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JP5600961B2 - Color filter substrate - Google Patents

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JP5600961B2 JP2010034798A JP2010034798A JP5600961B2 JP 5600961 B2 JP5600961 B2 JP 5600961B2 JP 2010034798 A JP2010034798 A JP 2010034798A JP 2010034798 A JP2010034798 A JP 2010034798A JP 5600961 B2 JP5600961 B2 JP 5600961B2
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Description

本発明は、液晶表示装置やカラー撮像管素子に用いられるカラーフィルタ基板関する。 The present invention relates to a color filter substrate used in a liquid crystal display device and a color image pickup tube device.

液晶表示装置は、近年その薄型である事ゆえの省スペース性や軽量性、また省電力性などが評価されている。なかでもテレビ受像機などディスプレイ用途への普及が急速に進んでおり、輝度、コントラストや全方位の視認性などの表示性能をより高めることが望まれるとともに、それに用いるカラーフィルタの更なる高明度化、高コントラスト化などが望まれている。液晶表示装置の表示品位は年々向上し、その性能は従来のブラウン管を超えるレベルに到達しているが、白輝度の向上は依然として課題となっている。   In recent years, liquid crystal display devices have been evaluated for space saving, light weight, and power saving due to their thinness. In particular, the spread to display applications such as television receivers is rapidly advancing, and it is desired to improve display performance such as brightness, contrast, and visibility in all directions, and further increase the brightness of the color filters used therefor. High contrast is desired. The display quality of liquid crystal display devices has improved year by year, and its performance has reached a level exceeding that of conventional cathode ray tubes, but improvement of white luminance remains a problem.

カラー液晶表示装置では、2枚の偏光板を介して光を透過させ、さらにカラー表示するための着色画素層および光学ユニットでの損失等により、通常バックライトからの光はその1/3以下しか利用されていない。また、表示画面の全体で均一な輝度を有するバックライトからの光を用いるため、表示画面の全体が白表示である場合の輝度と、局所的に白表示した時のピーク輝度に差はない。一方、ブラウン管等の自発光型のディスプレイにおいては、白の表示面積を小さくすることでその輝度を上げることが可能であり、局所的な白表示の表現に優れている。   In a color liquid crystal display device, light is transmitted through two polarizing plates, and the light from the backlight is usually less than 1/3 due to loss in the colored pixel layer and the optical unit for color display. Not used. In addition, since light from the backlight having uniform luminance is used on the entire display screen, there is no difference between the luminance when the entire display screen is white and the peak luminance when locally displaying white. On the other hand, in a self-luminous display such as a cathode ray tube, the luminance can be increased by reducing the display area of white, which is excellent in expressing local white display.

近年の地球環境問題への高まりや、大型薄型テレビの需用拡大によって、液晶表示装置に対しても益々の省電力化が求められている。そこで、液晶表示装置の輝度を向上させることが出来れば、バックライトの輝度を落として省電力化が可能になる。輝度向上については様々の技術が提案されているが、例えば特許文献1には、赤色画素(R)、緑色画素(G)、青色画素(B)に加えて透明画素(W)を備えたRGBW構成の光線透過率の向上したカラーフィルタを用いたカラー表示装置が開示されている。   With the recent increase in global environmental problems and the expansion of demand for large-sized flat-screen TVs, more and more power savings are required for liquid crystal display devices. Therefore, if the luminance of the liquid crystal display device can be improved, the luminance of the backlight can be reduced to save power. Various techniques have been proposed for improving luminance. For example, Patent Document 1 discloses RGBW including a transparent pixel (W) in addition to a red pixel (R), a green pixel (G), and a blue pixel (B). A color display device using a color filter with improved light transmittance is disclosed.

アクティブマトリックス方式の液晶表示装置では、一般に、ガラス基板上に各画素ごとにアクティブ素子(薄膜トランジスタ、TFT)を形成した基板と、ガラス基板上にカラーフィルタと一様な透明電極を形成したカラーフィルタ基板とが、間に液晶を挟んで対向して配置されている。そして、TFT基板(以下、アクティブ素子を形成した基板をTFT基板と略称する)の各TFT素子のスイッチング作用によって各画素の液晶のシャッター作用を制御している。   In an active matrix liquid crystal display device, generally, a substrate in which an active element (thin film transistor, TFT) is formed for each pixel on a glass substrate, and a color filter substrate in which a color filter and a uniform transparent electrode are formed on the glass substrate. Are arranged opposite to each other with a liquid crystal interposed therebetween. The shutter action of the liquid crystal of each pixel is controlled by the switching action of each TFT element of the TFT substrate (hereinafter, the substrate on which the active element is formed is abbreviated as TFT substrate).

TFTを用いた液晶表示装置は、TFT基板とカラーフィルタ基板を所定の間隔を設けて対向させて配置し、エポキシ樹脂等に補強用の繊維を混合したシール剤によってこれら基板を液晶を挟持するように貼り合わせて構成される。カラーフィルタ基板とTFT基板との間には液晶が封入されているが、カラーフィルタ基板とTFT基板との間隔を正確に保持しないと、液晶層の厚みに差異が出て、液晶の旋光特性差による着色を生じたり、あるいは部分的な色むらが生じて、正しく表示されなくなるという現象が発生する。従来、液晶表示装置においては、TFT基板とカラーフィルタ基板との間に均一なセルギャップを確保するために、スペーサと呼ぶガラス、又は、樹脂の透明球状体粒子(ビーズ)をこれら基板間に介在させていたが、均一にスペーサが分散せずに、スペーサが一部に偏るという現象が生じることがある。このような現象が生じると、スペーサが集まった部分の表示品質が悪化し、また間隔の正確な保持の面でも問題があった。   In a liquid crystal display device using TFTs, a TFT substrate and a color filter substrate are arranged to face each other with a predetermined interval, and the liquid crystal is sandwiched between sealing materials in which reinforcing fibers are mixed with epoxy resin or the like. It is composed by pasting together. Liquid crystal is sealed between the color filter substrate and the TFT substrate, but if the distance between the color filter substrate and the TFT substrate is not accurately maintained, the thickness of the liquid crystal layer will differ, resulting in a difference in the optical rotation characteristics of the liquid crystal. This causes a phenomenon that coloring is caused by or a partial color unevenness occurs and the image is not displayed correctly. Conventionally, in a liquid crystal display device, in order to ensure a uniform cell gap between a TFT substrate and a color filter substrate, glass called a spacer or resin transparent spherical particles (beads) are interposed between these substrates. However, there may be a phenomenon that the spacers are not uniformly dispersed and the spacers are partially biased. When such a phenomenon occurs, the display quality of the portion where the spacers are gathered deteriorates, and there is a problem in terms of accurately maintaining the interval.

