JP2002040227A - Method for manufacturing color filter having high dielectric constant integrated with thin film transistor, color filter and liquid crystal display device - Google Patents

Method for manufacturing color filter having high dielectric constant integrated with thin film transistor, color filter and liquid crystal display device

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JP2002040227A
JP2002040227A JP2000227721A JP2000227721A JP2002040227A JP 2002040227 A JP2002040227 A JP 2002040227A JP 2000227721 A JP2000227721 A JP 2000227721A JP 2000227721 A JP2000227721 A JP 2000227721A JP 2002040227 A JP2002040227 A JP 2002040227A
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thin film
film transistor
liquid crystal
electrodeposition
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Shigemi Otsu
茂実 大津
Yoshinori Yamaguchi
義紀 山口
Takashi Shimizu
敬司 清水
Hidekazu Akutsu
英一 圷
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor in a small number of processes at a low cost such that formation of through holes or a transparent conductive film for driving a liquid crystal is not necessary and that voltage drop during driving the liquid crystal is suppressed. SOLUTION: The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor includes the following processes. A substrate for a liquid crystal display prepared by arranging thin film transistors and a light transmitting conductive film on a light transmitting substrate is disposed in a water-based electrodeposition liquid containing a coloring material, a light transmitting material having high dielectric constant and <=100 nm particle size, and an electrodepositing polymer material having crosslinking groups in the molecule and decreasing its solubility or dispersibility in the water-based liquid by the changes in the pH. In this state, thin film transistors corresponding to a specified conductive film are driven and a voltage is applied between the conductive film and the counter electrode so as to precipitate a color electrodeposition film having a high dielectric constant on the specified conductive film. The color filter has solvent resistance and a high dielectric constant. The liquid crystal display device uses this filter.

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、CCDカメラや液晶
表示素子なの各種表示素子やカラーセンサーに使用され
るカラーフィルターの形成技術に関するものであり、着
色層やブラックマトリクスの製造方法に関する。具体的
には、着色層やブラックマトリクスを簡便にしかも高解
像度で形成する新カラーフィルターの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for forming a color filter used for various display devices such as a CCD camera and a liquid crystal display device and a color sensor, and relates to a method for manufacturing a colored layer and a black matrix. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a new color filter for easily forming a colored layer and a black matrix at a high resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、 カラーフィルターの製造方法とし
ては、(1)染色法、(2)顔料分散法、(3)印刷
法、(4)インクジェット法、(5)電着法、(6)ミ
セル電解法などが知られている。これらのうち、(1)
染色法及び(2)顔料分散法はいずれも技術の完成度は
高く、カラー固体撮像素子(CCD) に多用されているが、
フォトリソグラフィの工程を経てパターニングする必要
があり、工程数が多くコストが高いという問題がある。
これに対して、(3)印刷法、(4)インクジェット法
はいずれもフォトリソグラフィ工程を必要としないが、
(3)印刷法は顔料を分散させた熱硬化型の樹脂を印刷
し、硬化させる方法であり、解像度や膜厚の均一性の点
で劣る。(4)インクジェット法は特定のインク受容層
を形成し、親水化・ 疎水化処理を施した後、親水化され
た部分にインクを吹きつけてカラーフィルター層を得る
方法であり、解像度の点、さらに、隣接するフィルター
層に混色する確率が高く、位置精度の点でも問題があ
る。
2. Description of the Related Art At present, color filters are produced by (1) a dyeing method, (2) a pigment dispersion method, (3) a printing method, (4) an ink jet method, (5) an electrodeposition method, and (6). A micelle electrolysis method and the like are known. Of these, (1)
Both the dyeing method and the (2) pigment dispersion method have a high degree of perfection of the technology, and are often used for color solid-state imaging devices (CCD).
It is necessary to perform patterning through a photolithography process, and there is a problem that the number of processes is large and the cost is high.
In contrast, (3) the printing method and (4) the ink-jet method do not require a photolithography step,
(3) The printing method is a method of printing and curing a thermosetting resin in which a pigment is dispersed, and is inferior in terms of resolution and film thickness uniformity. (4) The ink jet method is a method of forming a specific ink receiving layer, performing a hydrophilic / hydrophobic treatment, and then spraying ink on the hydrophilic portion to obtain a color filter layer. Furthermore, there is a high probability that color mixing will occur in the adjacent filter layers, and there is also a problem in terms of positional accuracy.

【0003】前記の各方法によるカラーフィルターは一
般的にはTFT基板と対向するITO基板側に形成され
る。しかし、この位置にフィルターが形成されると、液
晶を封入した後、TFT基板とカラーフィルター基板を
位置合わせする必要があり、高い精度を得るためには困
難が伴い、コスト上昇の原因となっている。
A color filter according to each of the above methods is generally formed on the ITO substrate side facing the TFT substrate. However, if a filter is formed at this position, it is necessary to align the TFT substrate and the color filter substrate after sealing the liquid crystal, and it is difficult to obtain high accuracy, which causes an increase in cost. I have.

【0004】(5)電着法は、水溶性高分子に顔料を分
散させた電解溶液中で、予めパターニングした透明電極
上に70V 程度の高電圧を印加し、電着膜を形成すること
で電着塗装を行い、これを3 回繰り返しR.G.B.のカラー
フィルター層を得る。この方法は、予め、透明電極をフ
ォトリソグラフィーによりパターニングする必要があ
り、これを電着用の電極として使用するため、パターン
の形状が限定されTFT液晶用には使えないという欠点
がある。また、TFT液晶基板の画素電極に電着でカラ
ーフィルターを一体形成できれば新たにパターニングす
る必要がないが、従来の電着法では電着電圧が高く、透
明画素電極にアクティブマトリクス回路で電着を起こさ
せるのは非常に困難であり、TFTの画素電極を利用し
た電着は不可能であった。また、カラーフィルター層が
絶縁性になるため駆動電圧が上昇する等の理由で利用で
きない。
(5) In the electrodeposition method, a high voltage of about 70 V is applied to a transparent electrode which has been patterned in advance in an electrolytic solution in which a pigment is dispersed in a water-soluble polymer to form an electrodeposition film. Electrodeposition is performed, and this is repeated three times to obtain an RGB color filter layer. In this method, it is necessary to previously pattern the transparent electrode by photolithography, and since this is used as an electrode for electrodeposition, the shape of the pattern is limited and cannot be used for TFT liquid crystal. In addition, if a color filter can be integrally formed by electrodeposition on the pixel electrode of the TFT liquid crystal substrate, it is not necessary to perform new patterning. However, in the conventional electrodeposition method, the electrodeposition voltage is high, and electrodeposition is performed on the transparent pixel electrode by an active matrix circuit. It is very difficult to cause the electrodeposition, and electrodeposition using the pixel electrode of the TFT has been impossible. Further, since the color filter layer becomes insulative, it cannot be used because the driving voltage is increased.

【0005】例えば、特開平5−5874号公報には、
TFT基板側にカラーフィルターを一体形成する技術が
提案されている。しかし、通常の電着技術で作製した電
着膜は絶縁性であり液晶駆動用の画素電極上にカラーフ
ィルターを作製した場合には、液晶の駆動電圧が上昇し
てしまい利用できない。また、通常の電着膜には界面活
性剤等の不純物が含まれることから色純度や透過率が低
下したり、膜中に含まれるアルカリ金属からTFT回路
を保護する必要があった。さらに、通常のTFT駆動回
路を利用して直接画素電極に電着することができないた
め、高耐圧のTFTが必要であった。このようなことか
ら、これまでカラーフィルター基板とTFT基板を一体
形成して利用する方法が実用化できなかったのである。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-5874 discloses that
A technique for integrally forming a color filter on the TFT substrate side has been proposed. However, the electrodeposition film produced by the usual electrodeposition technique is insulative, and when a color filter is produced on a pixel electrode for driving a liquid crystal, the driving voltage of the liquid crystal increases and cannot be used. In addition, since an ordinary electrodeposited film contains impurities such as a surfactant, the color purity and transmittance are lowered, and it is necessary to protect the TFT circuit from an alkali metal contained in the film. Further, since it is impossible to electrodeposit directly on the pixel electrode using a normal TFT drive circuit, a TFT with a high breakdown voltage is required. For this reason, a method in which a color filter substrate and a TFT substrate are integrally formed and used has not been put to practical use.

【0006】(6)ミセル電解法は電着法の一種である
が、析出材料として用いるフェロセンの酸化還元を利用
するため電着に必要な電圧が低く、TFT液晶基板側に
電着によるカラーフィルターを一体形成できる。しか
し、ミセル電解法で形成される薄膜は、その形成工程に
不可欠のフェロセンや界面活性剤等が析出時に取り込ま
れることにより不純物として混入してしまうため、形成
されたカラーフィルターの透明性が悪くなり、色純度も
悪く、抵抗の高い膜となる。また、電着に必要な時間が
数十分を要するなど長時間となり製造効率が悪く、必須
の電解成分であるフェロセン化合物が非常に高価であ
る。さらに、形成される薄膜には耐溶剤性が無いため保
護層の形成が必須でありコストの点で問題があった。
(6) The micelle electrolysis method is a kind of electrodeposition method, but the voltage required for electrodeposition is low because the oxidation-reduction of ferrocene used as a deposition material is used. Can be integrally formed. However, the thin film formed by the micellar electrolysis method is mixed with impurities as ferrocene and surfactant, which are indispensable for the formation process, are taken in at the time of deposition, so that the transparency of the formed color filter deteriorates. The film has poor color purity and high resistance. In addition, the time required for electrodeposition requires several tens of minutes, resulting in a long time and poor production efficiency, and the ferrocene compound, which is an essential electrolytic component, is very expensive. Furthermore, since the formed thin film does not have solvent resistance, it is necessary to form a protective layer, which is problematic in terms of cost.

【0007】また、一般にカラーフィルターはカラーフ
ィルター層だけでは使えず、各カラーフィルター画素間
をブラックマトリクスで覆う必要がある。通常、ブラッ
クマトリクスの形成にはフォトリソグラフィーが使われ
ており、コストアップの大きな要因の一つである。
In general, a color filter cannot be used only with a color filter layer, and it is necessary to cover each color filter pixel with a black matrix. Usually, photolithography is used to form a black matrix, which is one of the major factors for increasing costs.

【0008】本発明者らは、電着技術を用いて、薄膜ト
ランジスタ(TFT)液晶表示基板に一体に設けたカラ
ーフィルターについても出願した(特願平11−304
910号、特願2000−60145号)。このTFT
一体型カラーフィルターにおいては、電着着色膜が絶縁
性であるため着色膜の上に液晶駆動用の導電性膜を設け
ることが必要となり、そのためTFTの画素電極と前記
導電性膜の間のスルーホールを形成しなければならず、
カラーフィルター作製工程が複雑になるという問題があ
った。また、スルーホールを設けずに直接駆動する方法
もいくつか提案されているが、色純度を保ったまま導電
化する方法は困難であり実用化されていない。この問題
を解決するものとして、本発明者らは、TFT液晶表示
基板に導電性を有するカラーフィルター着色膜を形成す
る方法を完成し出願した。(特願2000−67364
号)しかし、この方法においても、導電性カラーフィル
ター着色膜の導電性は改善の余地を残すものであり、場
合によっては着色膜の上に導電性膜をしたがってスルー
ホールを形成することが必要であった。
The present inventors have also applied for a color filter integrally provided on a thin film transistor (TFT) liquid crystal display substrate using an electrodeposition technique (Japanese Patent Application No. 11-304).
No. 910, Japanese Patent Application No. 2000-60145). This TFT
In an integrated color filter, since the electrodeposited colored film is insulative, it is necessary to provide a conductive film for driving liquid crystal on the colored film, and therefore, a through hole between the pixel electrode of the TFT and the conductive film is required. A hole must be formed,
There is a problem that the color filter manufacturing process becomes complicated. Some methods of directly driving without providing a through-hole have been proposed, but a method of conducting while maintaining color purity is difficult and has not been put to practical use. To solve this problem, the present inventors have completed and filed a method of forming a color filter colored film having conductivity on a TFT liquid crystal display substrate. (Japanese Patent Application 2000-67364
However, even in this method, the conductivity of the conductive color filter colored film leaves room for improvement, and in some cases, it is necessary to form a conductive film on the colored film and thus to form a through hole. there were.

【0009】さらに、特開平7−333595号公報に
は、転写基板の上にチタン酸バリウム等の強誘電率物質
を含むカラーフィルター層と同様の強誘電率物質を含む
接着層を設けたカラーフィルター転写基板を、TFT液
晶表示基板上に位置決めした後載せ、接着層と共にカラ
ーフィルター層を転写させるカラーフィルターの製造方
法が記載され、カラーフィルター層と接着層に強誘電率
物質を含ませることにより両層の静電容量を増大させて
電圧降下を抑制することが記載されている。しかしこの
方法では、転写基板にカラーフィルター層と接着層を設
けたカラーフィルター転写基板をあらかじめ作製し、こ
れをTFT液晶表示基板と位置決めをした後、転写する
という極めて煩瑣な工程を必要とするものであり、工程
数も多く、高解像度のTFT一体型カラーフィルターを
低コストで製造することは不可能である。また、この公
報には転写基板の上にどのようにして強誘電率物質を含
むカラーフィルター層を形成するのか全く開示されてい
ない。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-333595 discloses a color filter in which an adhesive layer containing a ferroelectric substance similar to a color filter layer containing a ferroelectric substance such as barium titanate is provided on a transfer substrate. A method of manufacturing a color filter in which a transfer substrate is positioned and mounted on a TFT liquid crystal display substrate and then a color filter layer is transferred together with an adhesive layer is described. By including a ferroelectric substance in the color filter layer and the adhesive layer, both methods are described. It is described that the voltage drop is suppressed by increasing the capacitance of the layer. However, this method requires a very complicated process of preparing a color filter transfer substrate in which a color filter layer and an adhesive layer are provided on a transfer substrate in advance, positioning the color filter transfer substrate with a TFT liquid crystal display substrate, and then transferring the same. In addition, the number of processes is large, and it is impossible to manufacture a high-resolution TFT-integrated color filter at low cost. This publication does not disclose at all how to form a color filter layer containing a ferroelectric substance on a transfer substrate.

