JPH03274502A - Color filter - Google Patents

Color filter

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JPH03274502A
JPH03274502A JP2073557A JP7355790A JPH03274502A JP H03274502 A JPH03274502 A JP H03274502A JP 2073557 A JP2073557 A JP 2073557A JP 7355790 A JP7355790 A JP 7355790A JP H03274502 A JPH03274502 A JP H03274502A
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JP
Japan
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color filter
layer
light
pigment
shielding layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2073557A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Haneda
昭夫 羽田
Mitsuhisa Hatajima
畑島 光久
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve heat resistance and light resistance by using a pigment resist containing pigment and acrylic resin so that a color filter layer may be formed. CONSTITUTION:This color filter is provided with a transparent substrate 1, a light shielding layer 2 consisting of an opaque metallic layer formed in a lattice state on one surface and a photoresist layer 3 left and arranged on the upper surface of the layer 2. Then, it is constituted of the color filter layers of red R, green G and blue B using the pigment resist, which are formed, at least, to fill up a gap between the lattices of the layer 2, and an overcoat layer 4 which is formed to wholly cover the color filter layer and the layer 2. The color filter layers R, G and B are formed of the pigment resist which is principally composed of the acrylic resin, the pigment, dispersant and solvent. Thus, the heat resistance and the light resistance are improved.

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野コ 本発明はカラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィ
ルタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a color filter used in color liquid crystal display devices and the like.

[従来の技術] カラー液晶表示装置において、表示品質の低下を防ぐ為
、対向して設けられたガラス基板の一方の内面にカラー
フィルタ層が形成されている。
[Prior Art] In a color liquid crystal display device, a color filter layer is formed on the inner surface of one of the glass substrates disposed opposite to each other in order to prevent deterioration of display quality.

従来、このカラーフィルタ層の形成方法は以下のように
行われていた。即ち、重クロム酸塩にて感光性を持たせ
たゼラチン、グリユー カゼイン、ポリビニルアルコー
ル等の親水性樹脂溶液をガラス板等の透明基板に回転塗
布法により全面に塗布し、ついで、マスク露光法により
所定のパターンを焼き付け、露光、現像してレリーフパ
ターンを形成し、これを所望の色の酸性染料にて染色し
、しかる後、タンニン酸水溶液と吐酒石水溶液にて防染
処理を施す。この工程を色の数だけ繰り返してカラーフ
ィルタ部を作成する。更に液晶表示としての表示品質を
高める為、各色区画間の境界部に格子状や万線状の遮光
性ブラックマトリックスを上記カラーフィルタ部の形成
前或いは後に形成する。この遮光性パターン形成もカラ
ーフィルタ部と同様にしてホトリソグラフィ法にてレリ
ーフパターンを形成し、これを黒色染料で染色する。
Conventionally, the method for forming this color filter layer was performed as follows. That is, a hydrophilic resin solution such as gelatin, green casein, or polyvinyl alcohol made photosensitive with dichromate is coated on the entire surface of a transparent substrate such as a glass plate by a spin coating method, and then by a mask exposure method. A predetermined pattern is printed, exposed, and developed to form a relief pattern, which is dyed with an acid dye of a desired color, and then resist-dyed with an aqueous solution of tannic acid and an aqueous solution of tartarite. This process is repeated for the number of colors to create color filter sections. Furthermore, in order to improve display quality as a liquid crystal display, a grid-like or line-like light-shielding black matrix is formed at the boundary between each color section before or after forming the color filter section. For forming this light-shielding pattern, a relief pattern is formed by photolithography in the same manner as the color filter section, and this is dyed with black dye.

[発明が解決I−ようとする課題] 上述の如き従来のカラーフィルタ層の形成法によれば、
被染色部が天然物からなる為、耐熱性が低いとという問
題があった。また染料を用いている為、耐光性も低いと
いう問題もあった。
[Problems to be Solved by the Invention] According to the conventional method of forming a color filter layer as described above,
Since the part to be dyed is made of natural materials, there was a problem of low heat resistance. Furthermore, since dyes were used, there was also the problem of low light resistance.

本発明はかかる観点に基づいてなされたものであり、耐
熱性及び耐光性に優れたカラーフィルタを提供すること
を目的とする。
The present invention was made based on this viewpoint, and an object of the present invention is to provide a color filter with excellent heat resistance and light resistance.

