JP2009258696A - Color filter substrate and liquid crystal display device - Google Patents

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Yoshihiko Inoue
欣彦 井上
Hideyuki Kojima
英幸 小嶋
Tetsuo Yamashita
哲夫 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter substrate and a liquid crystal display device that are reduced in light leakage at black display and high in contrast, thereby achieving high quality display. <P>SOLUTION: The color filter substrate is formed of a black matrix on a transparent substrate and a coloring pixel consisting of a coloring film at a polygonal opening of the black matrix. A liquid crystal compound is filled in a space held by a fixing spacer between the color filter substrate and a counter substrate. A polarizing plate is disposed such that each polarizing axis is perpendicular to sides opposite to the sides in contact with the liquid crystal compound of both substrates. Thus, the color filter substrate is used for a normally black active matrix liquid crystal display. A minimum value CRmin of contrast is ≥2,000 when measured by rotating the color filter substrate up to 0-360° with respect to a polarizing axis of a linear polarizer whose extinction ratio at 410 nm is ≥5.0×10<SP>3</SP>and ≤5.0×10<SP>4</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、カラーフィルタと偏光板を備えたカラー液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a color liquid crystal display device including a color filter and a polarizing plate.

液晶表示装置の表示特性は、色再現範囲、輝度、視野角、コントラスト、応答速度などで評価され、その特性向上の開発が精力的に進められている。表示特性のひとつであるコントラストは、白表示の輝度を黒表示の輝度で除した値で定義され、コントラストが高いほど、黒表示がより黒くなり、奥行き感、メリハリのある高品位な表示となる。   The display characteristics of liquid crystal display devices are evaluated based on the color reproduction range, luminance, viewing angle, contrast, response speed, and the like, and development of improving the characteristics is being energetically advanced. Contrast, which is one of the display characteristics, is defined by the value obtained by dividing the luminance of white display by the luminance of black display. The higher the contrast, the blacker the black display, and the higher the quality display with a sense of depth and sharpness. .

液晶表示装置のコントラスト向上には、IPS(インプレーンスイッチング方式)、VA(垂直配向)方式など、ノーマリーブラック方式での液晶表示が有効であり、その開発、上市が進んでいる。また、液晶層の厚み、いわゆるセルギャップを規定するために用いるスペーサーについても、従来の樹脂ビーズを散布する方式から、パターン加工された感光性樹脂、固定スペーサーとすることで、コントラストの向上が図られている。さらに、偏光板の偏光度を向上させることは、コントラストの向上に直接的に作用することから、その開発が進んでいる。カラーフィルタについては、着色層での顔料粒子による偏光解消を抑制し、黒の光漏れを低減するため、顔料の微細化を中心としたコントラスト向上開発が進められている(特許文献1、2)。   In order to improve the contrast of liquid crystal display devices, normally black liquid crystal displays such as IPS (in-plane switching system) and VA (vertical alignment) systems are effective, and their development and marketing are progressing. Also, the spacer used to define the thickness of the liquid crystal layer, the so-called cell gap, can be improved in contrast by using a patterned photosensitive resin and a fixed spacer instead of the conventional method of spraying resin beads. It has been. Furthermore, since the improvement of the polarization degree of the polarizing plate directly affects the improvement of the contrast, the development thereof is progressing. With respect to color filters, development of contrast enhancement centering on pigment miniaturization is in progress to suppress depolarization by pigment particles in the colored layer and reduce black light leakage (Patent Documents 1 and 2). .

しかしながら、顔料の微細化、つまりカラーフィルタ着色層のコントラスト向上だけでは、液晶表示装置のコントラスト向上には限りがあり、さらなるコントラスト向上の取り組みが必要な状況にある。   However, the improvement of the contrast of the liquid crystal display device is limited only by the refinement of the pigment, that is, the improvement of the contrast of the colored layer of the color filter, and it is necessary to further improve the contrast.

LCDコントラストが低下する要因のひとつとして、カラーフィルタの表面段差が大きいことによる液晶の配向不良が知られており、カラーフィルタに平坦化膜を形成したり、ブラックマトリクスを薄膜化することで着色画素の乗り上げにより生じる段差を低減する等の検討がなされている(特許文献3、4、5)。   One of the factors that lower the LCD contrast is the poor alignment of the liquid crystal due to the large surface step of the color filter. Colored pixels can be formed by forming a flattened film on the color filter or thinning the black matrix. Studies have been made to reduce the level difference caused by climbing (Patent Documents 3, 4, and 5).

しかしながら、着色層のコントラストを向上しかつ表面段差を低減したカラーフィルタを用いてもLCDコントラストが向上しない問題が生じ、とりわけ画素が高精細化した画素ピッチの狭いLCDにおいて顕著なことから本発明に至った。   However, there is a problem that the LCD contrast does not improve even when a color filter with improved color layer contrast and reduced surface level difference is used, and is particularly noticeable in LCDs with high definition and narrow pixel pitch. It came.

特開平08−171014号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-171014 特開2005−208397号公報JP 2005-208397 A 特開2005−55747号公報JP 2005-55747 A 特開平09−304615号公報JP 09-304615 A 特開2004−93656号公報JP 2004-93656 A

本発明は、黒表示での光漏れが少なく、コントラストが高い、高品質な表示を可能とする液晶表示装置を提供可能なカラーフィルタ基板ならびに、そのカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。     The present invention provides a color filter substrate capable of providing a liquid crystal display device capable of high-quality display with little light leakage in black display, and a liquid crystal display device using the color filter substrate. For the purpose.

上記課題を達成するために、本発明は下記の構成からなる。
(1)透明基板上に形成されたブラックマトリクスの開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板とこれに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、該ブラックマトリクスが少なくとも樹脂と遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスであって、該着色画素の繰り返しピッチが70μm以下であり、かつ該着色膜がブラックマトリクスに乗り上げた着色膜の傾斜領域において開口部から立ち上がる傾斜領域の該透明基板に対する傾斜角度θが15°以下であることを特徴とするカラーフィルタ基板。
(2)410nmでの消偏比が5.0×10以上5.0×10以下の直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を0〜360°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値CRminが2000以上であることを特徴とする(1)に記載のカラーフィルタ基板。
(3)前記ブラックマトリクス層の膜厚が1.0μm以下であることを特徴とする(1)あるいは(2)に記載のカラーフィルタ基板。
(4)前記着色層上に透明樹脂層を具備することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のカラーフィルタ基板
(5)前記透明樹脂層の屈折率が1.55〜1.80の範囲にあることを特徴とする(4)に記載のカラーフィルタ基板
(6)前記着色層と前記透明樹脂層との屈折率差が0.005〜0.20の範囲にあることを特徴とする(4)または(5)に記載のカラーフィルタ基板
(7)前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン化合物を含有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
(8)前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン窒化物を含有することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
(9)(1)〜(8)のいずれかに記載のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following constitution.
(1) A liquid crystal compound is placed in a space held by a fixed spacer between a color filter substrate in which a colored pixel made of a colored film is formed in an opening of a black matrix formed on a transparent substrate and a substrate facing the color filter substrate. Color filter substrate used in a normally black type active matrix liquid crystal display device in which polarizing plates are arranged so that the polarization axes thereof are orthogonal to each other on the opposite side of the surface in contact with the liquid crystal compound of both substrates In the above, the black matrix is a resin black matrix comprising at least a resin and a light-shielding agent, and the repeating pitch of the colored pixels is 70 μm or less, and the colored film has an opening in an inclined region of the colored film riding on the black matrix. An inclination angle θ of the inclined region rising from the transparent substrate is 15 ° or less. The color filter substrate.
(2) When measured by rotating the color filter substrate to 0 to 360 ° with respect to the polarization axis of the linearly polarizing plate having a depolarization ratio at 410 nm of 5.0 × 10 3 or more and 5.0 × 10 4 or less. The color filter substrate according to (1), wherein the minimum contrast value CRmin is 2000 or more.
(3) The color filter substrate according to (1) or (2), wherein the thickness of the black matrix layer is 1.0 μm or less.
(4) The color filter substrate according to any one of (1) to (3), wherein a transparent resin layer is provided on the colored layer. (5) The refractive index of the transparent resin layer is 1.55. The color filter substrate according to (4), which is in the range of 1.80 (6) The refractive index difference between the colored layer and the transparent resin layer is in the range of 0.005 to 0.20. The color filter substrate according to (4) or (5), wherein the black matrix contains at least a titanium compound as a light-shielding agent, according to any one of (1) to (6) The color filter substrate as described.
(8) The color filter substrate according to any one of (1) to (7), wherein the black matrix contains at least titanium nitride as a light shielding agent.
(9) A liquid crystal display device comprising the color filter substrate according to any one of (1) to (8).

本発明のカラーフィルタ基板によって、黒表示での光漏れが少なく、コントラストが高い、高品質な表示を可能とする液晶表示装置を提供することができる。   According to the color filter substrate of the present invention, a liquid crystal display device capable of high-quality display with little light leakage in black display and high contrast can be provided.

本発明のカラーフィルタ基板の断面図Sectional view of the color filter substrate of the present invention コントラストを測定するための装置の概略図Schematic diagram of an apparatus for measuring contrast

本発明者らは液晶表示装置のコントラスト向上が可能なカラーフィルタ基板について、鋭意検討した結果、以下の方法によって可能であることを見出した。   As a result of intensive studies on a color filter substrate capable of improving the contrast of a liquid crystal display device, the present inventors have found that this is possible by the following method.

すなわち、透明基板上にブラックマトリクスと該ブラックマトリクスの多角形状の開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板とこれに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板であって、該ブラックマトリクスが少なくとも樹脂と遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスであって、該着色画素の繰り返しピッチが70μm以下であり、かつ透明基板上に形成された着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域における、開口部から立ち上がる傾斜領域の透明基板に対する傾斜角度θが15°以下であるカラーフィルタ基板を用いることが液晶表示装置のコントラスト向上に有効であることを見出した。   That is, in a space held by a fixed spacer between a color filter substrate in which a black matrix on a transparent substrate and colored pixels made of a colored film are formed in a polygonal opening of the black matrix and a substrate facing the color filter substrate. Used in a normally black type active matrix liquid crystal display device in which a liquid crystal compound is filled and a polarizing plate is arranged so that each polarization axis is orthogonal to the surface opposite to the surface in contact with the liquid crystal compound of both substrates. A color filter substrate, wherein the black matrix is a resin black matrix composed of at least a resin and a light-shielding agent, the repetition pitch of the colored pixels is 70 μm or less, and the colored layer formed on the transparent substrate is a black matrix In a tilted area that climbs up to the layer, against the transparent substrate in the tilted area that rises from the opening Oblique angle θ is that using a color filter substrate is 15 ° or less found to be effective in improving the contrast of a liquid crystal display device.

これは、固定スペーサー、ノーマリーブラックの表示方式を採用し、黒表示での光漏れが高度に抑制された液晶表示装置において、カラーフィルタ基板のブラックマトリクス層上における着色層の画素乗り上げ部の傾斜面と偏光板の偏向軸との相対配置が液晶表示装置の黒表示光漏れ、すなわちコントラスト値に大きく影響することを見いだしたことによるものである。   This is a liquid crystal display device that employs a fixed spacer, normally black display method, and light leakage during black display is highly suppressed. Inclination of the pixel run-up portion of the colored layer on the black matrix layer of the color filter substrate This is because the relative arrangement between the surface and the deflection axis of the polarizing plate has been found to greatly affect the black display light leakage of the liquid crystal display device, that is, the contrast value.

つまり、従来採用されてきたビーズスペーサー、ノーマリーホワイト表示方式いずれかの要素がある液晶表示装置においては、黒表示での光漏れ量が、偏光板の偏向軸と着色層の画素乗り上げ部の傾斜面との相対配置による黒表示での光漏れ量よりも相対的に大きく、本発明の効果を十分に得ることができないのである。   In other words, in a liquid crystal display device having either a bead spacer or a normally white display method that has been conventionally used, the amount of light leakage in black display is caused by the polarization axis of the polarizing plate and the inclination of the pixel landing portion of the colored layer. This is relatively larger than the amount of light leakage in black display due to the relative arrangement with the surface, and the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained.

本発明のカラーフィルタ基板におけるブラックマトリクス層としては、遮光剤をバインダー樹脂に分散せしめた黒色樹脂組成物を塗布・加工した樹脂ブラックマトリクスを用いることが重要である。一般的には、ブラックマトリクス層として、樹脂ブラックマトリクス以外にも、クロム、ニッケル、アルミニウム等の金属あるいは金属化合物を蒸着法やスパッタ法などの真空成膜法等で成膜した薄膜が用いられているが、金属薄膜をブラックマトリクスとして用いた場合には、メカニズムは不明であるが、乗り上げた着色層の傾斜面と直線偏光板の偏光軸とのなす角度を(90×n+45)°(n=0,1,2,3)とした時に光漏れ量、つまりコントラスト低下が大きくなるため、好ましくない。   As the black matrix layer in the color filter substrate of the present invention, it is important to use a resin black matrix obtained by applying and processing a black resin composition in which a light shielding agent is dispersed in a binder resin. In general, in addition to the resin black matrix, a thin film in which a metal or a metal compound such as chromium, nickel, or aluminum is formed by a vacuum film formation method such as a vapor deposition method or a sputtering method is used as the black matrix layer. However, when a metal thin film is used as the black matrix, the mechanism is unknown, but the angle formed between the inclined surface of the colored layer and the polarization axis of the linearly polarizing plate is (90 × n + 45) ° (n = 0, 1, 2, 3) is not preferable because the amount of light leakage, that is, the contrast decreases.

