JP2000066018A - Color filter consisting of high-resistance resin black matrix and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which hardly gives rise to display unevenness and residual images and color filters used for the same. SOLUTION: (A) The electric resistance of the black matrices of the color filters which are provided with the black matrices on a transparent substrate and arrayed with a plurality of coloring layers consisting of three primary colors is >=109 Ω/cm and (B) the spacers are fixed onto the black matrices or non-display parts of the substrate formed with the color filters. The resin of the black matrices is a black coating compsn. contg. any among at least a polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin and polyester resin. The light shielding agent of the black matrices is titanium black.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高抵抗樹脂ブラッ
クマトリックス用組成物、および該ブラックマトリック
ス使用のカラーフィルターおよびかかるカラーフィルタ
ーと固定スペーサーを有する液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composition for a high resistance resin black matrix, a color filter using the black matrix, and a liquid crystal display device having such a color filter and a fixed spacer.

【０００２】液晶表示装置は、液晶の電気光学応答を用
いることにより、画像や文字の表示や、情報処理などに
用いられるものであり、具体的には、パソコン、ワード
プロセッサー、ナビゲーションシステム、液晶テレビ、
ビデオなどの表示画面や、液晶プロジェクター、液晶空
間変調素子などに用いられる。2. Description of the Related Art A liquid crystal display device is used for displaying images and characters and for information processing by using the electro-optical response of a liquid crystal. Specifically, a personal computer, a word processor, a navigation system, a liquid crystal television,
It is used for display screens such as video, liquid crystal projectors, liquid crystal spatial modulation devices, and the like.

【０００３】[0003]

【従来の技術】従来の液晶表示装置の構造は、基本的に
はブラックマトリックスを有する電極基板と、透明基板
上に透明導電膜を形成した対向電極基板、および前記２
枚の基板間に挟まれた液晶層からなるものである。特
に、これら液晶表示装置を用いてカラー表示を行うに
は、ブラックマトリックスに加え、色選択性を有する画
素からなるカラーフィルターを基板上に形成する方法が
採られている。該液晶層には前もって所定の構造を取ら
せ、２枚の基板間にスペーサーを介在させて電極間隔を
保持し、この電極間に印加された電界によって構造が制
御される。この構造変化にともなって液晶層を透過する
光量が調節されることによって表示が行われる。所定の
液晶構造としては、現在Twisted Nematic（ＴＮ）構造
と呼ばれる液晶構造、すなわち厚み方向にわたってねじ
れた構造をとらせる方式が最も一般的である。2. Description of the Related Art The structure of a conventional liquid crystal display device basically includes an electrode substrate having a black matrix, a counter electrode substrate having a transparent conductive film formed on a transparent substrate, and
It consists of a liquid crystal layer sandwiched between two substrates. In particular, in order to perform color display using these liquid crystal display devices, a method is employed in which a color filter composed of pixels having color selectivity is formed on a substrate in addition to a black matrix. The liquid crystal layer has a predetermined structure in advance, a spacer is interposed between the two substrates to maintain an electrode interval, and the structure is controlled by an electric field applied between the electrodes. Display is performed by adjusting the amount of light transmitted through the liquid crystal layer with this structural change. As a predetermined liquid crystal structure, a liquid crystal structure currently called a Twisted Nematic (TN) structure, that is, a method in which a structure twisted in the thickness direction is most commonly used.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】液晶表示の課題の一つ
として表示ムラがある。特に、特開平７−１５９７８６
にあるようなインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）と呼
ばれる方式では、狭ギャップ化に伴ってギャップばらつ
きによる表示むらが発生しやすくなる。また、本方式特
有の液晶配向がブラックマトリックスの影響を受けて乱
れることがあり、表示むらや残像の原因となる。すなわ
ち、ＩＰＳ方式では液晶分子を電極基板に並行に配向さ
せるとともに、一方の基板上にのみ櫛形状の電極を対向
させて形成し、対向電極間に電界を加えることによって
透過光量を調節するが、電界が液晶層面内方向に印加さ
れる本方式では対向基板のブラックマトリックスの電気
抵抗が低いと、電界が正常に印加されず、そのために液
晶配向が正常に制御できなくなる。One of the problems of the liquid crystal display is display unevenness. In particular, JP-A-7-159786
In the method referred to as in-plane switching (IPS), display unevenness due to gap variation tends to occur as the gap is reduced. In addition, the liquid crystal orientation peculiar to the present method may be disturbed by the influence of the black matrix, which causes display unevenness and afterimage. That is, in the IPS mode, the liquid crystal molecules are aligned in parallel with the electrode substrate, and a comb-shaped electrode is formed only on one of the substrates so as to be opposed, and the amount of transmitted light is adjusted by applying an electric field between the opposed electrodes. In this method, in which an electric field is applied in the in-plane direction of the liquid crystal layer, if the electric resistance of the black matrix of the opposite substrate is low, the electric field is not applied normally, and the liquid crystal alignment cannot be controlled normally.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次の構成を有する。To solve the above problems, the present invention has the following arrangement.

【０００６】（１）基板上にブラックマトリックスを設
け、さらに３原色からなる着色層を複数配列したカラー
フィルターにおいて、（Ａ）該ブラックマトリックスの
電気抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以上であり、（Ｂ）スペーサ
ーがカラーフィルターを形成した基板のブラックマトリ
ックス上およびまたは非表示部に固定されていることを
特徴とする液晶表示用カラーフィルター。(1) In a color filter in which a black matrix is provided on a substrate and a plurality of colored layers of three primary colors are arranged, (A) the black matrix has an electric resistance of 10 ⁹ Ω · cm or more; A) a color filter for liquid crystal display, wherein the spacer is fixed on the black matrix of the substrate on which the color filter is formed and / or on the non-display portion.

【０００７】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の液晶表示素子に使用する
カラーフィルターは、透明基板上にブラックマトリツク
スを設け、さらにその上に３原色からなる着色そうを複
数配列したものである。カラーフィルターは３原色から
なる各着色層により被覆された画素を一絵素とし、多数
の絵素によって構成されている。ブラックマトリックス
は、各画素間に配列された遮光領域を示し、液晶表示素
子の表示コントラストを向上させるために設けられてい
る。ブラックマトリツクスの遮光性は一般にＯＤ(optic
al density)値で示され、入射光強度Ｉ₀が試料を透過し
た後の透過光強度がＩである時、下式のように表され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A color filter used in the liquid crystal display device of the present invention is one in which a black matrix is provided on a transparent substrate, and a plurality of colored elements consisting of three primary colors are arranged thereon. The color filter is composed of a large number of picture elements, with pixels covered by each of the three primary color layers as one picture element. The black matrix indicates a light-shielding region arranged between the pixels, and is provided to improve the display contrast of the liquid crystal display device. In general, the light shielding property of black matrix is OD (optic
al density), and when the transmitted light intensity after the incident light intensity I ₀ has passed through the sample is I, it is represented by the following equation.

【０００８】 ＯＤ値 ＝ log₁₀ （Ｉ₀／Ｉ） （１） ＯＤ値は、例えば顕微分光器（大塚電子製MCPD2000）を
用いて上記の関係式より求められる。OD value = log ₁₀ (I ₀ / I) (1) The OD value is obtained from the above relational expression using, for example, a microspectroscope (MCPD2000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

【０００９】ブラックマトリックスは、波長４３０〜６
４０ｎｍの可視光域においてがＯＤ値が２．５以上であ
ることが好ましい。より好ましくは３．５以上、さらに
好ましくは４．０以上である。ＯＤ値が２．５以下であ
る場合、液晶駆動時の表示のコントラストが低下し、表
示品位が著しく低下する。ブラックマトリックスにより
十分に遮光されず、液晶表示装置内に形成された薄膜ト
ランジスター等に光が入射した場合、薄膜トランジスタ
の誤動作を生じる場合がある。より好ましくは３．５以
上が使用される。The black matrix has a wavelength of 430-6.
The OD value is preferably 2.5 or more in a visible light region of 40 nm. It is more preferably at least 3.5, even more preferably at least 4.0. When the OD value is 2.5 or less, the contrast of display at the time of driving the liquid crystal is reduced, and the display quality is significantly reduced. When light is not sufficiently shielded by the black matrix and light enters a thin film transistor or the like formed in the liquid crystal display device, a malfunction of the thin film transistor may occur. More preferably, 3.5 or more is used.