[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する為、本発明カラーフィルタにあって
は、透明基板と、該基板の一方の面にパターン形成され
た不透明な金属層からなる遮光層と、該遮光層上に残置
されたブラック色ホトレジスト層と、この遮光層の間を
少なくとも埋め込むようにして形成された顔料レジスト
を用いたレッド、グリーン及びブルーのカラーフィルタ
層とを具備してなることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the color filter of the present invention includes a transparent substrate, a light shielding layer made of an opaque metal layer patterned on one surface of the substrate, A black photoresist layer left on the light-shielding layer, and red, green, and blue color filter layers using pigment resist formed at least to fill in the space between the light-shielding layers. Features.

望ましい態様において、上記不透明金属層がCr、AI
!、及びCuから選ばれる金属を主成分とし、上記遮光
層がホトリソグラフィー法で形成される。また望ましく
は、上記顔料レジストがアクリル樹脂、有機色素、分散
剤及び溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成分である
。また望ましくは、全面に透明なオーバーコート層が更
に設けられる。
In a desirable embodiment, the opaque metal layer is Cr, AI
! , and Cu, and the light-shielding layer is formed by photolithography. Preferably, the pigment resist is a photocurable coloring composition containing an acrylic resin, an organic dye, a dispersant, and a solvent as main components. Preferably, a transparent overcoat layer is further provided on the entire surface.

[作用] カラーフィルタ層を形成する顔料レジストは耐熱性、耐
光性等に優れており、これが高精細且つ高寿命のカラー
フィルタを提供可能とする。
[Function] The pigment resist forming the color filter layer has excellent heat resistance, light resistance, etc., and this makes it possible to provide a color filter with high definition and long life.

不透明金属遮光層とブラック色ホトレジスト層との組合
わせは、当該部分の遮光性を高めると共に金属遮光層に
発生するピンホールの影響を軽減する。
The combination of the opaque metal light-shielding layer and the black photoresist layer enhances the light-shielding properties of the area and reduces the influence of pinholes generated in the metal light-shielding layer.

[実施例] 第1図は本発明に係るカラーフィルタの一実施例の断面
を模式的に示すものであって、透明基板1と、その一方
の面に格子状に形成された不透明金属層からなる遮光層
2と、この遮光層2の上面に残置されたホトレジスト層
3と、遮光層2の格子間を少なくとも埋め込むようにし
て形成された顔料レジストを用いたレッドR1グリーン
G及びブルーBのカラーフィルタ層と、これらカラーフ
ィルタ層及び遮光層2全体を覆うようにして形成された
オーバーコート層4とからなっている。
[Example] FIG. 1 schematically shows a cross section of an example of a color filter according to the present invention, which consists of a transparent substrate 1 and an opaque metal layer formed in a grid pattern on one surface of the transparent substrate 1. A light-shielding layer 2, a photoresist layer 3 left on the upper surface of the light-shielding layer 2, and a pigment resist formed so as to fill at least the lattice spaces of the light-shielding layer 2. Red R1 Green G and Blue B colors are used. It consists of a filter layer and an overcoat layer 4 formed to cover the entire color filter layer and light shielding layer 2.

透明基板1は例えばガラスからなる。遮光層2は例えば
Cr、、Aj7.Cu等からなる。ホト1ノジスト層3
は黒色着色剤を含有させたホトレジスト層 る。
The transparent substrate 1 is made of glass, for example. The light shielding layer 2 is made of, for example, Cr, Aj7. It consists of Cu etc. Photo 1 Nodist layer 3
The photoresist layer contains a black colorant.

上記カラーフィルタ層RSG、Bは、アクリル樹脂、顔
料、分散剤、溶剤を主成分とする顔料レジストから形成
される。
The color filter layers RSG and B are formed from a pigment resist whose main components are an acrylic resin, a pigment, a dispersant, and a solvent.

顔料レジストにおけるアクリル樹脂の役割は、透明基板
上に各色顔料を固定させ、また必要に応じて任意の形状
でパターン化を可能にするものである。
The role of the acrylic resin in the pigment resist is to fix the pigments of each color onto the transparent substrate, and also to enable patterning in any shape as required.

各色の顔料は、白色光を分解する役割を担う為、透明性
、耐光性、耐熱性が優れていなければならない。該顔料
の一次粒子径は、0.3μm以下、好ましくは、0.1
μm以下であって、可視光の波長に対して十分に小さく
する。更にいえば、透明性の優れた顔料として有機顔料
が望ましい。
Pigments of each color play the role of decomposing white light, so they must have excellent transparency, light resistance, and heat resistance. The primary particle size of the pigment is 0.3 μm or less, preferably 0.1 μm or less.
It is smaller than μm and is sufficiently small compared to the wavelength of visible light. Furthermore, organic pigments are desirable as pigments with excellent transparency.