また、液晶表示装置ならびにカラーフィルタ基板の解像度が上がると、単位面積に対する着色層の乗り上げ部が増え、黒表示での光漏れ量、つまりコントラストの低下が大きくなり、表示特性の低下が著しくなる。したがって、解像度の高いカラーフィルタ基板において、本発明の効果がより顕著に発現し、具体的には、画素の繰り返しピッチは70μm以下であることが重要であり、40μm以下であるとがさらに効果が顕著となる。ここで、画素の繰り返しピッチとは、周期的に配列された複数色の画素における短辺幅の長さをいう。   Further, when the resolution of the liquid crystal display device and the color filter substrate is increased, the amount of the colored layer on the unit area increases, and the amount of light leakage in black display, that is, the decrease in contrast increases, and the display characteristics deteriorate significantly. Therefore, the effect of the present invention is more remarkably exhibited in a color filter substrate having a high resolution. Specifically, it is important that the pixel repeat pitch is 70 μm or less, and that the effect is further 40 μm or less. Become prominent. Here, the repetition pitch of pixels refers to the length of the short side width of pixels of a plurality of colors arranged periodically.

また更には、本発明のカラーフィルタ基板において、透明基板上に形成された着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域における、開口部から立ち上がる傾斜領域の透明基板に対する傾斜角度θが15°以下とすることが重要であり、更には10°以下であることが好ましい。本発明でいう、「着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域における傾斜角θ」を図1に基づいて説明する。図1はカラーフィルタ基板の模式断面図である。図1に示されるカラーフィルタ基板は透明基板2上にブラックマトリクス3及び該ブラックマトリクスの開口部上及び該ブラックマトリクス3の一部上に設けられた着色層4を有する。着色層4は、ブラックマトリクス3の開口部上では、図示のように平坦であるが、ブラックマトリクスパターン上では、図示のように乗り上げることにより傾斜領域7が生じる。この傾斜領域における着色層の前記透明基板に対する角度をθとする。傾斜角度θはカラーフィルタ基板を破断し、その断面を透過型電子顕微鏡等で観察し、撮影した写真の画像解析を行うことにより求めることができる。傾斜角度θが15°よりも大きい場合、その着色層の傾斜面と直線偏光板の偏光軸偏との相対配置によってカラーフィルタ基板のコントラストが低下する。   Still further, in the color filter substrate of the present invention, in the inclined region where the colored layer formed on the transparent substrate rides on the black matrix layer, the inclined angle θ with respect to the transparent substrate of the inclined region rising from the opening is 15 ° or less. It is important that the angle is 10 ° or less. The “inclination angle θ in the inclined region where the colored layer runs on the black matrix layer” in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a color filter substrate. The color filter substrate shown in FIG. 1 has a black matrix 3 on a transparent substrate 2 and a colored layer 4 provided on an opening of the black matrix and a part of the black matrix 3. The colored layer 4 is flat as shown in the figure on the opening of the black matrix 3, but an inclined region 7 is generated by running on the black matrix pattern as shown in the figure. An angle of the colored layer with respect to the transparent substrate in the inclined region is defined as θ. The inclination angle θ can be obtained by breaking the color filter substrate, observing the cross section with a transmission electron microscope or the like, and performing image analysis of the photographed photograph. When the inclination angle θ is larger than 15 °, the contrast of the color filter substrate is lowered by the relative arrangement of the inclined surface of the colored layer and the polarization axis deviation of the linear polarizing plate.

従来、カラーフィルタ基板の平坦性が液晶表示装置のコントラスト低下に与える影響については公知であったが、着色層の画素乗り上げ部の傾斜面と偏光板の偏光軸との相対配置とコントラストとの関係については、知られておらず、本発明に想達する過程において、平坦化膜が形成され十分に平坦なカラーフィルタ基板と偏光軸との角度を変えてコントラストを測定したところ、予想外にコントラストが変化することを見出した。この変化の要因についてさらに検討したところ、直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を回転させてコントラストを測定した際に、特定の構造を有するカラーフィルタ基板において特異的にコントラストが低下することを新たに見出した。更には、直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を0〜360°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値CRminが高いカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置においては良好な表示特性が得られることを見出したものである。   Conventionally, the influence of the flatness of the color filter substrate on the decrease in contrast of the liquid crystal display device has been known, but the relationship between the relative arrangement of the inclined surface of the pixel-carrying portion of the colored layer and the polarization axis of the polarizing plate and the contrast. Is not known, and in the process of conceiving the present invention, the contrast was unexpectedly measured by changing the angle between the sufficiently flat color filter substrate on which the planarizing film was formed and the polarization axis. I found it to change. When the cause of this change was further examined, when the color filter substrate was rotated with respect to the polarization axis of the linearly polarizing plate and the contrast was measured, the contrast specifically decreased in the color filter substrate having a specific structure. Newly found. Furthermore, in a liquid crystal display device using a color filter substrate having a high contrast minimum CRmin when measured by rotating the color filter substrate from 0 to 360 ° with respect to the polarization axis of the linearly polarizing plate, good display characteristics are obtained. Has been found to be obtained.

ここでいうカラーフィルタ基板のコントラストとは、カラーフィルタ基板を1対の直線偏光板で挟持してバックライト光源の前方に配し、平行ニコルで測定した場合の輝度を直交ニコルで測定した場合の輝度との比により算出される。   The contrast of the color filter substrate here means that the color filter substrate is sandwiched between a pair of linear polarizing plates and arranged in front of the backlight light source, and the luminance when measured with parallel Nicols is measured with orthogonal Nicols. It is calculated by the ratio with the luminance.

(コントラスト)=(平行ニコルでの輝度)/(直行ニコルでの輝度) (1)
本発明におけるコントラスト測定では、410nmでの消偏比が5.0×10以上5.0×10以下の直線偏光板を用いて測定する事が重要であり、410nmでの消偏比が低い、つまり青色領域での光漏れが多い直線偏光板を用いた測定では、カラーフィルタ基板での光漏れよりも偏光板による光漏れの影響が大きくなり、正確なコントラストが測定できない。410nmでの消偏比が5.0×10以上5.0×10以下の直線偏光板としては、ルケオ社製POLAX38Sなどが挙げられる。なお、ここで消偏比とは、偏光板の主軸に平行に振動する光の透過強度に対して、それと垂直な方向に透過する光の強度の割合をいう。測定に用いるバックライト光源としては特に制限は無く、具体的には、液晶表示装置にて一般的に用いられている冷陰極管光源やLED光源等、あるいはハロゲンランプ等の連続スペクトル光源を用いることができる。
(Contrast) = (Luminance with parallel Nicols) / (Luminance with direct Nicols) (1)
In contrast measurement in the present invention, it is important to measure using a linearly polarizing plate having an extinction ratio at 410 nm of 5.0 × 10 3 or more and 5.0 × 10 4 or less. In the measurement using a low linearity, that is, a linear polarizing plate with a large amount of light leakage in the blue region, the influence of light leakage by the polarizing plate is greater than the light leakage on the color filter substrate, and accurate contrast cannot be measured. Examples of the linear polarizing plate having a depolarization ratio at 410 nm of 5.0 × 10 3 or more and 5.0 × 10 4 or less include POLAX38S manufactured by Luceo Corporation. Here, the extinction ratio refers to the ratio of the intensity of light transmitted in a direction perpendicular to the transmission intensity of light oscillating parallel to the main axis of the polarizing plate. The backlight light source used for measurement is not particularly limited, and specifically, a cold-cathode tube light source, an LED light source, or a continuous spectrum light source generally used in a liquid crystal display device is used. Can do.

カラーフィルタ基板のコントラストは後述の様々な要因により低下し、とりわけブラックマトリクス上に乗り上げた着色層の傾斜面と直線偏光板の偏光軸とのなす角度を(90×n+45)°(n=0,1,2,3)とした時に光漏れ量が多くなり、カラーフィルタ基板のコントラストが低下する。よって、カラーフィルタ基板を直線偏光板に対して回転させてそのコントラストを測定した場合、コントラスト値は変化し、カラーフィルタ基板を直線偏光板に対して0〜360°まで回転させてコントラストを測定した際に、極大となるコントラスト値をCRmax、極小となるコントラスト値をCRminとする。本発明のカラーフィルタ基板は、CRmaxからのCR低下の度合いが小さく、結果として、CRminも高い値となる。   The contrast of the color filter substrate decreases due to various factors described later, and in particular, the angle formed by the inclined surface of the colored layer on the black matrix and the polarization axis of the linearly polarizing plate is (90 × n + 45) ° (n = 0, 1, 2, 3), the amount of light leakage increases, and the contrast of the color filter substrate decreases. Therefore, when the contrast is measured by rotating the color filter substrate with respect to the linear polarizing plate, the contrast value changes, and the contrast is measured by rotating the color filter substrate to 0 to 360 ° with respect to the linear polarizing plate. At this time, the maximum contrast value is CRmax, and the minimum contrast value is CRmin. In the color filter substrate of the present invention, the degree of CR reduction from CRmax is small, and as a result, CRmin is also a high value.

本発明の効果をより顕著なものとするためには、カラーフィルタ基板の極小値CRminが2000以上であることが好ましく、3000以上であることがより好ましく、更には4000以上であることが好ましい。   In order to make the effect of the present invention more prominent, the minimum value CRmin of the color filter substrate is preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more, and further preferably 4000 or more.

以下に、本発明のカラーフィルタ基板および液晶表示装置について例示詳述するが、本発明はこれらに限定されているものではない。
本発明のカラーフィルタ基板は、透明基板上に、ブラックマトリクス層を設け、さらにその上に少なくとも1色以上の着色層を塗布、パターン加工して開口部およびブラックマトリクス上の一部に積層せしめて成る。また更には、カラーフィルタ再表面に透明樹脂層を形成しても良い。
Examples of the color filter substrate and the liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.
In the color filter substrate of the present invention, a black matrix layer is provided on a transparent substrate, and further, a colored layer of at least one color is applied and patterned on the transparent substrate, and the openings and a part on the black matrix are laminated. Become. Furthermore, a transparent resin layer may be formed on the color filter resurface.

本発明に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機プラスチックのフィルムまたはシートなどが好ましく用いられる。   The transparent substrate used in the present invention is not particularly limited, and inorganic glass such as quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, soda lime glass coated with silica on the surface, organic plastic film or sheet Etc. are preferably used.

本発明に用いられるブラックマトリクスとしては、前述の通り、金属薄膜ではなく黒色樹脂組成物により形成された樹脂ブラックマトリクスを用いることが重要である。金属薄膜を用いた場合には、ブラックマトリクス上に乗り上げた着色層の傾斜角θが十分に小さいにも関わらず、カラーフィルタ基板のコントラスト極小値CRminが小さくなり、液晶表示装置のコントラスト値も小さくなる。   As described above, it is important to use a resin black matrix formed of a black resin composition instead of a metal thin film as the black matrix used in the present invention. When the metal thin film is used, the contrast minimum value CRmin of the color filter substrate is small and the contrast value of the liquid crystal display device is small even though the inclination angle θ of the colored layer on the black matrix is sufficiently small. Become.

本発明の樹脂ブラックマトリクスに用いられる遮光剤としては、黒色有機顔料、混色有機顔料、および無機顔料等から用いることができる。黒色有機顔料としては、カーボンブラック、ペリレンブラック、アニリンブラック等が、混色有機顔料としては、赤、青、緑、紫、黄色、マゼンダ、シアン等から選ばれる少なくとも2種類以上の顔料を混合して疑似黒色化されたものが、無機顔料としては、グラファイト、およびチタン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム、銀等の金属微粒子、金属酸化物、複合酸化物、金属硫化物、金属窒化物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。   As the light-shielding agent used in the resin black matrix of the present invention, black organic pigments, mixed color organic pigments, inorganic pigments and the like can be used. Carbon black, perylene black, aniline black, etc. are used as black organic pigments, and at least two kinds of pigments selected from red, blue, green, purple, yellow, magenta, cyan, etc. are mixed as mixed color organic pigments. Pseudo-blackened inorganic pigments include graphite, fine metal particles such as titanium, copper, iron, manganese, cobalt, chromium, nickel, zinc, calcium, silver, metal oxides, composite oxides, metal sulfides And metal nitrides. These may be used alone or in combination of two or more.