【００１０】本発明でブラックマトリックス用遮光剤と
して好ましく使用される素材は、チタン酸化物、チタン
窒酸化物、鉄酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、マン
ガン酸化物、などの金属酸化物、およびそれらの複合酸
化物、銅硫化物、銀硫化物、、鉄硫化物、などの金属硫
化物、および各種顔料など、それ自体の電気抵抗が高い
ものであり、高分子中に分散された薄膜の抵抗が１０⁹
Ω・ｃｍ以上となることが必要である。それ以下である
と、液晶駆動用に印加された電界がブラックマトリック
スに感応して乱れ、液晶配向の乱れ、残像発生の原因と
なる。In the present invention, materials preferably used as a light shielding agent for a black matrix include metal oxides such as titanium oxide, titanium nitride oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide and manganese oxide. And their composite oxides, metal sulfides such as copper sulfide, silver sulfide, iron sulfide, and various pigments, etc., have high electrical resistance per se, and are thin films dispersed in polymers. Has a resistance of 10 ⁹
It is necessary to be Ω · cm or more. If it is less than that, the electric field applied for driving the liquid crystal is disturbed in response to the black matrix, which causes disturbance of liquid crystal alignment and generation of an afterimage.

【００１１】従来からブラックマトリックス用遮蔽剤と
してカーボンブラックが使用されているが、カーボンブ
ラックは遮光性は高いものの、電気抵抗が低い。カーボ
ブラックの組成比率を減少させることによって高抵抗化
を図ることは可能であるが、その際には高い遮光性を保
てないという課題がある。Conventionally, carbon black has been used as a black matrix shielding agent. Carbon black has high light-shielding properties but low electric resistance. Although it is possible to increase the resistance by reducing the composition ratio of carboblack, there is a problem that high light-shielding properties cannot be maintained.

【００１２】ブラックマトリックスの電気抵抗（ρ）は
ガードリング付きの３端子法で黒色被覆膜（電極面積
（Ｓ）、遮光膜厚（ｄ））の上下に設けられた電極面に
電圧（Ｖ）を印加し、流れた電流（Ｉ）から、次式を用
いて求められる。The electrical resistance (ρ) of the black matrix is determined by applying a voltage (V) to electrode surfaces provided above and below a black coating film (electrode area (S), light-shielding film thickness (d)) by a three-terminal method with a guard ring. ) Is applied, and the current (I) is obtained from the following equation.

【００１３】 ρ ＝ （Ｖ／Ｉ）・（Ｓ／ｄ） （２） また、上記の方法で測定が困難な場合には、ブラツクマ
トリックスを構成するストライプ状の黒色被覆膜上に平
行する２本の電極を設け、２本の電極間隔（Ｄ）、黒色
被覆膜の厚みと、幅（それぞれＴ、Ｗ）、および電極間
の印加電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）から次式を用いて求めて
もよい。Ρ = (V / I) · (S / d) (2) When it is difficult to perform the measurement by the above-described method, it is necessary to set the parallel direction on the black coating film of the stripe shape constituting the black matrix. Two electrodes are provided, and the following formula is used based on the interval (D) between the two electrodes, the thickness and width (T and W, respectively) of the black coating film, and the applied voltage (V) and current (I) between the electrodes. You may ask for it.

【００１４】 ρ ＝ （Ｖ／Ｉ）・（Ｔ・Ｗ／Ｄ） （３） 特に、電気抵抗が高い遮光剤としては、酸化チタン（Ｔ
ｉｘＯｙ、一般にｘ／ｙは１／２より大）、チタン酸窒
化物（ＴｉｘＮｙＯｚ）を用いた高抵抗遮蔽膜が好まし
く用いられる。本発明に使用されるチタンブラックの一
次粒子径は１００ｎｍ以下、より好ましくは６０ｎｍ以
下が好ましい。一次粒子径は、電子顕微鏡による算術平
均により求めることができる。またこれらの遮光剤が分
散された薄膜内に、電気抵抗、色度の調整のために着色
顔料、染料を加えてもよい。Ρ = (V / I) · (T · W / D) (3) In particular, as a light-shielding agent having a high electric resistance, titanium oxide (T
ixOy, generally x / y is greater than 1/2), and a high-resistance shielding film using titanium oxynitride (TixNyOz) is preferably used. The primary particle diameter of the titanium black used in the present invention is preferably 100 nm or less, more preferably 60 nm or less. The primary particle diameter can be determined by arithmetic mean with an electron microscope. Further, a coloring pigment or a dye may be added to the thin film in which these light-shielding agents are dispersed for adjusting electric resistance and chromaticity.

【００１５】ブラックマトリックスの樹脂剤または結着
剤として使用される高分子材料としては、エポキシ系樹
脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系
樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ゼラ
チンなどの感光性または非感光性の材料が好ましく用い
られる。感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋
型樹脂光重合型樹脂などのタイプがあり、特に、エチレ
ン不飽和結合を有するモノマ、オリゴマまたはポリマと
紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む感光性
組成物、感光性ポリアミック酸組成物などが好適に用い
られる。非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリマな
どで現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、透
明導電膜の成膜工程や液晶表示素子の製造工程でかかる
熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、
また、液晶表示素子の製造工程で使用される有機溶剤へ
の耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹
脂が特に好ましく用いられる。The polymer material used as a resin or binder for the black matrix includes photosensitive resins such as epoxy resins, acrylic resins, urethane resins, polyester resins, polyimide resins, polyolefin resins, and gelatin. Or non-photosensitive materials are preferably used. As the photosensitive resin, there are types such as a photodecomposable resin, a photocrosslinkable resin and a photopolymerizable resin, and in particular, a monomer, an oligomer or a polymer having an ethylenically unsaturated bond and an initiator which generates a radical by ultraviolet rays. A photosensitive composition, a photosensitive polyamic acid composition, and the like are preferably used. As the non-photosensitive resin, those which can be developed with the above-mentioned various polymers are preferably used. However, heat-resistant resins capable of withstanding such heat in the process of forming a transparent conductive film and the process of manufacturing a liquid crystal display element are preferably used. A resin having
In addition, since a resin having resistance to an organic solvent used in a manufacturing process of a liquid crystal display element is preferable, a polyimide resin is particularly preferably used.

【００１６】ポリイミド系樹脂の中でも、ポリイミド樹
脂、ケイ素含有ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン
樹脂、ポリマレイミド樹脂等のポリイミド系樹脂である
ことが好ましい。これらの樹脂の前駆体樹脂とチタンブ
ラックから製造される塗液は保存安定性に優れ、また得
られたブラックマトリックスは平坦性、塗布性、耐熱性
の点ですぐれている。Among the polyimide resins, a polyimide resin such as a polyimide resin, a silicon-containing polyimide resin, a polyimidesiloxane resin, and a polymaleimide resin is preferable. A coating liquid produced from a precursor resin of these resins and titanium black has excellent storage stability, and the resulting black matrix has excellent flatness, coatability, and heat resistance.

【００１７】ポリイミド系高分子膜は例えば、前駆体と
してのポリアミック酸を加熱閉環イミド化することによ
って形成される。ポリアミック酸は、通常一般式（１）
で表される構造単位を主成分とする。The polyimide-based polymer film is formed, for example, by subjecting a polyamic acid as a precursor to heat ring-closing imidization. The polyamic acid generally has the general formula (1)
The main component is a structural unit represented by

【００１８】[0018]

【化１】 ここで一般式（１）のｎは０あるいは１〜４の数であ
る。Ｒ¹は酸成分残基であり、Ｒ¹は少なくとも２個の炭
素原子を有する３価または４価の有機基を示す。耐熱性
の面から、Ｒ¹は環状炭化水素、芳香族環または芳香族
複素環を含有し、かつ炭素数６から３０の３価または４
価の基が好ましい。Ｒ¹の例として、フェニル基、ビフ
ェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン
基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルフォン基、
ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニル
トリフルオロプロパン基、シクロブチル基、シクロペン
チル基などから誘導された基が挙げられるがこれらに限
定されるものではない。Embedded image Here, n in the general formula (1) is 0 or a number of 1 to 4. R ¹ is an acid component residue, and R ¹ is a trivalent or tetravalent organic group having at least two carbon atoms. From the viewpoint of heat resistance, R ¹ contains a cyclic hydrocarbon, an aromatic ring or an aromatic heterocycle, and has 6 to 30 carbon atoms.
Valent groups are preferred. Examples of R ¹ include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthalene group, a perylene group, a diphenyl ether group, a diphenylsulfone group,
Examples include, but are not limited to, groups derived from diphenylpropane, benzophenone, biphenyltrifluoropropane, cyclobutyl, cyclopentyl, and the like.

