JP3282157B2 - Color filter and color liquid crystal display device using the same - Google Patents

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、スペーサー機能を
有するカラーフィルタおよびそれを用いたカラー液晶表
示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter having a spacer function and a color liquid crystal display using the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、使用されているカラー液晶表示装
置は、液晶層の厚み（セルギャップ）を保持するため
に、一般に、図２に示すように、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）や複数の走査電極などを具備した電極基板とカラ
ーフィルタ側の基板との間にプラスチックビーズまたは
ガラス繊維をスペーサーとして有する。ここでプラスッ
チクビーズなどのスペーサーは散布されるため、電極基
板とカラーフィルタ側の基板間のどの位置（面内位置）
に配置されるかは定まっていない。2. Description of the Related Art In order to maintain the thickness (cell gap) of a liquid crystal layer, a color liquid crystal display device conventionally used is generally provided with a thin film transistor (T) as shown in FIG.
Plastic beads or glass fibers are provided as spacers between an electrode substrate provided with FT), a plurality of scanning electrodes, and the like and a substrate on the color filter side. Here, since spacers such as plastic beads are scattered, any position (in-plane position) between the electrode substrate and the substrate on the color filter side is used.
It is not determined whether it will be placed on the site.

【０００３】特開昭５６−１４０３２４、特開昭６３−
８２４０５、特開平４−９３９２４、特開平５−１９６
９４６には、カラーフィルタを形成する着色層を重ね合
わせた構造をスペーサーとして用いた液晶表示装置が提
案されている。JP-A-56-140324 and JP-A-63-143
82405, JP-A-4-93924, JP-A-5-196
946 proposes a liquid crystal display device using a structure in which colored layers forming a color filter are overlapped as a spacer.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】プラスチックビーズな
どをスペーサーとして用いるカラー液晶表示装置におい
ては、プラスチックビーズなどのスペーサーの位置が定
まっておらず、画素上に位置するスペーサーによる光の
散乱や透過により液晶表示装置の表示品位が低下すると
いう問題があった。In a color liquid crystal display device using plastic beads or the like as a spacer, the position of the spacer such as a plastic bead is not fixed, and the liquid crystal is scattered or transmitted by the spacer located on the pixel. There is a problem that the display quality of the display device is reduced.

【０００５】プラスチックビーズなどのスペーサーを散
布して使用する液晶表示装置には、この他にも下記の問
題がある。すなわち、スペーサーが球状あるいは棒状の
形であり、セル圧着時に点または線で接触するために、
配向膜や透明電極が破損し、表示欠陥が発生しやすいと
いう欠点があった。さらに配向膜や透明電極の破損によ
り、液晶が汚染され、電圧が低下しやすいという欠点も
あった。A liquid crystal display device in which spacers such as plastic beads are scattered and used has the following other problems. That is, since the spacer is spherical or rod-shaped and comes in contact with a point or line during cell crimping,
There was a drawback that the alignment film and the transparent electrode were damaged, and display defects were likely to occur. Further, there is a disadvantage that the liquid crystal is contaminated by the damage of the alignment film and the transparent electrode, and the voltage is easily lowered.

【０００６】また、スペーサーを均一に散布する工程が
必要であったり、あるいはスペーサーの粒度分布を高精
度に管理することが必要であることから、簡便な方法で
安定した表示品位の液晶表示装置を得ることが難しかっ
た。In addition, since a step of uniformly dispersing the spacers is required, or the particle size distribution of the spacers needs to be controlled with high precision, a liquid crystal display device having stable display quality can be provided by a simple method. It was difficult to get.

【０００７】特開昭５６−１４０３２４、特開昭６３−
８２４０５、特開平４−９３９２４、特開平５−１９６
９４６では、２色あるいは３色の着色層を重ね合わせた
構造をスペーサーとして用いていることから、実際に得
られる液晶層の厚み（セルギャップ）は、着色層の１層
あるいは２層分の厚みとなり、十分なセルギャップを持
った液晶表示装置を得ることが難しく、また、着色層の
１層あるいは２層分の厚みでセルギャップを保持できた
としても着色層の厚膜化に伴う、例えば、カラーフィル
タ上に形成されるＩＴＯ膜の耐久性の低下など、満足な
信頼性を有する液晶表示装置が得られにくかった。ま
た、着色層の重ね合せによるスペーサーの密度や面積に
つき配慮ができていないことから液晶表示装置の製造時
における液晶配向膜のラビング処理が均一にできないと
いう問題点があった。JP-A-56-140324 and JP-A-63-143
82405, JP-A-4-93924, JP-A-5-196
In 946, since a structure in which two or three colored layers are superposed is used as a spacer, the thickness (cell gap) of the actually obtained liquid crystal layer is determined by the thickness of one or two colored layers. Therefore, it is difficult to obtain a liquid crystal display device having a sufficient cell gap, and even if the cell gap can be maintained with the thickness of one or two colored layers, the thickness of the colored layer increases. However, it has been difficult to obtain a liquid crystal display device having satisfactory reliability such as a decrease in the durability of an ITO film formed on a color filter. Further, there is a problem that the rubbing treatment of the liquid crystal alignment film during the production of the liquid crystal display device cannot be made uniform because the density and the area of the spacer due to the superposition of the colored layers are not taken into consideration.

【０００８】本発明は、前記の問題点に鑑み、ブラック
マトリクス上にスペーサーを位置を固定すると共に、セ
ルギャップを一定に保持することにより、前記した従来
の欠点を克服するカラーフィルタおよびそれを用いた液
晶表示装置を提供することを目的とするものである。In view of the above problems, the present invention provides a color filter which overcomes the above-mentioned conventional disadvantages by fixing the position of the spacer on the black matrix and keeping the cell gap constant. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に関わるカラーフィルタおよびそれを用いた
カラー液晶表示装置は、以下の構成を有するものであ
る。To achieve the above object, a color filter according to the present invention and a color liquid crystal display device using the same have the following arrangement.

