JPH11352322A - Color filter and color liquid crystal display device using the same - Google Patents

Color filter and color liquid crystal display device using the same

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JPH11352322A
JPH11352322A JP9890899A JP9890899A JPH11352322A JP H11352322 A JPH11352322 A JP H11352322A JP 9890899 A JP9890899 A JP 9890899A JP 9890899 A JP9890899 A JP 9890899A JP H11352322 A JPH11352322 A JP H11352322A
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JP
Japan
Prior art keywords
black matrix
color filter
color
liquid crystal
colored layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9890899A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Goto
Junji Kajita
Takaharu Tsuda
Shinichi Yamada
申一 山田
哲哉 後藤
純司 梶田
敬治 津田
Original Assignee
Toray Ind Inc
東レ株式会社
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter for preventing the generation of voids in an opening part and cracks to a colored layer in a process for manufacturing the color filter with a color piling-up spacer and to provide a liquid crystal display element of excellent quality with less disturbance in liquid crystal alignment. SOLUTION: In this color filter in which a black matrix 2 is provided on a substrate and respective colored layers 3-5 of three primary colors R, G and B are provided so as to cover an opening part of the black matrix 2, (A) plural color piling-up spacers formed by the lamination of the respective colored layers 3-5 of the three primary colors are provided in a part on the black matrix 2 and (B) at least one of the colored layers 3-5 for covering the opening part of the black matrix 2 is formed continuously from the opening part to the formation position of the spacers.

Description

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

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スペーサー機能を有するカラーフィルタ及びそれを用いたカラー液晶表示装置に関する。 The present invention relates to relates to a color liquid crystal display device using a color filter and it has a spacer function.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来、使用されているカラー液晶表示装置は、液晶層の厚み(セルギャップ)を保持するために、一般に、薄膜トランジスタ(TFT)や、複数の走査電極等を具備した電極基板とカラーフィルタ側の基板との間にプラスチックビーズ又はガラスビーズ若しくはガラスカットファイバーをスペーサーとして有する。 Conventionally, a color liquid crystal display device being used, in order to retain the thickness of the liquid crystal layer (cell gap), in general, and a thin film transistor (TFT), and the electrode substrate provided with the plurality of scan electrodes, and the like between the color filter side substrate having a plastic beads or glass beads or glass cut fibers as a spacer. ここでプラスチックビーズ等のスペーサーは気流に乗せて散布されるため、電極基板とカラーフィルタ基板のどの位置(面内位置)に配置されるか定まらない。 Here, since the spacer such as plastic beads are sprayed placed on stream, indeterminate or is arranged at any position of the electrode substrate and the color filter substrate (plane position).

【0003】このため、画素上に位置するスペーサーによる光の散乱や透過により液晶表示素子の表示品位が低下するという問題がある。 [0003] Therefore, there is a problem that the display quality of the liquid crystal display device is reduced by the light scattering and transmission by the spacers positioned on the pixel.

【0004】プラスチックビーズ等のスぺーサーを散布して使用する液晶表示素子には、この他にも下記の問題がある。 [0004] For the liquid crystal display element to be used if it is sprayed with spacers such as plastic beads, in addition to this there is the following problem. すなわち、スぺーサーが、球状あるいは棒状の形状であり、セル圧着時に点又は線で接触するために、 In other words, spacers are in the form of spherical or rod-shaped, in order to contact points or lines during cell crimping,
配向膜や透明電極が破損し、表示欠陥が発生しやすいという欠点がある。 Oriented film or a transparent electrode is damaged, there is a disadvantage that the display defect is likely to occur. さらに配向膜や透明電極の破損により、液晶が汚染され、液晶に印加される実効電圧が低下しやすいという欠点もある。 Further the damage to the alignment layer or transparent electrode, the liquid crystal is contaminated, the effective voltage applied to the liquid crystal is a drawback of easy decrease.

【0005】また、気流に乗せてスペーサーを均一に散布する工程は歩留まりが良好でなく、また生産性が低い問題がある。 [0005] The step of uniformly spraying spacer put on airflow yield is not satisfactory, also has low productivity problem. あるいは散布するスペーサーの粒度分布を高精度に分級してから使用することが必要であり、高コストであることから、簡便な方法で安定した表示品位の液晶表示素子を得ることが難しい。 Alternatively the particle size distribution of the spacer spraying is necessary to use after classification with high accuracy, because it is expensive, it is difficult to obtain a liquid crystal display device of stable display quality by a simple method.

【0006】これらの問題点に対して、特開昭56−1 [0006] with respect to these problems, JP-A-56-1
40324、特開昭63−82405、特開平4−93 40324, JP-A-63-82405, JP-A-4-93
924、特開平5−196946では、2色あるいは3 924, in JP-A-5-196946, two colors or three
色の着色層を重ね合わせた構造をスペーサーとして用いることが提案されている。 The structure superimposed colored layers of the color has been proposed to use as a spacer.

【0007】また、図9に示すように、色重ねスペーサーを形成するために開口部を覆う着色層パターンと色重ねスペーサー部との間に切り欠き部を設けると、着色層とブラックマトリックス部の重なり幅が小さくなるので、画面の高開口率化に伴いブラックマトリックスも着色層もない白抜けの発生確率が大きくなったり、着色層の耐熱性が低下し切り欠き部からクラックが発生する場合があった。 Further, as shown in FIG. 9, color superposition By providing the cutout portion between the colored layer patterns and colors superimposed spacer portion that covers the opening to form a spacer colored layer and the black matrix portion since the overlapping width is reduced, a black matrix with a high aperture ratio of the screen is also bigger or the probability of occurrence of neither white spot color layer, is the heat resistance of the colored layer cracks from-outs outright reduced there were.

【0008】 [0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、色重ねスペーサー付きカラーフィルターを製造する工程において、開口部における白抜けや着色層へのクラックの発生を防止することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention has been made in view of the shortcomings of the prior art, it is an object in the step of producing a spacer with a color filter superimposed colors, spots Ya white at the opening It is to prevent the occurrence of cracks in the colored layer.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するために、本発明のカラー液晶表示装置は、以下の構成を有するものである。 To achieve the above objects SUMMARY OF THE INVENTION The color liquid crystal display device of the present invention has the following configuration.

【0010】すなわち、基板上にブラックマトリックスを設け、該ブラックマトリックスの開口部を被覆するように3原色のそれぞれの着色層を設けたカラーフィルターにおいて、(A)前記ブラックマトリックス上の一部に3原色のそれぞれの着色層の積層により形成された色重ねスペーサーが複数設けられ、(B)前記ブラックマトリックスの開口部を覆う着色層の少なくとも1層が、 [0010] That is, a black matrix provided on the substrate, a color filter provided with respective colored layers of three primary colors so as to cover the opening of the black matrix, on a part of the (A) the black matrix 3 color superimposition spacer formed by lamination of the respective colored layers of primary colors provided in plural, at least one layer of colored layer that covers the opening of the (B) the black matrix,
前記開口部から前記スペーサー形成位置まで連続して形成されていることを特徴とするカラーフィルター。 A color filter characterized by being formed continuously from the opening to the spacer-forming position.

【0011】 [0011]

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタは、基板上にブラックマトリックスを設け、さらにその上に3原色から成る各着色層を複数配列したものである。 The color filter of the embodiment of the present invention is a black matrix provided on the substrate, in which further arranges a plurality respective colored layers comprising three primary colors thereon. カラーフィルターは3原色から成る各着色層により被覆された画素を一絵素とし、多数の絵素により構成されている。 Color filter pixels covered by the colored layer made of three primary colors as one pixel is constituted by a number of picture elements.
ここで言う、ブラックマトリックスは、各画素間に配列された遮光領域を示し、液晶表示装置の表示コントラストを向上させるために設けられる。 Here, the black matrix exhibits a light blocking areas arranged between individual pixels, is provided in order to improve the display contrast of the liquid crystal display device.

【0012】本発明のカラーフィルターに用いられる基板のうち透明な基板としては、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又はシート等が好ましく用いられる。 [0012] As the transparent substrate of the substrate used for the color filter of the present invention is not limited in particular, quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, the surface of the soda-lime glass having a silica-coated inorganic glasses, films or sheets of an organic plastic is preferably used. これら基板上に必要に応じて薄膜トランジスターなどの駆動素子や配線等を設けても良い。 If necessary these substrates may be provided driving elements and wiring or the like such as a thin film transistor.