【００１９】Ｒ²は少なくなくとも２個の炭素原子を有
する２価の有機基を示す。耐熱性の面から、Ｒ²は環状
炭化水素、芳香族環または芳香族複素環を含有し、かつ
炭素数６から３０の２価の基が好ましい。Ｒ²の例とし
て、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフ
タレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェ
ニルスルフォン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェ
ノン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェニ
ルメタン基、シクロヘキシルメタン基などから誘導され
た基が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
一般式（１）で表される構造単位を主成分とするポリマ
ーはＲ¹、Ｒ²がこれらの内各々１個から構成されていて
も良いし、各々２種以上から構成される共重合体であっ
ても良い。R ² represents a divalent organic group having at least two carbon atoms. From the viewpoint of heat resistance, R ² is preferably a divalent group containing a cyclic hydrocarbon, an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring and having 6 to 30 carbon atoms. Examples of R ² include phenyl, biphenyl, terphenyl, naphthalene, perylene, diphenylether, diphenylsulfone, diphenylpropane, benzophenone, biphenyltrifluoropropane, diphenylmethane, cyclohexylmethane, and the like. Derived groups include, but are not limited to.
In the polymer having the structural unit represented by the general formula (1) as a main component, R ¹ and R ² may each be composed of one of these, or a copolymer composed of two or more of each. It may be.

【００２０】一般に樹脂ブラックマトリックスの塗液は
基板上に、ディップ法、ロールコータ法、スピナー法、
ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などによ
って塗布され、この後、オーブンやホットプレートを用
いて加熱乾燥および硬化を行う。加熱条件は、使用する
樹脂、溶媒、塗布量により異なるが、通常５０〜４００
℃で、１〜３００分加熱することが好ましい。Generally, a coating liquid of a resin black matrix is applied onto a substrate by dipping, roll coating, spinner, or the like.
It is applied by a die coating method, a method using a wire bar, or the like, and thereafter, is heated and dried and cured using an oven or a hot plate. The heating conditions vary depending on the resin used, the solvent and the amount of application, but are usually 50 to 400.
It is preferable to heat at a temperature of 1 to 300 minutes.

【００２１】電気抵抗は、それらの遮光材と樹脂分散材
または結合剤として使用する樹脂の体積比率にも依存す
る。遮光材／ポリイミド樹脂の重量組成比では、９０／
１０〜４０／６０の範囲が高抵抗かつ高いＯＤ値を有す
る上で好ましい。重量比率が９０／１０以上となると、
電気抵抗が低下する。また、４０／６０以下となるとＯ
Ｄ値が急激に低下する。ただし、ブラックマトリックス
の色度調整等のために、電気抵抗やＯＤ値が低下しない
範囲で遮光材の一部を他の顔料に代えることも可能であ
る。The electric resistance also depends on the volume ratio between the light-shielding material and the resin used as the resin dispersant or binder. The weight composition ratio of the light shielding material / polyimide resin is 90 /
The range of 10 to 40/60 is preferable in terms of high resistance and high OD value. When the weight ratio is 90/10 or more,
Electric resistance decreases. On the other hand, when the ratio falls below 40/60, O
The D value drops sharply. However, for the purpose of adjusting the chromaticity of the black matrix and the like, a part of the light shielding material can be replaced with another pigment as long as the electric resistance and the OD value do not decrease.

【００２２】以下に本発明の具体例としてポリイミド樹
脂／チタンブラックからなるブラックマトリックスの形
成方法について述べる。本発明におけるポリイミド樹脂
前駆体としてのポリアミック酸は、上記（１）で表され
る構造単位を主成分とする。遮光剤が分散されたポリア
ミック酸膜を湿式エッチングによりパターン加工を行う
場合、前駆体の分子量が大き過ぎると、現像に要する時
間が長くなり過ぎるという問題がある。このため通常重
合度は、５から１０００の範囲にすることが望ましい。Hereinafter, a method for forming a black matrix composed of polyimide resin / titanium black will be described as a specific example of the present invention. The polyamic acid as the polyimide resin precursor in the present invention contains the structural unit represented by the above (1) as a main component. When pattern processing is performed on a polyamic acid film in which a light-shielding agent is dispersed by wet etching, if the molecular weight of the precursor is too large, there is a problem that the time required for development becomes too long. For this reason, it is usually desirable that the polymerization degree is in the range of 5 to 1,000.

【００２３】次に、上記のチタンブラックが分散された
ポリアミック酸膜を、化学処理または加熱処理し，イミ
ド環やその他の環状構造を有するポリマ（ポリイミド、
ポリアミドイミド）となすことによりチタンブラックが
分散されたポリイミド膜が得られる。このほか、ポリア
ミック酸エステルなどからポリイミド膜を得ることもで
きる。Next, the above-mentioned polyamic acid film in which titanium black is dispersed is subjected to a chemical treatment or a heat treatment to obtain a polymer having an imide ring or another cyclic structure (polyimide,
(Polyamide imide), a polyimide film in which titanium black is dispersed can be obtained. In addition, a polyimide film can be obtained from a polyamic acid ester or the like.

【００２４】ブラックマトリクス用の樹脂がポリイミド
の場合、ペースト溶媒としては、通常、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ
−ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、γ−
ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒などが好適に
使用される。When the resin for the black matrix is polyimide, the paste solvent is usually N-methyl-2.
-Pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N
Amide polar solvents such as dimethylformamide, γ-
Lactone-based polar solvents such as butyrolactone are preferably used.

【００２５】樹脂ブラックマトリクスの製法としては、
ペーストを透明基板上に塗布・乾燥した後に、パターニ
ングを行う。ペーストを塗布する方法としては、ディッ
プ法、ロールコータ法、スピナー法、ダイコーティング
法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、こ
の後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セ
ミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、
溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常６０〜２０
０℃で１〜６０分加熱することが好ましい。The method for producing the resin black matrix is as follows:
After applying and drying the paste on the transparent substrate, patterning is performed. As a method of applying the paste, a dip method, a roll coater method, a spinner method, a die coating method, a method using a wire bar, or the like is suitably used, and thereafter, heat drying (semi-curing) is performed using an oven or a hot plate. . The semi-cure condition depends on the resin used,
Although it depends on the solvent and the amount of paste applied, it is usually 60 to 20
It is preferable to heat at 0 ° C. for 1 to 60 minutes.

【００２６】このようにして得られたペースト被膜は、
樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フ
ォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光
性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜
を形成した後に、露光・現像を行う。必要に応じて、ポ
ジ型フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、また、
加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆体か
らポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干
異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱する
のが一般的である。以上のプロセスにより、透明基板上
に額縁を有するブラックマトリクスが形成される。The paste film thus obtained is
If the resin is a non-photosensitive resin, after forming a positive photoresist film thereon, or, if the resin is a photosensitive resin, as it is or after forming an oxygen barrier film, Perform exposure and development. If necessary, remove the positive photoresist or oxygen barrier film,
Heat and dry (this cure). These curing conditions are slightly different depending on the coating amount when a polyimide resin is obtained from the precursor, but it is generally heated at 200 to 300 ° C. for 1 to 60 minutes. Through the above process, a black matrix having a frame is formed on the transparent substrate.

【００２７】本発明で用いられる樹脂ブラックマトリク
スの膜厚は、好ましくは０．５〜１．５μｍ、より好ま
しくは０．８μｍ〜１．２μｍである。後述するように
樹脂ブラックマトリクスの膜厚は液晶表示素子のセルギ
ャップを確保する上で重要であり、膜厚が０．５μｍよ
りも薄い場合は、十分なセルギャップの確保が難しくな
り、また、遮光性が不十分になることからも好ましくな
い。また、膜厚が１．５μｍよりも厚い場合は、遮光性
は確保できるものの、カラーフィルタの平坦性が犠牲に
なり易く、段差が生じ易い。表面段差が生じた場合、カ
ラーフィルタ上部に透明導電膜や液晶配向膜を形成させ
ても段差は殆ど軽減されず、液晶配向膜のラビングによ
る配向処理が不均一になったり、セルギャップにバラツ
キが生じたりして、液晶表示素子の表示品位が低下す
る。表面段差を小さくするためには、着色層上に透明保
護膜を設けることが有効であるが、カラーフィルタの構
造が複雑になり、製造コストが高くなる点では不利であ
る。The thickness of the resin black matrix used in the present invention is preferably 0.5 to 1.5 μm, more preferably 0.8 to 1.2 μm. As described later, the thickness of the resin black matrix is important in securing the cell gap of the liquid crystal display element. When the thickness is smaller than 0.5 μm, it becomes difficult to secure a sufficient cell gap, It is not preferable because the light-shielding property becomes insufficient. When the thickness is more than 1.5 μm, the light-shielding property can be secured, but the flatness of the color filter is easily sacrificed, and a step is easily generated. When a surface step occurs, even if a transparent conductive film or a liquid crystal alignment film is formed on the color filter, the step is hardly reduced, and the alignment treatment by rubbing of the liquid crystal alignment film becomes non-uniform, and the cell gap varies. For example, the display quality of the liquid crystal display element is degraded. To reduce the surface step, it is effective to provide a transparent protective film on the colored layer, but it is disadvantageous in that the structure of the color filter becomes complicated and the production cost increases.

