JPH07325298A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラー液晶表示装置の膜厚の均一なスペーサ
ーを形成する。 【構成】 ２枚の基板の間に液晶を挾持した液晶表示装
置において、一方の基板上のブラックマトリックス部に
対応する部分に、支持体フィルム及び感光性樹脂層を有
する感光性フィルムを用いて、積層、露光、現像を含む
工程で基板間隔を保持するスペーサーを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶カラーテレビ、液晶カラー表示のコ
ンピューターなどが実用化されているが、これらの液晶
表示装置は、透明電極を設けたガラス等の透明な基板を
１から１０μｍ程度の間隔をもうけて、その間に液晶物
質を封入し、電極間の印加した電圧により液晶物質を配
向しその濃淡により表示する仕組みになっている。さら
に、カラー表示のため、ガラスなどの光学的に透明な基
板の表面に２種以上の色相を異にする極めて微細なスト
ライプ状又モザイク状のパターンを一定の間隔を開け
て、平行又は交差して並べたカラーフィルタを設置して
いる。カラーフィルタは、通常、透明基板、着色パター
ン、保護膜、透明電極の順に形成されている。

【０００３】カラーフィルタを設けたガラス基板等の透
明な基板とそれに相対する透明基板との間隙を正確に保
持しないと、液晶層の厚さに差が発生し、色むらやコン
トラスト異常になる。従って、透明基板間の間隙を正確
に保持するため、スペーサーと称される３〜１０μｍの
シリカ、アルミナ、合成樹脂等からなる粒子を分散させ
て用いている。

【０００４】このスペーサーを均一に分散させること
は、かなり困難で、色むらのない表示装置を得る歩留ま
りの低下をまねいている。そこで、特開平４−２２３４
４３号公報等に示される様に分散・投入にさまざまな工
夫がなされている。これらの根本的な解決法として、カ
ラーフィルタの着色パターン間に設けられるブラックマ
トリックスを厚くし、スペーサーとする方法（特開昭６
３−２３７０３２号公報、特開平３−１８４０２２号公
報、特開平４−１２２９１４号公報等）が提案されてい
るが、ブラックマトリックスを塗布により形成するた
め、厚さの制御が困難となっている。

【０００５】また、着色パターンを重ねることにより、
厚さを確保しスペーサーとすることも考えられている
（特開昭６３−８２４０５号公報）がやはり塗布により
行われるため、膜厚の管理が困難である。

【０００６】また、着色パターンを作る際に、ブラック
マトリックス上にも着色パターンを塗布法により形成し
スペーサーとすることも提案されている（特開昭６３−
２３７０３２号公報）が、前述と同様に均一な膜厚を得
ることが困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来の技術の問題を解消し、膜厚の均一なスペーサーを容
易に形成でき、膜厚バラツキによる表示むらのないカラ
ー液晶表示装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の基板の
間に液晶を挾持したカラー液晶表示装置において、一方
の基板上のブラックマトリックス部に対応する部分に、
支持体フィルム及び感光性樹脂層を有する感光性フィル
ムを積層し、パターン状に露光し、次いで現像して基板
間隔を保持するスペーサーを配向膜間に設けたことを特
徴とするカラー液晶表示装置に関する。

【０００９】本発明における感光性フィルムの支持体フ
ィルムは、特に制限なく公知のものを使用できるが、通
常、紫外線を透過できる２〜３０μｍ程度のフィルムで
あり、例えば、帝人社製テトロンフィルム、デュポン社
製マイラーフィルム等のポリエステルフィルムである。

【００１０】また、感光性フィルムの感光性樹脂層は、
紫外光により露光され、アルカリ水溶液で現像可能な樹
脂であればよく、より好ましくは、（ａ）カルボキシル
基を含有する分子量２０，０００〜３００，０００の有
機高分子化合物と（ｂ）少なくとも２個以上のエチレン
性不飽和基を有する光重合性化合物及び（ｃ）光重合開
始剤を含有するものである。

