１上にオーバーコート層５を形成しても、カラー画素パターン３領域のオーバーコート層に盛り上がり部８が生じてしまうといえる。
【０００７】
従来、電極基板とカラーフィルター電極基板とを所定のギャップをもって対向させるため、カラー画素パターン領域外に所定の粒径を有する微小なビーズ球等のスペーサーを挟んだ上で、両基板を対向させる方法がとられているものである。
【０００８】
しかし、カラー画素パターン領域のオーバーコート層が盛り上がる等、オーバーコート層表面に凹凸があった場合、スペーサーを挟み両基板を対向させても、所定のギャップ精度が得られなかった。
【０００９】
このため、表面平滑なオーバーコート層が要求されるものであり、従来は、例えば以下に記す方法を用いていたものである。
すなわち、例えばスピンコート法等を用い、図１０に示すように、一旦カラー画素パターン３領域が盛り上がったオーバーコート層５を得た後、盛り上がり部８を削り研磨し表面平滑とする方法である。しかし、盛り上がり部８を削り研磨する方法は、オーバーコート層５の層厚の制御が困難であり、最終的に得られるオーバーコート層５の層厚が部位により不均一となりやすく、精度の高い基板間ギャップを要求されるカラー液晶表示装置の仕様に合わせた表面平滑性を持たせることは困難であった。また、研磨方法は、非常に手間が掛かり、また汚染の原因となる等、カラーフィルターの生産効率を低下させるものであった。
【００１０】
また、フォトリソグラフィー法を用い、オーバーコート層を二段階に分けて形成する方法も行われているものである。
すなわち、感光性樹脂等の感光性材料を一段目のオーバーコート層の主材料とし、例えばスピンコート法により、カラーフィルター１上に一段目のオーバーコート層5aを形成する。次いで、図９（ａ）に示すように、例えばカラー画素パターン３領域を遮光部とし、カラー画素パターン３領域外を光透過部としたパターン露光用マスク７を介し、一段目のオーバーコート層5aにパターン露光を行い、カラー画素パターン３領域外のオーバーコート層部位を光硬化させる。次いで、一段目のオーバーコート層5aに現像を行うことにより、未露光未硬化部位のオーバーコート層を除去する。これにより、図９（ｂ）に示すように、カラー画素パターン３領域外に、カラー画素パターンと略同一な高さのオーバーコート層5aを得る。次いで、図９（ｃ）に示すように、二段目のオーバーコート層5bをカラーフィルター１上に形成する。これにより、最終的に表面平滑なオーバーコート層を得るものである。
【００１１】
しかし、上述したフォトリソグラフィー法を用いる方法も、オーバーコート層として使用する材料が感光性樹脂等の感光性材料であるため、耐熱性、耐薬品性、耐湿性および耐光性等の耐性に乏しいという問題がある。このため、オーバーコート層を形成したカラーフィルターの耐久性が劣り、ひいてはカラーフィルターを内装したカラー液晶表示装置等の耐久性にも影響を及ぼすものである。
また、オーバーコート層となる感光性材料は、可視光領域に光吸収領域を持つものが多く、カラー液晶表示装置等にカラーフィルターを内装した際、カラーフィルターに照射された可視光をオーバーコート層が吸収してしまい、表示品位が劣化するものである。
さらに、フォトリソグラフィー法を用いる方法においても、形成工程が煩雑で非常に手間が掛かり、カラーフィルターの生産効率を低下させるといえる。
【００１２】
本発明は、以上の事情に鑑みなされたものであり、スピンコート法、ロールーコート法等の公知の塗布手段にてオーバーコート層の形成を行っても容易に表面平滑なオーバーコート層が得られるカラーフィルターを提供し、上述した問題点を解決することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて、上記課題を解決するために、請求項１においては、少なくともＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子を形成した電極基板と対向させ、紫外線硬化型の接着剤により構成される接着部位を有し、接着部位で前記電極基板と接着される、透明基板上に、色材にて順次複数色のカラー画素パターンを形成したカラーフィルターにおいて、前記接着部位では、前記カラー画素パターンのうちの一色分のカラー画素パターンを形成する際、前記一色分のカラーパターンの色材にて、カラー画素パターン領域を囲む額縁状のダミーパターンを同時に形成し、この額縁状のダミーパターンを、相互に紫外線透過可能な間隔を隔てた複数パターンの集合により形成したことを特徴とするカラーフィルターとしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を模式的に表した図面に基づき、説明を行う。
【００１８】
図１は、本発明に係る参考例１のカラーフィルター１の平面図を、また、図２は、図１のＸ−Ｘ’線における断面図である。図１および図２に示すように、参考例１のカラーフィルター１は、従来通り、透明基板２上に、酸化チタンおよび酸化シリコン等を交互に成膜、積層した多層干渉膜を色材とし、公知の方法にて、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の複数色からなるカラー画素パターン３領域を形成しているものである。
【００１９】
ここで、参考例１のカラーフィルターの特徴として、カラー画素パターン３領域の周囲に、額縁状のダミーパターン４を形成しているものである。なお、カラー画素パターン３領域とダミーパターン４との間隙は、カラーフィルターの仕様により適宜設定するものである。
【００２０】
また、参考例１のカラーフィルターに形成したダミーパターン４は、複数色のカラー画素パターンのうちの一色分のカラー画素パターンを形成する際に同時に形成するものであり、以下に、参考例１のカラーフィルター１の製造工程の一例を示す図４に基づき説明を行う。なお、図４は公知の、多層干渉膜を色材としてカラー画素パターンを形成する方法を用いているものである。
【００２１】
まず、図４（ａ）に示すように、ガラス等の透明基板２上に耐熱性のポジ型感光性レジスト層を形成した後、所定のパターンを有するパターン露光用マスク７を介し、感光性レジスト層にパターン露光を行う。なお、使用した感光性レジスト層がポジ型であるため、パターン露光用マスク７は、カラー画素パターン3Rを形成する部位および、額縁状のダミーパターン４を形成する部位を光透過部としている。また、必要により、予め透明基板２上には、黒色樹脂、金属クロム等を用い、所定のパターンを有するブラックマトリックス層を形成しておくものである。