【００２８】本発明の液晶表示装置用基板上には、液晶
層のギャップ間隔をより精度よく制御するために固定さ
れたスペーサーを形成される。固定されたスペーサーと
は、特開平４−３１８８１６に示されるように液晶表示
装置用基板の特定の場所に固定され、液晶表示装置を作
製した際に対向基板と接するものである。これにより対
向基板との間に、一定のギャップが保持される。このギ
ャップに、液晶が注入される。固定されたスペーサーを
配することにより、ギャップ間隔をより精度よく制御だ
けでなく、液晶表示装置の製造工程において球状スペー
サーを散布する工程や、シール剤内にロッド状のスペー
サーを混練りする工程を省略することができるという利
点がある。On the substrate for a liquid crystal display device of the present invention, a fixed spacer is formed to more precisely control the gap interval of the liquid crystal layer. The fixed spacer is fixed at a specific position on the liquid crystal display device substrate as shown in JP-A-4-318816, and comes into contact with the opposite substrate when the liquid crystal display device is manufactured. As a result, a certain gap is maintained with the counter substrate. Liquid crystal is injected into this gap. By disposing the fixed spacers, not only can the gap interval be controlled more precisely, but also the process of spraying spherical spacers in the manufacturing process of the liquid crystal display device and the process of kneading rod-shaped spacers in the sealant There is an advantage that it can be omitted.

【００２９】固定されたスペーサーの形成は、フォトリ
ソグラフィーや印刷、電着などの方法によって行われ
る。スペーサーを容易に設計通りの位置に形成できるの
で、フォトリソグラフィーによって形成することが好ま
しい。スペーサーはカラーフィルターの着色層を形成す
る時にそれらの着色層を積層しながら形成させても良い
し、着色層形成後に設けてもよい。以下に、３原色の着
色層を形成する際にそれらの着色層３層を積層して固定
スペーサーを設けた場合について述べる。The fixed spacer is formed by a method such as photolithography, printing, or electrodeposition. Since the spacer can be easily formed at a designed position, it is preferable to form the spacer by photolithography. The spacer may be formed while stacking the colored layers when forming the colored layers of the color filter, or may be provided after the colored layers are formed. Hereinafter, a case will be described in which three colored layers are stacked to form a fixed spacer when the colored layers of the three primary colors are formed.

【００３０】上記の方法で作製された樹脂ブラックマト
リクス間には、通常（２０〜２００）μｍ×（２０〜３
００）μｍの開口部が設けられるが、この開口部を少な
くとも被覆するように３原色からなる着色層が複数配列
される。加色法によりカラー表示を行う場合は、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が選ばれ、減色法
によりカラー表示を行う場合は、シアン（Ｃ）、マゼン
タ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３原色が選ばれる。一般に
は、これらの３原色を含んだ要素を１単位としてカラー
表示の絵素とすることができる。着色層には、着色剤に
より着色された樹脂が用いられる。Usually, (20-200) μm × (20-3)
00) An opening of μm is provided, and a plurality of colored layers of three primary colors are arranged so as to cover at least the opening. When color display is performed by the additive color method, three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are selected. When color display is performed by the subtractive color method, cyan (C) and magenta (M) are used. ) And yellow (Y). Generally, a picture element for color display can be formed by using an element including these three primary colors as one unit. For the coloring layer, a resin colored with a coloring agent is used.

【００３１】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料などを好適に用いることができ、
さらには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤などの
種々の添加剤を添加しても良い。有機顔料としては、フ
タロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリ
ドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が
好適に用いられる。As the coloring agent used in the coloring layer, organic pigments, inorganic pigments, dyes and the like can be suitably used.
Further, various additives such as an ultraviolet absorber, a dispersant, and a leveling agent may be added. As the organic pigment, phthalocyanine-based, aziraki-based, condensed azo-based, quinacridone-based, anthraquinone-based, perylene-based, and perinone-based pigments are preferably used.

【００３２】着色層に用いられる樹脂としては、エポキ
シ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹
脂、ゼラチンなどの感光性または非感光性の材料が好ま
しく用いられ、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは
溶解させて着色することが好ましい。感光性の樹脂とし
ては、光分解型樹脂、光架橋型樹脂光重合型樹脂などの
タイプがあり、特に、エチレン不飽和結合を有するモノ
マ、オリゴマまたはポリマと紫外線によりラジカルを発
生する開始剤とを含む感光性組成物、感光性ポリアミッ
ク酸組成物などが好適に用いられる。非感光性の樹脂と
しては、上記の各種ポリマなどで現像処理が可能なもの
が好ましく用いられるが、透明導電膜の成膜工程や液晶
表示素子の製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱
性を有する樹脂が好ましく、また、液晶表示素子の製造
工程で使用される有機溶剤への耐性を持つ樹脂が好まし
いことから、ポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられ
る。As the resin used for the colored layer, a photosensitive or non-photosensitive material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, and gelatin is preferably used. It is preferable to disperse or dissolve the colorant in these resins for coloring. As the photosensitive resin, there are types such as a photodecomposable resin, a photocrosslinkable resin and a photopolymerizable resin, and in particular, a monomer, an oligomer or a polymer having an ethylenically unsaturated bond and an initiator which generates a radical by ultraviolet rays. A photosensitive composition, a photosensitive polyamic acid composition, and the like are preferably used. As the non-photosensitive resin, those which can be developed with the above-mentioned various polymers are preferably used. However, heat-resistant resins capable of withstanding such heat in the process of forming a transparent conductive film and the process of manufacturing a liquid crystal display element are preferably used. Is preferable, and a resin having resistance to an organic solvent used in a manufacturing process of a liquid crystal display element is preferable. Therefore, a polyimide resin is particularly preferably used.

【００３３】着色層を形成する方法としては、着色ペー
ストを樹脂ブラックマトリクスを形成した基板上に塗布
・乾燥した後に、パターニングを行う。着色剤を分散ま
たは溶解させ着色ペーストを得る方法としては、溶媒中
に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグ
ラインダー、ボールミル等の分散機中で分散させる方法
などがあるが、この方法に特に限定されない。As a method for forming a colored layer, a colored paste is applied on a substrate on which a resin black matrix is formed, dried, and then patterned. As a method of obtaining a colored paste by dispersing or dissolving the colorant, after mixing the resin and the colorant in a solvent, three-roll, sand grinder, there is a method of dispersing in a dispersing machine such as a ball mill, The method is not particularly limited.

【００３４】着色ペーストを塗布する方法としては、黒
色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコータ
法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーに
よる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホ
ットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。
セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布
量によりことなるが通常６０〜２００℃で１〜６０分加
熱することが好ましい。As a method for applying the colored paste, a dip method, a roll coater method, a spinner method, a die coating method, a method using a wire bar, or the like is preferably used, as in the case of the black paste. Heat drying (semi-cure) is performed using a plate.
The semi-curing conditions vary depending on the resin, solvent and paste applied amount, but it is usually preferable to heat at 60 to 200 ° C. for 1 to 60 minutes.

【００３５】このようにして得られた着色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ
型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が
感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮
断膜を形成した後に、露光・現像を行う。必要に応じ
て、ポジ型フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去し、
また、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、樹
脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る
場合には、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱する
のが一般的である。以上のプロセスにより、ブラックマ
トリクスを形成した基板上にパターニングされた着色層
が形成される。In the case where the resin is a non-photosensitive resin, the colored paste film thus obtained is formed after forming a positive type photoresist film on the non-photosensitive resin. In some cases, exposure and development are performed as they are or after forming an oxygen barrier film. If necessary, remove the positive photoresist or oxygen barrier film,
Further, it is heated and dried (this cure). The curing conditions vary depending on the resin, but when a polyimide resin is obtained from the precursor, it is generally heated at 200 to 300 ° C. for 1 to 60 minutes. Through the above process, a patterned colored layer is formed on the substrate on which the black matrix is formed.