遮光性の高い遮光剤を用いることで樹脂ブラックマトリクス層を薄膜化できるため好ましく、チタン化合物粒子、カーボンブラック、樹脂被覆カーボンブラック等が好ましく用いられ、より好ましくはチタン化合物粒子が用いられる。ここで、チタン化合物粒子とは、TiO、Ti2n−1(1≦n≦20)で表せるチタン酸化物、チタン窒化物、TiN(0<x<2.0,0.1<y<2.0)で表せるチタン酸窒化物、およびチタン炭化物のうち少なくとも1種以上からなるものをいう。更には、より遮光性に優れるチタン窒化物が好ましい。 It is preferable to use a light-shielding agent having a high light-shielding property because the resin black matrix layer can be thinned. Titanium compound particles, carbon black, resin-coated carbon black, and the like are preferably used, and titanium compound particles are more preferably used. Here, the titanium compound particles are titanium oxide, titanium nitride, TiN x O y (0 <x <2.0, 0...) Expressed by TiO 2 , Ti n O 2n-1 (1 ≦ n ≦ 20). 1 <y <2.0) means a material composed of at least one of titanium oxynitride and titanium carbide. Furthermore, titanium nitride having better light shielding properties is preferable.

本発明のカラーフィルタ基板において、透明基板上に形成されたブラックマトリクス層の膜厚は1.0μm以下であることが好ましく、更には0.8μm以下であることが好ましい。ブラックマトリクス層の膜厚が厚い場合、ブラックマトリクス層上の着色層の乗り上げ高さも高くなり、着色層の傾斜角θが大きくなる。その結果、偏光板との相対配置によってはカラーフィルタ基板のコントラストが低下する。   In the color filter substrate of the present invention, the thickness of the black matrix layer formed on the transparent substrate is preferably 1.0 μm or less, and more preferably 0.8 μm or less. When the thickness of the black matrix layer is thick, the running height of the colored layer on the black matrix layer is also increased, and the inclination angle θ of the colored layer is increased. As a result, the contrast of the color filter substrate decreases depending on the relative arrangement with the polarizing plate.

樹脂ブラックマトリクスの光学濃度(optical density、OD値)としては、波長380〜700nmの可視光域において3.0以上であることが好ましく、より好ましくは4.0以上、更には5.0以上であることが好ましい。なお、OD値は顕微分光器(大塚電子製MCPD2000)を用いて測定を行い、下記の関係式(2)より求めることができる。   The optical density (optical density, OD value) of the resin black matrix is preferably 3.0 or more in the visible light region with a wavelength of 380 to 700 nm, more preferably 4.0 or more, and further 5.0 or more. Preferably there is. The OD value can be obtained from the following relational expression (2) by measuring using a microspectroscope (MCPD2000 manufactured by Otsuka Electronics).

OD値 = log10 (I /I) (2)
ここで、I;入射光強度、I;透過光強度となる。
OD value = log 10 (I 0 / I) (2)
Here, I 0 is incident light intensity, and I is transmitted light intensity.

本発明のカラーフィルタ基板の着色層としては特に限定されるものではないが、少なくとも着色剤、樹脂、および溶剤からなる着色樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成される。   Although it does not specifically limit as a colored layer of the color filter substrate of this invention, It forms by the photolithographic method using the colored resin composition which consists of a coloring agent, resin, and a solvent at least.

本発明の着色樹脂組成物に用いられる着色剤としては、液晶表示装置において所望の表示特性を得るために赤、橙、黄、緑、青または紫などの有機顔料、無機顔料や染料の着色剤が好適に用いられる。顔料分散液に使用される顔料としては、有機顔料、無機顔料のいずれも好適に用いることができるが、色度特性の点で有機顔料を使用することが望ましい。顔料のうち、透明性が高く、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れたものは特に好ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラーインデックス(CI)ナンバーで示すと、次のようなものが好ましく使用されるが、いずれもこれらに限定されるものではない。   Examples of the colorant used in the colored resin composition of the present invention include organic pigments such as red, orange, yellow, green, blue and purple, inorganic pigments and dyes for obtaining desired display characteristics in a liquid crystal display device. Are preferably used. As the pigment used in the pigment dispersion, either an organic pigment or an inorganic pigment can be preferably used, but it is desirable to use an organic pigment in terms of chromaticity characteristics. Of the pigments, those having high transparency and excellent light resistance, heat resistance, and chemical resistance are particularly preferable. When specific examples of typical pigments are indicated by color index (CI) numbers, the following are preferably used, but they are not limited to these.

赤色顔料の例としては、ピグメントレッド(以下PRと略す)9、PR48、PR97、PR122、PR123、PR144、PR149、PR166、PR168、PR177、PR179、PR180、PR192、PR209、PR215、PR216、PR217、PR220、PR223、PR224、PR226、PR227、PR228、PR240、PR254などが使用される。   Examples of red pigments include Pigment Red (hereinafter abbreviated as PR) 9, PR48, PR97, PR122, PR123, PR144, PR149, PR166, PR168, PR177, PR179, PR180, PR192, PR209, PR215, PR216, PR217, PR220. , PR223, PR224, PR226, PR227, PR228, PR240, PR254, etc. are used.

オレンジ色顔料の例としては、ピグメントオレンジ(以下POと略す)13、PO36、PO38、PO43、PO51、PO55、PO59、PO61、PO64、PO65、PO71などが使用される。   Examples of orange pigments include pigment orange (hereinafter abbreviated as PO) 13, PO36, PO38, PO43, PO51, PO55, PO59, PO61, PO64, PO65, PO71, and the like.

黄色顔料の例としては、ピグメントイエロー(以下PYと略す)PY12、PY13、PY17、PY20、PY24、PY83、PY86、PY93、PY95、PY109、PY110、PY117、PY125、PY129、PY137、PY138、PY139、PY147、PY148、PY150、PY153、PY154、PY166、PY168、PY185などが使用される。   Examples of yellow pigments include pigment yellow (hereinafter abbreviated as PY) PY12, PY13, PY17, PY20, PY24, PY83, PY86, PY93, PY95, PY109, PY110, PY117, PY125, PY129, PY137, PY138, PY139, PY147. , PY148, PY150, PY153, PY154, PY166, PY168, PY185, etc. are used.

また、紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット(以下PVと略す)19、PV23、PV29、PV30、PV32、PV37、PV40、PV50などが使用される。
また、青色顔料の例としては、ピグメントブルー(以下PBと略す)15、PB15:3、PB15:4、PB15:6、PB22、PB60、PB64などが使用される。
また、緑色顔料の例としては、ピグメントグリーン(以下PGと略す)7、PG10、PG36、PG58などが使用される。
Examples of purple pigments include pigment violet (hereinafter abbreviated as PV) 19, PV23, PV29, PV30, PV32, PV37, PV40, and PV50.
Examples of blue pigments include pigment blue (hereinafter abbreviated as PB) 15, PB15: 3, PB15: 4, PB15: 6, PB22, PB60, and PB64.
Examples of green pigments include pigment green (hereinafter abbreviated as PG) 7, PG10, PG36, and PG58.

本発明の効果を顕著なものとするためには、着色層単体でのコントラストは高いほうが好ましく、着色層のコントラストを向上させるためには、着色層中の顔料を微細に分散することが好ましく、分散される原料顔料の一次粒子を小径化することが好ましい。顔料の一次粒子を小径化する方法としては、ソルトミリングなどの公知の方法が好適に用いられる。これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表面処理がされていてもかまわず、分散剤として顔料誘導体を添加することもできる。   In order to make the effect of the present invention remarkable, it is preferable that the contrast of the colored layer alone is high, and in order to improve the contrast of the colored layer, it is preferable to finely disperse the pigment in the colored layer, It is preferable to reduce the diameter of the primary particles of the raw material pigment to be dispersed. As a method for reducing the primary particle size of the pigment, a known method such as salt milling is preferably used. These pigments may be subjected to surface treatment such as rosin treatment, acidic group treatment, basic treatment, etc., if necessary, and a pigment derivative may be added as a dispersant.

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物に用いられる樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂およびゼラチンなどの感光性樹脂または非感光性樹脂等の材料が好ましく用いられる。非感光性樹脂を使用した場合には、フォトレジスト等の感光性樹脂を積層形成した後、フォトリソグラフィー法にて不要部の除去、感光性樹脂の剥離、熱硬化を順に行うことでパターン加工が可能となる。   Examples of the resin used in the black resin composition and the colored resin composition of the present invention include photosensitive resins such as epoxy resins, acrylic resins, urethane resins, polyester resins, polyimide resins, polyolefin resins, and gelatin. A material such as a resin or a non-photosensitive resin is preferably used. When non-photosensitive resin is used, after patterning photosensitive resin such as photoresist, pattern processing is performed by removing unnecessary parts, stripping photosensitive resin, and thermosetting in order by photolithography method. It becomes possible.

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物に用いられる溶媒については、特に限定はなく、分散する顔料の分散安定性および添加する樹脂等の溶解性に併せて、水および有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、あるいは、脂肪族エステル類、あるいは、脂肪族アルコール類、ケトン類、アミド系極性溶媒、ラクトン系極性溶媒を用いることができ、これらの単独、あるいは2種類以上の混合溶媒も好ましく用いることができる。またこれら以外の溶剤との混合も好ましく用いられる。   The solvent used in the black resin composition and colored resin composition of the present invention is not particularly limited, and water and an organic solvent are used in accordance with the dispersion stability of the pigment to be dispersed and the solubility of the resin to be added. Can do. The organic solvent is not particularly limited, and a (poly) alkylene glycol ether solvent, an aliphatic ester, an aliphatic alcohol, a ketone, an amide polar solvent, or a lactone polar solvent is used. These can be used alone or in combination of two or more. Mixing with other solvents is also preferably used.

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物には、必要に応じて紫外線吸収剤、分散剤、界面活性剤などの種々の添加剤を添加しても良く、感光性の樹脂組成物については、更に光重合開始剤、重合性モノマー等が添加される。   Various additives such as an ultraviolet absorber, a dispersant, and a surfactant may be added to the black resin composition and the colored resin composition of the present invention as necessary. About the photosensitive resin composition Further, a photopolymerization initiator, a polymerizable monomer, etc. are added.

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物は、分散機を用いて樹脂溶液中に直接顔料を分散させる方法や、分散機を用いて水または有機溶媒中に顔料を分散して顔料分散液を作製し、その後樹脂溶液と混合する方法などにより製造される。顔料の分散方法には特に限定はなく、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル、高速度衝撃ミルなど、種々の方法をとりうるが、分散効率と微分散化からビーズミルが好ましい。ビーズミルとしては、コボールミル、バスケットミル、ピンミル、ダイノーミルなどを用いることができる。ビーズミルのビーズとしては、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ、ジルコンビーズなどを用いるのが好ましい。分散に用いるビーズ径としては0.01mm以上5.00mm以下が好ましく、更に好ましくは0.03mm以上1.00mm以下である。顔料の一次粒子径及び一次粒子が凝集して形成された二次粒子の粒子径が小さい場合には、0.03mm以上0.01mm以下といった微小な分散ビーズを用いる事が好ましい。この場合、微小な分散ビーズと分散液とを分離することが可能な遠心分離方式によるセパレーターを有するビーズミルを用いて分散することが好ましい。一方、サブミクロン程度の粗大な粒子を含む顔料を分散させる際には、0.10mm以上の分散ビーズを用いる事により十分な粉砕力が得られ顔料を微細に分散できるため好ましい。   The black resin composition and the colored resin composition of the present invention can be obtained by dispersing a pigment directly in a resin solution using a disperser, or by dispersing a pigment in water or an organic solvent using a disperser. And then mixed with a resin solution. The method for dispersing the pigment is not particularly limited, and various methods such as a ball mill, a sand grinder, a three-roll mill, and a high speed impact mill can be used, but a bead mill is preferred from the viewpoint of dispersion efficiency and fine dispersion. As the bead mill, a coball mill, a basket mill, a pin mill, a dyno mill, or the like can be used. As the beads of the bead mill, titania beads, zirconia beads, zircon beads and the like are preferably used. The bead diameter used for dispersion is preferably 0.01 mm or more and 5.00 mm or less, more preferably 0.03 mm or more and 1.00 mm or less. When the primary particle diameter of the pigment and the secondary particles formed by agglomeration of the primary particles are small, it is preferable to use fine dispersed beads of 0.03 mm or more and 0.01 mm or less. In this case, it is preferable to disperse using a bead mill having a centrifugal separator capable of separating fine dispersion beads and dispersion. On the other hand, when dispersing a pigment containing coarse particles of about submicron, it is preferable to use dispersed beads of 0.10 mm or more because sufficient pulverization force can be obtained and the pigment can be finely dispersed.

