JP2000338499A - スペーサー用樹脂組成物、液晶表示装置用基板および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スペーサーの潰れを防止し表示品位の優れた液
晶表示装置を生産性良く製造する。 【解決手段】液晶表示装置用基板上に形成される少なく
ともフィラーを含有したスペーサー用樹脂組成物であっ
て、３５０〜６５０ｎｍの範囲にある波長λｎｍにおけ
るフィラー、および樹脂の屈折率をそれぞれｎ_f(λ）、
ｎ_r（λ）としたとき、｜ｎ_f(λ）−ｎ_r（λ）｜≦０．
２であることを特徴とするスペーサー用樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用基
板上に形成されるスペーサー用樹脂組成物、スペーサー
を有する液晶表示装置用基板、および該基板からなる液
晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている液晶表示装置は、液
晶層の厚み（セルギャップ）を保持するため、一般に２
枚の液晶表示装置用基板間にスペーサーとしてプラスチ
ックビーズ、ガラスビーズ、またはガラス繊維を挟んで
使用されている。

【０００３】図３は、従来のビーズ状スペーサーを用い
た液晶表示装置の概略図であり、ブラックマトリックス
４と青画素１、赤画素２、緑画素３が形成された上に、
さらに電極層６ａ、および配向膜７が形成されたガラス
基板５ａと、電極層６ｂ、および薄膜トランジスター９
を形成したガラス基板５ｂに配向膜７を形成し、対向し
て張り合わせ、液晶１０を注入したもので、注入口はシ
ール剤８によりシールされ、ガラス基板間の距離はビー
ズ状スペーサー１１により維持されている。このような
プラスチックビーズ等のビーズ状スペーサーを用いた液
晶表示装置においては、スペーサーは散布によって配置
されるため、スペーサーの位置を任意に定めることがで
きず、液晶表示装置用基板上の表示領域（遮光部を除く
画面内の光透過部）にもスペーサーが存在してしまう。
その場合にはスペーサーによる光の散乱や透過によっ
て、液晶表示装置の表示品位が低下するという問題があ
る。さらにスペーサーが液晶表示装置内に均一に散布さ
れず、一部に偏るという現象が生じることがある。この
ような現象が生じると、スペーサーが集まった部分の表
示品位が悪化し、またセルギャップの正確な保持の面で
も問題があった。そこで、スペーサーを均一に散布する
工程が必要となり、かつスペーサーの粒度分布を高精度
に管理することが必要となることから、簡便で安定した
スペーサーの作製方法が望まれている。

【０００４】これらの問題点に対して、特開昭５６−１
４０３２４号公報、特開昭６３−８２４０５号公報、特
開平４−９３９２４号公報、特開平５−１９６９４６号
公報では、カラーフィルターの２色あるいは３色の色画
素を積層した構造を形成し、スペーサーとして用いるこ
とが提案されている。

【０００５】また、特開平４−３１８８１６号公報には
紫外線硬化樹脂からなる単一層をカラーフィルター上に
別途形成し、スペーサーとして用いた液晶表示装置も提
案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示装置の
高開口率化やスペーサーと対向する基板の高集積化によ
り、スペーサーサイズを小さくしたいという要望が高ま
っている。また、スペーサー近傍の液晶配向が乱れやす
いことから、スペーサーの数を少なくしたいという要望
も高い。しかしながら、上述の開示技術を用いて得られ
た液晶表示装置においては、特にスペーサーサイズが小
さい場合や、スペーサーの数が少ない場合、スペーサー
自身が潰れてしまい、スペーサーとして有効に機能しな
いことから表示品位が低下するという問題がある。

【０００７】また、通常、スペーサーは紫外線硬化樹脂
をスペーサーの厚みに塗布した後に、スペーサー形成部
分以外には光が照射されないフォトマスクを設けて露光
し、現像する、いわゆるフォトリソグラフィーによって
形成される。しかしながら、スペーサーが樹脂からのみ
構成されていると、現像液に対する溶解性が著しく大き
いため、現像速度をコントロールすることが困難であっ
た。このため、微細なスペーサーを寸法精度よく、かつ
安定して形成しにくいという問題があった。

【０００８】さらに、スペーサーをフォトリソグラフィ
ーによって形成する際に、現像不良や残渣などによっ
て、不必要な部分にもスペーサー材料が残る場合があ
る。特に表示領域に残る場合には、表示の色調変化を生
じ、表示品位が低下するという問題があった。

【０００９】そこで本発明の目的は、寸法精度よく、か
つ安定してスペーサーを形成し、さらに、形成されたス
ペーサーが潰れにくく、液晶表示装置の表示品位を向上
するとともに、生産性を向上することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下の構成から成る。

【００１１】液晶表示装置用基板上に形成される少なく
ともフィラーを含有したスペーサー用樹脂組成物であっ
て、３５０〜６５０ｎｍの範囲にある波長λｎｍにおけ
るフィラー、および樹脂の屈折率をそれぞれｎ_f(λ）、
ｎ_r（λ）としたとき、｜ｎ_f(λ）−ｎ_r（λ）｜≦０．
２であることを特徴とするスペーサー用樹脂組成物。

【００１２】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明のスペーサー用
樹脂組成物は、寸法精度よく、かつ安定してスペーサー
を形成し、さらに、スペーサーの潰れを防止するために
フィラーを含むものである。

【００１３】本発明におけるフィラーとは、本発明の樹
脂、およびその溶剤、および現像液に対して不溶性の性
質を有する無機、および有機の粒子であって、３５０〜
６５０ｎｍの範囲にある波長λｎｍにおけるフィラー、
および樹脂の屈折率をそれぞれｎ_f(λ）、ｎ_r（λ）と
したとき、｜ｎ_f(λ）−ｎ_r（λ）｜≦０．２である粒
子を指す。一般に、スペーサーはフォトリソグラフィー
によって形成されるが、現像不良や残渣などによって、
不必要な部分にもスペーサーが残る場合がある。特に、
表示領域に残る場合には、表示の色調変化を生じること
から、スペーサーは３５０〜６５０ｎｍの可視光波長領
域で吸収が無く、透明であることが好ましい。したがっ
て、フィラーと樹脂の屈折率を近づけ、｜ｎ_f(λ）−ｎ
_r（λ）｜≦０．２以下とすることにより、着色のない
透明なスペーサーを形成することができる。一方、｜ｎ
_f(λ）−ｎ_r（λ）｜が０．２よりも大きく、スペーサ
ー形成時に残渣が生じた場合、形成されたスペーサー自
身が着色しているため、表示の色調変化が生じる。

【００１４】さらに、スペーサー用樹脂組成物を構成す
る樹脂として感光性の樹脂を用い、フォトリソグラフィ
ー法によりスペーサーを形成する場合、｜ｎ_f（λ）−
ｎ_r（λ）｜ が０．２よりも大きいと、フィラーと樹
脂との界面で生じる光散乱が大きくなるため、所望のマ
スクパターン形状を有するスペーサーを形成することが
困難となる。また、散乱によってスペーサー底部の樹脂
が十分に硬化しないため、所望の高さを有するスペーサ
ーを形成することが困難となる。この点からも｜ｎ
_f(λ）−ｎ_r（λ）｜≦０．２であることが好ましい。

【００１５】また、上述のようにスペーサーの着色防
止、およびフォトリソグラフィー法によるスペーサー形
成時の光散乱低減の点から、フィラーと樹脂の屈折率差
は小さいほど好ましく、｜ｎ_f(λ）−ｎ_r（λ）｜≦
０．１であることがさらに好ましい。

【００１６】また、粒子、および／またはスペーサー用
樹脂組成物が白色などに着色していても、形成されたス
ペーサーが可視光波長領域で吸収が無いものであれば、
本発明のフィラーとして用いることができる。一方、
赤、青、緑、黒などの着色粒子は、得られたスペーサー
が可視光波長領域で吸収を有し、着色していることから
本発明におけるフィラーには含まれない。

