JPH08286194A

JPH08286194A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08286194A
Application number: JP10903995A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Mochizuki; 文裕望月; Hiroyoshi Omika; 広芳大美賀; Naoto Ito; 直人伊藤; Minoru Iizuka; 実飯塚; Norikatsu Ono; 典克小野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Eneos Corp
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな面積においてもギャップの均一性が良
好であり、表示画質が良く、かつ生産性に優れた液晶表
示装置を提供する。【構成】導電性遮光部８を有するカラーフィルター基
板５ａとカラーフィルターを有しない他の電極基板１２
とがスペーサー１０を介して一定の間隔に保たれ、これ
らの基板間に液晶材料１３が充填されてなる液晶表示装
置１１において、前記スペーサー１０が、前記遮光部８
により遮光される領域の少なくとも一部に感光性樹脂組
成物を電着塗装し、次いでホトリソグラフィーにより所
定のパターンを形成してなることを特徴とする液晶表示
装置１１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターを有
する液晶表示装置に関し、特にコントラストに優れ、か
つ表示の不均一性が改善された液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）の技術開
発に多大な力が注がれ、ブラウン管（ＣＲＴ）に匹敵す
るような画面サイズ、解像度および画質を有するＬＣＤ
が実現できるようになった。しかしこのようなＬＣＤを
工業的に効率よく生産するためには、まだいくつかの課
題が残されている。その一つとしてギャップ制御の問題
がある。液晶表示装置のギャップのムラは表示品質に大
きな影響を及ぼす。例えばＴＮ型液晶表示装置の場合、
ギャップが不均一になると、リターデーション効果によ
って画質の一部が変色したり、コントラストが低下する
などの表示品質の低下を招く。この効果はＳＴＮ型など
のようにツイスト角度が大きい液晶表示ほど著しくな
る。また画面サイズが大きくなるほどギャップの均一化
が困難になる。

【０００３】ところで、従来のギャップの制御技術とし
ては、二枚の基板の中間にグラスファイバーやミクロビ
ーズからなるスペーサー（ギャップ材）を散布し、それ
らの大きさによって液晶層の厚みを制御する方式が用い
られている。しかし従来のこの方式では、散布されたス
ペーサーが必ずしも基板上の所定の場所に配置されない
ため、次のような問題があった。（１）スペーサーが画素の内部に配置された場合、スペ
ーサーの存在する面積部分の画素は表示に寄与しないた
め、コントラストあるいは開口率が低下し、表示品質が
低下する。この現象は解像度が増加して画素ピクセルの
面積が小さくなるほど顕著になる。（２）ＴＦＴ（thin film transistor）などのスイッチ
ング用アクティブ素子の上にスペーサーが配置される
と、液晶表示装置の組立圧着時にスペーサーによりアク
ティブ素子が破壊され、表示装置にとっては致命的な画
素欠陥などの問題を引き起こす。（３）スペーサーの散布量が液晶表示装置面内で不均一
になり、それによってギャップのムラが生じやすい、な
どである。

【０００４】また、例えば有効表示部上に散布されたス
ペーサーなどは、表示の妨害になる。すなわち、スペー
サー部分は通常実質的に遮光性であるため、その部分だ
け有効表示部が減少することになる。カラー液晶表示装
置のカラーフィルター基板の構造は種々あるが、ブラッ
クマトリックスと称する遮光部を有するものがある。こ
のような遮光部を有するカラーフィルター基板を他の基
板と重ねて液晶表示装置を作製する場合、上記遮光部の
領域の一部をスペーサー部として使用すれば、遮光部は
元来有効表示領域ではないのであるから、スペーサーの
存在により表示領域が妨害されることにはならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点を解決し、大きな面積においてもギャ
ップの均一性が良好であり、表示画質が良く、しかも生
産性に優れた液晶表示装置を提供することを目的とする
ものである。更に、本液晶表示装置においては、スペー
サーが遮光部に位置するように作製されており、有効表
示部分に位置しないために、コントラストの低下、光抜
けおよびスペーサー界面における液晶配向欠陥による画
質低下等のない良質な表示を得ることができる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
は、導電性遮光部を有するカラーフィルター基板とカラ
ーフィルターを有しない他の電極基板とがスペーサーを
介して一定の間隔に保たれ、これらの基板間に液晶材料
が充填された液晶表示装置において、前記スペーサー
が、前記遮光部により遮光される領域の少なくとも一部
に感光性樹脂組成物を電着塗装し、次いでホトリソグラ
フィーにより所定のパターンを形成してなることを特徴
とする液晶表示装置に関するものである。本発明の第２
は、スペーサーを形成する感光性樹脂組成物が、熱硬化
性の樹脂組成物であって、ホトリソグラフィーによって
パターニングした後、更に加熱硬化させたことを特徴と
る本発明の第１の液晶表示装置に関する。本発明の第３
は、スペーサーを形成する感光性樹脂組成物がネガ型で
あることを特徴とする本発明の第１または第２の液晶表
示装置に関する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
液晶表示装置は、カラーフィルター基板と他の電極基板
とがスペーサーを介して一定の間隔に保たれ、これらの
基板間に液晶材料が充填された構造を有するものであ
る。カラーフィルター基板は導電性遮光部を有するが、
このような基板は、通常、透明基板上に導電性を有する
遮光膜を設けることにより作製する。従って、まず透明
基板上に導電性の遮光膜を形成する方法について説明す
る。カラーフィルター基板の材料としては、例えばガラ
ス、各種の積層板類、各種のプラスチック板類等の透明
な基板が挙げられる。基板の表面は平滑であることが望
ましく、必要によっては表面を研磨して使用することも
できる。透明基板上に形成すべき導電性遮光膜として
は、まず真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法等で形成されるクロム、アルミニウム、タン
タル、モリブデン、ニッケル、銅等の金属膜、金属酸化
物被膜、またはこれらの複合膜が挙げられる。また導電
性遮光膜は、クロム、ニッケル、タンタル、スズ、銀、
銅、鉄等の電解メッキや無電解メッキによっても形成す
ることができる。更に導電性遮光膜は、黒色の染料や顔
料、カーボンブラック、黒鉛、あるいは遮光性の金属微
粉末や金属酸化物微粉末を、ネガ型感光性樹脂に分散さ
せたネガ型感光性塗料を用いたホトリソグラフィー法に
よって形成することも可能である。更にまた導電性遮光
膜は、黒色の染料や顔料、カーボンブラック、黒鉛、あ
るいは遮光性の金属微粉末や金属酸化物微粉末をイオン
性樹脂に分散させ、これを導電性を有する透明基板上
に、電着法で作製することも可能である。