そこで、液晶にスペーサと称する直径10μmないし50μmの柱状突起を形成する方
法が提案されている。特許文献2〜5には、液晶表示装置用スペーサを、カラーフィルタ基板の上にフォトリソグラフィーの手法で形成する技術が開示されている。また、特許文献6〜8には、工程数を増やすことなく液晶表示装置用スペーサを着色層の重ね合わせにより形成する積層PS(Photo Spacer)の技術が開示されている。
Therefore, a method of forming columnar protrusions having a diameter of 10 μm to 50 μm called spacers on the liquid crystal has been proposed. Patent Documents 2 to 5 disclose techniques for forming a spacer for a liquid crystal display device on a color filter substrate by a photolithography technique. Patent Documents 6 to 8 disclose a technique of a stacked PS (Photo Spacer) in which a spacer for a liquid crystal display device is formed by overlapping colored layers without increasing the number of processes.

積層PSはカラーフィルタの開口率を低下させないように通常ブラックマトリックス(BM)の上に感光性着色組成物を複数色乗り上げ重ねることで形成される。しかしながら、各着色組成物の硬膜物への濡れ性が悪くはじき現象が起こることや、ポストベーキング工程で着色組成物が画素領域に流れ込むために、幅が狭いBM部分に乗り上げ・形成される着色組成物の膜厚は、画素平坦部の膜厚に較べ薄くなる。また従来の白色画素用の透明樹脂組成物は流動性が高く着色組成物よりさらに乗り上げにくく、むしろ積層部を平坦化してしまう。そのため、着色組成物を2色、3色と重ねて必要なPS積層高さを得ることになるが、所望の色相を得るために着色画素の膜厚を優先した際には、積層PSを所望の高さに制御することが困難であった。   The laminated PS is usually formed by overlaying a plurality of photosensitive coloring compositions on a black matrix (BM) so as not to lower the aperture ratio of the color filter. However, since the coloring composition has poor wettability to the hard film, a repelling phenomenon occurs, and the coloring composition flows into the pixel region in the post-baking process, so that the coloring is formed on the narrow BM portion. The film thickness of the composition is thinner than the film thickness of the pixel flat portion. In addition, the conventional transparent resin composition for white pixels has high fluidity and is more difficult to ride on than the colored composition, but rather flattens the laminated portion. Therefore, the colored composition is overlapped with two colors and three colors to obtain the necessary PS stacking height, but when priority is given to the thickness of the colored pixels in order to obtain a desired hue, the stacked PS is desired. It was difficult to control the height.

特開平10−10998号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-10998 特開平9−258192号公報JP 9-258192 A 特開平11−248921号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-248921 特開2001−201750号公報JP 2001-201750 A 特開2001−108813号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-108813 特開平4−93924号公報JP-A-4-93924 特開平4−184423号公報JP-A-4-184423 特開2007−212826号公報JP 2007-212826 A

本発明は、以上のような問題点に鑑みなされたもので、所望の色相を得るために着色画素の膜厚を優先した際に、白色画素の膜厚を所望の膜厚適用することで、画素部分とBM上に乗り上げる部分の膜厚の差を調整でき、積層フォトスペーサーを所望の高さに制御できるカラーフィルタ基板提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and when giving priority to the thickness of the colored pixel in order to obtain a desired hue, by applying the desired thickness of the white pixel, It is an object of the present invention to provide a color filter substrate that can adjust a difference in film thickness between a pixel portion and a portion that runs on a BM, and that can control a laminated photo spacer to a desired height.

本発明の請求項1に係る発明は、基板上に少なくともブラックマトリックス、複数色の着色画素と白色画素を有し、前記ブラックマトリックス上に前記白色画素を構成する感光性白色組成物と着色画素を構成する感光性着色組成物の1色以上とを積層して形成された積層フォトスペーサを有するカラーフィルタ基板であって、
前記感光性白色組成物の全固形分中に5〜40質量%の透明体質顔料を含有することを特徴とするカラーフィルタ基板である。
The invention according to claim 1 of the present invention includes at least a black matrix, a plurality of colored pixels and white pixels on a substrate, and a photosensitive white composition and colored pixels constituting the white pixels on the black matrix. A color filter substrate having a laminated photo spacer formed by laminating one or more colors of the photosensitive coloring composition to constitute,
A color filter substrate comprising 5 to 40% by mass of a transparent extender pigment in the total solid content of the photosensitive white composition.

本発明のカラーフィルタ基板よれば、画素及び積層PSを形成している感光性白色組成物がその全固形分中に5〜40質量%の透明体質顔料を含有していることで、感光性白色組成物の流動性を低く制御できる。BM上に積重した状態で、ポストベーキング工程でも白色組成物が画素領域に流れ込むことが少なくなる。そのため、BM部分に乗り上げ・形成される白色組成物の膜厚の画素平坦部の膜厚に比較した乗り上げ率が大きくなり、従来より薄い膜厚の着色画素とすることや、白色組成物の上に少ない色数の感光性着色組成物を積重することで必要なPS積層高さを得ることが可能になる。即ち、安定した積層PS高さを得ることでの性能面の向上に加えて、フォトリソ工程で適用する感光性着色組成物の量(膜厚)が削減できる、あるいは、積層の色数を削減できることで歩留まりが向上し使用するレジスト量が減るなど大きなコストダウン効果が得られる。 According to the color filter substrate of the present invention, by which the photosensitive white composition forming the pixel and laminated PS is contained 5 to 40% by weight of transparent extender pigment in the total solid content, the photosensitive The fluidity of the white composition can be controlled low. In the state of being stacked on the BM, the white composition is less likely to flow into the pixel region even in the post-baking process. For this reason, the climbing rate compared to the thickness of the flat pixel portion of the white composition formed on the BM portion is increased. It is possible to obtain the necessary PS stacking height by stacking photosensitive coloring compositions having a small number of colors. That is, in addition to improving the performance by obtaining a stable laminated PS height, the amount (film thickness) of the photosensitive coloring composition applied in the photolithography process can be reduced, or the number of laminated colors can be reduced. As a result, the yield can be improved and the amount of resist used can be reduced.

本発明の積層PSを形成した一例のカラーフィルタ基板を部分断面で示す模式図。The schematic diagram which shows the color filter substrate of an example which formed laminated | multilayer PS of this invention in a partial cross section. RGBWの画素を有するカラーフィルタ基板の平面拡大模式図。The plane expansion schematic diagram of the color filter board | substrate which has a pixel of RGBW. 本発明に係るカラーフィルタ基板の白色画素とBM上に乗り上げた白色組成物の膜厚の関係を断面で示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the white pixel of the color filter board | substrate which concerns on this invention, and the film thickness of the white composition riding on BM in a cross section. 本発明に係る白色感光性着色組成物中の透明体質顔料割合と乗り上げ率の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the transparent extender pigment ratio in the white photosensitive coloring composition concerning this invention, and a climbing rate.

本発明のカラーフィルタ基板及びこれに用いる感光性白色組成物について、一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。   The color filter substrate of the present invention and the photosensitive white composition used therefor will be described in detail below based on one embodiment.