【００１７】本発明におけるフィラーの具体例として
は、バライト粉、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム、
炭酸石灰粉、沈降性炭酸カルシウム、石膏、アスベス
ト、クレー、シリカ粉、微粉ケイ酸、珪藻土、タルク、
塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホ
ワイト、およびサチン白などの体質顔料を好ましく用い
ることができるがこれらに限定されない。

【００１８】フィラーは、本発明の樹脂組成物中にも含
有されるとともに、基板上に形成された後もフィラーと
して含有される。

【００１９】フィラーの粒子径は平均１次粒子径が５〜
４０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは６〜３
５ｎｍ、さらに好ましくは８〜３０ｎｍである。

【００２０】フィラーはスペーサー用樹脂組成物中で、
凝集してフィラーの２次粒子を形成する場合があり、こ
の粒子径の平均を平均２次粒子径とすると、平均２次粒
子径が小さくなるよう微分散させることが好ましく、２
次粒子を形成せず１次粒子で安定性よく分散せしめるの
がより好ましい。平均２次粒子径としては、５〜２００
ｎｍが好ましく、より好ましくは６〜１５０ｎｍ、さら
に好ましくは８〜１００ｎｍである。これより大きけれ
ばスペーサー表面に凹凸が生じ、液晶配向の乱れにより
表示不良を引き起こすため好ましくない。平均１次粒子
径、平均２次粒子径の求め方としては、例えば透過型も
しくは走査型電子顕微鏡等でフィラーを観察し、ＪＩＳ
−Ｒ６００２に準じて平均粒子径を求める。

【００２１】本発明のスペーサー用樹脂組成物を構成す
る樹脂としては特に制限はないが、アクリル系樹脂、ポ
リイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を含む感光
性、または非感光性の材料が好ましく挙げられる。

【００２２】感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光
架橋型樹脂、光重合型樹脂などのタイプがあり、特に、
エチレン性不飽和結合を有するモノマー、オリゴマー、
またはポリマーと紫外線照射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。

【００２３】非感光性の樹脂としては、上記の各種樹脂
などのうち、現像処理が可能なものが好ましく用いられ
るが、導電層の成膜工程や液晶表示装置の製造工程でか
かる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好まし
く、また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機溶
剤への耐性を持つ樹脂が好ましく、中でもポリイミド系
樹脂が特に好ましい。

【００２４】ここで、ポリイミド系樹脂としては、特に
限定されるものではないが、通常次の一般式で表される
構造単位を主成分とするポリイミド前駆体を、加熱、ま
た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。

【００２５】

【化１】

【００２６】上記一般式においてｎは０あるいは１〜４
の数である。Ｒ₁ は酸成分残基であり、Ｒ₁ は少なくと
も２個の炭素原子を有する３価または４価の有機基を示
す。耐熱性の面から、Ｒ₁ は環状炭化水素、芳香族環ま
たは芳香族複素環を含有し、かつ炭素数６から３０の３
価、または４価の基が好ましい。Ｒ₁ の例として、フェ
ニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン
基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルス
ルフォン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン
基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、シクロブチル
基、シクロペンチル基などから誘導された基が挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。

【００２７】Ｒ₂ は少なくなくとも２個の炭素原子を有
する２価の有機基を示す。耐熱性の面から、Ｒ₂ は環状
炭化水素、芳香族環または芳香族複素環を含有し、かつ
炭素数６から３０の２価の基が好ましい。Ｒ₂ の例とし
て、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフ
タレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェ
ニルスルフォン基、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などから誘導され
た基が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
上記一般式で表される構造単位を主成分とするポリマー
はＲ₁ 、Ｒ₂ がこれらのうち、各々１個から構成されて
いても良いし、各々２種以上から構成される共重合体で
あっても良い。

【００２８】また、アクリル系樹脂を含むスペーサーも
好ましく使用される。このとき用いられるアクリル系樹
脂は、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレー
ト、メチルメタクリレートなどのアルキルアクリレート
またはアルキルメタクリレート、環状のアクリレートま
たはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、
またはメタクリレートなどの内から３〜５種類程度のモ
ノマーを用いて、分子量５０００〜２０００００程度に
重合した樹脂を用いるのが好ましい。アクリル系樹脂を
含む場合、スペーサー用樹脂組成物が感光性か非感光性
は制限されないが、スペーサーの微細加工のしやすさの
点から感光性の材料が好ましく用いられる。感光性樹脂
の場合には、アクリル系樹脂と光重合性モノマー、光重
合開始剤とを配合した組成物が好ましく用いられる。

【００２９】光重合性モノマーとしては、２官能、３官
能、多官能モノマーがあり、２官能モノマーとして、
１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレング
リコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジア
クリレート、トリエチレングリコールアクリレートなど
があり、３官能モノマーとして、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリ
レート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアネー
トなどがあり、多官能モノマーとしてジトリメチロール
プロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトール
ペンタ、およびヘキサアクリレートなどがある。また、
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、チオキサント
ン、イミダゾール、トリアジン系などが単独もしくは混
合で用いられる。

【００３０】また、エポキシ樹脂も好ましく用いること
ができ、具体的には、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、脂肪族ポリグリシジル
エーテルなどを硬化剤により硬化したものを用いること
ができる。

【００３１】スペーサー用樹脂組成物に使用される溶剤
としては水、エタノール、メタノール、イソブタノー
ル、３−メチル−３−メトキシブタノールなどのアルコ
ール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、シクロヘキサノンなどのケトン類、ジエチルエーテ
ル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレ
ングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコール
ジエチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチル、酢酸
ｎ−ブチル、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテー
ト、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、γ−ブチロラクトンなどのエステル類、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドな
どのアミド類、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン
などのピロリドン類などが挙げられる。

【００３２】本発明において、スペーサー用樹脂組成物
中のフィラーの含有率は、樹脂１００重量部に対し、１
０〜４００重量部が好ましく、より好ましくは３０〜３
００重量部、さらに好ましくは５０〜２００重量部であ
る。フィラーの含有量がこれより少ないとスペーサーの
潰れ防止効果が不十分となり、またスペーサーをパター
ニングする際に現像速度が速くなり、生産性が低下する
ので好ましくない。また、フィラーの含有量がこれより
多いと、スペーサー用樹脂組成物の塗布性が低下し、ま
たフィラーの凝集が起こるため好ましくない。

【００３３】また、スペーサー用樹脂組成物の塗布性、
およびスペーサー高さの均一性を良好にするため、スペ
ーサー用樹脂組成物に界面活性剤を添加してもよい。界
面活性剤の添加量は、樹脂１００重量部に対して、０．
０１〜１０重量部が好ましく、０．０３〜１重量部がよ
り好ましい。添加量が少なすぎると、塗布性、膜表面の
平滑性が低下するため好ましくない。また、添加量が多
すぎると、塗膜の強靱性が低下したり、フィラーが凝集
するため好ましくない。

【００３４】界面活性剤の具体例としては、ジメチルシ
リコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなど
のシリコーンオイル類、アルキル、フッ素変性シリコー
ンオイル、ポリエーテル、アルコール変性シリコーンオ
イル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリ
コーンオイル、フェノール、カルボキシ、メルカプト変
性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイル類、ラ
ウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面
活性剤、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドな
どの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキ
サイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイ
ミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、ポリオキ
シエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステ
アリルエーテル、ソルビタンモノステアレートなどの非
イオン界面活性剤などが挙げられるが、これらに限定さ
れない。また、上記のような界面活性剤を１種、または
２種以上組み合わせて用いることができる。界面活性剤
の添加は、フィラーの添加前後のどの時点でも行うこと
ができる。しかし添加のタイミングによっては、フィラ
ーの分散性が変わる場合があるので、適宜添加の手順を
設定する必要がある。

【００３５】上記スペーサー用樹脂組成物には、必要に
応じて別途添加剤を加えてもよい。添加剤としては紫外
線吸収剤、分散剤、レベリング剤などの種々の添加剤が
ある。

