JPH10104640A

JPH10104640A - 液晶表示素子用基板及びそれを含むカラー液晶表示素子

Info

Publication number: JPH10104640A
Application number: JP9205237A
Authority: JP
Inventors: Junji Kajita; 純司梶田; Hideshi Nomura; 秀史野村; Shinichi Yamada; 申一山田; Tetsuya Goto; 哲哉後藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】十分なセルギャップを実現するとともに、画
面内で均一なセルギャップを保持し、外部からの力又は
衝撃が加わった場合に、表示品位が従来のものよりも低
下しにくい液晶表示素子用基板及びそれを含むカラー液
晶表示素子を提供すること。【解決手段】液晶表示素子用基板上の非表示領域に固
定されたスぺーサーを有し、そのスぺーサーの０．４〜
０．６ＧＰａの圧縮応力に対する弾性復元率が２０〜８
０％である液晶表示素子用基板を提供した。また、液晶
表示素子用基板上の非表示領域に固定された、アクリル
系樹脂を含むスぺーサーを有し、そのスぺーサーの０．
４〜０．６ＧＰａの圧縮応力に対する弾性復元率が０．
０１〜８０％である液晶表示素子用基板を提供した。さ
らに、２枚の液晶表示素子用基板により液晶層を挟持し
たカラー液晶表示素子において、少なくとも一方の液晶
表示素子用基板が、上記液晶表示素子用基板であること
を特徴とする、カラー液晶表示素子を提供した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スぺーサー機能を
有する液晶表示素子用基板及びそれを含むカラー液晶表
示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている液晶表示素子は、液
晶層の厚み（セルギャップ）を保持するために、一般
に、２枚の液晶表示素子用基板間にプラスチックビー
ズ、ガラスビーズ又はガラス繊維を挟んでスぺーサーと
して使用している。これらのスぺーサーは、液晶表示素
子を組み立てる際に、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
をスぺーサーとして用いた液晶表示素子が提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プラスチックビーズ等
をスぺーサーとして用いるカラー液晶表示素子において
は、プラスチックビーズ等のスぺーサーの位置が定まっ
ておらず、液晶表示素子用基板上の表示領域（遮光部を
除く着色層の光透過部）にもスぺーサーが存在する。そ
のスぺーサーによる、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。

【０００５】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。すなわち、均一にスペーサーが液晶表示素子内
に散布されず、スペーサーが一部にたまるという現象が
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質が悪化し、またセルギャ
ップの正確な保持の面でも問題があった。

【０００６】カラーフィルターを形成する着色層を重ね
合わせた構造をスぺ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素子においては、液晶表示
素子が外部からの力又は衝撃を受けると表示不良を起こ
す場合があった。特に、局所的に力が加わった場合、表
示ムラとなって認識され、表示品位を低下させることが
あった。また、形成されたスペーサーの高さのばらつき
がある場合にも問題が生じる場合があった。セル（パネ
ル）を組み立てる際、ある程度の力を加えて２枚の液晶
表示素子用基板を貼り合わせる。しかし、基板を押しつ
けていた力が取り除かれた際、スペーサーが元の高さに
戻り、スペーサーの高さが不均一な状態になるという問
題が起こり得た。このため、実効的に作用するスペーサ
ーの数が減少し、セルギャップを保持する機能が低下
し、表示ムラが生じる可能性が高くなった。

【０００７】本発明の目的は、十分なセルギャップを実
現するとともに、画面内で均一なセルギャップを保持
し、表示ムラがなく、外部からの力又は衝撃が加わった
場合に、表示品位が従来のものよりも低下しにくい液晶
表示素子用基板及びそれを含むカラー液晶表示素子を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記し
た問題点を解決する手段を鋭意研究した結果、特定の圧
縮応力の範囲内におけるスぺーサーの弾性復元率を特定
の範囲に設定することにより、上記の目的を達成するこ
とができることを見出し、本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、液晶表示素子用基板
上の非表示領域に固定されたスぺーサーを有し、そのス
ぺーサーの０．４〜０．６ＧＰａの圧縮応力に対する弾
性復元率が２０〜８０％である液晶表示素子用基板を提
供する。また、本発明は、液晶表示素子用基板上の非表
示領域に固定された、アクリル樹脂を含むスぺーサーを
有し、そのスぺーサーの０．４〜０．６ＧＰａの圧縮応
力に対する弾性復元率が０．０１〜８０％である液晶表
示素子用基板を提供する。さらに本発明は、２枚の液晶
表示素子用基板により液晶層を挟持したカラー液晶表示
素子において、少なくとも一方の液晶表示素子用基板
が、上記本発明の液晶表示素子用基板であることを特徴
とする、カラー液晶表示素子を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、液晶表示素子用基板が着色
剤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。