本発明のカラーフィルタ基板は、基板(1)上にブラックマトリックス(2)、複数色の着色画素(3)、白色画素(4)及び、ブラックマトリックス上に白色画素を構成する感光性白色組成物と着色画素を構成する感光性着色組成物の1色以上とを積層して形成された積層フォトスペーサ(5)を有している。そして、本発明のカラーフィルタ基板においては、この感光性白色組成物の全固形文中に5〜40質量%の透明体質顔料を含有しているを特徴としている。また、本発明に係る感光性白色組成物は、少なくとも、透明樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤、透明体質顔料からなる感光性白色組成であり、且つ、全固形文中に5〜40質量%の透明体質顔料を含有していることを特徴とする感光性着色組成物である。   The color filter substrate of the present invention is a photosensitive white composition comprising a black matrix (2) on a substrate (1), a plurality of colored pixels (3), a white pixel (4), and a white pixel on the black matrix. And a laminated photospacer (5) formed by laminating one or more colors of the photosensitive coloring composition constituting the colored pixel. The color filter substrate of the present invention is characterized in that 5 to 40% by mass of a transparent extender pigment is contained in the entire solid sentence of the photosensitive white composition. The photosensitive white composition according to the present invention is a photosensitive white composition comprising at least a transparent resin, a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, a solvent, and a transparent extender pigment, and 5 to A photosensitive coloring composition containing 40% by mass of a transparent extender pigment.

透明基板上に着色画素やブラックマトリックスを形成する方法としては顔料分散法が主
流となっている。顔料分散法は、有機顔料などの色材を分散した感光性着色組成物の塗布層を公知のフォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより、カラーフィルタを複数の着色層(赤色、緑色、青色など)の画素に形成する方法である。本発明の白色感光性組成物も同様に、色材の代わりに透明体質顔料を用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングする。複数の着色層の入色順を限定するものでないが、アライメントの都合及び積層PSの形成性から、ブラックマトリクス層のパターン形成後に、はじめに本発明の白色感光性組成物を用いて透明な白色画素を形成し、その後着色層の塗布、露光、現像等により赤色画素、緑色画素、青色画素などを順次形成し、画素形成と同時に所望の高さの積層PSを形成する。
As a method for forming colored pixels and a black matrix on a transparent substrate, a pigment dispersion method has become the mainstream. In the pigment dispersion method, a color filter is formed of a plurality of colored layers (red, green, blue, etc.) by patterning a coating layer of a photosensitive coloring composition in which a coloring material such as an organic pigment is dispersed by a known photolithography method. This is a method of forming a pixel. Similarly, the white photosensitive composition of the present invention is patterned by a photolithography method using a transparent extender pigment instead of the color material. Although the order of coloration of the plurality of colored layers is not limited, a transparent white pixel is first formed using the white photosensitive composition of the present invention after the pattern formation of the black matrix layer from the convenience of alignment and the formability of the laminated PS. After that, a red pixel, a green pixel, a blue pixel, and the like are sequentially formed by applying a colored layer, exposing, developing, and the like, and simultaneously forming the pixel, a stacked PS having a desired height is formed.

スペーサとして、白色(透明)層及び着色層を積層して使用する場合、積層部は、ブラックマトリクス層上にまず白色(透明)層を積重し、その上に1色以上の着色層を積層する。重ねる色の数は、液晶表示装置として必要なセルギャップで規定されるものであるが、2色ないし3色が望ましい。2色の積層の場合、赤色と青色の着色層を積層すると黒色に近くなり、色ズレ発生時の画素部分への混色防止となる。あるいは、2色と3色の2種類の積層部とすることにより、低い方の積層部をサブスペーサとして用いることができる。サブスペーサは、表示装置として使用している時に、液晶パネルに大きな圧力が加わったときに、セルの破壊を防ぐスペーサとなる。スペーサとサブスペーサの形成比率は限定するものでないが、1:2程度(後者がサブスペーサ)が実用的である。あるいは、例えば、2色での積層部として形成し、当該積層部上にさらに突起形成の有無にてスペーサ、サブスペーサとして用いることも可能である。   When a white (transparent) layer and a colored layer are laminated as a spacer, the laminated portion first stacks a white (transparent) layer on the black matrix layer, and then laminates one or more colored layers thereon. To do. The number of colors to be superimposed is defined by the cell gap necessary for the liquid crystal display device, but preferably two to three colors. In the case of stacking two colors, when the red and blue colored layers are stacked, the color becomes close to black, which prevents color mixture in the pixel portion when color misregistration occurs. Alternatively, by using two types of stacked portions of two colors and three colors, the lower stacked portion can be used as a sub-spacer. The sub-spacer serves as a spacer that prevents cell destruction when a large pressure is applied to the liquid crystal panel during use as a display device. The formation ratio of the spacer and the sub-spacer is not limited, but about 1: 2 (the latter is the sub-spacer) is practical. Alternatively, for example, it can be formed as a laminated portion of two colors, and can be used as a spacer or a sub-spacer depending on whether or not a protrusion is further formed on the laminated portion.

通常のカラーフィルタ基板において、ブラックマトリックス層の厚さは0.5〜3μm、幅は3〜30μmの範囲である。また、白色画素、赤色画素、緑色画素、青色画素のそれぞれの膜厚(厚さ)は0.5〜3μmである。この膜厚は、感光性白色組成物あるいは感光性着色組成物の組成や塗布方法で大きく左右されるが、ブラックマトリックス上に乗り上げ・形成する白色層(透明層)、赤色層、緑色層、青色層の厚さは、平坦部の画素膜厚に対して薄く形成される傾向にある。そこで、画素平坦部に流れ込む樹脂組成物によって画素部分や積層PS付近の膜厚が増加し、結果として積層PSが低くなり、セルギャップが制御しにくい問題がある。   In a normal color filter substrate, the black matrix layer has a thickness of 0.5 to 3 μm and a width of 3 to 30 μm. The thickness (thickness) of each of the white pixel, red pixel, green pixel, and blue pixel is 0.5 to 3 μm. This film thickness largely depends on the composition of the photosensitive white composition or the photosensitive coloring composition and the coating method. However, the white layer (transparent layer), red layer, green layer, and blue layer that is formed on the black matrix. The thickness of the layer tends to be thinner than the pixel thickness of the flat portion. Therefore, the resin composition flowing into the pixel flat portion increases the film thickness in the vicinity of the pixel portion and the stacked PS, resulting in a problem that the stacked PS is lowered and the cell gap is difficult to control.

積層PSのいわば土台となるブラックマトリックス層は、黒色樹脂を用いて形成された液晶表示装置のコントラストアップのために各画素間に形成する細い遮光パターンである。ブラックマトリックス層を形成する方法としては、黒色非感光性樹脂を用いフォトリソグラフィー法によって保護レジストを形成し、エッチングによってマトリックス状あるいはストライプ状に形成する方法、或いは黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィー法によってマトリックス状あるいはストライプ状に形成する方法がある。黒色の色材としては、カーボンブラックや酸化チタン、あるいは複数の有機顔料を用いることができる。   The black matrix layer, which is the basis of the stacked PS, is a thin light-shielding pattern formed between the pixels in order to increase the contrast of a liquid crystal display device formed using a black resin. As a method of forming the black matrix layer, a protective resist is formed by a photolithography method using a black non-photosensitive resin, and a matrix or stripe is formed by etching, or by a photolithography method using a black photosensitive resin. There is a method of forming a matrix or stripe. As the black color material, carbon black, titanium oxide, or a plurality of organic pigments can be used.