【００３６】上記のように樹脂ブラックマトリクスを形
成した基板上に第１色目の着色層を全面にわったて形成
した後に、不必要な部分をフォトリソグラフィ法により
除去し、所望の第１色目の着色層のパターンを形成す
る。この場合、樹脂ブラックマトリクスの開口部を少な
くとも被覆する部分と着色層の積層によりスペーサーを
形成する部分に着色層を残す。着色層の積層によりスペ
ーサーを形成する部分は表示領域内のマトリクス上およ
び表示領域周辺部に設けられた額縁上の双方である。第
２色目、第３色目も同様な操作を繰り返し、樹脂ブラッ
クマトリクスの開口部上には１層の着色層が、また、ス
ペーサーには３層の着色層が残るように着色層を形成す
る。開口部上の着色層とスペーサーを形成する着色層と
は連続していても、また、分離されていても差支えな
い。ただし、カラーフィルタ上に形成するＩＴＯ膜を開
口部上の着色層とスペーサー間で断線させ、カラーフィ
ルタ側と対向基板との導通を防止する場合は、開口部上
の着色層とスペーサーを形成する着色層とは分離・分画
されている方が好ましい。After the first color layer is formed over the entire surface of the substrate on which the resin black matrix is formed as described above, unnecessary portions are removed by photolithography to obtain a desired first color. The pattern of the coloring layer is formed. In this case, the colored layer is left at least in the portion covering the opening of the resin black matrix and in the portion where the spacer is formed by laminating the colored layer. The portions where the spacers are formed by stacking the coloring layers are both on the matrix in the display area and on the frame provided around the display area. The same operation is repeated for the second color and the third color to form a colored layer such that one colored layer remains on the opening of the resin black matrix and three colored layers remain on the spacer. The coloring layer on the opening and the coloring layer forming the spacer may be continuous or separated. However, when the ITO film formed on the color filter is disconnected between the coloring layer and the spacer on the opening to prevent conduction between the color filter and the counter substrate, the coloring layer and the spacer on the opening are formed. It is preferable that the color layer is separated and fractionated.

【００３７】３原色の着色層の膜厚は、特に限定されな
いが、１層当たり１〜３μｍであることが好ましく、こ
の場合の３原色の着色層の各膜厚の合計は、３〜９μｍ
となる。合計膜厚が３μｍよりも小さい場合には、十分
なセルギャップが得られず、また、９μｍを越える場合
には、着色層の均一塗布が難しくなり、さらにカラーフ
ィルタ上に形成される透明導電膜の信頼性が低下し、好
ましくない。The thickness of the three primary color layers is not particularly limited, but is preferably 1 to 3 μm per layer. In this case, the total thickness of the three primary color layers is 3 to 9 μm
Becomes When the total thickness is less than 3 μm, a sufficient cell gap cannot be obtained, and when the total thickness exceeds 9 μm, uniform application of the colored layer becomes difficult, and furthermore, a transparent conductive film formed on the color filter Is undesirably reduced in reliability.

【００３８】本発明のカラーフィルタを用いてセルギャ
ップを保持した場合は、例えば、３原色としてＲ、Ｇ、
Ｂを選んだ場合、Ｒに対してはＧ＋Ｂ＋Ｂｋ（樹脂ブラ
ックマトリクス）の膜厚が、Ｇに対してはＢ＋Ｒ＋Ｂｋ
の膜厚が、また、Ｂに対してはＲ＋Ｇ＋Ｂｋの膜厚が液
晶表示素子におけるセルギャップに相当することにな
る。When the cell gap is maintained by using the color filter of the present invention, for example, R, G,
When B is selected, the film thickness of G + B + Bk (resin black matrix) for R, and B + R + Bk for G
The film thickness of R + G + Bk for B corresponds to the cell gap in the liquid crystal display element.

【００３９】着色層を形成するペーストにおいて着色剤
の分散性を上げたり、均一塗布などを目的としてレベリ
ング性を向上させた場合には、３原色からなる着色層の
積層により形成されたスペーサー高さは、画素部におけ
る３原色の着色層の各膜厚の合計よりも小さくなる。す
なわち、セルギャップはＲに対してはＧ＋Ｂ＋Ｂｋの膜
厚よりも小さくなり、同様にＧに対してはＢ＋Ｒ＋Ｂ
ｋ、また、Ｂに対してはＲ＋Ｇ＋Ｂｋの膜厚よりも小さ
くなる。When the dispersibility of the colorant is increased in the paste for forming the colored layer or the leveling property is improved for the purpose of uniform application, the height of the spacer formed by laminating the colored layers of three primary colors is increased. Is smaller than the sum of the film thicknesses of the three primary color layers in the pixel portion. That is, the cell gap becomes smaller than the film thickness of G + B + Bk for R, and similarly, the cell gap becomes B + R + B for G.
For k and B, the thickness is smaller than the film thickness of R + G + Bk.

【００４０】本発明における３原色からなる着色層の積
層により形成されたスペーサーが樹脂ブラックマトリク
ス上および額縁上に形成されるが、スペーサーの面積や
配置場所は液晶表示素子を作成する場合にカラーフィル
タと対向するアクテイブマトリクス基板の構造に大きく
影響を受ける。そのため対向する透明電極基板側の制約
がない場合は、スペーサーの面積や配置場所は、特に限
定されないが、画素のサイズを考えた場合、表示領域内
のマトリクス上に設けられるスペーサーひとつ当たりの
面積は、１０μｍ² 〜１０００μｍ² であることが好ま
しい。１０μｍ² よりも小さい場合は、精密なパターン
の形成や積層が難しく、また、１０００μｍ² よりも大
きい場合は、スペーサー部の形状にもよるがブラックマ
トリクス上に完全に配置することが難しくなる。また、
表示領域周辺部に設けられた額縁上のスペーサーの面積
は、１０μｍ² 以上であれば特に限定されるものでな
い。表示領域内のマトリクス上に設けられるスペーサー
とは面積を変えることも、単位面積当たりの数を変える
ことも可能である。液晶表示素子を製造する際のカラー
フィルタと透明電極基板との貼り合わせ条件にもよる
が、例えば、表示領域内のマトリクス上に設けられるス
ペーサーよりも面積を大きくしても差支えない。In the present invention, a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors is formed on a resin black matrix and a frame, and the area and arrangement of the spacer are different from those of a color filter when a liquid crystal display element is manufactured. Greatly affected by the structure of the active matrix substrate facing the substrate. Therefore, if there is no restriction on the side of the transparent electrode substrate facing the area, the area and location of the spacer is not particularly limited, but considering the size of the pixel, the area per spacer provided on the matrix in the display area is it is preferably 10μm ² ~1000μm ^2. When it is smaller than 10 μm ² , it is difficult to form and laminate a precise pattern, and when it is larger than 1000 μm ² , it is difficult to completely dispose it on a black matrix depending on the shape of the spacer portion. Also,
The area of the spacer on the frame provided around the display area is not particularly limited as long as it is 10 μm ² or more. The area of the spacer provided on the matrix in the display region can be changed, or the number per unit area can be changed. For example, the area may be larger than the spacer provided on the matrix in the display area, although it depends on the bonding condition of the color filter and the transparent electrode substrate when manufacturing the liquid crystal display element.

【００４１】また、本発明では、透明電極基板がカラー
フィルタのスペーサーと接触する部位に絶縁膜を形成す
ることが好ましい。スペーサー上にも均一に透明導電膜
が形成されており、対向基板である透明電極基板側の透
明導電膜や回路と極く薄い配向膜を挟んで近接・接触
し、電気的に短絡してしまう危険が大きい。スペーサー
と接触する部位の絶縁膜は、抵抗値の大きい無機酸化物
あるいはポリマーから選ばれる。無機酸化物としては例
えば、ＳｉＮｘ（シリコンナイトライド）、ＳｉＯ₂
（シリコンオキサイド）、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）、Ｔ
ａＯｘ（タンタルオキサイド）、ＭｏＯｘ（モリブデン
オキサイド）、Ｃｒ₂ Ｏ₃ （クロムオキサイド）、Ｔｉ
Ｏ₂ （チタニア）、ＺｒＯ₂ （ジルコニア）、ＣｅＯ₂
（セリウムオキサイド）、ＭｇＯ（マグネシウムオキサ
イド）、ＢｅＯ（ベリリウムオキサイド）などであり、
ポリマーとしてはポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂など絶縁性を保ち、液晶に不溶ならば何でもよい。In the present invention, it is preferable that an insulating film is formed at a portion where the transparent electrode substrate comes into contact with the spacer of the color filter. The transparent conductive film is also formed uniformly on the spacer, and the transparent conductive film and the circuit on the side of the transparent electrode substrate, which is the opposite substrate, come into close proximity and contact with a very thin alignment film, and short-circuits electrically. The danger is great. The portion of the insulating film that is in contact with the spacer is selected from an inorganic oxide or polymer having a large resistance value. As the inorganic oxide, for example, SiNx (silicon nitride), SiO ₂
(Silicon oxide), Al ₂ O ₃ (alumina), T
aOx (tantalum oxide), MoOx (molybdenum oxide), Cr ₂ O ₃ (chromium oxide), Ti
O ₂ (titania), ZrO ₂ (zirconia), CeO ₂
(Cerium oxide), MgO (magnesium oxide), BeO (beryllium oxide), etc.
Any polymer may be used as long as it maintains insulation and is insoluble in liquid crystal, such as polyimide, epoxy resin, and acrylic resin.