【００１１】カラーフィルターとしては、透明基板上に
ブラックマトリックスを設け、さらにその上に３原色か
ら成る着色層を複数配列したものが好ましい。また、ブ
ラックマトリックスとしては、樹脂及び遮光剤から成る
樹脂ブラックマトリックスが好ましい。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。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。

【００１２】カラーフィルターに用いられる透明基板と
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。

【００１３】この透明基板上にブラックマトリックスが
設けられる。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。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。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樹脂として
は、後述のスぺ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。

【００１４】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、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、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。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。

【００１５】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、
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。

【００１６】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、
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、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。

【００１７】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。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。

【００１８】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。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。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
板上にブラックマトリックスが形成される。

【００１９】また、いわゆる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。すなわち、あらかじ
め基材上に感光性を付与した黒色層を形成した転写フィ
ルムを準備し、このものを基板の上に重ね合わせ（必要
に応じ熱及び圧をかける）、露光・現像し、しかる後に
基材を剥離して樹脂ブラックマトリックスを基板上に形
成する方法である。

【００２０】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、より好ましくは０．８〜
１．５μｍである。この膜厚が０．５μｍ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、
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。

【００２１】本発明の液晶表示素子用基板では、非表示
領域に固定されたスぺーサーを有する。液晶表示素子用
基板が上記のようなカラーフィルターの場合には、非表
示領域である上記ブラックマトリックス上にスぺーサー
を形成することが好ましい。

【００２２】本発明の液晶表示素子用基板では、上記ス
ぺーサーは、０．４〜０．６ＧＰａの圧縮応力に対する
弾性復元率が、２０〜８０％、好ましくは２５〜７５
％、さらに好ましくは３０〜７０％である。該弾性復元
率が２０％未満であると、液晶表示素子用基板を用いて
液晶表示素子を作製しその表示面に外部から力又は衝撃
が加わると表示ムラが生じ、表示品位が低下する。一
方、該弾性復元率が８０％を超えると、液晶表示素子の
表示面に表示ムラが生じやすくなる。なお、スペーサー
がアクリル系樹脂を含むものである場合には、上記弾性
復元率は０．０１〜８０％であり、０．０１〜７０％が
好ましく、０．１〜６０％がさらに好ましく、１〜５０
％がさらに好ましい。アクリル樹脂の場合は、上記弾性
復元率が０．０１％未満であると、液晶表示素子用基板
を用いて液晶表示素子を作製し、その表示面に外部から
力又は衝撃が加わると表示ムラが生じ、表示品位が低下
する。一方、該弾性復元率が８０％を超えると、液晶表
示素子の表示面に表示ムラが生じやすくなる。スペーサ
ーの弾性復元率が、圧縮応力０．４〜０．６ＧＰａの範
囲内の１点において上記２０〜８０％又は上記０．０１
〜８０％の範囲に入るものは本発明の範囲内に含まれ
る。

【００２３】液晶表示素子は、２枚の液晶表示素子用基
板を貼り合わせて作製される。この時、基板には、１０
０〜１０００Ｐａ程度の圧縮応力が負荷される。２枚の
基板間のギャップを保つために形成されたスペーサーに
は、平均としては、基板に負荷される圧縮応力を、スペ
ーサーの総断面積で割った値の圧縮応力が負荷される。
従って、スペーサー１個に負荷される圧縮応力は、形成
されたスペーサーの密度や、１個のスペーサー断面積に
よって異なる。一般的には、スペーサー１個に負荷され
る圧縮応力は、０．１〜１ＧＰａ程度であり、その範囲
内の、特に０．４〜０．６ＧＰａの圧縮応力に着目し、
弾性回復率を測定した。