本発明に係る感光性白色組成物は、前述したように、少なくとも、透明樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤、透明体質顔料からなる。感光性白色組成物には透明体質顔料を全固形文中に5〜40質量%添加して調整される。ブラックマトリックス及び着色画素の形成に用いる黒色感光性樹脂及び感光性着色組成物は、例えば、透明樹脂バインダに顔料成分を、分散剤を用いて分散させ、この分散液に光重合性モノマー、光重合開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製される。   As described above, the photosensitive white composition according to the present invention includes at least a transparent resin, a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, a solvent, and a transparent extender pigment. The photosensitive white composition is prepared by adding 5 to 40% by mass of a transparent extender pigment in the total solid sentence. The black photosensitive resin and photosensitive coloring composition used for the formation of the black matrix and the colored pixel are, for example, a pigment component dispersed in a transparent resin binder using a dispersant, and a photopolymerizable monomer and photopolymerization in this dispersion. It is prepared by adding an initiator, a sensitizer, a solvent and the like.

ブラックマトリックスの形成に用いる黒色感光性樹脂、着色画素の形成に用いる感光性着色組成物及び本発明の感光性白色組成物は、樹脂バインダと開始剤を主成分として、樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋される。ブラックマトリックス、着色組成物及び白色組成物の樹脂バインダを三次元架橋させるこ
とによって、パネル組み立て工程における荷重によりブラックマトリックス、着色画素及び白色画素並びに積層PSの厚みが減じるのを抑制することができる。
The black photosensitive resin used for forming the black matrix, the photosensitive coloring composition used for forming the colored pixels, and the photosensitive white composition of the present invention are mainly composed of a resin binder and an initiator, and the resin binder is photopolymerized, or It undergoes three-dimensional crosslinking through thermal polymerization or photopolymerization and thermal polymerization. By three-dimensionally crosslinking the resin binder of the black matrix, the coloring composition, and the white composition, it is possible to suppress the thickness of the black matrix, the coloring pixels, the white pixels, and the laminated PS from being reduced due to the load in the panel assembly process.

光重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、アクリレート樹脂、熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシ樹脂、光重合及び熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシアクリレート樹脂があげられる。   Examples of resin binders suitable for photopolymerization include acrylate resins, examples of resin binders suitable for thermal polymerization include epoxy resins, and examples of resin binders suitable for photopolymerization and thermal polymerization include epoxy acrylate resins. It is done.

本発明の感光性白色組成物に含有される透明体質顔料は、酸化ケイ素(シリカ)、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの群れから選ばれる少なくとも一種を用いることができる。また、透明性の点から、体質顔料の平均粒子径が500nm以下であることが好ましい。特に、屈折率がバインダー樹脂に近似し、樹脂への分散性に優れ、増粘性を発揮する微粉末シリカゲルがより好ましく用いることができる。   The transparent extender pigment contained in the photosensitive white composition of the present invention may be at least one selected from the group consisting of silicon oxide (silica), barium sulfate, aluminum oxide, calcium carbonate, and magnesium carbonate. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of an extender is 500 nm or less from a transparency point. In particular, fine powder silica gel having a refractive index close to that of a binder resin, excellent dispersibility in the resin, and exhibiting thickening can be more preferably used.

本発明の感光性白色組成物においては、感光性白色組成物の全固形分に対して5〜40質量%の透明体質顔料を含有する。感光性着色組成物の全固形分中に含まれる透明体質顔料量が5質量%未満では増粘によるPS乗り上げ効果が不十分であり、40質量%を超えると、コントラストが大きく低下し画素あるいは乗り上げ部の皮膜の断面形状が逆テーパーになる不具合が生じる。また、透明体質顔料の固形分量が40質量%を超えてしまうと、光重合性モノマーや光重合開始剤を減らさなくてはならず、画素形成ができなくなるため好ましくない。   In the photosensitive white composition of this invention, 5-40 mass% transparent extender pigment is contained with respect to the total solid of a photosensitive white composition. If the amount of the transparent extender pigment contained in the total solid content of the photosensitive coloring composition is less than 5% by mass, the effect of increasing PS by thickening is insufficient. There arises a problem that the cross-sectional shape of the coating of the portion becomes a reverse taper. On the other hand, if the solid content of the transparent extender pigment exceeds 40% by mass, the photopolymerizable monomer and photopolymerization initiator must be reduced, and pixel formation becomes impossible.

前述したように、感光性白色組成物中に透明体質顔料を含有することにより、感光性白色組成物の流動性を低く制御でき、BM硬膜物へのはじき現象が起きにくく、ポストベーキング工程でも白色組成物が画素領域に流れ込むことが少なくなる。そのため、BM部分に乗り上げ・形成される白色組成物の膜厚の画素平坦部の膜厚に比較した乗り上げ率が大きくなる。すなわち、白色組成物で主たるPS高さを確保できるため、従来より薄い膜厚の着色画素とした場合や、少ない色数の感光性着色組成物で必要なPS積層高さを得ることが可能になる。後述するように、透明体質顔料の含有量と乗り上げ率にはある程度の直線関係が得られることから、色相を優先して着色顔料の含有量と着色画素の膜厚を優先した場合でも、感光性白色組成物の透明体質顔料の含有量を変化させることで積層PSの高さを制御することが可能となる。   As described above, by containing a transparent extender pigment in the photosensitive white composition, the fluidity of the photosensitive white composition can be controlled to be low, and the repelling phenomenon to the BM hardened product hardly occurs, and even in the post-baking process. The white composition is less likely to flow into the pixel region. For this reason, the climbing rate compared to the film thickness of the flat pixel portion of the white composition formed on the BM portion is increased. That is, since the main PS height can be secured with the white composition, it is possible to obtain the necessary PS stacking height with a thinner colored pixel or with a photosensitive coloring composition having a smaller number of colors. Become. As will be described later, since a certain degree of linear relationship can be obtained between the content of the transparent extender pigment and the climbing rate, even if priority is given to the content of the colored pigment and the thickness of the colored pixel in favor of the hue, It is possible to control the height of the laminated PS by changing the content of the transparent extender pigment in the white composition.

また、透明樹脂は、黒色顔料や着色顔料あるいは透明体質顔料を分散させる樹脂であって、画素パターン露光後の現像において、未露光部がアルカリ現像液により溶解除去できる樹脂を言う。具体的には、アルキルアクリレート、環状アクリレート、環状メタクリレート、ヒドロキシエチルエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等のアクリル系モノマートエチレン性の不飽和基を有するラジカル重合性のモノマーからなるアクリル系透明樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート透明樹脂、多官能エポキシ樹脂にエチレン性の不飽和基を有するラジカル重合性のモノマーを付加させたタイプの樹脂を使用することが出来る。ただし、上記樹脂に限定されるものではない。   The transparent resin is a resin that disperses a black pigment, a color pigment, or a transparent extender pigment, and is a resin in which an unexposed portion can be dissolved and removed by an alkaline developer during development after pixel pattern exposure. Specifically, acrylic monomers such as alkyl acrylates, cyclic acrylates, cyclic methacrylates, hydroxyethyl ethyl acrylates, hydroxyethyl methacrylates, acrylic transparent resins composed of radical polymerizable monomers having ethylenically unsaturated groups, fluorene skeletons Epoxy acrylate transparent resin having a functional group or a polyfunctional epoxy resin in which a radical polymerizable monomer having an ethylenically unsaturated group is added can be used. However, it is not limited to the above resin.