【００１０】すなわち、本発明は透明基板上にブラック
マトリクスを設け、さらにその上に３原色からなる着色
層を複数配列したカラーフィルタであって、該カラーフ
ィルタ上に配向膜を設けさらにラビング処理を施して使
用されるカラーフィルタにおいて、 （Ａ）前記ブラックマトリクス上に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を有し、 （Ｂ）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、表示領域において画素１個当たり０．５個
以下の密度で設けられ、 （Ｃ）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、表示領域外にも設けられ、かつその面積が
１０μm²以上であることを特徴とするカラーフィルタで
あり、透明電極基板と透明電極を有するカラーフィルタ
により液晶層を挟持したカラー液晶表示装置において、
カラーフィルタが、透明基板上にブラックマトリクスと
３原色からなる着色層を設けたカラーフィルタであっ
て、該カラーフィルタ上に配向膜を設けさらにラビング
処理を施して使用されるカラーフィルタであり、 （Ａ）前記ブラックマトリクス上に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を有し、 （Ｂ）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、表示領域において画素１個当たり０．５個
以下の密度で設けられ、 （Ｃ）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、表示領域外にも設けられ、かつその面積が
１０μm²以上であることを特徴とするカラー液晶表示装
置である。That is, the present invention relates to a color filter in which a black matrix is provided on a transparent substrate, and a plurality of colored layers having three primary colors are arranged thereon.
An alignment film is provided on the filter, and rubbing is applied.
The color filter used includes: (A) a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors on the black matrix; and (B) a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors, (C) Spacers formed by laminating colored layers of three primary colors are provided outside the display region and have an area of 10 μm ^2. A color filter characterized by the above, in a color liquid crystal display device sandwiching a liquid crystal layer by a transparent electrode substrate and a color filter having a transparent electrode,
Color filters, met a color filter provided with a colored layer comprising a black matrix and three primary colors on a transparent substrate
To provide an alignment film on the color filter and further rubbing
A color filter to be used after being subjected to a treatment , (A) having a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors on the black matrix, and (B) being formed by laminating colored layers of three primary colors. The spacers provided in the display area at a density of 0.5 or less per pixel, (C) a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors is provided outside the display area, and A color liquid crystal display device having an area of 10 μm ² or more.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】本発明を以下に詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below.

【００１２】本発明のカラーフィルタは、透明基板上ブ
ラックマトリクを設け、さらにその上に３原色からなる
着色層を複数配列したものである。カラーフィルタは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、多数の絵素により構成されている。ここで言うブラ
ックマトリクスは、各画素間に配列された遮光領域を示
し、液晶表示装置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。The color filter of the present invention comprises a black matrix provided on a transparent substrate, and a plurality of colored layers of three primary colors arranged thereon. Color filter is 3
A pixel covered by each colored layer composed of primary colors is defined as one picture element, and is composed of many picture elements. The black matrix referred to here indicates a light-shielding region arranged between the pixels, and is provided to improve the display contrast of the liquid crystal display device.

【００１３】本発明のカラーフィルタに用いられる透明
基板としては、特に限定されるものでなく、石英ガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面
をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラ
ス類、有機プラスチックのフィルムまたはシートなどが
好ましく用いられる。The transparent substrate used in the color filter of the present invention is not particularly limited, and inorganic glass such as quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, and soda lime glass having a silica coated surface, Organic plastic films or sheets are preferably used.

【００１４】この透明基板上にブラックマトリクスを設
けるが、ブラックマトリクスとしてはＣｒ、Ａｌ、Ｎｉ
などの金属薄膜（厚さ 約０．１〜０．２μｍ）や樹脂
および遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスが好適に
用いられる。中でも樹脂ブラックマトリクスは、膜厚が
厚く、後述するように十分なセルギャップを持つ液晶表
示装置が得られ易く、また、低反射であることから、特
に好ましい。A black matrix is provided on this transparent substrate. The black matrix may be composed of Cr, Al, Ni.
For example, a metal thin film (having a thickness of about 0.1 to 0.2 μm) such as a resin or a resin black matrix composed of a resin and a light shielding agent is preferably used. Above all, a resin black matrix is particularly preferable because it has a large thickness, a liquid crystal display device having a sufficient cell gap can be easily obtained as described later, and has low reflection.

【００１５】樹脂ブラックマトリクスに用いられる樹脂
としては、特に限定されないが、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。
ブラックマトリクス用樹脂は、画素や保護膜に用いられ
る樹脂よりも高い耐熱性を有する樹脂が好ましく、ま
た、樹脂ブラックマトリクス形成後の工程で使用される
有機溶剤に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 resin used for the resin black matrix is not particularly limited, but may be a photosensitive or non-photosensitive resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a polyester resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, and gelatin. A material having a property is preferably used.
The resin for the black matrix is preferably a resin having higher heat resistance than the resin used for the pixels and the protective film, and is preferably a resin having resistance to the organic solvent used in the process after the formation of the resin black matrix. A system resin is particularly preferably used.

【００１６】ポリイミド系樹脂としては、特に限定され
ないが、通常一般式（１）で表される構造単位を主成分
とするポリイミド前駆体（ｎ＝１〜２）を、加熱もしく
は適当な触媒によってイミド化したものが好適に用いら
れる。The polyimide resin is not particularly limited, but is usually prepared by heating a polyimide precursor (n = 1 to 2) having a structural unit represented by the general formula (1) as a main component or heating the polyimide precursor with an appropriate catalyst. What is converted is used suitably.

【００１７】[0017]

【化１】 また、ポリイミド系樹脂には、イミド結合の他に、アミ
ド結合、スルホン結合、エーテル結合、カルボニル結合
などのイミド結合以外の結合が含まれていても差支えな
い。Embedded image Further, the polyimide resin may contain a bond other than the imide bond such as an amide bond, a sulfone bond, an ether bond, and a carbonyl bond, in addition to the imide bond.