【０００８】上記のうち、ネガ型感光性塗料を用いたホ
トリソグラフィー法や電着法により成形され、黒色の染
料や顔料、カーボンブラック、黒鉛、あるいは遮光性の
金属微粉末や金属酸化物微粉末をバインダー樹脂に分散
させた塗膜は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法などで形成される金属膜や金属酸化物被膜
より低価格であるため、コストの面で好ましい。

【０００９】そこで次に、ネガ型感光性塗料を用いたホ
トリソグラフィー法で前記導電性と遮光性を有する膜を
作製する方法について詳細に述べる。導電性遮光膜の作
製に用いるネガ型感光性塗料の調製においては、染料、
顔料、カーボンブラック、黒鉛、あるいは遮光性と導電
性を付与する金属微粉末や金属酸化物微粉末のうちの１
種類以上を、ネガ型感光性樹脂、重合開始剤および有機
溶剤等と混合し、一般的に使用されるサンドミル、ロー
ルミル、ダイノミル、アトライター等の分散機を用いて
十分に分散させ、固形分濃度を１〜３０重量％とする。
そのほか、染料、顔料などを分散させるための分散助
剤、塗膜の平滑性を良くするレベリング剤、粘度調整
剤、消泡剤等の各種助剤類なども配合することができ
る。なお、染料、顔料、カーボンブラック、黒鉛、導電
性と遮光性を付与する微粉末などのバインダー樹脂中へ
の配合量は１５〜８０％であることが望ましく、十分な
遮光性を示し、かつ塗膜が十分な強度を有するために
は、３５〜６５％であることが望ましい。

【００１０】上記導電性遮光膜を作製するネガ型感光性
塗料に用いる感光性樹脂としては、光によって架橋し得
るエチレン性不飽和二重結合を導入した樹脂が挙げら
れ、具体的にはアクリロイル基、メタクリロイル基また
はシンナモイル基等の感光性基を分子中に有する、分子
量３００〜２０,０００程度のプレポリマーまたは樹脂
等を挙げることができる。このようなプレポリマーまた
は樹脂としては、例えばエポキシアクリレート、エポキ
シメタクリレート、ウレタンアクリレート、ウレタンメ
タクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエステ
ルメタクリレート、ポリアミック酸等のプレポリマー；
アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油、ポリ
ブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等に前記アクリロイル
基、メタクリロイル基等の感光性基を導入した樹脂など
を挙げることができる。

【００１１】配合する染料および顔料は、塗料の安定
性、塗膜の耐久性等を損なわないものを選択することが
望ましい。このような点から、染料としては油溶性ある
いは油分散性の染料が好ましく、具体的にはアニリンブ
ラック、ペリレンブラック、アゾ系染料、ニグロシン等
が挙げられる。また顔料としては銅、鉄、マンガン、コ
バルト等の２種類以上の金属酸化物からなる無機顔料等
を挙げることができる。

【００１２】また、遮光性と導電性とを付与する金属微
粉末または金属酸化物微粉末としては、クロム、銅、
鉄、コバルト、マンガン、チタン、モリブデン、タンタ
ル等からなるものを挙げることができる。

【００１３】またネガ型感光性塗料には、ネガ型感光性
塗膜の感光性や粘度などを調整するために、低分子量の
アクリレートやメタクリレート類を添加してもよく、具
体的には、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート、２−フェノキシエチル
アクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、
３−フェノキシ−２−ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、３−フェノキシ−２−ヒドロキシプロピルメタクリ
レート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチル
ヘキシルメタクリレート、トリシクロデカンアクリレー
ト、トリシクロデカンメタクリレート、ヘキサンジオー
ルジアクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレー
ト、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、ジペンタエリスリト
ールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシ
エチル)イソシアヌレート等が例示され、これらは混合
物として使用してもよい。これらのアクリレートやメタ
クリレート類の配合割合は、感光性塗料用樹脂１００重
量部に対して０〜５０重量部、好ましくは０〜３０重量
部である。