次いで、感光性レジスト層に現像を行うことにより、図４（ｂ）に示すように、未露光部の感光性レジスト層部位が残る。
【００２２】
次いで、低温イオンアシスト蒸着法等により、酸化チタンおよび酸化シリコン等を交互に成膜、積層した多層干渉膜を、図４（ｃ）に示すように、透明基板２上に形成する。
次いで、溶剤を用い、透明基板２上に残った感光性レジスト層を除去する。これにより、感光性レジスト層上の多層干渉膜も除去され、最終的に、図４（ｄ）に示すように、一色分、例えばＲ（赤）色のカラー画素パターン3Rが形成されると同時に、カラー画素パターン領域の周囲にＲ（赤）色のダミーパターン４が形成されるものである。
【００２３】
次いで、カラー画素パターンが複数色必要である場合には、残りのカラー画素パターンを得るため図４（ａ）〜図４（ｄ）の工程を繰り返し、図１および図２の例に示す参考例１のカラーフィルター１とするものである。なお、その際に用いるパターン露光用マスクは、所定のカラー画素パターンを形成する部位以外の領域、およびすでに形成したダミーパターン４部を遮光部としたものを用いるものである。
【００２４】
従来のカラーフィルターは、図１０に示すように、カラー画素パターン３の領域は、透明基板２の板端部位から離れた、基板の中央部寄りとなっていた。
そのため、カラーフィルター上にオーバーコート層を形成すると、カラー画素パターン領域のオーバーコート層部位が盛り上がっていたものである。
【００２５】
しかし、参考例１のカラーフィルター１では、カラー画素パターン３領域の周囲に、例えば透明基板２の板端部位まで覆う額縁状のダミーパターン４を有しているものである。
すなわち、参考例１のカラーフィルター１は、前述した図９で説明した一段目のオーバーコート層5aと同等の役目を持つパターンを形成したカラーフィルターとしたものである。このため、スピンコート法、ロールーコート法等の公知の塗布手段または成膜手段にてオーバーコート層５を参考例１のカラーフィルター１上に形成しても、カラー画素パターン３領域だけが盛り上がることがなくなり、図３に示すように、略平滑なオーバーコート層５が形成できるものである。
【００２６】
また、オーバーコート層の形成にはフォトリソグラフィー法を用いないため、オーバーコート層５の材質は、感光性を有する必要が無くなる。このため、オーバーコート層の材質として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明性が高く、かつ、耐熱性、耐薬品性、耐湿性および耐光性等を有する耐性のある材質を使用することが可能となる。
【００２７】
次いで、本発明に係わる参考例２の説明を行う。上述したように、参考例１のカラーフィルター１においては、一色分のカラー画素パターン３の形成の際に、同時にダミーパターン４を形成しているものである。このため、ダミーパターン４の厚みは同時に形成したカラー画素パターン３の厚みと同一となるものである。ここで、所定の分光特性を得るため、各色のカラー画素パターン３の厚みは一定ではなく、各色のカラー画素パターンの厚みが異なっている場合がある。
【００２８】
例えば、三色分のカラー画素パターン３を透明基板２上に形成したとする。
このとき、図８に示すように、一色目のカラー画素パターン3Rおよび三色目のカラー画素パターン3Bの厚みより、二色目のカラー画素パターン3Gの厚みのほうが厚かったとする。
この場合、一色目のカラー画素パターン3Rと同時にダミーパターン４を形成した場合、ダミーパターン４の厚みは二色目のカラー画素パターン3Gの厚さより薄いため、二色目のカラー画素パターン3Gは、図８に示すようにダミーパターン４面より突出するといえる。
【００２９】
ダミーパターン４面より突出したカラー画素パターンが有る場合、オーバーコート層５を形成すると、図８に示すように、ダミーパターン４面より突出したカラー画素パターン部位で僅かにオーバーコート層５が突出する可能性がある。
カラー液晶表示装置の仕様上、精度の高い基板間ギャップを要求される場合、この僅かな突出でも問題になる場合がある。
【００３０】
すなわち、参考例２に係わるカラーフィルターは、図５に示すように、各色のカラー画素パターンのうち、最も厚みを持つカラー画素パターンを形成するときに、同時にダミーパターン４を形成したカラーフィルターとするものである。ちなみに、図５の例において
は、カラー画素パターン3Gが最も厚みを持つものであり、ダミーパターン４はカラー画素パターン3Gの形成と同時に形成されているものである。参考例２に係わるカラーフィルターにおいては、上述したダミーパターン４面からのカラー画素パターンの突出を無くし、もってカラーフィルター１に形成するオーバーコート層５の平滑精度を上げるものである。
【００３１】
ちなみに、図４に示した工程例にて、参考例２に係わるカラーフィルター１を得る場合、最も厚みを持つカラー画素パターンを形成する際に用いるパターン露光用マスクは、ダミーパターン４を形成する部位を光透過部とし、その他のパターン露光用マスクは、ダミーパターンを形成する部位を遮光部とするものである。
【００３２】
次いで、以下に、参考例３、４及び請求項１に係わる発明の説明を行う。
【００３３】
前述した（従来の技術）の項で記したように、カラー液晶表示装置は、カラーフィルター電極基板と、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子を形成した電極基板とを対向させ、両基板を貼り合わせるものであり、この貼り合わせの際、紫外線硬化型の接着剤を用いる場合がある。
【００３４】
すなわち、カラー画素パターン領域外に紫外線硬化型の接着剤を塗布した上で両基板を貼り合わせ、しかる後、例えばカラーフィルターの透明基板２側から紫外線光の照射を行い、接着剤を硬化させるものである。なお、使用する接着剤の種類によっては、紫外線光の照射後、接着部位等に加熱を行う場合もある。
【００３５】
従来のカラーフィルターにおいては、カラー画素パターン領域外には、ほぼパターンが形成されておらず、照射された紫外線光は、紫外線硬化型の接着剤に到達していたものである。
しかし、上述したように、本発明のカラーフィルター１においては、カラー画素パターン領域外に額縁状のダミーパターン４を形成するものである。
【００３６】
