JPH08234190A - Color liquid crystal display device and color filter substrate and its production - Google Patents

Color liquid crystal display device and color filter substrate and its production

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Publication number
JPH08234190A
JPH08234190A JP6201695A JP6201695A JPH08234190A JP H08234190 A JPH08234190 A JP H08234190A JP 6201695 A JP6201695 A JP 6201695A JP 6201695 A JP6201695 A JP 6201695A JP H08234190 A JPH08234190 A JP H08234190A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
color filter
liquid crystal
filter substrate
convex portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP6201695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Ando
雅之 安藤
Tsuneichi Yoshino
常一 吉野
Hiroyoshi Omika
広芳 大美賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Eneos Corp
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Nippon Petrochemicals Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd, Nippon Petrochemicals Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP6201695A priority Critical patent/JPH08234190A/en
Publication of JPH08234190A publication Critical patent/JPH08234190A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a color liquid crystal display device which is uniform in the thickness of a liquid crystal layer, allows the orientation treatment of liquid crystals by rubbing and has excellent display quality and a process for producing the color filter substrate used for this color liquid crystal display device. CONSTITUTION: This color filter substrate 2 has a black matrix and colored layers 16 consisting of plural colors in prescribed patterns on the substrate and has light shieldable projecting parts 14 within black matrix forming regions so as to correspond to the TFT elements 22 on a TFT array substrate 3. This color liquid crystal display device is produced by disposing the projecting parts 14 opposite to the TFT elements 22 on the TFT array substrate 3 when the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3 are stuck to each other, regulating the spacing between the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3 by the total of the height of the projecting parts 14 and the TFT elements 22 and hermetically sealing the liquid crystal layer 5 into this spacing part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示装置とカ
ラーフィルタ基板の製造方法に係り、特に表示品質に優
れたカラー液晶表示装置と、これに用いるカラーフィル
タ基板の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color liquid crystal display device and a method of manufacturing a color filter substrate, and more particularly to a color liquid crystal display device having excellent display quality and a method of manufacturing a color filter substrate used therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、カ
ラーの液晶表示装置が注目されている。一般に、カラー
液晶表示装置は、ブラックマトリックスと複数の色(通
常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色)からなる
着色層を備えたカラーフィルタ基板と、薄膜トランジス
タ(TFT素子)を備えたTFTアレイ基板とを向かい
合わせ、所定の間隙をもたせて貼り合わせており、この
間隙部に液晶材料を注入している。したがって、この間
隙部は液晶層の厚みそのものであり、カラー液晶表示装
置の表示品位を左右する重要な要因となっている。カラ
ー液晶表示装置における液晶層の厚みにムラがあると、
カラー液晶表示装置内で輝度ムラ、色ムラが生じ、表示
品位を著しく損なうことになるので、液晶層の厚みはで
きる限り均一であることが望ましい。
2. Description of the Related Art In recent years, a color liquid crystal display device has been attracting attention as a flat display. Generally, a color liquid crystal display device includes a color filter substrate including a black matrix and a colored layer of a plurality of colors (usually, three primary colors of red (R), green (G), and blue (B)), and a thin film transistor (TFT). A TFT array substrate provided with elements is faced to each other and bonded with a predetermined gap, and a liquid crystal material is injected into this gap. Therefore, the gap portion is the thickness of the liquid crystal layer itself, and is an important factor that affects the display quality of the color liquid crystal display device. If the thickness of the liquid crystal layer in the color liquid crystal display device is uneven,
Since unevenness in brightness and unevenness in color occur in the color liquid crystal display device and display quality is significantly impaired, it is desirable that the thickness of the liquid crystal layer be as uniform as possible.

【0003】現在、カラー液晶表示装置における液晶層
の厚みを決定する方法として、カラーフィルタ基板とT
FTアレイ基板とを貼り合わせる時に、ガラスビーズや
プラスチックビーズ(ミクロパール:商品名)をスペー
サーとして使用している。すなわち、カラーフィルタ基
板とTFTアレイ基板とを貼り合わせる前に、所定の直
径で粒径の揃ったガラスビーズやプラスチックビーズを
スペーサーとして一方の基板上に散在させ、その後、両
基板の貼り合わせを行い、ガラスビーズやプラスチック
ビーズの直径をもって両基板の間隙部の大きさ、つま
り、液晶層の厚みを決定している。
Currently, as a method of determining the thickness of a liquid crystal layer in a color liquid crystal display device, a color filter substrate and a T
Glass beads and plastic beads (Micropearl: trade name) are used as spacers when they are attached to the FT array substrate. That is, before the color filter substrate and the TFT array substrate are bonded together, glass beads or plastic beads having a predetermined diameter and a uniform particle size are scattered as spacers on one substrate, and then the two substrates are bonded together. The size of the gap between the substrates, that is, the thickness of the liquid crystal layer is determined by the diameter of the glass beads or the plastic beads.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなカラーフィルタ基板とTFTアレイ基板との間隙
部を形成する方法では、カラー液晶表示装置の動作の上
で次のような問題点が生じる。
However, the method of forming the gap between the color filter substrate and the TFT array substrate as described above causes the following problems in the operation of the color liquid crystal display device.

【0005】まず、ガラスビーズやプラスチックビーズ
をスペーサーとして用いる場合、基板面上に散在させる
密度が適正で、かつ、基板面上に均一に分散されていな
ければ、カラー液晶表示装置の全面に亘って大きさが均
一な間隙部は形成されない。一般に、スペーサーの散在
量(密度)を増した場合、間隙部の厚みのばらつき偏差
は少なくなるが、散在量(密度)が多くなると表示画素
部上に存在するスペーサーの数も増し、これによって、
表示領域の面積の低下が生じる。すなわち、スペーサー
が存在する部分が表示領域として無効となり、開口率が
低下するという不都合が生じる。
First, when glass beads or plastic beads are used as spacers, if the density dispersed on the substrate surface is appropriate and the beads are not evenly dispersed on the substrate surface, the entire surface of the color liquid crystal display device is covered. A gap having a uniform size is not formed. Generally, when the scattered amount (density) of the spacers is increased, the variation deviation of the thickness of the gap portion is reduced, but when the scattered amount (density) is increased, the number of spacers existing on the display pixel portion is also increased.
The area of the display region is reduced. That is, the portion where the spacer is present becomes ineffective as the display area, and the aperture ratio is lowered.

【0006】また、ガラスビーズやプラスチックビーズ
は凝集しやすく、散在させた時の分散度が悪いために偏
在を生じ、画素領域に位置する偏在箇所は液晶分子の配
向を阻害するという問題もある。さらに、画素領域に存
在するガラスビーズやプラスチックビーズは、黒表示を
行った際に光を透過するので、これらのスペーサーが輝
点となってコントラスト比を著しく低下させるという問
題もある。
Further, the glass beads and the plastic beads are likely to be aggregated and have a poor degree of dispersion when dispersed, so that they are unevenly distributed, and the unevenly distributed portions located in the pixel region also hinder the alignment of liquid crystal molecules. Further, since glass beads and plastic beads existing in the pixel region transmit light when black display is performed, there is also a problem that these spacers serve as bright spots to significantly reduce the contrast ratio.

【0007】このような問題を解消するために、液晶層
を挟む両基板の片側に予め間隙(液晶層の厚み)を決定
する凸部を形成しておく方法が提案されている(特開平
1−94320号、特開平2−66519号等)。この
方法では、直角に交差するストライプ状の2枚の基板の
非表示領域に、あるいは、一方の基板がTFTを備えた
TFTアレイ基板の場合はソース電極の上に、7μm程
度の絶縁体層を電着法で形成しておき、この絶縁体層を
スペーサーとして2枚の基板を貼り合わせるものであ
る。
In order to solve such a problem, there has been proposed a method in which a convex portion for determining the gap (thickness of the liquid crystal layer) is formed in advance on one side of both substrates sandwiching the liquid crystal layer (Japanese Patent Laid-Open No. HEI-1). -94320, JP-A-2-66519, etc.). According to this method, an insulating layer of about 7 μm is formed on the non-display area of two stripe-shaped substrates intersecting at right angles, or on the source electrode when one of the substrates is a TFT array substrate having a TFT. It is formed by an electrodeposition method, and the two substrates are bonded together by using this insulator layer as a spacer.