【００１４】ネガ型感光性塗料に使用される光重合開始
剤は公知のものでよく、例えばベンゾインおよびそのエ
ーテル類、ベンジルアルキルケタール類、ベンゾフェノ
ン誘導体、アントラキノン誘導体、チオキサントン誘導
体等が挙げられ、更に必要により増感剤を添加してもよ
い。光重合開始剤の添加量は、前記ネガ型感光性塗料用
樹脂１００重量部に対し、０.１〜３０重量部、好まし
くは０.５〜２０重量部の範囲である。光重合開始剤の
添加量が０.１重量部未満では光硬化性が不十分であ
り、また３０重量部を越えると硬化が進みすぎて塗膜強
度が不足し、かつ不経済であるため、いずれも好ましく
ない。

【００１５】ネガ型感光性塗料に用いる樹脂等の各成分
を分散または溶解するために使用する有機溶媒として
は、上述のプレポリマーまたは樹脂を溶解し得るもので
あれば特に限定されない。各種のグリコールエーテル
類、例えば、エチレングリコールモノブチルエーテル、
エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレング
リコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコール
モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
トリ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
リコールモノエチルエーテルアセテート等；ケトン類、
例えばアセトン、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、イソホロン、Ｎ−メチル
ピロリドン等；エーテル類、例えばジブチルエーテル、
ジオキサン、テトラヒドロフラン等；アルコール類、例
えばメトキシブタノール、ジアセトンアルコール、ブタ
ノール、オクタノール、イソプロパノール等；炭化水素
類、例えばトルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキ
サン等；エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、
酢酸２−メトキシエチル、酢酸２−エトキシエチル、酢
酸２−メトキシプロピル、安息香酸エチル、２−エトキ
シプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、ピル
ビン酸メチル、ピルビン酸エチル等；酸アミド類、例え
ばジメチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができる。こ
れらは単独もしくは混合物として用いることができる。

【００１６】透明基板にネガ型感光性塗膜を形成する方
法は特に限定されず、公知の方法、例えば電着法、吹付
け法、浸漬塗装法、ロールコート法、印刷法、スピンコ
ーターで塗布する方法等により形成することができる。

【００１７】透明基板に塗布されたネガ型感光性塗膜は
その後露光される。露光方法は、公知の方法を採用する
ことができ、例えば高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタル
ハライドランプ等を光源として用いることができ、感光
性樹脂の種類によっては必要に応じて紫外線以外の他の
放射線源を使用することもできる。露光条件は、用いる
ネガ型感光性塗料、露光装置、マスク等に応じて適宜選
択することができる。例えば露光の紫外線強度として
は、１０〜１０００mJ/cm²の範囲から適宜に選択するこ
とができる。

【００１８】また、露光されたネガ型感光性塗膜は、公
知の方法、例えば有機溶剤、アルカリ性水溶液等の現像
液により現像する。現像液として用いる有機溶剤として
は、アルコール類、グリコールエーテル類、ケトン類、
塩素化炭化水素類等が挙げられる。また現像液として用
いることのできる水溶液としては、例えば、炭酸ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、テト
ラアルキルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム等の溶液が挙げられる。露光後現像
して形成された導電性遮光膜は、更に必要に応じ加熱硬
化させる。

【００１９】透明基板が導電層を有する場合には、電着
法により導電性遮光膜を作製することができる。次に、
その方法について詳細に述べる。導電性遮光膜の作製に
用いる電着塗料の調製においては、酸性または塩基性の
物質を使用して水に溶解または分散させた電着用イオン
性樹脂をベースマトリックスとし、更に染料、顔料、カ
ーボンブラック、黒鉛、あるいは遮光性と導電性を付与
する金属微粉末や金属酸化物微粉末のうちの１種類以上
を、有機溶剤、染料あるいは顔料の分散助剤、塗膜の平
滑性を向上させるレベリング剤、粘度調整剤、消泡剤等
の各種助剤類等と混合し、一般的に使用されるサンドミ
ル、ロールミル、ダイノミル、アトライター等の分散機
を用いて十分に分散させ、固形分濃度１〜３０重量％と
する。なお、染料、顔料、カーボンブラック、黒鉛、導
電性と遮光性を付与する微粉末などの、バインダー樹脂
中への配合量は、１５〜８０％であることが望ましく、
十分な遮光性を示し、かつ塗膜が十分な強度を有するた
めには、３５〜６５％であることが望ましい。

【００２０】前記電着用イオン性樹脂には、アニオン性
樹脂とカチオン性樹脂とがある。アニオン性の樹脂とし
ては、例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、マレイ
ン化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等にカ
ルボキシル基等を導入したイオン性樹脂のカルボキシル
基等を、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジメチル
エタノールアミン、アンモニア等の塩基性物質で中和す
ることにより水に可溶化させまたは分散させたものを挙
げることができる。また電着塗料の造膜成分は、感光性
を有するものであってもよい。そのほか電着塗料の樹脂
成分としては、熱硬化性の強い電着樹脂、例えばアクリ
ル樹脂とメラミン樹脂を混合したものを用いてもよい。

【００２１】カチオン性の樹脂としては、例えばアクリ
ル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン
樹脂、ポリアミド樹脂等にアミノ基、スルホニウム等の
オニウム基を導入したイオン性樹脂の塩基性基を、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸等の酸あるいは酸性物質
で中和することにより水に可溶化させまたは分散させた
ものを挙げることができる。