【００４２】スペーサーと接触する部位の絶縁膜は、Ｔ
ＦＴの形成工程中あるいは別途設けられた工程で設置す
る。絶縁膜の設置位置は、表示のための開口部を除いて
任意に選べる。ＴＦＴ上でも配線上でも、また、額縁上
でも、絶縁面積としてはスペーサーの面積より大きくし
て位置ズレが多少起こっても導通しないよう配慮する。
以上のアクティブマトリクス基板側への絶縁膜の設置
により、カラーフィルタのスペーサーとアクティブマト
リクス基板との導通の危険性をより確実に回避すること
ができる本発明においては、基板上に樹脂ブラックマト
リックスを形成した後、または画素を形成した後、また
は固定されたスペーサーを配した後に、オーバーコート
膜を形成する方法も好ましく用いられる。The insulating film at the portion in contact with the spacer is made of T
It is installed during the step of forming the FT or in a separately provided step. The installation position of the insulating film can be arbitrarily selected except for the opening for display. On the TFT, on the wiring, and on the frame, the insulating area is set to be larger than the area of the spacer so that conduction does not occur even if a slight positional shift occurs.
By providing the insulating film on the active matrix substrate side described above, the risk of conduction between the spacer of the color filter and the active matrix substrate can be more reliably avoided.In the present invention, a resin black matrix is formed on the substrate. The method of forming the overcoat film after the formation, the formation of the pixels, or the arrangement of the fixed spacers is also preferably used.

【００４３】加熱硬化後の該オーバーコートの厚みは、
凹凸のある基板上に塗布された場合、オーバーコート剤
のレベリング性により、凹部（周囲より低い部分）では
厚く、凸部（周囲より高い部分）では薄くなる傾向があ
る。本発明においてのオーバーコートの厚みには、特に
制限がないが、０．０１〜５μm、好ましくは０．０３
〜４μm、さらに好ましくは０．０４〜３μmである。The thickness of the overcoat after heat curing is
When applied on a substrate having irregularities, the overcoating agent tends to be thicker at the concave portion (portion lower than the periphery) and thinner at the convex portion (portion higher than the periphery) due to the leveling property of the overcoat agent. The thickness of the overcoat in the present invention is not particularly limited, but is 0.01 to 5 μm, preferably 0.03 μm.
To 4 μm, and more preferably 0.04 to 3 μm.

【００４４】[0044]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき、さらに具体
的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定さ
れるものではない。EXAMPLES The present invention will be described below more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

【００４５】実施例１ （樹脂ブラックマトリクスの作製）γ−ブチロラクトン
（３８２５ｇ）溶媒中で、ピロメリット酸二無水物（１
４９．６ｇ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物（２２５．５ｇ）、３，３′−ジアミノジフェニルス
ルフォン（６９．５ｇ）、４，４´−ジアミノジフェニ
ルエーテル（２１０．２ｇ）、ビス−３−（アミノプロ
ピル）テトラメチルシロキサン（１７．４ｇ）を６０
℃、３時間反応させた後、無水マレイン酸（２．２５
ｇ）を添加し、更に６０℃１時間反応させることによっ
て、前駆体であるポリアミック酸溶液（ポリマー濃度１
５重量％）を得た。Example 1 (Preparation of resin black matrix) In a solvent of γ-butyrolactone (3825 g), pyromellitic dianhydride (1
49.6 g), benzophenonetetracarboxylic dianhydride (225.5 g), 3,3'-diaminodiphenylsulfone (69.5 g), 4,4'-diaminodiphenylether (210.2 g), bis-3- ( Aminopropyl) tetramethylsiloxane (17.4 g)
C. for 3 hours and then maleic anhydride (2.25).
g) and further reacted at 60 ° C. for 1 hour to obtain a precursor polyamic acid solution (polymer concentration 1).
5% by weight).

【００４６】顔料としてのチタンブラック（三菱マテリ
アル製１２Ｓ）１１．２ｇ、前記のポリマー濃度１５重
量％のポリアミック酸溶液１８．７ｇ、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン５７．２ｇ、３−メチル−３−メトキシブ
チルアセテート１２．９ｇをガラスビーズ１００ｇとと
もにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間
分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃
度１４重量％の顔料分散液を得た。この時のチタンブラ
ック／ポリイミド樹脂の重量比率は８０／２０であっ
た。11.2 g of titanium black (Mitsubishi Materials 12S) as a pigment, 18.7 g of the above-mentioned polyamic acid solution having a polymer concentration of 15% by weight, N-methyl-2
-57.2 g of pyrrolidone and 12.9 g of 3-methyl-3-methoxybutyl acetate were dispersed together with 100 g of glass beads using a homogenizer at 7000 rpm for 30 minutes, and then the glass beads were removed by filtration to obtain a pigment having a pigment concentration of 14% by weight. A dispersion was obtained. At this time, the weight ratio of titanium black / polyimide resin was 80/20.

【００４７】顔料分散液２７．５ｇに、前記のポリマー
濃度１５重量％ポリアミック酸溶液３．７ｇ、γ−ブチ
ロラクトン１ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６ｇ、ソ
ルフィットアセテート１．８ｇを添加混合し、黒色ペー
ストを作製した。To 27.5 g of the pigment dispersion were added 3.7 g of the above-mentioned 15% by weight polymer concentration polyamic acid solution, 1 g of γ-butyrolactone, 6 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and 1.8 g of solfit acetate. A black paste was produced.

【００４８】本ペーストを無アルカリガラス基板上に塗
布後、１４５℃でプリベークを行い、ポリイミド前駆体
黒色着色膜を形成した。After this paste was applied on an alkali-free glass substrate, it was prebaked at 145 ° C. to form a polyimide precursor black colored film.

【００４９】次に該ポリイミド前駆体黒色着色膜を形成
した後、冷却し、ポジ型フォトレジストを塗布して、９
０℃で加熱乾燥してフォトレジスト被膜を形成した。こ
れを紫外線露光機を用いて、フォトマスクを介して露光
した。露光後、アルカリ現像液に浸漬し、フォトレジス
トの現像、ポリイミド前駆体黒色着色膜のエッチングを
同時に行い、開口部を形成した。エッチング後、不要と
なったフォトレジスト層をメチルセルソルブアセテート
にて剥離した。エッチングされたポリイミド前駆体黒色
着色膜を２９０℃に加熱して熱硬化を行い、ポリイミド
に転換して樹脂ブラックマトリクスを形成した。なお、
該ブラックマトリックスを形成する黒色着色膜の厚みは
０．９μmであり、ＯＤ値は３．０、電気抵抗は２×１
０¹⁰Ω・ｃｍであった。Next, after the polyimide precursor black colored film is formed, the film is cooled, and a positive photoresist is applied.
The film was dried by heating at 0 ° C. to form a photoresist film. This was exposed through a photomask using an ultraviolet exposure machine. After the exposure, the film was immersed in an alkaline developer, and the development of the photoresist and the etching of the polyimide precursor black colored film were simultaneously performed to form openings. After the etching, the unnecessary photoresist layer was peeled off with methyl cellosolve acetate. The etched polyimide precursor black colored film was heated to 290 ° C. and thermally cured to be converted to polyimide to form a resin black matrix. In addition,
The black colored film forming the black matrix has a thickness of 0.9 μm, an OD value of 3.0, and an electric resistance of 2 × 1.
It was 0 ¹⁰ Ω · cm.

【００５０】（カラーフィルターの作製）次に、赤、
緑、青の顔料として各々Color index No.65300 Pigment
Red 177で示されるジアントラキノン系顔料、Color In
dex No.74265 Pigment Green 36 で示されるフタロシア
ニングリーン系顔料、Color Index No.74160 Pigment B
lue15-4で示されるフタロシアニンブルー系顔料を用意
した。ポリイミド前駆体溶液に上記顔料を各々混合分散
させて、赤、緑、青の３種類の着色ペーストを得た。(Preparation of color filter)
Color index No.65300 Pigment for green and blue pigments respectively
Dianthraquinone pigment represented by Red 177, Color In
dex No.74265 Pigment Green 36, phthalocyanine green pigment, Color Index No.74160 Pigment B
A phthalocyanine blue pigment represented by lue15-4 was prepared. The pigments were mixed and dispersed in the polyimide precursor solution to obtain three kinds of colored pastes of red, green and blue.