このため、ダミーパターンを構成する色材が、照射された紫外線光を透過する性質を持たない場合、ダミーパターンは、紫外線光を遮光してしまうものである。すなわち、ダミーパターンを構成する色材が紫外線光を遮光した場合、紫外線硬化型接着剤の硬化に必要な光量が得られず、上述した、紫外線硬化型の接着剤を用た両基板の貼り合わせが出来なくなる恐れがある。
【００３７】
本発明に係わる参考例３は、紫外線硬化型接着剤の硬化に使用される紫外線光に対しても光透過特性を持つカラー画素パターンの形成の際に、同時に前記カラー画素パターンの色材にて額縁状のダミーパターンを形成したカラーフィルターとすることで、この問題を解決するものである。すなわち、例えば多層干渉膜を色材とし、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）色のカラー画素パターンを形成した場合、紫外線光に対しても光透過特性を持つ、例えばＢ（青）色の色材にてダミーパターンを形成するものである。これにより、ダミーパターン部においても、照射された紫外線が透過するため、従来通り、紫外線硬化型の接着剤を用いた両基板の貼り合わせが可能となるものである。
【００３８】
次いで、本発明に係わる参考例４を説明する。前述したように、ダミーパターン４面からカラー画素パターンが突出した場合、カラーフィルター１に形成するオーバーコート層５の平滑精度が低下するものである。このため、前述したように、参考例２においては、最も厚みを持つカラー画素パターンを形成するときに、同時にダミーパターン４を形成したカラーフィルターとしたものである。
【００３９】
しかし、参考例３に係わるカラーフィルターにおいては、紫外線光に対しても光透過特性を持つ色材にて額縁状のダミーパターンを形成しているものであり、従来通りの各カラー画素パターンの厚みにてダミーパターンを形成した場合、ダミーパターン面から他色のカラー画素パターンが突出する可能性がある。例えば、従来の、多層干渉膜を用いたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）色のカラー画素パターンを形成したカラーフィルターにおいては、カラー画素パターンの厚みは、Ｂ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）の順に厚く形成されるといえる。このため、紫外線光に対し光透過特性を持つ色材、例えばＢ（青）色の色材にて、従来通りの厚みでダミーパターンを形成した場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）色のカラー画素パターンがダミーパターン面より突出するものである。
【００４０】
これを防ぐため、参考例４においては、紫外線光に対しても光透過特性を持つ色材にて前記ダミーパターンを形成した際、ダミーパターンおよび同色のカラー画素パターンの厚みを、他色のカラー画素パターンの厚みよりも厚くしたことを特徴とするカラーフィルターとしたものである。
【００４１】
例えば、厚みを増す方法として、色材が多層干渉膜であった場合には、ダミーパターンおよび同色のカラー画素パターンを形成する際、積層数を増やす、または、ダミーパターンおよび同色のカラー画素パターンの上下の少なくとも一方にＳｉＯ₂層等の透明層を形成する、いわゆるゲタを履かせる等の方法があげられる。
【００４２】
次いで、前述した、紫外線硬化型の接着剤を用い、基板を貼り合わせる際に生じる問題点を解決する手段の変形として、請求項１に係わる発明、すなわち、額縁状のダミーパターンを、相互に紫外線透過可能な間隙を隔てた複数パターンの集合により形成したことを特徴とするカラーフィルターを提案するものである。
【００４３】
上述した説明においては、額縁状のダミーパターンを、ベタで形成している。
このため、ダミーパターンを構成する色材が、照射された紫外線光を透過する性質を持たない場合、ダミーパターンは、紫外線光を遮光してしまうものである。
しかし、ダミーパターンを、相互に紫外線透過可能な間隙を隔てた複数パターンの集合、例えば図１１に示すように、複数本のストライプパターン９の集合により形成した場合、照射された紫外線光は、各ストライプパターン９の間を通過出来るといえる。
このため、各ストライプパターン９の間を通過した紫外線光により、従来通り、紫外線硬化型の接着剤を硬化することが出来、基板の貼り合わせが可能となるものである。
【００４４】
なお、相互に紫外線透過可能な間隙を隔てた複数パターンの形状として、上記のストライプパターン９の他に、モザイク状、ドット状等のパターンがあげられる。
各パターンの大きさおよび、間隔は、使用する紫外線硬化型の接着剤の仕様、すなわち、硬化に必要な光量等により異なるため、適宜設定することが望ましいといえる。
【００４５】
また、上記複数のパターンの集合により形成したダミーパターンとした場合には、用いる色材の紫外線光に対する光透過特性を考慮しなくても良く、参考例２に記したように、従来通りの厚みにて形成されたカラー画素パターン中最も厚く形成されるカラー画素パターンの色材にて、最も厚く形成されるカラー画素パターンの形成と同時にダミーパターンを形成することが出来る。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態は、上述した説明および図面に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき、種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００４７】
例えば、上述した図では、額縁状のダミーパターン４は、透明基板２の板端まで達しているが、必ずしも枠幅を基板の板端までとる必要はないといえ、本発明の趣旨により、表面平滑なオーバーコート層が得られる枠幅を適宜設定しても構わない。
【００４８】
また、上述した説明では、カラー画素パターン３領域を囲む額縁状のダミーパターン４としているが、カラーフィルターの仕様によっては、図６の平面図に示すように、ダミーパターン４を額縁状とせず、前述した方法等によりカラーフィルター１のコーナー部位、例えば各合わせマーク６部位にダミーパターン４を設けても構わない。
【００４９】
すなわち、カラー液晶表示装置を構成する、電極基板およびカラーフィルターには、両基板を対向させる際の基準となる合わせマークが各々形成されているものである。なお、図６のカラーフィルター１には、十字型の合わせマーク６が形成されているものである。
