JPH10104591A - 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】セルギャップを画面内で均一に保つことによ
り、表示品位に優れ、また、クロストークなどの問題が
生じにくい信頼性に優れる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】非表示領域に固定されたスペーサーを有
し、そのスペーサーの最上層の断面形状が凹の形である
液晶表示装置用基板、およびこれを用いた液晶表示装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペーサー機能を
有する液晶表示装置用基板、および、それを用いて作製
される液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている液晶表示装置では、
図１に示すように、液晶層の厚み（セルギャップ）を保
持するために、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使用している。これらのスペ
ーサーは、液晶表示装置を組み立てる際に、散布によっ
て配置される。

【０００３】また、セルギャップを保持するために、特
開昭５６−１４０３２４、特開昭６３−８２４０５４、
特開平４−９３９２４、特開平５−１９６９４６には、
カラーフィルターを形成する着色層を重ね合わせた構造
をスペーサーとして用いた液晶表示装置が提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スペーサーとしてプラ
スチックビーズなどを散布して用いる液晶表示装置で
は、スペーサーの位置が定まっておらず、基板上の表示
領域にもスペーサーが存在した。表示領域に存在するス
ペーサーによって、入射光が散乱され、液晶表示装置の
表示品位が低下するという問題があった。

【０００５】また、散布されるスペーサーは、通常、球
状あるいは棒状の形であり、このため、液晶表示装置の
製造時、２枚の基板を圧着する際に、スペーサーが点ま
たは線で基板と接触するために、基板上の配向膜や透明
電極が破損する場合があり、それにより、表示欠陥が発
生するおそれがあった。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
低下するおそれもあった。

【０００６】一方、カラーフィルターを形成する着色層
を重ね合わせた構造をスペーサーとして用いる、前記の
開示技術で実際に得られた液晶表示装置において、スペ
ーサーの高さにばらつきがある場合、スペーサーの高さ
のばらつきに応じてセルギャップがばらつき、表示品位
の低下が起こる場合があった。

【０００７】また、液晶表示装置を構成する２枚の基板
のうち、一方がスペーサー表面に導電膜を有する基板で
あり、他方がパターン電極を有する基板である場合、パ
ターン電極間、または、基板間での短絡がおこり、クロ
ストークやスイッチング不良といった表示不良が起こる
場合があった。特に、スペーサーの形成位置ずれ、大き
さずれ、２枚の基板の張り合わせ位置ずれなどが大きい
場合には、問題となる可能性が大きかった。

【０００８】本発明は、前記の問題点に鑑み、スペーサ
ーの高さに多少のばらつきがあっても、画面内で均一な
セルギャップを保持し、かつ、クロストークやスイッチ
ング不良といった表示不良が起こりにくい液晶表示装置
用基板、およびそれを用いた液晶表示装置を提供するも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
最上層の断面形状が凹状である固定されたスペーサーを
非表示領域に有する液晶表示装置用基板、および、少な
くとも一方の基板が、固定されたスペーサーを非表示領
域に有し、該スペーサーの最上層が凹の形状、または、
凹が潰れた形状をもつことを特徴とする、２枚の基板に
より液晶層を挟持した液晶表示装置によって達成され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を以下に詳細に説明する。

【００１１】液晶表示装置は、液晶の電気光学応答を用
いることにより、画像や文字の表示や、情報処理などに
用いられるものでり、具体的には、パソコン、ワードプ
ロセッサー、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や、液晶プロジェクションなどに用
いられるものである。

【００１２】本発明の液晶表示装置用基板は、電極や液
晶配向膜の有無を問わず、液晶表示装置に用いられ、液
晶層を挟持する基板である。具体的には、通常のガラス
基板や、プラスチック基板、薄膜トランジスター（ＴＦ
Ｔ）、メタル・インシュレーター・メタル（ＭＩＭ）、
バリスタ、ダイオードなどのアクティブ素子を有する基
板、カラーフィルターなどが挙げられるが、スペーサー
の形成し易さの点から、カラーフィルターが好ましい。