【0010】特開平2−60164号公報には、単純マ
トリックス型の液晶表示装置のカラーフィルターとし
て、電着性高分子と、色素と、高誘電率材料粒子を含む
電着液から前記高誘電率材料粒子を含む着色膜を析出さ
せた、カラーフィルター層の電気的インピーダンスを低
減させたカラーフィルターが記載されている。ところ
で、液晶表示装置においては、カラーフィルター層の上
にポリイミド等の配向膜が形成されるが、配向膜は通常
配向膜樹脂を有機溶媒に溶解させたものをカラーフィル
ター層上に塗布することにより形成される。しかし、一
般にカラーフィルター層は耐溶剤性をもたないため、カ
ラーフィルター層の上に直接樹脂溶液を塗布すると、そ
の有機溶剤によりカラーフィルター層が溶解されるた
め、配向膜樹脂の溶液を塗布する前に、カラーフィルタ
ー層の上に熱架橋され耐溶剤性が向上した高分子材料か
らなる保護膜を設けた後、配向膜が形成されるのが普通
である。しかしながら、一般的に保護膜は誘電率が低い
ため、前記のごとき高誘電率のカラーフィルターの上に
保護膜を形成することは避けなければならない。また、
カラーフィルター層に高誘電率材料粒子を含有させた場
合、一般的に光透過率が低下するという問題が生ずる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-60164 discloses that a simple matrix type liquid crystal display device comprises a color filter for an electrodepositable polymer, a dye, and an electrodeposition liquid containing high dielectric material particles. A color filter in which a colored film containing material particles is deposited and the electrical impedance of a color filter layer is reduced is described. By the way, in a liquid crystal display device, an alignment film such as polyimide is formed on a color filter layer, and the alignment film is usually formed by dissolving an alignment film resin in an organic solvent on the color filter layer. It is formed. However, in general, since the color filter layer does not have solvent resistance, when a resin solution is applied directly on the color filter layer, the color filter layer is dissolved by the organic solvent, so that a solution of the alignment film resin is applied. Usually, a protective film made of a polymer material which is thermally crosslinked and has improved solvent resistance is provided on the color filter layer before the alignment film is formed. However, since a protective film generally has a low dielectric constant, it is necessary to avoid forming a protective film on a color filter having a high dielectric constant as described above. Also,
When high dielectric constant material particles are contained in the color filter layer, there is a problem that the light transmittance generally decreases.

【0011】したがって、TFT一体型カラーフィルタ
ーをR.G.B.層とブラックマトリクスを含めて考え
ると、高解像度で、色純度がよく、制御性が高く、光透
過率が高く、フォトリソグラフィー工程を用いずあるい
は用いる場合でも少なく、かつ、スルーホールや液晶駆
動用導電膜を形成する必要が全くなく、さらに歩留まり
が高く、低コストのTFT一体型カラーフィルターの製
造方法は未だ実現されていない。
Therefore, the TFT-integrated color filter is manufactured by R.S. G. FIG. B. Considering the layer and the black matrix, high resolution, good color purity, high controllability, high light transmittance, little or no photolithography process, and even through holes and liquid crystal drive There is no need to form a conductive film at all, and a method of manufacturing a TFT-integrated color filter with higher yield and lower cost has not yet been realized.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記ごとき
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スル
ーホールや液晶駆動用の透明導電膜を形成する必要がな
く、液晶駆動時の電圧降下が抑制された薄膜トランジス
タ一体型のカラーフィルターを、工程数が少なく低コス
トで製造する方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to eliminate the need to form a through hole or a transparent conductive film for driving a liquid crystal, and to provide a liquid crystal driving device. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor in which the voltage drop is suppressed at a low cost with a small number of steps.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題は、以下のカラ
ーフィルター製造方法およびカラーフィルターを提供す
ることにより解決される。 (1)光透過性の基板上に薄膜トランジスタと光透過性
の導電膜が配列形成された液晶表示用基板を、着色材、
光透過性で粒径が100nm以下の高誘電率材料および
分子中に架橋性基を有し、pHの変化により水性液体に
対する溶解性ないし分散性が低下する電着性高分子材料
を含む水系の電着液に、前記液晶表示用基板の少なくと
も導電膜が接触するように配置した状態で、所定の導電
膜に対応する薄膜トランジスタを駆動させて前記導電膜
と対向電極の間に電圧を印可し、前記所定の導電膜上に
誘電率の高い着色電着膜を析出形成する工程を含む、薄
膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。 (2)所定の導電膜上に誘電率の高い着色電着膜を析出
形成する工程を行った後、前記着色材を他の色相を有す
る着色材に変更した電着液を用いて前記工程を1回以上
繰り返すことを特徴とする、前記(1)に記載の薄膜ト
ランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。 (3)着色膜を析出形成した後、前記着色膜を加熱処理
することを特徴とする前記(1)または(2)に記載の
カラーフィルターの製造方法。 (4)前記加熱処理後の着色電着膜の比誘電率が4.0
以上であることを特徴とする前記(1)ないし(3)の
いずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィ
ルターの製造方法。
The above object can be attained by providing the following color filter manufacturing method and color filter. (1) A liquid crystal display substrate in which thin film transistors and a light-transmitting conductive film are arranged and formed on a light-transmitting substrate,
Water-based, high-permittivity material having a particle size of 100 nm or less and a water-based material containing an electrodepositable polymer material having a crosslinkable group in the molecule and having a reduced solubility or dispersibility in an aqueous liquid due to a change in pH. In the electrodeposition liquid, in a state where at least the conductive film of the liquid crystal display substrate is disposed so as to be in contact therewith, a thin film transistor corresponding to a predetermined conductive film is driven to apply a voltage between the conductive film and the counter electrode, A method for manufacturing a thin film transistor integrated color filter, comprising a step of depositing and forming a colored electrodeposition film having a high dielectric constant on the predetermined conductive film. (2) After performing a process of depositing and forming a colored electrodeposition film having a high dielectric constant on a predetermined conductive film, the above process is performed using an electrodeposition solution in which the coloring material is changed to a coloring material having another hue. The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to (1), wherein the method is repeated at least once. (3) The method for producing a color filter according to the above (1) or (2), wherein after the colored film is deposited and formed, the colored film is subjected to a heat treatment. (4) The relative permittivity of the colored electrodeposition film after the heat treatment is 4.0.
The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of the above (1) to (3), characterized by the above.

【0014】(5)前記液晶表示用基板の薄膜トランジ
スタ上に絶縁性保護膜が設けられていることを特徴とす
る、前記(1)ないし(4)のいずれか1に記載の薄膜
トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。 (6)前記絶縁性保護膜が、ポジ型フォトレジストが塗
布された液晶表示用基板に、光透過性の電極が形成され
ていない側から光を照射後、エッチングすることにより
形成されることを特徴とする、前記(1)ないし(5)
のいずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフ
ィルターの製造方法。 (7)前記ポジ型フォトレジストがポジ型黒色フォトレ
ジストであることを特徴とする前記(1)ないし(6)
のいずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフ
ィルターの製造方法。
(5) The color filter integrated with a thin film transistor according to any one of the above (1) to (4), wherein an insulating protective film is provided on the thin film transistor of the liquid crystal display substrate. Manufacturing method. (6) The method in which the insulating protective film is formed by irradiating a liquid crystal display substrate coated with a positive-type photoresist with light from a side where a light-transmissive electrode is not formed, and then etching. Characterized in (1) to (5) above
5. The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of the above. (7) The above (1) to (6), wherein the positive photoresist is a positive black photoresist.
5. The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of the above.

【0015】(8)カラーフィルターを形成した後、さ
らに絶縁性で低誘電率のブラックマトリクスを形成する
ことを特徴とする、前記(1)ないし(6)のいずれか
1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの
製造方法。 (9)前記薄膜トランジスタの電極として低反射の材料
が用いられ、該電極にブラックマトリクスと同様の機能
を持たせたことを特徴とする前記(1)ないし(5)の
いずれか1または前記(8)に記載の薄膜トランジスタ
一体型カラーフィルターの製造方法。 (10)前記電極に絶縁層が設けられていることを特徴
とする前記(9)に記載の薄膜トランジスタ一体型カラ
ーフィルターの製造方法。
(8) The thin film transistor integrated type as described in any one of (1) to (6) above, further comprising forming a black matrix having an insulating property and a low dielectric constant after forming the color filter. Manufacturing method of color filter. (9) A low-reflection material is used as an electrode of the thin-film transistor, and the electrode has a function similar to that of a black matrix. The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to the above item 2). (10) The method according to (9), wherein the electrode is provided with an insulating layer.

【0016】(11)前記光透過性の高誘電率材料が酸
化物半導体であることを特徴とする前記(1)ないし
(10)のいずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型
カラーフィルターの製造方法。 (12)前記酸化物半導体が酸化チタンであることを特
徴とする前記(1)ないし(11)のいずれか1に記載
の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方
法。 (13)前記酸化チタンの粒径が20nm以下であるこ
とを特徴とする前記(1)ないし(12)のいずれか1
に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製
造方法。
(11) The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of (1) to (10), wherein the light-transmitting high dielectric constant material is an oxide semiconductor. (12) The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of (1) to (11), wherein the oxide semiconductor is titanium oxide. (13) Any one of the above (1) to (12), wherein the particle size of the titanium oxide is 20 nm or less.
3. The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to item 1.

【0017】(14)前記電着性高分子材料が、疎水
基、親水基および架橋性基をそれぞれ有するモノマーの
共重合体であり、疎水基数と親水基数の総数に対する疎
水基数の割合が30%以上80%以下であることを特徴
とする前記(1)ないし(13)のいずれか1に記載の
薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。 (15)前記電着液に薄膜トランジスタの特性に影響を
与えないアンモニウム塩を添加することを特徴とする、
前記(1)ないし(13)のいずれか1に記載の薄膜ト
ランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。 (16)前記高誘電率材料と着色材の混合物1に対し、
電着性高分子材料を5.0以下(体積比率)の割合で用
いることを特徴とする、前記(1)ないし(15)のい
ずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィル
ターの製造方法。
(14) The electrodepositable polymer material is a copolymer of monomers each having a hydrophobic group, a hydrophilic group and a crosslinkable group, and the ratio of the number of hydrophobic groups to the total number of hydrophilic groups is 30%. The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of the above (1) to (13), which is 80% or less. (15) An ammonium salt that does not affect the characteristics of the thin film transistor is added to the electrodeposition liquid,
The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of the above (1) to (13). (16) For the mixture 1 of the high dielectric constant material and the coloring material,
The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of (1) to (15), wherein the electrodepositable polymer material is used at a ratio of 5.0 or less (volume ratio).

【0018】(17)前記印可電圧を10V以下にする
ことを特徴とする、前記(1)ないし(16)のいずれ
か1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルター
の製造方法。 (18)前記薄膜トランジスタの電極として、2層また
は3層のCrを用いることを特徴とする、前記(1)な
いし(17)のいずれか1に記載の薄膜トランジスタ一
体型カラーフィルターの製造方法。 (19)前記薄膜トランジスタの内部抵抗が1MΩ以下
であることを特徴とする、前記(1)ないし(18)の
いずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィ
ルターの製造方法。 (20)前記薄膜トランジスタがポリシリコン薄膜トラ
ンジスタであることを特徴とする、前記(1)ないし
(19)のいずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型
カラーフィルターの製造方法。 (21)前記電着液を調製する際、有機アルカリ材が用
いられることを特徴とする前記(1)ないし(20)の
いずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィ
ルターの製造方法。 (22)前記電着液を調製する際、アンモニウム塩が用
いられることを特徴とする前記(1)ないし(21)の
いずれか1に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィ
ルターの製造方法。
(17) The method according to any one of (1) to (16), wherein the applied voltage is set to 10 V or less. (18) The method for manufacturing a thin film transistor-integrated color filter according to any one of (1) to (17), wherein two or three layers of Cr are used as the electrodes of the thin film transistor. (19) The method according to any one of (1) to (18), wherein the internal resistance of the thin film transistor is 1 MΩ or less. (20) The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of (1) to (19), wherein the thin film transistor is a polysilicon thin film transistor. (21) The method for producing a thin-film transistor integrated color filter according to any one of (1) to (20), wherein an organic alkali material is used when preparing the electrodeposition solution. (22) The method for producing a thin film transistor-integrated color filter according to any one of (1) to (21), wherein an ammonium salt is used when preparing the electrodeposition solution.

【0019】(23)光透過性の基板上に薄膜トランジ
スタと光透過性の導電膜が配列形成された液晶表示用基
板の該導電膜の上に、比誘電率が4.0以上で耐溶剤性
の着色膜を有し、かつ、絶縁性で低誘電率のブラックマ
トリックスを備えていることを特徴とする薄膜トランジ
スタ一体型カラーフィルター。 (24)前記(23)に記載のカラーフィルターと、カ
ラーフィルターの着色膜の上に接触して設けられる液晶
配向膜と、光透過性基板の上に光透過性の導電膜を設け
た対向基板と、前記液晶配向膜と対向基板の間に封入さ
れた液晶とを有する液晶表示装置。
(23) A liquid crystal display substrate in which thin-film transistors and a light-transmitting conductive film are arranged and formed on a light-transmitting substrate. A color filter integrated with a thin film transistor, characterized in that it has a colored film and a black matrix having an insulating property and a low dielectric constant. (24) The color filter according to (23), a liquid crystal alignment film provided in contact with the color film of the color filter, and a counter substrate provided with a light-transmitting conductive film on the light-transmitting substrate. And a liquid crystal sealed between the liquid crystal alignment film and the counter substrate.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明における薄膜トランジスタ
一体型カラーフィルターの製造方法は、電着性高分子材
料として分子中に架橋性基を有し、pHの変化により水
性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する電着性高
分子材料(以下において、「架橋性高分子材料」という
ことがある。)を用い、着色材と光透過性で粒径が10
0nm以下の高誘電率材料を分散させた電着液を用い
て、薄膜トランジスタ(以下において、「TFT」とい
う。)と光透過性の導電膜が形成された液晶表示用基板
を電着することにより、前記導電膜の上に、誘電率が高
く、かつ耐溶剤性に優れた着色電着膜を形成することを
特徴とする。通常の電着技術で作製した電着膜は絶縁性
であるため、液晶駆動用の導電膜(画素電極)上にカラ
ーフィルターを作製した場合には、液晶の駆動電圧が上
昇してしまい利用できない。しかし、通常液晶の駆動は
パルスを用いているためカラーフィルター層の誘電率が
高ければカラーフィルター層を介しても液晶を駆動でき
るが、通常のカラーフィルター層は誘電率が低いため、
この場合は、導電膜を液晶駆動用にも利用することはで
きない。しかし、本発明の方法によれば高誘電率のカラ
ーフィルター層を形成することができ、また、本発明の
方法では電着液における電着性高分子材料、高誘電率材
料および顔料等からなる組成が、作製されるカラーフィ
ルター層の組成とほぼ同じになるので、光透過性で誘電
率の高い材料の量などを調節することにより任意に誘電
率をコントロールできる。本発明のカラーフィルターに
おいて、導電膜を液晶駆動用にも利用するためには、着
色膜の比誘電率が4.0以上であることが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to the present invention has a crosslinkable group in a molecule as an electrodepositable polymer material, and its solubility or dispersibility in an aqueous liquid is changed by a change in pH. The electrodepositable polymer material (which may be referred to as a “crosslinkable polymer material” below) that decreases in size and has a particle size of 10 with a colorant and light transmittance.
A thin film transistor (hereinafter, referred to as “TFT”) and a liquid crystal display substrate on which a light-transmitting conductive film is formed are electrodeposited by using an electrodeposition liquid in which a high dielectric constant material having a thickness of 0 nm or less is dispersed. A colored electrodeposition film having a high dielectric constant and excellent solvent resistance is formed on the conductive film. Since the electrodeposited film produced by the ordinary electrodeposition technique is insulative, when a color filter is produced on a liquid crystal drive conductive film (pixel electrode), the drive voltage of the liquid crystal rises and cannot be used. . However, since the driving of the liquid crystal usually uses a pulse, if the dielectric constant of the color filter layer is high, the liquid crystal can be driven even through the color filter layer, but since the normal color filter layer has a low dielectric constant,
In this case, the conductive film cannot be used for driving the liquid crystal. However, according to the method of the present invention, a color filter layer having a high dielectric constant can be formed, and the method of the present invention comprises an electrodepositable polymer material, a high dielectric constant material, a pigment, and the like in an electrodeposition solution. Since the composition is substantially the same as the composition of the color filter layer to be produced, the dielectric constant can be arbitrarily controlled by adjusting the amount of a material having a light transmitting property and a high dielectric constant. In the color filter of the present invention, in order to use the conductive film for driving a liquid crystal, the relative permittivity of the colored film is preferably 4.0 or more.