【0008】しかし、このようなスペーサーとしての絶
縁体層を形成する方法では、最近の液晶層の配向技術の
主流となっている、ポリイミド層をフレキソ印刷法等で
形成してから高温で焼成した後にラビング処理を施す方
法を用いることが困難であるという問題がある。すなわ
ち、7μmもの高さの絶縁体層(スペーサー)が規則正
しく土手状あるいは点状に配置されている場合、絶縁体
層の高さの影の方向で上記のラビング処理が困難である
ことが判明している。
However, in the method of forming an insulating layer as such a spacer, a polyimide layer, which has become the mainstream of the recent alignment technology of liquid crystal layers, is formed by a flexographic printing method or the like and then baked at a high temperature. There is a problem that it is difficult to use a method of performing rubbing treatment later. That is, when the insulator layers (spacers) having a height of 7 μm are regularly arranged in a bank shape or a dot shape, it is found that the above rubbing treatment is difficult in the direction of the shadow of the height of the insulator layer. ing.

【0009】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、液晶層の厚みが均一で、かつ、ラビン
グによる液晶の配向処理が可能な表示品質に優れたカラ
ー液晶表示装置と、このカラー液晶表示装置に用いるカ
ラーフィルタ基板の製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a color liquid crystal display device having a uniform liquid crystal layer thickness and capable of aligning liquid crystals by rubbing and having excellent display quality. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter substrate used in this color liquid crystal display device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のカラー液晶表示装置は、基板上に所
定のパターンで形成されたブラックマトリックスおよび
複数色からなる着色層とを備えるカラーフィルタ基板
と、基板上に複数のTFT素子を備えるTFTアレイ基
板とを貼り合わせ、前記両基板の間隙部に液晶層を有す
るカラー液晶表示装置において、前記カラーフィルタ基
板は前記ブラックマトリックス形成領域内に遮光性の凸
部を有し、該凸部が前記TFTアレイ基板上の前記TF
T素子に対向するように前記カラーフィルタ基板と前記
TFTアレイ基板とを貼り合わせたような構成とした。
In order to achieve such an object, a color liquid crystal display device of the present invention comprises a black matrix formed in a predetermined pattern on a substrate and a colored layer composed of a plurality of colors. In a color liquid crystal display device in which a color filter substrate and a TFT array substrate having a plurality of TFT elements on the substrate are bonded to each other and a liquid crystal layer is provided in a gap between the two substrates, the color filter substrate is in the black matrix forming region. Has a light-shielding convex portion, and the convex portion has the TF on the TFT array substrate.
The color filter substrate and the TFT array substrate were laminated so as to face the T element.

【0011】本発明のカラーフィルタ基板は、基板と、
該基板上に所定のパターンで形成されたブラックマトリ
ックスおよび複数色からなる着色層とを備え、前記ブラ
ックマトリックス形成領域内に遮光性の凸部を有するよ
うな構成とした。
The color filter substrate of the present invention comprises a substrate,
A black matrix formed in a predetermined pattern on the substrate and a colored layer composed of a plurality of colors are provided, and a light-shielding convex portion is provided in the black matrix forming region.

【0012】また、カラーフィルタ基板の製造方法の第
1の発明は、基板の少なくとも所定の領域に導電性層を
形成し、前記基板の導電性層形成面側に感光性塗膜を形
成する工程1と、前記感光性塗膜を所定パターンで露光
して現像し、露出した前記導電性層上に遮光性の凸部と
ブラックマトリックスとを電着により形成する工程2
と、前記基板上に再度感光性塗膜を形成し、前記感光性
塗膜を所定パターンで露光して現像し、露出した前記導
電性層上に電着により複数色からなる着色層を形成する
工程3と、を有するような構成とした。
The first invention of the method for manufacturing a color filter substrate is a step of forming a conductive layer on at least a predetermined region of the substrate and forming a photosensitive coating film on the conductive layer forming surface side of the substrate. 1 and step 2 of exposing and developing the photosensitive coating film in a predetermined pattern to form light-shielding convex portions and a black matrix on the exposed conductive layer by electrodeposition
And again forming a photosensitive coating film on the substrate, exposing the photosensitive coating film in a predetermined pattern and developing, and forming a colored layer of a plurality of colors on the exposed conductive layer by electrodeposition. It was configured so as to include Step 3.

【0013】カラーフィルタ基板の製造方法の第2の発
明は、基板の少なくとも所定の領域に導電性層を形成
し、前記基板の導電性層形成面側に感光性塗膜を形成す
る工程1と、前記感光性塗膜を所定パターンで露光して
現像し、露出した前記導電性層上に電着により複数色か
らなる着色層を形成する工程2と、前記基板上に再度感
光性塗膜を形成し、前記感光性塗膜を所定パターンで露
光して現像し、露出した前記導電性層上に遮光性の凸部
とブラックマトリックスとを電着により形成する工程3
と、を有するような構成とした。
A second invention of the method for manufacturing a color filter substrate is a step 1 in which a conductive layer is formed on at least a predetermined region of the substrate, and a photosensitive coating film is formed on the surface of the substrate on which the conductive layer is formed. A step 2 of exposing the photosensitive coating film in a predetermined pattern and developing it to form a colored layer of a plurality of colors on the exposed conductive layer by electrodeposition, and again forming the photosensitive coating film on the substrate. Step 3 of forming and exposing the photosensitive coating film in a predetermined pattern to develop, and forming a light-shielding convex portion and a black matrix on the exposed conductive layer by electrodeposition.
And is configured to have.

【0014】さらに、カラーフィルタ基板の製造方法の
第3の発明は、基板の少なくとも所定の領域に導電性層
を形成し、前記基板の導電性層形成面側に感光性塗膜を
形成する工程1と、前記感光性塗膜を所定パターンで露
光して現像し、露出した前記導電性層上に、遮光性の凸
部、ブラックマトリックスおよび複数色からなる着色層
を電着により形成する工程2と、を有するような構成と
した。
Further, a third invention of the method for manufacturing a color filter substrate is a step of forming a conductive layer on at least a predetermined region of the substrate and forming a photosensitive coating film on the conductive layer forming surface side of the substrate. 1 and the step of exposing the photosensitive coating film in a predetermined pattern and developing it, and forming a colored layer consisting of a light-shielding convex portion, a black matrix and a plurality of colors on the exposed conductive layer by electrodeposition And is configured to have.

【0015】[0015]

【作用】カラー液晶表示装置を構成するカラーフィルタ
基板は、遮光性の凸部をTFTアレイ基板上のTFT素
子に対応するようにブラックマトリックス形成領域内に
備え、カラーフィルタ基板とTFTアレイ基板とを貼り
合わせた時に、凸部はTFTアレイ基板上のTFT素子
と対向し、凸部の高さとTFT素子の高さとの合計によ
りカラーフィルタ基板とTFTアレイ基板との間隙が規
制されるため、両基板の間隙精度が高くなり、また、カ
ラーフィルタ基板に形成される凸部の高さは、カラー液
晶表示装置に要求される液晶層の厚み(両基板の間隙)
よりも小さく、ラビング処理に支障を来さない。
The color filter substrate constituting the color liquid crystal display device is provided with the light-shielding convex portion in the black matrix forming region corresponding to the TFT element on the TFT array substrate, and the color filter substrate and the TFT array substrate are provided. When bonded, the convex portion faces the TFT element on the TFT array substrate, and the total of the height of the convex portion and the height of the TFT element regulates the gap between the color filter substrate and the TFT array substrate. Accuracy of the liquid crystal layer is high, and the height of the convex portion formed on the color filter substrate is the thickness of the liquid crystal layer required for the color liquid crystal display device (gap between the two substrates).
It is smaller than the size and does not hinder the rubbing process.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明のカラー液晶表示装置の一実
施例を示す部分断面図である。図1において、本発明の
カラー液晶表示装置1は、カラーフィルタ基板2とTF
Tアレイ基板3とを貼り合わせ、周辺部をシール部材4
により封止し、両基板間に厚さ5.0〜7.0μm程度
の液晶層5が形成されたものである。また、カラーフィ
ルタ基板2とTFTアレイ基板3の外側には、それぞれ
偏光板6が配設されている。
FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of the color liquid crystal display device of the present invention. In FIG. 1, a color liquid crystal display device 1 of the present invention comprises a color filter substrate 2 and a TF.
The T array substrate 3 is attached, and the peripheral portion is provided with the seal member 4.
And a liquid crystal layer 5 having a thickness of about 5.0 to 7.0 μm is formed between both substrates. Polarizing plates 6 are provided outside the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3, respectively.