【００３６】スペーサーの高さは、本来目的とするセル
ギャップにあわせて適宜調整するものであり、１〜９μ
ｍが好ましく、２〜８μｍがより好ましい。スペーサー
の高さが１μｍよりも低いと、十分なセルギャップを確
保しにくい。一方、９μｍを超えると、液晶表示装置の
セルギャップが大きくなりすぎて駆動に要する電圧が高
くなり好ましくない。なお、スペーサーの高さとは、１
個のスペーサーに着目し、カラーフィルターの開口部着
色層と該スペーサーの最上表面との間の距離を意味す
る。基板上の表示部平坦部の高さにムラがある場合に
は、スペーサーの最上表面と各表示部平坦部との間の距
離のうち、最大のものを指す。

【００３７】スペーサーの形状、すなわち、スペーサー
を基板と平行な面で切断した場合の横断面の形状は、特
に限定されないが、円、楕円、角が丸い多角形、十字、
Ｔ字またはＬ字形が好ましい。また、積層によりスペー
サーを形成する場合においても、それぞれの層のスペー
サーの形状は、特に制限されないが、円、楕円、角が丸
い多角形、十字、Ｔ字又はＬ字形が好ましく、これらを
任意に積層しスペーサーを形成してよい。

【００３８】スペーサーによって保たれる２枚の液晶表
示装置用基板間の間隔の画面内均一性を高める点から、
画面内、および画面外の非表示領域にスペーサーを形成
することが好ましいが、画面内、または画面外のどちら
か一方の非表示領域に形成しても良い。

【００３９】本発明における、スペーサーの体積抵抗値
は１０⁷ Ωｃｍ以上であることが好ましい。突起の体積
抵抗値が１０⁷ Ωｃｍ未満であると、液晶に十分な電圧
が印可されず表示不良を引き起こすので好ましくない。
該体積抵抗値は１０⁹ Ωｃｍ以上であることがさらに好
ましい。

【００４０】スペーサー１個当たりの面積や配置場所は
液晶表示装置の構造に大きく影響を受ける。固定された
スペーサーを有するカラーフィルターにおいて１画素中
の非表示領域の面積の制約から、画面内でのスペーサー
１個当たりのスペーサー面積は、１０μｍ²〜１０００
μｍ²であることが好ましい。さらに好ましくは、１０
μｍ²〜２５０μｍ²である。ここでいうスペーサー面積
とはカラーフィルター上に形成されたスペーサー最頂部
であって、液晶表示装置を作製した際に対向基板に接触
する部分の面積、もしくは対向基板上に作製されたスペ
ーサーに接触する部分の面積を指す。１個当たりのスペ
ーサーの面積が１０μｍ² よりも小さい場合は、精密な
パターンの形成や積層が難しくなる。１個あたりのスペ
ーサーの面積が１０００μｍ² よりも大きい場合は、ス
ペーサーパターンの形成や積層は容易になるが、画面内
のスペーサーは表示領域に現れてしまい表示不良の原因
となる。一方、画面外のスペーサーを設ける場合には、
画面外のスペーサーは表示領域に現れることが無いの
で、面積を、画面内のスペーサーのひとつ当たりの面積
と等しいかもしくは大きくすることがスペーサーの形成
を容易にする観点から好ましい。

【００４１】さらに本発明においてスペーサーは、パタ
ーンを積層する際には、対向するガラス基板への接触部
の面積がスペーサーの底部の面積より小さくなるように
設計することが望ましい。

【００４２】本発明のスペーサーの形成はフォトリソグ
ラフィー法や転写法、印刷法、電着法、インクジェット
法などの方法によって行われるのがよい。なかでもスペ
ーサーを容易に設計通りの位置に形成できるのでフォト
リソグラフィー法により形成するのが好ましい。フォト
リソグラフィー法はスペーサー用樹脂組成物を基板上に
塗布、乾燥した後にスペーサーパターンを有するマスク
を介し露光し、現像しパターニングを行う方法である。
スペーサー用樹脂組成物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、ワイヤバーコーティング法などが好適に用いら
れ、この後、必要に応じてオーブンやホットプレートを
用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件
は、使用する樹脂、溶媒、樹脂塗布量により異なるが、
６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
このようにして得られたスペーサー用樹脂被膜は、樹脂
が非感光性の樹脂である場合は、その上にフォトレジス
ト膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹脂である
場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後
に、露光、現像を行う。必要に応じて、フォトレジスト
膜または酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュア）す
る。本キュア条件は通常、１５０〜３００℃で１〜６０
分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、
透明基板上にスペーサーが形成される。１回のパターニ
ングで十分な高さを得ることが困難である場合には、ス
ペーサーの形成する工程を複数回実施し、樹脂層を積層
して十分な高さを得ることも可能である。

【００４３】また、転写法はあらかじめ基材上に感光性
を付与した樹脂層を形成した転写基板を準備し、これを
必要に応じ熱や圧力を加えつつ基板の上に重ね合わせ、
露光・現像した後に、基材を剥離してスペーサーを基板
上に形成する方法、もしくはあらかじめフォトリソグラ
フィー等にて転写基板上にスペーサーを形成しておいて
から基板上に熱や圧力を加えてスペーサーを転写する方
法である。

【００４４】次に本発明のスペーサーを用いた液晶表示
装置用基板および液晶表示装置について説明する。

【００４５】液晶表示装置用基板は、液晶方式であれば
よく、必要に応じて基板上に電極や薄膜トランジスター
や色画素を有するものであってもよい。具体的には、色
画素を有するカラーフィルターやモノクロのフィルター
を有するものであってもよいし、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）付基板のような、トランジスターを複数個有する
基板であってもよい。

【００４６】図を用いて本発明の液晶表示装置用基板お
よび液晶表示装置についてさらに述べる。

【００４７】図１は本発明の液晶表示装置用基板の一例
の概略図であり、ブラックマトリックス４と青画素１、
赤画素２、緑画素３が形成された上に、さらに電極層６
ａが形成されたガラス基板５ａであり、電極層６ａ上に
パターニングされたスペーサー用樹脂組成物１２が形成
されている。

【００４８】図２は、図１の液晶表示装置用基板を用い
た液晶表示装置の一例の概略図であり、図１に示す液晶
表示装置用基板上にさらに配向膜７を形成した基板と、
電極層６ｂおよび薄膜トランジスター９を形成したガラ
ス基板５ｂに、配向膜７を形成した後、対向して張り合
わせ、液晶を注入したもので、注入口はシール剤８によ
りシールされており、各基板間の距離はパターニングさ
れたスペーサー１２により維持されるものである。

【００４９】本発明の液晶表示装置用基板には必要に応
じスペーサー形成前、またはスペーサー形成後に導電膜
を形成してもよい。導電膜を形成する方法としては、デ
ィッピング法、化学気層成長、真空蒸着法、スパッタリ
ング法、イオンプレーティング法などが挙げられる。本
発明に使用される導電膜としては、抵抗値が低く、透明
性が高く、カラー表示特性を損なわれないものが好まし
い。代表的な透明導電膜の具体例として、酸化インジウ
ムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ、およびその合
金を用いることができる。このような透明導電膜の厚み
は、０．０１〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．５μ
ｍである。透明導電膜の形成順は特に限定されないが、
スペーサー形成前に透明導電膜を形成することが、スペ
ーサー上に形成された透明導電膜と対向電極基板との短
絡による表示不良を低減させる点で好ましい。

【００５０】一方、スペーサー形成後に透明導電膜を形
成した場合、研磨や、レーザーアブレーションなどの方
法によってスペーサーの頂部の導電層を除去すること
も、スペーサー頂部に形成された透明導電膜と対向電極
基板との短絡による表示不良を低減させる点で好まし
い。