【００１８】上記一般式（１）中、Ｒ₁ は少なくとも２
個以上の炭素原子を有する３価または４価の有機基であ
る。耐熱性の面から、Ｒ₁ は環状炭化水素、芳香族環又
は芳香族複素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価
または４価の基が好ましい。In the above general formula (1), R ₁ is at least 2
A trivalent or tetravalent organic group having at least two carbon atoms. From the viewpoint of heat resistance, R ₁ is preferably a trivalent or tetravalent group containing a cyclic hydrocarbon, an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring and having 6 to 30 carbon atoms.

【００１９】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、ジフェニルスルホン基、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
が挙げられるが、これらに限定されない。Examples of R ₁ include phenyl, biphenyl, terphenyl, naphthalene, perylene, diphenylether, diphenylsulfone, diphenylpropane, benzophenone, biphenyltrifluoropropane, cyclobutyl, cyclopentyl. And the like, but are not limited thereto.

【００２０】Ｒ₂ は少なくとも２個以上の炭素原子を有
する２価の有機基であるが、耐熱性の面から、Ｒ₂ は環
状炭化水素、芳香族環又は芳香族複素環を含有し、かつ
炭素数６〜３０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
ニルスルホン基、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、ジシクロヘキシルメタン基などが挙げられる
が、これらに限定されない。構造単位（１）を主成分と
するポリマは、Ｒ₁ 、Ｒ₂ がこれらのうち各々１種から
構成されていても良いし、各々２種以上から構成される
共重合体であつてもよい。さらに、基板との接着性を向
上させるために、耐熱性を低下させない範囲でジアミン
成分として、シロキサン構造を有するビス（３−アミノ
プロピル）テトラメチルジシロキサンなどを共重合する
のが好ましい。R ₂ is a divalent organic group having at least two or more carbon atoms. From the viewpoint of heat resistance, R ₂ contains a cyclic hydrocarbon, an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring, and A divalent group having 6 to 30 carbon atoms is preferable. Examples of R ₂ include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthalene group, a perylene group, a diphenylether group, a diphenylsulfone group, a diphenylpropane group, a benzophenone group, a biphenyltrifluoropropane group, a diphenylmethane group, a dicyclohexylmethane group, and the like. But not limited thereto. In the polymer having the structural unit (1) as a main component, R ₁ and R ₂ may each be composed of one of them, or may be a copolymer composed of two or more of each. . Further, in order to improve the adhesiveness to the substrate, it is preferable to copolymerize bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane having a siloxane structure as the diamine component as long as the heat resistance is not reduced.

【００２１】構造単位（１）を主成分とするポリマーの
具体的な例として、ピロメリット酸二無水物、３、３
´，４、４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物、３、３´，４、４´−ビフェニルトリフルオロプロ
パンテトラカルボン酸二無水物、３、３´，４、４´−
ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，
３，５，−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
などからなる群から選ばれた１種以上のカルボン酸二無
水物と、パラフェニレンジアミン、３、３´−ジアミノ
ジフェニルエーテル、４、４´−ジアミノジフェニルエ
ーテル、３、４´ジアミノジフェニルエーテル、３、３
´−ジアミノジフェニルスルホン、４、４´−ジアミノ
ジフェニルスルホン、４、４´−ジアミノジシクロヘキ
シルメタン、４、４´−ジアミノジフェニメタンなどの
群から選ばれた１種以上のジアミンから合成されたポリ
イミド前駆体が挙げられるが、これらに限定されない。
これらのポリイミド前駆体は公知の方法すなわち、テト
ラカルボン酸二無水物とジアミンを選択的に組み合わ
せ、溶媒中で反応させることにより合成される。Specific examples of the polymer having the structural unit (1) as a main component include pyromellitic dianhydride, 3, 3
', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltrifluoropropanetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-
Biphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 2,
At least one carboxylic acid dianhydride selected from the group consisting of 3,5, -tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride and the like, and paraphenylenediamine, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether 3,4 'diaminodiphenyl ether, 3,3
Polyimide synthesized from one or more diamines selected from the group of '-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane Precursors, but are not limited thereto.
These polyimide precursors are synthesized by a known method, that is, by selectively combining tetracarboxylic dianhydride and diamine and reacting them in a solvent.

【００２２】ブラックマトリクス用の遮光剤としては、
カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸
化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色の
顔料の混合物などを用いることができる。この中でも、
特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ま
しい。分散のよい粒径の小さいカーボンブラックは主と
して茶系統の色調を呈するので、カーボンブラックに対
する補色の顔料を混合させて無彩色にするのが好まし
い。As a light shielding agent for a black matrix,
In addition to metal oxide powder such as carbon black, titanium oxide, and iron tetroxide, metal sulfide powder, and metal powder, a mixture of red, blue, and green pigments can be used. Among them,
In particular, carbon black has excellent light-shielding properties and is particularly preferable. Since carbon black having a good dispersion and a small particle diameter mainly exhibits a brownish color tone, it is preferable to mix a pigment of a complementary color to the carbon black to obtain an achromatic color.

【００２３】ブラックマトリクス用の樹脂がポリイミド
の場合、黒色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 black paste solvent is usually N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide,
Amide polar solvents such as N, N-dimethylformamide and lactone polar solvents such as γ-butyrolactone are preferably used.

【００２４】カーボンブラックやカーボンブラックに対
して補色の顔料等の遮光剤を分散させる方法としては、
例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤等を
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。また、カーボンブラックの
分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上のため
に種々の添加剤が加えられていてもよい。As a method of dispersing a light-shielding agent such as a pigment of a complementary color to carbon black or carbon black,
For example, there is a method in which a light-shielding agent, a dispersant, and the like are mixed in the polyimide precursor solution and then dispersed in a disperser such as a three-roll mill, a sand grinder, and a ball mill, but the method is not particularly limited. In addition, various additives may be added for improving the dispersibility of carbon black, or for improving applicability and leveling property.