【0013】この基板上にブラックマトリックスが設けられる。 [0013] The black matrix is ​​provided on the substrate. ブラックマトリックスは、クロム等の金属又はそれらの酸化物等で形成してもよいが、樹脂及び遮光剤から成る樹脂ブラックマトリックスを形成することが製造コストや廃棄物処理コストの面から好ましい。 The black matrix may be formed of chromium metal or oxides thereof, such as such, but to form a resin black matrix comprising a resin and a light-shielding agent is preferred from the viewpoint of production cost and waste disposal costs. また十分なセルギャップを確保しやすい点でも樹脂ブラックマトリックスが好ましい。 Also the resin black matrix is ​​preferred in that easy to ensure sufficient cell gap. この場合、ブラックマトリックスに用いられる樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられる。 In this case, as the resin used in the black matrix is ​​not particularly limited, an epoxy resin, an acrylic resin, a photosensitive or non-photosensitive material such as urethane resin, polyester resin, polyimide resin, polyolefin resin It is preferably used. ブラックマトリックス用樹脂は、画素や保護膜に用いられる樹脂よりも高い耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、ブラックマトリックス形成後の工程で使用される有機溶剤に耐性を持つ樹脂が好ましいことからポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。 The black matrix resin is preferably a resin having high heat resistance than the resin used in the pixel and the protective layer, also, polyimide since the resin is preferably resistant to organic solvents used in the subsequent step forming a black matrix resins are particularly preferred.

【0014】ここで、ポリイミド樹脂としては、特に限定されるものではないが、通常下記一般式[I]で表される構造単位を主成分とするポリイミド前駆体(n=1 [0014] Here, as the polyimide resin, is not particularly limited, the polyimide precursor composed mainly of structural units represented by the normal following general formula [I] (n = 1
〜2)を、加熱又は適当な触媒によってイミド化したものが好適に用いられる。 The ~ 2), it is suitably used imidized by heating or an appropriate catalyst.

【0015】 [0015]

【化1】 [Formula 1]

【0016】また、ポリイミド系樹脂には、イミド結合の他に、アミド結合、スルホン結合、エーテル結合、カルボニル結合等のイミド結合以外の結合が含まれていても差支えない。 Further, the polyimide resin, in addition to imide bonds, amide bonds, sulfone bonds, ether bonds, no problem also contain linkages other than imide bonds in a carbonyl bond or the like.

【0017】上記一般式[I] 中、R 1は少なくとも2個以上の炭素原子を有する3価又は4価の有機基である。 [0017] In the above general formula [I], R 1 is a trivalent or tetravalent organic group having at least two carbon atoms.
耐熱性の面から、R 1は環状炭化水素、芳香族環又は芳香族複素環を含有し、かつ、炭素数6〜30の3価又は4価の基が好ましい。 From the viewpoint of heat resistance, R 1 is cyclic hydrocarbon, containing an aromatic ring or aromatic heterocyclic ring, and preferably trivalent or tetravalent group having 6 to 30 carbon atoms. 1の例として、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンチル基等が挙げられるがこれらに限定されない。 Examples of R 1, include a phenyl group, a biphenyl group, terphenyl group, naphthalene group, perylene group, diphenyl ether group, diphenyl sulfone group, diphenyl propane group, benzophenone group, biphenyl trifluoropropane group, cyclobutyl group, cyclopentyl group and the like be, but are not limited to these.

【0018】R 2は少なくとも2個以上の炭素原子を有する2価の有機基であるが、耐熱性の面から、R 2は環状炭化水素、芳香族環又は芳香族複素環を含有し、かつ炭素数6〜30の2価の基が好ましい。 [0018] Although R 2 is a divalent organic group having at least 2 or more carbon atoms, from the viewpoint of heat resistance, R 2 contains a cyclic hydrocarbon, aromatic ring or aromatic heterocyclic ring, and preferred divalent group having 6 to 30 carbon atoms. 2の例として、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェニルメタン基、シクロヘキシルメタン基等が挙げられるがこれらに限定されない。 Examples of R 2, phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthalene group, perylene group, diphenyl ether group, diphenyl sulfone group, diphenyl propane group, benzophenone group, biphenyl trifluoropropane group, diphenyl methane group, a cyclohexyl methane group and the like including but not limited to. 構造単位[I] を主成分とするポリマーは、R 1 、R Polymers composed mainly of structural units [I] is, R 1, R 2がこれらのうち各々1種から構成されていてもよいし、各々2種以上から構成される共重合体であってもよい。 2 may be composed of one each of these may each be a copolymer composed of two or more. さらに、基板との接着性を向上させるために、耐熱性を低下させない範囲でジアミン成分として、シロキサン構造を有するビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどを共重合するのが好ましい。 Furthermore, in order to improve the adhesion to the substrate, as the diamine component without compromising the heat resistance, it is preferable to copolymerize bis (3-aminopropyl) tetramethyl disiloxane having a siloxane structure.

【0019】構造単位[I] を主成分とするポリマーの具体的な例として、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'- [0019] The structural units [I] Specific examples of the polymer mainly composed of pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'- Benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-
ビフェニルトリフルオロプロパンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物等から成る群から選ばれた1種以上のカルボン酸二無水物と、パラフェニレンジアミン、3,3'- ジアミノジフェニルエーテル、4,4'- ジアミノジフェニルエーテル、3,4'- ジアミノジフェニルエーテル、3,3'- ジアミノジフェニルスルホン、4,4'- ジアミノジフェニルスルホン、4,4'- ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4'- Biphenyl-trifluoropropane dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride is selected from 2,3,5-carboxymethyl group consisting cyclopentyl acetic dianhydride, etc. and one or more carboxylic acid dianhydride, p-phenylenediamine, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4 , 4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-
ジアミノジフェニルメタンなどの群から選ばれた1種以上のジアミンから合成されたポリイミド前駆体が挙げられるが、これらに限定されない。 Polyimide precursors synthesized from one or more diamines selected from the group consisting of diaminodiphenylmethane include, but are not limited to. これらのポリイミド前駆体は公知の方法、すなわち、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを選択的に組み合わせ、溶媒中で反応させることにより合成される。 These polyimide precursors are known methods, i.e., selectively combining tetracarboxylic dianhydride and a diamine, it is synthesized by reacting in a solvent.

【0020】ブラックマトリックス用の遮光剤としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化窒化チタン、 [0020] As the light blocking agent for black matrix, carbon black, titanium oxide, titanium nitride,
酸化マンガン、四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色の顔料の混合物等を用いることができる。 Manganese oxide, tetroxide iron metal oxide powder, metal sulfide powder, in addition to the metal powder, it is possible to use red, blue, mixtures of green pigment. この中でも、非金属系の遮光剤としては、特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ましい。 Among them, as the light shielding agent of non-metallic, in particular carbon black excellent light-shielding property, particularly preferred. 分散の良い粒径の小さいカーボンブラックは主として茶系統の色調を呈するので、カーボンブラックに対する補色の顔料を混合させて無彩色にするのが好ましい。 Since small carbon black dispersion good particle size mainly exhibits the color tone of brownish, preferably achromatic by mixing complementary pigment to carbon black. また、金属系遮光剤としては、酸化窒化チタン、酸化チタン、マンガン酸化物が、分散性の点から好ましい。 The metal light-shield agents, titanium oxynitride, titanium oxide, manganese oxide are preferred from the viewpoint of dispersibility.

【0021】ブラックマトリックス用の樹脂がポリイミドの場合、黒色ペースト溶媒としては、通常、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、 [0021] When the resin for the black matrix of polyimide, as a black paste solvent, usually, N- methyl-2-pyrrolidone, N, N- dimethylacetamide,
N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系極性溶媒、 N, amide polar solvents such as N- dimethylformamide,
γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒等が好適に使用される。 Lactone-based polar solvents such like γ- butyrolactone is preferably used.

【0022】カーボンブラックや、カーボンブラックに対して補色の顔料等の遮光剤を分散させる方法としては、例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤等を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、 [0022] or carbon black, as a method of dispersing a light-shielding agent such as a pigment of complementary color with respect to the carbon black, for example, after mixing the light-shielding agent or a dispersing agent or the like in the polyimide precursor solution, a three-roll, sand grinder,
ボールミルなどの分散機中で分散させる方法などがあるが、この方法に特に限定されない。 And a method of dispersing in a dispersing machine in a ball mill etc., but is not limited to this method. また、カーボンブラックの分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上のために種々の添加剤が加えられていてもよい。 The dispersibility improving carbon black, or various additives for coating properties and leveling properties improvement may also be added.