光重合性モノマーとしては、例えば、以下に示すようなモノマーを混合して、又は単独で使用することができる。例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(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、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、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、グリセロール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、あるいは、ペンタエリストールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレートのカプロラクトン付加物のヘキサ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレートなどがあげられる。前記重合性モノマーの一部が、カルボキシル基含有多官能性単量体を含む重合性モノマーであることは、好ましい。例えば、ペンタエリスリトール又はその誘導体であっても良い。
As a photopolymerizable monomer, for example, the following monomers can be mixed or used alone. For example, monomers containing a hydroxyl group such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, Triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, tetramethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) ) Acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate , (Meth) acrylic esters such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, or pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tricyclodecanyl Examples include (meth) acrylates, hexa (meth) acrylates of caprolactone adducts of dipentaerystol hexa (meth) acrylate, and melamine (meth) acrylates. It is preferable that a part of the polymerizable monomer is a polymerizable monomer containing a carboxyl group-containing polyfunctional monomer. For example, pentaerythritol or a derivative thereof may be used.

ラジカル重合性モノマーの重合反応を開始させる活性種を発生する光重合開始剤としては、tert−ブチルペルオキシ−iso−ブタレ−ト、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルジオキシ)ヘキサン、1,4−ビス[α−(tert−ブチルジオキシ)−iso−プロポキシ]ベンゼン、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルジオキシ)ヘキセンヒドロペルオキシド、α−(iso−プロピルフェニル)−iso−プロピルヒドロペルオキシド、2,5−ビス(ヒドロペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、tert−ブチルヒドロペルオキシド、1,1−ビス(tert−ブチルジオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ブチル−4,4−ビス(t−ブチルジオキシ)バレレ−ト、シクロヘキサノンペルオキシド、2,2',5,5'−テトラ(tert−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラ(tert−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラ(tert−アミルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラ(tert−ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3'−ビス(tert−ブチルペルオキシカルボニル)−4,4'−ジカルボキシベンゾフェノン、tert−ブチルペルオキシベンゾエ-ト、t−ブチルジペルオキシイソフタレ-トなどの有機過酸化物や、9,10−アンスラキノン、1−クロロアンスラキノン、2−クロロアンスラキノン、オクタメチルアンスラキノン、1,2−ベンズアンスラキノンなどのキノン類や、ベンゾインメチル、ベンゾインエチルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾインなどのベンゾイン誘導体などを挙げることができる。さらに、本発明で使用することのできる光重合開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のIrgacure651、184、1173、907、369、379、819、CGI 124やBASF社製のTPO、日本化薬(株)製のKayacure DTEX、あるいは4,4‘−ジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノンのようなベンゾフェノン類の他に、ビイミダゾール化合物、トリアジン化合物などを挙げることができる。   As a photopolymerization initiator for generating an active species for initiating a polymerization reaction of a radical polymerizable monomer, tert-butylperoxy-iso-butarate, 2,5-dimethyl-2,5-bis (benzoyldioxy) hexane 1,4-bis [α- (tert-butyldioxy) -iso-propoxy] benzene, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butyldioxy) hexene hydroperoxide, α- (Iso-propylphenyl) -iso-propyl hydroperoxide, 2,5-bis (hydroperoxy) -2,5-dimethylhexane, tert-butyl hydroperoxide, 1,1-bis (tert-butyldioxy) -3,3 , 5-trimethylcyclohexane, butyl-4,4-bis (t-butyldioxy) valere -To, cyclohexanone peroxide, 2,2 ', 5,5'-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3', 4,4'-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ' , 4,4′-tetra (tert-amylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ′, 4,4′-tetra (tert-hexylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3′-bis (tert-butylperoxycarbonyl)- Organic peroxides such as 4,4′-dicarboxybenzophenone, tert-butylperoxybenzoate, t-butyldiperoxyisophthalate, 9,10-anthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2- Quinones such as chloroanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone And benzoin derivatives such as benzoin methyl, benzoin ethyl ether, α-methylbenzoin, α-phenylbenzoin, and the like. Furthermore, as photopolymerization initiators that can be used in the present invention, Irgacure 651, 184, 1173, 907, 369, 379, 819, CGI 124, manufactured by Ciba Specialty Chemicals, TPO manufactured by BASF, Nippon Chemical In addition to Kayacure DTEX manufactured by Yakuhin Co., Ltd., or benzophenones such as 4,4′-diethylaminobenzophenone and 4,4′-dimethylaminobenzophenone, biimidazole compounds and triazine compounds can be exemplified.

また、感光性着色組成物には、顔料を充分に組成物中に分散させ、基板上の塗布を容易にするために有機溶剤を含有させる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。   The photosensitive coloring composition contains an organic solvent in order to sufficiently disperse the pigment in the composition and facilitate application on the substrate. Examples of the organic solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether toluene, Examples include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, petroleum solvent, and the like. These may be used alone or in combination.

本発明のカラーフィルタ基板に係る感光性着色組成物に含有される着色顔料としては、一般に市販されている有機顔料を用いることができる。また、形成するフィルタセグメントの色相に応じて、染料、天然色素、無機顔料を併用することができる。有機顔料としては、発色性が高く、且つ耐熱性、特に耐熱分解性の高いものが好適に用いられる。有機顔料は、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。また、有機顔料は、ソルトミリング、アシッドペースティング等により微細化したものであってもよい。   As a coloring pigment contained in the photosensitive coloring composition according to the color filter substrate of the present invention, a commercially available organic pigment can be used. Moreover, a dye, a natural pigment, and an inorganic pigment can be used in combination according to the hue of the filter segment to be formed. As the organic pigment, those having high color developability and high heat resistance, particularly high heat decomposition resistance are preferably used. An organic pigment can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. Further, the organic pigment may be refined by salt milling, acid pasting or the like.

以下に、本発明のカラーフィルタ基板に係る感光性着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス(C.I.)番号で示す。赤色画素には、例えば、色材として、C.I.Pigment Red 7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。   Below, the specific example of the organic pigment which can be used for the photosensitive coloring composition which concerns on the color filter board | substrate of this invention is shown by a color index (CI) number. For the red pixel, for example, C.I. I. Pigment Red 7, 14, 41, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 81: 4, 146, 168, 177, 178, 179, 184, 185, Red pigments such as 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, and 279 can be used, and a yellow pigment and an orange pigment can also be used in combination.