【００２２】電着塗料に使用する染料、顔料、カーボン
ブラック、黒鉛、遮光性と導電性を付与する金属微粉末
や金属酸化物微粉末等は、前述のネガ型感光性塗料に使
用したものと同様のものを使用することができる。

【００２３】前記電着塗料は、通常の塗装条件によって
導電層を有する透明基板に電着塗装することができる。
電着塗装の条件は、使用する塗料の種類、目的とする膜
厚等に応じて適宜選択されるが、電圧は通常２〜５００
Ｖ、好ましくは４〜３００Ｖの直流であり、電着時間は
通常５〜３００秒、好ましくは１０〜２００秒、液温は
通常１０〜３５℃、好ましくは１５〜３０℃である。こ
の際、所望の膜厚を得る電着時間が経過したところで通
電を停止し、基板を浴から取り出し、付着した余剰の浴
液を水等でよく洗浄し乾燥することにより導電性遮光膜
を形成することができる。

【００２４】前記乾燥の条件は、後工程の条件等により
適宜選択することができるが、通常は表面の水分が乾燥
し得る条件であればよく、例えば１５０℃以下、好まし
くは６０〜１２０℃であり、通常０.５分〜１時間、好
ましくは５〜３０分程度である。

【００２５】電着により形成された導電性塗膜は、必要
に応じて更に加熱硬化等を行い、耐候性や耐薬品性等を
より向上させることもできる。加熱硬化を行う場合に
は、例えば温度１００〜２７０℃、好ましくは１２０℃
〜２５０℃において、５分〜３時間、好ましくは１５〜
６０分間の条件で行えばよい。

【００２６】前記電着法で用いる導電層を有する透明基
板において、基板上に形成される透明導電膜としては、
例えば酸化スズ、酸化インジウムまたは酸化アンチモン
等を成分とする材料が挙げられ、膜厚は通常２０〜３０
０ｎｍの範囲が好ましい。また透明導電層の形成方法は
特に制限されず、例えばスプレー法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法、真空蒸着法等の公知の方法が挙げられる。
透明導電層はカラーフィルターの性能上できる限り反射
率の小さいものを用いることが望ましい。以上のように
して、導電性遮光部を有する透明基板が製造される。

【００２７】次に導電性遮光部を有する透明基板に、カ
ラーフィルターとしての着色層部分を作製することによ
り、導電性遮光部を有するカラーフィルター基板が製造
される。この着色部を形成する方法としては、公知の方
法を採用することができる。その例として、まず第１
に、顔料を分散したまたは染料で着色した着色感光性レ
ジストを用いる方法が挙げられる。この方法では、着色
感光性レジストをスピンコート法により導電性遮光部を
有する基板上の全面に塗布し、その後、所定のパターン
を有するマスクを用いたホトリソグラフィーによりパタ
ーニングする。この工程を色の３原色である赤、緑およ
び青の三色について繰り返し、カラーフィルターを作製
する。また第２の方法として、電着により着色層を形成
する方法が挙げられる。この方法を用いる場合は、透明
導電膜を有する基板上に導電性遮光膜を形成し、この透
明導電膜を利用して着色された電着塗料を電着し、カラ
ーフィルターを作製する。具体的には、透明導電膜を有
する基板上に導電性遮光膜を電着塗布により形成し、更
にその後この基板全面にホトレジストを塗布する。次い
でこのホトレジストを所定のマスクを用いて露光し、現
像して、レジストの除去された部分に着色塗料を電着す
る。このようにして導電性遮光部を有するカラーフィル
ターが製造される。

【００２８】次にこのカラーフィルター基板上の導電性
遮光部へ、ネガ型感光性樹脂組成物からなるスペーサー
を形成する。本発明においてスペーサーとして使用する
感光性樹脂組成物としては、公知のいずれのネガ型感光
性組成物も用いることができる。透明基板にネガ型感光
性塗膜を形成する方法において挙げたネガ型感光性組成
物はいずれも使用することができる。ここで、スペーサ
ーとして好ましく使用されるネガ型感光性樹脂組成物
は、（ａ）バインダーポリマー（ｂ）光重合性のモノマー、プレポリマー、ポリマーま
たはこれらの混合物（架橋剤）（ｃ）光重合開始剤、および（ｄ）その他の添加剤（安定剤、着色剤、難燃化剤な
ど）からなる組成物を必須成分として含むものである。ここ
で光重合性のモノマー、プレポリマー、ポリマーまたは
これらの混合物（架橋剤）としては、架橋作用を示すも
のであって、アクリロイル基、メタクリロイル基または
シンナモイル基等のような光の作用によりラジカル重合
し得る感光性の基を分子末端または側鎖に有する、一般
に分子量３００〜１０,０００程度の化合物を挙げるこ
とができる。

【００２９】更に好ましく使用されるネガ型感光性樹脂
組成物としては、（ａ）数平均分子量５００〜５,００
０およびビニル基含有量５０モル％以上の共役ジエン重
合体または共重合体にα,β−不飽和ジカルボン酸無水
物を付加して得られる、軟化点７０℃以上（ＪＩＳＫ
２５３１−６０の環球式軟化点測定法による）の付加物
に、アルコール性水酸基を有するα,β−不飽和モノカ
ルボン酸誘導体を反応させることにより、上記付加物の
酸無水基を少なくとも１０モル％開環して得られる変性
樹脂１００重量部、（ｂ）光重合開始剤０.０１〜２０
重量部、および（ｃ）その他の添加剤（安定剤、着色
剤、難燃化剤など）からなる組成物が挙げられる。
（ｃ）のその他の添加剤は必要に応じて配合することが
できる。