【0023】樹脂ブラックマトリックスの製法としては、黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、 [0023] As preparation of the resin black matrix, coating a black paste on the transparent substrate, after drying,
パターニングを行う。 Patterning is carried out. 黒色ペーストを塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥(セミキュア)を行う。 As a method for applying a black paste, dip method, roll coater method, a spinner method, a die coating method, a method by a wire bar is preferably used, performed heat drying (semi-cure) using the following, oven or hot plate . セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布料により異なるが、通常60〜200℃で1〜60分加熱することが好ましい。 Semi-cure conditions, resins used, the solvent may vary depending paste coating agents, it is preferable to heat for 1 to 60 minutes at normal 60 to 200 ° C..

【0024】このようにして得られた黒色ペースト被膜は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。 [0024] Thus black paste coating thus obtained, if the resin is a non-photosensitive resin, after the formation of the positive photoresist coating is formed thereon, and in the resin is a photosensitive resin some cases, after forming directly or oxygen barrier film, exposure and development performed. 必要に応じて、ポジ形フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、また、加熱乾燥(本キュア)する。 If necessary, remove the positive type photoresist or the oxygen blocking film, also heated and dried (main cure). 本キュア条件は、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布料により若干異なるが、通常200〜300℃で1〜60分加熱するのが一般的である。 Main cure conditions, in the case of obtaining a polyimide resin from a precursor is somewhat different by the coating agents, it is common to heat 1-60 minutes usually 200 to 300 [° C.. 以上のプロセスにより、基板上にブラックマトリックスが形成される。 By the above process, the black matrix is ​​formed on the substrate.

【0025】本発明で用いられるブラックマトリックスの膜厚は、好ましくは0.1〜1.5μm、より好ましくは0.8〜1.2μmである。 The thickness of the black matrix used in the present invention is preferably 0.1 to 1.5 [mu] m, more preferably 0.8~1.2Myuemu. この膜厚が0.1μm The thickness of 0.1μm
よりも薄い場合には十分なセルギャップの確保が難しくなり、また、樹脂ブラックマトリックスの場合は遮光性が不十分になることからも好ましくない。 It becomes difficult to secure a sufficient cell gap when thinner than, also, in the case of the resin black matrix is ​​not preferable in that the light-shielding becomes insufficient. 一方、膜厚が1.5μmよりも厚い場合には、遮光性は確保できるものの、カラーフィルターの平坦性が犠牲になり易く、段差が生じやすい。 On the other hand, if the thickness is thicker than 1.5μm, although the light-shielding property can be secured, easy flatness of the color filter is sacrificed, the step is likely to occur. 表面段差が生じた場合、カラーフィルタ上部に透明導電膜や液晶配向膜を形成させても段差はほとんど軽減されず、液晶配向膜のラビングによる配向処理が不均一になったり、セルギャップにバラツキが生じたりして、液晶表示素子の表示品位が低下する。 If the surface level difference occurs, even by forming a transparent conductive film and a liquid crystal alignment film on the color filter top step is hardly reduced, orientation treatment by rubbing the liquid crystal alignment film may become uneven, is variation in the cell gap and or caused, display quality of the liquid crystal display device is reduced. このような場合に表面段差を小さくするためには、着色層上に透明保護膜を設けることが有効であるが、カラーフィルターの構造が複雑になり、製造コストが高くなる点では不利である。 To reduce the surface step in such a case, it is effective to provide a transparent protective film to the colored layer, it complicates the structure of the color filter, is disadvantageous in that the manufacturing cost becomes high.

【0026】また、ブラックマトリックスの遮光性は、 [0026] In addition, light-shielding properties of the black matrix,
OD値(透過率の逆数の常用対数)で表されるが、液晶表示素子の表示品位を向上させるためには、好ましくは2.5以上であり、より好ましくは3.0以上である。 Is represented by an OD value (common logarithm of the reciprocal of the transmittance), in order to improve the display quality of the liquid crystal display device is preferably 2.5 or more, more preferably 3.0 or more.
また、ブラックマトリックスの膜厚の好適な範囲を前述したが、OD値の上限は、これとの関係で定められるべきである。 Although the above-described preferred range of thickness of the black matrix, the upper limit of the OD value should be determined in relation to this.

【0027】ブラックマトリックスの反射率は、反射光による影響を低減し液晶表示素子の表示品位を向上させるために、400〜700nmの可視領域での視感度補正された反射率(Y値)で2%以下が好ましく、より好ましくは1%以下である。 The reflectance of the black matrix, in order to improve and reduce the influence by the reflected light and the display quality of the liquid crystal display device, 2 luminosity corrected reflectance in the visible region of 400 to 700 nm (Y value) % or less, and more preferably 1% or less.

【0028】ブラックマトリックス間には通常(20〜 [0028] is between the black matrix Normal (20 to
200)μmx(20〜300)μmの開口部が設けられるが、この開口部を少なくとも被覆するように3原色のそれぞれの着色層が複数配列される。 200) μmx (20~300) but the opening of μm are provided, each of the colored layers of three primary colors so as to cover at least the opening is arrayed. すなわち、1つの開口部は、3原色のいずれか1つの着色層により被覆され、各色の着色層が複数配列される。 Namely, one opening is covered by one of the colored layers of three primary colors, colored layers of respective colors are arrayed.

【0029】カラーフィルターを構成する着色層は、少なくとも3原色の色彩を含む。 The colored layer constituting the color filter includes the color of at least three primary colors. すなわち、加色法によりカラー表示を行う場合は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色が選ばれ、減色法によりカラー表示を行う場合は、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の3原色が選ばれる。 That is, when performing color display by additive color red (R), green (G), 3 primary colors of blue (B) is selected, when performing color display by a subtractive color process is, cyan (C), magenta (M), 3 primary colors of yellow (Y) is selected. 一般には、これらの3原色を含んだ要素を1単位としてカラー表示の絵素とすることができる。 In general it can be a pixel for color display laden elements of these three primary colors as one unit. 着色層には、着色剤により着色された樹脂が用いられる。 The colored layers, the colored resin by coloring agents.

【0030】着色層に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々の添加剤を添加してもよい。 [0030] As colorants used in the colored layer, organic pigments, inorganic pigments, can be suitably used a dye or the like, an ultraviolet absorber, dispersing agents, various additives such as a leveling agent were added it may be. 有機顔料としては、フタロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適に用いられる。 Examples of the organic pigment, phthalocyanine, Ajireki system, condensed azo pigments, quinacridone pigments, anthraquinone pigments, perylene pigments, perinone is preferably used.

【0031】着色層に用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂、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等の感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられ、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色することが好ましい。 [0031] As the resin used in the colored layer, an epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, polyester resin, polyimide resin, a photosensitive or non-photosensitive material such as polyolefin-based resin is preferably used, coloring agent that is preferably colored by dispersing or dissolving in these resins. 感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋型樹脂、光重合型樹脂等のタイプがあり、特にエチレン不飽和結合を有するモノマ、オリゴマ又はポリマと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好適に用いられる。 As the photosensitive resin, the photolytic resin, photo-crosslinking resin, has a type, such as a photopolymerizable resin, in particular monomers having an ethylenically unsaturated bond, and a initiator that generates radicals by oligomer or polymer and the ultraviolet photosensitive composition comprising, such as photosensitive polyamic acid composition is preferably used. 非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリマ等で現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、 The non-photosensitive resin, those capable of developing the above various polymers and the like and preferably used,
透明導電膜の製膜工程や液晶表示装置の製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機溶剤への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。 Preferably resins having a film-forming process and a liquid crystal display device manufacturing heat withstand such heat resistance applied at a step of the transparent conductive film, also, a resin having resistance to organic solvents used in the manufacturing process of the liquid crystal display device since it is preferable, polyimide resin is particularly preferably used. ここで、好ましいポリイミド樹脂としては、上記した樹脂ブラックマトリックスの材料として好ましく用いられるポリイミド樹脂を挙げることができる。 Examples of the preferred polyimide resins, can be cited preferably used a polyimide resin as a material of the resin black matrix described above.

【0032】着色層を形成する方法としては、樹脂ブラックマトリックスを形成した基板上に塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。 [0032] As a method for forming the colored layer is coated on a substrate to form a resin black matrix, after drying, subjected to patterning. 着色剤を分散又は溶解させ着色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミルなどの分散機中で分散させる方法などがあるが、この方法に特に限定されない。 The colorant as a method for obtaining a dispersion or dissolving coloring paste, after mixing a resin and a colorant in a solvent, a three-roll, a sand grinder, there is a method of dispersing in a dispersing machine in a ball mill etc. It is not particularly limited to this method.