【0021】また、本発明の着色電着膜は、架橋性高分
子材料を架橋させているため、アセトン、イソプロピル
アルコール(IPA)、n−メチルピロリドン(NM
P)等の、配向膜形成時に用いる溶剤に対して耐性を有
しており、着色電着膜の直上にこれらの溶剤を用いて配
向膜の形成を行った場合でも着色電着膜が溶解したり変
形したりすることがない。したがって、本発明のカラー
フィルターにおいては、保護膜を設けることなく配向膜
を形成することが可能である。一般に保護膜は誘電率が
低く、着色電着膜を高誘電率にしても、保護膜を設けた
場合にはその誘電率が相殺されてしまう。しかし、本発
明においては保護膜を形成する必要がないので、着色電
着膜の高誘電率を保つことが可能で、着色電着膜を形成
する際に用いる導電膜(電極)を、液晶駆動用の電極と
して用いることができる。
In the colored electrodeposition film of the present invention, since the crosslinkable polymer material is crosslinked, acetone, isopropyl alcohol (IPA), n-methylpyrrolidone (NM
P) and other solvents used for forming the alignment film. The color electrodeposition film is dissolved even when the alignment film is formed using these solvents immediately above the color electrodeposition film. No deformation or deformation. Therefore, in the color filter of the present invention, it is possible to form an alignment film without providing a protective film. In general, the protective film has a low dielectric constant, and even if the colored electrodeposition film has a high dielectric constant, the dielectric constant is offset when the protective film is provided. However, in the present invention, since it is not necessary to form a protective film, it is possible to maintain a high dielectric constant of the colored electrodeposition film, and to use a conductive film (electrode) used in forming the colored electrodeposition film for liquid crystal driving. Can be used as an electrode.

【0022】ここで、本発明のTFT一体型カラーフィ
ルターと従来のカラーフィルターを用いたTFT液晶表
示装置において、液晶に電圧を印可した場合の実効電圧
の低下について説明する。図2(A)は従来のカラーフ
ィルターを設けたTFT液晶表示装置の断面を示す模式
図であり、図2(A)中100はTFT基板、102は
ポリイミド配向膜、104は液晶、106はポリイミド
配向膜、108は導電膜(ITO)、110は保護膜、
112はカラーフィルター層、114はガラス基板をそ
れぞれ示す。また、図2(B)は本発明のTFT一体型
カラーフィルターを備えた液晶表示装置の断面を示す模
式図であり、図2(B)中、200はTFT基板、20
4はカラーフィルター層、206はポリイミド配向膜、
208は液晶、210はポリイミド配向膜、212は導
電膜(ITO)、214はガラス基板をそれぞれ示す。
本発明の液晶表示装置においては、カラーフィルター層
の上に直接配向膜が形成されている。
Here, in the TFT liquid crystal display device using the TFT-integrated color filter of the present invention and the conventional color filter, a decrease in the effective voltage when a voltage is applied to the liquid crystal will be described. FIG. 2A is a schematic view showing a cross section of a conventional TFT liquid crystal display device provided with a color filter. In FIG. 2A, 100 is a TFT substrate, 102 is a polyimide alignment film, 104 is liquid crystal, and 106 is polyimide. Orientation film, 108 is a conductive film (ITO), 110 is a protective film,
Reference numeral 112 denotes a color filter layer, and 114 denotes a glass substrate. FIG. 2B is a schematic diagram showing a cross section of a liquid crystal display device provided with a TFT-integrated color filter of the present invention. In FIG. 2B, reference numeral 200 denotes a TFT substrate;
4 is a color filter layer, 206 is a polyimide alignment film,
Reference numeral 208 denotes a liquid crystal, 210 denotes a polyimide alignment film, 212 denotes a conductive film (ITO), and 214 denotes a glass substrate.
In the liquid crystal display device of the present invention, the alignment film is formed directly on the color filter layer.

【0023】本発明の製造方法によって作製されるカラ
ーフィルター層は高誘電率であるので、実効電圧の低下
を抑制することができる。また、図2(B)で示される
ように、本発明のカラーフィルター層は耐溶剤性を有し
ているため、その上に保護膜を設ける必要がない。
Since the color filter layer manufactured by the manufacturing method of the present invention has a high dielectric constant, it is possible to suppress a decrease in effective voltage. Further, as shown in FIG. 2B, since the color filter layer of the present invention has solvent resistance, there is no need to provide a protective film thereon.

【0024】ここで、それぞれの構成部の比誘電率(ε
x)と膜厚(lx)および1画素表示部の面積Sを以下のよう
に設定すると、 1画素表示部の面積S:80μm×240μm 液晶 :Cllε0S/ll, l=6, ll=7μm 配向膜(ポリイミド):εp=4, Cppε0S/lp, lp
=75nm カラーフィルタ:εc, lc ポリイミド/液晶/ポリイミド層:εplp, lplp= 2lp+
ll ポリイミド/液晶/ポリイミド層の合成容量Cplpは、 Cplp=CpCl/(2Cp+Cl) =εlεpε0S/(2εpll+εllp) … (1) εplplεplplp/(2εpll+εllp) … (2) カラーフィルター層の合成容量Ccは、 Cccε0S/lc … (3) で与えられる。
Here, the relative permittivity (ε
x), the film thickness (lx), and the area S of the one-pixel display section are set as follows: the area S of the one-pixel display section: 80 μm × 240 μm Liquid crystal: C l = ε l ε 0 S / l l , l = 6, l l = 7 μm Alignment film (polyimide): ε p = 4, C p = ε p ε 0 S / l p , lp
= 75 nm The color filter: ε c, l c polyimide / liquid crystal / polyimide layer: ε plp, l plp = 2lp +
l l The composite capacitance C plp of polyimide / liquid crystal / polyimide layer is C plp = C p C l / (2C p + C l ) = ε l ε p ε 0 S / (2ε p l l + ε l l p ) ... (1) ε plp = ε l ε p l plp / (2ε p l l + ε l l p) Combined capacitance C c of ... (2) color filter layer is given by C c = ε c ε 0 S / l c ... (3).

【0025】また、表示部全体(ITO上部、下部電極
間)に印可される電圧をVとした場合、ポリイミド/液晶
/ポリイミド層およびカラーフィルター層それぞれに印
可される電圧をVplpおよびVcとすると、表示部全体の印
可電圧Vに対するポリイミド/液晶/ポリイミド層の印可
電圧Vplpの割合Vplp/Vは、 Vplp/V=Cc/(2Cplp+Cc) … (4) となる。
When the voltage applied to the entire display section (between the upper and lower electrodes of ITO) is V, polyimide / liquid crystal
Assuming that the voltages applied to the / polyimide layer and the color filter layer are V plp and V c , respectively, the ratio V plp / V of the application voltage V plp of the polyimide / liquid crystal / polyimide layer to the application voltage V of the entire display portion is V plp / V = C c / (2C plp + C c ) (4)

【0026】(1)〜(4)式により、カラーフィルタ
ーの比誘電率εcと膜厚lcを変化させた場合の表示部全
体の印可電圧Vに対するポリイミド/液晶/ポリイミド層
の印可電圧Vplpの割合Vplp/Vを求めた結果を図1に示
す。図1が示すように、カラーフィルターの比誘電率を
高くし、膜厚を薄くすれば、実効電圧の低下を10%以内
に抑えることができる条件が存在することが分かる。例
えばカラーフィルター層厚を1.5μmで形成した場合、比
誘電率は12以上に制御すれば、実効電圧の低下は10%以
内に抑えられる。
According to the equations (1) to (4), the applied voltage V of the polyimide / liquid crystal / polyimide layer relative to the applied voltage V of the entire display section when the relative permittivity ε c and the film thickness l c of the color filter are changed. FIG. 1 shows the result of calculating the ratio V plp / V of plp . As shown in FIG. 1, it can be seen that there is a condition under which the reduction of the effective voltage can be suppressed within 10% when the relative dielectric constant of the color filter is increased and the film thickness is reduced. For example, when the color filter layer is formed with a thickness of 1.5 μm, a decrease in the effective voltage can be suppressed to within 10% by controlling the relative dielectric constant to 12 or more.

【0027】したがって、本発明のカラーフィルター層
(着色電着膜)の膜厚を1.5μm以下、好ましくは
1.0μm以下にし、カラーフィルター層の比誘電率を
5.0以上、好ましくは8.0以上にすることにより、
実効電圧の低下を15%以下に抑制することができる。
Therefore, the thickness of the color filter layer (colored electrodeposition film) of the present invention is set to 1.5 μm or less, preferably 1.0 μm or less, and the relative permittivity of the color filter layer is set to 5.0 or more, preferably 8 or more. 0.0 or more,
The decrease in the effective voltage can be suppressed to 15% or less.

【0028】本発明者らは先に、着色材を含み、かつp
Hの変化により水性液体に対する溶解性ないし分散性が
低下する電着性高分子材料を含む水系の電着液を用いて
電着することにより着色膜を形成するカラーフィルター
の製造方法を完成し(特開平10−119414号公
報、特開平10−193769号公報、特開平11−1
89899号公報、特開平11−105418号公報な
ど)たが、本発明で用いる電着法には、これらの公報に
開示されたすべての電着技術を利用することができる。
We first included a colorant and p
A method for producing a color filter that forms a colored film by electrodeposition using an aqueous electrodeposition solution containing an electrodepositable polymer material whose solubility or dispersibility in an aqueous liquid decreases due to a change in H is completed ( JP-A-10-119414, JP-A-10-193768, JP-A-11-1
JP-A-89899, JP-A-11-105418, etc.), but all the electrodeposition techniques disclosed in these publications can be used for the electrodeposition method used in the present invention.

【0029】本発明においては、所定の導電膜に選択的
に電圧を印可するのにTFT回路を利用して、高誘電率
のカラーフィルター層を所定の導電膜の上に選択的に形
成することを特徴とする。したがって、光透過性の導電
膜(画素電極)を、カラーフィルター形成と液晶の駆動
の両方に利用するものである。通常、選択的な着色電着
膜の形成を3回行い、3色(レッド(R)、グリーン
(G)、ブルー(B))のカラーフィルター層を液晶表
示用基板に一体形成する。
In the present invention, a TFT circuit is used to selectively apply a voltage to a predetermined conductive film, and a high dielectric constant color filter layer is selectively formed on the predetermined conductive film. It is characterized by. Therefore, the light-transmitting conductive film (pixel electrode) is used for both forming the color filter and driving the liquid crystal. Usually, a selective colored electrodeposition film is formed three times, and a color filter layer of three colors (red (R), green (G), and blue (B)) is integrally formed on the liquid crystal display substrate.

【0030】ここで、電着膜形成時にTFT回路を保護
するという観点からは、液晶表示用基板のTFTを絶縁
性の保護膜により覆い、電着液とTFTを遮断すること
が好ましい。保護膜を形成する方法としては、たとえ
ば、液晶表示用基板上にポジ型のフォトレジストを塗布
し、光透過性の電極が形成されてない側から光を入射し
た後、エッチングすることにより、TFT以外の部分す
なわち光透過性の導電膜を露出させ、TFT部分にフォ
トレジストを残す方法が挙げられる。この態様によれ
ば、露出した光透過性の導電膜部分のみが電着液と接触
し、その所定の電極を駆動させて、その部分のみ電着膜
を形成することができ、それ以外の部分は、レジストに
より保護されることになる。このとき、ポジ型の黒色フ
ォトレジスト材料を用いれば、その部分がブラックマト
リクスとなる。また、同様の保護手段として、TFT上
にたとえば窒化シリコン膜(SiNx)等の絶縁性保護
層を設けることもできる。この絶縁性保護膜はTFTを
作製する際のエッチングストッパとして知られているも
のである。保護層を設けずに露出した状態の光透過性の
電極を駆動させて、所定の部分のみに着色電着膜を形成
させることもできる。
Here, from the viewpoint of protecting the TFT circuit at the time of forming the electrodeposition film, it is preferable to cover the TFT of the liquid crystal display substrate with an insulating protective film to block the electrodeposition liquid and the TFT. As a method of forming a protective film, for example, a positive type photoresist is applied on a liquid crystal display substrate, light is incident from a side where a light transmitting electrode is not formed, and then etching is performed. A method of exposing a portion other than the above, that is, a light-transmitting conductive film, and leaving a photoresist in a TFT portion is exemplified. According to this aspect, only the exposed light-transmitting conductive film portion comes into contact with the electrodeposition liquid, and a predetermined electrode is driven to form an electrodeposition film only on that portion. Will be protected by the resist. At this time, if a positive black photoresist material is used, that portion becomes a black matrix. Further, as a similar protection means, an insulating protection layer such as a silicon nitride film (SiNx) can be provided on the TFT. This insulating protective film is known as an etching stopper when manufacturing a TFT. It is also possible to form a colored electrodeposition film only on a predetermined portion by driving the exposed light transmissive electrode without providing the protective layer.