【００２５】樹脂ブラックマトリクスの製法としては、
黒色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。黒色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
６０〜２００℃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 black paste on the transparent substrate, patterning is performed. As a method for applying the black paste, a dip method, a roll coater method, a spinner method, a die coating method, a method using a wire bar, and the like are suitably used. After that, heat drying (semi-curing) using an oven or a hot plate is performed. Do. 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.

【００２６】このようにして得られた黒色ペースト被膜
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、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
基板上にブラックマトリクスが形成される。In the case where the resin is a non-photosensitive resin, the black paste film obtained in this manner 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). 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 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装置のセルギ
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、液晶表示装置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 device. When the thickness is smaller than 0.5 μm, it is 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 device is deteriorated. 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】また、樹脂ブラックマトリクスの遮光性
は、ＯＤ値（透過率の逆数の常用対数）で表されるが、
液晶表示装置の表示品位を向上させるためには、好まし
くは２．５以上であり、より好ましくは３．０以上であ
る。また、樹脂ブラックマトリクスの膜厚の好適な範囲
を前述したが、ＯＤ値の上限は、これとの関係で定めら
れるべきである。The light-shielding property of the resin black matrix is represented by an OD value (common logarithm of a reciprocal of transmittance).
In order to improve the display quality of the liquid crystal display device, it is preferably at least 2.5, more preferably at least 3.0. The preferred range of the thickness of the resin black matrix has been described above, but the upper limit of the OD value should be determined in relation to this.

【００２９】樹脂ブラックマトリクスの反射率は、反射
光による影響を低減し液晶表示装置の表示品位を向上さ
せるために、４００〜７００ｎｍの可視領域での視感度
補正された反射率（Ｙ値）で２％以下が好ましく、より
好ましくは１％以下である。樹脂ブラックマトリクス間
には、通常（２０〜２００）μｍ×（２０〜３００）μ
ｍ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。The reflectance of the resin black matrix is a reflectance (Y value) corrected for visibility in a visible region of 400 to 700 nm in order to reduce the influence of reflected light and improve the display quality of a liquid crystal display device. It is preferably at most 2%, more preferably at most 1%. Usually, (20 to 200) μm × (20 to 300) μ is provided between the resin black matrices.
m openings are provided, and a plurality of colored layers of three primary colors are arranged so as to cover at least the openings.

【００３０】カラーフィルタを構成する着色層は、少な
くとも３原色の色彩を含む。すなわち、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。The coloring layer constituting the color filter contains at least three primary colors. That is, when color display is performed by the additive method, red (R), green (G), and blue (B)
When the color display is performed by the subtractive color method, the three primary colors of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are selected. 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
表示装置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、液晶表示装置の製造
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 particularly, 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 device are preferably used. Is preferable, and a resin having resistance to an organic solvent used in a manufacturing process of a liquid crystal display device 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。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 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
晶表示装置におけるセルギャップに相当することにな
る。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＋Ｂｋ、また、
Ｂに対してはＲ＋Ｇ＋Ｂｋの膜厚よりも小さくなる。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 device. In the case of increasing the dispersibility of the coloring agent in the paste for forming the coloring layer or improving the leveling property for the purpose of uniform application, the height of the spacer formed by stacking the coloring layers of the three primary colors is determined by the pixel. It is smaller than the sum of the film thicknesses of the three primary color layers in the portion. That is,
The cell gap becomes smaller than the film thickness of G + B + Bk for R, and similarly, B + R + Bk for G, and
For B, the thickness is smaller than the film thickness of R + G + Bk.

【００３９】本発明の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はブラックマトリクス上に形成
されるが、その密度は表示領域の画素１個当たり１．０
個以下であり、好ましくは０．９個以下、さらに好まし
くは０．５個以下である。スペーサーの密度が表示領域
の画素１個当たり１．０個より大きい場合は、液晶表示
装置の製造時における液晶配向膜のラビング処理が均一
にできないという問題が生じる。また、スペーサー密度
の下限値は、液晶表示装置の画面サイズや製造条件によ
り影響を受け、特に限定されるべきものではないが、好
ましくは表示領域の画素１個当たり０．００１個以上、
より好ましくは０．１個以上がその指標となる。スペー
サーの密度が著しく小さい場合は、液晶表示装置のセル
ギャップの保持が難しくなり、また、液晶表示装置への
接触や振動により表示品位が著しく損なわれるという問
題が生じる。また、スペーサーは、表示領域以外にも表
示領域周辺に設けられた額縁上にも形成することができ
る。さらに額縁周辺のシール部に相当する領域に設けら
れた独立したブラックマトリクスのパターン上に着色層
の積層によるスペーサーを形成することができる。これ
らの表示領域の周辺部分にスペーサーを配置することに
より画面内のセルギャップをより均一化することができ
る。表示領域周辺部に設けられた額縁上や額縁周辺部の
シール部に相当する領域のスペーサーの面積は、１０μ
ｍ² 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。液晶表示装置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。The spacer formed by stacking the colored layers of the three primary colors according to the present invention is formed on a black matrix, and the density thereof is 1.0 per pixel in the display area.
Or less, preferably 0.9 or less, more preferably 0.5 or less. If the density of the spacers is greater than 1.0 per pixel in the display area, there is a problem that the rubbing treatment of the liquid crystal alignment film during the production of the liquid crystal display device cannot be uniform. The lower limit of the spacer density is affected by the screen size and manufacturing conditions of the liquid crystal display device and is not particularly limited, but is preferably 0.001 or more per pixel in the display region.
More preferably, 0.1 or more is the index. When the density of the spacers is extremely low, it is difficult to maintain the cell gap of the liquid crystal display device, and the display quality is significantly impaired due to contact with or vibration of the liquid crystal display device. Further, the spacer can be formed not only on the display area but also on a frame provided around the display area. Further, a spacer can be formed by stacking a colored layer on an independent black matrix pattern provided in a region corresponding to a seal portion around a frame. By arranging spacers around these display areas, the cell gap in the screen can be made more uniform. The area of the spacer in the region corresponding to the seal portion on the frame provided around the display region or around the frame is 10 μm.
There is no particular limitation as long as it is at least m ² . 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 device.