【００２４】本発明におけるスペーサーの圧縮応力に対
する復元率は次のようにして測定することができる。す
なわち、微小圧縮試験機等を用いて、押込荷重を一定の
速度で増加させながら、１個のスペーサーに負荷をかけ
ていく。押込荷重がＦ₂ になった時点で、今度は押込荷
重を一定の速度で減少させながら最終押込荷重がＦ₁に
なるまで除荷していく。この負荷−除荷過程において、
押込変位を測定する。押込荷重を横軸に、押込変位を縦
軸にプロットした図が図２に示されている。なお、押込
変位は必ずしも連続的に測定する必要はなく、少なくと
も、負荷工程における、最終押込荷重Ｆ₁ 時の変位Ｌ
_a 、負荷から除荷に反転させる際の押込荷重Ｆ₂ 時の押
込変位Ｌ_C 、除荷工程における最終押込荷重Ｆ₁ 時の変
位Ｌ_b （図２参照）を測定すればよい。弾性復元率は下
記数式［Ｉ］で求められる。

【００２５】

【数１】

【００２６】押込荷重Ｆ₂ は、Ｆ₂ を負荷した時の圧縮
応力が０．４〜０．６ＧＰａになるように設定する。圧
縮応力は、Ｆ₂ をスペーサー最上面の平坦部の面積Ｓ
（Ｆ₂負荷時の面積）で割ることにより求められる。Ｓ
は顕微鏡等を用いることにより測定することができる。
また、最終押込荷重Ｆ₁ は、Ｆ₁ 負荷時の圧縮応力が０
〜０．０６ＧＰａになるように設定する。

【００２７】スぺーサーの形状、すなわち、スぺーサー
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字又はＬ字形が好ましい。

【００２８】スぺーサーの高さは、１〜９μｍが好まし
く、さらには２〜８μｍが好ましい。スぺーサーの高さ
が１μｍよりも低いと、十分なセルギャップを確保する
ことが困難になる。一方、９μｍを超えると、液晶表示
素子のセルギャップが大きくなりすぎ、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、
スぺーサーの高さとは、１個のスぺーサーに着目し、表
示部平坦部（カラーフィルターの場合には着色層、ＴＦ
Ｔ基板の場合には透明電極）と該スぺーサーの最上表面
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、スぺ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、最大のものを意味
する。

【００２９】また、液晶表示素子用基板を２枚貼り合わ
せて液晶表示素子を形成した場合に、スぺーサーが対向
する基板と接触する面積は１個当たり１０〜１０００μ
ｍ²が好ましい。この面積が１０μｍ² 未満であると、
精密なパターンの形成や積層が難しく、１０００μｍ²
を超えるとスぺーサーの形状にもよるが非表示領域上に
完全に配置することが難しくなるので好ましくない。

【００３０】スぺーサーを構成する材料としては、本発
明で規定される上記の特定の弾性復元率が得られる材料
を選択して用いる。このような材料としてはポリイミド
系樹脂、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る。な
お、これらの材料の中でも上記の弾性復元率を満足する
ものを選択して用いることは言うまでもない。後述のよ
うに、着色層でスぺーサーを形成する場合には、これら
の樹脂中に着色剤を分散又は溶解させて着色したものを
スぺーサーとして用いる。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。非感光性の樹脂としては、上記
の各種ポリマーなどで現像処理が可能なものが好ましく
用いられるが、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く、また、
言うまでもなく上記の弾性復元率を持つものが得やすい
樹脂が好ましいことから、ポリイミド樹脂が特に好まし
い。

【００３１】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
〜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。

【００３２】

【化１】

【００３３】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。

【００３４】上記一般式[I] 中、Ｒ¹ 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。
耐熱性の面から、Ｒ¹ 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。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。

【００３５】Ｒ² 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、Ｒ² 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。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。構造単位[I] を主成分とするポリ
マーは、Ｒ¹ 、Ｒ² 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。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。

【００３６】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'-
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、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'-
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。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。

【００３７】また、アクリル系樹脂を含むスペーサーも
好ましい。このとき用いられるアクリル系樹脂として
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等のアルキルアクリレート又はア
ルキルメタクリレート、環状のアクリレート又はメタク
リレート、ヒドロキシエチルアクリレート又はメタクリ
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５０００〜１０００００程度に合成した樹脂
を用いることが好ましい。なお、スペーサーがアクリル
樹脂を含むものである場合、スペーサーを構成する成分
中のアクリル樹脂の含有量は、５０重量％以上が好まし
く、６０重量％以上がさらに好ましい。