本発明において、透明基板上への黒色樹脂組成物の塗膜形成方法は特に限定されない。スピンコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法等のウェットコーティング方式により基板全面に塗布後、フォトリソグラフィー法により遮光部を形成しない開口部を除去して所定の遮光部パターンを形成してもよいし、フィルム転写法、印刷法、電着法、インクジェット法により遮光部を形成し、未形成部を開口部としてもよい。また、開口部の形状としては任意の多角形状であってもよく、長方形状、平行四辺形状、平行四辺形状を組み合わせたくの字形状、ジグザグ形状であっても良い。複数の平行四辺形をつなぎ合わせた形状とは、平行四辺形状を単純につなぎ合わせたものでもよく、平行四辺形状の一辺、もしくは2辺を取り除き、つなぎ合わせた、いわゆる“くの字形状”、“ジグザグ形状”であっても良い。ここでいう、多角形状、長方形状、平行四辺形状等の開口部形状は、概ね該形状で形成されていれば良く、例えば、薄膜トランジスタを遮光するための遮光部などの付加パターンが形成されていても良い。   In the present invention, the method for forming a coating film of the black resin composition on the transparent substrate is not particularly limited. After applying to the entire surface of the substrate by a wet coating method such as spin coating, roll coating, bar coating, or die coating, the openings that do not form the light shielding part are removed by photolithography to form a predetermined light shielding part pattern. Alternatively, the light shielding portion may be formed by a film transfer method, a printing method, an electrodeposition method, or an ink jet method, and the unformed portion may be used as the opening portion. Further, the shape of the opening may be an arbitrary polygonal shape, and may be a rectangular shape, a parallelogram shape, a square shape combining a parallelogram shape, or a zigzag shape. The shape in which a plurality of parallelograms are connected may be a simple connection of the parallelograms, or a so-called “character shape” in which one or two sides of the parallelogram are removed and connected. “Zigzag shape” may be used. Here, the opening shape such as a polygonal shape, a rectangular shape, and a parallelogram shape may be substantially formed in the shape, for example, an additional pattern such as a light shielding portion for shielding the thin film transistor is formed. Also good.

本発明における着色層の形成方法としても、染色法、顔料分散法(フォトリソ法)、転写法、印刷法、および電着法などを適宜用いることが可能である。特に、顔料分散法では、高精細なパターン加工が可能であり、好ましく用いられる。   As a method for forming the colored layer in the present invention, a dyeing method, a pigment dispersion method (photolitho method), a transfer method, a printing method, an electrodeposition method, and the like can be appropriately used. In particular, the pigment dispersion method is preferably used because it enables high-definition pattern processing.

本発明のカラーフィルタ基板において、より顕著な効果を得るために、着色層の上に透明樹脂層を形成することが好ましい。従来、カラーフィルタ基板表面の平坦化を目的として、着色層の上に透明樹脂層を形成することが一般的に知られていたが、透明樹脂層を形成することにより、カラーフィルタ基板のコントラスト低下を低減できることを新たに見出したものである。   In the color filter substrate of the present invention, in order to obtain a more remarkable effect, it is preferable to form a transparent resin layer on the colored layer. Conventionally, it has been generally known that a transparent resin layer is formed on a colored layer for the purpose of flattening the surface of the color filter substrate. However, the contrast of the color filter substrate is reduced by forming the transparent resin layer. It has been newly found out that it can be reduced.

本発明のカラーフィルタ基板において、より顕著な効果を得るために透明樹脂層の屈折率を1.55〜1.80の範囲とすることが好ましい。更には、着色層と透明樹脂層との屈折率差を0.005〜0.20の範囲とすることがより好ましい。着色層と透明樹脂層との屈折率差の範囲としては、0.005〜0.10であることが更には好ましい。着色層と透明樹脂層との界面におけるバックライトや外光による干渉縞の発現を抑制するために、着色層と透明保護膜との屈折率差を低減する技術が特開平11−271526に開示されている。本発明において、カラーフィルタ基板のコントラスト低下を低減すべく鋭意検討を行ったところ、着色層と透明樹脂層との屈折率差を低減することが効果的であることを発見するに至った。ここで、着色層と透明樹脂層との屈折率差とは、各着色層単体での屈折率の平均値と透明樹脂層単体での屈折率との差とする。   In the color filter substrate of the present invention, the refractive index of the transparent resin layer is preferably in the range of 1.55 to 1.80 in order to obtain a more remarkable effect. Furthermore, the refractive index difference between the colored layer and the transparent resin layer is more preferably in the range of 0.005 to 0.20. The range of the refractive index difference between the colored layer and the transparent resin layer is more preferably 0.005 to 0.10. Japanese Patent Laid-Open No. 11-271526 discloses a technique for reducing the difference in refractive index between a colored layer and a transparent protective film in order to suppress the appearance of interference fringes due to backlight or external light at the interface between the colored layer and the transparent resin layer. ing. In the present invention, as a result of intensive studies to reduce the contrast reduction of the color filter substrate, it has been found that it is effective to reduce the refractive index difference between the colored layer and the transparent resin layer. Here, the refractive index difference between the colored layer and the transparent resin layer is a difference between the average value of the refractive index of each colored layer alone and the refractive index of the transparent resin layer alone.

本発明で用いる透明樹脂層材料としては、前述の特性を満たすことができれば特に制限はなく、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂およびポリイミド系樹脂などにより代表される熱硬化性樹脂、アクリル樹脂などを使用する感光性樹脂、およびそれらの混合物のいずれも適宜用いることができる。また、透明樹脂層の屈折率を調整するために添加剤を使用してもよく、添加剤としては一般的に金属酸化物微粒子や金属アルコキシドが好ましく用いられており、具体的には特開平11−271526号公報に開示されているが、特にこれらに限定されるものではない。着色層材料は着色顔料を含有するため、バインダー樹脂単体の屈折率よりも概して高い屈折率を有しており、透明樹脂層材料としては着色樹脂層材料で用いられるバインダー樹脂よりも高い屈折率を有する樹脂材料を用いる、あるいは前述添加剤を添加し屈折率を高く調整することが望ましい。   The transparent resin layer material used in the present invention is not particularly limited as long as the above-described characteristics can be satisfied. For example, thermosetting resins represented by epoxy resins, acrylic resins and polyimide resins, acrylic resins, and the like Any of the photosensitive resins using and a mixture thereof can be used as appropriate. In addition, an additive may be used to adjust the refractive index of the transparent resin layer, and metal oxide fine particles and metal alkoxide are generally preferably used as the additive. Although disclosed in Japanese Patent No. -271526, it is not particularly limited thereto. Since the colored layer material contains a colored pigment, it has a refractive index generally higher than that of the binder resin alone, and the transparent resin layer material has a higher refractive index than the binder resin used in the colored resin layer material. It is desirable to use a resin material having a high refractive index or to adjust the refractive index to a high level by adding the aforementioned additives.

本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ基板には、着色層上あるいは透明樹脂層上に透明電極層を形成してもよい。透明電極層には、インジウム・錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化スズなど、またはその合金等が好ましく使用できる。透明電極層の形成方法としては、表示領域の所定部を開放したマスク材と基板を重ね合わせ、ディッピング法、化学気相成長、真空蒸着法、スパッタリング法およびイオンプレーティング法などを用いて所望の領域に形成することができる。特にスパッタリング法では、均一性の高い電極を得ることができ、DCマグネトロンスパッタを用いることで高い成膜レートを得ることができるが、本発明はこれらに限定されているものではない。   In the color filter substrate for a liquid crystal display device of the present invention, a transparent electrode layer may be formed on the colored layer or the transparent resin layer. For the transparent electrode layer, indium / tin oxide (ITO), zinc oxide, tin oxide, or an alloy thereof can be preferably used. As a method for forming the transparent electrode layer, a mask material with a predetermined portion of the display area being opened and a substrate are overlapped, and a desired method using a dipping method, chemical vapor deposition, vacuum deposition method, sputtering method, ion plating method, or the like is used. Can be formed in the region. In particular, in the sputtering method, an electrode with high uniformity can be obtained, and a high film formation rate can be obtained by using DC magnetron sputtering, but the present invention is not limited to these.

また、透明電極層はマスク材を使用せずに概全面に形成してもよく、概全面に形成された透明電極上層に感光性フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法を用いたエッチング加工やレーザー加工により、所定領域のみに透明電極層を形成することも可能である。この場合、カラーフィルタ基板の耐エッチング性を向上するために、SiOの保護層を形成した後に透明電極層を形成してもよい。 The transparent electrode layer may be formed on almost the entire surface without using a mask material, and a photosensitive photoresist is applied to the transparent electrode upper layer formed on the almost entire surface, and etching processing or laser using a photolithography method is applied. It is also possible to form a transparent electrode layer only in a predetermined region by processing. In this case, in order to improve the etching resistance of the color filter substrate, the transparent electrode layer may be formed after the SiO 2 protective layer is formed.

カラーフィルタ基板と対向する電極基板との基板間隙を保持するために、カラーフィルタ基板や電極基板のいずれか一方の所定の位置に、あるいは両基板上に柱状スペーサーを設けて基板間隙を保持する必要があるが、柱状スペーサーの形成位置は特に限定されず、開口部に影響を与えないように遮光部上に配置してもよいし、遮光部と着色層を積層した部分に形成してもよい。   In order to maintain the substrate gap between the color filter substrate and the opposite electrode substrate, it is necessary to hold the substrate gap at a predetermined position on either the color filter substrate or the electrode substrate or by providing a columnar spacer on both substrates. However, the formation position of the columnar spacer is not particularly limited, and may be disposed on the light shielding portion so as not to affect the opening, or may be formed on a portion where the light shielding portion and the colored layer are laminated. .

柱状スペーサーに使用される樹脂としては種々の樹脂材料が使用可能であるが、その加工性や機械強度を考慮し、好ましくはポジ型やネガ型の感光性樹脂のいずれかを用いるのがよい。例えば、ポジ型感光性樹脂としては、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジスルホン酸エステルとの混合物が好ましく用いられる。また、ネガ型感光性樹脂としては、環化ゴムービスアジド系、フェノール樹脂−アジド系、アクリル系樹脂および化学増感系などの樹脂が挙げられる。さらに、柱状スペーサーの機械強度改善のために、樹脂の中に各種の添加剤を入れて調整しても良い。添加剤としては、例えば、無機粒子などが用いられる。また、柱状スペーサーの形成方法は特に限定されないが、微細加工の観点によりフォトリソグラフィー法が好ましい。   Although various resin materials can be used as the resin used for the columnar spacer, it is preferable to use either a positive type or a negative type photosensitive resin in consideration of its workability and mechanical strength. For example, as the positive photosensitive resin, a mixture of a novolak resin and a naphthoquinonediadisulfonic acid ester is preferably used. In addition, examples of the negative photosensitive resin include resins such as cyclized rubber-bisazide, phenol resin-azide, acrylic resin, and chemical sensitization. Furthermore, in order to improve the mechanical strength of the columnar spacer, various additives may be added to the resin for adjustment. As the additive, for example, inorganic particles are used. The method for forming the columnar spacer is not particularly limited, but a photolithography method is preferable from the viewpoint of fine processing.

本発明の液晶表示装置については、ブラックマトリクス層、着色層からなるカラーフィルタ層が形成される位置については、特に限定されず、観察者側基板であっても良く、その対向基板であってもよい。また、透明基板上にカラーフィルタ層を直接形成しても良く、薄膜トランジスタ等が形成された駆動素子上にカラーフィルタを形成しても良い。   In the liquid crystal display device of the present invention, the position at which the color filter layer composed of the black matrix layer and the colored layer is formed is not particularly limited, and may be an observer side substrate or an opposing substrate. Good. In addition, a color filter layer may be directly formed on a transparent substrate, or a color filter may be formed on a driving element on which a thin film transistor or the like is formed.

本発明の液晶表示装置については、カラーフィルタ層以外にも、パターン化層を形成してもよく、その機能、形状等に特に制限はない。例えば、固定スペーサー、液晶配向制御用突起、半透過型液晶表示装置の反射表示領域に形成されるギャップ調整用の透明樹脂層等、さまざまな機能、形状等を持つものであって良い。   In the liquid crystal display device of the present invention, a patterned layer may be formed in addition to the color filter layer, and the function, shape, etc. are not particularly limited. For example, it may have various functions, shapes, and the like such as a fixed spacer, a liquid crystal alignment control protrusion, and a gap adjusting transparent resin layer formed in the reflective display region of the transflective liquid crystal display device.

液晶表示装置の表示モードについては、特に限定はないが、コントラストに優れるアクティブマトリクス方式液晶表示装置が好ましく、さらにはノーマリーブラック型の液晶表示装置への適用がより好ましい。具体的には、IPS(インプレーンスイッチング)方式、FFS(フリンジフィールドスイッチング)方式、VA(垂直配向)方式、PWA(ピンホイール配向)方式などが挙げられる。VA方式については、複数のドメインを持つよう配向制御用の突起物を形成したいわゆるMVA(マルチドメインVA)方式でもよく、また透明電極をパターンニングした、いわゆるPVA(パターンドVA)方式でも良い。
以下に本発明の実施の例を示すが、実施の形態については、本実施例に特に制限されるものではない。
The display mode of the liquid crystal display device is not particularly limited, but an active matrix liquid crystal display device excellent in contrast is preferable, and application to a normally black liquid crystal display device is more preferable. Specific examples include an IPS (in-plane switching) method, an FFS (fringe field switching) method, a VA (vertical alignment) method, a PWA (pin wheel alignment) method, and the like. The VA method may be a so-called MVA (multi-domain VA) method in which alignment control protrusions are formed so as to have a plurality of domains, or a so-called PVA (patterned VA) method in which a transparent electrode is patterned.
Although the example of the present invention is shown below, the embodiment is not particularly limited to this example.