【００４０】３原色からなる着色層の積層により形成さ
れたスペーサーの面積や配置場所は液晶表示装置を作成
する場合にカラーフィルタと対向する透明電極基板の構
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、
スペーサーひとつ当たりの面積は、１０μｍ² 〜１００
０μｍ² 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、１０
００μｍ² 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。The area and location of the spacers formed by laminating the colored layers of the three primary colors are greatly affected by the structure of the transparent electrode substrate facing the color filters when manufacturing a liquid crystal display device. Therefore, if there is no restriction on the side of the transparent electrode substrate facing, the area and location of the spacer is not particularly limited, but considering the size of the pixel,
The area per spacer is 10 μm ² -100
It is preferably 0 μm ² . If it is smaller than 10 μm ² , it is difficult to form and laminate a precise pattern,
If it is larger than 00 μm ^2, it will be difficult to completely dispose it on the black matrix depending on the shape of the spacer portion.

【００４１】次に本発明のカラーフィルタを用いて作成
したカラー液晶表示装置について説明する。本発明のカ
ラー液晶表示装置を図１に示すが、上記カラーフィルタ
と透明電極基板とを対向させて作成する。カラーフィル
タには、必要に応じて着色層上に透明保護膜を設けても
差支えないが、構成が複雑になり、製造コストを考えた
場合に不利である。また、カラーフィルタ上にはＩＴＯ
膜などの透明電極を形成する。カラーフィルタと対向す
る透明電極基板としては、ＩＴＯ膜などの透明電極が透
明基板上にパターン化されて設けられる。透明電極基板
上には、透明電極以外に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、
信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置やＴＦＤ液晶表
示装置を作成することができる。透明電極を有するカラ
ーフィルタおよび透明電極基板上には液晶配向膜が設け
られ、ラビングなどによる配向処理が施される。配向処
理後にシール剤を用いてカラーフィルタおよび透明電極
基板を貼り合わせ、シール部に設けられた注入口から液
晶を注入した後に、注入口を封止する。偏光板を基板の
外側に貼り合わせ後にＩＣドライバー等を実装すること
によりモジュールが完成する。Next, a color liquid crystal display device produced by using the color filter of the present invention will be described. The color liquid crystal display device of the present invention is shown in FIG. 1 and is made by facing the above color filter and the transparent electrode substrate. The color filter may be provided with a transparent protective film on the colored layer as required, but the configuration is complicated and disadvantageous in terms of manufacturing cost. In addition, ITO on the color filter
A transparent electrode such as a film is formed. As the transparent electrode substrate facing the color filter, a transparent electrode such as an ITO film is provided in a pattern on the transparent substrate. On the transparent electrode substrate, besides the transparent electrode, a thin film transistor (TFT)
Devices and thin film diode (TFD) devices, and scanning lines,
By providing a signal line or the like, a TFT liquid crystal display device or a TFD liquid crystal display device can be manufactured. A liquid crystal alignment film is provided on the color filter having a transparent electrode and the transparent electrode substrate, and is subjected to an alignment process such as rubbing. After the alignment treatment, the color filter and the transparent electrode substrate are bonded to each other using a sealant, and after the liquid crystal is injected from an injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed. The module is completed by mounting an IC driver or the like after attaching the polarizing plate to the outside of the substrate.

【００４２】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（ただし、透明導
電膜が成膜されない額縁周辺部のシール部を除く）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）、ＴａＯｘ（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）、ＴｉＯ₂ （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
らば特に限定されない。In the present invention, it is preferable that an insulating film is formed on a portion where the transparent electrode substrate comes into contact with the spacer of the color filter (except for a sealing portion around a frame where a transparent conductive film is not formed). 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), TaOx (tantalum oxide), MoOx (molybdenum oxide), Cr ₂ O ₃ (chromium oxide), TiO ₂ (titania), ZrO ₂ (zirconia), CeO ₂ (Cerium oxide), MgO (magnesium oxide), BeO (beryllium oxide), and the like. The polymer is not particularly limited as long as it maintains insulation such as polyimide, epoxy resin, and acrylic resin and is insoluble in liquid crystal.

【００４３】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。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.

【００４４】透明導電膜が成膜されない額縁周辺部のシ
ール部では絶縁膜を形成してもしなくても良い。The insulating film may or may not be formed in the seal portion around the frame where the transparent conductive film is not formed.

【００４５】本発明のカラーフィルタおよびそれを用い
たカラー液晶表示装置は、パソコン、ワードプロセッサ
ー、エンジニアリング・ワークステーション、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に
用いられ、また、液晶プロジェクションなどにも好適に
用いられる。The color filter of the present invention and a color liquid crystal display device using the same are used for display screens of personal computers, word processors, engineering workstations, navigation systems, liquid crystal televisions, videos, etc., and also for liquid crystal projection. It is preferably used.

【００４６】以下、好ましい実施態様を用いて本発明を
更に詳しく説明するが、用いた実施態様によって本発明
の効力はなんら制限されるものでない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments, but the efficacy of the present invention is not limited by the embodiments used.

【００４７】[0047]

【実施例】比較例１ （樹脂ブラックマトリクスおよびシール部パターンの作
成） ３，３´、４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、およ
び、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキ
サンをＮ−メチル−２−ピロリドンを溶媒として反応さ
せ、ポリイミド前駆体（ポリアミック酸）溶液を得た。EXAMPLES Comparative Example 1 (Formation of resin black matrix and seal portion pattern) 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4'-diaminodiphenyl ether, and bis (3- (Aminopropyl) tetramethyldisiloxane was reacted with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a polyimide precursor (polyamic acid) solution.