【００５０】
通常、この合わせマークは、基板のコーナー部に形成されているものであり、カラーフィルター１の各合わせマーク６部位にダミーパターン４を設けるものである。この場合、図７に示すように、カラーフィルター１上にオーバーコート層５を形成した場合、カラー画素パターン３領域以外およびダミーパターン４以外の部位では、オーバーコート層５は凹むといえる。しかし、カラー画素パターン３領域部位とダミーパターン４部位では略同一の厚みのオーバーコート層５が得られるものである。これにより、前述した、電極基板とカラーフィルター電極基板とを所定のギャップを持たせて対向させるスペーサーを、基板のコーナー部位に位置させることで、両基板を所定のギャップをもって対向させることが可能となるものである。
【００５１】
なお、上述したように、合わせマーク６上にダミーパターン４を形成したことで、合わせマーク６が認識しづらくなり、両基板を対向させることが困難になる場合には、図６中に示すように、合わせマーク６部位を露出する、例えばロの字状のダミーパターン4aとしても構わないといえる。
【００５２】
さらに、カラー画素パターンを形成する色材が、着色顔料を含有する感光性樹脂であっても構わない。しかし、着色顔料を含有する感光性樹脂を色材として額縁状のダミーパターン４を形成した場合、カラーフィルターに紫外線光を照射した際、ダミーパターン４部で紫外線光が遮光されてしまうものである。このため、基板の貼り合わせに紫外線硬化型の接着剤を使用する場合、ダミーパターン４は、相互に紫外線透過可能な間隙を隔てた複数パターンの集合により形成することが望ましいといえる。
【００５３】
【発明の効果】
前述した（発明が解決しようとする課題）で記したように、従来のカラーフィルターでは、表面平滑なオーバーコート層を得るために手間の掛かる煩雑な形成工程を必要としていた。また、オーバーコート層の材質は、感光性を有しなければならないという制約を受けていたため、耐性に劣り、また可視光領域に光吸収領域を持つなど、本来望ましくない材質のものを使わざるを得なかった。
しかし、本発明により得られたカラーフィルターは、スピンコート法、またはロールーコート法等の公知の塗布法等により、容易に表面平滑なオーバーコート層を成膜できるものである。また、オーバーコート層の材質は、感光性を有する必要が無いため、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明性が高く、かつ、耐性のある材質を使用することが可能となるものである。
【００５４】
すなわち、本発明のカラーフィルターを用いることにより、容易に表面平滑なオーバーコート層が得られるため、電極基板およびカラーフィルター電極基板を対向させる際のギャップ精度が向上し、また、耐性のあるオーバーコート層を形成したカラーフィルターを組み込んだカラー液晶表示装置の耐久性が向上するものである。さらに、本発明のカラーフィルターは、透明性に優れたオーバーコート層を形成できるため、カラー液晶表示装置の表示品位が向上する、また、従来通りの基板貼り合わせ手段を用いカラー液晶表示装置とすることが出来る等、本発明は実用上優れた効果が得られるものである。
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る参考例のカラーフィルターを示す平面図。
【図２】参考例のカラーフィルターを示す断面図。
【図３】参考例のカラーフィルターにオーバーコート層を形成した例を示す断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る参考例のカラーフィルターを製造する方法の一例の要部を工程順に示す説明図。
【図５】本発明に係るその他の参考例のカラーフィルターを示す断面図。
【図６】本発明に係るその他の参考例のカラーフィルターを示す平面図。
【図７】本発明に係る他の参考例のカラーフィルターにオーバーコート層を形成した例を示す断面図。
【図８】本発明に係るその他の参考例のカラーフィルターにオーバーコート層を形成した例を示す断面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、従来のカラーフィルターにオーバーコート層を形成する例を工程順に示す説明図。
【図１０】従来のカラーフィルターに形成したオーバーコート層の盛り上がりの一例を示す説明図。
【図１１】本発明のカラーフィルターの実施例を示す平面図。
【符号の説明】
１カラーフィルター
２透明基板
３画素パターン
４ダミーパターン
５オーバーコート層
６合わせ用マーク
７露光用マスク
８盛り上がり部
９ストライプパターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter installed in a color liquid crystal display device or the like.
[0002]
[Prior art]
A color liquid crystal display device includes a color filter electrode substrate in which a transparent electrode layer is formed on a color filter having a color pixel pattern formed on a transparent substrate, an electrode substrate in which a switching element such as a TFT (thin film transistor) is formed on the transparent substrate, Are opposed to each other with a predetermined gap, liquid crystal is sealed between the two substrates, and bonded together.
[0003]
When the gap between the opposing substrates varies depending on the part, the quality of the color liquid crystal display is greatly deteriorated.