【0018】本発明のカラー液晶表示装置1を構成する
カラーフィルタ基板2は、透明基板11上に透明導電膜
12を介してブラックマトリックス15と着色層16が
所定のパターンで形成されており、ブラックマトリック
ス15の形成領域内には凸部14が設けられている。こ
の凸部14は、後述するTFTアレイ基板3上のTFT
素子に対応するように配設されている。さらに、これら
の凸部14、ブラックマトリックス15および着色層1
6の上に液晶駆動用の透明電極17、配向層18が形成
されている。
In the color filter substrate 2 constituting the color liquid crystal display device 1 of the present invention, the black matrix 15 and the coloring layer 16 are formed in a predetermined pattern on the transparent substrate 11 with the transparent conductive film 12 interposed therebetween. The convex portion 14 is provided in the formation region of the matrix 15. This convex portion 14 is a TFT on the TFT array substrate 3 described later.
It is arranged so as to correspond to the element. Furthermore, these convex portions 14, the black matrix 15 and the colored layer 1
A transparent electrode 17 for driving a liquid crystal and an alignment layer 18 are formed on the substrate 6.

【0019】上記の凸部14の高さ、すなわち、図1に
1 で示したようにブラックマトリックス15および着
色層16よりも突出している高さは2.0〜6.0μ
m、好ましくは3.0〜5.0μm程度とすることがで
き、凸部14の高さH1 は、後述するTFT素子の高
さ、液晶層5に要求される厚みから適宜設定することが
できる。また、凸部14の形成密度は、液晶層の厚みム
ラ、開口率等を考慮して適宜設定することができるが、
例えば、30個/mm2 程度で必要十分なスペーサー機
能を発現する。
The height of the convex portion 14, that is, the height protruding from the black matrix 15 and the coloring layer 16 as shown by H 1 in FIG. 1 is 2.0 to 6.0 μm.
m, preferably about 3.0 to 5.0 μm, and the height H 1 of the convex portion 14 can be appropriately set depending on the height of the TFT element described later and the thickness required for the liquid crystal layer 5. it can. Further, the formation density of the convex portions 14 can be appropriately set in consideration of the thickness unevenness of the liquid crystal layer, the aperture ratio, and the like.
For example, a necessary and sufficient spacer function is exhibited at about 30 / mm 2 .

【0020】上記の着色層16は赤色パターン16R、
緑色パターン16Gおよび青色パターン16Bがモザイ
ク型、ストライプ型、トライアングル型、4画素配置型
等の所望の形態で配列されてなり、ブラックマトリック
ス15は各着色パターンの間および着色層16形成領域
の外側に設けられている。
The colored layer 16 is a red pattern 16R,
The green pattern 16G and the blue pattern 16B are arranged in a desired form such as a mosaic type, a stripe type, a triangle type, and a four-pixel arrangement type, and the black matrix 15 is provided between the colored patterns and outside the region where the colored layer 16 is formed. It is provided.

【0021】一方、本発明のカラー液晶表示装置1を構
成するTFTアレイ基板3は、透明基板21上に複数の
薄膜トランジスタ(TFT)素子22と画素電極29と
を備えている。各TFT素子22は、透明基板21上に
所定のパターンで形成されたゲート電極23、このゲー
ト電極23を覆うように透明基板21上に形成された絶
縁層24、絶縁層24上に所定のパターンで形成された
信号電極25、絶縁層24を介してゲート電極23を覆
うように設けられたアモルファスシリコン層26、ソー
ス電極27およびドレイン電極28で構成され、上記の
画素電極29は絶縁層24上に形成され、TFT素子2
2のドレイン電極に接続されている。また、TFT素子
22上にはSiNx 等で形成された保護層30が設けら
れ、この保護層30および画素電極29を覆うように配
向層31が形成されている。そして、TFT素子22の
高さ、すなわち、図1にH2 で示したようにTFT素子
22(保護層30)上の配向層31と画素電極29上の
配向層31との高さの差は、通常、1.0〜2.0μm
程度である。
On the other hand, the TFT array substrate 3 constituting the color liquid crystal display device 1 of the present invention comprises a plurality of thin film transistor (TFT) elements 22 and pixel electrodes 29 on a transparent substrate 21. Each TFT element 22 has a gate electrode 23 formed in a predetermined pattern on the transparent substrate 21, an insulating layer 24 formed on the transparent substrate 21 so as to cover the gate electrode 23, and a predetermined pattern on the insulating layer 24. And an amorphous silicon layer 26 provided so as to cover the gate electrode 23 with the insulating layer 24 interposed therebetween, a source electrode 27 and a drain electrode 28. The pixel electrode 29 is formed on the insulating layer 24. Formed on the TFT element 2
2 is connected to the drain electrode. A protective layer 30 made of SiN x or the like is provided on the TFT element 22, and an alignment layer 31 is formed so as to cover the protective layer 30 and the pixel electrode 29. The height difference between the TFT element 22 and the orientation layer 31 on the TFT element 22 (protective layer 30) and the pixel electrode 29 as shown by H 2 in FIG. , Usually 1.0 to 2.0 μm
It is a degree.

【0022】本発明のカラー液晶表示装置1は、上記の
カラーフィルタ基板2の凸部14とTFTアレイ基板3
のTFT素子22とが対向するように貼り合わされたも
のであり、通常、凸部14とTFT素子22は当接して
いる。そして、カラーフィルタ基板2とTFTアレイ基
板3との間隙(液晶層5の厚み)は、凸部14の高さと
TFT素子22の高さにより決定される。すなわち、図
示例のように、凸部14の高さH1 と、TFT素子22
の高さH2 の和(H1 +H2 )が両基板の間隙となる。
このため、従来のスペーサーとしてガラスビーズやプラ
スチックビーズを使用した場合に比べて、両基板の間隙
精度は極めて高いものとなる。また、画素部分には凸部
14が存在しないため、表示領域の面積低下による開口
率の低下はなく、凸部14が遮光性を有するので、コン
トラスト比の低下も生じることがない。さらに、ポリイ
ミド系、ポリアミド系、ポリウレタン系およびポリ尿素
系の有機化合物のなかの少なくとも1種を印刷法等の公
知の塗布方法により塗布し、焼成してから配向処理(ラ
ビング)を行って配向層18を形成する場合、凸部14
の高さは、カラー液晶表示装置1に要求される液晶層5
の厚み(両基板の間隙)よりも小さく2.0〜6.0μ
m程度であるため、ラビング処理に支障を来すこともな
い。
The color liquid crystal display device 1 of the present invention includes the convex portion 14 of the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3 described above.
The TFT element 22 is attached so as to face each other, and the convex portion 14 and the TFT element 22 are normally in contact with each other. The gap between the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3 (thickness of the liquid crystal layer 5) is determined by the height of the convex portion 14 and the height of the TFT element 22. That is, as in the illustrated example, the height H 1 of the convex portion 14 and the TFT element 22
The sum of the heights H 2 (H 1 + H 2 ) is the gap between the two substrates.
For this reason, the gap precision between the two substrates is extremely high as compared with the conventional case where glass beads or plastic beads are used as spacers. Further, since the convex portion 14 does not exist in the pixel portion, the aperture ratio does not decrease due to the reduction in the area of the display region, and the convex portion 14 has a light shielding property, so that the contrast ratio does not decrease. Further, at least one kind of organic compounds of polyimide type, polyamide type, polyurethane type and polyurea type is applied by a known application method such as a printing method, baked and then subjected to an alignment treatment (rubbing) to form an alignment layer. When forming 18, the convex portion 14
The height of the liquid crystal layer 5 required for the color liquid crystal display device 1 is
Thickness (gap between both substrates) less than 2.0-6.0μ
Since it is about m, it does not hinder the rubbing process.