【００３０】ここで上記（ａ）の共役ジエン重合体また
は共重合体とは、ブタジエンおよびイソプレン等の炭素
数４〜５の共役ジオレフィンの低重合体、またはこれら
の共役ジオレフィンと、その他のエチレン性不飽和二重
結合を有するモノマ−、特にイソブチレン、ジイソブチ
レン、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエ
ン、ジビニルトルエンなどの脂肪族または芳香族モノマ
ーとの低重合度共重合体である。またこれらの二種以上
の混合物も利用することができる。また、ここでいう
α,β−不飽和ジカルボン酸無水物としては、無水マレ
イン酸、無水シトラコン酸等の無水物が挙げられる。な
お、酸無水物の付加に当たっては、得られる付加物の軟
化点が７０℃以上となるようにすることが肝要である。

【００３１】また、アルコール性水酸基を有するα,β
−不飽和モノカルボン酸誘導体は、特に限定されない
が、例えば次の一般式〔Ｉ〕で表されるような化合物で
ある。

【化１】（式中、Ｒ₁およびＲ₂は水素原子またはメチル基、Ｒ₃
は窒素原子または酸素原子を含んでもよい有機残基）前記〔Ｉ〕式で表されるα,β−不飽和モノカルボン酸
誘導体の具体的な例は、アクリル酸またはメタクリル酸
のエステルまたは酸アミドである。すなわち、エチレン
グリコール、プロピレングリコール等のジオールとのエ
ステルあるいはメチロールアミン等のヒドロキシル基含
有一級アミンとのアミドである。具体的には２−ヒドロ
キシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアク
リレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−
ヒドロキシプロピルメタクリレート、Ｎ−メチロールア
クリルアミド等があり、これらは単独または混合して用
いることができる。

【００３２】また、上記（ｂ）光重合開始剤としては、
従来公知のものが用いられ、ベンゾイン、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
イソブチルエーテル、ベンジル、ミヒラーケトン等が挙
げられる。スペーサーとなる感光性樹脂組成物は、顔料
または染料によって着色されていてもよい。

【００３３】次に、本発明におけるネガ型感光性樹脂組
成物によるスペーサーの作製方法を説明する。まず、感
光性樹脂組成物を、導電性遮光部の全面または一部にそ
の導電性を利用して電着塗布した後、ホトマスクを利用
して、スペーサーとする部分、すなわち遮光領域の感光
性樹脂組成物を露光する。露光領域は、遮光領域の全面
またはその一部とすることができる。すなわち、導電性
遮光部上に形成されるスペーサーは、遮光部の全面を占
めてもよく、その一部のみを占めるものでもよい。次に
未露光の部分を現像除去する。このようにしてパターニ
ングされた感光性組成物からなるスペーサーは、必要に
応じて更にその後１４０〜２８０℃で３０分〜３時間加
熱する。好ましい樹脂として前記（ａ）の共役ジエン重
合体または共重合体を用いると、その中のビニル基が加
熱硬化し、その結果圧縮強度が強く、かつ液晶に溶解し
ないスペーサーを得ることができる。

【００３４】上記の電着塗料は、前記導電層を有する透
明基板に導電性遮光膜を電着塗装する場合と全く同様に
して、導電性遮光部へ電着塗装することができる。すな
わち、電着塗装の条件は使用する塗料の種類、目的とす
る膜厚等に応じて適宜選択され、例えば電圧は通常２〜
５００Ｖ、好ましくは４〜３００Ｖの直流であり、電着
時間は通常５〜３００秒、好ましくは１０〜２００秒、
液温は通常１０〜３５℃、好ましくは１５〜３０℃であ
る。この際、所望の膜厚を得る電着時間が経過したとこ
ろで通電を停止し、基板を電着浴から取り出し、付着し
た余剰の浴液を水等でよく洗浄し乾燥することにより、
感光性樹脂組成物の塗膜を形成することができる。

【００３５】前記露光は、紫外線を多量に発生し得る通
常の装置を用いて行うことができる。例えば高圧水銀
灯、超高圧水銀灯、メタハライドランプ等を光源として
用いることができるが、必要により他の放射線を使用し
てもよい。露光条件は、用いる感光性樹脂組成物、露光
装置、ホトマスク等に応じて適宜選択することができ
る。例えば露光の紫外線強度としては、１０〜１０００
mJ/cm²の範囲から適宜に選択することができる。

【００３６】このようにして露光した感光性樹脂組成物
の塗膜の現像を行う条件は、選択的に除去すべき部分ま
たは残す部分の露光量、使用する感光性樹脂組成物の現
像液に対する溶解性、現像液の種類や濃度、更に現像時
間、現像温度などによって変えることができるものであ
り、適宜に選択すればよい。例えば現像液としては、塩
基性物質を溶解した水溶液等を用いることができ、塩基
性物質としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム等を挙げ
ることができる。