[0004]
For this reason, the surface of the color filter electrode substrate, more specifically, the surface of the color filter is required to be smooth so as not to be uneven. In order to satisfy this requirement, one method is to form an overcoat layer made of a transparent resin or the like on the color filter so that the surface of the color filter has smoothness. In this case, a transparent electrode layer is formed on the overcoat layer to form a color filter electrode substrate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, as shown in FIG. 10, the color filter 1 is a multilayer in which a photosensitive resin in which a color pigment is dispersed or titanium oxide and silicon oxide are alternately formed and laminated on a predetermined portion on a transparent substrate 2. A plurality of color pixel patterns 3 having a plurality of colors such as R (red), G (green), and B (blue) are formed using an interference film or the like as a color material.
The area of the color pixel pattern 3 formed on the color filter 1 is generally located near the center of the substrate, away from the plate end portion of the transparent substrate 2.
[0006]
For this reason, as shown in FIG. 10, in order to make the surface of the color filter 1 smooth, an overcoat layer 5 is formed on the color filter 1 simply by a known coating method such as a spin coating method or a roll-coating method. In other words, it can be said that the raised portion 8 occurs in the overcoat layer in the color pixel pattern 3 region.
[0007]
Conventionally, in order to make an electrode substrate and a color filter electrode substrate face each other with a predetermined gap, a method of making both substrates face each other with a spacer such as a fine bead sphere having a predetermined particle diameter outside the color pixel pattern region Is taken.
[0008]
However, when the surface of the overcoat layer is uneven, such as when the overcoat layer in the color pixel pattern region is raised, a predetermined gap accuracy cannot be obtained even when both substrates are opposed to each other with a spacer interposed therebetween.
[0009]
For this reason, an overcoat layer having a smooth surface is required, and conventionally, for example, the following method has been used.
That is, for example, as shown in FIG. 10, using a spin coating method or the like, after obtaining the overcoat layer 5 in which the color pixel pattern 3 region is raised, the raised portion 8 is shaved and polished to smooth the surface. However, in the method of shaving and polishing the raised portion 8, it is difficult to control the layer thickness of the overcoat layer 5, and the layer thickness of the finally obtained overcoat layer 5 tends to be uneven depending on the part, so that the substrate has high accuracy. It has been difficult to provide surface smoothness that meets the specifications of color liquid crystal display devices that require a gap between them. In addition, the polishing method is very time-consuming and causes contamination, thereby reducing the production efficiency of the color filter.
[0010]
In addition, a method of forming an overcoat layer in two stages using a photolithography method is also performed.
That is, a photosensitive material such as a photosensitive resin is used as a main material of the first overcoat layer, and the first overcoat layer 5a is formed on the color filter 1 by, eg, spin coating. Next, as shown in FIG. 9A, for example, the first overcoat layer 5a is passed through a pattern exposure mask 7 in which the color pixel pattern 3 region is a light shielding portion and the outside of the color pixel pattern 3 region is a light transmission portion. Then, pattern exposure is performed, and the overcoat layer portion outside the color pixel pattern 3 region is photocured. Next, by developing the first-stage overcoat layer 5a, the overcoat layer at the unexposed uncured portion is removed. As a result, as shown in FIG. 9B, an overcoat layer 5a having the same height as the color pixel pattern is obtained outside the color pixel pattern 3 region. Next, as shown in FIG. 9C, a second overcoat layer 5 b is formed on the color filter 1. Thereby, an overcoat layer having a finally smooth surface is obtained.
[0011]
However, in the method using the photolithography method described above, since the material used as the overcoat layer is a photosensitive material such as a photosensitive resin, the heat resistance, chemical resistance, moisture resistance, light resistance, and the like are poor. There's a problem. For this reason, the durability of the color filter on which the overcoat layer is formed is inferior, and as a result, the durability of a color liquid crystal display device or the like having a color filter is also affected.
In addition, the photosensitive material for the overcoat layer often has a light absorption region in the visible light region. When a color filter is incorporated in a color liquid crystal display device or the like, the visible light irradiated to the color filter is overcoated. Will be absorbed and display quality will deteriorate.
Further, even in the method using the photolithography method, it can be said that the formation process is complicated and very troublesome, and the production efficiency of the color filter is lowered.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an overcoat layer having a smooth surface can be easily obtained even when an overcoat layer is formed by a known coating means such as a spin coat method or a roll-coat method. An object of the present invention is to provide a color filter that can be used to solve the above-described problems.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in claim 1, at least an adhesion part constituted by an ultraviolet curable adhesive is provided so as to face an electrode substrate on which a switching element such as a TFT (thin film transistor) is formed. the a, is bonded to the electrode substrate with bond sites on a transparent substrate, a color filter over which are successively formed a plurality of color pixel pattern by the coloring material, wherein the attachment site, out of the color pixel pattern When forming a color pixel pattern for one color, a frame-shaped dummy pattern surrounding the color pixel pattern region is simultaneously formed with the color material of the color pattern for one color, and the frame-shaped dummy patterns are mutually connected. it is obtained by a color filter over, characterized in that formed by a set of a plurality of patterns across the ultraviolet permeable intervals.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The following description is based on the drawings schematically showing an embodiment of the present invention.
[0018]
FIG. 1 is a plan view of a color filter 1 of Reference Example 1 according to the present invention , and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the color filter 1 of Reference Example 1 uses a multilayer interference film in which titanium oxide, silicon oxide, and the like are alternately formed and laminated on a transparent substrate 2 as a color material, as in the past. A color pixel pattern 3 region composed of a plurality of colors such as R (red), G (green), and B (blue) is formed by a known method.
[0019]
Here, as a feature of the color filter of Reference Example 1 , a frame-shaped dummy pattern 4 is formed around the color pixel pattern 3 region. The gap between the color pixel pattern 3 region and the dummy pattern 4 is set as appropriate according to the specifications of the color filter.