黄色顔料としては、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、187、188、193、194、199、198、213、214等が挙げられる。橙色顔料としては、C.I.Pigment Orange 36、43、51、55、59、61、71、73等が挙げられる。   Examples of yellow pigments include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180 181, 182, 187, 188, 193, 194, 199, 198, 213, 214 and the like. Examples of the orange pigment include C.I. I. Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73 and the like.

赤色画素が、これら顔料のなかでジケトピロロピロール系赤色顔料、アントラキノン系赤色顔料のうち1種類以上を含む場合には、任意のRth(リタデーションの値)を得ることが容易になるため、好ましい。なぜなら、ジケトピロロピロール系赤色顔料は、その微細化処理を工夫することにより、Rthを正負のどちらにすることも可能であり、その絶対値もある程度制御可能である。また、アントラキノン系赤色顔料は、微細化処理に関わらず0に近いRthを得やすい。   In the case where the red pixel contains one or more of diketopyrrolopyrrole red pigment and anthraquinone red pigment among these pigments, it is easy to obtain an arbitrary Rth (retardation value), which is preferable. . This is because the diketopyrrolopyrrole red pigment can be made positive or negative by devising the finer treatment, and its absolute value can be controlled to some extent. In addition, anthraquinone-based red pigments easily obtain Rth close to 0 regardless of the refinement treatment.

その使用量は、顔料の合計質量を基準として、ジケトピロロピロール系赤色顔料を10〜90質量%、アントラキノン系赤色顔料を5〜70質量%とすることが、画素の色相や明度、膜厚、コントラスト等の点から好ましい。特に、コントラストに着目した場合、ジケトピロロピロール系赤色顔料を25〜75質量%、アントラキノン系赤色顔料を30〜60質量%とすることがより好ましい。   The amount used is 10 to 90% by mass of the diketopyrrolopyrrole red pigment and 5 to 70% by mass of the anthraquinone red pigment based on the total mass of the pigment. From the viewpoint of contrast and the like. In particular, when focusing on contrast, it is more preferable that the diketopyrrolopyrrole red pigment is 25 to 75% by mass and the anthraquinone red pigment is 30 to 60% by mass.

緑色画素には、例えば、C.I.Pigment Green 7、10、36、37、58等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。黄色顔料としては、赤色画素に用いる顔料として挙げたものと同様のものが使用可能である。   For example, C.I. I. Green pigments such as Pigment Green 7, 10, 36, 37, and 58 can be used, and a yellow pigment can be used in combination. As the yellow pigment, the same pigments as those used for the red pixel can be used.

青色画素には、例えば、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。紫色顔料としては、C.I.Pigment
Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等が挙げられる。
Examples of blue pixels include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, and the like can be used, and a purple pigment can be used in combination. Examples of purple pigments include C.I. I. Pigment
Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 etc. are mentioned.

青色画素が、これら顔料のなかで金属フタロシアニン系青色顔料と、ジオキサジン系紫色顔料のうち1種類以上を含む場合には、0に近い位相差を得ることが容易になる。その使用量は、顔料の合計質量を基準として、金属フタロシアニン系青色顔料を40〜100質量%、ジオキサジン系紫色顔料を1〜50質量%とすることが、画素の色相や明度、膜厚等の点から好ましい。さらに、金属フタロシアニン系青色顔料を50〜98質量%、ジ
オキサジン系紫色顔料を2〜25質量%とすることがより好ましい。上記において金属フタロシアニン系青色顔料としてはC.I.Pigment Blue 15:6、ジオキサジン系紫色顔料としてはC.I.Pigment Violet 23が、優れた耐光性、耐熱性、透明性、および着色力等の点から好適である。
When the blue pixel contains at least one of a metal phthalocyanine blue pigment and a dioxazine purple pigment among these pigments, it is easy to obtain a phase difference close to zero. The amount used is 40 to 100% by mass of the metal phthalocyanine blue pigment and 1 to 50% by mass of the dioxazine violet pigment based on the total mass of the pigment. It is preferable from the point. Further, it is more preferable that the metal phthalocyanine blue pigment is 50 to 98% by mass and the dioxazine violet pigment is 2 to 25% by mass. In the above, examples of the metal phthalocyanine blue pigment include C.I. I. Pigment Blue 15: 6, and dioxazine-based purple pigments include C.I. I. Pigment Violet 23 is preferable in terms of excellent light resistance, heat resistance, transparency, coloring power, and the like.

樹脂に顔料を分散する際には、適宜、界面活性剤、樹脂型顔料分散剤、色素誘導体等の分散剤が使用できる。また、塗布性向上、感度の向上、密着性の向上などを目的として、連鎖移動剤、界面活性剤、シランカップリング剤等の添加剤を添加しても良い。   When dispersing the pigment in the resin, a dispersant such as a surfactant, a resin-type pigment dispersant, and a dye derivative can be appropriately used. Further, additives such as a chain transfer agent, a surfactant, and a silane coupling agent may be added for the purpose of improving applicability, improving sensitivity, and improving adhesion.

感光性着色組成物は、各成分を混合し、シェーカー、デスパー、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散することにより製造することが出来る。また、感光性着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。   The photosensitive coloring composition can be produced by mixing each component and finely dispersing it using various dispersing means such as a shaker, a desper, a three-roll mill, a two-roll mill, a sand mill, a kneader, and an attritor. . In addition, the photosensitive coloring composition may be mixed with a coarse particle of 5 μm or more, preferably a coarse particle of 1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more by a means such as centrifugation, sintered filter, membrane filter, and the like. It is preferable to remove the dust.

透明基板としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板を用いる。この透明基板に、前記したようにまずブラックマトリックスの遮光パターンを予め形成する。アルカリ現像型着色レジスト材として調整した上記組成の感光性白色組成物及び感光性着色組成物を用いて、それぞれ1色ずつ、BM形成済みの透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.5〜3μmとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。その後、炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウム等の水性アルカリ現像液に浸漬するか、もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去し所望のパターンを形成して白色画素を含む各色のフィルタセグメントおよび積層PSを形成する。さらに、感光性白色組成物及び感光性着色組成物の重合を促進して硬膜するため、それぞれ必要に応じて加熱(ポストベーキング)を施す。   As the transparent substrate, a glass plate such as soda lime glass, low alkali borosilicate glass, non-alkali aluminoborosilicate glass or the like is used. As described above, a black matrix shading pattern is first formed on the transparent substrate in advance. Using the photosensitive white composition and the photosensitive coloring composition having the above-described composition prepared as an alkali development type colored resist material, spray coating, spin coating, slit coating, one color each on a BM-formed transparent substrate, It applies so that a dry film thickness may be set to 0.5-3 micrometers by application | coating methods, such as a roll coat. If necessary, the dried film is exposed to ultraviolet light through a mask having a predetermined pattern provided in contact with or non-contact with the film. Then, immerse it in an aqueous alkaline developer such as sodium carbonate or sodium hydroxide, or spray the developer with a spray to remove the uncured parts and form a desired pattern to form a filter segment for each color including white pixels And a laminated PS is formed. Furthermore, in order to accelerate | stimulate superposition | polymerization of a photosensitive white composition and a photosensitive coloring composition and to harden | cure, it heats (post-baking) as needed, respectively.