「着色樹脂塗膜およびカラーフィルタ基板のコントラスト」
着色樹脂塗膜およびカラーフィルタ基板のコントラストは、偏光板としてルケオ製偏光板“POLAX38S”を用い、輝度計としてトプコン製色彩輝度計“BM−5A”を用い、バックライト光源として電通産業株式会社製冷陰極管光源(15,000cd/m、色温度6,900K)を用いて図2に示す構成にて測定を行った。この際、偏光板9を固定し、偏光板9の偏光軸に対して偏光板12の偏光軸が平行および直行となるように配置し、輝度を測定することでコントラストの測定を行った。
"Contrast of colored resin coating and color filter substrate"
The contrast between the colored resin coating and the color filter substrate is as follows: Luceo polarizing plate “POLAX38S” is used as the polarizing plate, Topcon color luminance meter “BM-5A” is used as the luminance meter, and Dentsu Sangyo Co., Ltd. Measurement was performed with the configuration shown in FIG. 2 using a cathode ray tube light source (15,000 cd / m 2 , color temperature 6,900 K). At this time, the polarizing plate 9 was fixed, the polarizing plate 12 was arranged so that the polarizing axis of the polarizing plate 12 was parallel and perpendicular to the polarizing axis of the polarizing plate 9, and the contrast was measured by measuring the luminance.

測定に用いた直線偏光板“POLAX38S”の消偏比をトプコン製分光放射輝度計“SR−UL1”を用いて測定を行い、その消偏比は410nmにおいて6.93×10であった。 The depolarization ratio of the linear polarizing plate “POLAX38S” used for the measurement was measured using a spectral radiance meter “SR-UL1” manufactured by Topcon, and the depolarization ratio was 6.93 × 10 3 at 410 nm.

カラーフィルタ基板については、基板を測定台上にて偏光板9の偏光軸に対して0〜360°となるように回転させ、その際のコントラスト値を着色樹脂塗膜と同様な方法により測定し、極大となったコントラスト値CRmax、および極小となったコントラスト値CRminを求めた。   For the color filter substrate, the substrate is rotated on the measurement table so that it is 0 to 360 ° with respect to the polarization axis of the polarizing plate 9, and the contrast value at that time is measured by the same method as the colored resin coating film. The maximum contrast value CRmax and the minimum contrast value CRmin were obtained.

「液晶表示装置のコントラスト」
黒表示および白表示における輝度をトプコン製色彩輝度計“BM−5A”を用いて測定し、コントラストを求めた。
"Contrast of LCD"
The luminance in black display and white display was measured using a Topcon color luminance meter “BM-5A” to obtain contrast.

「微細化顔料の比表面積」
顔料の比表面積は、日本ベル(株)製高精度全自動ガス吸着装置(“BELSORP”36)を用い、100℃で真空脱気後、Nガスの液体窒素温度(77K)における吸着等温線を測定し、この等温線をBET法で解析し比表面積を求めた。
"Specific surface area of micronized pigment"
The specific surface area of the pigment is the adsorption isotherm at a liquid nitrogen temperature (77 K) of N 2 gas after vacuum degassing at 100 ° C. using a high-precision fully automatic gas adsorption device (“BELSORP” 36) manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. The isotherm was analyzed by the BET method to determine the specific surface area.

「膜厚の測定」
表面段差計(日本真空技術社製、FPD−650)を用いて測定した。
"Measurement of film thickness"
It measured using the surface level | step difference meter (the Nippon Vacuum Technology company make, FPD-650).

「光学濃度の測定」
顕微分光器(大塚電子製MCPD2000)を用いて上述の式(2)より求めた。
"Measurement of optical density"
It calculated | required from the above-mentioned Formula (2) using the microspectroscope (MCPD2000 by Otsuka Electronics).

「塗膜屈折率の測定」
着色層材料および透明樹脂層材料の屈折率の測定は、偏光解析(エリプソメトリ)法により求めた。偏光解析はガラス基板の膜面に、偏光を照射し膜表面で偏光を反射させ、このときに起こる偏光状態の変化を測定することにより求める方法である。島津製作所(株)製AEP−100の偏光解析装置を使用した。
"Measurement of coating film refractive index"
The refractive index of the colored layer material and the transparent resin layer material was measured by ellipsometry (ellipsometry) method. Polarization analysis is a method for obtaining a film by irradiating a film surface of a glass substrate with polarized light and reflecting the polarized light on the film surface, and measuring a change in polarization state occurring at this time. A polarization analyzer of AEP-100 manufactured by Shimadzu Corporation was used.

「画素の傾斜角測定」
カラーフィルタ基板を切断し、透過型電子顕微鏡(日立製作所製、H−9000UHR)で着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域を観察し、撮影した写真の画像解析を行うことにより着色層の傾斜角度を求めた。なお、各着色層について10カ所を観察・解析を行い、すべての平均値を傾斜角度θとした。
"Measurement of pixel tilt angle"
Cut the color filter substrate, observe the tilted area where the colored layer runs on the black matrix layer with a transmission electron microscope (H-9000UHR, manufactured by Hitachi, Ltd.), and perform image analysis of the photographed photo to tilt the colored layer The angle was determined. In addition, 10 places were observed and analyzed for each colored layer, and all average values were set as the inclination angle θ.

「CR低下率の計算」
下記式(3)によりCR低下率を求めた。
“Calculation of CR reduction rate”
The CR reduction rate was determined by the following formula (3).

CR低下率(%)=(1−CRmin/CRmax)×100 (3)。     CR reduction rate (%) = (1−CRmin / CRmax) × 100 (3).

ポリアミック酸の合成
4,4′−ジアミノフェニルエーテル(0.30モル当量)、パラフェニレンジアミン(0.65モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)をγ−ブチロラクトン850g、N−メチル−2−ピロリドン850gと共に仕込み、3,3′,4,4′−オキシジフタルカルボン酸二無水物(0.9975モル当量)を添加し、80℃で3時間反応させた。無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加し、更に80℃で1時間反応させ、ポリアミック酸A−1(ポリマー濃度20重量%)溶液を得た。
4,4′−ジアミノフェニルエーテル(0.95モル当量)、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)をγ−ブチロラクトン1700g(100%)と共に仕込み、ピロメリット酸二無水物(0.49モル当量)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(0.50モル当量)を添加し、80℃で3時間反応させた。無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加し、更に80℃で1時間反応させ、ポリアミック酸A−2(ポリマー濃度20重量%)溶液を得た。
Synthesis of polyamic acid 4,4'-diaminophenyl ether (0.30 molar equivalent), paraphenylenediamine (0.65 molar equivalent), bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.05 molar equivalent) Charged together with 850 g of γ-butyrolactone and 850 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 3,3 ′, 4,4′-oxydiphthalcarboxylic dianhydride (0.9975 molar equivalent) was added, and 3 hours at 80 ° C. Reacted. Maleic anhydride (0.02 molar equivalent) was added and further reacted at 80 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid A-1 (polymer concentration 20% by weight) solution.
4,4′-diaminophenyl ether (0.95 molar equivalent) and bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (0.05 molar equivalent) were charged together with 1700 g (100%) of γ-butyrolactone, Anhydride (0.49 molar equivalent) and benzophenonetetracarboxylic dianhydride (0.50 molar equivalent) were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours. Maleic anhydride (0.02 molar equivalent) was added and further reacted at 80 ° C. for 1 hour to obtain a polyamic acid A-2 (polymer concentration 20% by weight) solution.

黒色樹脂組成物の調製
窒化チタン粒子(試料1、和光純薬工業(株)製、“窒化チタン50nm”)(96g)にポリアミック酸溶液A−1(120g)、γ−ブチロラクトン(114g)、N−メチル−2−ピロリドン(538g)、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート(132g)をタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、予備分散液を得た。その後、0.05mmφジルコニアビーズ(ニッカトー製、YTZボール)を70%充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル(寿工業製)に予備分散液を供給し、回転速度8m/sで2時間分散を行い、固形分濃度12重量%、顔料/樹脂(重量比)=80/20の顔料分散液Bk−D1を得た。
Preparation of black resin composition Titanium nitride particles (Sample 1, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., “Titanium nitride 50 nm”) (96 g) were added to polyamic acid solution A-1 (120 g), γ-butyrolactone (114 g), N -Methyl-2-pyrrolidone (538 g) and 3-methyl-3-methoxybutyl acetate (132 g) were charged into a tank and stirred for 1 hour with a homomixer (manufactured by Tokushu Kika) to obtain a preliminary dispersion. Thereafter, the pre-dispersed liquid was supplied to an ultra apex mill (manufactured by Kotobuki Industries) equipped with a centrifugal separator filled with 0.05 mmφ zirconia beads (manufactured by Nikkato, YTZ ball) and dispersed for 2 hours at a rotational speed of 8 m / s. And a pigment dispersion Bk-D1 having a solid content concentration of 12% by weight and a pigment / resin (weight ratio) = 80/20 was obtained.

この顔料分散液Bk−D1(728g)に、ポリアミック酸A−1(63g)、γ−ブチロラクトン(82g)、N−メチル−2−ピロリドン(87g)、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート(39g)、界面活性剤LC951(楠本化成製、1g)を添加し、全固形分濃度10重量%、顔料/樹脂(重量比)=70/30の黒色樹脂組成物Bk1を得た。この黒色樹脂組成物Bk1をガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成した塗膜のOD値は5.0であった。   To this pigment dispersion Bk-D1 (728 g), polyamic acid A-1 (63 g), γ-butyrolactone (82 g), N-methyl-2-pyrrolidone (87 g), 3-methyl-3-methoxybutyl acetate (39 g) ), Surfactant LC951 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd., 1 g) was added to obtain a black resin composition Bk1 having a total solid concentration of 10% by weight and a pigment / resin (weight ratio) = 70/30. The OD value of the coating film formed by coating this black resin composition Bk1 on a glass substrate so as to have a film thickness of 1.0 μm was 5.0.

試料1の代わりに酸窒化チタン(試料2、三菱マテリアル(株)製、“13M−C”)を用いた以外は同様にして、黒色樹脂組成物Bk2を得た。この黒色樹脂組成物Bk2をガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成した塗膜のOD値は3.0であった。   A black resin composition Bk2 was obtained in the same manner except that titanium oxynitride (Sample 2, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation, “13M-C”) was used instead of Sample 1. The OD value of the coating film formed by coating this black resin composition Bk2 on a glass substrate so as to have a film thickness of 1.0 μm was 3.0.

試料1の代わりにカーボンブラック(試料3、三菱化学製、“MA100”)を用いた以外は同様にして、顔料分散液Bk−D3を得た。
この顔料分散液Bk−D3(250g)に、ポリアミック酸A−1(150g)、γ−ブチロラクトン(134g)、N−メチル−2−ピロリドン(357g)、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート(108g)、界面活性剤LC951(楠本化成製、1g)を添加し、全固形分濃度6重量%、顔料/樹脂(重量比)=40/60の黒色樹脂組成物Bk3を得た。この黒色樹脂組成物Bk3をガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成した塗膜のOD値は3.0であった。
A pigment dispersion Bk-D3 was obtained in the same manner except that carbon black (Sample 3, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “MA100”) was used instead of Sample 1.
To this pigment dispersion Bk-D3 (250 g), polyamic acid A-1 (150 g), γ-butyrolactone (134 g), N-methyl-2-pyrrolidone (357 g), 3-methyl-3-methoxybutyl acetate (108 g) ), Surfactant LC951 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd., 1 g) was added to obtain a black resin composition Bk3 having a total solid content concentration of 6% by weight and pigment / resin (weight ratio) = 40/60. The OD value of the coating film formed by coating this black resin composition Bk3 on a glass substrate so as to have a film thickness of 1.0 μm was 3.0.

着色樹脂組成物の調製
“リオノールグリーン6YK” (Pigment Green 36、東洋インキ社製)を原料として特開2005−316244等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が100g/mである微細化緑顔料G−P1を得た。
Preparation of Colored Resin Composition “Rionol Green 6YK” (Pigment Green 36, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) was used as a raw material to perform salt milling by a known method described in JP-A-2005-316244, etc., and a specific surface area of 100 g / m 2 A refined green pigment G-P1 was obtained.

“パリオトールイエローL09060−HD” (Pigment Yellow 138、BASF社製)を原料として特開2002−227921等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が90g/mである微細化黄顔料Y−P1を得た。 Refined yellow having a specific surface area of 90 g / m 2 by salt milling using “Pariotol Yellow L09060-HD” (Pigment Yellow 138, manufactured by BASF) as a raw material by a known method described in JP-A-2002-227921 Pigment Y-P1 was obtained.