【0033】着色ペーストを塗布する方法としては、黒色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法等が好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥(セミキュア)を行う。 [0033] As the method for applying the colored paste, as in the case of black paste, dip method, roll coater method, a spinner method, a die coating method, a method by a wire bar or the like are preferably used, thereafter, the oven or hot performing heating and drying (semi-cure) using a plate. セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが通常60〜200℃で1〜60分加熱することが好ましい。 Semi-cure conditions, resins used, the solvent, it is preferable varies depending paste coating amount of heating for 1 to 60 minutes at normal 60 to 200 ° C..

【0034】このようにして得られた着色ペースト被膜は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。 [0034] In this way the colored paste coating thus obtained, if the resin is a non-photosensitive resin, after the formation of the positive photoresist coating is formed thereon, and in the resin is a photosensitive resin some cases, after forming directly or oxygen barrier film, exposure and development performed. 必要に応じて、ポジ型フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥(本キュア)する。 If necessary, remove the positive photoresist or the oxygen blocking film, heating and drying (main cure). 本キュア条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、通常200〜300℃で1〜60分加熱するのが一般的である。 Main cure conditions vary with resin, in the case of obtaining a polyimide resin from a precursor, it is common to heat 1-60 minutes usually 200 to 300 [° C.. 以上のプロセスにより、ブラックマトリックスを形成した基板上にパターニングされた着色層が形成される。 By the above process, the colored layer patterned on a substrate to form a black matrix is ​​formed.

【0035】上記のようにブラックマトリックスを形成した基板上に第1色目の着色層を全面にわたって形成した後に、不必要な部分をフォトリソグラフィ法により除去し、所望の第1色目の着色層のパターンを形成する。 [0035] After forming the entire surface of the colored layer of the first color on a substrate to form a black matrix as described above, unnecessary portions are removed by photolithography, the pattern of the colored layer of a desired first color to form.
ブラックマトリックスを覆う着色層のパターンは、ブラックマトリックスの開口部の長辺方向に伸びるストライプ状やブラックマトリックスの1つの開口部ごとに着色層も不連続に配置されたアイランド状の四角形であることが着色層加工が容易な点で好ましい。 Pattern of the colored layer that covers the black matrix, that each one of the openings of stripe shape and a black matrix extending in the longitudinal direction of the opening portion of the black matrix coloring layer is discontinuously arranged island-shaped quadrangular colored layer processing is preferable easiness. 3原色の着色層のうち、2層又は3層はブラックマトリックスの開口部を少なくとも被覆する部分と、着色層の積層によりスぺーサーを形成する部分に着色層を残す。 Of the three primary colors of color layers, the two or three layers to leave a portion at least covering the opening of the black matrix, a colored layer in the portion for forming the spacer by laminating a colored layer. 本発明において、ブラックマトリックスの開口部を覆うストライプ状又はアイランド状の着色層パターンの1層若しくは2層がブラックマトリックス上の色重ねスペーサー形成位置まで連続していることが重要である。 In the present invention, it is important that one layer or two layers of the colored layer pattern of stripes or islands cover an opening of the black matrix is ​​continuous to the spacer forming position overlapping the color on the black matrix. 第2色目、第3色目も同様な操作を繰り返し、ブラックマトリックスの開口部上には1層の着色層が、また、スペーサーには2層又は3層の着色層が残るように着色層を形成する。 Second color, third color also repeats the same operation, forming a colored layer of one layer on the opening of the black matrix, also the colored layer as the colored layers of two or three layers remains in the spacer to. スペーサーに充分な高さを保つためには、スペーサーに3層の着色層が残るように着色層を形成することが好ましい。 To keep the height sufficient spacer, it is preferable to form a colored layer as a colored layer of spacer 3 layers remains.

【0036】開口部上の着色層とスペーサーを形成する着色層とは分離せず、ドットパターンと開口部を覆う着色層パターンとの積層によりスペーサーが形成される。 [0036] not separated from the colored layer to form colored layers and spacers over the opening, the spacer is formed by lamination of the colored layer pattern covering a dot pattern and the opening.
ここで、着色層パターンはストライプ状やアイランド状等の、形状が四角形であるパターンが好ましい。 Here, the colored layer patterns, such as stripes or islands, a is pattern preferred shape is a square. なお、 It should be noted that,
ここで言う四角形のパターンとは、4辺で囲まれた切り欠き状部分を有しないパターンのことであり、辺の微小な欠け、蛇行、角の丸み等を有するものも四角形に含むものとする。 The pattern square here is that the pattern does not have a notch-shaped portion surrounded by four sides, minute chipping sides, serpentine, also included in square having rounded corners or the like. スペーサーをドットパターンと開口部を覆う着色層パターンとの積層により形成することにより、 By forming the lamination of the colored layer pattern the spacer covers the dot pattern and the opening,
ドットスペーサーを着色層パターンと分離して形成する場合における図9に示すような不連続点を有する切り欠き状パターンが不要になる。 Notch-like pattern having a discontinuous point as shown in FIG. 9 becomes unnecessary in the case of forming separate the dot spacer and the colored layer pattern. このため、ブラックマトリックスと画素膜パターンの重なり幅が小さくなってブラックマトリックスも着色層もない白抜けが発生したり、 Therefore, the black matrix is ​​also white spot nor colored layers overlap width of the black matrix and the pixel pattern is decreased may occur,
パターンの端部から加熱処理時にクラックが発生する可能性が排除される。 Time of the heating process from the end of the pattern possibility of cracks occurring is eliminated.

【0037】周囲より高くなったドットパターンの上の着色層は、ブラックマトリックス開口部の着色層に比べて膜厚が小さくなる傾向があるが、ブラックマトリックス上のスペーサー形成位置に少なくとも1層の着色層がブラックマトリックス開口部から連続して形成されていることにより、ドットパターン上の着色層の膜厚と該開口部での着色層の膜厚の差が小さくなり、製造工程の安定性、再現性が向上する効果がある。 The colored layer on top of a dot pattern becomes higher than ambient, tends to thickness as compared with the colored layer of the black matrix opening is reduced, coloration of at least one layer to the spacer formation position on the black matrix by the layer is formed continuously from the black matrix opening, the difference in thickness of the colored layer in the film thickness and the opening of the colored layer on the dot pattern is reduced, the stability of the production process, repeatability sex can be improved. また、ブラックマトリックスの開口部を覆う着色層の少なくとも1層がブラックマトリックス上のスペーサー形成位置まで連続して形成されていることにより、スペーサー周囲の傾斜がなだらかになり、配向膜ラビングへの影響を小さくすることができる。 Moreover, by at least one layer of the colored layer that covers the opening portion of the black matrix is ​​formed continuously to the spacer-forming position on the black matrix, the inclination of the peripheral spacer is gentle, the influence on the alignment layer rubbing it can be reduced.

【0038】スペーサーをドットパターンと開口部を覆う着色層パターンとの積層により形成する、本発明の構成を図面に基づいてさらに具体的に説明する。 [0038] is formed by lamination of the colored layer patterns spacer covering the dot pattern and the opening portion, more specifically described with reference to the drawings the arrangement of the present invention. 図2及び図3は、本発明の1実施例を模式的に表わしたものである。 2 and 3, in which an embodiment of the present invention schematically showing. 図3に示されるように、開口部を覆う第1着色層(例えば青色層)3上に、第2着色層(例えば緑色層) As shown in FIG. 3, the first colored layer that covers the opening (for example, blue layer) on the 3, the second colored layer (e.g., green layer)
4とその上に積層された第3着色層(例えば赤色層)5 4 a third colored layer laminated thereon (e.g., red layer) 5
から成るドットパターンが積層されて色重ねスペーサーを構成している。 Dot pattern constitutes a are stacked color superposition spacer of. 第2着色層4により被覆される開口部では、図4及び図5に示すように、第1着色層から成るドットパターン3上に、開口部を覆う第2着色層4が積層され、さらにその上に第3着色層から成るドットパターン5が積層されて色重ねスペーサーが構成されている(特に図5)。 The opening is covered by the second colored layer 4, as shown in FIGS. 4 and 5, on the dot pattern 3 consisting of the first colored layer, the second colored layer 4 covering the opening is laminated, further that third dot pattern 5 made of a colored layer are laminated color superimposition spacer is configured on (especially Figure 5). また、第3着色層5により被覆される開口部では、図6及び図7に示すように、第1着色層3から成るドットパターン上に、第2着色層4からなるドットパターンが積層され、その上に第3着色層5が積層されて色重ねスペーサーが構成されている(図7)。 Further, in the opening which is covered by the third colored layer 5, as shown in FIGS. 6 and 7, on a dot pattern composed of the first colored layer 3, a dot pattern of a second colored layer 4 are laminated, its third colored layer 5 are laminated with color superposition spacers on is constituted (Figure 7).