【００５１】液晶表示装置用基板にスペーサー形成前、
および／またはスペーサー形成後に、オーバーコート膜
を形成しても良い。図４は本発明の液晶表示装置用基板
の一例の概略図であり、スペーサー形成前にオーバーコ
ート膜１３を形成したものである。スペーサー形成前に
オーバーコート膜を形成すると下地が平坦化されるた
め、スペーサーの形成が容易になるので好ましい。この
ようなオーバーコート膜の塗設は、液晶表示装置用基板
の構造を複雑にし製造コストが高くなる点では不利であ
るが、スペーサー高さの制御、液晶表示装置用基板、お
よびスペーサー表面からの不純物のシミ出し防止、表面
平坦化に有利であり、総合的な要求特性に鑑みてその採
用の可否を判断すればよい。スペーサー部にオーバーコ
ート膜を形成することで、スペーサーの一部はオーバー
コート膜により構成されることになる。材質は特に限定
されず、無機ガラス膜や、樹脂膜などが用いられる。具
体的には、無機ガラス膜としては、テトラメトキシシラ
ンの縮合物やテトラエトキシシランの縮合物など、樹脂
膜としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シロキ
サン系樹脂、ポリイミド系樹脂、などが挙げられるが、
これらに限定されない。

【００５２】液晶表示装置の場合、スペーサーの形成の
しやすさの点から、色画素を含んだ液晶表示装置用基板
であるカラーフィルターが、固定されたスペーサーを有
する液晶表示装置用基板として好ましい。

【００５３】以下、液晶表示装置用基板が色画素を含ん
だカラーフィルターの場合を例として本発明をさらに詳
細に説明する。

【００５４】本発明のカラーフィルターは、基板上に必
要に応じてブラックマトリックスを設け、さらにその上
に少なくとも３原色から成る色画素を複数配列したもの
が好ましい。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、またＴＦＴなどの能動素子に
光が入射して誤動作することを防ぐために設けられる。

【００５５】カラーフィルターに用いられる基板として
は、特に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウケ
イ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコ
ートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機
プラスチックのフィルムまたはシート等の透明基板が好
ましく用いられる。

【００５６】ブラックマトリックスは、クロムやニッケ
ル等の金属またはそれらの酸化物等や着色膜の重ね塗り
で形成してもよいが、樹脂および遮光剤からなる樹脂ブ
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。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または非感光性の材料が好ま
しく用いられる。樹脂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。なお、好ましいポリイミド系樹脂としては、上記し
たスペーサーを形成するのに適した樹脂を挙げることが
できる。

【００５７】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、チタンブラック（ＴｉＮｘＯ
ｙ：ただし、０≦ｘ１．５、０．１＜ｙ＜１．８）、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、緑色等の顔料の混合物等を
用いることができる。この中でも、カーボンブラックは
遮光性が優れており、特に好ましい。分散性の良い粒子
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。

【００５８】ブラックマトリックス用の樹脂がポリイミ
ド系樹脂の場合、黒色ペースト溶媒としては、通常、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトア
ミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系極性
溶媒、γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒等
が好適に使用される。

【００５９】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必要に
応じて下記添加剤等を混合させた後、三本ロール、サン
ドグラインダー、ボールミル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。ま
た添加剤は、主に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加えられる。

【００６０】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、
パターニングを行う。黒色ペーストを塗布する方法とし
ては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダ
イコーティング法、ワイヤバーコーティング法などが好
適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用
いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件
は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なる
が、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好
ましい。

【００６１】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、その上にフォ
トレジスト膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹
脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成
した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ形フ
ォトレジスト膜まは酸素遮断膜を除去し、また、加熱乾
燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆体からポリ
イミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なる
が、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱すればよ
い。またアクリル系樹脂の場合には、本キュア条件は、
通常１５０〜３００℃で１〜６０分加熱すればよい。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。

【００６２】また、転写法によって樹脂ブラックマトリ
ックスを形成してもよい。後述する着色層を重ねてブラ
ックマトリックスを形成しても良い。

【００６３】樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、好ま
しくは０．５〜２．０μｍ、より好しくは０．８〜１．
５μｍである。膜厚が０．５μｍよりも薄い場合には、
樹脂ブラックマトリックス上に樹脂層をさらに積層して
スペーサーを作製する場合、十分な高さのスペーサーを
形成することが難しくなり、また、遮光性が不十分にな
ることからも好ましくない。一方、膜厚が２．０μｍ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。

【００６４】樹脂ブラックマトリックスの遮光性は、Ｏ
Ｄ値（透過率の逆数の常用対数）で表されるが、液晶表
示装置の表示品位を向上させるためには、好ましくは
１．６以上であり、より好ましくは２．０以上であり、
さらに好ましくは３．０以上である。また、樹脂ブラッ
クマトリックスの膜厚の好適な範囲を記したが、ＯＤ値
の上限は、これとの関係で定められるべきである。

【００６５】樹脂ブラックマトリックス間には通常（２
０〜２００）μｍ×（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
原色のそれぞれの色画素が複数配列される。すなわち、
１つの開口部は、３原色のいずれか１つの色画素により
被覆され、各色画素が複数配列される。

【００６６】カラーフィルターの場合、色画素は、少な
くとも３原色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、または
シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３層
を包含するものであり、各色画素にはこれらの３色のい
ずれかの１つの着色層が設けられる。

【００６７】色画素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。顔料としては、赤（Ｒ）と
してPigment Red９、９７、１２２、１２３、１４９、
１６８、１７７、１８０、１９２、２１５など、緑
（Ｇ）としてPigment Green７、３６など、青（Ｂ）と
してはPigment Blue１５、２２、６０、６４などが一般
的に用いられる。分散剤としては界面活性剤、顔料の中
間体、染料の中間体、高分子分散剤などの広範囲のもの
が使用される。

【００６８】色画素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
が採用できる。色画素を構成する樹脂には上記着色剤を
分散させる点から、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂
の採用が好ましく、ポリイミド系樹脂がより好ましく用
いられる。

【００６９】色画素を形成する方法としては、ブラック
マトリックスを形成した基板上に着色剤を含む着色ペー
ストを塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。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。

【００７０】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、ワイヤーバーコ
ーティング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。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。

【００７１】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、その上にフォ
トレジスト膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹
脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成
した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、フォトレ
ジスト膜または酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュ
ア）する。

【００７２】本キュア条件は、前駆体からポリイミド系
樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常
２００〜３００℃で１〜６０分加熱すればよい。アクリ
ル系樹脂の場合には、本キュア条件は、通常１５０〜３
００℃で１〜６０分加熱すればよい。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。また、ブラックマト
リックスをいわゆる転写法で着色層を形成してもよい。

【００７３】ブラックマトリックスを形成した基板上
に、上記のように、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色目の着色層の色画素パターン
を形成する。同様の操作を繰り返し、第２色目の着色層
の色画素パターン、第３色目の着色層の色画素パターン
を形成する。

【００７４】カラーフィルターにスペーサーを形成する
際に、十分な高さのスペーサーを実現するために、画素
のうち少なくとも２色以上の着色層を積層したスペーサ
ー上に、本発明の少なくともフィラーを含有するスペー
サーを別途形成してもよい。着色層をスペーサーの一部
とすることによって、本発明の少なくともフィラーを含
有するスペーサーの高さを低くすることができ、スペー
サの形成が容易になるためである。

【００７５】例えば、ブラックマトリックスを形成した
基板上に第１色目の色画素の着色層で所望の第１色目の
色画素のパターンを形成する際に、ブラックマトリック
スの開口部を被覆する部分と、着色層の積層によりスペ
ーサーを形成する部分に着色層を残す。第２色目、第３
色目も同様な操作を繰り返し、ブラックマトリックスの
開口部上には１層の着色層が形成され、スペーサーの一
部が形成される。スペーサーとして十分なセルギャップ
を確保するためには、好ましくは２層から３層の色画素
の着色層がスペーサー形成位置に積層されることが好ま
しい。

【００７６】また、透明導電膜を形成する場合、色画素
の着色層の積層した後、透明導電膜を形成し、さらに本
発明のスペーサー用樹脂組成物を用いて積層した層をス
ペーサーとすることがスペーサー上に形成された電極と
対向電極基板との短絡を防ぐことができるため好まし
い。

【００７７】また、オーバーコート膜を形成する場合、
色画素の着色層を積層した後、オーバーコート膜を形成
し、必要に応じて透明導電膜を形成し、さらに本発明の
スペーサー用樹脂組成物を形成することが、駆動電圧の
損出を少なくするとともに、スペーサー上に形成された
電極と対向電極基板との短絡を防ぐことができるため好
ましい。