【００４８】下記の組成を有するカーボンブラックミル
ベースをホモジナイザーを用いて、7000rpm で30分分散
し、ガラスビーズを濾過して、ブラックペーストを調製
した。A carbon black mill base having the following composition was dispersed at 7000 rpm for 30 minutes using a homogenizer, and the glass beads were filtered to prepare a black paste.

【００４９】 カーボンブラックミルベース カーボンブラック （ＭＡ１００、三菱化成（株）製） ４．６部 ポリイミド前駆体溶液 ２４．０部 Ｎ−メチルピロリドン ６１．４部 ガラスビーズ ９０．０部 ３００×３５０ｍｍのサイズの無アルカリガラス（日本
電気ガラス（株）製、ＯＡ−２）基板上にスピナーを用
いて、ブラックペーストを塗布し、オーブン中１３５℃
で２０分間セミキュアした。続いて、ポジ型レジスト
（Shipley “Microposit”RC100 30cp）をスピナーで塗
布し、９０℃で１０分間乾燥した。レジスト膜厚は１．
５μｍとした。キャノン（株）製露光機ＰＬＡ−５０１
Ｆを用い、フォトマスクを介して、露光を行った。Carbon black mill base Carbon black (MA100, manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation) 4.6 parts Polyimide precursor solution 24.0 parts N-methylpyrrolidone 61.4 parts Glass beads 90.0 parts 300 × 350 mm size A black paste is applied on a non-alkali glass (OA-2, manufactured by NEC Corporation) substrate using a spinner, and is then placed in an oven at 135 ° C.
For 20 minutes. Subsequently, a positive resist (Shipley “Microposit” RC100 30 cp) was applied using a spinner and dried at 90 ° C. for 10 minutes. The resist film thickness is 1.
The thickness was 5 μm. Exposure machine PLA-501 manufactured by Canon Inc.
Using F, exposure was performed through a photomask.

【００５０】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドを２重量％含んだ２３℃の水溶液を現像液に用い、
基板を現像液にディップさせ、同時に１０ｃｍ幅を５秒
で１往復するように基板を揺動させて、ポジ型レジスト
の現像とポリイミド前駆体のエッチングを同時に行っ
た。現像時間は、６０秒であった。その後、メチルセル
ソルブアセテートでポジ型レジストを剥離し、さらに、
３００℃で３０分間キュアし、シール部パターンと額縁
を有する樹脂ブラックマトリクス基板を得た。樹脂ブラ
ックマトリクスの膜厚は、０．９０μｍであり、ＯＤ値
は３．０であった。また、樹脂ブラックマトリクスとガ
ラス基板との界面における反射率（Ｙ値）は１．２％で
あった。Next, an aqueous solution containing 2% by weight of tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C. was used as a developer.
The substrate was dipped in a developing solution, and simultaneously, the substrate was swung so as to make one reciprocation in a width of 10 cm in 5 seconds, thereby simultaneously developing the positive resist and etching the polyimide precursor. The development time was 60 seconds. After that, the positive resist was stripped with methylcellosolve acetate,
After curing at 300 ° C. for 30 minutes, a resin black matrix substrate having a seal portion pattern and a frame was obtained. The thickness of the resin black matrix was 0.90 μm, and the OD value was 3.0. The reflectance (Y value) at the interface between the resin black matrix and the glass substrate was 1.2%.

【００５１】（着色層の作成）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 Index 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 Blue15-4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 Colored Layer) Next, as red, green and blue pigments, a dianthraquinone pigment represented by Color Index No. 65300 Pigment Red 177, Color Index No. 74265, respectively.
A phthalocyanine green pigment represented by Pigment Green 36 and a phthalocyanine blue pigment represented by Color Index No. 74160 Pigment Blue 15-4 were prepared. Each of the above pigments was mixed and dispersed in a polyimide precursor solution, and red,
Green and blue colored pastes were obtained.

【００５２】まず、樹脂ブラックマトリクス基板上に青
ペーストを塗布し、８０℃で１０分熱風乾燥し、１２０
℃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、額縁上、および、額縁周辺部
のシール部パターン上にスペーサーの１段目を形成し
た。First, a blue paste was applied on a resin black matrix substrate, and dried with hot air at 80 ° C. for 10 minutes.
Semi-cured at 20 ° 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, the first step of the spacer was formed on the resin black matrix, on the frame, and on the seal portion pattern around the frame together with the formation of the blue pixel.

【００５３】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、額縁上、および、額
縁周辺部のシール部パターン上にスペーサーの２段目を
形成した。赤色画素部の膜厚は、１．８μｍであった。After washing with water, the second stage of spacers was similarly formed on the resin black matrix, on the frame, and on the seal pattern around the frame along with the formation of the red pixels. The thickness of the red pixel portion was 1.8 μm.

【００５４】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、額縁上、およ
び、額縁周辺部のシール部パターン上にスペーサーの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, similarly to the formation of the green pixel, the spacer 3 is formed on the resin black matrix, on the frame, and on the seal pattern around the frame.
Steps were formed to create a color filter. The thickness of the green pixel portion was 1.9 μm.

【００５５】着色層の積層により樹脂ブラックマトリク
ス上、額縁上、および、額縁周辺部のシール部パターン
上に設けられたスペーサーの面積は、いずれも一個当た
り約４００μｍ² とした。スペーサーの高さ（樹脂ブラ
ックマトリクス上、額縁上、シール部パターン上の着色
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、表示領域内において画素１個当たり１．０個
の密度で設けた。また表示領域周辺部の樹脂ブラックマ
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。額縁周辺部のシール部
パターン上のスペーサーも同様な密度で形成した。 The areas of the spacers provided on the resin black matrix, on the frame, and on the seal pattern around the frame by the lamination of the colored layers were all about 400 μm ² per piece. The height of the spacer (thickness of the three colored layers on the resin black matrix, the frame, and the seal portion pattern) is 5.0 μm, which is the total thickness of the colored layers (5.7 μm). Lower than. The spacers were provided at a density of 1.0 per pixel in the display area. Further, spacers are provided on the frame formed of the resin black matrix around the display area by color overlapping at the same density as in the screen. Spacers on the seal pattern around the picture frame were also formed with the same density .