【0023】尚、カラーフィルタ基板2とTFTアレイ
基板3との間隙は、基本的には、凸部14の高さH1
TFT素子22の高さH2 により決まるが、配向層の厚
みムラ等により個々の凸部14やTFT素子22の高さ
に差が生じ、対向する凸部14とTFT素子22との間
にごくわずかな液晶が存在しても何ら支障はない。すな
わち、本発明において凸部14とTFT素子22との対
向とは、凸部14とTFT素子22とが当接する場合お
よび上記のように両者間にごくわずかな液晶が存在する
場合を意味する。
The gap between the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3 is basically determined by the height H 1 of the convex portion 14 and the height H 2 of the TFT element 22. As a result, the heights of the individual convex portions 14 and the TFT elements 22 are different from each other, and there is no problem even if a very small amount of liquid crystal exists between the convex portions 14 and the TFT elements 22 facing each other. That is, in the present invention, the facing of the convex portion 14 and the TFT element 22 means the case where the convex portion 14 and the TFT element 22 are in contact with each other and the case where there is a very small amount of liquid crystal between them as described above.

【0024】上述のカラー液晶表示装置1のカラーフィ
ルタ基板2とTFTアレイ基板3を構成する透明基板1
1、21としては、石英ガラス、パイレックスガラス、
合成石英板等の可撓性のないリジット材、あるいは透明
樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキ
シブル材を用いることができる。この中で特にコーニン
グ社製7059ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり
寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、
また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガ
ラスであるため、アクティブマトリックス方式によるL
CD用のカラー液晶表示装置に適している。
The transparent substrate 1 which constitutes the color filter substrate 2 and the TFT array substrate 3 of the color liquid crystal display device 1 described above.
1, 21 are quartz glass, Pyrex glass,
A rigid material having no flexibility such as a synthetic quartz plate, or a flexible material having flexibility such as a transparent resin film and an optical resin plate can be used. Among them, Corning 7059 glass is a material having a small coefficient of thermal expansion and is excellent in dimensional stability and workability in high temperature heat treatment,
In addition, since it is an alkali-free glass that does not contain an alkali component in the glass, L
Suitable for color liquid crystal display device for CD.

【0025】また、カラー液晶表示装置1を構成する透
明導電膜12、透明電極17、画素電極29は、酸化イ
ンジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ス
ズ(SnO)等、およびその合金等を用いて、スパッタ
リング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法
により形成することができる。このような透明導電膜1
2、透明電極17、画素電極29の厚みは0.01〜1
μm、好ましくは0.03〜0.5μm程度である。
The transparent conductive film 12, the transparent electrode 17, and the pixel electrode 29 which compose the color liquid crystal display device 1 are made of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), or the alloy thereof. It can be formed by a general film forming method such as a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, or a CVD method. Such a transparent conductive film 1
2, the thickness of the transparent electrode 17 and the pixel electrode 29 is 0.01 to 1
μm, preferably about 0.03 to 0.5 μm.

【0026】尚、図1に示されるカラー液晶表示装置で
は、透明導電膜12は透明基板11の全域に亘って形成
されており、カラー液晶表示装置1の外周部に透明導電
膜12の端部12aが露出している。本発明のカラー液
晶表示装置では、上記の透明導電膜の端部12aと、ブ
ラックマトリックス形成領域に位置する透明導電膜12
とが電気的に絶縁されたものとしてもよい。これによ
り、カラー液晶表示装置1が高温多湿雰囲気あるいは結
露を生じるような雰囲気下にあって、透明導電膜の端部
12aと接続線との間に電気的な迂回路が形成されて
も、透明導電膜の端部12aとブラックマトリックス1
5や着色層16が形成された透明導電膜の領域とが電気
的に絶縁分離されているので、TFTアレイ基板3のリ
ード線や接続線が電気分解されて断線する電蝕が防止さ
れ、信頼性がきわめて高いものとなる。上記のような絶
縁化を行う方法としては、着色層やブラックマトリック
スの形成前に、ブラックマトリックス形成領域外に存在
する透明導電膜12の所定箇所をエッチングにより取り
除いて切欠き部を形成する方法、あるいは、着色層やブ
ラックマトリックスを形成した後に、ブラックマトリッ
クス形成領域外に存在する透明導電膜12の所定箇所に
対してレーザー加工を施すことによって切欠き部を形成
する方法等がある。
In the color liquid crystal display device shown in FIG. 1, the transparent conductive film 12 is formed over the entire area of the transparent substrate 11, and the end portion of the transparent conductive film 12 is provided on the outer periphery of the color liquid crystal display device 1. 12a is exposed. In the color liquid crystal display device of the present invention, the transparent conductive film 12 located in the end portion 12a of the transparent conductive film and the black matrix forming region is formed.
And may be electrically insulated. As a result, even if the color liquid crystal display device 1 is in a high-temperature and high-humidity atmosphere or an atmosphere that causes dew condensation and an electrical detour is formed between the end portion 12a of the transparent conductive film and the connection line, the transparent portion is transparent. End 12a of conductive film and black matrix 1
5 and the region of the transparent conductive film on which the colored layer 16 is formed are electrically isolated from each other, so that the lead wire and the connecting wire of the TFT array substrate 3 are prevented from being electrolyzed and broken. It will be extremely effective. As a method of performing insulation as described above, a method of removing a predetermined portion of the transparent conductive film 12 existing outside the black matrix forming region by etching before forming a colored layer or a black matrix to form a cutout portion, Alternatively, there is a method of forming a notch by performing laser processing on a predetermined portion of the transparent conductive film 12 existing outside the black matrix forming region after forming the colored layer and the black matrix.

【0027】さらに、カラー液晶表示装置1を構成する
配向層18,31は、上述のようにポリイミド系、ポリ
アミド系、ポリウレタン系およびポリ尿素系の有機化合
物のなかの少なくとも1種を含むような層であり、厚み
0.01〜1μm、好ましくは0.03〜0.5μm程
度とすることができる。このような配向層18,31
は、種々の印刷法等、公知の塗布方法により塗布した
後、焼成してから配向処理(ラビング)が行われる。
Further, the alignment layers 18 and 31 constituting the color liquid crystal display device 1 are layers containing at least one of the polyimide-based, polyamide-based, polyurethane-based and polyurea-based organic compounds as described above. The thickness can be 0.01 to 1 μm, and preferably about 0.03 to 0.5 μm. Such alignment layers 18, 31
Is coated by a known coating method such as various printing methods, and then baked and then subjected to orientation treatment (rubbing).

【0028】上述の実施例では、駆動方式としてTFT
アクティブマトリックス方式を用いているが、本発明の
カラー液晶表示装置はこれに限定されるものではなく、
例えば、単純マトリックスやセグメント等の方式、MI
M(金属/絶縁物/金属)等の2端子素子を用いたアク
ティブマトリックス方式等を用いたものでもよいことは
勿論である。
In the above-described embodiment, the TFT is used as the driving system.
Although the active matrix system is used, the color liquid crystal display device of the present invention is not limited to this.
For example, methods such as simple matrix and segment, MI
Needless to say, an active matrix method using a two-terminal element such as M (metal / insulator / metal) may be used.

【0029】次に、本発明のカラーフィルタ基板の製造
方法について、図2乃至図4を参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing the color filter substrate of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0030】図2は本発明のカラーフィルタ基板の製造
方法により製造されたカラーフィルタ基板の一例の一部
を示す平面図であり、このカラーフィルタ基板は上述の
本発明のカラー液晶表示装置に使用できるものである。
図2において、カラーフィルタ基板41は、透明基板上
にブラックマトリックス43(図2において斜線で示さ
れる領域)と着色層44とを備え、着色層44は縦横比
が3:1の赤色パターン44R、緑色パターン44Gお
よび青色パターン44Bがストライプ型に配列されてい
る。そして、各着色層44の1つのコーナー部(図示例
では各着色層の左上のコーナー部)には、切欠き部45
が形成されており、この切欠き部45には遮光性の凸部
46が設けられている。この凸部46は、本発明のカラ
ー液晶表示装置について上述したように、カラー液晶表
示装置を構成するTFTアレイ基板上のTFT素子に対
応する位置に配設されている。
FIG. 2 is a plan view showing a part of an example of a color filter substrate manufactured by the method for manufacturing a color filter substrate of the present invention. This color filter substrate is used in the color liquid crystal display device of the present invention described above. It is possible.
In FIG. 2, the color filter substrate 41 includes a black matrix 43 (a hatched area in FIG. 2) and a coloring layer 44 on a transparent substrate, and the coloring layer 44 has a red pattern 44R with an aspect ratio of 3: 1. The green pattern 44G and the blue pattern 44B are arranged in a stripe pattern. The notch 45 is formed at one corner of each colored layer 44 (the upper left corner of each colored layer in the illustrated example).
The cutout portion 45 is provided with a light-shielding convex portion 46. As described above regarding the color liquid crystal display device of the present invention, the convex portion 46 is provided at a position corresponding to the TFT element on the TFT array substrate which constitutes the color liquid crystal display device.