【００３８】スペーサーを構成する材料が感光性か非感
光性かはどちらでもよいが、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、樹脂と光重合性モノマー、光重合開始剤を配合
した組成物が好ましく用いられる。

【００３９】樹脂がアクリル型樹脂である場合の光重合
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及びヘキサアク
リレートがある。

【００４０】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、トリアジン系等
が単独又は混合で用いられる。

【００４１】スぺーサーは、上記のような材料から構成
されるが、着色層をこのような材料で構成し、着色層を
フォトリソグラフィーでパターニングする際に、着色層
がブラックマトリックス上に残留するようにパターニン
グすることによりブラックマトリックス上にスぺーサー
を形成してもよい。カラーフィルターの場合、着色層
は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３層を包含するも
のであり、各画素にはこれらの３色のいずれかの１つの
着色層が設けられる。スぺーサーは、これらの着色層の
１層、２層又は３層で構成することができる。着色層１
層でスぺーサーを構成する場合には、スぺーサーが着色
剤を含んだ樹脂の単一色から成り、２層又は３層でスぺ
ーサーを構成する場合には、スぺーサーは着色剤を含ん
だ樹脂の色重ねから成ることになる。十分なセルギャッ
プを確保するために、着色層３層でスぺーサーを形成す
ることが通常好ましい。

【００４２】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。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。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。着色層には、着色剤により着色された樹脂
が用いられる。

【００４３】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。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。また、顔料としては、赤（Ｒ）としてCo
lor Index No. ９、９７、１２２、１２３、１４９、１
６８、１７７、１８０、１９２、２１５等、緑（Ｇ）と
してColor Index No. ７、３６等、青（Ｂ）としてはCo
lor Index No.１５、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、ソルパースなどの広範囲のものが使
用される。

【００４４】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。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。

【００４５】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。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。

【００４６】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。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。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。また、アクリル樹脂の場合には、通常１５
０〜３００℃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、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、いわゆる転写法で着色層を形成してもよい。

【００４７】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。
スペーサーを着色層の積層により形成する場合には、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。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、スぺーサーとして好ましくは３層の着色層が
残るように着色層を形成する。開口部上の着色層とスぺ
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。もっとも、カラーフィルター上に
透明電極として形成する酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）
膜を開口部上の着色層とスぺーサー間で断線させ、カラ
ーフィルター側と対向基板との導通を防止する場合は、
開口部上の着色層とスぺーサーを形成する着色層とは分
離、分画されている方が好ましい。

【００４８】以上、主として液晶表示素子用基板がカラ
ーフィルターである場合を例として説明したが、本発明
はこれに限定されるわけではなく、モノクロのフィルタ
ーであってもよいし、ＴＦＴ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。ＴＦＴ基板の
場合には、スぺーサーは透明電極間の非表示領域上に形
成される。上記した、スぺーサーの構成材料、形状、高
さ、断面積等の説明は、ＴＦＴ基板の場合にもそのまま
当てはまる。

【００４９】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について説明す
る。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。図１中、１３は透明
基板、１２はブラックマトリックス、９は着色層例えば
（Ｂ）、１０は着色層例えば（Ｒ）、１１は着色層例え
ば（Ｇ）、８は透明電極、６は配向膜である。１４、１
５及び１６は、各着色層の積層により形成されたスペー
サーである。一方、１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、２はゲート電極、３は
絶縁膜、４は画素電極、５はＴＦＴ、６は上記と同じく
配向膜である。７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。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。カラーフィルターには、必要に
応じて着色層上に透明保護膜を設けても差支えないが、
構成が複雑になり、製造コストはアップする。また透明
保護膜のレベリング性によって、スペーサー高さは緩和
される。また、カラーフィルター上にはＩＴＯ膜等の透
明電極を形成する。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。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（ＴＦ
Ｄ）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。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。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。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。カラーフィルター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。

【００５０】本発明の液晶表示素子用基板及びそれを用
いた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、液晶プロジェクション等にも好適に
用いられる。

【００５１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定され
るものではない。なお、下記実施例及び比較例におい
て、「部」は特に断りがない限り「重量部」を意味す
る。