[0020]
The dummy pattern 4 formed on the color filter of Reference Example 1 is intended simultaneously formed when forming the one color of the color pixel pattern of the plurality of color pixel pattern, below, Reference Example 1 An explanation will be given based on FIG. 4 showing an example of the manufacturing process of the color filter 1. Note that FIG. 4 uses a known method of forming a color pixel pattern using a multilayer interference film as a color material.
[0021]
First, as shown in FIG. 4A, after forming a heat-resistant positive photosensitive resist layer on a transparent substrate 2 such as glass, the photosensitive resist is passed through a pattern exposure mask 7 having a predetermined pattern. Pattern exposure is performed on the layer. Since the photosensitive resist layer used is a positive type, the pattern exposure mask 7 has a light transmission portion at a portion where the color pixel pattern 3R is formed and a portion where the frame-like dummy pattern 4 is formed. If necessary, a black matrix layer having a predetermined pattern is previously formed on the transparent substrate 2 using black resin, metallic chromium, or the like.
Next, by developing the photosensitive resist layer, the photosensitive resist layer portion of the unexposed portion remains as shown in FIG. 4B.
[0022]
Next, as shown in FIG. 4C, a multilayer interference film is formed on the transparent substrate 2 by alternately forming and laminating titanium oxide, silicon oxide, and the like by a low temperature ion-assisted vapor deposition method.
Next, the photosensitive resist layer remaining on the transparent substrate 2 is removed using a solvent. As a result, the multilayer interference film on the photosensitive resist layer is also removed. Finally, as shown in FIG. 4D, a color pixel pattern 3R of one color, for example, R (red) is formed at the same time. A dummy pattern 4 of R (red) color is formed around the color pixel pattern region.
[0023]
Next, when a plurality of color pixel patterns are required, the steps of FIGS. 4A to 4D are repeated to obtain the remaining color pixel patterns, and the reference example shown in the examples of FIGS. 1 color filter 1. Note that the pattern exposure mask used at this time is a mask that uses a region other than a region where a predetermined color pixel pattern is formed and a dummy pattern that has already been formed as a light shielding portion.
[0024]
In the conventional color filter, as shown in FIG. 10, the area of the color pixel pattern 3 is near the center of the substrate, away from the plate end portion of the transparent substrate 2.
Therefore, when the overcoat layer is formed on the color filter, the overcoat layer portion of the color pixel pattern region is raised.
[0025]
However, the color filter 1 of Reference Example 1 has a frame-shaped dummy pattern 4 that covers, for example, the plate end portion of the transparent substrate 2 around the color pixel pattern 3 region.
That is, the color filter 1 of Reference Example 1 is a color filter in which a pattern having a role equivalent to that of the first overcoat layer 5a described with reference to FIG. 9 is formed. For this reason, even if the overcoat layer 5 is formed on the color filter 1 of the reference example 1 by a known coating means such as a spin coat method or a roll-coat method or a film forming means, only the color pixel pattern 3 region is raised. As shown in FIG. 3, a substantially smooth overcoat layer 5 can be formed.
[0026]
Further, since the photolithography method is not used for forming the overcoat layer, the material of the overcoat layer 5 does not need to have photosensitivity. For this reason, it is possible to use a material having high transparency such as acrylic resin and epoxy resin and having heat resistance, chemical resistance, moisture resistance, light resistance, etc. as the material of the overcoat layer. Become.
[0027]
Next, Reference Example 2 according to the present invention will be described. As described above, in the color filter 1 of Reference Example 1 , the dummy pattern 4 is simultaneously formed when the color pixel pattern 3 for one color is formed. For this reason, the thickness of the dummy pattern 4 is the same as the thickness of the color pixel pattern 3 formed simultaneously. Here, in order to obtain predetermined spectral characteristics, the thickness of the color pixel pattern 3 of each color is not constant, and the thickness of the color pixel pattern of each color may be different.
[0028]
For example, assume that color pixel patterns 3 for three colors are formed on the transparent substrate 2.
At this time, as shown in FIG. 8, it is assumed that the thickness of the second color pixel pattern 3G is larger than the thickness of the first color pixel pattern 3R and the third color pixel pattern 3B.
In this case, when the dummy pattern 4 is formed simultaneously with the color pixel pattern 3R for the first color, the thickness of the dummy pattern 4 is thinner than the thickness of the color pixel pattern 3G for the second color. It can be said that it protrudes from the dummy pattern 4 surface as shown in FIG.
[0029]
If there is a color pixel pattern protruding from the surface of the dummy pattern 4 and the overcoat layer 5 is formed, the overcoat layer 5 slightly protrudes at the color pixel pattern portion protruding from the surface of the dummy pattern 4 as shown in FIG. there is a possibility.
If the color liquid crystal display device requires a highly accurate inter-substrate gap, this slight protrusion may cause a problem.
[0030]
That is, as shown in FIG. 5, the color filter according to the reference example 2 is a color filter in which the dummy pattern 4 is formed at the same time when the color pixel pattern having the largest thickness among the color pixel patterns of the respective colors is formed. Is. Incidentally, in the example of FIG. 5, the color pixel pattern 3G has the largest thickness, and the dummy pattern 4 is formed simultaneously with the formation of the color pixel pattern 3G. In the color filter according to the reference example 2, the protrusion of the color pixel pattern from the surface of the dummy pattern 4 is eliminated, and the smoothing accuracy of the overcoat layer 5 formed on the color filter 1 is thereby increased.