【0031】また、TFT一体型のカラーフィルターの
TFT回路の上部に、ブラックマトリクスを形成するこ
とが好ましい。ブラックマトリクスの光学濃度は、通
常、2.5以上必要であり、光が漏れないことが必要で
ある。本発明においては、ブラックマトリクスは絶縁性
(カラーフィルター層とTFTの両方に対し)であるこ
とと低誘電率を有することが必要である。ブラックマト
リクスの形成法としては、前記のごとく、カラーフィル
ターを形成する前に、黒色のポジ型フォトレジストを液
晶表示用基板に全面塗布し、その後TFTを設けていな
い側から光を照射した後エッチングすることにより、光
が遮断されるTFT部分に黒色レジスト部分を残す方法
が有力な方法の1つである。(この場合、黒色レジスト
層は、絶縁保護膜とブラックマトリクスを兼ねる。)ま
た、透明なフォトレジストを用いて絶縁保護層を形成す
る場合には、着色電着膜を形成した後、レジストを除去
し、その部分に絶縁層(カラーフィルター層とTFTの
双方から絶縁)を設け、その絶縁層の上にブラックマト
リクス、例えば、顔料分散黒色レジストでブラックマト
リクスを形成することも可能である。
Preferably, a black matrix is formed above the TFT circuit of the TFT-integrated color filter. The optical density of the black matrix is usually required to be 2.5 or more, and it is necessary that light does not leak. In the present invention, the black matrix needs to be insulating (for both the color filter layer and the TFT) and have a low dielectric constant. As described above, the black matrix is formed by applying a black positive type photoresist on the entire surface of the liquid crystal display substrate before forming the color filter, and then irradiating light from the side where the TFT is not provided and then etching. One of the effective methods is to leave a black resist portion in the TFT portion where light is blocked. (In this case, the black resist layer also serves as an insulating protective film and a black matrix.) When the insulating protective layer is formed using a transparent photoresist, the resist is removed after forming the colored electrodeposition film. It is also possible to provide an insulating layer (insulated from both the color filter layer and the TFT) in that portion and form a black matrix on the insulating layer, for example, a black matrix using a pigment-dispersed black resist.

【0032】さらに、カラーフィルター層を形成した
後、膜形成面の上に全面に黒色のネガ型フォトレジスト
を塗布した後、次いで基板の着色膜を形成していない側
から光を照射し、基板を通して光が基板を通り抜ける領
域のみに黒色膜を形成し、その後非硬化領域のフォトレ
ジストを除去するなどの方法により形成することができ
る。
Further, after forming a color filter layer, a black negative photoresist is applied on the entire surface on which the film is formed, and then the substrate is irradiated with light from the side where the colored film is not formed. A black film is formed only in a region through which light passes through the substrate, and then the photoresist in the non-cured region is removed.

【0033】この他にブラックマトリクスは、TFTの
電極を利用することもできる。TFT回路のゲート電極
とソース電極の光の遮断性は元々高いが、ゲート電極や
ソース電極を低反射の金属膜、例えば2層または3層の
Cr膜等で形成すれば、カラーフィルターの形成後に電
極と電極ライン部分とがブラックマトリックスを兼用す
ることになるので、別途ブラックマトリクスを設けなく
てもよい。この場合には、カラーフィルターの開口率を
極限まで高めることができ、非常に明るく高精細な液晶
表示素子を形成できる。TFT電極および電極ラインを
ブラックマトリクスとして利用する場合には、TFTと
光透過性の導電膜を配列形成する際に、TFTの電極を
低反射の材料を用いて作製し、該電極にさらに窒化シリ
コン膜などの絶縁性保護層を設けた後、画素電極である
透明導電膜を形成することにより、ブラックマトリクス
を絶縁性とすることができる。また、カラーフィルター
層との絶縁性が保たれれば、金属系のブラックマトリク
スを常法により形成する方法も利用できる。この他、公
知のブラックマトリックスの形成法が制限なく利用でき
る。
In addition, the black matrix may use a TFT electrode. Although the light blocking property of the gate electrode and the source electrode of the TFT circuit is originally high, if the gate electrode and the source electrode are formed of a low-reflection metal film, for example, a two-layer or three-layer Cr film, the color filter is formed. Since the electrode and the electrode line portion also serve as a black matrix, there is no need to separately provide a black matrix. In this case, the aperture ratio of the color filter can be maximized, and a very bright and high-definition liquid crystal display device can be formed. When the TFT electrode and the electrode line are used as a black matrix, when the TFT and the light-transmitting conductive film are arranged and formed, the electrode of the TFT is made of a low-reflection material, and silicon nitride is further added to the electrode. After providing an insulating protective layer such as a film, a transparent conductive film serving as a pixel electrode is formed, whereby the black matrix can be made insulating. In addition, a method of forming a metal-based black matrix by an ordinary method can be used as long as the insulating property with the color filter layer is maintained. In addition, known methods for forming a black matrix can be used without limitation.

【0034】次に、本発明において用いる電着液につい
て説明する。本発明のカラーフィルターの製造方法にお
いて、電着膜形成用の電着液に用いる電着材料は、イオ
ン性基、たとえばカルボキシル基を有し、水素イオン濃
度の変化によって溶解度が変化して析出する性質を持つ
電着性高分子であり、また、前記高分子は分子中に架橋
性基を有することが必要である。電着性高分子は、電着
液において、着色材と透明な高誘電率材料を分散させる
作用を有する。また電着性高分子は、着色電着膜のマト
リクスとなって機械的強度を保持し、さらに分子中の架
橋性基により架橋された後は、耐溶剤性、耐熱性等の特
性が向上する。
Next, the electrodeposition liquid used in the present invention will be described. In the method for producing a color filter of the present invention, the electrodeposition material used for the electrodeposition liquid for forming an electrodeposition film has an ionic group, for example, a carboxyl group, and changes in solubility due to a change in the hydrogen ion concentration and precipitates. It is an electrodepositable polymer having properties, and the polymer needs to have a crosslinkable group in the molecule. The electrodepositable polymer has a function of dispersing the colorant and the transparent high dielectric constant material in the electrodeposition liquid. The electrodepositable polymer also serves as a matrix for the colored electrodeposition film, retains mechanical strength, and after being crosslinked by a crosslinkable group in the molecule, characteristics such as solvent resistance and heat resistance are improved. .

【0035】本発明において用いる透明な高誘電率材料
としては、BaTiO3、SrTiO3、CaSnO3
BaSnO3、BaZrO3、などのチタン酸バリウム系
強誘電体、ジルコン酸チタン酸鉛系、TiO2、MgT
iO3などの酸化物など多くの物質がある。しかし、チ
タン酸バリウム系強誘電体は、誘電率は非常に大きいか
わりに温度係数が大きいため単体では使用できない。一
方、TiO2、MgTiO3などの材料は、温度補償用の
コンデンサーに使われているように、温度依存性がきわ
めて小さいために使いやすく好ましい。本発明に高誘電
率材料においては、酸化物半導体、中でも酸化チタンが
好ましく用いられる。また、前記のように、本発明の電
着方法では、電着液における電着性高分子材料と高誘電
率材料および顔料等からなる組成が、作製されるカラー
フィルター層の組成とほぼ同じになるので、光透過性で
誘電率の高い材料の量などを調節することにより任意に
カラーフィルター層の誘電率をコントロールできる。高
誘電率材料の粒径は重要である。高誘電率材料の粒径が
大きいと電着液中に安定に分散させることが難しくなる
し、また得られる着色電着膜の透明性が失われてしま
う。そのため粒径は100nm(0.1μm)以下、好
ましくは50nm以下、特に20nm以下が好ましい。
As the transparent high dielectric constant material used in the present invention, BaTiO 3 , SrTiO 3 , CaSnO 3 ,
Barium titanate-based ferroelectrics such as BaSnO 3 and BaZrO 3 , lead zirconate titanate-based, TiO 2 , MgT
iO 3 There are a number of substances such as oxides of such. However, the barium titanate-based ferroelectric cannot be used alone because it has a large temperature coefficient instead of a very large dielectric constant. On the other hand, materials such as TiO 2 and MgTiO 3 are preferable because they have extremely small temperature dependence as used in capacitors for temperature compensation. In the present invention, in the high dielectric constant material, an oxide semiconductor, in particular, titanium oxide is preferably used. Further, as described above, in the electrodeposition method of the present invention, the composition of the electrodepositable polymer material, the high dielectric constant material, the pigment, and the like in the electrodeposition solution is substantially the same as the composition of the color filter layer to be manufactured. Therefore, the dielectric constant of the color filter layer can be arbitrarily controlled by adjusting the amount of a material having a light transmitting property and a high dielectric constant. The particle size of the high dielectric constant material is important. If the particle diameter of the high dielectric constant material is large, it is difficult to stably disperse the material in the electrodeposition solution, and the resulting colored electrodeposition film loses transparency. Therefore, the particle size is preferably 100 nm (0.1 μm) or less, preferably 50 nm or less, particularly preferably 20 nm or less.

【0036】電着液に光透過性で誘電率の高い微粒子を
分散させる方法としては、通常の分散方法が制限なく用
いられる。誘電率の高い着色電着膜を得るためには、電
着液になるべく多く高誘電率材料含ませることが好まし
い。このため、前記高誘電率材料と着色材の混合物1に
対し、電着性高分子材料を5.0以下(体積比率)の割
合とし、光透過性の高誘電率材料の比率を多くする方法
が好ましい。また、高誘電率材料と着色材比率は透過率
と比誘電率の点からみて体積比率で1:2〜1:10に
あることが望ましい。光透過性の高誘電率材料は比重が
色材や電着性高分子に比較してきわめて重いために、光
透過性を維持して水系に分散させるには、一般的には困
難を伴う。しかし、酸化チタンは親水性であり、白色顔
料として用いられていることから分かるように、水への
分散も比較的簡単であり、十分な透明性のある水系分散
液が得られる。特に酸化チタンと着色材顔料を組み合わ
せて用いると、酸化チタンの分散性が向上することが見
出された。酸化チタンと顔料の比率(体積比率)は1:
2〜1:10に設定することが、分散性、光透過性をバ
ランスよく達成するために好ましい。
As a method for dispersing light-transmitting fine particles having a high dielectric constant in the electrodeposition solution, a usual dispersion method can be used without any limitation. In order to obtain a colored electrodeposition film having a high dielectric constant, it is preferable that the electrodeposition liquid contains as much high dielectric constant material as possible. Therefore, the ratio of the electrodepositable polymer material to 5.0 or less (volume ratio) with respect to the mixture 1 of the high dielectric constant material and the colorant, and increasing the ratio of the light-transmitting high dielectric constant material. Is preferred. Further, the ratio of the high dielectric constant material to the colorant is desirably 1: 2 to 1:10 in terms of volume ratio from the viewpoint of transmittance and relative dielectric constant. Since a light-transmitting high dielectric constant material has an extremely heavy specific gravity as compared with a coloring material or an electrodepositable polymer, it is generally difficult to disperse the material in an aqueous system while maintaining the light transmitting property. However, as can be seen from the fact that titanium oxide is hydrophilic and used as a white pigment, dispersion in water is relatively easy, and an aqueous dispersion having sufficient transparency can be obtained. In particular, it has been found that when titanium oxide and a coloring agent pigment are used in combination, the dispersibility of titanium oxide is improved. The ratio (volume ratio) between titanium oxide and pigment is 1:
It is preferable to set the ratio to 2 to 1:10 in order to achieve a good balance of dispersibility and light transmittance.

【0037】次に、分子中に架橋性基を有し、pHの変
化により水性液体に対する溶解性ないし分散性が低下す
る電着性高分子材料について説明する。前記電着性高分
子材料は、水系液体(pH調節を行った水系液体を含
む。)に対して十分な溶解性あるいは分散性を有してい
ること、また光透過性を有していることが必要である。
架橋性基としてはエポキシ基、ブロックイソシアネート
基(イソシアネート基に変化しうる基を含む)、シクロ
カーボネート基、メラミン基等が挙げられる。また、p
Hの変化により水性液体に対する溶解性ないし分散性が
低下する機能をもたせるために、分子中に親水基と疎水
基を有していることが好ましく、親水基として、カルボ
キシル基(アニオン性基)、アミノ基(カチオン性基)
等のイオン化可能性基(以下、単に「イオン化基」とい
う)が導入されていることが好ましい。たとえばカルボ
キシル基を有する高分子材料の場合、pHがアルカリ性
領域においてはカルボキシル基が解離状態になって水性
液体に溶解し、また酸性領域においては解離状態が消失
し溶解度が低下し析出する。
Next, an electrodepositable polymer material having a crosslinkable group in the molecule and having a reduced solubility or dispersibility in an aqueous liquid due to a change in pH will be described. The electrodepositable polymer material has sufficient solubility or dispersibility in an aqueous liquid (including an aqueous liquid whose pH has been adjusted), and has an optical transparency. is necessary.
Examples of the crosslinkable group include an epoxy group, a blocked isocyanate group (including a group that can be converted into an isocyanate group), a cyclocarbonate group, and a melamine group. Also, p
In order to have a function of reducing solubility or dispersibility in an aqueous liquid due to a change in H, the molecule preferably has a hydrophilic group and a hydrophobic group in the molecule. As the hydrophilic group, a carboxyl group (anionic group), Amino group (cationic group)
It is preferable that an ionizable group (hereinafter, simply referred to as “ionized group”) is introduced. For example, in the case of a polymer material having a carboxyl group, when the pH is in an alkaline region, the carboxyl group is dissociated and dissolved in an aqueous liquid, and in an acidic region, the dissociation state disappears and the solubility is reduced to precipitate.

【0038】前記電着性高分子材料は、イオン化基の他
に疎水基を有していることが好ましい。疎水基の存在
は、前記のようなpHの変化によってイオン解離してい
る基がイオン性を失うこととあいまって、瞬時に膜を析
出させるという機能を高分子材料に付与している。ま
た、この疎水基は、後述する本発明のカラーフィルター
の形成方法において、色材として用いる有機顔料に対し
親和性が強いため有機顔料を吸着する能力があり、重合
体に良好な顔料分散機能を付与する。また、親水基とし
て、イオン化基の他にヒドロキシ基等を挙げることがで
きる。
It is preferable that the electrodepositable polymer material has a hydrophobic group in addition to the ionized group. The presence of the hydrophobic group gives the polymer material a function of instantaneously depositing a film, in combination with the fact that the group dissociated by the ion loses ionicity due to the change in pH as described above. In addition, in the method of forming a color filter of the present invention described later, the hydrophobic group has a strong affinity for an organic pigment used as a coloring material and thus has a capability of adsorbing the organic pigment, and has a good pigment dispersing function for a polymer. Give. In addition, examples of the hydrophilic group include a hydroxy group and the like in addition to the ionized group.