【００１３】本発明でのカラーフィルターは、任意の色
の光を透過する着色層からなる画素を有する基板であ
る。通常、赤、緑、青の３原色で画素は構成される。

【００１４】着色層は、液晶中に表示不良の原因となる
不純物を溶出しなければ、いかなる材質のものであって
も良い。具体的な材質としては、任意の光のみを透過す
るように膜厚制御された無機膜や、染色、染料分散ある
いは顔料分散された着色樹脂膜などがある。着色樹脂膜
として用いられる樹脂に特に制限は無く、アクリル、ポ
リビニルアルコール、ポリイミドなどを使用することが
できる。なお、製造プロセスの簡便さや耐候性などの面
から着色膜としては顔料分散された樹脂膜を用いること
が好ましい。特に、耐熱性、対薬品性が他の樹脂に比べ
て優れていることから、顔料分散されたポリイミド膜を
用いることが好ましい。

【００１５】本発明でのカラーフィルターにおいては、
画素間にブラックマトリックスを配置することが望まし
い。ブラックマトリックスは、画素間の非表示部に形成
された遮光膜である。ブラックマトリックスの配置によ
り、液晶表示装置のコントラストの向上や、光による液
晶表示装置の駆動素子の誤動作を防止することができ
る。

【００１６】ブラックマトリックスとしては、通常Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属、およびその酸化物、窒化物
の膜や、樹脂中に遮光剤を分散させた樹脂膜が用いられ
る。これらのブラックマトリックスは、いずれも好適に
用いられるが、低コストで製造でき、かつ低反射化が容
易なことから、ポリイミドなどの樹脂中に黒色顔料など
を分散した樹脂膜からなるブラックマトリックスを用い
ることが好ましい。

【００１７】本発明でのカラーフィルターに用いられる
顔料には特に制限はないが、耐光性、耐熱性、耐薬品性
に優れた物が望ましい。代表的な顔料の具体的な例をカ
ラーインデックス（ＣＩ）ナンバーで示す。黄色顔料の
例としてはピグメントイエロー２０、２４、８３、８
６、９３、９４、１０９、１１０、１１７、１２５、１
３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５
４、１６６、１７３などがあげられる。橙色顔料の例と
してはピグメントオレンジ１３、３１、３６、３８、４
０、４２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５
などが挙げられる。赤色顔料の例としてはピグメントレ
ッド９、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６
６、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１
６、２２４などが挙げられる。紫色顔料の例としてはピ
グメントバイオレット１９、２３、２９、３２、３３、
３６、３７、３８などが挙げられる。青色顔料の例とし
てはピグメントブルー１５（１５：３、１５：４、１
５：６など）、２１，２２、６０、６４などが挙げられ
る。緑色顔料の例としてはピグメントグリーン７、１
０、３６、４７などが挙げられる。黒色顔料の例として
はピグメントブラック７などが挙げられる。本発明では
これらに限定されず種々の顔料を、単独で、または複数
を混合して使用する事ができる。なお、顔料は必要に応
じて、ロジン処理，酸性基処理，塩基性処理などの表面
処理が施されている物を使用してもよい。

【００１８】本発明で言うところの顔料が分散されたポ
リイミド膜の形成方法の一つに、顔料を分散したポリア
ミック酸溶液を基板上に塗布する方法がある。ポリアミ
ック酸は、一般式（１）で表わされる構造単位を主成分
とする。

【００１９】

【化１】 ここで一般式（１）のｎは１〜２である。Ｒ¹ は少なく
とも２個の炭素原子を有する３価または４価の有機基で
ある。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が挙げられるがこれらに限定
されるものではない。またＲ² は少なくとも２個の炭素
原子を有する２価の有機基である。耐熱性の面から、Ｒ
² 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
が挙げられるがこれらに限定されるものではない。一般
式（１）で表わされる構造単位を主成分とするポリマは
Ｒ¹ 、Ｒ² がこれらの内各々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。

【００２０】基板との接着力を向上させるため耐熱性を
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させても良い。またアミン末端
の封止剤として無水マレイン酸などの無水物をポリイミ
ド前駆体の重合終了後に末端濃度に応じて加え、反応さ
せても良い。ポリイミド膜の力学的特性は、分子量が大
きいほど良好である。このため、ポリイミド前駆体の分
子量も大きい事が望まれる。一方、ポリイミド前駆体を
湿式エッチングによりパターン加工を行う場合、ポリイ
ミド前駆体の分子量が大き過ぎると、現像に要する時間
が長くなり過ぎるという問題がある。このため通常重合
度は、５から１０００の範囲にする事が望ましい。