【0031】このようなカラーフィルタ基板41の製造
を例に、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一実
施例について、図3および図4を参照しながら説明す
る。図3および図4は、製造方法の各工程における図2
のX−X線断面の状態を順次示した図である。
An example of the method of manufacturing the color filter substrate of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 by taking the manufacturing of the color filter substrate 41 as an example. FIG. 3 and FIG. 4 correspond to FIG. 2 in each step of the manufacturing method.
FIG. 6 is a diagram sequentially showing the states of the section taken along line XX in FIG.

【0032】まず、工程1として、多面付けの透明基板
42の全面に酸化インジウムスズ(ITO)等の透明導
電性物質により導電性層としての透明導電膜47を形成
し、この透明導電膜47上に感光性レジストを塗布して
感光性塗膜48を形成する(図3(A))。透明導電膜
47の形成は、電子ビーム蒸着法あるいはスパッタリン
グ法等により行うことができ、透明導電膜47の厚みは
400〜3000Åの範囲、例えば、1500Å程度
(電気抵抗値で20Ω/□程度)となるように設定する
ことができる。また、感光性塗膜48の形成に使用する
感光性レジストは、特に制限はないが、後述するように
階調露光を行う場合には、階調特性を有するポジレジス
ト(例えば、日本石油化学(株)製 N−4)を使用す
ることができる。
First, in step 1, a transparent conductive film 47 as a conductive layer is formed on the entire surface of a transparent substrate 42 having multiple surfaces by a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). Then, a photosensitive resist is applied to form a photosensitive coating film 48 (FIG. 3A). The transparent conductive film 47 can be formed by an electron beam evaporation method, a sputtering method, or the like, and the thickness of the transparent conductive film 47 is in the range of 400 to 3000 Å, for example, about 1500 Å (electrical resistance of about 20 Ω / □). Can be set to Further, the photosensitive resist used for forming the photosensitive coating film 48 is not particularly limited, but when performing gradation exposure as described later, a positive resist having gradation characteristics (for example, Nippon Petrochemical ( Co., Ltd. N-4) can be used.

【0033】次に、工程2として、図2における凸部4
6の形成領域は100%透過率、ブラックマトリックス
43の形成領域は20%透過率、着色層44の形成領域
は0%透過率である階調マスクを用いて感光性塗膜48
を露光する。そして、100%透過率の露光箇所を現像
できるような弱い現像条件で現像を行うことにより、感
光性塗膜48に切欠き部45に対応した開口部48´を
形成する(図3(B))。
Next, as step 2, the convex portion 4 in FIG.
The area where 6 is formed is 100% transmittance, the area where the black matrix 43 is formed is 20% transmittance, and the area where the colored layer 44 is formed is 0% transmittance.
To expose. Then, by developing under a weak developing condition such that an exposed portion with 100% transmittance can be developed, an opening 48 'corresponding to the notch 45 is formed in the photosensitive coating 48 (FIG. 3 (B)). ).

【0034】次いで、この基板42を、赤色顔料、緑色
顔料および青色顔料を混合して黒色となるように調合し
た電着液に浸漬して透明導電膜47を通じて電流を流
し、高分子樹脂と赤色顔料、緑色顔料および青色顔料を
析出させて黒色電着膜(凸部)46を形成する(図3
(C))。この黒色電着膜(凸部)46の形成では、密
度を高めすぎて導電性を発現するようになりTFT素子
に影響を与えることがなければ、通常、ブラックマトリ
ックスの形成に使用されるカーボンブラックを使用して
もよい。黒色電着膜(凸部)46の厚さは、上述のよう
にTFTアレイ基板のTFT素子の高さやカラー液晶表
示装置の液晶層に要求される厚み(高さ)から適宜設定
することがでるが、例えば、6μmに設定することがで
きる。電着法による黒色電着膜(凸部)46の厚みの制
御は、予め条件出しによって電圧と電流および時間の設
定条件を決定して行う。尚、電着膜が形成されると、こ
の電着膜の抵抗成分が増大して着膜が制限される自己均
一性化機能が発現するため、透明基板42上の黒色電着
膜(凸部)46の厚み(高さ)分布は、極めて均一なも
のとなる。
Next, the substrate 42 is dipped in an electrodeposition liquid prepared by mixing red pigment, green pigment and blue pigment so as to give a black color, and an electric current is passed through the transparent conductive film 47 to make the polymer resin and the red color red. A black electrodeposition film (projection) 46 is formed by depositing a pigment, a green pigment and a blue pigment (FIG. 3).
(C)). In the formation of the black electrodeposition film (convex portion) 46, carbon black usually used for forming a black matrix is used unless the density becomes too high and conductivity is exhibited and the TFT element is not affected. May be used. The thickness of the black electrodeposition film (convex portion) 46 can be appropriately set based on the height of the TFT element of the TFT array substrate and the thickness (height) required for the liquid crystal layer of the color liquid crystal display device as described above. Can be set to, for example, 6 μm. The control of the thickness of the black electrodeposition film (convex portion) 46 by the electrodeposition method is performed by previously determining the setting conditions of voltage, current and time by condition setting. When the electrodeposition film is formed, the resistance component of the electrodeposition film increases and a self-uniformizing function of restricting the electrodeposition film is developed. Therefore, the black electrodeposition film (the convex portion) on the transparent substrate 42 is formed. ) 46 has an extremely uniform thickness (height) distribution.

【0035】上述のようにして形成された黒色電着膜
(凸部)46は、光学濃度が2.5〜5.0の範囲であ
ることが好ましく、例えば、光学濃度4.5程度とする
ことができ、このような黒色電着膜(凸部)46は光を
完全に遮蔽でき、ブラックマトリックスとしての機能も
満たすものである。また、黒色電着膜(凸部)46の面
積(切欠き部45の面積)は、対応するTFTアレイ基
板上のTFT素子の面積の4〜16倍程度とすることが
できる。
The black electrodeposition film (convex portion) 46 formed as described above preferably has an optical density in the range of 2.5 to 5.0, for example, an optical density of about 4.5. The black electrodeposition film (convex portion) 46 can completely block light and also fulfills the function as a black matrix. The area of the black electrodeposition film (convex portion) 46 (area of the cutout portion 45) can be set to about 4 to 16 times the area of the corresponding TFT element on the TFT array substrate.

【0036】次に、黒色電着膜(凸部)46が形成され
た透明基板42を水洗(純水)し遠心脱水してから10
0〜120℃の熱処理(黒色電着膜(凸部)46の仮硬
化処理)を行った後、20%透過率の露光箇所を現像で
きるような強化された現像条件で現像を行うことによ
り、ブラックマトリックス形成領域に相当する開口部4
8″を形成する(図3(D))。次いで、透明基板42
をブラックマトリックス用の電着液に浸漬して透明導電
膜47を通じて電流を流し、開口部48″に高分子樹脂
とカーボンブラック微粒子を析出させてブラックマトリ
ックス43を形成する(図3(E))。このようにブラ
ックマトリックス43を高分子樹脂とカーボンブラック
微粒子により形成するのは、上記の黒色電着膜(凸部)
46よりも小さな膜厚でブラックマトリックスに要求さ
れる2.5以上の光学濃度を可能とするためである。上
記のブラックマトリックス43を、例えば、光学濃度
3.0、厚み2μmのブラックマトリックスとして形成
した場合、黒色電着膜(凸部)46の高さ(図1におけ
る高さH1 )は4.0μmとなる。
Next, the transparent substrate 42 on which the black electrodeposition film (convex portion) 46 is formed is washed with water (pure water), centrifugally dehydrated, and then 10
After heat treatment at 0 to 120 ° C. (temporary curing treatment of the black electrodeposition film (convex portion) 46), development is carried out under strengthened development conditions capable of developing an exposed portion having 20% transmittance, Opening 4 corresponding to the black matrix formation area
8 ″ is formed (FIG. 3D). Then, the transparent substrate 42 is formed.
Is immersed in an electrodeposition liquid for a black matrix and an electric current is passed through the transparent conductive film 47 to deposit a polymer resin and carbon black fine particles in the openings 48 ″ to form a black matrix 43 (FIG. 3 (E)). As described above, the black matrix 43 is formed of the polymer resin and the carbon black fine particles because the black electrodeposition film (the convex portion) is formed.
This is because it is possible to achieve an optical density of 2.5 or more required for the black matrix with a film thickness smaller than 46. When the black matrix 43 is formed as a black matrix having an optical density of 3.0 and a thickness of 2 μm, the height of the black electrodeposition film (convex portion) 46 (height H 1 in FIG. 1 ) is 4.0 μm. Becomes