【0039】疎水基と親水基を有する重合体中の疎水基
の数が、親水基と疎水基の総数の30%から80%の範
囲にあるものが好ましい。疎水基の数が親水基と疎水基
の総数の30%未満のものは、形成された膜が再溶解し
易く、膜の耐水性や膜強度が不足する場合があり、また
疎水基数が親水基と疎水基の総数の80%より大きい場
合は、水系液体への重合体の溶解性が不十分となるた
め、電着液が濁ったり、電解材料の沈殿物が生じたり、
電着液の粘度が上昇しやすくなるので、前記の範囲にあ
ることが望ましい。親水基と疎水基の総数に対する疎水
基数は、より好ましくは55%から70%の範囲であ
る。この範囲のものは、特に膜の電着析出効率が高く、
低い電着電位で膜形成ができ、電着液の液性も安定して
いる。
The number of the hydrophobic groups in the polymer having a hydrophobic group and a hydrophilic group is preferably in the range of 30% to 80% of the total number of the hydrophilic groups and the hydrophobic groups. If the number of hydrophobic groups is less than 30% of the total number of hydrophilic groups and hydrophobic groups, the formed film is easily redissolved, and the water resistance and strength of the film may be insufficient. If it is larger than 80% of the total number of hydrophobic groups, the solubility of the polymer in the aqueous liquid becomes insufficient, so that the electrodeposition solution becomes turbid or a precipitate of the electrolytic material is generated.
Since the viscosity of the electrodeposition liquid tends to increase, it is desirable to be within the above range. The number of hydrophobic groups based on the total number of hydrophilic groups and hydrophobic groups is more preferably in the range of 55% to 70%. Those in this range have a particularly high electrodeposition deposition efficiency of the film,
A film can be formed at a low electrodeposition potential, and the liquid property of the electrodeposition liquid is stable.

【0040】前記電着性高分子材料としては、たとえば
架橋性基を有する重合性モノマー、親水基を有する重合
性モノマー、疎水基を有するモノマーを共重合させたも
のが挙げられる。前記架橋性基を有する重合性モノマー
としては、たとえばグリシジル(メタ)アクリレート、
(メタ)アクリル酸アジド、メタクリル酸2−(O−
〔1’−メチルプロピリデンアミノ〕カルボキシアミ
ノ)エチル(昭和電工(株)製、商品名:カレンズMO
1−BN)、4−((メタ)アクリロイルオキシメチ
ル)エチレンカーボネート、(メタ)アクリロイルメラ
ミン等が挙げられる。これらの架橋性モノマーは、用い
るモノマーの種類によっても異なるが、一般的に電着性
高分子化合物中1〜20モル%含まれる。また、親水基
を含む重合性モノマーとしては、メタクリル酸、アクリ
ル酸、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリルアミ
ド、無水マレイン酸、フマル酸、プロピオル酸、イタコ
ン酸、などおよびこれらの誘導体が用いられるが、これ
らに限定されるものではない。中でも特に、メタクリル
酸、アクリル酸はpH変化による電着効率が高く、有用
な親水性モノマーである。また、疎水基を含む重合性モ
ノマー材料、アルケン、スチレン、α−メチルスチレ
ン、α−エチルスチレン、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸ブチル、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリ
ル、などおよびこれらの誘導体が用いられるが、これら
に限定されるものではない。特に、スチレン、α−メチ
ルスチレンは疎水性が強いために、再溶解に対するヒス
テリシス特性を得やすく有用な疎水性モノマーである。
本発明のカラーフィルター製造方法において用いる架橋
性高分子材料としては親水基含有モノマーとしてアクリ
ル酸またはメタクリル酸を、疎水基含有モノマーとして
スチレンまたはα−メチルスチレンを、また前記のごと
き架橋性モノマー用いた3元共重合体が好ましく用いら
れる。
Examples of the electrodepositable polymer material include those obtained by copolymerizing a polymerizable monomer having a crosslinkable group, a polymerizable monomer having a hydrophilic group, and a monomer having a hydrophobic group. Examples of the polymerizable monomer having a crosslinkable group include glycidyl (meth) acrylate,
(Meth) acrylic acid azide, methacrylic acid 2- (O-
[1'-Methylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl (trade name: Karenz MO, manufactured by Showa Denko KK)
1-BN), 4-((meth) acryloyloxymethyl) ethylene carbonate, (meth) acryloylmelamine and the like. These crosslinkable monomers vary depending on the type of the monomer used, but generally comprise 1 to 20 mol% of the electrodepositable polymer compound. Further, as the polymerizable monomer containing a hydrophilic group, methacrylic acid, acrylic acid, hydroxyethyl methacrylate, acrylamide, maleic anhydride, fumaric acid, propiolic acid, itaconic acid, and the like, and derivatives thereof are used. It is not limited. Among them, methacrylic acid and acrylic acid are particularly useful hydrophilic monomers having high electrodeposition efficiency due to pH change. Further, a polymerizable monomer material containing a hydrophobic group, alkene, styrene, α-methylstyrene, α-ethylstyrene, methyl methacrylate, butyl methacrylate, acrylonitrile, vinyl acetate, ethyl acrylate, butyl acrylate, lauryl methacrylate, And the like and derivatives thereof are used, but are not limited thereto. In particular, styrene and α-methylstyrene are useful hydrophobic monomers that have a strong hydrophobicity and thus easily obtain hysteresis characteristics with respect to re-dissolution.
Acrylic acid or methacrylic acid as a hydrophilic group-containing monomer, styrene or α-methylstyrene as a hydrophobic group-containing monomer as the crosslinkable polymer material used in the color filter manufacturing method of the present invention, or a crosslinkable monomer as described above was used. Tertiary copolymers are preferably used.

【0041】本発明の製造方法において利用される電着
性高分子材料は、このような架橋性基、親水基および疎
水基をそれぞれ含む重合性モノマーを前記の比率で共重
合した高分子材料であり、各親水基及び疎水基の種類は
1種に限定されるものではない。重合度は、6,000
から25,000のものが良好な電着膜を得る高分子材
料となる。より好ましくは、重合度が9,000から2
0,000の材料である。重合度が6,000より低い
と再溶解し易くなる。重合度が25,000より高い
と、水系液体への溶解性が不十分となり、液体が濁った
り沈殿物が生じたりて問題を生じる。
The electrodepositable polymer material used in the production method of the present invention is a polymer material obtained by copolymerizing the above polymerizable monomers each containing a crosslinkable group, a hydrophilic group and a hydrophobic group in the above-mentioned ratio. However, the types of the hydrophilic groups and the hydrophobic groups are not limited to one type. The degree of polymerization is 6,000
From 25,000 is a polymer material for obtaining a good electrodeposition film. More preferably, the degree of polymerization is from 9,000 to 2
000 materials. When the degree of polymerization is lower than 6,000, it is easy to redissolve. When the degree of polymerization is higher than 25,000, the solubility in an aqueous liquid becomes insufficient, and the liquid becomes turbid or a precipitate is formed, which causes a problem.

【0042】また、前記電着性高分子材料がカルボキシ
ル基等のアニオン性基を有している場合、この電着性高
分子材料の酸価は、60から300の範囲において良好
な電着特性が得られる。特に90から195の範囲がよ
り好ましい。前記酸価が60より小さいと、水系液体へ
の溶解性が不十分となり、電着液の固形分濃度を適正値
まで上げることができなくなったり、液体が濁ったり沈
殿物が生じたり、液粘度が上昇したりし問題が生じる。
また、酸価が300を超えると、形成された膜が再溶解
しやすいので、前記範囲が適切である。
When the electrodepositable polymer material has an anionic group such as a carboxyl group, the acid value of the electrodepositable polymer material is in the range of 60 to 300, and the electrodeposition property is good. Is obtained. In particular, the range of 90 to 195 is more preferable. If the acid value is less than 60, the solubility in the aqueous liquid becomes insufficient, the solid content concentration of the electrodeposition liquid cannot be increased to an appropriate value, the liquid becomes turbid, a precipitate is formed, and the liquid viscosity is lowered. Rises, causing problems.
When the acid value exceeds 300, the formed film is easily redissolved, so the above range is appropriate.

【0043】また前記電着性高分子材料は、それが溶解
している電着液のpH値の変化に応じて、溶解状態ある
いは分散状態から上澄みを発生して沈殿を生じる液性変
化が、pH範囲領域2以内で生じることが好ましい。前
記のpH範囲領域が2以内であると、通電による急峻な
pH変化に対しても瞬時に画像の析出が可能となり、ま
た析出する画像の凝集力が高く、電着液への再溶解速度
が低減するなどの効果が優れている。そしてこのことに
より、高い透光性と耐水性を有するフィルター層が得ら
れる。前記pH範囲領域が2より大きい場合は、十分な
画像構造を得るための印字速度の低下や、画像の耐水性
の欠如などが起こりやすい。より好ましい特性を得るに
は、前記pH範囲領域が1以内である。
In addition, the above-mentioned electrodepositable polymer material undergoes a change in liquid properties that causes a supernatant to form a precipitate from a dissolved state or a dispersed state in accordance with a change in the pH value of the electrodeposition solution in which the electrodepositable polymer material is dissolved. It preferably occurs within pH range region 2. When the pH range is within 2 or less, an image can be instantaneously deposited even with a sharp pH change due to energization. Excellent effects such as reduction. Thus, a filter layer having high translucency and water resistance can be obtained. When the pH range is larger than 2, the printing speed for obtaining a sufficient image structure tends to decrease, and the image tends to lack water resistance. In order to obtain more preferable characteristics, the pH range is within 1 or less.

【0044】さらに、電着性高分子材料が溶解した状態
の電着液は、pH値の変化に対して沈殿を生じる状態変
化が急峻に生じることの他に、さらに、再溶解しにくい
という特性を有していることが好ましい。この特性はい
わゆるヒステリシス特性といわれるもので、たとえばア
ニオン性の電着材料の場合、pHが低下することにより
急激に析出が起こるが、pHが上昇しても(たとえば電
着終了時、すなわち電圧印可が0になった場合等)再溶
解が急激に起こらず、析出状態が一定時間保持されるこ
とを意味する。一方、ヒステリシス特性を示さないもの
は、pHがわずかに上昇しても溶解度が上昇し、析出膜
が再溶解しやすい。
Further, the electrodeposition solution in which the electrodepositable polymer material is dissolved is characterized in that, in addition to the change in pH value, the state change which causes precipitation occurs sharply, and furthermore, it is hard to redissolve. It is preferable to have This characteristic is called a hysteresis characteristic. For example, in the case of an anionic electrodeposition material, precipitation occurs rapidly due to a decrease in pH, but even when the pH increases (for example, at the end of electrodeposition, that is, when voltage is applied, , Etc.) means that re-dissolution does not occur rapidly and the precipitation state is maintained for a certain period of time. On the other hand, those which do not show hysteresis characteristics have increased solubility even if the pH slightly increases, and the deposited film is easily redissolved.

【0045】上記のごとき特性を有する電着性高分子材
料は、親水基と疎水基の種類、親水基と疎水基のバラン
ス、酸価、分子量等を適宜、調節することにより得られ
る。
The electrodepositable polymer material having the above properties can be obtained by appropriately adjusting the types of hydrophilic group and hydrophobic group, balance between hydrophilic group and hydrophobic group, acid value, molecular weight and the like.

【0046】本発明の電着液に添加する着色材として
は、染料および顔料が使用される。染料および顔料は、
自身、電着液のpHの変化に対応してその溶解性あるい
は分散性が低下する性質を必ずしも有していることを要
しない。この場合には前記性質を有している着色材以外
の成分、例えば電着性高分子材料が凝集・析出して着膜
する際に、その膜に取り込まれて膜を着色する。液のp
Hが変化することにより溶解性あるいは分散性が低下す
る染料としては、イオン性染料が挙げられる。またイオ
ン性染料と顔料を組み合わせて使用することもできる。
イオン性染料としては、トリフェニルメタンフタリド
系、フェノサジン系、フェノチアジン系、フルオレセイ
ン系、インドリルフタリド系、スピロピラン系、アザフ
タリド系、ジフェニルメタン系、クロメノピラゾール
系、ロイコオーラミン系、アゾメチン系、ローダミンラ
クタル系、ナフトラクタム系、トリアゼン系、トリアゾ
ールアゾ系、チアゾールアゾ系、アゾ系、オキサジン
系、チアジン系、ベンズチアゾールアゾ系、キノンイミ
ン系の染料、及びカルボキシル基、アミノ基、又はイミ
ノ基を有する親水性染料等が挙げられる。例えば、フル
オレセイン系の色素であるローズベンガルやエオシンは
pH=4以上では水に溶けるが、それ以下では中性状態
となり沈殿する。同様にジアゾ系のPro Jet Fast Yello
w2はpH6以上では水に溶けるが、それ以下では沈殿す
る。顔料としては、公知の赤色、緑色、青色等の顔料を
特に制限なく使用することができるが、顔料の粒子径が
小さい程色相の再現性がよい。カラーフィルターを作製
する場合には、カラーフィルター層の透明性及び分散性
の観点からは、特に顔料の平均粒子径が200nm
(0.2μm)好ましくは100nm(0.1μm)以
下のものが好ましい。また、カラーフィルター用着色材
としては、本発明者らが、光電着方法に適する材料とし
て先に、特願平9−268642号、特願平9−329
798号として提案した明細書に記載の着色材なども用
いることができる。
Dyes and pigments are used as coloring materials to be added to the electrodeposition solution of the present invention. Dyes and pigments are
It is not necessary for the electrodeposition liquid to have the property of decreasing its solubility or dispersibility in response to a change in pH of the electrodeposition liquid. In this case, when a component other than the coloring material having the above properties, for example, an electrodepositable polymer material is aggregated and deposited to form a film, the film is taken into the film and colored. Liquid p
Examples of the dye whose solubility or dispersibility is reduced by changing H include ionic dyes. Further, an ionic dye and a pigment can be used in combination.
Examples of ionic dyes include triphenylmethanephthalide, phenosadine, phenothiazine, fluorescein, indolylphthalide, spiropyran, azaphthalide, diphenylmethane, chromenopyrazole, leuco auramine, azomethine, Rhodamine lactal type, naphtholactam type, triazene type, triazole azo type, thiazole azo type, azo type, oxazine type, thiazine type, benzothiazole azo type, quinone imine type dye, and hydrophilic having carboxyl group, amino group, or imino group And the like. For example, rose bengal and eosin, which are fluorescein dyes, are soluble in water at pH = 4 or higher, but become neutral and precipitate at pH lower than 4. Diazo Pro Jet Fast Yello
w2 is soluble in water above pH 6, but precipitates below that. As the pigment, known red, green, blue and other pigments can be used without any particular limitation. The smaller the pigment particle size, the better the hue reproducibility. When producing a color filter, from the viewpoint of transparency and dispersibility of the color filter layer, particularly, the average particle diameter of the pigment is 200 nm
(0.2 μm), preferably 100 nm (0.1 μm) or less. As the coloring material for a color filter, the present inventors have previously disclosed, as materials suitable for the photoelectric deposition method, Japanese Patent Application Nos. 9-268462 and 9-329.
The coloring material described in the specification proposed as 798 can also be used.