【００２１】このような顔料が分散されたポリアミック
酸からなる、着色膜を化学処理または加熱処理し，イミ
ド環やその他の環状構造を有するポリマ（ポリイミド、
ポリアミドイミド）となすことにより顔料分散ポリイミ
ド膜が得られる。このほか、ポリアミック酸エステルな
どからポリイミド膜を得ることもできる。

【００２２】カラーフィルター表面には、必要に応じ
て、透明導電膜が形成される。透明導電膜としては、透
明性が高く、カラー表示適性を損なわれない優れたもの
が好ましい。透明導電膜の具体的な例として、酸化ス
ズ、酸化スズ−インジウム（ＩＴＯ）、酸化アンチモン
などが挙げられるが、特にこれらに限定されない。ま
た、透明導電膜の形成方法としては、ディッピング（Ｄ
ｉｐ）法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、物理気相成長
（ＰＶＤ）法、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の方法が挙げられる。透明導電膜
としては、透明性、導電性、製造の容易さの点から、Ｉ
ＴＯのスパッタリング膜、イオンプレーティング膜が好
ましい。

【００２３】本発明におけるスペーサーは、液晶表示装
置を作製した際に、図２に示されるように対向基板と接
するものである。これにより対向基板との間に、一定の
ギャップが保持される。このギャップに、液晶が注入さ
れる。

【００２４】本発明で言う非表示領域は、画像や文字を
表示する際に、常に明または暗状態に固定された領域で
あるが、通常、暗状態すなわち遮光された領域である。
具体的には、ＴＦＴ基板の配線部や、配線部上に形成さ
れたブラックマトリックス上、カラーフィルターのブラ
ックマトリックス上などが挙げられる。これらの遮光さ
れた領域に本発明の固定されたスペーサーが配置され
る。なお、スペーサー自体が、遮光性を示す場合には、
どこに配置されてもよい。

【００２５】スペーサーの形成は、フォトリソグラフィ
ーや印刷、電着などの方法によって行われる。スペーサ
ーを容易に設計通りの位置に形成でき、例えば、表示部
の非表示領域に正確に配置できるので、フォトリソグラ
フィーによって形成することが好ましい。

【００２６】液晶表示装置用基板がカラーフィルターの
場合、スペーサーの形成は、カラーフィルターの形成工
程中、あるいは、カラーフィルター表面に導電性膜が形
成された後など、どのような工程で設置されても良い。

【００２７】本発明におけるスペーサーに用いられる材
料には特に制限はないが、液晶表示装置用基板がカラー
フィルターである場合、製造の容易さからカラーフィル
ター形成材料で形成されていることが好ましい。

【００２８】本発明におけるスペーサーの高さは、１〜
９μｍが好ましく、さらには２〜８μｍ、さらには３〜
７μｍが好ましい。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することが困難にな
り、例えば、ＴＮモードでは、デスクリネーションが生
じるなどの問題が起きやすい。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過ぎ、このた
め駆動に要する電圧が高くなり、好ましくない。なお、
ここで、スペーサーの高さとは、１個のスペーサーに着
目し、表示部平坦部（カラーフィルターの場合には着色
層、ＴＦＴ基板の場合には透過電極）と該スペーサー頂
点との間の距離を意味する。なお、基板上の表示部平坦
部の高さにムラがある場合には、スペーサー頂点と各表
示部平坦部との間の距離のうち、最大のものを意味す
る。

【００２９】本発明で言う断面の凹の形状とは、図３に
典型的な例が示されているように、中央付近の平坦部に
比べて、周縁部に、より高さの高い部分が存在するスペ
ーサーの断面（液晶表示素子用基板に対して、垂直な
面）の形状である。

【００３０】本発明で言う凹状のスペーサーを有するこ
とで、図４に示すように、高さにばらつきがある場合、
スペーサーの凹状が、図５に示されるように潰れ、高さ
のばらつきが低減され、セルギャップが均一化する。一
方、図６に示されるような、凹状でないスペーサーを有
した場合には、図７に示すように潰れないため、高さの
ばらつきが低減されず、セルギャップが不均一になり、
表示品位が低下する。また、凹状のスペーサーを有する
ことで、図８に示すように、対向する基板と点または線
で接触し、対向するパターン電極間、および、基板間で
の抵抗値が高くなる。凹状のスペーサーが潰れた場合
も、スペーサー先端が潰れにより高抵抗化し、対向する
パターン電極間、および、基板間での抵抗値は高くな
る。このため、クロストークやスイッチング不良といっ
た表示不良が起こる可能性が低減される。一方、凹状で
ないスペーサーを有した場合には、図９に示すように、
対向する基板と面で接触し、抵抗値が低下し、クロスト
ークやスイッチング不良といった表示不良が誘起される
場合がある。