【0037】次に、透明基板42を水洗(純水)し遠心
脱水してから100〜120℃の熱処理(ブラックマト
リックス43の仮硬化処理)を行った後、透明基板42
の全面に露光を行ってから感光性塗膜48を剥離液によ
り除去する。さらに、水洗(純水)して遠心脱水してか
ら所定の温度(130〜180℃)で熱処理を行い、透
明基板42上に凸部46とブラックマトリックス43を
形成する工程2が完了する。
Next, the transparent substrate 42 is washed with water (pure water), centrifugally dehydrated, and then heat-treated at 100 to 120 ° C. (temporary curing treatment of the black matrix 43), and then the transparent substrate 42.
After the entire surface of is exposed, the photosensitive coating film 48 is removed by a peeling liquid. Furthermore, after washing with water (pure water) and centrifugal dehydration, heat treatment is performed at a predetermined temperature (130 to 180 ° C.) to complete the step 2 of forming the convex portions 46 and the black matrix 43 on the transparent substrate 42.

【0038】次に、工程3として、凸部46とブラック
マトリックス43とが形成された透明基板42上に、感
光性レジストを塗布して感光性塗膜49を形成する(図
4(A))。この感光性塗膜49の形成に使用する感光
性レジストは、特に制限はないが、後述する階調露光を
行う場合には、階調特性を有するポジレジスト(例え
ば、日本石油化学(株)製 N−4)を使用することが
できる。
Next, in step 3, a photosensitive resist is applied on the transparent substrate 42 on which the convex portions 46 and the black matrix 43 are formed to form a photosensitive coating film 49 (FIG. 4 (A)). . The photosensitive resist used for forming the photosensitive coating film 49 is not particularly limited, but in the case of performing gradation exposure described later, a positive resist having gradation characteristics (for example, manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd.) is used. N-4) can be used.

【0039】次いで、図2における青色着色層44Bの
形成領域は100%透過率、緑色着色層44Gの形成領
域は20%透過率、赤色着色層44Rの形成領域は5%
透過率、その他の残りの部分は0%透過率である階調マ
スクを用いて感光性塗膜49を露光する。
Next, in FIG. 2, the formation area of the blue coloring layer 44B is 100% transmittance, the formation area of the green coloring layer 44G is 20% transmittance, and the formation area of the red coloring layer 44R is 5%.
The photosensitive coating film 49 is exposed using a gradation mask having a transmittance of 0% for the rest of the light.

【0040】次に、100%透過率の露光箇所(青色着
色層44Bの形成領域)を現像できるような弱い現像条
件で現像を行った後、基板42を青色着色層用の電着液
に浸漬して透明導電膜47を通じて電流を流し、高分子
樹脂と青色顔料を析出させて青色着色層44Bを形成す
る(図4(B))。
Next, after development is performed under such a weak developing condition that an exposed portion having 100% transmittance (formation region of the blue coloring layer 44B) can be developed, the substrate 42 is dipped in an electrodeposition solution for the blue coloring layer. Then, an electric current is passed through the transparent conductive film 47 to deposit the polymer resin and the blue pigment to form the blue colored layer 44B (FIG. 4B).

【0041】次いで、透明基板42を水洗(純水)し遠
心脱水してから100〜120℃の熱処理(青色着色層
44Bの仮硬化処理)を行った後、20%透過率の露光
箇所を現像できるような現像条件で現像を行うことによ
り、緑色着色層44Gの形成領域に相当する箇所の透明
導電膜47を露出させる。その後、基板42を緑色着色
層用の電着液に浸漬して透明導電膜47を通じて電流を
流し、高分子樹脂と緑色顔料を析出させて緑色着色層4
4Gを形成する(図4(C))。
Next, the transparent substrate 42 is washed with water (pure water), centrifugally dehydrated, and then heat-treated at 100 to 120 ° C. (temporary curing treatment of the blue coloring layer 44B), and then the exposed portion having 20% transmittance is developed. By performing the development under such a development condition, the transparent conductive film 47 in the portion corresponding to the formation region of the green colored layer 44G is exposed. After that, the substrate 42 is dipped in an electrodeposition liquid for the green colored layer, and an electric current is passed through the transparent conductive film 47 to precipitate the polymer resin and the green pigment to deposit the green colored layer 4
4G is formed (FIG. 4C).

【0042】さらに、透明基板42を水洗(純水)し遠
心脱水してから100〜120℃の熱処理(緑色着色層
44Gの仮硬化処理)を行った後、5%透過率の露光箇
所を現像できるようなさらに強化された所定の現像条件
で現像を行うことにより、赤色着色層44Rの形成領域
に相当する箇所の透明導電膜47を露出させる。その
後、基板42を赤色着色層用の電着液に浸漬して透明導
電膜47を通じて電流を流し、高分子樹脂と赤色顔料を
析出させて赤色着色層44Rを形成する(図4
(D))。
Further, the transparent substrate 42 is washed with water (pure water), centrifugally dehydrated, and then heat treated at 100 to 120 ° C. (temporary curing treatment of the green coloring layer 44G), and then the exposed portion having 5% transmittance is developed. The transparent conductive film 47 is exposed at a location corresponding to the formation region of the red coloring layer 44R by performing development under a further enhanced predetermined development condition. After that, the substrate 42 is immersed in the electrodeposition liquid for the red colored layer and an electric current is passed through the transparent conductive film 47 to deposit the polymer resin and the red pigment to form the red colored layer 44R (FIG. 4).
(D)).

【0043】次に、透明基板42を水洗(純水)し遠心
脱水してから100〜120℃の熱処理(赤色着色層4
4Rの仮硬化処理)を行った後、透明基板42の全面に
露光を行ってから感光性塗膜49を剥離液により除去す
る。さらに、水洗(純水)して遠心脱水してから所定の
温度(130〜230℃)で熱処理を行い、透明基板4
2上に着色層44を形成する工程3が完了する(図4
(E))。
Next, the transparent substrate 42 is washed with water (pure water), centrifugally dehydrated, and then heat-treated at 100 to 120 ° C. (red coloring layer 4
After the 4R temporary curing treatment), the entire surface of the transparent substrate 42 is exposed, and then the photosensitive coating film 49 is removed by a peeling liquid. Further, after washing with water (pure water) and centrifugal dehydration, heat treatment is performed at a predetermined temperature (130 to 230 ° C.) to obtain the transparent substrate 4
Step 3 of forming the colored layer 44 on the second layer 2 is completed (FIG.
(E)).

【0044】上述の工程1乃至工程3により透明基板4
2上にブラックマトリックス43、着色層44および凸
部46が形成されたカラーフィルタ基板41は、その
後、透明基板42の全面あるいは所定領域に液晶層を駆
動するための透明電極(図1の透明電極17に相当)を
形成し、さらに、上述のようにして配向層を形成しラビ
ングによる配向処理を行った後、カラー液晶表示装置に
組み込まれる。
The transparent substrate 4 is formed by the above steps 1 to 3.
The color filter substrate 41 on which the black matrix 43, the colored layer 44 and the convex portions 46 are formed on the transparent substrate 42 is then formed on the entire surface of the transparent substrate 42 or in a predetermined area to drive the liquid crystal layer (the transparent electrode of FIG. 1). (Corresponding to No. 17), and further, the alignment layer is formed and the alignment treatment by rubbing is performed as described above, and then the resultant is incorporated into a color liquid crystal display device.