【００５６】（カラー液晶表示装置の作成）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) 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.

【００５７】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成し、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.

【００５８】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ガラス繊維を混
練りしないエポキシ接着剤をシール剤として用いて貼り
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。得られた液晶表示装
置は、セルギャップの均一性に優れ、良好な表示品位の
ものであった。A color filter provided with an alignment film and a transparent electrode substrate provided with a thin film transistor element are bonded together using an epoxy adhesive which does not knead glass fibers as a sealant. Liquid crystal was injected. 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 had excellent cell gap uniformity and good display quality.

【００５９】実施例１ 着色層の積層により形成されたスペーサーを、表示領域
内において画素１個当たり０．５個（２画素に１個）の
密度で設けた以外は比較例１と同様にして、カラーフィ
ルタおよび液晶表示装置を作成した。得られた液晶表示
装置は、比較例１の場合よりさらにセルギャップの均一
性に優れ、良好な表示品位のものであった。[0059] The spacer formed by lamination of Example 1 colored layer, except that provided at a density of 0.5 per 1 pixel (one for two pixels) in the display area in the same manner as in Comparative Example 1 , A color filter and a liquid crystal display device. The obtained liquid crystal display device had better cell gap uniformity than that of Comparative Example 1 , and had good display quality.

【００６０】実施例２ 着色層の積層により形成されたスペーサーを、表示領域
内において画素１個当たり０．１７個（６画素に１個）
の密度で設けた以外は比較例１と同様にして、カラーフ
ィルタおよび液晶表示装置を作成した。得られた液晶表
示装置は、実施例１の場合と同様にセルギャップの均一
性に優れ、良好な表示品位のものであった。 Example 2 The number of spacers formed by stacking the colored layers was 0.17 per pixel (one in six pixels) in the display area.
A color filter and a liquid crystal display were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the color filters were provided at a density of. The obtained liquid crystal display device had excellent cell gap uniformity and good display quality as in the case of Example 1 .

【００６１】比較例２ 着色層の積層により形成されたスペーサーを、表示領域
内において画素１個当たり２．０個（１画素に２個）の
密度で設けた以外は比較例１と同様にして、カラーフィ
ルタおよび液晶表示装置を作成した。得られた液晶表示
装置は、セルギャップの均一性には優れていたものの、
液晶配向膜のラビング不良に起因すると思われる表示品
位（特にコントラスト）の低下が認められた。 Comparative Example 2 The same procedure as in Comparative Example 1 was carried out except that the spacers formed by laminating the colored layers were provided at a density of 2.0 per pixel (two per pixel) in the display area. , A color filter and a liquid crystal display device. Although the obtained liquid crystal display had excellent cell gap uniformity,
A decrease in display quality (especially contrast), which is considered to be caused by rubbing failure of the liquid crystal alignment film, was observed.

【００６２】[0062]

【発明の効果】本発明のカラーフィルタは、着色層の積
層により形成されたスペーサーをブラックマトリクス上
に画素１個当たり１．０個以下の密度で設けたものであ
り、これを用いて液晶表示装置を作成した場合に以下の
効果が得られる。According to the color filter of the present invention, spacers formed by stacking colored layers are provided on a black matrix at a density of 1.0 or less per pixel, and a liquid crystal display is formed by using the spacers. The following effects can be obtained when the device is created.

【００６３】(1) スペーサーが画素部上に存在せず、ス
ペーサーによる光の散乱や透過による表示品位の低下が
なく、特に表示のコントラストが向上する。(1) The spacer does not exist on the pixel portion, the display quality is not deteriorated due to the scattering or transmission of light by the spacer, and the display contrast is particularly improved.

【００６４】(2) スペーサーが面で対向する透明電極基
板と接触するために、配向膜や透明電極の破損が少な
く、欠陥の少ない表示が得られる。(2) Since the spacer is in contact with the transparent electrode substrate facing the surface, the alignment film and the transparent electrode are less damaged, and a display with less defects is obtained.

【００６５】(3) スペーサーを散布する工程が不要にな
り、液晶表示装置の製造工程が簡略化される。(3) The step of dispersing the spacer is not required, and the manufacturing process of the liquid crystal display device is simplified.

【００６６】(4) スペーサーの粒度分布を高精度に管理
する必要がなく、液晶表示装置の製造が容易になる。(4) There is no need to control the particle size distribution of the spacers with high precision, and the manufacture of the liquid crystal display device is facilitated.

【００６７】(5) 樹脂ブラックマトリクス上にブラック
と着色層２層分の膜厚のセルギャップが保持され、十分
なセルギャップを持った液晶表示装置が得られる。(5) A cell gap having a film thickness of two layers of black and colored layers is maintained on the resin black matrix, and a liquid crystal display device having a sufficient cell gap can be obtained.

【００６８】(6) カラーフィルタ上のＩＴＯ膜の耐久性
が良好である。(6) The durability of the ITO film on the color filter is good.

【００６９】(7) 表示領域全域においてセルギャップを
均一に保持できるために、液晶表示装置の表示が均一に
なる。(7) Since the cell gap can be kept uniform over the entire display area, the display of the liquid crystal display device becomes uniform.

【００７０】(8) スペーサーに起因する配向不良などに
よる表示品位の低下が防止できる。(8) Deterioration of display quality due to poor orientation caused by spacers can be prevented.