【００３１】本発明で言う断面の凹の形状の高さとは、
図１０に示すように、スペーサーの中央付近の平坦部を
基準としたときの、スペーサーの凹の形状の頂点までの
高さを指す。凹の形状の高さは、通常、０．０５〜２μ
ｍ、好ましくは、０．１〜１μｍである。凹の形状の高
さが低すぎると、セルギャップの不均一による表示不良
や、クロストークやスイッチング不良による表示不良を
防ぐ効果が発揮されない。逆に、凹の形状の高さが大き
すぎると、ラビング処理やパネル組み時の負荷により、
スペーサーに欠けが生じるおそれがある。スペーサーに
欠けが生じると、その欠けた破片が液晶中を浮遊するこ
とにより液晶の配向が乱れ、表示不良が誘起される場合
がある。

【００３２】断面が凹の形状であるスペーサーは、たと
えば次のような方法により作製される。黒色顔料を分散
した熱硬化性樹脂被膜を、基板上に形成し、パターン加
工後、熱硬化を行いブラックマトリックスを作製する。
赤色顔料を分散した熱硬化性樹脂被膜を積層し、パター
ン加工を行い、表示画面部のほかに、ブラックマトリッ
クス上に赤色顔料分散樹脂被膜からなる突起部を形成し
て、樹脂の熱硬化を行う。次に、同様な手法により、緑
色顔料を分散した熱硬化性樹脂被膜を表示画面部に形成
すると同時に、ブラックマトリックス上の赤色顔料分散
樹脂被膜からなる突起部上に積層して熱硬化を行う。そ
して、青色顔料を分散した熱硬化性樹脂被膜を、同様
に、表示画面部とブラックマトリックス上の赤色と緑色
顔料分散樹脂被膜の重ね合わせからなる突起部上に積層
して熱硬化を行うことにより、赤、緑、青の色重ねから
なる、遮光部に固定されたスペーサーが形成される。こ
の際、青色顔料を分散した熱硬化性樹脂被膜として、適
当な熱機械的特性を有するものを選択し、熱硬化温度を
適当に設定することにより、例えば、樹脂の硬化後のガ
ラス転移温度を３０℃以上は越えない温度で熱硬化する
ことにより、スペーサーの断面を凹の形状とすることが
できる。ガラス転移温度を３０℃以上は越えない温度で
熱硬化した場合、樹脂の硬化収縮により、パターンの断
面形状を凹状にすることが可能となる。一方、ガラス転
移温度を３０℃以上越える温度で熱硬化した場合には、
硬化収縮したパターンの端部が樹脂の流動により滑らか
になり、パターンの断面形状は凹状ではなくなる。着色
被膜の形成の順序は、上記の赤、緑、青の順に限らず、
どのような順序であってもかまわないが、その際、最後
の積層膜を熱硬化する温度設定には注意を要する。な
お、本発明は、上記の方法に限らず、断面が凹の形状で
あるスペーサーを形成できるのであれば、どのような方
法も採用することができる。

【００３３】

【実施例】以下、実施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。

【００３４】実施例１ （カラーフィルターの作製）温度計および乾燥窒素導入
口と攪拌装置を付した５０００ｍｌの４つ口フラスコ
に、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル１４０．２
ｇ（０．７モル当量）、３，３´−ジアミノジフェニル
スルホン６２．１ｇ（０．２５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１２．４ｇ
（０．０５モル当量）、γ−ブチロラクトン１０００
ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを５００ｇを投入し、
乾燥窒素流入下、４０℃で１時間攪拌した後、３，３
´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物３２２．２ｇ（１モル当量）、γ−ブチロラクトン９
４５．９ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間
攪拌し、ポリアミック酸溶液（ポリマー濃度１８重量
％）を得た。

【００３５】このポリアミック酸溶液を２００ｇ取り出
し、それにγ−ブチロラクトン１８６ｇ、ブチルセロソ
ルブ６４ｇを添加して、ポリマー濃度８重量％のポリア
ミック酸溶液を得た。