【００１１】（ａ）カルボキシル基を有する分子量２
０，０００〜３００，０００の有機高分子化合物として
は、例えば（メタ）アクリル酸アルキルエステルと（メ
タ）アクリル酸との共重合体、（メタ）アクリル酸アル
キルエステルと（メタ）アクリル酸とこれらと共重合し
得るビニルモノマーとの共重合体等が挙げられる。（メ
タ）アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば（メ
タ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、
（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エ
チルヘキシル等が挙げられる。また、（メタ）アクリル
酸アルキルエステルや（メタ）アクリル酸とこれらと共
重合し得るビニルモノマーとしては、（メタ）アクリル
酸ジメチルエチル、（メタ）アクリル酸テトラヒドロフ
ルフリル、（メタ）アクリル酸ジエチル、２，２，２−
トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，
３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレー
ト、アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、スチ
レン、ビニルトルエン等が挙げられる。さらに（メタ）
アクリル酸を共重合成分として含むテレフタル酸、イソ
フタル酸、セバシン酸等のポリエステル、ブタジエンと
アクリロニトリルの共重合体、セルロースアセテート、
セルロースアセテートブチレート、メチルセルロース、
エチルセルロース等も用いることが出来る。

【００１２】（ｂ）少なくとも２個以上のエチレン性不
飽和基を含有する光重合性化合物としては、例えば、多
価アルコールにα、β−不飽和カルボン酸を付加して得
られる化合物（トリメチロールプロパンジ（メタ）アク
リレート（メタアクリレート又はアクリレートを意味す
る、以下同じ）、トリメチロールプロパントリ（メタ）
アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）ア
クリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）ア
クリレート等）、グリシジル基含有化合物にα、β−不
飽和カルボン酸を付加して得られる化合物（トリメチロ
ールプロパントリグリシジルエーテルトリアクリレー
ト、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）
アクリレート等）、多価カルボン酸（無水フタル酸等）
と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する化合物（β−
ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等）とのエステ
ル化物、（メタ）アクリル酸（メタアクリル酸又はアク
リル酸を意味する、以下同じ）のアルキルエステル
（（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチ
ル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２
−エチルヘキシル等）トリメチルヘキサメチレンジイソ
シアナートと２価アルコールと２価の（メタ）アクリル
酸モノエステルとを反応させて得られるウレタンジアク
リレート化合物などが挙げられる。これらの化合物は２
種以上用いても良い。

【００１３】（ｃ）光重合開始剤としては、例えば、ベ
ンゾフェノン、Ｎ，Ｎ′−テトラメチル−４，４′−ジ
アミノベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、Ｎ，Ｎ′−
テトラメチル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４
−メトキシ−４′−ジメチルアミノベンゾフエノン、
４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン、２−エチル
アントラキノン、フェナントレンキノン等の芳香族ケト
ン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエー
テル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエー
テル、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾ
イン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニ
ルイミダゾール二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−
４，５−ジ（ｍ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェ
ニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−フルオロフェニ
ル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−
（ｏ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダ
ゾール二量体、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５
−ジフェニルイミダゾール二量体、２，４−ジ（ｐ−メ
トキシフェニル）−５−フェニルイミダゾール二量体、
２−（２，４−ジメトキシフェニル）−４，５−ジフェ
ニルイミダゾール二量体、２−（ｐ−メチルメルカプト
フェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等
の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体などが
用いられる。

【００１４】その他、感光性樹脂層には、熱重合性成分
安定剤、顔料、染料等を含有してもかまわない。

【００１５】なお、感光性樹脂層の保護のため保護フィ
ルムを用いることが好ましい。この保護フィルムとして
は、例えば、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフ
ィルム等が用いられるが、価格、柔軟性、強度、硬度等
の面から、ポリオレフィンフィルム、中でもポリエチレ
ンフィルムが好ましい。また、その厚みは、１０〜４０
μｍであることが好ましく、１０μｍ未満では取扱い性
が劣る傾向があり、４０μｍを超えると、コストアップ
となる傾向がある。

【００１６】本発明で用いられる基板は、透明であれば
特に制限はなく、その材質として、例えばガラス、プラ
スチックス等が挙げられる。本発明で使用される液晶に
は、特に制限はなく、公知のものが用いられる。本発明
におけるブラックマトリックスは、特に制限なく、公知
のものを用いうる。例えば、クロム等の金属をスパッタ
リングし、次いでパターン状にエッチングすることによ
り、基板上にブラックマトリックスを設けることができ
る。