【0039】3原色の膜厚は、特に限定されないが、1 The three primary thickness is not particularly limited, 1
層当たり1〜3μmであることが好ましい。 Is preferably 1~3μm per layer. ブラックマトリックス開口部を覆う着色層上面と色重ねスペーサーの頂部との高さの差、すなわちセルギャップが1.5〜 The height difference between the colored layer top surface and the color overlapping the top of the spacer to cover the black matrix opening, i.e. 1.5 cell gap
9μmであることが好ましい。 It is preferable that the 9μm. 本発明において、各着色層の膜厚や各着色層に隣接するスペーサーの高さに違いがある場合は、着色層の上面と隣接するスペーサーの頂部の高さの差のうち、最も小さいものが1.5〜9μm In the present invention, if there is a difference in height of the spacer adjacent to the thickness and each of the colored layers of the colored layers, of the difference between the heights of the top of the spacer adjacent to the upper surface of the colored layer, the smallest is 1.5~9μm
であることが好ましい。 It is preferable that. この高さが1.5μmよりも小さい場合には、十分なセルギャップが得られず、また、 If this height is less than 1.5μm is not sufficient cell gap can be obtained and,
9μmを超える場合には、着色層の均一塗布が難しくなり、さらにカラーフィルタ上に形成される透明導電膜の信頼性が低下し、好ましくない。 If more than 9μm, the colored layer uniform coating is difficult to further decrease the reliability of the transparent conductive film formed on the color filter, it is not preferred.

【0040】本発明のカラーフィルタを用いてセルギャップを保持した場合は、例えば、3原色として、R、 [0040] When holding the cell gap by using a color filter of the present invention, for example, as the three primary colors, R,
G、Bを選びかつ3色を重ねた場合、Rに対してはG+ G, when superimposed to select and three colors B, and the R G +
B+Bk(ブラックマトリックス)の膜厚が、Gに対してはB+R+Bkの膜厚が、また、Bに対してはR+G B + thickness of Bk (black matrix) is, the film thickness of B + R + Bk for G, also with respect to the B R + G
+Bkの膜厚が液晶表示装置におけるセルギャップに相当することになる。 + Thickness of Bk is that corresponding to the cell gap in the liquid crystal display device. 着色層を形成するペーストにおいて着色剤の分散性を上げたり、均一塗布などを目的としてレベリング性を向上させた場合には、3原色から成る着色層の積層により形成されたスペーサー高さは、画素部における3原色の着色層の各膜厚の合計よりも小さくなる。 In the paste for forming the colored layer or increasing the dispersibility of the colorant, when with improved leveling properties as purpose of uniform application, the spacer height is formed by lamination of the colored layers of three primary colors, the pixel It is smaller than the sum of the thickness of the colored layer of the three primary colors in the section. すなわち、セルギャップはRに対してはG+B+B That is, for the cell gap R G + B + B
kの膜厚よりも小さくなり、同様にGに対してはB+R Becomes smaller than the thickness of the k, likewise for the G B + R
+Bk、また、Bに対してはR+G+Bkの膜厚よりも小さくなる。 + Bk, also smaller than the film thickness of R + G + Bk for B.

【0041】本発明における3原色からなる着色層の積層により形成されたスペーサーがブラックマトリックス上に形成されるが、スペーサーの面積や配置場所は液晶表示素子を作製する場合にカラーフィルタと対向するアクティブマトリックス基板の構造に大きく影響を受ける。 [0041] Although spacers formed by stacking the colored layers of three primary colors in the present invention is formed on the black matrix, the area and location of the spacer facing the color filter in the case of manufacturing a liquid crystal display element active greatly affected by the structure of the matrix substrate. そのため、対向する電極基板側の制約がない場合は、スペーサーの面積や設置場所は特に限定されないが、画素のサイズを考えた場合、スペーサー1つ当たりの面積は10μm 2 〜1000μm 2であることが好ましい。 Therefore, if there is no constraint opposing electrode substrate side is the area and location of the spacer is not particularly limited, considering the size of the pixel, that area per one spacer is 10μm 2 ~1000μm 2 preferable. 10μm 2よりも小さい場合は、精密なパターンの形成や積層が難しく、また、1000μm 2よりも大きい場合は、スペーサー部の形状にもよるがブラックマトリックス上に完全に配置することが難しくなる。 If less than 10 [mu] m 2, it is difficult formation and lamination of precise pattern, also, it is greater than 1000 .mu.m 2, depending on the shape of the spacer portion and it is difficult to completely disposed on the black matrix.

【0042】次に、上記カラーフィルターとTFT基板とを用いて作製したカラー液晶表示素子の一例について説明する。 [0042] Next, an example of the color liquid crystal display device produced by using the above color filter and the TFT substrate. 図1には、該カラー液晶表示素子の好ましい具体例の断面図が模式的に示されている。 1 shows a cross-sectional view of a preferred embodiment of the color liquid crystal display device is shown schematically. 図1中、1は透明基板、2は樹脂ブラックマトリックス、3は着色層例えば(B)、4は着色層例えば(R)、5は着色層例えば(G)、6は透明電極、7は配向膜である。 In Figure 1, 1 is a transparent substrate, 2 is a resin black matrix, 3 colored layer for example (B), 4 colored layer for example (R), 5 colored layer for example (G), 6 is transparent electrode, 7 orientation it is a membrane. 一方、 on the other hand,
13は、カラーフィルターと対向する透明電極基板の透明基板であり、12は液晶駆動回路付属電極、11は絶縁膜、10は画素電極、9は配向膜である。 13 is a transparent substrate of the transparent electrode substrate facing the color filter, 12 is a liquid crystal drive circuit supplied with electrodes, 11 denotes an insulating film, the 10 pixel electrode, 9 is a oriented film. 8はカラーフィルターと透明電極基板の間に挟持される液晶である。 8 is a liquid crystal sandwiched between the color filter and the transparent electrode substrate. 図1に示されるように、液晶表示素子は、上記カラーフィルターと透明電極基板とを対向させて作製する。 As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element is fabricated so as to face the above color filter and the transparent electrode substrate.
カラーフィルターには、必要に応じて着色層上および/ The color filter, the coloring layer as needed and /
またはスペーサー上に透明保護膜を設けても差支えない。 Or no problem even if a transparent protective film on the spacer. スペーサー上への透明保護膜の形成は、スペーサーから液晶中への不純物の溶出の防止や、スペーサーの強度向上の点から好ましい。 Formation of the transparent protective film on the spacer, prevention of elution of impurities from the spacer to the liquid crystal, from the viewpoint of the strength of the spacer improved. 透明保護膜に用いる樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド系樹脂等の感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられる。 The resin used for the transparent protective film, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a photosensitive or non-photosensitive material such as a polyimide resin is preferably used. また、カラーフィルター上には必要に応じてITO膜等の透明電極を形成する。 Further, on the color filter to form a transparent electrode of ITO film or the like, if necessary. カラーフィルターと対向する透明電極基板としては、ITO膜などの透明電極が透明基板上にパターン化されて設けられる。 The transparent electrode substrate for a color filter and the counter, a transparent electrode such as an ITO film is provided are patterned on a transparent substrate. 透明電極基板上には、透明電極以外に、TFT素子や薄膜ダイオード(TFD)素子、及び、走査線、信号線等を設け、TFT液晶表示素子やTFD液晶表示素子を作製することができる。 The transparent electrode substrate, in addition to the transparent electrode, TFT elements and a thin film diode (TFD) elements, and the scanning line, a signal line or the like is provided, it is possible to produce a TFT liquid crystal display device or TFD liquid crystal display device. 透明電極を有するカラーフィルター及び透明電極基板上には液晶配向膜が設けられ、ラビング等による配向処理が施される。 The color filter and the transparent electrode substrate having a transparent electrode a liquid crystal alignment film is provided, orientation treatment by rubbing or the like is performed. 配向処理後にシール剤を用いてカラーフィルター及び透明電極基板を貼り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。 Using a sealing agent after orientation treatment bonding the color filter and the transparent electrode substrate, the injection port provided in the seal portion after the liquid crystal is injected, the opening is sealed. 偏光板を基板の外側に貼り合わせた後にICドライバーなどを実装することによりモジュールが完成する。 Module is completed by implementing an IC driver a polarizing plate after bonding to the outside of the substrate. カラーフィルタ側に透明電極を設けない液晶表示素子、例えばイン・プレイン・スイッチング(IPS)と呼ばれる方式の場合もこれに応じた構成となる。 The liquid crystal display device on the color filter side not provided with the transparent electrode, for example, even if the system called a in-plane switching (IPS) a configuration corresponding thereto. 以上は透過型の液晶表示素子について例示したが、アルミニウムなどの反射型電極を用いた反射型の液晶表示素子にも本発明を提供することができる。 Above it has been illustrated a transmissive liquid crystal display device, in the reflection type liquid crystal display device using a reflective electrode such as aluminum may provide the invention. 反射型の液晶表示素子の場合においては、カラーフィルターと対向する基板上にアルミニウムなどの不透明で反射率の高い電極がパターン化されて設けられる。 In the case of the reflection type liquid crystal display device of the opaque high reflectance electrode such as aluminum on the substrate facing the color filter is provided are patterned. 本発明で採用できる液晶としては、ネマチック液晶、強誘電性液晶、 As the liquid crystal that can be employed in the present invention, a nematic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal,
反強誘電性液晶、無閾値反強誘電性液晶等が挙げられるが特に限定されるものではない。 Antiferroelectric liquid crystal, although no threshold anti-ferroelectric liquid crystal and the like are not particularly limited.