【００５１】まず、樹脂ブラックマトリックス基板上に
青ペーストを塗布し、８０℃で１０分熱風乾燥し、１２
０℃２０分間セミキュアした。この後、ポジ型レジスト
（Shipley "Microposit" RC100 30cp ）をスピナーで塗
布後、８０℃で２０分乾燥した。マスクを用いて露光
し、アルカリ現像液（Shipley "Microposit" 351）に基
板をディップし、同時に基板を揺動させながら、ポジ型
レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを
同時に行なった。その後、ポジ型レジストをメチルセル
ソルブアセテートで剥離し、さらに、３００℃で３０分
間キュアした。着色画素部の膜厚は２．０μｍであっ
た。このパターニングにより青色画素の形成とともに樹
脂ブラックマトリクス上および額縁上にスペーサーの１
段目を形成した。First, a blue paste is applied on a resin black matrix substrate and dried with hot air at 80 ° C. for 10 minutes.
Semi-cure at 0 ° C for 20 minutes. Thereafter, a positive resist (Shipley "Microposit" RC100 30cp) was applied by a spinner, and dried at 80 ° C for 20 minutes. Exposure was performed using a mask, the substrate was dipped in an alkali developing solution (Shipley "Microposit" 351), and simultaneously developing the positive resist and etching the polyimide precursor were performed while simultaneously swinging the substrate. Thereafter, the positive resist was stripped with methyl cellosolve acetate, and cured at 300 ° C. for 30 minutes. The thickness of the colored pixel portion was 2.0 μm. By this patterning, a blue pixel is formed and a spacer 1 is formed on the resin black matrix and the frame.
A step was formed.

【００５２】水洗後に、同様にして、赤色画素の形成と
ともに樹脂ブラックマトリクス上および額縁上にスペー
サーの２段目を形成した。赤色画素部の膜厚は、１．８
μｍであった。After washing with water, the second step of the spacer was similarly formed on the resin black matrix and the frame along with the formation of the red pixel. The thickness of the red pixel portion is 1.8
μm.

【００５３】さらに水洗後に、同様にして、緑色画素の
形成とともに樹脂ブラックマトリクス上および額縁上に
スペーサーの３段目を形成し、カラーフィルタを作成し
た。緑色画素部の膜厚は、１．９μｍであった。Further, after washing with water, the third step of the spacer was similarly formed on the resin black matrix and on the frame together with the formation of the green pixel, thereby forming a color filter. The thickness of the green pixel portion was 1.9 μm.

【００５４】着色層の積層により樹脂ブラックマトリク
ス上および額縁上に設けられたスペーサー部の面積は、
一個当たり約１００μｍ² であった。スペーサーの高さ
（樹脂ブラックマトリクスおよび額縁上の着色層３層分
の厚さ）は、５．０μｍであり、これは着色層の各膜厚
の合計（５．７μｍ）よりも低い。なおスペーサーは、
１画素に１個の割合で画面内に設けた。また画面周辺に
樹脂ブラックマトリクスで形成した額縁上にも画面内と
同様な密度で色重ねによるスペーサーを設けた。The area of the spacer portion provided on the resin black matrix and the frame by stacking the colored layers is as follows:
It was about 100 μm ² per piece. The height of the spacer (thickness of the three colored layers on the resin black matrix and the frame) is 5.0 μm, which is lower than the total thickness (5.7 μm) of each colored layer. The spacer is
One pixel per pixel was provided in the screen. Further, spacers are provided on the frame formed of a resin black matrix around the screen at the same density as the inside of the screen.

【００５５】（カラー液晶表示素子の作製）上記カラー
フィルタ上にスパッタリング法によりＩＴＯ膜をマスク
成膜した。ＩＴＯ膜の膜厚は、１５００オングストロー
ムであり、表面抵抗は２０Ω／□であった。このＩＴＯ
膜上にポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施
した。(Preparation of Color Liquid Crystal Display Element) An ITO film was formed as a mask on the color filter by a sputtering method. The thickness of the ITO film was 1500 angstroms, and the surface resistance was 20 Ω / □. This ITO
A polyimide-based alignment film was provided on the film, and a rubbing treatment was performed.

【００５６】一方、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を
備えた透明電極基板を作製し、カラーフィルタ同様にポ
リイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施した。On the other hand, a transparent electrode substrate provided with a TFT (thin film transistor) element was prepared, a polyimide-based alignment film was provided like a color filter, and rubbing treatment was performed.

【００５７】配向膜を設けたカラーフィルタと薄膜トラ
ンジスタ素子を備えた透明電極基板とをシール剤を用い
て貼り合わせた後に、シール部に設けられた注入口から
液晶を注入した。液晶の注入は、空セルを減圧下に放置
後、注入口を液晶槽に浸漬し、常圧に戻すことにより行
った。液晶を注入後、注入口を封止し、さらに偏光板を
基板の外側に貼り合わせセルを作成した。得られた液晶
表示素子は、表示の均一性に優れた良好な表示品位のも
のであった。After a color filter provided with an alignment film and a transparent electrode substrate provided with a thin film transistor element were bonded together using a sealant, liquid crystal was injected from an injection port provided in the seal portion. The liquid crystal was injected by leaving the empty cell under reduced pressure, immersing the injection port in the liquid crystal tank, and returning the pressure to normal pressure. After the liquid crystal was injected, the injection port was sealed, and a polarizing plate was bonded to the outside of the substrate to form a cell. The obtained liquid crystal display element had good display quality with excellent display uniformity.

【００５８】実施例２ （樹脂ブラックマトリクスの作製）実施例１と同様の方
法で樹脂ブラックマトリツクスを作製した。樹脂ブラッ
クマトリツクスの厚みは０．９μmであり、ＯＤ値は
３．０、電気抵抗は２×１０¹⁰Ω・ｃｍであった。Example 2 (Preparation of resin black matrix) A resin black matrix was prepared in the same manner as in Example 1. The thickness of the resin black matrix was 0.9 μm, the OD value was 3.0, and the electric resistance was 2 × 10 ¹⁰ Ω · cm.

【００５９】（カラーフィルターの作製）上記で得られ
た樹脂ブラツクマトリックスに実施例１と同様の方法で
赤、青、緑３原色からなる着色層と固定スペーサーを形
成し、カラーフィルターを作製した （カラー液晶表示素子の作成）実施例１と異なり、カラ
ーフィルター上にはＩＴＯ膜を設けずに直接、配向膜を
塗布しラビング処理を行い、一方の基板とした。。(Preparation of Color Filter) A colored layer composed of three primary colors of red, blue and green and a fixed spacer were formed on the resin black matrix obtained in the same manner as in Example 1 to prepare a color filter. (Preparation of Color Liquid Crystal Display Element) Unlike Example 1, an alignment film was directly applied and a rubbing treatment was performed without providing an ITO film on the color filter to obtain one substrate. .

【００６０】一方、ＴＦＴ素子を備えた電極基板側に
は、各画素において基板と平行な方向に電圧印加ができ
るような対向する櫛形電極群を作製し、表面上に配向膜
を塗布しラビング処理を行った。これらの２枚の基板を
シール剤を用いて貼り合わせた後、シール部に設けられ
た注入口から液晶を注入し、偏光板を基板の外側に貼り
合わせすることによって、ＩＰＳ方式による液晶表示器
を作製した。得られた液晶表示素子は、表示の均一性に
優れた良好な表示品位のものであった。On the other hand, on the side of the electrode substrate provided with the TFT element, a group of opposing comb-shaped electrodes is formed so that a voltage can be applied in a direction parallel to the substrate in each pixel, and an alignment film is coated on the surface and rubbing treatment is performed. Was done. After bonding these two substrates using a sealant, a liquid crystal is injected through an injection port provided in the seal portion, and a polarizing plate is bonded to the outside of the substrate, thereby obtaining a liquid crystal display device using the IPS method. Was prepared. The obtained liquid crystal display element had good display quality with excellent display uniformity.

【００６１】比較例１ γ−ブチロラクトン（３８２５ｇ）溶媒中で、ピロメリ
ット酸二無水物（１４９．６ｇ）、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物（２２５．５ｇ）、３，３′−ジ
アミノジフェニルスルフォン（６９．５ｇ）、４，４´
−ジアミノジフェニルエーテル（２１０．２ｇ）、ビス
−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン（１
７．４ｇ）を６０℃、３時間反応させた後、無水マレイ
ン酸（２．２５ｇ）を添加し、更に６０℃１時間反応さ
せ、ポリアミック酸溶液（ポリマー濃度１５重量％）を
得た。Comparative Example 1 In a solvent of γ-butyrolactone (3825 g), pyromellitic dianhydride (149.6 g), benzophenonetetracarboxylic dianhydride (225.5 g), 3,3′-diaminodiphenyl sulfone ( 69.5 g), 4,4 '
-Diaminodiphenyl ether (210.2 g), bis-3- (aminopropyl) tetramethylsiloxane (1
After reacting 7.4 g) at 60 ° C. for 3 hours, maleic anhydride (2.25 g) was added and further reacted at 60 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid solution (polymer concentration: 15% by weight).