“B−CF”(Pigment Red 254、チバスペシャリティー社製)を原料として特開2007−31539等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が100g/mである微細化赤顔料R−P1を得た。 A refined red pigment having a specific surface area of 100 g / m 2 by salt milling using “B-CF” (Pigment Red 254, manufactured by Ciba Specialty) by a known method described in JP-A-2007-31539, etc. R-P1 was obtained.

“リオノールブルー7602” (Pigment Blue 15:6、東洋インキ社製)を原料として特開2005−234009等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が110g/mである微細化青顔料B−P1を得た。 Refinement with a specific surface area of 110 g / m 2 by salt milling using “Lionol Blue 7602” (Pigment Blue 15: 6, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) as a raw material by a known method described in JP-A-2005-234003 Blue pigment B-P1 was obtained.

微細化G顔料G−P1を44g、微細化Y顔料Y−P1を19g、ポリアミック酸A−2;47g、γ−ブチロラクトン;890gをタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、G顔料予備分散液を得た。その後、0.40mmφジルコニアビーズ(東レ(株)製、トレセラムビーズ)を85%充填したダイノーミルKDL(シンマルエンタープライゼス製)に予備分散液を供給し、回転速度11m/sで3時間分散を行い、固形分濃度7重量%、顔料/ポリマー(重量比)=90/10のG分散液G−D1を得た。G分散液G−D1をポリアミック酸A−2及びγ−ブチロラクトンで希釈し、顔料/ポリマー(重量比)=40/60の緑色樹脂組成物G1を得た。この緑色樹脂組成物G1をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは8000、および波長540nmでの屈折率は1.80であった。   44 g of refined G pigment G-P1, 19 g of refined Y pigment Y-P1, polyamic acid A-2; 47 g, γ-butyrolactone; 890 g were charged in a tank and stirred for 1 hour with a homomixer (manufactured by Tokushu Kika). To obtain a G pigment preliminary dispersion. Thereafter, the pre-dispersion liquid is supplied to Dynomill KDL (manufactured by Shinmaru Enterprises) filled with 85% 0.40 mmφ zirconia beads (manufactured by Toray Industries, Inc., Treceram beads), and dispersed for 3 hours at a rotational speed of 11 m / s. The G dispersion G-D1 having a solid content concentration of 7% by weight and a pigment / polymer (weight ratio) = 90/10 was obtained. The G dispersion G-D1 was diluted with polyamic acid A-2 and γ-butyrolactone to obtain a green resin composition G1 having a pigment / polymer (weight ratio) = 40/60. The contrast of a single coating film formed by coating this green resin composition G1 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 8000, and the refractive index at a wavelength of 540 nm was 1.80.

緑顔料として“リオノールグリーン6YK” (Pigment Green 36、東洋インキ社製)黄顔料として“パリオトールイエローL09060−HD” (Pigment Yellow 138、BASF社製)を用いた以外は同様にして、緑色樹脂組成物G2を得た。この緑色樹脂組成物G2をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは1500、および波長540nmでの屈折率は1.79であった。   A green resin was used in the same manner except that “Lionol Green 6YK” (Pigment Green 36, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) was used as the green pigment, and “Pariol Yellow L09060-HD” (Pigment Yellow 138, manufactured by BASF) was used as the yellow pigment. Composition G2 was obtained. The contrast of a single coating film formed by coating this green resin composition G2 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 1500, and the refractive index at a wavelength of 540 nm was 1.79.

微細化G顔料G−P1を70g、微細化Y顔料Y−P1を30g、味の素ファインテクノ製”アジスパー”PB821のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下PGMEAとする)希釈溶液(30重量%)を83.3g、ダイセル化学製”サイクロマー”ACA250(45重量%溶液)を55.6g、およびPGMEA761.1gをタンクに仕込み、ホモミキサー(特殊機化製)で1時間撹拌し、G顔料予備分散液を得た。その後、0.40mmφジルコニアビーズ(東レ(株)製、トレセラムビーズ)を85%充填したダイノーミルKDL(シンマルエンタープライゼス製)に予備分散液を供給し、回転速度11m/sで3時間分散を行い、固形分濃度15重量%のG分散液G−D3を得た。   70 g of refined G pigment G-P1, 30 g of refined Y pigment Y-P1, 83% by weight (30 wt%) diluted solution (30 wt%) of Ajinomoto Fine Techno “Ajisper” PB821 in propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as PGMEA). 3 g, 55.6 g of “Cyclomer” ACA250 (45 wt% solution) manufactured by Daicel Chemical Industries, and 761.1 g of PGMEA were charged in a tank, and stirred for 1 hour with a homomixer (manufactured by Tokushu Kika). Obtained. Thereafter, the pre-dispersion liquid is supplied to Dynomill KDL (manufactured by Shinmaru Enterprises) filled with 85% 0.40 mmφ zirconia beads (manufactured by Toray Industries, Inc., Treceram beads), and dispersed for 3 hours at a rotational speed of 11 m / s. And a G dispersion G-D3 having a solid concentration of 15% by weight was obtained.

このG分散液72.00gに、ポリマーとしてサイクロマーACA250(45重量%溶液)を6.89g、反応性モノマーとして日本化薬製”カヤラッド”DPHAを2.10g、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティケミカルズ製”イルガキュア”907を1.17g、増感剤として日本化薬製”カヤキュア”DETX−Sを0.58g、密着改良剤として信越化学(株)製KBM1003を0.18g、界面活性剤として大日本化学工業(株)製“R−08”のPGMEA希釈溶液(10重量%)を0.40g、重合禁止剤として和光純薬工業(株)DOHQのPGMEA)希釈溶液(1重量%)を3.24g、および有機溶剤としてPGMEAを13.45g混合した溶液を添加し、固形分濃度18重量%の感光性緑色樹脂組成物G3を得た。この緑色樹脂組成物G3をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは8200、および波長540nmでの屈折率は1.63であった。   In this G dispersion 72.00g, 6.89g of cyclomer ACA250 (45 wt% solution) as a polymer, 2.10g of "Kayarad" DPHA made by Nippon Kayaku as a reactive monomer, Ciba Specialty as a photopolymerization initiator Chemicals "Irgacure" 907 1.17g, Nippon Kayaku "Kayacure" DETX-S 0.58g as sensitizer, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM1003 0.18g as a surfactant, surfactant 0.40 g of PGMEA diluted solution (10% by weight) of “R-08” manufactured by Dainippon Chemical Industry Co., Ltd. and PGMEA diluted solution (1% by weight) of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. DOHQ as a polymerization inhibitor 3.24 g and a mixed solution of 13.45 g of PGMEA as an organic solvent was added, and a photosensitive green resin composition having a solid content concentration of 18% by weight To obtain a G3. The contrast of a single coating film formed by coating this green resin composition G3 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 8200, and the refractive index at a wavelength of 540 nm was 1.63.

同様に緑顔料および黄顔料の代わりに微細化赤顔料R−P1を63g仕込み、固形分濃度7重量%、顔料/ポリマー(重量比)=90/10のR顔料分散液を得た。更に、ポリアミック酸A−2及び溶媒で希釈し、顔料/ポリマー(重量比)=35/65の赤色樹脂組成物R1を得た。この赤色樹脂組成物R1をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストおよび波長610nmでの屈折率は4000、1.79であった。   Similarly, instead of the green pigment and the yellow pigment, 63 g of the refined red pigment R-P1 was charged to obtain an R pigment dispersion having a solid content concentration of 7% by weight and a pigment / polymer (weight ratio) of 90/10. Furthermore, it diluted with polyamic acid A-2 and a solvent, and obtained red resin composition R1 of pigment / polymer (weight ratio) = 35/65. The contrast and the refractive index at a wavelength of 610 nm of a single coating film obtained by coating this red resin composition R1 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm were 4000 and 1.79.

赤顔料として“BT−CF”(Pigment Red 254、チバスペシャリティー社製)を用いた以外は同様にして、赤色樹脂組成物R2を得た。この赤色樹脂組成物R2をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは800、および波長610nmでの屈折率は1.78であった。   A red resin composition R2 was obtained in the same manner except that “BT-CF” (Pigment Red 254, manufactured by Ciba Specialty) was used as the red pigment. The contrast of a single coating film formed by coating this red resin composition R2 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 800, and the refractive index at a wavelength of 610 nm was 1.78.

緑顔料および黄顔料の代わりに微細化赤顔料R−P1を用いた以外はG分散液G−D3と同様にして、固形分濃度15重量%のR分散液R−D3を得た。   An R dispersion R-D3 having a solid concentration of 15% by weight was obtained in the same manner as the G dispersion G-D3, except that the refined red pigment R-P1 was used instead of the green pigment and the yellow pigment.

このR分散液52.50gに、ポリマーとしてサイクロマーACA250(45重量%溶液)を4.40g、反応性モノマーとして日本化薬製”カヤラッド”DPHAを3.29g、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティケミカルズ製”イルガキュア”907を0.88g、増感剤として日本化薬製”カヤキュア”DETX−Sを0.44g、密着改良剤として信越化学(株)製KBM1003を0.45g、界面活性剤として大日本化学工業(株)製“R−08”を0.41g、重合禁止剤として和光純薬工業(株)DOHQを4.88g、および有機溶剤としてPGMEAを32.76g混合した溶液を添加し、感光性赤色樹脂組成物R3を得た。この赤色樹脂組成物R3をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは3800、および波長610nmでの屈折率は1.61であった。   52.50 g of this R dispersion is 4.40 g of cyclomer ACA250 (45 wt% solution) as a polymer, 3.29 g of “Kayarad” DPHA manufactured by Nippon Kayaku as a reactive monomer, and Ciba Specialty as a photopolymerization initiator. Chemicals "Irgacure" 907 0.88g, Nippon Kayaku "Kayacure" DETX-S 0.44g as sensitizer, Shin-Etsu Chemical KBM1003 0.45g as adhesion improver, surfactant A solution prepared by mixing 0.41 g of “R-08” manufactured by Dainippon Chemical Co., Ltd., 4.88 g of DOHQ as a polymerization inhibitor and 32.76 g of PGMEA as an organic solvent was added. A photosensitive red resin composition R3 was obtained. The contrast of a single coating film formed by coating this red resin composition R3 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 3800, and the refractive index at a wavelength of 610 nm was 1.61.

同様に赤顔料の変わりに、微細化青顔料B−P1を63g仕込み、固形分濃度7重量%、顔料/ポリマー(重量比)=90/10のB顔料分散液を得た。更に、ポリアミック酸A−2及び溶媒で希釈し、顔料/ポリマー(重量比)=30/70の青色樹脂組成物B1を得た。この青色樹脂組成物B1をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは5000、および波長430nmでの屈折率は1.75であった。   Similarly, instead of the red pigment, 63 g of refined blue pigment B-P1 was charged to obtain a B pigment dispersion having a solid content concentration of 7% by weight and a pigment / polymer (weight ratio) = 90/10. Furthermore, it diluted with polyamic acid A-2 and a solvent, and obtained blue resin composition B1 of pigment / polymer (weight ratio) = 30/70. The contrast of a single coating film formed by coating this blue resin composition B1 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 5000, and the refractive index at a wavelength of 430 nm was 1.75.

青顔料として“リオノールブルー7602” (Pigment Blue 15:6、東洋インキ社製)を用いた以外は同様にして青色樹脂組成物B2を得た。この青色樹脂組成物B2をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは1200、および波長430nmでの屈折率は1.75であった。   A blue resin composition B2 was obtained in the same manner except that “Lionol Blue 7602” (Pigment Blue 15: 6, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) was used as the blue pigment. The contrast of a single coating film formed by coating this blue resin composition B2 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 1200, and the refractive index at a wavelength of 430 nm was 1.75.

緑顔料および黄顔料の代わりに微細化青顔料B−P1を用いた以外はB分散液B−D3を得た。   A B dispersion B-D3 was obtained except that the refined blue pigment B-P1 was used instead of the green pigment and the yellow pigment.