本発明のカラーフィルタ基板では画素及び積層PS部の上に、さらに透明保護層を形成しても良い。垂直配向の液晶やOCB(Optically Compensated Birefringence)と呼ばれる液晶、強誘電性液晶、ECB(Electrical Controlled Birefringence)と呼ばれる液晶など、透明電極による液晶セルギャップの厚み方向の電界駆動が必要な液晶では、画素および積層PSを形成する工程と透明保護層を形成する工程の後に、透明導電膜を形成する工程を入れる事もできる。この場合には積層上の透明電極の上か対向基板のスペーサが接触する部位に絶縁層を形成する。この絶縁層は、視野角や応答性改善などの液晶配向規制(配向制御)を目的とした配向規制突起と同時に形成しても良い。絶縁層は、カラーフィルタ基板として透明導電膜形成が不必要な、たとえばIPS(横電界)方式の液晶表示装置の場合はこれを省く事ができる。   In the color filter substrate of the present invention, a transparent protective layer may be further formed on the pixel and the laminated PS portion. In a liquid crystal that requires electric field driving in the thickness direction of the liquid crystal cell gap by a transparent electrode, such as a vertically aligned liquid crystal, a liquid crystal called OCB (Optically Compensated Birefringence), a ferroelectric liquid crystal, or a liquid crystal called ECB (Electrically Controlled Birefringence) And the process of forming a transparent conductive film can also be put after the process of forming laminated PS, and the process of forming a transparent protective layer. In this case, an insulating layer is formed on the transparent electrode on the laminated layer or at a site where the spacer of the counter substrate contacts. This insulating layer may be formed at the same time as the alignment regulating protrusion for the purpose of regulating liquid crystal alignment (alignment control) such as viewing angle and responsiveness improvement. For example, in the case of an IPS (lateral electric field) type liquid crystal display device which does not require the formation of a transparent conductive film as a color filter substrate, the insulating layer can be omitted.

液晶が垂直に配向する、たとば、VA方式の液晶表示装置では、あらかじめブラックマトリクス、白色画素、着色画素層および積層PS上に透明電極を形成し、この透明電極上に、さらに透明樹脂を用いたスペーサや配向制御用の突起を形成しても良い。   For example, in a VA liquid crystal display device in which liquid crystal is aligned vertically, a transparent electrode is formed on a black matrix, a white pixel, a colored pixel layer, and a laminated PS in advance, and a transparent resin is further used on the transparent electrode. Alternatively, a spacer or an alignment control protrusion may be formed.

透明導電膜を形成する方法は、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングと呼ばれる真空成膜の手法が一般的である。透明導電膜には、インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物を用いることができる。   As a method for forming the transparent conductive film, vacuum deposition methods called vapor deposition, ion plating, and sputtering are generally used. For the transparent conductive film, a composite oxide of a metal oxide such as indium, tin, gallium, or zinc can be used.

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。なお、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例中、「部」および「%」とは「質量部」および「質量%」をそれぞれ意味する。   Specific examples of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded. In Examples and Comparative Examples, “parts” and “%” mean “parts by mass” and “% by mass”, respectively.

本発明の効果を明確にするために、市販の黒色感光性組成物を用いて膜厚(高さ)2μmのブラックマトリックスが形成された0.7mm厚のガラス基板上に、透明体質顔料の含有量の異なる白色着色組成物のみを積層した積層部を有する擬似的なカラーフィルタを作製した。   In order to clarify the effect of the present invention, a transparent extender pigment is contained on a 0.7 mm thick glass substrate on which a black matrix having a film thickness (height) of 2 μm is formed using a commercially available black photosensitive composition. A pseudo color filter having a laminated portion in which only white coloring compositions having different amounts were laminated was produced.

まず、実施例および比較例で用いたアクリル樹脂溶液の調製について説明する。樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したポリスチレン換算の質量平均分子量である。   First, preparation of acrylic resin solutions used in Examples and Comparative Examples will be described. The molecular weight of the resin is a weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC (gel permeation chromatography).

[アクリル樹脂溶液の調製]
反応容器にシクロヘキサノン370部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度で下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を1時間かけて滴下して、重合反応を行った。
・メタクリル酸 20.0部
・メチルメタクリレート 10.0部
・n−ブチルメタクリレート 55.0部
・2−ヒドロキシエチルメタクリレート 15.0部
・2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4.0部
滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル1.0部をシクロヘキサノン50部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続行して、アクリル樹脂の溶液を得た。このアクリル樹脂の質量平均分子量Mwは、約40000であった。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃で20分間加熱乾燥し、不揮発分を測定し、測定結果に基き、先に合成したアクリル樹脂溶液に不揮発分が30%になるようにシクロヘキサノンを添加して、アクリル樹脂溶液を調製した。
[Preparation of acrylic resin solution]
A reaction vessel was charged with 370 parts of cyclohexanone, heated to 80 ° C. while injecting nitrogen gas into the vessel, and a mixture of the following monomer and thermal polymerization initiator was added dropwise at the same temperature over 1 hour to carry out the polymerization reaction. .
-20.0 parts of methacrylic acid-10.0 parts of methyl methacrylate-55.0 parts of n-butyl methacrylate-15.0 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate-4.0 parts of 2,2'-azobisisobutyronitrile After completion of the reaction, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 3 hours. Then, 1.0 part of azobisisobutyronitrile dissolved in 50 parts of cyclohexanone was added, and the reaction was further continued at 80 ° C. for 1 hour. A resin solution was obtained. The mass average molecular weight Mw of this acrylic resin was about 40000. After cooling to room temperature, about 2 g of the resin solution is sampled and heated and dried at 180 ° C. for 20 minutes, and the nonvolatile content is measured. Based on the measurement result, the previously synthesized acrylic resin solution has a nonvolatile content of 30%. Cyclohexanone was added to to prepare an acrylic resin solution.

[感光性白色組成物の調製]
表1に示す組成(質量比)の混合物を、均一になるように撹拌混合した後、1μmのフィルタで濾過し、体質顔料を含まない比較例1、含有量の異なる透明体質顔料が分散した実施例1〜5の感光性白色組成物をそれぞれ作製した。
[Preparation of photosensitive white composition]
The mixture of the composition (mass ratio) shown in Table 1 was stirred and mixed to be uniform, and then filtered through a 1 μm filter, and Comparative Example 1 containing no extender pigment was used, and transparent extender pigments having different contents were dispersed. The photosensitive white composition of Examples 1-5 was produced, respectively.