【００３７】以上のようにして、遮光部の導電性を利用
して感光性樹脂組成物を遮光部へ電着し、次いでホトリ
ソグラフィーによりパターニングすることにより、スペ
ーサーを有するカラーフィルター基板を製造することが
できる。なお、スペーサーの厚みは０.１〜５０μｍの
範囲から適宜に選択することができる。得られたカラー
フィルター基板に電極用の透明導電膜を形成した後、カ
ラーフィルターを有しない他の電極基板と共に公知の方
法で組み立て、両基板間に適宜の液晶材料を注入充填す
ることにより液晶表示装置を製造することができる。カ
ラーフィルターを有しない他の電極基板としては、液晶
表示装置として公知の構造のものを用いることができ
る。本発明の液晶表示装置は、セルギャップのバラツキ
が少なく、その結果表示ムラ、色ムラ、干渉縞などの欠
点を有していない。またこのような表示装置は有効表示
部分にスペーサーがないため、コントラストの低下、光
抜け等のない良質な画質を表示することができる。

【００３８】

【作用】それぞれ電極を有する第１基板と第２基板と
を、スペーサーを介して一定の間隔で対向させた液晶表
示装置において、導電性の遮光部または遮光領域の一部
に、電着塗装およびそれに続くホトリソグラフィーによ
るパターニングを行って、感光性樹脂組成物からなるス
ペーサーを作製することにより、ギャップの均一性が良
好であり、コントラストの低下および光抜け等による表
示画質の低下がなく、しかも生産性に優れた液晶表示装
置を得ることができる。

【００３９】

【実施例】以下に本発明を実施例によって具体的に説明
する。初めに合成例１（着色塗料および黒色塗料）およ
び合成例２（感光性樹脂組成物(水分散塗料)調製例）に
ついて説明する。＜合成例１＞アクリル樹脂（商品名：アロンＳ−４０２
０、東亜合成化学工業(株)製）をトリエチルアミンでｐ
Ｈが約８になるまで中和し、これに脱イオン水を加えて
樹脂水溶液（Ｓ）を作製した。次に、得られた樹脂水溶
液（Ｓ）に攪拌下でカーボンブラック、アゾ金属塩赤顔
料、フタロシアニングリーンおよびフタロシアニンブル
ーをそれぞれ加え、黒色、赤色、緑色および青色の顔料
分散液を作製した。更に別に、上記アクリル樹脂にメラ
ミン樹脂（商品名：Ｍ−５６、住友化学(株)製）を混合
したものをトリエチルアミンでｐＨが８になるまで中和
し、これに脱イオン水を加えて樹脂水溶液（Ｔ）を作製
した。上記各色の顔料分散液に対して樹脂水溶液（Ｔ）
を加えることにより、表１に示す組成の着色塗料（Ｒ−
１）、（Ｇ−１）、（Ｂ−１）およ黒色塗料（ＢＫ−
１）を得た。なお、得られた上記着色塗料および黒色塗
料は、熱硬化性であり、かつアニオン型の電着塗装特性
を有するものである。

【００４０】

【表１】

【００４１】＜合成例２＞（感光性樹脂の合成）ベンジルナトリウムを触媒とし、
連鎖移動剤トルエンの存在下に３０℃でブタジエンを重
合して、数平均分子量１,０００、２５℃における粘度
１４ポアズおよび１,２−結合６５％の液状ブタジエン
重合体を得た。得られた液状ブタジエン重合体２８６
ｇ、無水マレイン酸２１４ｇ、キシレン１０ｇおよびア
ンチゲン６Ｃ（重合禁止剤；商品名、住友化学(株)製）
１.１ｇを、還流冷却管および窒素吹き込み管を有する
１リットルのセパラブルフラスコに仕込み、窒素気流下
に１９０℃で４.５時間反応を行った。次いで未反応無
水マレイン酸およびキシレンを留去し、全酸価４８０mg
-KOH/g のマレイン化ブタジエン重合体を得た。マレイ
ン化ブタジエン重合体の軟化点（環球式軟化点ＪＩＳ
Ｋ２５３１−６０）は１２８℃であった。得られたマレ
イン化ブタジエン重合体２００ｇ、ジアセトンアルコー
ル２００ｇおよびヒドロキノン０.２ｇを、還流冷却管
を有する１リットルのセパラブルフラスコに入れて、８
０℃のオイルバスに浸漬し、フラスコ内を軽く攪拌して
マレイン化ブタジエン重合体を完全に溶解させた。次い
で２−ヒドロキシエチルアクリレート９９.３ｇおよび
トリエチルアミン１２ｇを加え、２０分間フラスコ内を
強く攪拌した。以上のようにして、感光性樹脂であるマ
レイン化ブタジエン重合体の２−ヒドロキシエチルアク
リレート付加物を得た。

【００４２】（感光性樹脂組成物(水分散塗料)の調製）
次に、オイルバスの温度を調整してフラスコ内温度を４
０℃に下げ、ベンゾインイソブチルエーテル６ｇ、トリ
メチロールプロパントリアクリレート２０ｇおよびトリ
メチルアミン１４ｇを加えて２０分間攪拌した。次いで
オイルバスから取り出し、激しく攪拌しつつ純水１,４
６６ｇを除々に滴下して、白色水分散液を調製した。こ
の水分散液のｐＨは５.３、電導度は１.５３ｍＳおよび
非揮発分濃度は１６％であった。以上のようにして、感
光性樹脂組成物を調製した。