【００１７】本発明のカラー液晶表示装置のスペーサー
は以下のようにして製造される。まず、透明基板上にブ
ラックマトリックス、着色パターン、保護膜、透明電極
の順で形成された必要に応じてこの基板を加熱（１００
〜２００℃、３〜３０分間）した後、その基板上に、感
光性フィルムの保護フィルムをはがしながら感光性樹脂
層をラミネート（貼り合わせ）し、感光性樹脂層の表面
の支持体フィルム上に所定パターンのネガマスクを乗せ
て露光したあと、支持体フィルムが除去される。ついで
未露光部分が現像液で現像され、ブラックマトリックス
部に対応する部分（全部でも一部でもよい）にスペーサ
ーが形成される。ラミネート工程は、一般にホットロー
ルと呼ばれる加熱可能なロール又はヒートシューと呼ば
れる加熱用ジャケットとラミネートロールと呼ばれるロ
ールにより、感光性樹脂層を加熱し軟化しながら行う。

【００１８】露光工程は、一般に専用の露光機があり、
接触又は非接触型のものを用いて行う。ランプとして
は、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドラン
プ、キセノンランプ灯等の紫外線を有効に放射するもの
を用いることができる。現像方法は、ディップ法、スプ
レー法等があげられ、高解像度化には高圧スプレー法が
最適である。現像液は、アルカリ現像型では、１重量％
の炭酸ナトリウムを用いるのが一般的である。

【００１９】

【実施例】次に、本発明を実施例により詳しく説明す
る。ガラス基板上に０．１μｍ厚のクロム金属をスパッ
タリングで形成し、フォトレジストを用いてエッチング
を行い格子状のブラックマトリックスを得た。その後、
感光性フィルム型の顔料分散樹脂を用いて、赤、緑及び
青のパターンを作成した。その上に、スピンコータを用
いてアクリル系樹脂の保護層を形成し平坦化を行った
（その上に透明電極のＩＴＯをスパッタリングで形成
し、その上にポリイミドの配向膜を形成した。）。この
基板を１５０℃で１０分間加熱した後その基板上に、表
１の感光性樹脂組成物の溶液をポリエチレンテレフタレ
ートフィルム（支持体フィルム２０μｍ厚）上に均一に
塗布し、１００℃の熱風対流式乾燥機で約１０分間乾燥
して５μｍ厚の感光性樹脂層を形成した後、３０μｍ厚
のポリエチレンフィルムを保護フィルムとして積層した
感光性フィルムを、その保護フィルムを剥がしながら、
感光性樹脂層をロール温度１５０℃、ロール圧６kg/c
m²、速度１．０ｍ／分でラミネートした。次いで、所定
のパターンのネガマスクを通して露光機ＨＭＷ−２０１
Ｂ（３kW、超高圧水銀灯、オーク製作所製）で露光した
後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを除去し、３
０℃で０．０５重量％のＮａ₂ＣＯ₃水溶液で１０〜２０
秒スプレー現像をして未露光部を除去し、スペーサーを
作成した。スペーサーの厚さは、５μｍで、その膜厚バ
ラツキは、０．１μｍ以下と極めて均一なものが得られ
た。

【００２０】

【表１】

【００２１】次に、スペーサーを形成した基板と対する
電極基板をシール材でシールし液晶を注入し、本発明の
カラー液晶表示装置を作製した。得られたカラー液晶表
示装置は、従来の６μｍ径のスペーサーを分散させた表
示装置に比べ色むらもなくコントラストのすぐれたもの
となった。

【００２２】

【発明の効果】本発明のカラー液晶表示装置のスペーサ
ーを用いると、これまでスペーサー材料を分散していた
ものや、塗工及びフォトリソ工程で作製していたもので
問題となっていた、基板間の間隙の不均一性がなくな
り、色むらやコントラストの不均一がなくなり、高品位
のカラー液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー液晶表示装置の断面図

【図２】カラー液晶表示装置の表面図

【符号の説明】

１ スペーサー ２ 配向膜 ３ 透明電極 ４ 保護膜 ５ 着色パターン ６ ブラックマトリックス ７ ガラス基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板の間に液晶を挾持したカラー
   液晶表示装置において、一方の基板上のブラックマトリ
   ックス部に対応する部分に、支持体フィルム及び感光性
   樹脂層を有する感光性フィルムを積層し、パターン状に
   露光し、次いで現像して基板間隔を保持するスペーサー
   を配向膜間に設けたことを特徴とするカラー液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 感光性フィルムの感光性樹脂層が、
   （ａ）カルボキシル基を有する分子量２０，０００〜３
   ００，０００の有機高分子化合物、（ｂ）少なくとも２
   個のエチレン性不飽和基を有する光重合性化合物及び
   （ｃ）光重合開始剤を含有しアルカリ水溶液で現像可能
   であることを特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示
   装置。