【００６２】黒色顔料としてのカーボンブラック（三菱
化学製ＭＡ−７７）７．３ｇ、前記のポリマー濃度１５
重量％のポリアミック酸溶液４４．８ｇ、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン３５ｇ、３−メチル−３−メトキシブチ
ルアセテート１２．９ｇをガラスビーズ１００ｇととも
にホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分
散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度
１４重量％の顔料分散液を得た。用いたカーボンブラッ
クの一次粒子径は２３nmであった。この時のカーボンブ
ラック／ポリイミド樹脂の重量比率は５２／４８であっ
た。7.3 g of carbon black (MA-77 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a black pigment, and the polymer concentration of 15
44.8 g of a polyamic acid solution in weight%, N-methyl-
35 g of 2-pyrrolidone and 12.9 g of 3-methyl-3-methoxybutyl acetate were dispersed together with 100 g of glass beads using a homogenizer at 7000 rpm for 30 minutes, and the glass beads were removed by filtration to obtain a pigment dispersion having a pigment concentration of 14% by weight. A liquid was obtained. The primary particle size of the carbon black used was 23 nm. At this time, the weight ratio of carbon black / polyimide resin was 52/48.

【００６３】顔料分散液５７．２ｇに、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン３６．４ｇ、３−メチル−３−メトキシブ
チルアセテート６．４ｇを添加混合し、黒色ペーストを
作製した。本ペーストを用いて実施例１と同様のフォト
リソグラフィー法によってブラックマトリックスを作製
した。To 57.2 g of the pigment dispersion, N-methyl-2 was added.
36.4 g of -pyrrolidone and 6.4 g of 3-methyl-3-methoxybutyl acetate were added and mixed to prepare a black paste. Using this paste, a black matrix was produced by the same photolithography method as in Example 1.

【００６４】得られた樹脂ブラックマトリックス用遮光
膜の厚みは１μmであり、ＯＤ値は３．２であったが、
電気抵抗は１×１０³Ω・ｃｍと低かった。The thickness of the obtained light-shielding film for resin black matrix was 1 μm, and the OD value was 3.2.
The electric resistance was as low as 1 × 10 ³ Ω · cm.

【００６５】さらに、上記ブラックマトリックスの開口
部に実施例１と同様の方法で赤、青、緑３原色の着色層
を形成した。ただし、固定スペーサーは設けなかった。
また、カラーフィルター表面にはＩＴＯ膜を被覆せず実
施例２と同様に配向膜を塗布してラッピング処理を行っ
た。このようにして得られたカラーフィルター基板と、
ＴＦＴ素子を備えた櫛形電極群からなる実施例２と同様
の電極基板を、従来のビーズスペーサーを介してシール
剤で張り合わせてセルを作製した。その後注入口から液
晶を充填することによって、ＩＰＳ方式による液晶表示
装置を作製した。しかし、本表示装置は表示には実施例
２ではなかった表示ムラや残像の発生が見られた。Further, colored layers of three primary colors of red, blue and green were formed in the openings of the black matrix in the same manner as in Example 1. However, no fixed spacer was provided.
In addition, the surface of the color filter was not coated with an ITO film, and an alignment film was applied and lapping was performed in the same manner as in Example 2. The color filter substrate thus obtained,
An electrode substrate similar to that of Example 2 comprising a comb-shaped electrode group provided with a TFT element was bonded with a sealing agent via a conventional bead spacer to produce a cell. Thereafter, liquid crystal was filled from the injection port, whereby a liquid crystal display device using the IPS method was manufactured. However, in this display device, display unevenness and afterimages, which were not in Example 2, were observed.

【００６６】[0066]

【発明の効果】本構成による高抵抗ブラックマトリック
スと固定スペーサーとの組み合わせによって、液晶表示
器、特にインプレーン・スイッチングによる液晶表示器
においてむらのない均一な表示を得ることが可能とな
る。According to the present invention, the combination of the high resistance black matrix and the fixed spacers makes it possible to obtain a uniform display in a liquid crystal display, particularly in a liquid crystal display by in-plane switching.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 AA06 AA09 AA26 2H048 BA45 BA48 BB02 BB28 BB42 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FB12 FB13 FC01 FC22 GA03 GA07 GA08 GA11 LA16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H042 AA06 AA09 AA26 2H048 BA45 BA48 BB02 BB28 BB42 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FB12 FB13 FC01 FC22 GA03 GA07 GA08 GA11 LA16

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】透明基板上にブラックマトリックスを設
け、さらに３原色からなる着色層を複数配列したカラー
フィルターにおいて、（Ａ）該ブラックマトリックスの
電気抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以上であり、（Ｂ）スペーサ
ーがカラーフィルターを形成した基板のブラックマトリ
ックス上およびまたは非表示部に固定されていることを
特徴とする液晶表示用カラーフィルター。1. A color filter in which a black matrix is provided on a transparent substrate and a plurality of coloring layers of three primary colors are arranged, wherein (A) the black matrix has an electric resistance of 10 ⁹ Ω · cm or more; A) a color filter for liquid crystal display, wherein the spacer is fixed on the black matrix of the substrate on which the color filter is formed and / or on the non-display portion. 【請求項２】スペーサーが樹脂膜のパターニングによっ
て形成され、１層または複数の樹脂層からなることを特
徴とする請求項１に記載のカラーフィルター。2. The color filter according to claim 1, wherein the spacer is formed by patterning a resin film and comprises one or a plurality of resin layers. 【請求項３】スペーサーが３原色からなる着色層の積層
により形成されたことを特徴とする請求項１または２に
記載のカラーフィルター。3. The color filter according to claim 1, wherein the spacer is formed by laminating colored layers of three primary colors. 【請求項４】ブラックマトリックスが樹脂とそれに分散
された遮光剤からなることを特徴とする請求項１〜３の
何れかに記載のカラーフィルター。4. The color filter according to claim 1, wherein the black matrix comprises a resin and a light-shielding agent dispersed therein. 【請求項５】ブラックマトリックスの遮光剤が金属酸化
物、金属窒酸化物、複合金属化合物であり、樹脂が感光
性樹脂または非感光性樹脂を成分とする黒色被覆組成物
からなることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィ
ルター。5. The black matrix is characterized in that the light-shielding agent is a metal oxide, a metal oxynitride, or a composite metal compound, and the resin is a black coating composition containing a photosensitive resin or a non-photosensitive resin as a component. The color filter according to claim 4, wherein 【請求項６】ブラックマトリックスの樹脂が少なくとも
ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリ
エステル系樹脂のいずれかを含有する黒色被覆組成物で
あることを特徴とする請求項４または５に記載のカラー
フィルター。6. The color according to claim 4, wherein the black matrix resin is a black coating composition containing at least one of a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a polyester resin. filter. 【請求項７】ブラックマトリックスの遮光剤がチタンブ
ラックであることを特徴とする請求項４〜６の何れかに
記載のカラーフィルター。7. The color filter according to claim 4, wherein the light shielding agent of the black matrix is titanium black. 【請求項８】ブラックマトリックスの遮光剤がマンガン
酸化物であることを特徴とする請求項４〜６の何れかに
記載のカラーフィルター。8. The color filter according to claim 4, wherein the light shielding agent of the black matrix is manganese oxide. 【請求項９】一方の基板が透明基板上にブラックマトリ
ックスを儲け、さらにその上に着色層を複数配列したカ
ラーフィルターであり、もう一方の基板がスイッチング
素子を有する画素電極を二次元状に形成してなるスイッ
チングアレイ基板である一対の基板により、該基板の間
隔を固定スペーサーを介して、液晶層が挟持された構造
を持つカラー液晶表示装置において、請求項１〜８の何
れかに記載のカラーフィルターを用いたことを特徴とす
る液晶表示装置。9. One of the substrates is a color filter in which a black matrix is formed on a transparent substrate, and a plurality of coloring layers are arranged thereon, and the other substrate is formed with a two-dimensional pixel electrode having a switching element. 9. A color liquid crystal display device having a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, which are switching array substrates, through a fixed spacer by a pair of substrates, according to any one of claims 1 to 8. A liquid crystal display device using a color filter. 【請求項１０】液晶表示がインプレーンスイッチング方
式によって表示されることを特徴とする請求項９に記載
の液晶表示装置。10. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the liquid crystal display is displayed by an in-plane switching method.