【００７８】また、スペーサーの形成とともに、スペー
サーとして機能しない高さ、言い換えればスペーサーよ
り高さの低い積層物を形成しても良い。例えば、スペー
サーが４層で形成される場合には３層、２層もしくは１
層からなる積層物、スペーサーが３層で形成される場合
には２層もしくは１層からなる積層物を形成しても良
い。これらは、通常時は対向する基板と接することは無
いが、液晶表示装置に圧力が加わった際に対向する基板
と接することでセルギャップを確保して、液晶表示装置
の表示品位の信頼性を高めることができる。

【００７９】開口部上の着色層とスペーサーを形成する
着色層とは連続していても、また、分離されていてもよ
い。

【００８０】本発明の液晶表示装置用基板を用いて液晶
表示装置を作製する場合には、適当な液晶の配向処理を
施すことが好ましい。液晶の配向処理としては、配向膜
を塗布する方法、ラビング処理を施す方法、紫外線光等
の照射による光配向処理を施す方法等が挙げられる。本
発明においては、例えば液晶表示装置用基板に適当な液
晶配向処理を施した後、２枚の液晶表示装置用基板をエ
ポキシ接着材等をシール剤として用いて対向して貼り合
わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入す
る。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液晶表示装置を作製することがで
きる。

【００８１】本発明の液晶表示装置に用いられる液晶と
しては特に限定されないが、ネマチック液晶や強誘電性
液晶や反強誘電性液晶、無しきい値反強誘電性液晶等が
好適に用いられる。

【００８２】本発明の液晶表示装置用基板および液晶表
示装置は、パソコン、ワードプロセッサー、エンジニア
リング・ワークステーション、ナビゲーションシステ
ム、液晶テレビなどの表示画面に用いられ、また、液晶
プロジェクション等にも好適に用いられる。また、光通
信や光情報処理の分野において、液晶を用いた空間変調
素子としても好適に用いられる。空間変調素子は、素子
への入力信号に応じて、素子に入射する光の強度や位
相、偏光方向等を変調させるもので、実時間ホログラフ
ィーや空間フィルター、インコヒーレント／コヒーレン
ト変換等に用いられるものである。

【００８３】

【実施例】以下、実施例、および比較例によって本発明
を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。実施例、および比較例で用いたフィラー、
および樹脂の特性を表１に示す。なお、本発明において
ＯＤ値、膜厚、表面抵抗、セルギャップ、屈折率は次の
方法で測定される値とする。また、フィラー、および樹
脂の屈折率の値は波長５８９ｎｍでの値である。 （１）ＯＤ値 遮光性の指標となる光学濃度ＯＤ(optical density)値
は顕微分光器（大塚電子（株）製 ＭＣＰＤ−２００
０）を用いて、波長４３０〜６４０ｎｍの可視光領域に
おいて下記の関係式より求めた。 ＯＤ値 ＝ log₁₀（Ｉ₀／Ｉ）：ここでＩ₀ は入射光強
度、Ｉは透過光強度である。 （２）膜厚測定 膜厚は、表面粗さ測定器（東京精密（株）製 サーフコ
ム１５００Ａ）を用いて求めた。 （３）表面抵抗 表面抵抗は表面抵抗測定機（三菱油化（株）製 “Ｌｏ
ｒｅｓｔａ”または“Ｈｉｒｅｓｔａ”）を用いて、４
探針法によって表面抵抗値（シート抵抗）を測定し、膜
厚を乗じて体積抵抗値を求めた。 （４）セルギャップ 液晶表示装置のセルギャップはＬＣＤセルギャップ測定
装置（大塚電子製、ＲＥＴＳ−２０００）によって求め
た。 （５）樹脂の屈折率 樹脂の屈折率は膜のＴＥ方向（膜面と平行な方向）の屈
折率をｎ_xy、膜のＴＭ方向（膜面と垂直な方向）の屈折
率をｎ_zと定義し、（２ｎ_xy＋ｎ_z）／３で求められる平
均屈折率値を樹脂の屈折率とした。

【００８４】また、ＴＥ方向の屈折率ｎ_xyは、顕微分光
器（大塚電子製ＭＣＰＤ−２０００）を用いて測定した
反射光の干渉波の振幅から計算した。

【００８５】一方、ＴＭ方向の屈折率ｎ_zは、エリプソ
メーター（（株）島津製作所 ＡＥＰ−１００）を用い
て透過モードで測定した複屈折率Δｎ（＝ｎ_xy−ｎ_z）
の値と、上記ｎ_xyの値から算出した。

【００８６】

【表１】

【００８７】実施例１ （カラーフィルターの作製） [ポリイミド前駆体溶液の作製]γ−ブチロラクトンとＮ
−メチル−２−ピロリドンの混合溶媒中で、ピロメリッ
ト酸二無水物（０．５モル当量）、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物（０．４９モル当量）、４，４´
−ジアミノジフェニルエーテル（０．９５モル当量）、
ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン
（０．０５モル当量）を６０℃３時間反応させ、ポリイ
ミド前駆体溶液（ポリマー濃度２０重量％）を得た。こ
のポリイミド前駆体溶液２００ｇに対し、γ−ブチロラ
クトン１３６ｇ、ブチルセロソルブ６４ｇを添加して得
られたものをポリイミド前駆体溶液１（ポリマー濃度１
０重量％）とした。

【００８８】[ブラックマトリックスの作製]カーボンブ
ラック４ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４０ｇ、ブチ
ルセロソルブ６ｇをガラスビーズ１００ｇとともにホモ
ジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理
後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度８重量
％の顔料分散液を得た。

【００８９】顔料分散液３０ｇにポリイミド前駆体溶液
１を２８ｇ添加混合し、黒色ペーストを作製した。この
黒色ペーストを無アルカリガラス基板上にスピナーで塗
布後、１２５℃２０分セミキュアを行い、ポリイミド前
駆体黒色着色膜を形成した。冷却後、ポジ型フォトレジ
スト（Shipley "Microposit" RC100 30cP)を塗布し、９
０℃１０分加熱乾燥してフォトレジスト被膜を形成し
た。これを紫外線露光機（キヤノン（株）、ＰＬＡ−５
０１Ｆ）を用い、フォトマスクを介して露光した。露光
後、アルカリ現像液（東京応化工業（株）、ＮＭＤ−
３）に浸漬し、フォトレジストの現像、およびポリイミ
ド前駆体黒色着色膜のエッチングを同時に行い、開口部
を形成した。エッチング後、不要となったフォトレジス
ト層をメチルセルソルブアセテートにて剥離した。エッ
チングされたポリイミド前駆体黒色着色膜を２８０℃３
０分キュアし、ポリイミドに転換して樹脂ブラックマト
リクスを形成した。

【００９０】樹脂ブラックマトリックスは線幅２０μ
ｍ、開口部面積１００μｍ×３００μｍとなるよう設計
されており、膜厚は１μｍ、ＯＤ値は３．０であった。

【００９１】[画素の作製]次に、赤、緑、青の顔料とし
て各々 Pigment Red 177で示されるジアントラキノン系
顔料、 Pigment Green 36で示されるフタロシアニング
リーン系顔料、 Pigment Blue 15-4で示されるフタロシ
アニンブルー系顔料を用意した。上記ポリイミド前駆体
溶液１と上記顔料を各々（ポリイミド前駆体：顔料）の
重量比が６：４の割合で混合分散させて、赤、緑、青の
３種類の着色ペーストを得た。

【００９２】この着色ペーストを用い、樹脂ブラックマ
トリックスと同様に、赤画素、緑画素、および青画素を
着色画素部の膜厚がそれぞれ１．５μｍとなるよう形成
した。また、このとき、隣り合う着色膜層どうしは樹脂
ブラックマトリックス上で重ならないよう形成した。