【0043】本発明のカラー液晶表示素子は、パソコン、ワードプロセッサー、エンジニアリング・ワークステーション、ナビゲーションシステム、液晶テレビ、ビデオなどの表示画面に用いられ、また、鮮明な画像を提供する液晶プロジェクション等にも好適に用いられる。 The color liquid crystal display device of the present invention is preferably a personal computer, a word processor, an engineering workstation, a navigation system, an LCD TV, used on a display screen such as video, also in liquid crystal projection, etc. to provide a clear image used to.

【0044】 [0044]

【実施例】以下、好ましい実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明するが、下記実施例によって本発明の効力は何ら制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, will be explained in more detail the present invention based on preferred embodiments, the efficacy of the following examples the present invention is in no way limited.

【0045】 実施例1 (1) 樹脂ブラックマトリックスの作製 3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4' [0045] Example 1 (1) Preparation of resin black matrix 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4'
- ジアミノジフェニルエーテル及びビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンをN−メチル−2− - diaminodiphenyl ether and bis (3-aminopropyl) tetramethyl disiloxane and N- methyl-2-
ピロリドンを溶媒として反応させ、ポリイミド前駆体(ポリアミック酸)溶液を得た。 Pyrrolidone is reacted as a solvent to obtain a polyimide precursor (polyamic acid) solution.

【0046】下記の組成を有するカーボンブラックミルベースをホモジナイザーを用いて、7000 rpmで30分間分散し、ガラスビーズをろ過してブラックペーストを調製した。 [0046] using a homogenizer carbon black mill base having the following composition was dispersed for 30 minutes at 7000 rpm, to prepare a black paste was filtered with glass beads.

【0047】 カーボンブラックミルベースの組成カーボンブラック(MA100 、三菱化成(株)製) 4.6部 ポリイミド前駆体溶液 24.0部 N−メチルピロリドン 61.4部 ガラスビーズ 90.0部 [0047] Carbon black mill base composition of carbon black (MA100, Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) 4.6 parts Polyimide precursor solution 24.0 parts N- methylpyrrolidone 61.4 parts Glass beads 90.0 parts

【0048】300x350mmのサイズの無アルカリガラス(日本電気ガラス(株)製)、OA−2)基板上にスピナーを用いて、ブラックペーストを塗布し、オーブン中135℃で20分間セミキュアした。 The alkali-free glass of size 300X350mm (manufactured by Nippon Electric Glass Co.), using a spinner OA-2) substrate is coated with a black paste was semi-cured for 20 minutes at 135 ° C. in an oven. 続いて、ポジ型レジスト(Sphipley "Microposit" RC100 30cp) をスピナーで塗布し、90℃で10分間乾燥した。 Subsequently, a positive type resist (Sphipley "Microposit" RC100 30cp) was applied by a spinner, and dried for 10 minutes at 90 ° C.. レジスト膜厚は1.5μmとした。 The resist film thickness was 1.5μm. キャノン(株)製露光機P Canon Co., Ltd. exposure machine P
LA−501Fを用い、フォトマスクを介して露光を行った。 Using LA-501F, it was exposed through a photomask.

【0049】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを2重量%含んだ23℃の水溶液を現像液に用い、 Next, using an aqueous solution of tetramethyl ammonium hydroxide 2 weight percent inclusive 23 ° C. in a developer,
基板を現像液にディップさせ、同時に10cm幅を5秒で1往復するように基板を揺動させて、ポジ型レジストの現像とポリイミド前駆体のエッチングを同時に行った。 The substrate was dipped in a developer, was carried out simultaneously by swinging the substrate to one reciprocation of 10cm width 5 seconds, the etching of the development and the polyimide precursor of the positive resist simultaneously. 現像時間は60秒であった。 The development time was 60 seconds. その後、メチルセルソルブアセテートでポジ型レジストを剥離し、さらに30 Thereafter, peeling off the positive resist with methyl cellosolve acetate, further 30
0℃で30分間キュアし、樹脂ブラックマトリックス基板を得た。 And cured for 30 minutes at 0 ° C., to obtain a resin black matrix substrate. 樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、0.9 The film thickness of the resin black matrix is ​​0.9
0μmであり、OD値は3.0であった。 Is a 0μm, OD value was 3.0. また、樹脂ブラックマトリックスとガラス基板との界面における反射率(Y値)は1.2%であった。 The reflectance at the interface between the resin black matrix and the glass substrate (Y value) was 1.2%.

【0050】(2) 着色層の作製 次に、赤、緑、青の顔料として各々Color Index No.653 [0050] (2) Preparation of Colored Layer Next, each Color Index red, green, and as a pigment of blue No.653
00 Pigment Red 177で示されるジアントラキノン系顔料、Color Index No.74265 Pigment Green 36 で示されるフタロシアニングリーン系顔料、Color Index No. 74 00 Pigment-di-anthraquinone-based pigments represented by the Red 177, Color Index No.74265 Pigment phthalocyanine green pigment represented by the Green 36, Color Index No. 74
160 Pigment blue15-4 で示されるフタロシアニンブルー系顔料を用意した。 To prepare a phthalocyanine blue pigment represented by the 160 Pigment blue15-4. ポリイミド前駆体溶液に上記顔料を各々混合分散させて、赤、緑、青の3種類の着色ペーストを得た。 The polyimide precursor solution respectively by mixing dispersing the pigment, to give red, green, three colored pastes of blue.

【0051】先ず、樹脂ブラックマトリックス基板上に青ペーストを塗布し、80℃で10分間熱風乾燥し、1 Firstly, the blue paste was applied to the resin black matrix substrate, then hot air dried for 10 minutes at 80 ° C., 1
20℃、20分間セミキュアした。 20 ℃, was semi-cured for 20 minutes. この後、ポジ型レジスト(Sphipley "Microposit" RC100 30cp) をスピナーで塗布後、80℃で20分間乾燥した。 Thereafter, after coating a positive type resist (Sphipley "Microposit" RC100 30cp) a spinner, and dried at 80 ° C. 20 min. マスクを用いて露光し、アルカリ現像液(Sphipley "Microposit" 351) And exposed using a mask, an alkali developer (Sphipley "Microposit" 351)
に基板をディップし、同時に基板を揺動させながら、ポジ型レジストの現像及びポリイミド前駆体のエッチングを同時に行った。 The substrate was dipped in, while swinging the substrate simultaneously, were etched the development and the polyimide precursor of the positive resist simultaneously. その後、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離し、さらに300℃で30分間キュアした。 Thereafter, the positive resist was peeled off with methyl cellosolve acetate, to cure for 30 minutes at further 300 ° C.. 着色画素部の膜厚は2.3μmであった。 The film thickness of the colored pixel portion was 2.3 .mu.m.
このパターニングによりストライプ状に青色画素を形成するとともに樹脂ブラックマトリックス上にスペーサーの1段目を形成した。 To form a first-stage spacers on the resin black matrix to form a blue pixel in a stripe shape by patterning. なお、スペーサーのサイズは25 It should be noted that the size of the spacer 25
μm角であった。 It was μm angle. また、スペーサーパターンは後で、緑色着色層、赤色着色層によりストライプパターンが形成される部分にのみ形成した。 Further, the spacer pattern Later, the green colored layer was formed only on the portion where the stripe pattern is formed by the red colored layer.