分散剤としては、顔料の凝集を防ぎ、アクリル樹脂中に
該顔料を均一に分散させる為に添加される。従って、該
分散剤もまた耐熱性を有し、カラーフィルタの諸特性を
阻害してはならない。この目的に合致する分散剤どして
、顔料の有機色素銹導体が極めて有効であることが判明
した。分散剤としては、もちろん、該顔料の誘導体に限
定する必要はなく、陽イオン活性剤、陰イオン活性剤1
、非イオン活性剤等も適用できる。
The dispersant is added to prevent pigment agglomeration and to uniformly disperse the pigment in the acrylic resin. Therefore, the dispersant must also have heat resistance and must not impair the properties of the color filter. It has been found that organic pigment conductors of pigments are extremely effective as dispersants that meet this purpose. Of course, the dispersant is not limited to the derivatives of the pigment, and may include cationic activators, anionic activators, etc.
, nonionic activators, etc. can also be applied.

溶剤としては、メチルセロサルブ、エチルセロソルブ、
シクロヘキサノン、キシレン等が良くまたこれらの溶剤
の混合物でもよいが、とくに溶解性の点からシクロヘキ
サノン、メチルセロサルブが望ましい。
As a solvent, methyl cellosolve, ethyl cellosolve,
Cyclohexanone, xylene, etc. are preferred, and mixtures of these solvents may also be used, but cyclohexanone and methylcellosalb are particularly preferred from the viewpoint of solubility.

アクリル樹脂1に対する顔料の重量比は、通常0.25
乃至3の範囲が好ましい。顔料の比率を下げると、フィ
ルタとしての特性は向上するが、所定の光学濃度を得る
為には、膜厚を大きくする必要があり、微細加工が困難
になる。顔料の比率を上げると、顔料の分散性及び塗布
性が著しく劣化する。顔料に対する分散剤の重量比は0
.01乃至0.2が好ましいが、必ずしもこの値に限定
する必要はない。上記配合によるカラーフィルタの膜厚
は0.75μm乃至3.0μmであった。
The weight ratio of pigment to 1 part of acrylic resin is usually 0.25.
The range of 3 to 3 is preferable. Lowering the pigment ratio improves the properties as a filter, but in order to obtain a predetermined optical density, it is necessary to increase the film thickness, making microfabrication difficult. When the proportion of pigment is increased, the dispersibility and coating properties of the pigment are significantly deteriorated. The weight ratio of dispersant to pigment is 0
.. 01 to 0.2 is preferable, but it is not necessarily limited to this value. The film thickness of the color filter with the above formulation was 0.75 μm to 3.0 μm.

本発明の着色組成物に光硬化の性質をもたせるには、架
橋法と、重合法とによる2種類の場合がある。架橋法に
より硬化させる場合の架橋剤としては、各種アジド化合
物が使用できる。また重合法により硬化させる場合添加
剤としては、モノマー及び重合開始剤として、多くの市
販品が存在する。
There are two ways to impart photocurable properties to the colored composition of the present invention: a crosslinking method and a polymerization method. Various azide compounds can be used as the crosslinking agent when curing by the crosslinking method. Furthermore, in the case of curing by a polymerization method, there are many commercially available additives such as monomers and polymerization initiators.

次に、上記カラーフィルタの製造方法について説明する
Next, a method for manufacturing the above color filter will be explained.

まず第2図に示すように、透明基板1の一方の面に蒸着
法、スパッタリング法等により、例えば厚み500〜2
000μmの均一な不透明金属膜2aを全面的に形成す
る。ついでその上面にホトレジストをスピナー或いはロ
ールコータにて均一に塗布し、乾燥させた後、マスク露
光法により露光、現像し、所定パターンのブラック色ホ
トレジスト層3を形成する。
First, as shown in FIG. 2, one surface of the transparent substrate 1 is coated with a thickness of, for example, 500 to 200 nm by vapor deposition, sputtering, or the like.
A uniform opaque metal film 2a with a thickness of 0.000 μm is formed over the entire surface. Next, a photoresist is uniformly applied to the upper surface using a spinner or a roll coater, dried, and then exposed and developed by a mask exposure method to form a black photoresist layer 3 in a predetermined pattern.

次に、このホトレジスト層3をマスクとして露出する部
分の金属膜2aをエツチング除去し、第3図に示す如く
、格子状パターンの遮光層2を形成する。次に、ホトレ
ジスト層3を200℃以上の温度にて熱処理してホトレ
ジスト層3に十分な対薬品性を付与する。
Next, using this photoresist layer 3 as a mask, the exposed portions of the metal film 2a are removed by etching to form a light shielding layer 2 in a lattice pattern as shown in FIG. Next, the photoresist layer 3 is heat-treated at a temperature of 200° C. or higher to impart sufficient chemical resistance to the photoresist layer 3.