【0045】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法
は、上述の態様に限定されるものではない。例えば、透
明基板上に着色層を先に形成し、その後、ブラックマト
リックスと凸部を形成するものでもよい。すなわち、透
明基板42上に透明導電膜と感光性塗膜を形成する工程
1は上述のカラーフィルタ基板の製造方法と共通である
が、工程2では、工程1にて形成した感光性塗膜を使用
して上述のカラーフィルタ基板の製造方法の工程3の内
容と同様にして着色層を形成する。その後、工程3とし
て、着色層が形成された透明基板上に感光性塗膜を形成
し、この感光性塗膜を用いて上述のカラーフィルタ基板
の製造方法の工程2の内容と同様にして凸部とブラック
マトリックスとを形成するものである。
The manufacturing method of the color filter substrate of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, the colored layer may be first formed on the transparent substrate, and then the black matrix and the convex portions may be formed. That is, Step 1 of forming the transparent conductive film and the photosensitive coating film on the transparent substrate 42 is common to the above-described method for manufacturing a color filter substrate, but in Step 2, the photosensitive coating film formed in Step 1 is formed. The colored layer is formed by using the same method as in step 3 of the method for manufacturing a color filter substrate described above. Then, in step 3, a photosensitive coating film is formed on the transparent substrate on which the colored layer is formed, and the photosensitive coating film is used to form a convex in the same manner as in step 2 of the method for manufacturing a color filter substrate described above. And a black matrix.

【0046】また、上述のカラーフィルタ基板の製造方
法では、いずれも階調露光を行い、露光量の多い順に現
像、電着を行うものであったが、本発明のカラーフィル
タ基板の製造方法はこれに限定されるものではない。す
なわち、階調露光を行わず、凸部、ブラックマトリック
スおよび各色の着色パターンごとに、露光と現像・電着
とを繰り返し行うようにしてもよい。さらに、上述のカ
ラーフィルタ基板の製造方法では、凸部とブラックマト
リックスを形成した後、感光性塗膜を剥離し、再度、感
光性塗膜を形成してから着色層を形成するものである
が、一度形成した感光性塗膜を用いて凸部、ブラックマ
トリックスおよび着色層の全てを形成してもよい。
Further, in the above-mentioned color filter substrate manufacturing method, gradation exposure is performed, and development and electrodeposition are performed in descending order of exposure amount. However, the color filter substrate manufacturing method of the present invention is It is not limited to this. That is, the gradation exposure may not be performed, and the exposure, the development and the electrodeposition may be repeatedly performed for each of the convex portion, the black matrix and the colored pattern of each color. Further, in the above-described method for manufacturing a color filter substrate, after forming the convex portion and the black matrix, the photosensitive coating film is peeled off, the photosensitive coating film is formed again, and then the colored layer is formed. Alternatively, all of the convex portions, the black matrix and the colored layer may be formed using the photosensitive coating film once formed.

【0047】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法に
おいて用いられる電着材料は、一般に有機材料(高分子
材料)からなり、その原形は電着塗装法としてよく知ら
れている。電着塗装では、電気化学的な主電極との反応
によりカチオン電着とアニオン電着とがある。これは、
電着材料がカチオンとして存在するか、アニオンとして
挙動するかで分類される。電着に用いられる高分子樹脂
としては、天然油脂系、合成油脂系、アルキッド樹脂
系、ポリエステル樹脂系、アクリル樹脂系、エポキシ樹
脂系等の種々の有機高分子樹脂が挙げられる。
The electrodeposition material used in the method for producing a color filter substrate of the present invention is generally made of an organic material (polymer material), and its original form is well known as an electrodeposition coating method. In electrodeposition coating, there are cation electrodeposition and anion electrodeposition due to electrochemical reaction with the main electrode. this is,
It is classified depending on whether the electrodeposition material exists as a cation or behaves as an anion. Examples of the polymer resin used for electrodeposition include various organic polymer resins such as natural fats / oils, synthetic fats / oils, alkyd resins, polyester resins, acrylic resins, and epoxy resins.

【0048】アニオン型では、古くからマレイン化油や
ポリブタジエン系樹脂が知られており、電着物質の硬化
は酸化重合反応による。カチオン型はエポキシ系樹脂が
多く、単独あるいは変性されて使用できる。その他に、
メラミン系樹脂、アクリル系樹脂等のいわゆるポリアミ
ノ系樹脂が多く用いられ、熱硬化や光硬化等により強固
な着色層が形成できる。
In the anionic type, maleated oil and polybutadiene resin have been known for a long time, and the curing of the electrodeposition material is based on the oxidative polymerization reaction. The cation type is mostly an epoxy resin and can be used alone or modified. Other,
So-called polyamino resins such as melamine resins and acrylic resins are often used, and a strong colored layer can be formed by thermosetting, photocuring or the like.

【0049】カラーフィルタ基板製造における電着で
は、アニオン型またはカチオン型電着浴中に微粉砕され
た顔料や染料を分散させ、イオン性高分子樹脂とともに
導電性部に共析させる。
In electrodeposition in the production of a color filter substrate, the finely pulverized pigment or dye is dispersed in an anion or cation type electrodeposition bath and co-deposited with the ionic polymer resin on the conductive part.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればカ
ラーフィルタ基板とTFTアレイ基板とを貼り合わせた
時に、カラーフィルタ基板のブラックマトリックス形成
領域内に設けられた遮光性の凸部がTFTアレイ基板上
のTFT素子と対向し、この凸部の高さとTFT素子の
高さとの合計によりカラーフィルタ基板とTFTアレイ
基板との間隙が規制されるため、両基板の間隙精度が高
くなり、かつ、カラーフィルタ基板に形成される凸部の
高さは、カラー液晶表示装置に要求される液晶層の厚み
(両基板の間隙)よりも小さくてよいため、配向層を形
成してのラビング配向処理が容易に行え、これにより、
均一な厚みの液晶層を備え、輝度ムラ、色ムラのないコ
ントラスト比の高い表示品質の優れたカラー液晶表示装
置が可能となり、また、カラーフィルタ基板を電着法に
より作製することで工程が簡略化され、製造コストを低
減することができる。
As described above in detail, according to the present invention, when the color filter substrate and the TFT array substrate are bonded together, the light-shielding convex portion provided in the black matrix forming region of the color filter substrate is formed. Since the gap between the color filter substrate and the TFT array substrate is regulated by the total of the height of the convex portion and the height of the TFT element facing the TFT element on the TFT array substrate, the precision of the gap between the two substrates becomes high, In addition, the height of the convex portion formed on the color filter substrate may be smaller than the thickness of the liquid crystal layer (gap between the two substrates) required for the color liquid crystal display device. It is easy to process and
With a uniform thickness liquid crystal layer, a color liquid crystal display device with high contrast ratio and high brightness without unevenness in brightness or color can be obtained. Also, the process is simplified by manufacturing the color filter substrate by electrodeposition. It is possible to reduce the manufacturing cost.

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

【図1】本発明のカラー液晶表示装置の一実施例を示す
端部近傍の部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view near an end showing an embodiment of a color liquid crystal display device of the present invention.

【図2】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法により
製造されたカラーフィルタ基板の一例の一部を示す平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing a part of an example of a color filter substrate manufactured by the method for manufacturing a color filter substrate of the present invention.

【図3】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一実
施例を説明するための図であり、製造方法の各工程にお
ける図2のX−X線断面の状態を順次示した図である。
3A and 3B are views for explaining one embodiment of the method for manufacturing the color filter substrate of the present invention, which is a view sequentially showing the state of the cross section along the line XX in FIG. 2 in each step of the manufacturing method.

【図4】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一実
施例を説明するための図であり、製造方法の各工程にお
ける図2のX−X線断面の状態を順次示した図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining one embodiment of the method of manufacturing the color filter substrate of the present invention, which is a diagram sequentially showing the state of the XX line cross section of FIG. 2 in each step of the manufacturing method.