【００９３】[オーバーコート膜の形成]更にポリイミド
シロキサン前駆体溶液を基板上に塗布して、ポリイミド
シロキサンからなるオーバーコート膜を膜厚１μｍとな
るよう形成した。

【００９４】[スペーサー用樹脂組成物およびスペーサ
ーの作製]１，４−ブタンジオ−ル−ビス（３−アミノ
プロピル）エ−テル１６３．４ｇ（０．８０モル）、
４，４´−ジアミノジフェニルエーテル１２０．２ｇ
（０．６０モル）、３，３´−ジアミノジフェニルスル
フォン１２４．１ｇ（０．５０モル）、および１，３−
ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン
２４．９ｇ（０．１０モル）をＮ−メチル−２−ピロリ
ドン１９４４ｇ、およびγ−ブチロラクトン１９４４ｇ
とともに仕込み、これを攪拌しながら３，３´，４，４
´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物３１５．
８ｇ（０．９８モル）およびピロメリット酸二無水物２
１８．０ｇ（１．００モル）を添加し、８３℃で３時間
反応させた後、無水マレイン酸３．９２ｇ（０．０４モ
ル）を加えてさらに８３℃で３時間反応させた。このよ
うにして、ポリマー濃度２０重量％、粘度１．３ポイズ
のポリイミド前駆体溶液２を得た。また、ポリイミド前
駆体溶液２を無アルカリ基板上に塗布した後、硬化して
ポリイミド膜を形成した結果、屈折率は１．５８であっ
た。

【００９５】下記の組成を有するスペーサー用樹脂組成
物をホモジナイザーを用いて７０００ｒｐｍで３０分間
分散した後、ガラスビーズを濾過した。この様にして得
られたものをスペーサー用樹脂組成物１とした。

【００９６】スペーサー用樹脂組成物１ 沈降性硫酸バリウム（屈折率１．６４）：４５．０重量
部 ポリイミド前駆体溶液２：１４２．５重量部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン：１１５．０重量部 γ−ブチロラクトン：１１５．０重量部 ３−メチル−３−メトキシブタノールアセテート：６
３．８重量部 ガラスビーズ：４８１．３重量部 このスペーサー用樹脂組成物１をオーバーコート膜まで
が形成されたカラーフィルター上にスピナーで塗布し、
１２５℃２０分セミキュアを行い、スペーサー用樹脂組
成物膜を形成した。冷却後、ポジ型フォトレジスト（Sh
ipley "Microposit" RC100 30cP)をスピナーで塗布し、
９０℃１０分乾燥した。これを紫外線露光機（キヤノン
（株）、ＰＬＡ−５０１Ｆ）を用いて、フォトマスクを
介して１２０mj/cm²露光し、アルカリ現像液（ＮＭＤ−
３、東京応化工業（株）製）でポジ型レジストの現像、
およびスペーサー用樹脂組成物膜のエッチングを同時に
行い、スペーサー部を形成した。さらに２８０℃３０分
加熱して熱硬化を行い、ポリイミドに転換してスペーサ
ーを形成した。スペーサーは画面内ブラックマトリック
ス上、額縁上、額縁周辺部のシール部上、およびシール
部の外側に形成した。図５は実施例１で作製した本発明
の液晶表示装置用基板を示す部分断面図である。スペー
サーは、スペーサー用樹脂組成物の単一層であり、高さ
は４μｍ、１個当たりのスペーサーの面積は１００μｍ
² であった。

【００９７】また、スペーサー用樹脂組成物１を用い、
無アルカリガラス基板上にスペーサーのみを形成したと
ころ、体積抵抗値は１０⁹Ωｃｍであった。

【００９８】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
カラーフィルター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。また、同様に対向する薄膜トラン
ジスタを備えた液晶表示装置用基板についても、ポリイ
ミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施した。この２
枚の基板をエポキシ接着材をシール剤として用いて貼り
合わせた後に、シール部に設けられた注入口からネマチ
ック液晶を注入した。液晶を注入後、注入口を封止し、
さらに偏光板を基板の外側に貼り合わせ液晶表示装置を
作製した。実施例１での液晶表示装置は横電界液晶駆動
による表示装置である。このような手法に基づき、１０
０個の液晶表示装置を作製した。個々の液晶表示装置の
セルギャップを測定した結果、平均値は４．０６μｍ、
標準偏差は０．０１６μｍであり、セルギャップバラツ
キの少ないない液晶表示装置を得ることが出来た。ま
た、これらの液晶表示装置の表示品位を評価した結果、
色ムラがなく良好な表示品位は良好であった。表示品位
確認後、液晶表示装置を解体しスペーサーを光学顕微鏡
等を観察したがスペーサーの潰れは確認されなかった。

【００９９】実施例２ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]無アルカリガラス基板上
に、クロム、およびその酸化物から成る遮光膜を真空蒸
着法により形成した。これにフォトレジストを塗布し、
加熱乾燥によりフォトレジストの被膜を形成した。これ
を紫外線露光機を用いて、フォトマスクを介して露光し
た。露光後、アルカリ現像液に浸漬し、フォトレジスト
の現像を行った。その後、酸現像液により遮光膜をエッ
チングし、エッチング後、不要となったフォトレジスト
層を剥離し、ブラックマトリックスを形成した。

【０１００】また、ブラックマトリックスは線幅２０μ
ｍ、開口部面積１００μｍ×３００μｍ、ＯＤ値３．０
となるよう設計した。

【０１０１】[画素およびオーバーコート膜の作製]ブラ
ックマトリックスとして、クロム、およびその酸化膜か
らなる遮光膜を形成した以外は実施例１と全く同様にし
て、赤画素、緑画素、青画素、およびオーバーコート膜
を形成した。また、実施例１と同様、隣り合う着色膜層
どうしはブラックマトリックス上で重ならないように形
成した。

【０１０２】[透明導電膜の形成]次に、スパッタリング
法にてＩＴＯの透明電極を形成した。透明電極の膜厚は
１５０ｎｍであり、表面抵抗は２０Ω／□であった。

【０１０３】[スペーサー用樹脂組成物およびスペーサ
ーの作製]フラスコにプロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテートを１００ｇ仕込み、これをオイルバ
ス中で８０℃に保ち、窒素シール、攪拌を行いなからメ
タクリル酸メチル１０ｇとステレン４０ｇ、メタクリル
酸３０ｇにＮ、Ｎ−アゾビスイソプチロニトリル２ｇを
混合して、これを滴下ロートで３０分かけて滴下した。
この後、４時間反応を続けた後、ハイドロキノンモノメ
チルエーテルを１ｇ添加してから常温に戻し重合を完了
した。この様にして得られたものをアクリル１とした。
つぎにこのアクリル１にプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート１００ｇを添加した後、これを７
５℃に保ちながらメタクリル酸グリシジル４０ｇとトリ
エチルペンジルアンモニウムクロライド３ｇを添加し、
３時間反応させた。このようにして得られたものをアク
リル２とした。ここでメタクリル酸グリシジルの反応率
は、反応前後のポリマ酸価の変化から求めたところ７０
％であった。したがって付加量は０．７３当量であっ
た。

【０１０４】下記の組成を有するスペーサー用樹脂組成
物をホモジナイザーを用いて７０００ｒｐｍで３０分間
分散し、ガラスビーズを濾過した。このようにして得ら
れたものをスペーサー用樹脂組成物２とした。

【０１０５】スペーサー用樹脂組成物２ 沈降性炭酸カルシウム（屈折率１．６５）：４５重量部 アクリル２：５０重量部 トリメチロールプロパントリアクリレート：２０重量部 α−アミノアセトフェノン：５重量部 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート：
２００重量部 ガラスビーズ：３２０重量部 透明導電膜までが形成されたカラーフィルター上に、こ
のスペーサー用樹脂組成物を塗布し、１００℃１０分セ
ミキュアを行い、スペーサー用樹脂組成物膜を得た。冷
却後、紫外線露光機（キヤノン（株）、ＰＬＡ−５０１
Ｆ）を用いて、フォトマスクを介して３００mj/cm²露光
した。露光後、炭酸ソーダ１％水溶液で現像した、２０
０℃、３０分キュアした。スペーサーは画面内ブラック
マトリックス上、額縁上、額縁周辺部のシール部上に形
成した。スペーサーはスペーサー用樹脂組成物からなる
単一層であり、高さは４．５μｍ、表示画面部の１個当
たりのスペーサーの面積は８０μｍ²であった。また、
スペーサー用樹脂組成物２を用い、無アルカリガラス基
板上にスペーサーのみを形成したところ、体積抵抗値は
１０¹⁰Ωｃｍ、屈折率は１．５１であった。