【００５２】実施例１ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターン
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'
- 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−ピロリドン溶媒中で反応させ、ポリマー濃度２０重
量％のポリイミド前駆体（ポリアミック酸）溶液を得
た。

【００５３】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。

【００５４】カーボンブラックミルベースカーボンブラック（MA100 、三菱化学（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

【００５５】300 x 350 mm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１
３５℃で２０分間セミキュアした。続いて、ポジ型レジ
スト（Shipley "Microposit"RC100 30cp)をスピナーで
塗布し、９０℃で１０分間乾燥した。レジスト膜厚は
１．５μｍとした。キヤノン（株）製露光機ＰＬＡ−５
０１Ｆを用い、フォトマスクを介して露光を行った。

【００５６】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドを２重量％含む２３℃の水溶液を現像液に用い、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。
現像時間は６０秒であった。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、３００
℃で３０分間キュアし、ポリイミドに転換し、樹脂ブラ
ックマトリックス基板を得た。樹脂ブラックマトリック
スの膜厚は、１．０μｍであった。

【００５７】(2) 着色層とスぺーサーの作製次に、赤、緑、青の顔料として各々Color Index 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.741
60 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。ポリイミド前駆体溶液に上記顔料を
各々（ポリイミド前駆体／顔料）重量比８：２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。

【００５８】まず、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
２０℃２０分間セミキュアした。この後、ポジ型レジス
ト（Shipley "Microposit" RC100 30cp)をスピナーで塗
布後、８０℃で２０分間乾燥した。マスクを用いて露光
し、アルカリ現像液（Shipley "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。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。着色画素部の膜厚は２．０μｍであった。こ
のパターニングにより青色画素の形成とともに樹脂ブラ
ックマトリックス上にスぺーサーの１段目を形成した。

【００５９】水洗後、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ぺーサーの２段目
を形成した。赤色画素部の膜厚は１．８μｍであった。

【００６０】さらに水洗後、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ぺーサーの３
段目を形成し、カラーフィルターを作製した。緑色画素
部の膜厚は１．９μｍであった。

【００６１】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ぺーサー底部の面積は１個当たり
約５００μｍ² であった。スぺーサーの高さは約４μｍ
であった。なお、スぺーサーは、３画素に１個の割合で
画面内に設けた。また、スぺーサーの形状はほぼ円形で
あった。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
によるスぺーサーを設けた。

【００６２】この遮光層と赤画素、緑画素、青画素を有
し、表示画面部及び額縁、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ぺ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ＩＴＯ膜を形
成し、液晶表示素子用基板として用いられるカラーフィ
ルターを得た。ＩＴＯ膜の膜厚は１５０ｎｍであり、表
面抵抗は２０Ω／□であった。

【００６３】(3) スペーサーの弾性復元率の測定微小圧縮試験機（島津製作所ＭＣＴＥ−５００）を用
いて、形成されたスペーサー１個（高さ４μｍ）の弾性
復元率を測定した。試験条件は、負荷（除荷）速度を
２．５８２ｍＮ／ｓ、負荷→除荷反転時の押込荷重Ｆ₂
を６０ｍＮ、除荷時の最終押込荷重Ｆ₁ を５ｍＮとし
た。６０ｍＮ負荷した後のスペーサーの最上層平坦部の
面積を光学顕微鏡を用いて測定したところ、１２８μｍ
² であった。従って、この時の圧縮応力は０．５ＧＰａ
である。負荷時の最終押込荷重Ｆ₁ における押込変位Ｌ
_a が０．２μｍ、負荷→除荷反転時の変位Ｌ_c が１．１
２μｍ、除荷時の最終押込荷重５ｍＮでの変位Ｌ_b が
０．６２μｍであった。これらの値を上記数式［Ｉ］に
代入して計算すると、弾性復元率は５４％であった。

【００６４】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価このスぺ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素子用基板につい
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剤をシール剤として
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素子を
作製した。

【００６５】この液晶表示素子の表示特性は表示面全般
で一様に良好であった。表示面の一部を指で強く押して
みたが、押した後と押す前で表示品位に変化がなかっ
た。

【００６６】比較例１ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製カーボンブラックとカルボキシル基を含有するエポキシ
・シリコーン樹脂の溶液を用い、実施例と同様に、樹脂
ブラックマトリックス及びシール部パターンの作製を行
った。