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

【図１】本発明により得られたカラーフィルタを使用し
たカラー液晶表示装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a color liquid crystal display device using a color filter obtained according to the present invention.

【図２】従来のカラー液晶表示装置の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional color liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、１３…透明基板（ガラス基板） ２…樹脂ブラックマトリクス ３…着色層（Ｂ） ４…着色層（Ｒ） ５…着色層（Ｇ） ６…透明電極 ７、９…配向膜 ８…液晶 １０…画素電極 １１…絶縁膜 １２…液晶駆動回路付属電極 １４…クロムブラックマトリクス １５…保護膜 １６…プラスチックビーズ Reference Signs List 1, 13: transparent substrate (glass substrate) 2: resin black matrix 3: colored layer (B) 4: colored layer (R) 5: colored layer (G) 6: transparent electrode 7, 9: alignment film 8: liquid crystal 10 ... Pixel electrode 11 ... Insulating film 12 ... Attached electrode for liquid crystal drive circuit 14 ... Chrome black matrix 15 ... Protective film 16 ... Plastic beads

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−93924（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340926（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−15719（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−78924（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−146828（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-93924 (JP, A) JP-A-4-340926 (JP, A) JP-A-5-203925 (JP, A) JP-A 64-64 15719 (JP, A) Fully open sho 63-78924 (JP, U) Really open sho 63-146828 (JP, U)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 透明基板上にブラックマトリクスを設
け、さらにその上に３原色からなる着色層を複数配列し
たカラーフィルタであって、該カラーフィルタ上に配向
膜を設けさらにラビング処理を施して使用されるカラー
フィルタにおいて、 （Ａ）前記ブラックマトリクス上に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を有し、 （Ｂ）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、表示領域において画素１個当たり０．５個
以下の密度で設けられ、 （Ｃ）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、表示領域外にも設けられ、かつその面積が
１０μm²以上であることを特徴とするカラーフィルタ。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 further arranged thereon, and the black matrix is oriented on the color filter.
Color used with a film and rubbing treatment
In the filter , (A) a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors on the black matrix; and (B) a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors is a pixel in a display region. (C) Spacers formed by laminating colored layers composed of three primary colors are provided outside the display region and have an area of 10 μm ² or more. A color filter characterized by the following. 【請求項２】 ブラックマトリクスが樹脂中に遮光剤を
分散させてなる樹脂ブラックマトリクスであることを特
徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。2. The color filter according to claim 1, wherein the black matrix is a resin black matrix in which a light shielding agent is dispersed in a resin. 【請求項３】 樹脂ブラックマトリクスを形成する樹脂
がポリイミドであることを特徴とする請求項２記載のカ
ラーフィルタ。3. The color filter according to claim 2, wherein the resin forming the resin black matrix is polyimide. 【請求項４】 樹脂ブラックマトリクスの膜厚が、０．
５〜１．５μｍである請求項２記載のカラーフィルタ。4. A resin black matrix having a thickness of 0.
3. The color filter according to claim 2, which has a thickness of 5 to 1.5 [mu] m. 【請求項５】 樹脂ブラックマトリクスのＯＤ値が２．
５以上であることを特徴とする請求項２記載のカラーフ
ィルタ。5. The resin black matrix having an OD value of 2.
3. The color filter according to claim 2, wherein the number is 5 or more. 【請求項６】 樹脂ブラックマトリクスの反射率が、２
％以下であることを特徴とする請求項２記載のカラーフ
ィルタ。6. The resin black matrix has a reflectance of 2
% Or less. 【請求項７】 ３原色からなる着色層がポリイミドから
なることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。7. The color filter according to claim 1, wherein the colored layer having three primary colors is made of polyimide. 【請求項８】 ３原色の着色層の各膜厚の合計が、３〜
９μｍである請求項１記載のカラーフィルタ。8. The total thickness of each of the three primary color layers is 3 to 4.
The color filter according to claim 1, which has a thickness of 9 µm. 【請求項９】 ３原色からなる着色層の積層により形成
されたスペーサーの高さが、３原色の着色層の各膜厚の
合計よりも低いことを特徴とする請求項１記載のカラー
フィルタ。9. The color filter according to claim 1, wherein the height of the spacer formed by laminating the colored layers of the three primary colors is smaller than the total thickness of the colored layers of the three primary colors. 【請求項１０】 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の面積が１個当り１０μｍ² 〜１０
００μｍ² である請求項１記載のカラーフィルタ。10. The spacer formed by laminating colored layers of three primary colors has an area of 10 μm ² to 10 μm per spacer.
The color filter according to claim 1, which has a thickness of 00 µm ² . 【請求項１１】 透明電極基板と透明電極を有するカラ
ーフィルタにより液晶層を挟持したカラー液晶表示装置
において、カラーフィルタが、透明基板上にブラックマ
トリクスと３原色からなる着色層を設けたカラーフィル
タであって、該カラーフィルタ上に配向膜を設けさらに
ラビング処理を施して使用されるカラーフィルタであ
り、 （Ａ）前記ブラックマトリクス上に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を有し、 （Ｂ）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、表示領域において画素１個当たり０．５個
以下の密度で設けられ、 （Ｃ）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、表示領域外にも設けられ、かつその面積が
１０μm²以上であることを特徴とするカラー液晶表示装
置。11. A color liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched by the color filter having a transparent electrode substrate and the transparent electrode, a color filter, a color filter colored layer is provided consisting of a black matrix and three primary colors on a transparent substrate And providing an alignment film on the color filter.
A color filter used by performing a rubbing process , (A) having a spacer formed by laminating colored layers of three primary colors on the black matrix, and (B) laminating colored layers of three primary colors. The formed spacers are provided at a density of 0.5 or less per pixel in the display area, and (C) the spacers formed by stacking the colored layers of the three primary colors are provided outside the display area; A color liquid crystal display device having an area of 10 μm ² or more.