このB分散液45.00gに、ポリマーとしてサイクロマーACA250(45重量%溶液)を8.01g、反応性モノマーとして日本化薬製”カヤラッド”DPHAを3.15g、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティケミカルズ製”イルガキュア”907を0.63g、増感剤として日本化薬製”カヤキュア”DETX−Sを0.32g、密着改良剤として信越化学(株)製KBM1003を0.45g、界面活性剤として大日本化学工業(株)製“R−08”を0.41g、重合禁止剤として和光純薬工業(株)DOHQを5.25g、および有機溶剤としてPGMEAを36.77g混合して溶液を添加し、感光性青色樹脂組成物B3を得た。この青色樹脂組成物B3をガラス基板上に膜厚が2.0μmとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは4900、および波長610nmでの屈折率は1.62であった。   In 45.00 g of this dispersion B, 8.01 g of cyclomer ACA250 (45 wt% solution) as a polymer, 3.15 g of “Kayarad” DPHA manufactured by Nippon Kayaku as a reactive monomer, and Ciba Specialty as a photopolymerization initiator Chemicals "Irgacure" 907 0.63g, Nippon Kayaku "Kayacure" DETX-S 0.32g as a sensitizer, Shinetsu Chemical Co., Ltd. KBM1003 0.45g as a sensitizer, surfactant 0.41 g of “R-08” manufactured by Dainippon Chemical Industry Co., Ltd., 5.25 g of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. DOHQ as a polymerization inhibitor, and 36.77 g of PGMEA as an organic solvent were added and the solution added. The photosensitive blue resin composition B3 was obtained. The contrast of a single coating film formed by coating this blue resin composition B3 on a glass substrate so as to have a film thickness of 2.0 μm was 4900, and the refractive index at a wavelength of 610 nm was 1.62.

透明樹脂層材料の調製
油化シェルエポキシ(株)製エピコート827(ビスフェノールA型エポキシ化合物)5gと、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン5gと、固形分濃度30%のSb2O5メタノールゾル溶液5gを、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテートに溶解し、全固形分濃度が30%になるように調整し、透明樹脂材料OC1を得た。この透明樹脂材料OC1をガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長400nmにおいて1.67であった。
Preparation of transparent resin layer material 5 g of Epicoat 827 (bisphenol A type epoxy compound) manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., 5 g of γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 5 g of Sb2O5 methanol sol solution having a solid content concentration of 30% , Dissolved in 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and adjusted so that the total solid content concentration was 30%, to obtain a transparent resin material OC1. This transparent resin material OC1 was applied and formed on a glass substrate so as to have a film thickness of 1.0 μm, and the refractive index was measured to be 1.67 at a wavelength of 400 nm.

3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン 44.7g、m−フェニレンジアミン 292.0g、ビス−3−(アミノプロピル)テトラメチルシロキサン 74.6gをN−メチルピロリドン(NMP) 11497.2gに加え、30℃で30分間加熱し溶解させた。得られた混合物に3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 1747.7gを加え、58℃で3時間加熱した。フタル酸無水物 17.8gを添加し、58℃でさらに1時間加熱することにより、ポリアミック酸のNMP溶液を得た。このポリアミック酸のNMP溶液5gにSb2O5メタノールゾル溶液(固形分濃度30%)5gを添加し、透明樹脂材料OC2を得た。この透明樹脂材料OC2をガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長400nmにおいて1.75であった。   44.7 g of 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 292.0 g of m-phenylenediamine, and 74.6 g of bis-3- (aminopropyl) tetramethylsiloxane were added to 11497.2 g of N-methylpyrrolidone (NMP) at 30 ° C. And dissolved for 30 minutes. 1747.7 g of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride was added to the resulting mixture and heated at 58 ° C. for 3 hours. An NMP solution of polyamic acid was obtained by adding 17.8 g of phthalic anhydride and further heating at 58 ° C. for 1 hour. 5 g of an Sb2O5 methanol sol solution (solid concentration 30%) was added to 5 g of this NMP solution of polyamic acid to obtain a transparent resin material OC2. This transparent resin material OC2 was applied and formed on a glass substrate so as to have a film thickness of 1.0 μm, and the refractive index was measured to be 1.75 at a wavelength of 400 nm.

ビニルトリメトキシシラン 562.07gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 700gに溶解した後、水 204.89g、シュウ酸0.05gを加えた。得られた混合物を120℃で2時間加熱し、水とメタノールを留去して、加水分解縮合を進行させた後、エバポレーターで水とメタノールを更に留去した。得られた加水分解縮合物28g(固形分30%)、アルミニウムトリスアセチルアセトネート0.46g、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル30.2g、シクロヘキサンジカルボン酸ビスオキセタン6.7g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.0g、アセチルアセトン1.38gを加えて、透明樹脂材料OC3を得た。この透明樹脂材料OC3をガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長400nmにおいて1.60であった。   After 562.07 g of vinyltrimethoxysilane was dissolved in 700 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, 204.89 g of water and 0.05 g of oxalic acid were added. The obtained mixture was heated at 120 ° C. for 2 hours, and water and methanol were distilled off to allow hydrolysis and condensation to proceed. Then, water and methanol were further distilled off with an evaporator. 28 g (30% solid content) of the obtained hydrolysis condensate, 0.46 g of aluminum trisacetylacetonate, 30.2 g of bisphenoxyethanol fluorenediglycidyl ether, 6.7 g of bisoxetane cyclohexanedicarboxylate, and 70. propylene glycol monomethyl ether acetate. 0 g and 1.38 g of acetylacetone were added to obtain a transparent resin material OC3. When this transparent resin material OC3 was applied and formed on a glass substrate so as to have a film thickness of 1.0 μm and the refractive index was measured, it was 1.60 at a wavelength of 400 nm.

アクリル透明材料(JSR社製“OPT6917”)を透明樹脂材料OC4として用い、ガラス基板上に膜厚が1.0μmとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長400nmにおいて1.55であった。   Using an acrylic transparent material (“OPT6917” manufactured by JSR) as the transparent resin material OC4, a film thickness of 1.0 μm was applied and formed on a glass substrate, and the refractive index was measured. there were.

実施例1
[カラーフィルタ基板の作製]
黒色樹脂組成物Bk1を無アルカリガラス(コーニング製“1737材”)基板上にカーテンフローコーターで塗布し、80℃、10−1Torrで2分真空乾燥した。この後、140℃で20分間セミキュアし、ポジ型フォトレジスト(シプレー社製“SRC−100”)をリバースロールコーターで塗布、ホットプレートで120℃、5分間プリベークし、大日本スクリーン(株)製露光機“XG−5000”を用い、フォトマスクを介して露光し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いてポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、300℃で30分間キュアした。このようにして、厚さ1.0μm、画素ピッチ25μm、ブラックマトリクス幅6μm、ストライプ状の樹脂ブラックマトリクス付の透明基板を作成した。
Example 1
[Production of color filter substrate]
The black resin composition Bk1 was coated on a non-alkali glass (Corning “1737 material”) substrate with a curtain flow coater and vacuum-dried at 80 ° C. and 10 −1 Torr for 2 minutes. Then, semi-cure at 140 ° C. for 20 minutes, apply a positive photoresist (“SRC-100” manufactured by Shipley Co., Ltd.) with a reverse roll coater, pre-bake on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes, and manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd. Using an exposure machine “XG-5000”, exposure is performed through a photomask, and development of the positive resist and etching of the polyimide precursor are simultaneously performed using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. Peeled with sorb acetate. Furthermore, it was cured at 300 ° C. for 30 minutes. Thus, a transparent substrate with a thickness of 1.0 μm, a pixel pitch of 25 μm, a black matrix width of 6 μm, and a stripe-shaped resin black matrix was produced.

次に、同様にして着色樹脂組成物G1を膜厚が2.0μmとなるように塗布加工し、緑色画素を形成し、続いて、着色樹脂組成物R1を用いて赤画素を、着色樹脂組成物B1を用いて青画素を形成した。次に、透明樹脂層として透明樹脂材料OC1を膜厚が1.5μmとなるように塗布・熱硬化させ、透明電極としてITOを製膜し、カラーフィルタ基板CF1を得た。   Next, the colored resin composition G1 is applied and processed so that the film thickness becomes 2.0 μm in the same manner to form a green pixel, and then the red pixel is changed to the colored resin composition using the colored resin composition R1. A blue pixel was formed using the object B1. Next, a transparent resin material OC1 was applied and heat-cured as a transparent resin layer so as to have a film thickness of 1.5 μm, and ITO was formed as a transparent electrode to obtain a color filter substrate CF1.

[液晶表示装置の作製]
別途、無アルカリガラス上にTFT素子、画素電極等を形成した基板を対向基板として用意した。それぞれ基板の透明電極上に、フォトリソ法によってポリイミドからなるストライプ状の突起、ならびに高さ4μmの固定スペーサーを形成した後、垂直配向膜を設けた。突起の断面は台形状であり高さは約1.5μmであった。
[Production of liquid crystal display devices]
Separately, a substrate in which a TFT element, a pixel electrode, and the like were formed on an alkali-free glass was prepared as a counter substrate. Stripe-shaped protrusions made of polyimide and a fixed spacer having a height of 4 μm were formed on the transparent electrode of each substrate by photolithography, and then a vertical alignment film was provided. The cross section of the protrusion was trapezoidal and the height was about 1.5 μm.

ただし、カラーフィルタ基板CF1とガラス基板とを貼り合わせた時にストライプ状突起が対向のストライプ突起と交互に配置されるようにストライプ状の位置を定めた。これら2つの基板の一方にマイクロロッドを練り込んだシール剤を印刷し、2つの基板を貼り合わせた。次に、セル間にn型の液晶を充填して封じ、一対の円偏光板(株式会社美舘イメージング社製)がクロスニコルとなるように配置した。このようにして、MVA方式を模した試験液晶表示素子LCD1を作製した。
カラーフィルタ基板CF1の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4700、CRminは3000であった。また、液晶表示素子LCD1のコントラストは1050であった。
However, the stripe-shaped positions were determined so that the stripe-shaped protrusions were alternately arranged with the opposing stripe protrusions when the color filter substrate CF1 and the glass substrate were bonded together. A sealing agent kneaded with a microrod was printed on one of these two substrates, and the two substrates were bonded together. Next, n-type liquid crystal was filled and sealed between the cells, and a pair of circularly polarizing plates (manufactured by Biei Imaging Co., Ltd.) were arranged so as to be crossed Nicols. In this way, a test liquid crystal display element LCD1 simulating the MVA method was produced.
The color filter substrate CF1 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4700, and CRmin of 3000. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD1 was 1050.

実施例2
樹脂ブラックマトリクスの膜厚を0.6μmに変更した以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタCF2を作成した。カラーフィルタ基板2を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD2を作成した。
カラーフィルタ基板CF2の、平均画素傾斜角θは9°、CRmaxは4850、CRminは3400であった。また、液晶表示素子LCD2のコントラストは1200であった。
Example 2
A color filter CF2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the resin black matrix was changed to 0.6 μm. A liquid crystal display element LCD2 was produced using the color filter substrate 2 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF2 had an average pixel inclination angle θ of 9 °, CRmax of 4850, and CRmin of 3400. The contrast of the liquid crystal display element LCD2 was 1200.

実施例3
樹脂ブラックマトリクスの膜厚を0.3μmに変更した以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF3を作成した。カラーフィルタ基板3を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD3を作成した。
カラーフィルタ基板CF3の、平均画素傾斜角θは5°、CRmaxは4850、CRminは4100であった。また、液晶表示素子LCD3のコントラストは1500であった。
Example 3
A color filter substrate CF3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the resin black matrix was changed to 0.3 μm. A liquid crystal display element LCD3 was produced using the color filter substrate 3 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF3 had an average pixel inclination angle θ of 5 °, CRmax of 4850, and CRmin of 4100. The contrast of the liquid crystal display element LCD3 was 1500.

比較例1
樹脂ブラックマトリクスの膜厚を1.5μmに変更した以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF4を作成した。カラーフィルタ基板4を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD4を作成した。
カラーフィルタ基板CF4の、平均画素傾斜角θは21°、CRmaxは4600、CRminは1800であった。また、液晶表示素子LCD4のコントラストは450であった。
Comparative Example 1
A color filter substrate CF4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the resin black matrix was changed to 1.5 μm. A liquid crystal display element LCD4 was produced using the color filter substrate 4 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF4 had an average pixel inclination angle θ of 21 °, CRmax of 4600, and CRmin of 1800. The contrast of the liquid crystal display element LCD4 was 450.

実施例4
樹脂ブラックマトリクスとしてBk2用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF5を作成した。カラーフィルタ基板5を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD5を作成した。
カラーフィルタ基板CF5の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4600、CRminは2300であった。また、液晶表示素子LCD5のコントラストは650であった。
Example 4
A color filter substrate CF5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Bk2 was used as the resin black matrix. A liquid crystal display element LCD5 was prepared in the same manner as in Example 1 using the color filter substrate 5.
The color filter substrate CF5 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4600, and CRmin of 2300. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD5 was 650.

実施例5
樹脂ブラックマトリクスとしてBk3を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF6を作成した。カラーフィルタ基板6を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD6を作成した。
カラーフィルタ基板CF6の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4700、CRminは2400であった。また、液晶表示素子LCD6のコントラストは700であった。
Example 5
A color filter substrate CF6 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Bk3 was used as the resin black matrix. A liquid crystal display element LCD6 was produced using the color filter substrate 6 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF6 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4700, and CRmin of 2400. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD6 was 700.