次に第4図に示すように、基板全体に赤色顔料レジスト
を、スピナー ロールコータ等で塗布する。次に230
℃以下の温度で溶剤を除き、該着色レジストの乾燥被膜
を形成する。次にこの被膜を所定のマスクを介して部分
露光し、現像し、遮光層2間の内の所定部に赤色のカラ
ーフィルタ層Rを形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a red pigment resist is applied to the entire substrate using a spinner roll coater or the like. Next 230
The solvent is removed at a temperature below .degree. C. to form a dry film of the colored resist. Next, this film is partially exposed to light through a predetermined mask and developed to form a red color filter layer R at a predetermined portion between the light shielding layers 2.

同様にして、第5図及び第6図に示すように緑色顔料レ
ジスト、及び青色顔料レジストを用い、所定の位置にカ
ラーフィルター層G及びBを順次形成する。
Similarly, as shown in FIGS. 5 and 6, color filter layers G and B are sequentially formed at predetermined positions using a green pigment resist and a blue pigment resist.

最後に第1図に示すように、例えばアクリル樹脂、ウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透明材料
を用いてオーバーコート層4を全面にコーティングし、
表面凹凸の平坦化を行って、カラーフィルタが作成され
る。
Finally, as shown in FIG. 1, the entire surface is coated with an overcoat layer 4 using a transparent material such as acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, silicone resin, etc.
A color filter is created by flattening the surface irregularities.

[発明の効果コ 本発明によれば、カラーフィルタ層を形成する為に、顔
料とアクリル樹脂とを含有する顔料レジストを用いるこ
とにより、耐熱性、耐光性の優れた高精細なカラーフィ
ルタを作成することができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, by using a pigment resist containing a pigment and an acrylic resin to form a color filter layer, a high-definition color filter with excellent heat resistance and light resistance is created. can do.

また不透明金属からなる遮光層と、その上に残置された
ブラック色ホトレジスト層との組合わせにより、当該部
分の遮光性が極めて良好となる。
Furthermore, the combination of the light-shielding layer made of opaque metal and the black photoresist layer left thereon provides extremely good light-shielding properties in the area.

しかも、ホトレジスト層を残すことから金属遮光層に発
生するピンホールの影響も小さなものとなる。
Moreover, since the photoresist layer remains, the influence of pinholes generated in the metal light-shielding layer is also reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係るカラーフィルタの一実施例を模
式的に示す断面図、第2図乃至第6図は、第1図図示実
施例の製造例を工程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a color filter according to the present invention, and FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views showing an example of manufacturing the embodiment shown in FIG. 1 in the order of steps.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明基板と、該基板の一方の面にパターン形成さ
れた不透明な金属層からなる遮光層と、該遮光層上に残
置されたブラック色ホトレジスト層と、この遮光層の格
子間を少なくとも埋め込むようにして形成された顔料レ
ジストを用いたレッド、グリーン及びブルーのカラーフ
ィルタ層と、を具備してなることを特徴とするカラーフ
ィルタ。
(1) A transparent substrate, a light-shielding layer made of an opaque metal layer patterned on one surface of the substrate, a black photoresist layer left on the light-shielding layer, and at least a lattice gap of this light-shielding layer. A color filter comprising red, green, and blue color filter layers using embedded pigment resists.
(2)上記遮光層がホトリソグラフィー法で形成される
請求項(1)記載のカラーフィルタ。
(2) The color filter according to claim 1, wherein the light shielding layer is formed by a photolithography method.
(3)上記不透明金属層がCr、Al、及びCuから選
ばれる金属を主成分とする請求項(1)記載のカラーフ
ィルタ。
(3) The color filter according to claim 1, wherein the opaque metal layer contains a metal selected from Cr, Al, and Cu as a main component.
(4)全面に透明なオーバーコート層が更に設けられた
請求項(1)記載のカラーフィルタ。
(4) The color filter according to claim (1), further comprising a transparent overcoat layer on the entire surface.
(5)上記レジストがアクリル樹脂、有機色素、分散剤
及び溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成分である請
求項(1)記載のカラーフィルタ。
(5) The color filter according to claim 1, wherein the resist is a photocurable coloring composition containing an acrylic resin, an organic dye, a dispersant, and a solvent as main components.
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