【００４３】＜実施例＞（導電性遮光部の形成）膜厚１００ｎｍの透明導電膜
（ＩＴＯ膜）を表面に有する厚さ０.７ｍｍのパイレッ
クスガラス基板に、ポジ型ホトレジスト（商品名：ＯＦ
ＰＲ−８００、東京応化社製）をスピンコーターで塗布
し、８０℃で１０分間乾燥して膜厚２.５μｍのポジ型
感光性塗膜を形成した。図２は、遮光部を形成するため
のホトマスクの拡大模式図である。ホトマスク１には、
透過部２（光透過率１００％）および遮光部３（光透過
率０％）が図のように配置されている。なお、４は外枠
である。上記のようにして形成したポジ型感光性塗膜
に、ホトマスク１を介し、高圧水銀ランプを有するＵＶ
露光装置（商品名：ＪＬ−３３００、(株)オーク製作所
製）を使用して、１００mJ/cm²の紫外線を照射した後、
濃度２.４重量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液で現像したところ、露光された領域、すなわ
ちホトマスク１の光透過率が１００％である透過部２に
対応する部分のポジ型感光性塗膜が選択的に除去され、
ＩＴＯ膜が露出した。水洗および乾燥の後、透明基板を
陽極とし、黒色塗料（ＢＫ−１）を入れたステンレス鋼
製ビーカーを陰極として、直流電圧２８Ｖ、２５℃の条
件で２０秒間電着し、膜厚が１.８μｍの黒色電着塗料
を形成した。次いでこの基板をイオン交換水で洗浄した
後、１２０℃で１０分間乾燥した。残存するポジ型ホト
レジストに２００mJ/cm²の紫外線を照射し、濃度２.４
重量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
で残余のポジ型感光性塗膜を除去し、水洗および乾燥を
行った。更に、黒の電着塗膜を２２０℃で１時間加熱し
て硬化させ、導電性の遮光膜と透明導電層を有する透明
基板（以下、「原板」という）を得た。すなわち、この
原板のパターンは、図２におけるホトマスク１の遮光部
３に対応する部分が透明導電層領域であり、透過部２に
対応する部分が遮光膜領域である。

【００４４】（カラーフィルターの形成）原板にポジ型
ホトレジスト（商品名：ＯＦＰＲ−８００、東京応化社
製）をスピンコーターで塗布し、８０℃で１０分間乾燥
して膜厚２.５μｍのポジ型感光性塗膜を形成した。図
３は、カラフィルターの着色部を形成するためのホトマ
スクの部分拡大模式図である。ホトマスク１ａには、透
過部２ａ（光透過率１００％）および遮光部３ａ（光透
過率０％）が図のように配置されている。移動方向に十
分な長さを有するホトマスク１ａを用い、上記で形成し
た感光性塗膜の第１色目の着色層に相当する部分の裏面
より、ホトマスク１ａの光透過率が１００％である透過
部２ａを対応させて重ね、裏面より超高圧水銀ランプを
有するＵＶ裏面露光装置（商品名：９１Ａ−１３１２７
Ｃ、東芝ライテック(株)製）を使用して、１００mJ/cm²
の紫外線を照射した後、濃度２.４重量％のテトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像したところ、
露光された領域、すなわち透過部２ａに対応する部分の
ポジ型感光性塗膜が選択的に除去され、ＩＴＯ膜が露出
した。水洗および乾燥の後、黒色塗料（ＢＫ−１）の電
着と同様にして、第１色目（赤色）の着色塗料（Ｒ−
１）を電着し、イオン交換水で洗浄した後、１２０℃で
１０分間乾燥した。この際、先に形成した黒色遮光層に
は何等の変化も認められず、第１色目の着色層が形成さ
れた。更に図３に示すホトマスク１ａを用い、第２色目
の着色層に相当する部分の裏面より、透過部２ａを対応
させて重ね、裏面より超高圧水銀ランプを有するＵＶ裏
面露光装置（同上）を使用して、第１色目の着色層と同
様にして露光および現像を行い、露光部に対応するＩＴ
Ｏ膜を露出させた。なお、図３において、矢印はホトマ
スク１ａの移動方向および第１色目と第２色目の移動距
離を示し、破線の四辺形は第２色目および第３色目にお
いてホトマスクの透過部２ａが移動する位置を示す。次
いで、水洗および乾燥の後、黒色塗料（ＢＫ−１）およ
び第１色目の電着と同様にして、第２色目（緑色）の着
色塗料（Ｇ−１）を電着し、イオン交換水で洗浄した
後、１２０℃で１０分間乾燥した。この際、先に形成し
た黒色遮光部および赤色着色層には何等の変化も認めら
れず、第２色目の着色層が形成された。第２色目の着色
層と同様にして、第３色目（青色）の着色層も形成し
た。最後に原板の全面に表面より２００mJ/cm²の紫外線
を照射した後、濃度２.４重量％のテトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液で残余のポジ型感光性塗膜を
除去し、水洗および乾燥を行った。その結果、カラーフ
ィルターの外枠部分の透明導電層が露出された。１８０
℃で３０分間加熱し、遮光層および着色層を硬化させた
ところ、常温で粘着性を示さない膜厚１.８μｍ±０.１
μｍの着色層、黒色の遮光層および透明な外枠を有す
る、均一で透明性に優れたカラーフィルターが得られ
た。また遮光部は導電性を示した。図４は、以上のよう
にして作製した電着法によるカラーフィルター基板の部
分拡大縦断面図である。カラーフィルター基板５は、ガ
ラス基板６の上に形成したＩＴＯ膜７の上に導電性遮光
部８ならびに着色層９Ｒ、９Ｇおよび９Ｂを成膜したも
のである。