[0031]
Incidentally, when the color filter 1 according to the reference example 2 is obtained in the process example shown in FIG. 4, the pattern exposure mask used when forming the color pixel pattern having the greatest thickness is the part where the dummy pattern 4 is formed. Is a light transmitting portion, and other pattern exposure masks have a portion where a dummy pattern is formed as a light shielding portion.
[0032]
Next, the invention according to Reference Examples 3 and 4 and Claim 1 will be described.
[0033]
As described in the above section (Prior Art), in the color liquid crystal display device, a color filter electrode substrate and an electrode substrate on which a switching element such as a TFT (thin film transistor) is formed face each other, and the two substrates are bonded together. In some cases, an ultraviolet curable adhesive may be used for the bonding.
[0034]
That is, a UV curable adhesive is applied outside the color pixel pattern area, and the two substrates are bonded together, and then the UV light is irradiated from the transparent substrate 2 side of the color filter, for example, to cure the adhesive. It is. Note that, depending on the type of adhesive used, there may be a case where the adhesion site or the like is heated after irradiation with ultraviolet light.
[0035]
In the conventional color filter, almost no pattern is formed outside the color pixel pattern region, and the irradiated ultraviolet light reaches the ultraviolet curable adhesive.
However, as described above, in the color filter 1 of the present invention, the frame-shaped dummy pattern 4 is formed outside the color pixel pattern region.
[0036]
For this reason, when the coloring material constituting the dummy pattern does not have the property of transmitting the irradiated ultraviolet light, the dummy pattern blocks the ultraviolet light. That is, when the coloring material constituting the dummy pattern blocks ultraviolet light, the amount of light necessary for curing the ultraviolet curable adhesive cannot be obtained, and the above-described bonding of both substrates using the ultraviolet curable adhesive is performed. There is a risk that it will not be possible.
[0037]
In Reference Example 3 according to the present invention, when forming a color pixel pattern having light transmission characteristics with respect to ultraviolet light used for curing an ultraviolet curable adhesive, the color material of the color pixel pattern is used at the same time. This problem is solved by using a color filter having a frame-shaped dummy pattern. That is, for example, when a multilayer interference film is used as a color material and a color pixel pattern of R (red), G (green), and B (blue) is formed, it has light transmission characteristics with respect to ultraviolet light, for example, B ( A dummy pattern is formed with a blue material. Thereby, since the irradiated ultraviolet rays are transmitted through the dummy pattern portion, both substrates can be bonded using an ultraviolet curable adhesive as in the past.
[0038]
Next, Reference Example 4 according to the present invention will be described. As described above, when the color pixel pattern protrudes from the dummy pattern 4 surface, the smoothing accuracy of the overcoat layer 5 formed on the color filter 1 is lowered. Therefore, as described above, the reference example 2 is a color filter in which the dummy pattern 4 is formed at the same time when the color pixel pattern having the largest thickness is formed.
[0039]
However, in the color filter according to Reference Example 3, a frame-shaped dummy pattern is formed of a color material having light transmission characteristics even with respect to ultraviolet light. When the dummy pattern is formed at, there is a possibility that a color pixel pattern of another color protrudes from the dummy pattern surface. For example, in a conventional color filter in which R (red), G (green), and B (blue) color pixel patterns using a multilayer interference film are formed, the thickness of the color pixel pattern is B (blue), It can be said that the thicker layers are formed in the order of R (red) and G (green). For this reason, when a dummy pattern is formed with a conventional thickness using a color material having light transmission characteristics with respect to ultraviolet light, for example, a B (blue) color material, R (red) and G (green) colors The color pixel pattern protrudes from the dummy pattern surface.
[0040]
In order to prevent this, in Reference Example 4, when the dummy pattern is formed of a color material having light transmission characteristics with respect to ultraviolet light, the thickness of the dummy pattern and the color pixel pattern of the same color is set to the color of another color. The color filter is characterized in that it is thicker than the pixel pattern.
[0041]
For example, as a method of increasing the thickness, when the color material is a multilayer interference film, when forming the dummy pattern and the same color pixel pattern, the number of layers is increased, or the dummy pattern and the same color pixel pattern For example, a transparent layer such as a SiO ₂ layer may be formed on at least one of the upper and lower sides, or a so-called getter may be put on.
[0042]
Next, as a modification of the above-described means for solving the problems caused when the substrates are bonded to each other using an ultraviolet curable adhesive, the invention according to claim 1 , that is, the frame-like dummy pattern is bonded to each other with ultraviolet rays. The present invention proposes a color filter characterized by being formed by a set of a plurality of patterns separated by a transmissive gap.
[0043]
In the above description, the frame-like dummy pattern is solid.
For this reason, when the coloring material constituting the dummy pattern does not have the property of transmitting the irradiated ultraviolet light, the dummy pattern blocks the ultraviolet light.
However, when the dummy pattern is formed by a set of a plurality of patterns separated from each other by a gap that can transmit ultraviolet rays, for example, as shown in FIG. 11, a set of a plurality of stripe patterns 9 is used. It can be said that it can pass between the stripe patterns 9.
Therefore, the ultraviolet curable adhesive can be cured by the ultraviolet light that has passed between the stripe patterns 9, and the substrates can be bonded together.
[0044]
In addition to the stripe pattern 9 described above, a pattern such as a mosaic shape or a dot shape can be cited as the shape of a plurality of patterns separated by a gap that can transmit ultraviolet rays.
Since the size and interval of each pattern vary depending on the specifications of the ultraviolet curable adhesive used, that is, the amount of light necessary for curing, it can be said that it is desirable to set appropriately.
[0045]
Further, in the case of the dummy pattern formed by the collection of the plurality of patterns, it is not necessary to consider the light transmission characteristics with respect to the ultraviolet light of the color material to be used. As described in Reference Example 2, the conventional thickness is used. The dummy pattern can be formed simultaneously with the formation of the thickest color pixel pattern by using the color pixel pattern of the thickest color pixel pattern formed in the above.