【０１０６】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
カラーフィルターを用い、実施例１と同様にして液晶表
示装置を作製した。実施例２の液晶表示装置は２枚の液
晶表示装置用基板にそれぞれ形成された電極間で駆動す
る表示方式のものである。このような手法に基づき、１
００個の液晶表示装置を作製した。個々の液晶表示装置
のセルギャップを測定した結果、平均値は４．４８μ
ｍ、標準偏差は０．０２５μｍであり、セルギャップバ
ラツキの少ない液晶表示装置を得ることが出来た。ま
た、これらの液晶表示装置の表示品位を評価した結果、
色ムラがなく良好な表示品位は良好であった。表示品位
確認後、液晶表示装置を解体しスペーサーを光学顕微鏡
等を観察したがスペーサーの潰れは確認されなかった。

【０１０７】実施例３ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]実施例１で用いた黒色ペ
ーストを用い、実施例１と同様にして無アルカリガラス
基板上に樹脂ブラックマトリックスを作製した。樹脂ブ
ラックマトリックスの膜厚は１．２μｍ、ＯＤ値は３．
５であった。

【０１０８】[画素の作製]実施例１で用いた赤、青、緑
の着色ペーストを用意した。まず、ブラックマトリック
ス基板上に青ペーストを塗布し、１２０℃２０分セミキ
ュアした。この後、ポジ型レジスト（Shipley ”Microp
osit” RC100 30cp)を塗布後、８０℃１０分乾燥した。
つぎに紫外線露光機（キヤノン（株）、ＰＬＡ−５０１
Ｆ）を用いて、フォトマスクを介して露光し、アルカリ
現像液（ＮＭＤ−３、東京応化工業（株）製）でポジ型
レジストの現像、および青色着色膜のエッチングを同時
に行った。その後、ポジ型レジストをメチルセロソルブ
アセテートで剥離し、さらに３００℃３０分間キュアし
た。青色画素部の膜厚は２．０μｍであった。このパタ
ーニングにより青色画素部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１段目を形成した。スペ
ーサーの１段目の面積は約１５０μｍ² であった。水洗
後、同様にして赤色画素部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の２段目を形成した。スペー
サーの２段目の面積は約１３０μｍ² であり、赤色画素
部の膜厚は１．８μｍであった。さらに水洗後同様にし
て、緑色画素部の形成した。ただし、緑色着色層ではス
ペーサー３段目は形成しなかった。緑色画素部の膜厚は
１．８μｍであった。その後、スパッタリング法にてＩ
ＴＯの透明電極を形成した。透明電極の膜厚は１３０ｎ
ｍであり、表面抵抗は２２Ω／□であった。

【０１０９】[スペーサー用樹脂組成物およびスペーサ
ーの作製]透明電極までが形成された基板上に、実施例
１で用いたスペーサー用樹脂組成物を用いてスペーサー
を形成し、カラーフィルターを得た。図６は実施例３で
作製した本発明の液晶表示装置用基板を示す部分断面図
である。スペーサーは青色着色層１、赤色着色層２、お
よびスペーサー用樹脂組成物層１２からなる３層積層体
である。スペーサーの高さは４．３μｍ、表示画面部の
１個当たりのスペーサーの面積は７０μｍ² であった。
また、ブラックマトリックス上の青色着色層、および赤
色着色層はそれぞれ開口部上の着色層と連続している。

【０１１０】（カラー液晶表示装置の作製と評価）実施
例１と同様な製造工程を経て、１００個の液晶表示装置
を作製した。個々の液晶表示装置のセルギャップを測定
した結果、平均値は４．３３μｍ、標準偏差は０．０３
２μｍであり、セルギャップバラツキの少ない液晶表示
装置を得ることが出来た。また、これらの液晶表示装置
の表示品位を評価した結果、色ムラがなく良好な表示品
位は良好であった。表示品位確認後、液晶表示装置を解
体しスペーサーを光学顕微鏡等を観察したがスペーサー
の潰れは確認されなかった。

【０１１１】実施例４ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]実施例３と全く同様にし
て樹脂ブラックマトリックスを作製した。

【０１１２】[画素の作製]実施例３と同様にして青色画
素部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１段目を形成した。スペーサーの１段目の面積
は約２００μｍ²であり、青色画素部の膜厚は１．５μ
ｍであった。水洗後、同様にして赤色画素部の形成とと
もに樹脂ブラックマトリックス上にスペーサの２段目を
形成した。スペーサーの２段目の面積は約１５０μｍ²
であり、赤色画素部の膜厚は１．５μｍであった。さら
に水洗後同様にして、緑色画素部の形成とともに、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
た。スペーサーの３段目の面積は約１００μｍ² であ
り、緑色画素部の膜厚は１．５μｍであった。

【０１１３】[スペーサー用樹脂組成物およびスペーサ
ーの作製]緑色画素部までが形成された基板上に、実施
例２で用いたスペーサー用樹脂組成物を用いてスペーサ
ーを形成し、カラーフィルターを得た。その後、スパッ
タリング法にてＩＴＯの透明電極を形成した。透明電極
の膜厚は１３０ｎｍであり、表面抵抗は２２Ω／□であ
った。図７は実施例４で作製した本発明の液晶表示装置
用基板を示す部分断面図である。スペーサーは青色着色
層１、緑色着色層３、赤色着色層２、およびスペーサー
用樹脂組成物層１２からなる４層積層体である。スペー
サーの高さは５．０μｍ、表示画面部の１個当たりのス
ペーサーの面積は７０μｍ² であった。また、ブラック
マトリックス上の青色着色層は開口部の青色着色層と連
続しており、緑色着色層、および赤色着色層は開口部の
着色層と分離している。

【０１１４】（カラー液晶表示装置の作製と評価）実施
例１と同様な製造工程を経て、１００個の液晶表示装置
を作製した。個々の液晶表示装置のセルギャップを測定
した結果、平均値は４．３３μｍ、標準偏差は０．０３
２μｍであり、セルギャップバラツキの少ない液晶表示
装置を得ることが出来た。また、これらの液晶表示装置
の表示品位を評価した結果、色ムラがなく良好な表示品
位は良好であった。表示品位確認後、液晶表示装置を解
体しスペーサーを光学顕微鏡等を観察したがスペーサー
の潰れは確認されなかった。

【０１１５】比較例１ （カラーフィルターの作製）実施例１と全く同様にして
オーバーコート膜までが形成されたカラーフィルターを
作製した。

【０１１６】[スペーサー用樹脂組成物およびスペーサ
ーの作製]下記の組成を有するスペーサー用樹脂組成物
をホモジナイザーを用いて７０００ｒｐｍで３０分間分
散した後、ガラスビーズを濾過した。このようにして得
られたものをスペーサー用樹脂組成物３とした。

【０１１７】スペーサー用樹脂組成物３ 酸化チタン（屈折率２．７１）：４５．０重量部 ポリイミド前駆体溶液２：１４２．５重量部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン：１１５．０重量部 γ−ブチロラクトン：１１５．０重量部 ３−メチル−３−メトキシブタノールアセテート：６
３．８重量部 ガラスビーズ：４８１．３重量部 実施例１と同様な工程を経て、カラーフィルター上にス
ペーサーを形成した。スペーサーはスペーサー用樹脂組
成物の単一層であり、高さは４μｍ、１個当たりのスペ
ーサー面積は１００μｍ² であった。また、スペーサ用
樹脂組成物３を用い、無アルカリガラス基板上にスペー
サーのみを形成してたところ、体積抵抗値１０⁸ Ωｃｍ
であり、白色を呈していた。