【0052】水洗後に、同様にして、緑色画素の形成とともに樹脂ブラックマトリックス上にスペーサーの2段目を形成した。 [0052] After washing with water, it was similarly formed in the second stage of the spacer on the resin black matrix with the formation of the green pixel. 緑色画素部の膜厚は2.3μm、スペーサーのサイズは25μm角であった。 The film thickness of the green pixel portions 2.3 .mu.m, the size of the spacer was 25μm square. スペーサーパターンは、青色ストライプ上と後で赤色着色層により、ストライプパターンが形成される部分にのみ形成した。 Spacer pattern, the red color layer and after the blue stripes was formed only on the portion where the stripe pattern is formed.

【0053】さらに水洗後に、同様にして赤色画素の形成とともに樹脂ブラックマトリックス上にスペーサーの3段目を形成し、カラーフィルターを作製した。 [0053] After further washing with water, the third stage of the spacer formed with the formation of a red pixel on the resin black matrix in the same manner, to prepare a color filter. 赤色画素部の膜厚は2.3μm、スペーサーのサイズは20μ The red pixel portion of the thickness of 2.3 .mu.m, the size of the spacer 20μ
m角であった。 It was m angle. スペーサーパターンは、青色ストライプ上と緑色ストライプ上にのみ形成した。 Spacer pattern was formed only on the blue stripes and green stripes.

【0054】着色層の積層により樹脂ブラックマトリックス上に設けられたスペーサーの接触部の面積は1個当たり約400μm 2であった。 [0054] area of the contact portion of the spacer provided on the resin black matrix was about 400 [mu] m 2 per by lamination of the colored layers. 基板面からのスペーサーの高さから樹脂ブラックマトリックスの膜厚を引いた高さ(樹脂ブラックマトリックス上の着色層3層分の厚さ)は5.6μmであり、これは着色層の各膜厚の合計(6.9μm)よりも低い。 Height from the height of the spacer from the substrate surface by subtracting the thickness of the resin black matrix (thickness of the colored layer three-layer portion of the resin black matrix) is 5.6 [mu] m, which is the thickness of the colored layer lower than the sum of (6.9μm). なお、スペーサーは、1画素に1個の割合で画面内に設けた。 Incidentally, the spacer is provided on the screen in a ratio of one to one pixel. また、画面周辺に樹脂ブラックマトリックスで形成した額縁上の一部にも画面内と同様な密度で色重ねによるスペーサーを設けた。 Further, providing the spacer by color superimposition in the same density and partially also the screen on the frame formed by the resin black matrix around the screen.

【0055】(3) カラー液晶表示素子の作製 上記カラーフィルタ上にスパッタリング法によりITO [0055] (3) ITO by a color liquid crystal display sputtering on making the color filter element
膜をマスク成膜した。 Film was mask deposition. ITO膜の膜厚は150nmであり、表面抵抗は20Ω/□であった。 The film thickness of the ITO film was 150 nm, the surface resistance was 20 [Omega / □. このITO膜上にポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施した。 The alignment layer of polyimide is provided on this ITO film was subjected to rubbing treatment.

【0056】一方、TFT素子を備えた透明電極基板を以下のように作製した。 Meanwhile, a transparent electrode substrate having a TFT element was prepared as follows.

【0057】先ず、透明の無アルカリガラス基板(日本電気ガラス(株)製、OA−2)上にクロム膜をスパッタリング法により膜付けし、フォトリソグラフィーによってゲート電極をパターニングした。 [0057] First, the alkali-free glass substrate of the transparent (NEC Glass Co., Ltd., OA-2) film with and by sputtering chromium film on, and patterning the gate electrode by photolithography. 次に、プラズマC Then, plasma C
VD法により700nm厚さのシリコンナイトライド膜(SiNx) を形成し、絶縁膜とした。 Forming a 700nm thick silicon nitride film (SiNx) by VD method, and an insulating film. 引き続いて、厚さ1 Subsequently, a thickness of 1
00nmのアモルファスシリコン膜及びエッチングストッパ膜層として厚さ500nmのSiNxを連続形成した。 The SiNx having a thickness of 500nm was continuously formed as an amorphous silicon film and the etching stopper film layer of nm. 次に、フォトリソグラフィーによってエッチングストッパ層のSiNxをパターニングした。 Next, by patterning the SiNx etching stopper layer by photolithography. オーミックコンタクトをとるためのn+アモルファスシリコン膜の成膜とパターニング、さらに表示電極となるITO膜を成膜し、パターニングした。 Deposition and patterning of the n + amorphous silicon film for ohmic contacts, an ITO film serving as a further display electrodes was formed and patterned. さらに配線材料としてのアルミニウム膜を形成し、フォトリソグラフィーによってドレイン電極とソース電極を作製した。 Further forming an aluminum film as wiring material, to produce a drain electrode and the source electrode by photolithography. ドレイン電極とソース電極をマスクとしてチャンネル部のn+アモルファスシリコン膜をエッチング除去し、TFTを完成させた。 The n + amorphous silicon film of the channel portion is removed by etching the drain electrode and the source electrode as a mask, thereby completing the TFT.

【0058】最後にカラーフィルター同様にポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施した。 [0058] Finally, the color filter similarly provided with the orientation film of polyimide, was subjected to a rubbing treatment.

【0059】配向膜を設けたカラーフィルタと薄膜トランジスタ素子を備えた透明電極基板とをシール剤を用いて張り合せた後に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した。 [0059] After a transparent electrode substrate having a color filter and thin film transistor elements having a oriented film combined tension using a sealing agent, and injecting the liquid crystal from an injection port provided in the seal portion. 液晶の注入は、空セルを減圧下に放置後、注入口を液晶槽に浸漬し、常圧に戻すことにより行った。 Injection of liquid crystal, after leaving the empty cell under a reduced pressure, and dipping the inlet to the liquid crystal cell was carried out by returning to normal pressure. 液晶を注入後、注入口を封止し、さらに偏光板を基板の外側に貼り合わせ、セルを作製した。 After injecting the liquid crystal, the injection port is sealed, further a polarizing plate bonded to the outside of the substrate, to prepare a cell. 得られた液晶表示素子は、良好な表示品位のものであった。 The liquid crystal display device obtained was of good display quality.

【0060】 実施例2着色層の形状をストライプ状からブラックマトリックスの1つの開口部を覆うアイランド状としたこと以外は実施例1と同様にしてカラーフィルター及び液晶表示素子を作製した。 [0060] to prepare a color filter and a liquid crystal display device except that it has an island shape covering one opening of the black matrix shape of Example 2 the colored layer from the stripes in the same manner as in Example 1. また、図8のようにアイランド状着色層を延長し、ブラックマトリックス上のスペーサー形成位置に30μm角のパターンを設けた。 Moreover, extending the islands colored layer as in FIG. 8, is provided a pattern of 30μm angle to the spacer formation position on the black matrix. かくして得られたカラーフィルターはクラックや色抜けがなく良好であった。 Thus the color filters obtained was good without omission cracks and color. また、液晶表示素子の表示品位も良好であった。 The display quality of the liquid crystal display device was good.

【0061】 比較例1透明な無アルカリガラス基板上に実施例1と同様な手順により樹脂ブラックマトリックスパターンを形成した。 [0061] to form a resin black matrix pattern by the same procedure as in Example 1 to Comparative Example 1 transparent non-alkali glass substrate.
さらに樹脂ブラックマトリックスパターン上に青、緑、 In addition blue on the resin black matrix pattern, green,
赤の着色層のパターンを形成した。 To form a pattern of red coloring layer. このとき、ストライプパターンとスペーサードットパターンを分離、分画した(図9、図10)。 In this case, a stripe pattern and a spacer dot pattern separated, fractionated (9, 10).

【0062】液晶表示装置の作製時の熱処理工程において、分離のために設けた切り欠き部から着色層上にクラックが発生した。 [0062] In the heat treatment process during manufacturing of the liquid crystal display device, a crack occurs from the notch portion provided for separating the colored layer. また、一部基板においてオーバーエッチングのため、白抜けが発生した。 Further, since the over-etching in some substrates, white spots occur.