【００４５】（スペサーの形成）合成例２で調製した感
光性樹脂組成物（水分散塗料）を用い、上記原板のカラ
ーフィルター基板上の導電性遮光膜を陽極とし、網状ス
テンレス電極を対向極として、導電性遮光膜上に２０Ｖ
の一定電圧で４０秒間（昇圧時間１０秒）電着し、均一
な膜厚の感光性樹脂組成物を成膜した。カラーフィルタ
ー基板を純水で洗浄した後、８０℃で５分間乾燥したと
ころ、常温タックのない、均一な膜厚５.５ μｍを有
する感光性樹脂組成物膜が得られた。次に、遮光部の一
部分のみを１２μｍ径の光で露光するパターンを有する
ホトマスクを通して、上記感光性樹脂組成物膜に、３６
５ｎｍの紫外線を１５０mJ/cm²の強度で照射した。感光
性樹脂組成物膜を濃度２.４重量％のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液で現像したところ、遮光部
の一部分のみに感光性樹脂組成物のスペーサーがパター
ニングされた。スペーサーがパターニングされたカラー
フィルター基板を純水で洗浄した後、更に感光性樹脂組
成物からなるスペーサーを１８０℃で２時間加熱硬化し
た。その結果、圧縮強度が高くかつ弾性のある高さ５μ
ｍの樹脂製スペーサーが得られた。図５は、導電性遮光
部にスペーサーを付与したカラーフィルター基板の部分
拡大縦断面図である。カラーフィルター基板５ａは、図
４のカラーフィルター基板５における導電性遮光部８の
上にスペーサー１０を形成したものである。なお、配向
膜その他の細部は省略して示した。上記感光性樹脂組成
物からなるスペーサーが、液晶に溶解することはなく、
またこのスペーサーから表示性能に影響を及ぼすイオン
性不純物が液晶中に溶け出すことも観察されなかった。

【００４６】（液晶表示装置の組立）以上のようにして
得られた樹脂製スペーサーを有するカラーフィルター基
板を用い、電極基板用の透明導電膜を形成した後、両基
板間にＴＦＴ用液晶組成物であるＬＩＸＯＮ５００５
（商品名、チッソ(株)製）を充填してＴＦＴ液晶表示装
置を組み立てたところ、セルギャップのバラツキが少な
く、その結果表示ムラ、色ムラ、干渉縞などのない表示
装置が得られた。またこのＴＦＴ液晶表示装置は、有効
表示部分にスペーサーがないため、コントラストの低
下、光抜け、スペーサー界面での配向欠陥による画質低
下等のない良質な画質を表示した。図１は、上記のよう
にして得られた液晶表示装置の部分拡大縦断面図であ
る。液晶表示装置１１は、図５に示したスペーサーを有
するカラーフィルター基板５ａと、カラーフィルターを
有しない他の電極基板１２とをスペーサー１０を介して
一定の間隔に保ち、両基板間に液晶材料１３を充填した
ものである。なお、配向膜その他の細部は省略して示し
た。

【００４７】

【発明の効果】感光性樹脂組成物を導電性遮光部に電着
塗布した後にパターニングする方法で作製したスペーサ
ーを有する本発明の液晶表示装置は、セルギャップのバ
ラツキが少なく、その結果表示ムラ、色ムラ、干渉縞等
の少ない表示画質を提供する。また、本液晶表示装置に
おいては、指定した場所にスペーサーを作製することが
でき、有効表示部分にスペーサーを有しないため、コン
トラストの低下や光抜けがなく、更にスペーサー界面で
の液晶配向欠陥による画質低下等のない良質な画質を表
示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の液晶表示装置の部分拡大縦断面図であ
る。

【図２】遮光部を形成するためのホトマスクの拡大模式
図である。

【図３】カラーフィルターの着色部を形成するためのホ
トマスクの部分拡大模式図である。

【図４】カラーフィルター基板の部分拡大縦断面図であ
る。

【図５】スペーサーを付与したカラーフィルター基板の
部分拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１、１ａホトマスク２、２ａ透過部３、３ａ遮光部４外枠５、５ａカラーフィルター基板６ガラス基板７ＩＴＯ膜８導電性遮光部９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ着色層１０スペーサー１１液晶表示装置１２電極基板１３液晶材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯塚実神奈川県川崎市幸区小向西町４−59 (72)発明者小野典克東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性遮光部を有するカラーフィルター
基板とカラーフィルターを有しない他の電極基板とがス
ペーサーを介して一定の間隔に保たれ、これらの基板間
に液晶材料が充填されてなる液晶表示装置において、前
記スペーサーが、前記遮光部により遮光される領域の少
なくとも一部に感光性樹脂組成物を電着塗装し、次いで
ホトリソグラフィーにより所定のパターンを形成してな
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記感光性樹脂組成物が、熱硬化性の樹
脂組成物であって、ホトリソグラフィーによってパター
ニングした後、更に加熱硬化させたことを特徴とする請
求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記感光性樹脂組成物が、ネガ型である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装
置。