表1の組成を構成した材料の具体的内容を以下に示す。表1にはアクリル樹脂の質量を100としたときのそれぞれの成分の固形分の質量を示し、Pconはに含有される透明体質顔料(二酸化珪素:シリカ)の固形分質量%を算出した値である。
・アクリル樹脂溶液 : 先に調整したアクリル樹脂溶液
・透明体質顔料 : 日産化学社製「オルガノシリカゾル:PMA−ST」(30%PGMAc液)
・光重合性モノマー:東亜合成社製「アロニックスM402」
・光重合開始剤 : チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュア 379」・界面活性剤 : ビックケミー社製「BYK330」2%シクロヘキサノン溶液
・有機溶剤 : EEP(エチル―3―エトキシプロピオネート)/シクロヘキサノン
[白色画素、スペーサ形成]
得られた感光性白色組成物を用いて白色画素層を形成した。予め2μm膜厚で積層部のみ部分的に幅広としたストライプ状の樹脂ブラックマトリックスが形成してあるガラス基板に、感光性白色組成物をスピンレスコートにより仕上り膜厚が2.0μmとなるように塗
布した。90℃5分間乾燥の後、白色画素及び積層部形成用のストライプ状フォトマスクを介して、高圧水銀灯の光を300mJ/cm照射し、アルカリ現像液にて60秒間現像して、ストライプ形状の白色画素と、白色画素に隣接した位置のブラックマトリックス上に直径60μmのドット状積層部を得た。その後、230℃30分で硬膜した。これで、図3に示すように、透明基板上にストライプ状の白色画素とブラックマトリックス上に白色組成物からなる積層PSパターンを有する積層部を有する擬似的なカラーフィルタが得られた。
Specific contents of the materials constituting the compositions in Table 1 are shown below. Table 1 shows the mass of the solid content of each component when the mass of the acrylic resin is 100, and Pcon is a value obtained by calculating the solid content mass% of the transparent extender pigment (silicon dioxide: silica) contained in is there.
-Acrylic resin solution: previously prepared acrylic resin solution-Transparent extender pigment: "Organosilica sol: PMA-ST" (30% PGMac solution) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
Photopolymerizable monomer: “Aronix M402” manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.
Photopolymerization initiator: “Irgacure 379” manufactured by Ciba Specialty Chemicals ・ Surfactant: “BYK330” 2% cyclohexanone solution manufactured by BYK Chemie ・ Organic solvent: EEP (ethyl-3-ethoxypropionate) / cyclohexanone [ White pixel, spacer formation]
A white pixel layer was formed using the resulting photosensitive white composition. A photosensitive white composition is spin-coated on a glass substrate on which a stripe-shaped resin black matrix having a thickness of 2 μm in advance and only a laminated portion is partially widened so that the finished film thickness becomes 2.0 μm. Applied. After drying at 90 ° C. for 5 minutes, it was irradiated with 300 mJ / cm 2 of light from a high-pressure mercury lamp through a white pixel and a striped photomask for forming a laminated portion, and developed with an alkali developer for 60 seconds. A dot-shaped laminated portion having a diameter of 60 μm was obtained on a white pixel and a black matrix adjacent to the white pixel. Then, it hardened | cured at 230 degreeC for 30 minutes. As a result, as shown in FIG. 3, a pseudo color filter having a laminated portion having a stripe-shaped white pixel on a transparent substrate and a laminated PS pattern made of a white composition on a black matrix was obtained.

なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。   The alkaline developer has the following composition.

炭酸ナトリウム 1.5質量%
炭酸水素ナトリウム 0.5質量%
陰イオン系界面活性剤(花王・ペリレックスNBL) 8.0質量%
水 90.0質量%
<乗り上げ率の測定>
実施例1〜5および比較例1の感光性白色組成物を用いて作製した擬似的なカラーフィルタについて、図3に示すように、白色画素の膜厚(a)と、BM上のドット状積層部の膜厚(b)とを接触式膜厚計で測定した。また、乗り上げ率(b/a)を算出した。その結果を、表2に示した。
Sodium carbonate 1.5% by mass
Sodium bicarbonate 0.5% by mass
Anionic surfactant (Kao Perillex NBL) 8.0% by mass
90.0% by mass of water
<Measurement of ride rate>
About the pseudo color filter produced using the photosensitive white composition of Examples 1-5 and Comparative Example 1, as shown in FIG. 3, the film thickness (a) of the white pixel and the dot-like lamination on the BM The film thickness (b) of the part was measured with a contact-type film thickness meter. Moreover, the boarding rate (b / a) was calculated. The results are shown in Table 2.

<評価結果>
表2に示した結果より、透明体質顔料含有率(Pcon)と乗り上げ率との関係グラフを図4に示した。実施例1〜5と比較例1との組成の主な違いは透明体質顔料の含有量であり、透明体質顔料の量が増える程乗り上げ率が大きくなる傾向が見られ、図4に示すように透明体質顔料の含有量と乗り上げ率には略直線関係があることがわかった。
<Evaluation results>
From the results shown in Table 2, a relationship graph between the transparent extender pigment content (Pcon) and the run-up rate is shown in FIG. The main difference in composition between Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 is the content of the transparent extender pigment, and as the amount of the transparent extender pigment increases, the tendency to increase the riding rate is seen, as shown in FIG. It was found that there is a substantially linear relationship between the content of the transparent extender pigment and the climbing rate.

以上の結果、本発明の感光性白色組成物を用いた少なくともRGBWの画素を有するカラーフィルタ基板では、BM部分に乗り上げ・形成される白色組成物の膜厚のW画素平坦部の膜厚に比較した乗り上げ率を大きくし、制御することが出来、従来より薄い膜厚の着色画素とした場合や、少ない色数の感光性着色組成物で必要なPS積層高さを得ることが可能になる。   As a result of the above, in the color filter substrate having at least RGBW pixels using the photosensitive white composition of the present invention, the thickness of the white composition on the BM portion is compared with the thickness of the flat portion of the W pixel. Thus, it is possible to increase and control the climbing rate, and it is possible to obtain a necessary PS stacking height with a thinner colored pixel than in the past, or with a photosensitive colored composition having a smaller number of colors.

1・・・ガラス基板 2・・・ブラックマトリックス 3R・・・赤色画素 3G・・・・・・緑色画素 3B・・・青色画素 4・・・白色画素
5、5W、5R、5G、5B・・・積層PS 6・・・透明電極(ITO膜)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2 ... Black matrix 3R ... Red pixel 3G ... Green pixel 3B ... Blue pixel 4 ... White pixel
5, 5W, 5R, 5G, 5B ... laminated PS 6 ... transparent electrode (ITO film)

Claims (1)

基板上に少なくともブラックマトリックス、複数色の着色画素と白色画素を有し、前記ブラックマトリックス上に前記白色画素を構成する感光性白色組成物と着色画素を構成する感光性着色組成物の1色以上とを積層して形成された積層フォトスペーサを有するカラーフィルタ基板であって、前記感光性白色組成物の全固形分中に5〜40質量%の透明体質顔料を含有することを特徴とするカラーフィルタ基板。   At least one of a black matrix, a plurality of colored pixels and a white pixel on the substrate, and one or more of the photosensitive white composition constituting the white pixel and the photosensitive coloring composition constituting the colored pixel on the black matrix A color filter substrate having a laminated photospacer formed by laminating the above, wherein 5 to 40% by mass of a transparent extender pigment is contained in the total solid content of the photosensitive white composition Filter substrate.
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