【符号の説明】 1…カラー液晶表示装置 2,41…カラーフィルタ基板 3…TFTアレイ基板 4…シール部材 5…液晶層 6…偏光板 11,21,42…透明基板 12,47…透明導電膜 14,46…凸部 15,43…ブラックマトリックス 16(16R,16G,16B),44(44R,44
G,44B)…着色層 17…透明電極 18,31…配向層 22…TFT素子
[Explanation of reference numerals] 1 ... Color liquid crystal display device 2, 41 ... Color filter substrate 3 ... TFT array substrate 4 ... Seal member 5 ... Liquid crystal layer 6 ... Polarizing plate 11, 21, 42 ... Transparent substrate 12, 47 ... Transparent conductive film 14, 46 ... Convex portion 15, 43 ... Black matrix 16 (16R, 16G, 16B), 44 (44R, 44)
G, 44B) ... Colored layer 17 ... Transparent electrode 18, 31 ... Alignment layer 22 ... TFT element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大美賀 広芳 神奈川県横浜市港北区篠原東三丁目20番17 号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyoshi Omiga 3-20-17 Shinohara Higashi, Kohoku Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に所定のパターンで形成されたブ
ラックマトリックスおよび複数色からなる着色層とを備
えるカラーフィルタ基板と、基板上に複数のTFT素子
を備えるTFTアレイ基板とを貼り合わせ、前記両基板
の間隙部に液晶層を有するカラー液晶表示装置におい
て、 前記カラーフィルタ基板は前記ブラックマトリックス形
成領域内に遮光性の凸部を有し、該凸部が前記TFTア
レイ基板上の前記TFT素子に対向するように前記カラ
ーフィルタ基板と前記TFTアレイ基板とを貼り合わせ
たことを特徴とするカラー液晶表示装置。
1. A color filter substrate having a black matrix formed in a predetermined pattern on a substrate and a colored layer having a plurality of colors, and a TFT array substrate having a plurality of TFT elements on the substrate are bonded to each other, and In a color liquid crystal display device having a liquid crystal layer in a gap between both substrates, the color filter substrate has a light-shielding convex portion in the black matrix forming region, and the convex portion is the TFT element on the TFT array substrate. A color liquid crystal display device, characterized in that the color filter substrate and the TFT array substrate are bonded so as to face each other.
【請求項2】 前記凸部は前記TFT素子に当接してい
ることを特徴とする請求項1に記載のカラー液晶表示装
置。
2. The color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the convex portion is in contact with the TFT element.
【請求項3】 前記凸部の前記着色層より突出している
高さは、2.0〜6.0μmの範囲となるように設定さ
れていることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載のカラー液晶表示装置。
3. The height of the protrusion protruding from the colored layer is set to fall within a range of 2.0 to 6.0 μm. The described color liquid crystal display device.
【請求項4】 前記凸部は、高分子樹脂中に赤色顔料、
緑色顔料および青色顔料が分散含有され形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載のカラー液晶表示装置。
4. The convex portion is a red pigment in a polymer resin,
The color liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein a green pigment and a blue pigment are dispersed and contained.
【請求項5】 基板と、該基板上に所定のパターンで形
成されたブラックマトリックスおよび複数色からなる着
色層とを備え、前記ブラックマトリックス形成領域内に
遮光性の凸部を有することを特徴とするカラーフィルタ
基板。
5. A substrate, a black matrix formed in a predetermined pattern on the substrate, and a colored layer composed of a plurality of colors, and a light-shielding convex portion in the black matrix forming region. Color filter substrate.
【請求項6】 前記凸部は前記着色層より2.0〜6.
0μmの範囲で突出していることを特徴とする請求項5
に記載のカラーフィルタ基板。
6. The convex portion is 2.0 to 6.
6. The protrusion is in the range of 0 μm.
The color filter substrate described in.
【請求項7】 基板の少なくとも所定の領域に導電性層
を形成し、前記基板の導電性層形成面側に感光性塗膜を
形成する工程1と、 前記感光性塗膜を所定パターンで露光して現像し、露出
した前記導電性層上に遮光性の凸部とブラックマトリッ
クスとを電着により形成する工程2と、 前記基板上に再度感光性塗膜を形成し、前記感光性塗膜
を所定パターンで露光して現像し、露出した前記導電性
層上に電着により複数色からなる着色層を形成する工程
3と、を有することを特徴とするカラーフィルタ基板の
製造方法。
7. A step 1 of forming a conductive layer on at least a predetermined region of a substrate and forming a photosensitive coating on the side of the substrate on which the conductive layer is formed, and exposing the photosensitive coating with a predetermined pattern. And develop to form a light-shielding convex portion and a black matrix on the exposed conductive layer by electrodeposition, and a photosensitive coating film is formed again on the substrate, and the photosensitive coating film is formed. Is exposed to light in a predetermined pattern and developed, and a colored layer having a plurality of colors is formed on the exposed conductive layer by electrodeposition, and a method of manufacturing a color filter substrate.
【請求項8】 前記工程2において、高分子樹脂と赤色
顔料、緑色顔料および青色顔料とを電着により析出させ
て前記凸部を形成することを特徴とする請求項7に記載
のカラーフィルタ基板の製造方法。
8. The color filter substrate according to claim 7, wherein in the step 2, the polymer resin and a red pigment, a green pigment and a blue pigment are deposited by electrodeposition to form the protrusions. Manufacturing method.
【請求項9】 前記工程2の露光は、露光量が少なくと
も3段階に異なる階調露光であることを特徴とする請求
項7または請求項8に記載のカラーフィルタ基板の製造
方法。
9. The method for manufacturing a color filter substrate according to claim 7, wherein the exposure in step 2 is gradation exposure in which the exposure amount is different in at least three stages.
【請求項10】 基板の少なくとも所定の領域に導電性
層を形成し、前記基板の導電性層形成面側に感光性塗膜
を形成する工程1と、 前記感光性塗膜を所定パターンで露光して現像し、露出
した前記導電性層上に電着により複数色からなる着色層
を形成する工程2と、 前記基板上に再度感光性塗膜を形成し、前記感光性塗膜
を所定パターンで露光して現像し、露出した前記導電性
層上に遮光性の凸部とブラックマトリックスとを電着に
より形成する工程3と、を有することを特徴とするカラ
ーフィルタ基板の製造方法。
10. A step 1 of forming a conductive layer on at least a predetermined region of a substrate and forming a photosensitive coating film on the conductive layer forming surface side of the substrate, and exposing the photosensitive coating film in a predetermined pattern. And developing, and forming a colored layer consisting of a plurality of colors on the exposed conductive layer by electrodeposition, forming a photosensitive coating film again on the substrate, the photosensitive coating film in a predetermined pattern And step 3 of forming a light-shielding convex portion and a black matrix on the exposed conductive layer by electro-deposition, and manufacturing the color filter substrate.
【請求項11】 前記工程3において、高分子樹脂と赤
色顔料、緑色顔料および青色顔料とを電着により析出さ
せて前記凸部を形成することを特徴とする請求項10に
記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
11. The color filter substrate according to claim 10, wherein in the step 3, a polymer resin and a red pigment, a green pigment and a blue pigment are deposited by electrodeposition to form the protrusions. Manufacturing method.
【請求項12】 前記工程3の露光は、露光量が少なく
とも3段階に異なる階調露光であることを特徴とする請
求項10または請求項11に記載のカラーフィルタ基板
の製造方法。
12. The method for manufacturing a color filter substrate according to claim 10, wherein the exposure in the step 3 is gradation exposure in which the exposure amount is different in at least three stages.
【請求項13】 基板の少なくとも所定の領域に導電性
層を形成し、前記基板の導電性層形成面側に感光性塗膜
を形成する工程1と、 前記感光性塗膜を所定パターンで露光して現像し、露出
した前記導電性層上に、遮光性の凸部、ブラックマトリ
ックスおよび複数色からなる着色層を電着により形成す
る工程2と、を有することを特徴とするカラーフィルタ
基板の製造方法。
13. A step 1 of forming a conductive layer on at least a predetermined region of a substrate and forming a photosensitive coating on the side of the substrate on which the conductive layer is formed, and exposing the photosensitive coating with a predetermined pattern. And developing to form a light-shielding convex portion, a black matrix, and a colored layer composed of a plurality of colors on the exposed conductive layer by electrodeposition, 2. Production method.
【請求項14】 前記工程2において、高分子樹脂と赤
色顔料、緑色顔料および青色顔料とを電着により析出さ
せて前記凸部を形成することを特徴とする請求項13に
記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
14. The color filter substrate according to claim 13, wherein in step 2, a polymer resin and a red pigment, a green pigment, and a blue pigment are deposited by electrodeposition to form the protrusions. Manufacturing method.
【請求項15】 前記工程2の露光は、露光量が少なく
とも3段階に異なる階調露光であることを特徴とする請
求項13または請求項14に記載のカラーフィルタ基板
の製造方法。
15. The method of manufacturing a color filter substrate according to claim 13, wherein the exposure in step 2 is gradation exposure in which the exposure amount is different in at least three stages.
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