実施例6
樹脂ブラックマトリクスの画素ピッチを50μmに変更した以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF7を作成した。カラーフィルタ基板7を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD7を作成した。
カラーフィルタ基板CF7の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4900、CRminは3600であった。また、液晶表示素子LCD7のコントラストは1350であった。
Example 6
A color filter substrate CF7 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pixel pitch of the resin black matrix was changed to 50 μm. A liquid crystal display element LCD7 was produced using the color filter substrate 7 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF7 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4900, and CRmin of 3600. The contrast of the liquid crystal display element LCD7 was 1350.

実施例7
樹脂ブラックマトリクスの形状を、画素ピッチ25μm、画素長辺長さ180μm、ブラックマトリクス幅6μm、長方形状(格子状)に変更した以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF8を作成した。カラーフィルタ基板8を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD8を作成した。
カラーフィルタ基板CF8の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4500、CRminは2600であった。また、液晶表示素子LCD8のコントラストは850であった。
Example 7
A color filter substrate CF8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the shape of the resin black matrix was changed to a pixel pitch of 25 μm, a pixel long side length of 180 μm, a black matrix width of 6 μm, and a rectangular shape (lattice shape). A liquid crystal display element LCD8 was produced using the color filter substrate 8 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF8 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4500, and CRmin of 2600. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD8 was 850.

実施例8
樹脂ブラックマトリクスの形状を、画素ピッチ25μm、画素長辺長さ180μm、ブラックマトリクス幅6μmで、上辺、底辺が60μm、高さ90μm、角度が45°であり、上辺、または底辺、いずれかが開放された平行四辺形を、開放された辺が互いに接し、くの字状となるよう組み合わせた開口パターンに変更した以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF9を作成した。カラーフィルタ基板9を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD9を作成した。
カラーフィルタ基板CF9の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4400、CRminは2700であった。また、液晶表示素子LCD9のコントラストは900であった。
Example 8
The resin black matrix has a pixel pitch of 25 μm, a pixel long side length of 180 μm, a black matrix width of 6 μm, an upper side and a base side of 60 μm, a height of 90 μm, an angle of 45 °, and either the upper side or the bottom side being open. A color filter substrate CF9 was produced in the same manner as in Example 1 except that the parallelogram thus formed was changed to an opening pattern in which the opened sides were in contact with each other and formed into a square shape. A liquid crystal display element LCD9 was produced using the color filter substrate 9 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF9 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4400, and CRmin of 2700. The contrast of the liquid crystal display element LCD9 was 900.

実施例9
着色樹脂組成物としてG2、R2、B2を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF10を作成した。カラーフィルタ基板10を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD10を作成した。
カラーフィルタ基板CF10の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは2300、CRminは1700であった。また、液晶表示素子LCD10のコントラストは450であった。
Example 9
A color filter substrate CF10 was prepared in the same manner as in Example 1 except that G2, R2, and B2 were used as the colored resin composition. A liquid crystal display element LCD10 was produced in the same manner as in Example 1 using the color filter substrate 10.
The color filter substrate CF10 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 2300, and CRmin of 1700. The contrast of the liquid crystal display element LCD10 was 450.

比較例2
ブラックマトリクスとして、Cr蒸着した金属膜を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF11を作成した。カラーフィルタ基板11を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD11を作成した。
カラーフィルタ基板CF11の、平均画素傾斜角θは4°、CRmaxは4800、CRminは1700であった。また、液晶表示素子LCD11のコントラストは400であった。
Comparative Example 2
A color filter substrate CF11 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a Cr-deposited metal film was used as the black matrix. A liquid crystal display element LCD11 was produced using the color filter substrate 11 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF11 had an average pixel inclination angle θ of 4 °, CRmax of 4800, and CRmin of 1700. The contrast of the liquid crystal display element LCD11 was 400.

実施例10
透明樹脂層として透明樹脂材料OC2を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF12を作成した。カラーフィルタ基板12を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD12を作成した。
カラーフィルタ基板CF12の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4750、CRminは3600であった。また、液晶表示素子LCD12のコントラストは1350であった。
Example 10
A color filter substrate CF12 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin material OC2 was used as the transparent resin layer. A liquid crystal display element LCD 12 was produced using the color filter substrate 12 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF12 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4750, and CRmin of 3600. The contrast of the liquid crystal display element LCD12 was 1350.

実施例11
透明樹脂層として透明樹脂材料OC3を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF13を作成した。カラーフィルタ基板13を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD13を作成した。
カラーフィルタ基板CF13の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4700、CRminは2800であった。また、液晶表示素子LCD13のコントラストは950であった。
Example 11
A color filter substrate CF13 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin material OC3 was used as the transparent resin layer. A liquid crystal display element LCD 13 was produced using the color filter substrate 13 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF13 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4700, and CRmin of 2800. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD13 was 950.

実施例12
透明樹脂層として透明樹脂材料OC4を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF14を作成した。カラーフィルタ基板14を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD14を作成した。
カラーフィルタ基板CF14の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4600、CRminは2500であった。また、液晶表示素子LCD14のコントラストは800であった。
Example 12
A color filter substrate CF14 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin material OC4 was used as the transparent resin layer. A liquid crystal display element LCD 14 was produced in the same manner as in Example 1 using the color filter substrate 14.
The color filter substrate CF14 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4600, and CRmin of 2500. The contrast of the liquid crystal display element LCD14 was 800.

実施例13
透明樹脂層として透明樹脂材料OC2を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF15を作成した。カラーフィルタ基板15を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD15を作成した。
カラーフィルタ基板CF15の、平均画素傾斜角θは8°、CRmaxは4800、CRminは3900であった。また、液晶表示素子LCD15のコントラストは1400であった。
Example 13
A color filter substrate CF15 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the transparent resin material OC2 was used as the transparent resin layer. A liquid crystal display element LCD15 was produced using the color filter substrate 15 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF15 had an average pixel inclination angle θ of 8 °, CRmax of 4800, and CRmin of 3900. The contrast of the liquid crystal display element LCD15 was 1400.

実施例14
透明樹脂層として透明樹脂材料OC4を用いた以外は実施例12と同様にしてと同様にしてカラーフィルタ基板CF16を作成した。カラーフィルタ基板16を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD16を作成した。
カラーフィルタ基板CF16の、平均画素傾斜角θは8°、CRmaxは4750、CRminは3300であった。また、液晶表示素子LCD16のコントラストは1150であった。
Example 14
A color filter substrate CF16 was produced in the same manner as in Example 12 except that the transparent resin material OC4 was used as the transparent resin layer. A liquid crystal display element LCD 16 was produced using the color filter substrate 16 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF16 had an average pixel inclination angle θ of 8 °, CRmax of 4750, and CRmin of 3300. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD16 was 1150.

実施例15
透明樹脂層を形成しなかった以外は実施例2と同様にしてカラーフィルタ基板CF17を作成した。カラーフィルタ基板17を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD17を作成した。
カラーフィルタ基板CF17の、平均画素傾斜角θは9°、CRmaxは4500、CRminは2900であった。また、液晶表示素子LCD17のコントラストは1000であった。
Example 15
A color filter substrate CF17 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the transparent resin layer was not formed. A liquid crystal display element LCD 17 was produced using the color filter substrate 17 in the same manner as in Example 1.
The color filter substrate CF17 had an average pixel inclination angle θ of 9 °, CRmax of 4500, and CRmin of 2900. The contrast of the liquid crystal display element LCD17 was 1000.

比較例3
樹脂ブラックマトリクスの画素ピッチを75μmに変更し、透明樹脂層を形成しなかった以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板CF18を作成した。カラーフィルタ基板18を用いて実施例1と同様にして液晶表示素子LCD18を作成した。
Comparative Example 3
A color filter substrate CF18 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pixel pitch of the resin black matrix was changed to 75 μm and the transparent resin layer was not formed. A liquid crystal display element LCD 18 was produced using the color filter substrate 18 in the same manner as in Example 1.

カラーフィルタ基板CF18の、平均画素傾斜角θは12°、CRmaxは4800、CRminは4100であった。また、液晶表示素子LCD18のコントラストは1500であった。   The color filter substrate CF18 had an average pixel inclination angle θ of 12 °, CRmax of 4800, and CRmin of 4100. Further, the contrast of the liquid crystal display element LCD18 was 1500.

実施例1〜15、および比較例1〜3で作成したカラーフィルタ基板および液晶表示素子の構成ならびにその評価結果を表1に示す。着色層の傾斜角θの小さいカラーフィルタ基板ほどCRの低下率が小さく、画素ピッチが狭いほどその傾向が顕著である。更には、透明樹脂層を具備し、着色層と透明樹脂層との屈折率差が小さいほどCRの低下率が小さいことがわかる。また、着色層の傾斜角θが小さいにも関わらず、Cr薄膜をブラックマトリクスとして用いた際には、特異的にCRmin値が小さく、CRの低下率が大きいことがわかる。そして、CRmax値の大小に関わらず、CRmin値が大きいカラーフィルタ基板を用いた液晶表示素子ほどそのコントラストが高く良好な表示特性であることがわかる。   Table 1 shows the configurations of the color filter substrates and the liquid crystal display elements prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3 and the evaluation results thereof. The color filter substrate with a smaller inclination angle θ of the colored layer has a lower CR reduction rate, and the tendency is more remarkable as the pixel pitch is narrower. Furthermore, it turns out that it comprises a transparent resin layer and the reduction rate of CR is smaller as the difference in refractive index between the colored layer and the transparent resin layer is smaller. Further, it can be seen that when the Cr thin film is used as a black matrix, the CRmin value is specifically small and the reduction rate of CR is large although the inclination angle θ of the colored layer is small. It can be seen that the liquid crystal display element using a color filter substrate having a large CRmin value has higher contrast and better display characteristics regardless of the CRmax value.

Figure 2009258696
Figure 2009258696

1: 着色層の傾斜角θ
2:透明基板
3:ブラックマトリクス層
4:着色層
5:透明樹脂層
6:平坦部
7:乗り上げ部
8:輝度計
9、12:偏光板
10:被測定物
11:回転ステージ
13:バックライトユニット
1: Inclination angle θ of the colored layer
2: Transparent substrate 3: Black matrix layer 4: Colored layer 5: Transparent resin layer 6: Flat part 7: Riding part 8: Luminance meter 9, 12: Polarizing plate 10: Object to be measured 11: Rotating stage 13: Backlight unit

Claims (9)

透明基板上に形成されたブラックマトリクスの開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板とこれに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、該ブラックマトリクスが少なくとも樹脂と遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスであって、該着色画素の繰り返しピッチが70μm以下であり、かつ該着色膜がブラックマトリクスに乗り上げた着色膜の傾斜領域において開口部から立ち上がる傾斜領域の該透明基板に対する傾斜角度θが15°以下であることを特徴とするカラーフィルタ基板。 A liquid crystal compound is filled in a space held by a fixed spacer between a color filter substrate in which a colored pixel made of a colored film is formed in an opening of a black matrix formed on a transparent substrate and a substrate facing the color filter substrate, In a color filter substrate used in a normally black type active matrix liquid crystal display device in which polarizing plates are arranged so that the polarization axes thereof are orthogonal to the surfaces opposite to the surfaces in contact with the liquid crystal compound of both substrates, The black matrix is a resin black matrix composed of at least a resin and a light-shielding agent, wherein the repeating pitch of the colored pixels is 70 μm or less, and the colored film rises from the opening in the inclined area of the colored film that rides on the black matrix An angle of inclination θ of the region with respect to the transparent substrate is 15 ° or less. A filter substrate. 410nmでの消偏比が5.0×10以上5.0×10以下の直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を0〜360°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値CRminが2000以上であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板。 Minimal contrast when measured by rotating the color filter substrate from 0 to 360 ° with respect to the polarization axis of a linearly polarizing plate having a depolarization ratio at 410 nm of 5.0 × 10 3 or more and 5.0 × 10 4 or less 2. The color filter substrate according to claim 1, wherein the value CRmin is 2000 or more. 前記ブラックマトリクス層の膜厚が1.0μm以下であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載のカラーフィルタ基板。 The color filter substrate according to claim 1 or 2, wherein the black matrix layer has a thickness of 1.0 µm or less. 前記着色層上に透明樹脂層を具備することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のカラーフィルタ基板 The color filter substrate according to claim 1, further comprising a transparent resin layer on the colored layer. 前記透明樹脂層の屈折率が1.55〜1.80の範囲にあることを特徴とする請求項4に記載のカラーフィルタ基板 The color filter substrate according to claim 4, wherein the refractive index of the transparent resin layer is in a range of 1.55 to 1.80. 前記着色層と前記透明樹脂層との屈折率差が0.005〜0.20の範囲にあることを特徴とする請求項4または5に記載のカラーフィルタ基板 The color filter substrate according to claim 4 or 5, wherein a difference in refractive index between the colored layer and the transparent resin layer is in a range of 0.005 to 0.20. 前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン化合物を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。 The color filter substrate according to claim 1, wherein the black matrix contains at least a titanium compound as a light shielding agent. 前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン窒化物を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。 The color filter substrate according to claim 1, wherein the black matrix contains at least titanium nitride as a light shielding agent. 請求項1〜8のいずれかに記載のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising the color filter substrate according to claim 1.
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