【０１１８】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
カラーフィルターを用い、実施例１と同様にして液晶表
示装置を作製した。実施例２の液晶表示装置は２枚の液
晶表示装置用基板にそれぞれ形成された電極間で駆動す
る表示方式のものである。このような手法に基づき、一
定の公知の製造工程を経て、１００個の液晶表示装置を
作製した。個々の液晶表示装置のセルギャップを測定し
た結果、平均値は４．５５μｍ、標準偏差は０．０４０
μｍであり、セルギャップバラツキのない液晶表示装置
を得ることが出来た。しかしながら、これらの液晶表示
装置の表示品位を評価した結果、開口部にスペーサー用
樹脂組成物の白色残渣が生じており、色ズレが生じてい
た。表示品位確認後、液晶表示装置を解体しスペーサー
を光学顕微鏡等を観察したがスペーサーの潰れは確認さ
れなかった。

【０１１９】比較例２ （カラーフィルターの作製）実施例２と全く同様にし
て、透明導電膜までが形成されたカラーフィルターを作
製した。

【０１２０】[スペーサー用樹脂組成物の作製]下記の組
成を有するスペーサー用樹脂組成物をホモジナイザーを
用いて７０００ｒｐｍで３０分間分散し、ガラスビーズ
を濾過した。この様にして得られたものをスペーサー用
樹脂組成物４とした。

【０１２１】スペーサー用樹脂組成物４ 亜鉛華（屈折率：２．０２９）：４５重量部 アクリル２：５０重量部 トリメチロールプロパントリアクリレート：２０重量部 α−アミノアセトフェノン：５重量部 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート：
２００重量部 ガラスビーズ：３２０重量部 透明導電膜までが形成されたカラーフィルター上に、こ
のスペーサー用樹脂組成物４を塗布し、１００℃１０分
セミキュアを行い、スペーサー用樹脂組成物膜を得た。
冷却後、紫外線露光機（キヤノン（株）、ＰＬＡ−５０
１Ｆ）を用いて、フォトマスクを介して３００mj/cm²露
光した。露光後、炭酸ソーダ１％水溶液で現像した、２
００℃、３０分キュアした。スペーサーは画面内ブラッ
クマトリックス上、額縁上、額縁周辺部のシール部上に
形成した。スペーサーはスペーサー用樹脂組成物からな
る単一層であり、高さは４．５μｍ、表示画面部の１個
当たりのスペーサーの面積は８０μｍ²であった。ま
た、スペーサー用樹脂組成物４を用い、無アルカリガラ
ス基板上にスペーサーのみを形成したところ、体積抵抗
値は１０¹⁰Ωｃｍであった。

【０１２２】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
カラーフィルターを用い、実施例２と同様にして液晶表
示装置を作製した。実施例２の液晶表示装置は２枚の液
晶表示装置用基板にそれぞれ形成された電極間で駆動す
る表示方式のものである。このような手法に基づき、１
００個の液晶表示装置を作製した。個々の液晶表示装置
のセルギャップを測定した結果、平均値は４．４８μ
ｍ、標準偏差は０．１０μｍでり、セルギャップバラツ
キが大きな液晶表示装置となった。また、これらの液晶
表示装置の表示品位を評価した結果、セルギャップに大
きなバラツキがあるため、干渉縞が生じており、表示品
位の低下が見られた。表示品位確認後、液晶表示装置を
解体しスペーサーを光学顕微鏡等を観察した結果、セル
ギャップの大きなスペーサーに潰れが生じていた。

【０１２３】

【発明の効果】本発明のスペーサーは、液晶表示装置用
基板上に形成されるスペーサーであって、フィラーを含
有するスペーサー用樹脂組成物を用いてスペーサーを形
成するものであるため、本発明のスペーサーを有する液
晶表示装置用基板を用いた液晶表示装置は、十分なセル
ギャップを実現すると共に、画面内で均一なセルギャッ
プを保持し、外部からの力または衝撃が加わった場合
に、パターニングされたスペーサーの潰れによる表示品
位の低下が従来よりも発生しにくい。さらに液晶表示装
置の生産性を向上させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターニングされたスペーサーを用い
た液晶表示装置用基板の一例の概略図である

【図２】本発明のパターニングされたスペーサーを用い
た液晶表示装置の一例の概略図である

【図３】従来のビーズ状スペーサーを用いた液晶表示装
置の概略図である

【図４】本発明の液晶表示装置用基板の一例の概略図で
あり、スペーサー形成前にオーバーコート膜を形成した
ものである

【図５】実施例１で作製した本発明の液晶表示装置用基
板を示す部分断面図

【図６】実施例３で作製した本発明の液晶表示装置用基
板を示す部分断面図

【図７】実施例４で作製した本発明の液晶表示装置用基
板を示す部分断面図

【符号の説明】

１：青画素 ２：赤画素 ３：緑画素 ４：ブラックマトリックス ５ａ、５ｂ：ガラス基板 ６ａ、６ｂ：電極層 ７：配向膜 ８：シール剤 ９：薄膜トランジスター １０：液晶 １１：ビーズ状スペーサー １２：パターニングされたスペーサー用樹脂組成物 １３：オーバーコート膜

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示装置用基板上に形成される少なく
   ともフィラーを含有したスペーサー用樹脂組成物であっ
   て、３５０〜６５０ｎｍの範囲にある波長λｎｍにおけ
   るフィラー、および樹脂の屈折率をそれぞれｎ_f(λ）、
   ｎ_r（λ）としたとき、｜ｎ_f(λ）−ｎ_r（λ）｜≦０．
   ２であることを特徴とするスペーサー用樹脂組成物。
2. 【請求項２】フィラーがバライト粉、沈降性硫酸バリウ
   ム、炭酸バリウム、炭酸石灰粉、沈降性炭酸カルシウ
   ム、石膏、アスベスト、クレー、シリカ粉、微粉ケイ
   酸、珪藻土、タルク、塩基性炭酸マグネシウム、アルミ
   ナホワイト、グロスホワイト、およびサチン白の群から
   選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項
   １記載のスペーサー用樹脂組成物。
3. 【請求項３】樹脂がアクリル系樹脂を含むことを特徴と
   する請求項１または２記載のスペーサー用樹脂組成物。
4. 【請求項４】樹脂がポリイミド系樹脂を含むことを特徴
   とする請求項１または２記載のスペーサー用樹脂組成
   物。
5. 【請求項５】請求項１〜４記載のスペーサー用樹脂組成
   物を用いて形成したスペーサーを有することを特徴とす
   る液晶表示装置用基板。
6. 【請求項６】スペーサーの高さが１〜９μｍであること
   を特徴とする請求項５記載の液晶表示装置用基板。
7. 【請求項７】スペーサーが画面内および／または画面外
   に形成されたことを特徴とする請求項５または６記載の
   液晶表示装置用基板。
8. 【請求項８】スペーサーの体積抵抗率が１０⁷ Ωｃｍ以
   上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記
   載の液晶表示装置用基板。
9. 【請求項９】請求項５〜８のいずれかに記載の液晶表示
   装置用基板において、スペーサーが樹脂の単一層からな
   ることを特徴とする液晶表示装置用基板。
10. 【請求項１０】画素のうち少なくとも２色以上の着色層
    を積層したスペーサー上に、請求項５〜８のいずれかに
    記載のスペーサを別途形成したことを特徴とする液晶表
    示装置用基板。
11. 【請求項１１】スペーサーの頂部に導電層が形成されて
    いないことを特徴とする請求項５〜１０記載の液晶表示
    装置用基板。
12. 【請求項１２】画面内のスペーサーが対向基板と接触す
    る面積がスペーサー１個あたり１０〜１０００μｍ² で
    あることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載
    の液晶表示装置用基板。
13. 【請求項１３】２枚の液晶表示装置用基板により液晶層
    を挟持した液晶表示装置において、請求項５〜１２のい
    ずれかに記載の液晶表示装置用基板を用いたことを特徴
    とする液晶表示装置。