【0047】また、二種以上の着色材を用いれば、任意
の混合色が得られ、染料と顔料を組み合わせることも可
能である。2種類の着色材を混合して混合色を出す場合
の着色材のイオン性については、着色材が沈殿あるいは
析出することを防ぐため、無極性の着色材を使うかある
いは同極性の着色材を用いるのが一般的である。しか
し、ある種の染料同士では、錯体が形成されずイオンが
共存した状態を取るので、この場合には、塩基性溶液と
酸性溶液を混合しても析出物を抑えることができ、イオ
ンの極性によらず使用することができる。本発明におい
ては、アニオン性基を有する高分子材料を用いて顔料を
分散させた電着液が、カラーフィルター用として好まし
く用いられる。
When two or more kinds of coloring materials are used, an arbitrary mixed color can be obtained, and it is possible to combine a dye and a pigment. Regarding the ionicity of the colorant when mixing two types of colorants to produce a mixed color, use a non-polar colorant or use a colorant of the same polarity to prevent the colorant from sedimentation or precipitation. It is generally used. However, certain types of dyes do not form a complex and coexist with ions.In this case, even when a basic solution and an acidic solution are mixed, precipitates can be suppressed, and the polarity of ions can be reduced. It can be used regardless of. In the present invention, an electrodeposition liquid in which a pigment is dispersed using a polymer material having an anionic group is preferably used for a color filter.

【0048】本発明の電着液に含まれる着膜材料は、薄
膜の形成効果を損なわない限りにおいて、上で述べたよ
うな材料を任意に組み合わせることができ、2種類以上
のアニオン性分子の混合物のような同極性分子の混合
物、あるいはアニオン性分子とカチオン性分子の混合物
のような異極性分子の混合物が挙げられる。
As the film-forming material contained in the electrodeposition solution of the present invention, any of the materials described above can be arbitrarily combined as long as the effect of forming a thin film is not impaired. A mixture of the same polarity molecules such as a mixture, or a mixture of different polarity molecules such as a mixture of an anionic molecule and a cationic molecule may be used.

【0049】次に電着液の導電率ついて説明する。導電
率は電着スピードいいかえれば、電着量に関連してお
り、導電率が高くなればなるほど一定時間に付着する電
着膜の膜厚が厚くなり約20mS/cmで飽和する。従って、
電着性高分子材料や電着性の色素イオンだけでは導電率
が足りない場合には、電着に影響を与えないイオン、例
えばNH4 +イオンやCl-イオンを加えてやることで電
着スピードをコントロールすることができる。通常、電
着液は、支持塩を加えて導電率を高める。電気化学で、
一般的に使われる支持塩はNaCl、やKCl等のアル
カリ金属塩や、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、
テトラエチルアンモニウムパークロレート(Et4NC
lO4)等のテトラアルキルアンモニウム塩が用いられ
る。しかし、アルカリ金属は、薄膜トランジスタの特性
に悪影響を及ぼすため、薄膜トランジスタを設けた基板
に着色電着膜を形成する場合には、これを含む電着液は
利用できない。そこで、本発明の方法においては、NH
4ClやNH4NO3等のアンモニウム塩や、Et4NCl
4、n−Bu4NClO4、Et4NBF4、Et4NB
r、n−Bu4NBr等のテトラアルキルアンモニウム
塩を用いることが好ましい。このような化合物は電着膜
中に存在しても、トランジスタ特性に悪影響を及ぼさな
い。
Next, the conductivity of the electrodeposition liquid will be described. The conductivity is related to the electrodeposition speed, in other words, the amount of electrodeposition. The higher the conductivity, the thicker the electrodeposition film deposited for a certain period of time and saturates at about 20 mS / cm. Therefore,
If the conductivity is not sufficient with only the electrodepositable polymer material or the electrodepositable dye ion, the electrodeposition can be performed by adding ions that do not affect the electrodeposition, for example, NH 4 + ions or Cl ions. Speed can be controlled. Usually, the electrodeposition liquid increases the conductivity by adding a supporting salt. In electrochemistry,
Commonly used supporting salts include alkali metal salts such as NaCl and KCl, ammonium chloride, ammonium nitrate,
Tetraethylammonium perchlorate (Et 4 NC
Tetraalkylammonium salts such as 10 4 ) are used. However, an alkali metal adversely affects the characteristics of a thin film transistor. Therefore, when a colored electrodeposition film is formed on a substrate provided with a thin film transistor, an electrodeposition solution containing the film cannot be used. Therefore, in the method of the present invention, NH 3
Ammonium salts such as 4 Cl and NH 4 NO 3 , Et 4 NCl
O 4 , n-Bu 4 NCLO 4 , Et 4 NBF 4 , Et 4 NB
r, it is preferable to use tetraalkylammonium salts such as n-Bu 4 NBr. Such a compound, even if present in the electrodeposited film, does not adversely affect transistor characteristics.

【0050】また、電解液のpHも当然ながら薄膜の形
成に影響する。例えば、薄膜形成前には着膜性分子の溶
解度が飽和するような条件で着膜を行えば薄膜形成後に
は再溶解しにくい。ところが、未飽和状態の溶液のpH
で膜の形成を行うと、薄膜が形成されても、光照射をや
めた途端に膜が再溶解し始める。従って、溶解度が飽和
するような溶液のpHで薄膜の形成を行うほうが望まし
いことから、所望のpHに酸やアルカリを用いて電解液
を調整する必要がある。薄膜トランジスタ(TFT)を
設けた基板に薄膜を形成する場合には前記と同様の理由
で、アルカリ金属塩は使用できない。従って、この場合
は、アミン系や、アンモニア系の有機アルカリ材が使用
される。テトラメチルハイドロオキサイドはフォトレジ
ストのエッチング液として多用されており、薄膜トラン
ジスタとの相性が良いため、特に好適に利用できる。
The pH of the electrolytic solution naturally affects the formation of a thin film. For example, if a film is formed under conditions such that the solubility of the film-forming molecules is saturated before forming the thin film, it is difficult to redissolve after forming the thin film. However, the pH of the unsaturated solution
When the film is formed by the method described above, even if a thin film is formed, the film starts to be redissolved as soon as the irradiation of light is stopped. Therefore, since it is more desirable to form a thin film at the pH of a solution that saturates the solubility, it is necessary to adjust the electrolytic solution to a desired pH using an acid or an alkali. When a thin film is formed on a substrate provided with a thin film transistor (TFT), an alkali metal salt cannot be used for the same reason as described above. Therefore, in this case, an amine-based or ammonia-based organic alkali material is used. Tetramethyl hydroxide is widely used as an etching solution for a photoresist and has good compatibility with a thin film transistor, so that it can be particularly preferably used.

【0051】次に、液晶表示用基板の上へカラーフィル
ターおよびブラックマトリクスを形成する方法について
具体的に説明する。一例として、黒色のポジ型フォトレ
ジストを用い、絶縁性保護層とブラックマトリクスを兼
ねる層を設けたカラーフィルターの製造方法について説
明する。まず、通常の方法で、透明なガラス基板1上に
TFT素子と導電膜(画素電極)を形成した液晶表示用
基板を作製する。図3は液晶表示用基板の一例の断面図
を示す。図中、1はガラス基板、2はゲート電極、3は
ソース電極、4は導電膜(画素電極)5はドレイン電
極、6はエッチングストッパ、7はn+a−Si、8は
絶縁膜、9はゲート絶縁膜、10はエッチングストッパ
をそれぞれ示す。図4(A)は、図3で示す液晶表示用
基板のTFT部分にのみ、絶縁性でありかつ黒色の膜
(絶縁性ブラックマトリクス)を設けた構造を示す。こ
の構造を得るためには、液晶表示用基板にポジ型の黒色
フォトレジスト5を全面に塗布する(点線を含めた部
分)。ガラス基板1の背面から光を照射し(図4(A)
中、矢印で示す)、その後エッチングすると、TFTの
ソース電極2とゲート電極3およびドレイン電極がフォ
トマスクの役割を果たすため、ポジ型の黒色フォトレジ
スト5がTFTの上に残り、これが絶縁性ブラックマト
リクスとなって機能する。一方、画素電極4は光が透過
するので、図4(A)中破線で表す部分のフォトレジス
トはエッチングされて導電膜(ITO画素)電極4が露
出する。図4(B)は、図4(A)の画素電極が露出し
た領域に着色電着膜10を形成した構造を示す。着色電
着膜は、少なくとも画素電極を前記電着液を接触させた
状態で、選択したTFT回路を駆動することにより、そ
のTFT回路に対応する画素電極と対向電極(図示せ
ず)の間に電圧を印可することにより形成される。この
着色電着膜10が単色のカラーフィルター層となる。こ
のとき、前記ソース電極3とドレイン電極5は表面に黒
色レジスト5による保護層が形成され、電着液と接触し
ない。この電着膜に、R、G、Bのいずれか1色の着色
剤を用い、同様にして、他の色相についても、電着液を
代えて、電着膜形成のための駆動回路の位置を制御して
所定の位置にカラーフィルター層を順次形成すれば、フ
ルカラーのカラーフィルターを形成することができる。
図5は、このようにして着色膜を形成したTFT一体型
カラーフィルターの構造を示す正面図である。印可電圧
は気泡発生を防止するために10V以下であることが好
ましいが、特に5V以下が好ましい。
Next, a method for forming a color filter and a black matrix on a liquid crystal display substrate will be specifically described. As an example, a method for manufacturing a color filter using a black positive photoresist and provided with an insulating protective layer and a layer serving as a black matrix will be described. First, a liquid crystal display substrate in which a TFT element and a conductive film (pixel electrode) are formed on a transparent glass substrate 1 is manufactured by an ordinary method. FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a liquid crystal display substrate. In the figure, 1 is a glass substrate, 2 is a gate electrode, 3 is a source electrode, 4 is a conductive film (pixel electrode), 5 is a drain electrode, 6 is an etching stopper, 7 is n + a-Si, 8 is an insulating film, and 9 is a gate. The insulating films 10 and 10 indicate etching stoppers, respectively. FIG. 4A shows a structure in which an insulating and black film (insulating black matrix) is provided only in the TFT portion of the liquid crystal display substrate shown in FIG. In order to obtain this structure, a positive black photoresist 5 is applied to the entire surface of the liquid crystal display substrate (portion including the dotted line). Light is irradiated from the back of the glass substrate 1 (FIG. 4A).
(Indicated by arrows in the middle.) Then, when etching is performed, since the source electrode 2, gate electrode 3, and drain electrode of the TFT serve as a photomask, a positive black photoresist 5 remains on the TFT, which is an insulating black. Functions as a matrix. On the other hand, since light passes through the pixel electrode 4, the photoresist indicated by the broken line in FIG. 4A is etched to expose the conductive film (ITO pixel) electrode 4. FIG. 4B shows a structure in which the colored electrodeposition film 10 is formed in a region where the pixel electrode in FIG. 4A is exposed. The colored electrodeposition film is formed between the pixel electrode corresponding to the TFT circuit and the counter electrode (not shown) by driving the selected TFT circuit with at least the pixel electrode in contact with the electrodeposition liquid. It is formed by applying a voltage. This colored electrodeposition film 10 becomes a monochromatic color filter layer. At this time, the source electrode 3 and the drain electrode 5 are provided with a protective layer of black resist 5 on the surface and do not come into contact with the electrodeposition liquid. A colorant of any one of R, G, and B is used for the electrodeposition film, and the position of the driving circuit for forming the electrodeposition film is similarly changed for the other hues by changing the electrodeposition liquid. Is controlled, and a color filter layer is sequentially formed at a predetermined position, whereby a full-color color filter can be formed.
FIG. 5 is a front view showing the structure of a TFT-integrated color filter on which a colored film is formed as described above. The applied voltage is preferably 10 V or less in order to prevent the generation of bubbles, and particularly preferably 5 V or less.

【0052】また、前記TFTの内部抵抗が低い方が好
ましい。また、TFTがポリシリコン薄膜トランジスタ
であることが、印加電圧を低くすることができる点から
みて好ましい。
It is preferable that the internal resistance of the TFT is low. Further, it is preferable that the TFT is a polysilicon thin film transistor from the viewpoint that the applied voltage can be reduced.

【0053】また、本発明のカラーフィルターは、前記
のごとき製造方法によって、作製されるものであり、光
透過性の基板上に薄膜トランジスタと光透過性の導電膜
が配列形成された液晶表示用基板の前記導電膜の上に、
誘電率が4.5以上で耐溶剤性の着色膜を有しかつ絶縁
性で低誘電率のブラックマトリックスを備えるもので、
前記導電膜が液晶駆動用電極として機能することを特徴
とする。本発明のカラーフィルターは耐溶剤性を有する
ため、その上に誘電率が低い保護膜を設けずに直接液晶
配向膜を設けることができ、そのため、カラーフィルタ
ーの着色膜の高誘電率を活かして、導電膜を液晶駆動用
の電極として機能させることができる。
The color filter of the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method, and includes a liquid crystal display substrate in which thin film transistors and a light transmitting conductive film are arranged and formed on a light transmitting substrate. On the conductive film of the above,
It has a solvent-resistant colored film having a dielectric constant of 4.5 or more, and has an insulating, low-dielectric constant black matrix,
The conductive film functions as a liquid crystal driving electrode. Since the color filter of the present invention has solvent resistance, it is possible to directly provide a liquid crystal alignment film without providing a protective film having a low dielectric constant thereon, and therefore, by utilizing the high dielectric constant of the color film of the color filter. In addition, the conductive film can function as an electrode for driving the liquid crystal.

【0054】さらに、本発明の液晶表示装置は、カラー
フィルターと、カラーフィルターの着色膜の上に接触し
て設けられる液晶配向膜と、光透過性基板の上に光透過
性の導電膜を設けた対向基板と、前記液晶配向膜と対向
基板の間に封入された液晶とを有するもので、液晶配向
膜と液晶の間に保護膜が設けられていないことを特徴と
する。図2(B)に本発明の液晶表示装置の一例の断面
構成を示す。
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, a color filter, a liquid crystal alignment film provided in contact with a colored film of the color filter, and a light-transmitting conductive film on a light-transmitting substrate are provided. And a liquid crystal sealed between the liquid crystal alignment film and the counter substrate, wherein a protective film is not provided between the liquid crystal alignment film and the liquid crystal. FIG. 2B illustrates a cross-sectional configuration of an example of the liquid crystal display device of the present invention.