【００３６】ピグメントブラック７（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。

【００３７】顔料分散液３０ｇに、前記のポリマー濃度
８重量％のポリアミック酸溶液３０ｇを添加混合し、黒
色ペーストを作製した。本ペーストを無アルカリガラス
基板上に塗布後、１２０℃でプリベークを行い、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
トレジストを塗布し、９０℃で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、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２９０℃に加熱して
熱硬化を行い、ポリイミドに転換して樹脂ブラックマト
リックスを形成した。

【００３８】ピグメントレッド１７７（アントラキノン
レッド）４ｇ、γ−ブチロラクトン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。

【００３９】顔料分散液３０ｇに、前記のポリマー濃度
８重量％のポリアミック酸溶液３０ｇを添加混合し、赤
色ぺーストを得た。

【００４０】樹脂ブラックマトリックス上に赤色ペース
トを塗布し、プリベークを行い、ポリイミド前駆体赤色
着色膜を形成した。フォトレジストを用い、前記と同様
な手段により、赤色画素の形成とともに、表示画面部お
よび額縁、額縁周辺部のシール部の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、２９０℃に加
熱して熱硬化を行った。

【００４１】ピグメントグリーン７（フタロシアニング
リーン）３．６ｇ、ピグメントイエロー８３（ベンジジ
ンイエロー）０．４ｇ、γ−ブチロラクトン３２ｇ、ブ
チルセロソルブ４ｇをガラスビーズ１２０ｇ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１０
重量％の顔料分散液を得た。

【００４２】顔料分散液３２ｇに、前記のポリマー濃度
８重量％のポリアミック酸溶液２８ｇを添加混合し、緑
色カラーぺーストを得た。

【００４３】赤色ぺーストを用いた時と同様にして、緑
色画素の形成とともに、表示画面部および額縁、額縁周
辺部のシール部の樹脂ブラックマトリックス上の赤色積
層膜上に、スペーサーの２段目を形成し、２９０℃に加
熱して熱硬化を行った。

【００４４】前記のポリマー濃度８重量％のポリアミッ
ク酸溶液６０ｇと、ピグメントブルー１５（フタロシア
ニンブルー）２．８ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３
０ｇ、ブチルセロソルブ１０ｇをガラスビーズ１５０ｇ
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、青
色カラーペーストを得た。

【００４５】前記と同様な手順により、青色画素の形成
とともに、表示画面部および額縁、額縁周辺部のシール
部の樹脂ブラックマトリックス上の赤色および緑色積層
膜上に、スペーサーの３段目を形成し、２９０℃に加熱
して熱硬化を行った。

【００４６】なお、青色カラーペーストの硬化後のガラ
ス転移温度を示差走査熱量測定法により求めたところ、
２９０℃であった。 従って、熱硬化温度とガラス転移
温度の差は３０℃以内である。

【００４７】この遮光層と赤色画素、緑色画素、青色画
素を有し、表示画面部および額縁、額縁周辺部のシール
部の樹脂ブラックマトリックス上にスペーサーを有する
無アルカリガラス基板上に、スパッタリング法にてＩＴ
Ｏ層を形成し、液晶表示装置用基板として用いられるカ
ラーフィルターを得た。

【００４８】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ４μｍ）の形状の観察および測定を行
った。観察および測定は、光学顕微鏡、触針式表面粗さ
測定機、走査型電子顕微鏡を用いて行った。まず、光学
顕微鏡で、スペーサーの最上層を観察したところ、凹状
であった。次に、表面粗さ測定機（小坂研究所製 ＳＥ
−３３００触針先端半径０．３μｍ）を用いて、断面の
凹状突起の高さを測定したところ、０．５μｍであっ
た。さらに走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、
表面粗さ測定機と同様に、断面の凹状突起の高さは０．
３μｍであった。

【００４９】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
スペーサーが設けられたカラーフィルターの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。また、同様に対向する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。

【００５０】この液晶表示装置に、クロストークやスイ
ッチング不良といった、表示不良が起らなかった。ま
た、表示むらによる、表示品位の低下も起こらなかっ
た。

【００５１】この表示装置を解体して、スペーサーを観
察したところ、凹状が潰れた箇所と、潰れていない箇所
が確認できた。

【００５２】比較例１ （カラーフィルターの作製）スペーサー３段目を形成す
る青色カラーペーストの熱硬化を２９０℃ではなく３３
０℃で行った以外は、実施例１と同様にしてカラーフィ
ルターを作製した。