【0063】 比較例2着色層の形状をストライプ状からブラックマトリックスの1つの開口部を覆うアイランド状としたこと以外は比較例1と同様にしてカラーフィルター及び液晶表示素子を作製した。 [0063] to prepare a color filter and a liquid crystal display device the shape of Comparative Example 2 colored layer except for the island shape covering one opening of the black matrix from the stripe-shaped in the same manner as in Comparative Example 1. 図11のようにアイランド状着色パターンはブラックマトリックス上のスペーサー形成位置に延長せずスペーサーを分離する切欠きを設けた。 Island-like colored pattern as shown in FIG. 11 is provided with a notch which separates the spacer without extending to the spacer formation position on the black matrix. 青ペーストのドットパターンは30μm角とした。 Dot pattern of blue paste was 30μm angle. 液晶表示装置の作製時の熱処理工程において分離のために設けた切欠き部が着色層上にクラックが発生した。 Notch provided for the separation in the heat treatment process at the time of manufacturing the liquid crystal display device crack is generated on the colored layer.

【0064】 [0064]

【発明の効果】本発明のスペーサーを有するカラーフィルターを用いることによって、カラーフィルター着色層のクラック発生や色抜けを防止することができる。 By using a color filter having a spacer of the present invention, it is possible to prevent the omission cracks and color of the color filter colored layer. また、スペーサーの傾斜を緩くすることによって配向膜ラビングの乱れを小さくすることができる。 Further, it is possible to reduce the disturbance of the alignment layer rubbing by loosely inclined spacer.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明のカラーフィルタ−を使用したカラー液晶表示装置の模式断面図である。 [1] The color filter of the present invention - is a schematic cross-sectional view of a color liquid crystal display device using a.

【図2】実施例1で得られる青着色層ストライプ上に形成されるスペーサー近傍の平面図である。 2 is a plan view of the spacer near formed on the blue color layer stripes obtained in Example 1.

【図3】図2における3−3'線模式断面図である。 3 is a 3-3 'line schematic sectional view in FIG.

【図4】実施例1で得られる緑着色層ストライプ上に形成されるスペーサー近傍の平面図である。 4 is a plan view of the spacer near formed on the green colored layer stripe obtained in Example 1.

【図5】図4における5−5'線模式断面図である。 5 is a 5-5 'line schematic sectional view in FIG.

【図6】実施例1で得られる赤着色層ストライプ上に形成されるスペーサー近傍の平面図である。 6 is a plan view of the spacer near formed on the red color layer stripes obtained in Example 1.

【図7】図6における7−7'線模式断面図である。 7 is a 7-7 'line schematic sectional view in FIG.

【図8】実施例2で得られるアイランド状の着色層とスペーサー形状の平面図である。 8 is a plan view of the island-like colored layer and the spacer shape obtained in Example 2.

【図9】比較例1で得られるスペーサー近傍の平面図である。 9 is a plan view of the spacer near obtained in Comparative Example 1.

【図10】図9における9−9'線模式断面図である。 10 is a 9-9 'line schematic sectional view in FIG.

【図11】比較例2で得られるアイランド状着色層とスペーサー形状の平面図である。 11 is a plan view of the island-like colored layer and the spacer shape obtained in Comparative Example 2.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 透明基板(ガラス基板) 2 樹脂ブラックマトリックス 3 着色層(B) 4 着色層(R) 5 着色層(G) 6 透明電極 7 配向膜 8 液晶 9 配向膜 10 画素電極 11 絶縁膜 12 液晶駆動回路付属電極 13 透明基板(ガラス基板) 1 transparent substrate (glass substrate) 2 resin black matrix 3 colored layer (B) 4 colored layer (R) 5 colored layer (G) 6 transparent electrode 7 alignment layer 8 liquid crystal 9 alignment layer 10 pixel electrode 11 insulating film 12 liquid crystal driving circuit accessory electrodes 13 transparent substrate (glass substrate)

フロントページの続き (72)発明者 後藤 哲哉 滋賀県大津市園山1丁目1番1号東レ株式 会社滋賀事業場内 Front page of the continuation (72) inventor Tetsuya Goto Otsu, Shiga Prefecture Sonoyama 1 chome No. 1 Toray Co., Ltd. Shiga hall

Claims (12)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 基板上にブラックマトリックスを設け、 A black matrix provided on the 1. A substrate,
    該ブラックマトリックスの開口部を被覆するように3原色のそれぞれの着色層を設けたカラーフィルターにおいて、(A)前記ブラックマトリックス上の一部に3原色のそれぞれの着色層の積層により形成された色重ねスペーサーが複数設けられ、(B)前記ブラックマトリックスの開口部を覆う着色層の少なくとも1層が、前記開口部から前記スペーサー形成位置まで連続して形成されていることを特徴とするカラーフィルター。 In a color filter provided with respective colored layers of three primary colors so as to cover the opening of the black matrix was formed by stacking the respective colored layers of three primary colors on a part of the (A) the black matrix color superimposed spacer provided with a plurality of color filters, characterized in that it is formed continuously to the at least one layer, wherein the spacer-forming position from the opening of the colored layer that covers the opening of the (B) the black matrix.
  2. 【請求項2】ブラックマトリックス上の一部に3原色の着色層の3層の積層により形成された色重ねスペーサーが複数設けられた請求項1記載のカラーフィルター。 2. A color filter according to claim 1, wherein the color superposition spacer formed by lamination of three layers of colored layers of a part to the three primary colors on a black matrix is ​​provided with a plurality.
  3. 【請求項3】 前記開口部を覆う着色層パターンの形状が四角形である請求項1又は2記載のカラーフィルター。 3. A color filter according to claim 1 or 2, wherein the shape of the colored layer pattern covering the opening is square.
  4. 【請求項4】 前記開口部を覆う着色層パターンの形状が、前記開口部ごとに着色層が不連続に配置されたアイランド状である請求項1又は2記載のカラーフィルター。 4. A shape of the colored layer pattern covering the opening, a color filter according to claim 1 or 2, wherein the colored layer is discontinuously arranged islands for each of the openings.
  5. 【請求項5】 前記ブラックマトリックスが、樹脂中に遮光剤を分散させて成る樹脂ブラックマトリックスである請求項1ないし4のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 Wherein said black matrix, a color filter according to any one of claims 1 to 4 which is a resin black matrix formed by dispersing a light-shielding agent in a resin.
  6. 【請求項6】 前記ブラックマトリックスを形成する樹脂がポリイミド樹脂である請求項1ないし5のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 6. The color filter according to any one of 5 to the resin for forming the black matrix claims 1 to polyimide resin.
  7. 【請求項7】 前記ブラックマトリックスの膜厚が0. 7. A film thickness of the black matrix 0.
    1〜1.5μmである請求項1ないし6のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 The color filter according to any one of claims 1 to 6 is 1 to 1.5 [mu] m.
  8. 【請求項8】 前記ブラックマトリックスのOD値が2.5以上である請求項1ないし7のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 8. A color filter according to any one of from OD value of the black matrix claims 1 to 2.5 or more 7.
  9. 【請求項9】 前記ブラックマトリックスの反射率が2 9. reflectance of the black matrix 2
    %以下である請求項1ないし8のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 The color filter according to any one of claims 1 to 8% or less.
  10. 【請求項10】 前記開口部を覆う着色層上面と色重ねスペーサーの頂部との高さの差が1.5〜9μmである請求項1ないし9のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 10. A color filter according to any one of to the difference in height between the top of the colored layer top surface and the color overlapping spacers covering the opening claims 1 is 1.5~9μm 9.
  11. 【請求項11】 前記3原色から成る着色層がポリイミド樹脂から成る請求項1ないし10のいずれか1項に記載のカラーフィルター。 11. A color filter according to any one of claims 1 to 10 colored layer composed of the three primary colors made of a polyimide resin.
  12. 【請求項12】 透明電極を有する一対の透明基板と、 A pair of transparent substrates having 12. Transparent electrodes,
    これら両透明基板により挟持された液晶層とで構成されたカラー液晶表示装置において、その一方の基板が請求項1ないし11のいずれか1項に記載のカラーフィルターであることを特徴とするカラー液晶表示装置。 In the color liquid crystal display device constituted by these two transparent liquid crystal layer sandwiched by the substrate, a color liquid crystal, characterized in that the one of the substrates is a color filter according to any one of claims 1 to 11 display device.
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