【0055】本発明のカラーフィルターの製造方法によ
れば、高誘電率のカラーフィルター膜(着色膜)を形成
することができるので、液晶駆動時の電圧降下が抑制さ
れる。したがって、コンタクトホールや液晶駆動用の透
明導電膜を形成する必要がなく、導電膜(画素電極)を
液晶駆動用の電極として用いることができ構造が簡単に
なる。また、フォトリソグラフィーを使用しなくてもよ
く、また、工程数も少なく、高解像度で制御性も高いカ
ラーフィルターを提供することができる。また、カラー
フィルターパターンが微細で複雑な画素配置であっても
対応でき、ブラックマトリックスの形成が容易で、大量
生産可能な簡便なカラーフィルターの製造方法である。
また、本発明のカラーフィルターの着色膜は耐溶剤性を
有しているため、配向膜を形成する前に保護膜を形成す
る必要がなく、工程数がさらに少なくなるという利点を
有する。また、カラーフィルターとTFT基板との位置
合わせが必要なくなり、開口率の大きい、高精度の液晶
表示素子が低コストで製造可能になる。さらに、TFT
基板の欠陥がカラーフィルター層の不付着や誤付着を調
べることで、TFT回路の断線欠陥や短絡欠陥の有無を
知ることができるようになる。また、本発明の液晶表示
素子は前記のごときカラーフィルターを用いているの
で、解像度等に優れ、かつその組み立てにおいて煩雑な
位置合わせを行う必要がないので、容易に低コストで作
製することができる。
According to the method of manufacturing a color filter of the present invention, a color filter film (colored film) having a high dielectric constant can be formed, so that a voltage drop when driving the liquid crystal is suppressed. Therefore, there is no need to form a contact hole or a transparent conductive film for driving the liquid crystal, and the conductive film (pixel electrode) can be used as an electrode for driving the liquid crystal, thus simplifying the structure. Further, it is not necessary to use photolithography, and the number of steps is small, and a color filter with high resolution and high controllability can be provided. Further, the present invention is a simple color filter manufacturing method which can cope with a fine and complicated pixel arrangement of a color filter pattern, can easily form a black matrix, and can be mass-produced.
In addition, since the colored film of the color filter of the present invention has solvent resistance, there is no need to form a protective film before forming an alignment film, which has the advantage of further reducing the number of steps. In addition, there is no need to align the color filter with the TFT substrate, and a high-precision liquid crystal display element having a large aperture ratio can be manufactured at low cost. Furthermore, TFT
By examining the color filter layer for non-adherence or erroneous adhesion of the substrate defect, it becomes possible to know whether there is a disconnection defect or a short-circuit defect in the TFT circuit. Further, since the liquid crystal display element of the present invention uses the color filter as described above, it is excellent in resolution and the like, and there is no need to perform complicated alignment in its assembly, so that it can be easily manufactured at low cost. .

【0056】[0056]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 (実施例1) <液晶表示基板の作製>厚さ0.7mmの無アルカリガラ
ス基板(コーニング社製1737ガラス)に薄膜トラン
ジスタ(アモルファスシリコンTFT、内部抵抗:1M
Ω)と透明導電膜(ITO)の画素電極を形成した。こ
のとき、TFTのゲート電極とドレイン電極は2層クロ
ムで形成し、カラーフィルター層の形成後に、電極及び
電源ライン部分がブラックマトリクスを兼用できるよう
に、窒化シリコンで絶縁層を設けた後、ITOで画素電
極作成する際にITOを電源ライン上に重ねるように延
長して形成することで、画素電極領域以外の透明な領域
を無くしたものをTFT基板として利用した。
The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) <Preparation of liquid crystal display substrate> A thin film transistor (amorphous silicon TFT, internal resistance: 1M) was placed on a 0.7 mm thick non-alkali glass substrate (1737 glass manufactured by Corning Incorporated).
Ω) and a transparent conductive film (ITO). At this time, the gate electrode and the drain electrode of the TFT are formed of two layers of chromium, and after the formation of the color filter layer, an insulating layer of silicon nitride is provided so that the electrode and the power supply line part can also serve as a black matrix. When the pixel electrode was formed by using, ITO was formed so as to be extended so as to overlap with the power supply line, and a transparent region other than the pixel electrode region was used as a TFT substrate.

【0057】<レッド着色膜の形成>スチレン・アクリ
ル酸・メタクリル酸2−(O−〔1’−メチルプロピリ
デンアミノ〕カルボキシアミノ)エチル共重合体(分子
量13,000、疎水基/(親水基+疎水基)のモル比65%、酸価15
0、メタクリル酸2−(O−〔1’−メチルプロピリデ
ンアミノ〕カルボキシアミノ)エチル含有量3.3モル
%、以下、この架橋性高分子材料を単に「架橋性高分子
材料」という。)と、顔料および高誘電率材料の混合物
(アゾ系赤色超微粒子顔料と酸化チタン超微粒子を体積
比率1:0.3で混合したもの、なお、以下において顔
料および高誘電率材料の混合物を単に「顔料混合物」と
いう。)とを、体積比率で架橋性高分子材料/顔料混合
物=1/1の割合で分散させた、固形分濃度7重量%の
電着液(pH=7.8、導電率=8mS/cm)に、前
記液晶表示基板を導電膜が接触するように配置した。電
着装置は、電気化学で一般的な3極式の装置を用いた。
カウンター電極には白金黒を利用した。ソース電極にポ
テンショスタットの作用電極を接続し、飽和カロメル電
極に対し10Vの電圧を印加し、その上に赤色着色膜の
形成を予定する画素電極に対応する、所定のTFTのゲ
ート電極に電圧が印可されるようにTFT回路を駆動
し、所定の画素電極に電圧を1分間印可した。その結
果、画素電極上にレッドの着色膜が形成された。これを
純水で洗浄した。 <グリーン着色膜の形成>顔料をフタロシアニングリー
ン系超微粒子顔料に変更するほかは、同様にして電着液
を調製し、同様にして所定の画素電極上にグリーンの着
色膜を形成し、純水で洗浄した。 <ブルー着色膜の形成>顔料をフタロシアニンブルー系
超微粒子顔料に変更するほかは、同様にして電着液を調
製し、同様にして所定の画素電極上にブルーの着色膜を
形成し、純水で洗浄した。 <ベーキング>着色膜が形成された液晶表示基板に17
0℃で30分間の加熱を行った。その結果、耐溶剤性で
高誘電率(比誘電率6.0)の着色膜を有し、TFT絶
縁電極がブラックマトリックスとして機能するTFT一
体型カラーフィルターが作製された。このカラーフィル
ターを用いて液晶表示装置を作る場合には保護膜は不要
となる。
<Formation of red colored film> Styrene / acrylic acid / methacrylic acid 2- (O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl copolymer (molecular weight 13,000, hydrophobic group / (hydrophilic group + hydrophobic) Group) molar ratio 65%, acid value 15
0, 2- (O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl methacrylate content: 3.3 mol%; hereinafter, this crosslinkable polymer material is simply referred to as "crosslinkable polymer material". ) And a mixture of a pigment and a high dielectric constant material (a mixture of an azo red ultrafine particle pigment and titanium oxide ultrafine particles at a volume ratio of 1: 0.3. In the following, a mixture of a pigment and a high dielectric constant material is simply referred to as (A “pigment mixture”) was dispersed at a volume ratio of a crosslinkable polymer material / pigment mixture = 1/1, and a solid content concentration of 7% by weight (pH = 7.8, conductive At a rate of 8 mS / cm), the liquid crystal display substrate was arranged such that the conductive film was in contact therewith. As the electrodeposition apparatus, a three-electrode type apparatus generally used in electrochemistry was used.
Platinum black was used for the counter electrode. A working electrode of a potentiostat is connected to the source electrode, a voltage of 10 V is applied to the saturated calomel electrode, and a voltage is applied to a gate electrode of a predetermined TFT corresponding to a pixel electrode on which a red colored film is to be formed. The TFT circuit was driven so as to be applied, and a voltage was applied to a predetermined pixel electrode for one minute. As a result, a red colored film was formed on the pixel electrode. This was washed with pure water. <Formation of Green Colored Film> Except for changing the pigment to a phthalocyanine green-based ultrafine particle pigment, an electrodeposition solution was prepared in the same manner, and a green colored film was formed on a predetermined pixel electrode in the same manner. And washed. <Formation of Blue Colored Film> An electrodeposition solution was prepared in the same manner except that the pigment was changed to a phthalocyanine blue-based ultrafine particle pigment, and a blue colored film was formed on a predetermined pixel electrode in the same manner. And washed. <Baking> The liquid crystal display substrate with the colored film
Heating was performed at 0 ° C. for 30 minutes. As a result, a TFT-integrated color filter having a solvent-resistant colored film having a high dielectric constant (relative dielectric constant: 6.0) and having a TFT insulating electrode functioning as a black matrix was produced. When a liquid crystal display device is manufactured using this color filter, a protective film becomes unnecessary.

【0058】(実施例2) <液晶表示用基板の作製>厚さ0.7mmの無アルカリガ
ラス基板(コーニング社製1737ガラス)に薄膜トラ
ンジスタ(ポリシリコンTFT、内部抵抗:100K
Ω)と透明導電膜(ITO)の画素電極を形成した。こ
のとき、TFTのゲート電極とドレイン電極は2層クロ
ムで形成し、カラーフィルター層の形成後に、電極及び
電源ライン部分がブラックマトリクスを兼用できるよう
に、窒化シリコンで絶縁層を設けた後、ITOで画素電
極作成する際にITOを電源ライン上に重ねるように延
長して形成することで、画素電極領域以外の透明な領域
を無くしたものをTFT基板として利用した。
Example 2 <Preparation of Liquid Crystal Display Substrate> A thin film transistor (polysilicon TFT, internal resistance: 100K) was formed on a 0.7 mm thick non-alkali glass substrate (1737 glass manufactured by Corning Incorporated).
Ω) and a transparent conductive film (ITO). At this time, the gate electrode and the drain electrode of the TFT are formed of two layers of chromium, and after the formation of the color filter layer, an insulating layer of silicon nitride is provided so that the electrode and the power supply line part can also serve as a black matrix. When the pixel electrode was formed by using, ITO was formed so as to be extended so as to overlap with the power supply line, and a transparent region other than the pixel electrode region was used as a TFT substrate.

【0059】<カラーフィルターの作製>実施例1と同
様にして、レッド、グリーン、およびブルーの着色膜を
形成し、その後ベーキングして、TFT絶縁電極がブラ
ックマトリックスとして機能し、実施例1と同様の着色
膜が形成されたTFT一体型カラーフィルターを作製し
た。
<Preparation of Color Filter> Red, green, and blue colored films were formed in the same manner as in Example 1, and then baked, so that the TFT insulating electrode functioned as a black matrix. A TFT-integrated color filter having a colored film formed thereon was produced.

【0060】(実施例3) <液晶表示用基板の作製>厚さ0.7mmの無アルカリガ
ラス基板(コーニング社製1737ガラス)に薄膜トラ
ンジスタ(ポリシリコンTFT、内部抵抗:100K
Ω)と透明導電膜(ITO)の画素電極を形成して液晶
表示用基板を作製した。 <ブラックマトリックスの形成>この液晶表示用基板に
ポジ型の黒色レジストを塗布し、基板の裏面から光を照
射して光照射領域のみエッチングし、画素電極を露出さ
せた。光が透過しない部分にブラックマトリックスが形
成された。このブラックマトリックスはまた、TFTに
対し絶縁性の保護被膜として機能する。 <カラーフィルターの作製>実施例1と同様にして、レ
ッド、グリーン、およびブルーの着色膜を形成し、その
後ベーキングして、黒色レジストからなるブラックマト
リックスを有し、実施例1と同様の着色膜が形成された
TFT一体型カラーフィルターを作製した。
Example 3 <Preparation of Liquid Crystal Display Substrate> A thin film transistor (polysilicon TFT, internal resistance: 100K) was placed on a 0.7 mm thick non-alkali glass substrate (1737 glass manufactured by Corning Incorporated).
Ω) and a transparent conductive film (ITO) pixel electrode to form a liquid crystal display substrate. <Formation of Black Matrix> A positive black resist was applied to this liquid crystal display substrate, and light was irradiated from the back surface of the substrate to etch only the light-irradiated area, thereby exposing the pixel electrodes. A black matrix was formed in a portion where light did not pass. This black matrix also functions as an insulating protective film for the TFT. <Preparation of Color Filter> A red, green, and blue colored film was formed in the same manner as in Example 1, and then baked to have a black matrix made of a black resist. Was formed to produce a TFT-integrated color filter.