【００５３】青色カラーペーストの硬化後のガラス転移
温度は２９０℃であったので、熱硬化温度はガラス転移
温度を３０℃以上越えている。

【００５４】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ４μｍ）の形状の観察および測定を実
施例１と同様にして行った。光学顕微鏡で、スペーサー
の最上層を観察したところ、端部が丸みをおびた台形状
の構造で、断面形状は凹状ではなかった。

【００５５】表面粗さ測定機と、走査型電子顕微鏡を用
いて観察を行ったところ、スペーサー最上層の断面形状
が凹状でないことを確認した。

【００５６】（カラー液晶表示装置の作製と評価）実施
例１と同様な操作により、液晶表示装置を作製した。こ
の液晶表示装置を駆動させたところ、クロストークやス
イッチング不良といった、表示不良が起きた。また、表
示むらによる、表示品位の低下が見られた。

【００５７】実施例２ （カラーフィルターの作製）温度計および乾燥窒素導入
口と攪拌装置を付した５０００ｍｌの４つ口フラスコ
に、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル１３０．１
ｇ（０．６５モル当量）、３，４´−ジアミノジフェニ
ルエーテル６０．１ｇ（０．３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１２．４ｇ
（０．０５モル当量）、γ−ブチロラクトン１０００
ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを４００ｇを投入し、
乾燥窒素流入下、３０℃で１時間攪拌した後、３，３
´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物１６１．１ｇ（０．５モル当量）、３，３´，４，４
´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１４４．２ｇ
（０．４９倍モル当量）、γ−ブチロラクトン１２７
６．８ｇを投入し、乾燥窒素流入下、７０℃で２時間攪
拌し、その後、無水マレイン酸を１．９６ｇ（０．０２
モル当量）添加し１時間攪拌して、ポリアミック酸溶液
（ポリマー濃度１６重量％）を得た。この溶液を２００
ｇ取り出し、γ−ブチロラクトン１６０ｇ、ブチルセロ
ソルブ４０ｇを添加して、ポリマー濃度８重量％の溶液
を得た。

【００５８】このポリアミック酸溶液を使用して、黒色
および赤色、緑色、青色ペーストを作製すること、スペ
ーサー３段目を形成する赤色ペーストの熱硬化温度を２
９０℃ではなく２８０℃とすること、また着色層の形成
順序を、赤色、緑色、青色の順ではなく、青色、緑色、
赤色の順にする以外は、実施例１と同様にして、カラー
フィルターを作製した。 なお、赤色カラーペーストの
硬化後のガラス転移温度を実施例１と同様に測定したと
ころ、２７０℃であった。 従って、熱硬化温度とガラ
ス転移温度の差は３０℃以内である。

【００５９】（形状の確認）実施例１と同様に、カラー
フィルター上のスペーサー１個（高さ７μｍ）の形状の
観察および測定を行った。光学顕微鏡で、スペーサーの
最上層を観察したところ、凹状であった。次に、表面粗
さ測定機を用いて、断面の凹状突起の高さを測定したと
ころ、０．６μｍであった。さらに走査型電子顕微鏡を
用いて観察したところ、表面粗さ測定機と同様に、断面
の凹状突起の高さは０．６μｍであった。

【００６０】（カラー液晶表示装置の作製と評価）実施
例１と同様の操作により液晶表示装置を作製した。この
液晶表示装置に、クロストークやスイッチング不良とい
った、表示不良が起らなかった。また、表示むらによ
る、表示品位の低下は起こらなかった。

【００６１】この表示装置を解体して、スペーサーを観
察したところ、凹状が潰れた箇所と、潰れていない箇所
が確認できた。

【００６２】比較例２ （カラーフィルターの作製）樹脂の熱硬化を２８０℃で
はなく、３２０℃で行った以外は、実施例２と同様にし
てカラーフィルターを作製した。 赤色カラーペースト
の硬化後のガラス転移温度は２７０℃であったので、熱
硬化温度は、ガラス転移温度を３０℃以上越えている。

【００６３】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ７μｍ）の形状の観察および測定を実
施例１と同様にして行った。光学顕微鏡で、スペーサー
の最上層を観察したところ、端部が丸みをおびた台形状
の構造で、断面形状は凹状ではなかった。

【００６４】表面粗さ測定機と、走査型電子顕微鏡を用
いて観察を行ったところ、スペーサー最上層の断面形状
が凹状でないことを確認した。

【００６５】（カラー液晶表示装置の作製と評価）実施
例１と同様な操作により、液晶表示装置を作製した。こ
の液晶表示装置を駆動させたところ、クロストークやス
イッチング不良といった、表示不良が起きた。また、表
示むらによる、表示品位の低下が見られた。