[0046]
The embodiment of the present invention is not limited to the above description and drawings, and it goes without saying that various modifications can be made based on the gist of the present invention.
[0047]
For example, in the above-described drawings, the frame-like dummy pattern 4 reaches the plate end of the transparent substrate 2, but it is not always necessary to take the frame width to the plate end of the substrate. You may set suitably the frame width from which a smooth overcoat layer is obtained.
[0048]
In the above description, the frame-shaped dummy pattern 4 surrounding the color pixel pattern 3 region is used. However, depending on the specifications of the color filter, the dummy pattern 4 is not formed into a frame shape as shown in the plan view of FIG. The dummy pattern 4 may be provided at the corner portion of the color filter 1, for example, at each alignment mark 6 portion, by the method described above.
[0049]
In other words, the electrode substrate and the color filter constituting the color liquid crystal display device are each provided with an alignment mark serving as a reference when the substrates are opposed to each other. The color filter 1 in FIG. 6 is formed with a cross-shaped alignment mark 6.
[0050]
Usually, the alignment mark is formed at a corner portion of the substrate, and the dummy pattern 4 is provided at each alignment mark 6 portion of the color filter 1. In this case, as shown in FIG. 7, when the overcoat layer 5 is formed on the color filter 1, it can be said that the overcoat layer 5 is recessed at portions other than the color pixel pattern 3 region and at the portions other than the dummy pattern 4. However, the overcoat layer 5 having substantially the same thickness can be obtained in the color pixel pattern 3 region portion and the dummy pattern 4 portion. As a result, the above-mentioned spacer that opposes the electrode substrate and the color filter electrode substrate with a predetermined gap is positioned at the corner portion of the substrate, so that both substrates can be opposed with a predetermined gap. It will be.
[0051]
As described above, when the dummy pattern 4 is formed on the alignment mark 6 and it becomes difficult to recognize the alignment mark 6 and it is difficult to make the substrates face each other, as shown in FIG. In addition, it can be said that, for example, a square-shaped dummy pattern 4a exposing the alignment mark 6 portion may be used.
[0052]
Furthermore, the color material forming the color pixel pattern may be a photosensitive resin containing a color pigment. However, when the frame-shaped dummy pattern 4 is formed using a photosensitive resin containing a color pigment as a color material, the ultraviolet light is shielded by the dummy pattern 4 when the color filter is irradiated with the ultraviolet light. . For this reason, when an ultraviolet curable adhesive is used for bonding the substrates, it can be said that the dummy pattern 4 is desirably formed by a set of a plurality of patterns with a gap that allows ultraviolet rays to pass through each other.
[0053]
【The invention's effect】
As described above (problems to be solved by the invention), the conventional color filter requires a complicated formation process which takes time to obtain an overcoat layer having a smooth surface. In addition, the material of the overcoat layer is restricted to have photosensitivity, so it is inferior in durability and must be made of an originally undesirable material such as having a light absorption region in the visible light region. I didn't get it.
However, the color filter obtained by the present invention can easily form an overcoat layer having a smooth surface by a known coating method such as a spin coating method or a roll-coating method. Further, since the material of the overcoat layer does not need to have photosensitivity, it is possible to use a highly transparent and resistant material such as an acrylic resin or an epoxy resin.
[0054]
That is, by using the color filter of the present invention, an overcoat layer having a smooth surface can be easily obtained, so that the gap accuracy when the electrode substrate and the color filter electrode substrate are opposed to each other is improved, and a durable overcoat is provided. The durability of the color liquid crystal display device incorporating the color filter in which the layer is formed is improved. Furthermore, since the color filter of the present invention can form an overcoat layer excellent in transparency, the display quality of the color liquid crystal display device is improved, and a color liquid crystal display device is formed using conventional substrate bonding means. The present invention can provide practically excellent effects.
[0055]
[Brief description of the drawings]
Plan view of a color filter over the reference example according to the present invention; FIG.
2 is a cross-sectional view showing a color filter over the reference example.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example in which an overcoat layer is formed on the color filter of the reference example .
FIGS. 4A to 4D are explanatory views showing a main part of an example of a method for producing a color filter of a reference example according to the present invention in the order of steps. FIGS.
5 is a sectional view showing a color filter over the other reference example according to the present invention.
Plan view of a color filter over the other reference example according to the present invention; FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example in which an overcoat layer is formed on the color filter of another reference example according to the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example in which an overcoat layer is formed on the color filter of another reference example according to the invention.
FIGS. 9A to 9C are explanatory views showing an example of forming an overcoat layer on a conventional color filter in the order of steps.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the swell of an overcoat layer formed on a conventional color filter.
Figure 11 is a plan view showing the actual施例of the color filter of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Color filter 2 Transparent substrate 3 Pixel pattern 4 Dummy pattern 5 Overcoat layer 6 Alignment mark 7 Exposure mask 8 Swelling part 9 Stripe pattern

Claims

On a transparent substrate , which has an adhesion part composed of an ultraviolet curable adhesive facing at least an electrode substrate on which a switching element such as a TFT (thin film transistor) is formed, and is adhered to the electrode substrate at the adhesion part , in the color filter over the formation of the sequential plurality of color pixel pattern by the coloring material, wherein the attachment site, when forming the one color of the color pixel pattern of the color pixel pattern, the color of the color pattern of said one color A frame-like dummy pattern surrounding the color pixel pattern region is simultaneously formed with a material, and the frame-like dummy pattern is formed by a set of a plurality of patterns spaced apart from each other through an ultraviolet ray. color filter over.