【0061】(実施例4) <液晶表示用基板の作製>厚さ0.7mmの無アルカリガ
ラス基板(コーニング社製1737ガラス)に薄膜トラ
ンジスタ(アモルファスシリコンTFT、内部抵抗:1
MΩ)と透明導電膜(ITO)の画素電極を形成した。 <絶縁性保護膜の形成>この液晶表示用基板にポジ型の
フォトレジストを塗布し、基板の裏面から光を照射して
光照射領域のみエッチングし画素電極を露出させた。光
が透過しない部分のレジストはTFTに対し絶縁性の保
護被膜として機能する。 <着色膜の形成>実施例1と同様にして、レッド、グリ
ーン、およびブルーの着色膜を形成し、その後ベーキン
グした。 <ブラックマトリックスの形成>ベーキング工程を終え
た液晶表示用基板の着色膜形成面に、カーボンブラック
を含む紫外線硬化樹脂を塗布し、基板の裏面から光を照
射して光が漏れる領域のみにブラックマトリクスを形成
した。この結果、黒色樹脂からなるブラックマトリック
スを有し、実施例1と同様の着色膜が形成されたTFT
一体型高誘電率カラーフィルターが作製された。
Example 4 <Preparation of Liquid Crystal Display Substrate> A thin film transistor (amorphous silicon TFT, internal resistance: 1) was formed on a 0.7 mm-thick non-alkali glass substrate (1737 glass manufactured by Corning Incorporated).
(MΩ) and a transparent conductive film (ITO). <Formation of Insulating Protective Film> A positive-type photoresist was applied to this liquid crystal display substrate, and light was irradiated from the back surface of the substrate to etch only the light-irradiated area to expose the pixel electrode. The portion of the resist that does not transmit light functions as a protective coating that is insulative to the TFT. <Formation of Colored Film> Red, green, and blue colored films were formed in the same manner as in Example 1, and then baked. <Formation of black matrix> An ultraviolet curable resin containing carbon black is applied to the surface of the liquid crystal display substrate on which the color film is to be formed after the baking process, and the black matrix is applied only to the area where light is leaked by irradiating light from the back of the substrate. Was formed. As a result, a TFT having a black matrix made of black resin and having the same colored film as in Example 1 formed thereon
An integrated high dielectric constant color filter was produced.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法に
よれば、高誘電率のカラーフィルター膜(着色膜)を形
成することができるので、液晶駆動時の電圧降下が抑制
される。したがって、コンタクトホールや液晶駆動用の
透明導電膜を形成する必要がなく、導電膜(画素電極)
を液晶駆動用の電極として用いることができ構造が簡単
になる。また、フォトリソグラフィーを使用しなくても
よく、また、工程数も少なく、高解像度で制御性も高い
カラーフィルターを提供することができる。また、カラ
ーフィルターパターンが微細で複雑な画素配置であって
も対応でき、ブラックマトリックスの形成が容易で、大
量生産可能な簡便なカラーフィルターの製造方法であ
る。また、本発明のカラーフィルターの着色膜は耐溶剤
性を有しているため、配向膜を形成する前に保護膜を形
成する必要がなく、工程数がさらに少なくなるという利
点を有する。また、カラーフィルターとTFT基板との
位置合わせが必要なくなり、開口率の大きい、高精度の
液晶表示素子が低コストで製造可能になる。さらに、T
FT基板の欠陥がカラーフィルター層の不付着や誤付着
を調べることで、TFT回路の断線欠陥や短絡欠陥の有
無を知ることができるようになる。また、本発明の液晶
表示素子は前記のごときカラーフィルターを用いている
ので、解像度等に優れ、かつその組み立てにおいて煩雑
な位置合わせを行う必要がないので、容易に低コストで
作製することができる。
According to the method of manufacturing a color filter of the present invention, a color filter film (colored film) having a high dielectric constant can be formed, so that a voltage drop during driving of the liquid crystal is suppressed. Therefore, there is no need to form a contact hole or a transparent conductive film for driving the liquid crystal.
Can be used as an electrode for driving the liquid crystal, and the structure is simplified. Further, it is not necessary to use photolithography, and the number of steps is small, and a color filter with high resolution and high controllability can be provided. Further, the present invention is a simple color filter manufacturing method which can cope with a fine and complicated pixel arrangement of a color filter pattern, can easily form a black matrix, and can be mass-produced. In addition, since the colored film of the color filter of the present invention has solvent resistance, there is no need to form a protective film before forming an alignment film, which has the advantage of further reducing the number of steps. In addition, there is no need to align the color filter with the TFT substrate, and a high-precision liquid crystal display element having a large aperture ratio can be manufactured at low cost. Furthermore, T
By examining the FT substrate for non-adhesion or erroneous adhesion of the color filter layer, it becomes possible to know whether there is a disconnection defect or a short-circuit defect in the TFT circuit. Further, since the liquid crystal display element of the present invention uses the color filter as described above, it is excellent in resolution and the like, and there is no need to perform complicated alignment in its assembly, so that it can be easily manufactured at low cost. .

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

【図1】 本発明のカラーフィルターの比誘電率と実効
電圧の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a relative dielectric constant and an effective voltage of a color filter of the present invention.

【図2】 従来のカラーフィルターと本発明のカラーフ
ィルターを備えた液晶表示装置の断面構成を示す模式図
であり、2(A)は従来の、2(B)は本発明の例であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of a liquid crystal display device including a conventional color filter and the color filter of the present invention, where 2 (A) is a conventional example and 2 (B) is an example of the present invention.

【図3】 電着法により着色膜が形成される、TFT基
板の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a TFT substrate on which a colored film is formed by an electrodeposition method.

【図4】 着色膜が形成される工程を、TFT基板の断
面図により説明するものであり、4(A)は、TFT基
板に全面に絶縁性保護膜を設けた後TFT部分にのみ保
護膜を残すことを示し、4(B)は保護膜が形成されて
いない画素電極の上に着色膜が形成されることを示す。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a TFT substrate for explaining a step of forming a colored film. FIG. 4A shows a protective film only on a TFT portion after an insulating protective film is provided on the entire surface of the TFT substrate. 4 (B) indicates that a colored film is formed on the pixel electrode on which the protective film is not formed.

【図5】 TFT一体型カラーフィルターの構造を示す
正面図である。
FIG. 5 is a front view showing the structure of a TFT-integrated color filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板、2 ゲート電極、3 ソース電極、4
導電膜(画素電極)、5 ドレイン電極、6 エッチ
ングストッパ、7 n+a−Si、8 絶縁膜、9 ゲ
ート絶縁膜、10 エッチングストッパ
1 glass substrate, 2 gate electrode, 3 source electrode, 4
Conductive film (pixel electrode), 5 drain electrode, 6 etching stopper, 7 n + a-Si, 8 insulating film, 9 gate insulating film, 10 etching stopper

フロントページの続き (72)発明者 清水 敬司 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 圷 英一 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 Fターム(参考) 2H048 BA11 BA62 BB02 BB14 BB24 BB43 BB46 2H091 FA04Y FB02 FC06 GA03 GA13 LA12 LA30 2H092 HA04 5C094 AA43 AA44 AA45 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 ED03 FB12 FB14 FB15 FB16 GB10 Continued on the front page (72) Inventor Keiji Shimizu 430 Green Tech Nakai, Nakai-cho, Ashigara-kami, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Xerox Co., Ltd. F term (reference) 2H048 BA11 BA62 BB02 BB14 BB24 BB43 BB46 2H091 FA04Y FB02 FC06 GA03 GA13 LA12 LA30 2H092 HA04 5C094 AA43 AA44 AA45 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 FB03 FB12

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光透過性の基板上に薄膜トランジスタと
光透過性の導電膜が配列形成された液晶表示用基板を、
着色材、光透過性で粒径が100nm以下の高誘電率材
料および分子中に架橋性基を有し、pHの変化により水
性液体に対する溶解性ないし分散性が低下する電着性高
分子材料を含む水系の電着液に、前記液晶表示用基板の
少なくとも導電膜が接触するように配置した状態で、所
定の導電膜に対応する薄膜トランジスタを駆動させて前
記導電膜と対向電極の間に電圧を印可し、前記所定の導
電膜上に誘電率の高い着色電着膜を析出形成する工程を
含む、薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製造
方法。
1. A liquid crystal display substrate in which thin film transistors and light transmitting conductive films are arranged and formed on a light transmitting substrate.
Coloring materials, high-permittivity materials having a light-transmitting particle size of 100 nm or less, and electrodepositable polymer materials having a crosslinkable group in the molecule and having a reduced solubility or dispersibility in an aqueous liquid due to a change in pH. In a state where at least the conductive film of the liquid crystal display substrate is disposed so as to be in contact with the aqueous electrodeposition liquid containing the liquid, a thin film transistor corresponding to the predetermined conductive film is driven to apply a voltage between the conductive film and the counter electrode. A method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor, the method including applying and depositing a colored electrodeposition film having a high dielectric constant on the predetermined conductive film.
【請求項2】 所定の導電膜上に誘電率の高い着色電着
膜を析出形成する工程を行った後、前記着色材を他の色
相を有する着色材に変更した電着液を用いて前記工程を
1回以上繰り返すことを特徴とする、請求項1に記載の
薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。
2. After performing a step of depositing and forming a colored electrodeposition film having a high dielectric constant on a predetermined conductive film, the electrodeposition liquid is used by changing the colorant to a colorant having another hue. The method of claim 1, wherein the step is repeated one or more times.
【請求項3】 着色膜を析出形成した後、前記着色膜を
加熱処理することを特徴とする請求項1または請求項2
に記載のカラーフィルターの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein after the colored film is deposited and formed, the colored film is subjected to a heat treatment.
3. The method for producing a color filter according to item 1.
【請求項4】 前記加熱処理後の着色電着膜の比誘電率
が4.0以上であることを特徴とする請求項1ないし請
求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型
カラーフィルターの製造方法。
4. The thin film transistor integrated color filter according to claim 1, wherein the relative permittivity of the colored electrodeposition film after the heat treatment is 4.0 or more. Manufacturing method.
【請求項5】 前記液晶表示用基板の薄膜トランジスタ
上に絶縁性保護膜が設けられていることを特徴とする、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の薄膜ト
ランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。
5. An insulating protective film is provided on the thin film transistor of the liquid crystal display substrate.
A method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to claim 1.
【請求項6】 前記絶縁性保護膜が、ポジ型フォトレジ
ストが塗布された液晶表示用基板に、光透過性の電極が
形成されていない側から光を照射後、エッチングするこ
とにより形成されることを特徴とする、請求項1ないし
請求項5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体
型カラーフィルターの製造方法。
6. The insulating protective film is formed by irradiating a liquid crystal display substrate coated with a positive-type photoresist with light from a side where a light-transmitting electrode is not formed, and then etching. The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to claim 1, wherein the color filter is integrated with a thin film transistor.
【請求項7】 前記ポジ型フォトレジストがポジ型黒色
フォトレジストであることを特徴とする請求項1ないし
請求項6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体
型カラーフィルターの製造方法。
7. The method for manufacturing a thin film transistor integrated color filter according to claim 1, wherein the positive photoresist is a positive black photoresist.
【請求項8】 カラーフィルターを形成した後、さらに
絶縁性で低誘電率のブラックマトリクスを形成すること
を特徴とする、請求項1ないし請求項6のいずれか1項
に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製
造方法。
8. The thin film transistor-integrated color according to claim 1, wherein a black matrix having an insulating property and a low dielectric constant is further formed after forming the color filter. Manufacturing method of filter.
【請求項9】 前記薄膜トランジスタの電極として低反
射の材料が用いられ、該電極にブラックマトリクスと同
様の機能を持たせたことを特徴とする請求項1ないし請
求項5のいずれか1項または請求項8に記載の薄膜トラ
ンジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。
9. The thin film transistor according to claim 1, wherein a material having low reflection is used as an electrode of the thin film transistor, and the electrode has a function similar to that of the black matrix. Item 10. The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to Item 8.
【請求項10】 前記電極に絶縁層が設けられているこ
とを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ一体
型カラーフィルターの製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein an insulating layer is provided on the electrode.
【請求項11】 前記光透過性の高誘電率材料が酸化物
半導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項1
0のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型カラ
ーフィルターの製造方法。
11. The light-transmitting high-dielectric-constant material is an oxide semiconductor.
0. The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of items 0 to 10.
【請求項12】 前記酸化物半導体が酸化チタンである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか
1項に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルター
の製造方法。
12. The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to claim 1, wherein the oxide semiconductor is titanium oxide.
【請求項13】 前記酸化チタンの粒径が20nm以下
であることを特徴とする請求項1ないし請求項12のい
ずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィ
ルターの製造方法。
13. The method according to claim 1, wherein the particle size of the titanium oxide is 20 nm or less.
【請求項14】 前記電着性高分子材料が、疎水基、親
水基および架橋性基をそれぞれ有するモノマーの共重合
体であり、疎水基数と親水基数の総数に対する疎水基数
の割合が30%以上80%以下であることを特徴とする
請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の薄膜
トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。
14. The electrodepositable polymer material is a copolymer of a monomer having a hydrophobic group, a hydrophilic group and a crosslinkable group, respectively, and the ratio of the number of hydrophobic groups to the total number of hydrophilic groups is 30% or more. The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to claim 1, wherein the color filter is 80% or less.
【請求項15】 前記電着液に薄膜トランジスタの特性
に影響を与えないアンモニウム塩を添加することを特徴
とする、請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記
載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの製造方
法。
15. The thin film transistor integrated color filter according to claim 1, wherein an ammonium salt that does not affect the characteristics of the thin film transistor is added to the electrodeposition liquid. Production method.
【請求項16】 前記高誘電率材料と着色材の混合物1
に対し、電着性高分子材料を5.0以下(体積比率)の
割合で用いることを特徴とする、請求項1ないし請求項
15のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型カ
ラーフィルターの製造方法。
16. A mixture 1 of the high dielectric constant material and a coloring material.
The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the electrodepositable polymer material is used in a ratio of 5.0 or less (volume ratio). Method.
【請求項17】 前記印可電圧を10V以下にすること
を特徴とする、請求項1ないし請求項16のいずれか1
項に記載の薄膜トランジスタ一体型カラーフィルターの
製造方法。
17. The method according to claim 1, wherein the applied voltage is set to 10 V or less.
13. The method for producing a color filter integrated with a thin film transistor according to the above item.
【請求項18】 前記薄膜トランジスタの電極として、
2層または3層のCrを用いることを特徴とする、請求
項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の薄膜トラ
ンジスタ一体型カラーフィルターの製造方法。
18. An electrode of the thin film transistor,
The method for manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to any one of claims 1 to 17, wherein two or three layers of Cr are used.
【請求項19】 前記薄膜トランジスタの内部抵抗が1
MΩ以下であることを特徴とする、請求項1ないし請求
項18のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型
カラーフィルターの製造方法。
19. The thin film transistor has an internal resistance of 1
The method of manufacturing a color filter integrated with a thin film transistor according to claim 1, wherein the color filter is equal to or less than MΩ.
【請求項20】 前記薄膜トランジスタがポリシリコン
薄膜トランジスタであることを特徴とする、請求項1な
いし請求項19のいずれか1項に記載の薄膜トランジス
タ一体型カラーフィルターの製造方法。
20. The method according to claim 1, wherein the thin film transistor is a polysilicon thin film transistor.
【請求項21】 前記電着液を調製する際、有機アルカ
リ材が用いられることを特徴とする請求項1ないし請求
項20のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型
カラーフィルターの製造方法。
21. The method according to claim 1, wherein an organic alkali material is used when preparing the electrodeposition solution.
【請求項22】 前記電着液を調製する際、アンモニウ
ム塩が用いられることを特徴とする請求項1ないし請求
項21のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ一体型
カラーフィルターの製造方法。
22. The method according to claim 1, wherein an ammonium salt is used when preparing the electrodeposition solution.
【請求項23】 光透過性の基板上に薄膜トランジスタ
と光透過性の導電膜が配列形成された液晶表示用基板の
該導電膜の上に、比誘電率が4.0以上で耐溶剤性の着
色膜を有し、かつ、絶縁性で低誘電率のブラックマトリ
ックスを備えていることを特徴とするカラーフィルタ
ー。
23. A liquid crystal display substrate in which thin film transistors and a light-transmitting conductive film are arranged and formed on a light-transmitting substrate. A color filter comprising a colored film and a black matrix having an insulating property and a low dielectric constant.
【請求項24】 請求項23に記載のカラーフィルター
と、カラーフィルターの着色膜の上に接触して設けられ
る液晶配向膜と、光透過性基板の上に光透過性の導電膜
を設けた対向基板と、前記液晶配向膜と対向基板の間に
封入された液晶とを有する液晶表示装置。
24. A color filter according to claim 23, a liquid crystal alignment film provided in contact with the color film of the color filter, and a light-transmitting conductive film provided on a light-transmitting substrate. A liquid crystal display device comprising: a substrate; and liquid crystal sealed between the liquid crystal alignment film and a counter substrate.
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