【００６６】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置用基板は、表示時
の非表示領域に固定されたスペーサーを有し、そのスペ
ーサーの最上層の断面形状が凹の形であるものであり、
これを用いて液晶表示装置を作製した場合に以下の効果
が得られる。

【００６７】（１）スペーサー高さに多少のばらつきが
あっても、画面内に均一なセルギャップを持った液晶表
示装置が得られる。

【００６８】（２）スペーサーを介しての、液晶表示装
置基板間、および基板内の電極間の導通による、クロス
トークやスイッング不良といった表示不良が低減し、そ
の結果、表示品位の良い液晶表示装置の製造歩留まりが
増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のビーズ状スペーサーを用いた、カラー液
晶表示装置の概略図である。

【図２】本発明で得られた、凹状スペーサーが形成され
たカラーフィルターを用いた、カラー液晶表示装置の概
略図である。

【図３】最上層の断面形状が凹状であるスペーサーの概
略図である。

【図４】凹状のスペーサーの高さにばらつきがあった場
合の、液晶表示装置の、概略図である。

【図５】液晶表示装置を作製した際の、スペーサーの最
上層の凹状及び、その潰れをあらわした、概略図であ
る。

【図６】最上層の断面形状が凹状でないスペーサー例の
概略図である。

【図７】凹状でないスペーサーの高さにばらつきがあっ
た場合の、液晶表示装置の、概略図である。

【図８】凹状のスペーサーを有する液晶表示装置用基板
を用いて、液晶表示装置を作製した際の、概略図であ
る。

【図９】凹状でないスペーサーを有する液晶表示装置用
基板を用いて、液晶表示装置を作製した際の、概略図で
ある。

【図１０】凹状の高さをあらわした、概略図である。

【符号の説明】

１：透明基板 ２：ゲート電極 ３：絶縁膜 ４：画素電極 ５：ＴＦＴ ６：配向膜 ７：液晶 ８：ＩＴＯ ９：着色層 １０：着色層 １１：着色層 １２：ブラックマトリックス １３：透明基板 １４：オーバーコート １５：ビーズスペーサー １６：スペーサー １７：スペーサー １８：スペーサー １９：スペーサー最上層 ２０：スペーサーを形成する最上層以外の層 ２１：基板 ２２：パターン電極 ２３：導電性膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 申一 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 (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

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最上層の断面形状が凹状である固定された
   スペーサーを非表示領域に有する液晶表示装置用基板。
2. 【請求項２】断面の凹状突起の高さが、０．０５〜２μ
   ｍであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置
   用基板。
3. 【請求項３】基板のスペーサーが形成された面の側に導
   電性膜を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示装置用基板。
4. 【請求項４】基板が着色剤を含有する画素を具備するカ
   ラーフィルターであることを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示装置用基板。
5. 【請求項５】スペーサーが着色剤を含んだ樹脂の単一
   色、または色重ねからなることを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示装置用基板。
6. 【請求項６】着色剤を含んだ樹脂がポリイミドであるこ
   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】形成された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１記載の液晶表示装置用
   基板。
8. 【請求項８】スペーサーが着色剤を含んだ樹脂の単一
   色、または色重ねからなることを特徴とする請求項７記
   載の液晶表示装置用基板。
9. 【請求項９】着色剤を含んだ樹脂がポリイミドであるこ
   とを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置用基板。
10. 【請求項１０】２枚の基板により液晶層を挟持した液晶
    表示装置において、少なくとも一方の基板が、固定され
    たスペーサーを非表示領域に有し、該スペーサーの最上
    層が凹の形状、または、凹が潰れた形状をもつことを特
    徴とする液晶表示装置。
11. 【請求項１１】少なくとも一方の基板の液晶層側の面に
    導電性膜を有することを特徴とする請求項１０記載の液
    晶表示装置。
12. 【請求項１２】２枚の基板により液晶層を挟持したカラ
    ー液晶表示装置において、少なくとも一方の基板が、着
    色剤を含んだ樹脂の色重ねからなる固定されたスペーサ
    ーを非表示領域に有し、該スペーサーの最上層が凹の形
    状、または、凹の形状が潰れた形状である液晶表示装
    置。
13. 【請求項１３】着色剤を含んだ樹脂がポリイミドである
    ことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置。