【００６７】(2) 着色層とスぺーサーの作製実施例と同様な手法を用い、カルボキシル基を含有する
エポキシ・シリコーン樹脂に赤、緑、青のそれぞれの顔
料を（樹脂／顔料）重量比１／９の割合で混合分散させ
て得られた、赤、緑、青の３種類の着色ペーストを使用
して、赤画素と緑画素と青画素を形成し、同時に、表示
画面部及び額縁、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ぺーサーの形成を行った。

【００６８】このスぺーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ膜を形成し、液晶表示素子用基板
の１つであるカラーフィルターを得た。

【００６９】(3) 弾性復元率の測定実施例と同様な方法で、形成されたスぺーサーの１個
（高さ４μｍ）の弾性復元率を測定したところ、圧縮応
力０．５ＧＰａにおいて、弾性復元率が１５％であっ
た。

【００７０】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価このスペーサーが設けられた液晶表示素子用基板を用
い、実施例と同様に液晶表示素子を作製した。表示面の
一部を指で強く押してみたところ、部分的に表示ムラが
生じ、そのムラは指押しを止めてしばらくしても消え
ず、表示品位が著しく低下した。

【００７１】比較例２ (1) 金属ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製透明基板上に、クロム及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。

【００７２】(2) 着色層の作製実施例と同様な手法を用いて、赤画素と、緑画素と、青
画素を形成した。このとき、実施例と異なり、表示画面
部及び額縁、額縁周辺部のシール部のブラックマトリッ
クス上にスぺーサーの形成は行わなかった。

【００７３】(3) スぺーサーの作製シリコン酸化膜から成るスぺーサーをマスクスパッタリ
ングによりブラックマトリックス上に形成した。

【００７４】このスぺーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ層を形成し、液晶表示素子用基板
として用いられるカラーフィルターを得た。

【００７５】(4) 弾性復元率の測定実施例と同様な方法で、形成されたスぺーサーの１個
（高さ４μｍ）の弾性復元率を測定したところ、圧縮応
力０．５ＧＰａにおいて、弾性復元率が９０％であっ
た。

【００７６】(5) カラー液晶表示素子の作製と評価このスペーサーが設けられた液晶表示素子用基板を用
い、実施例と同様に液晶表示素子を作製したところ、部
分的に表示ムラが生じ、表示品位の低下がみられた。

【００７７】実施例２ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターンの
作製実施例１と同様な手法により、ポリイミド前駆体溶液に
カーボンブラックマトリックスを分散混合したペースト
を用い、樹脂ブラックマトリックス及びシール部パター
ンの作製を行った。

【００７８】(2) 着色層とスぺーサーの作製実施例１と同様な手法を用い、ポリイミド前駆体溶液
と、赤、緑、青の顔料を各々（ポリイミド前駆体／顔
料）重量比９／１の割合で混合分散させて得られた、
赤、緑、青の３種類の着色ペーストを使用して、赤画素
と緑画素と青画素を形成し、同時に、表示画面部及び額
縁、額縁周辺部のシール部の樹脂ブラックマトリックス
上にスペーサーの形成を行った。

【００７９】このスペーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ層を形成し、液晶表示素子用基板
として用いられるカラーフィルターを得た。

【００８０】(3) 弾性復元率実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサーの１個
（高さ６μｍ）の弾性復元率を測定したところ、２６％
であった。

【００８１】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価実施例１と同様に、液晶表示素子を作製した。この液晶
表示素子の表示品位は良好であった。表示面の一部を指
で強く押してみたところ、押した後と押す前で表示品位
に変化がなかった。

【００８２】実施例３ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターンの
作製実施例１と同様な手法により、ポリイミド前駆体溶液に
カーボンブラックマトリックスを分散混合したペースト
を用い、樹脂ブラックマトリックス及びシール部パター
ンの作製を行った。

【００８３】(2) 着色層とスぺーサーの作製実施例１と同様な手法を用い、ポリイミド前駆体溶液
と、赤、緑、青の顔料を各々（ポリイミド前駆体／顔
料）重量比３／７の割合で混合分散させて得られた、
赤、緑、青の３種類の着色ペーストを使用して、赤画素
と緑画素と青画素を形成し、同時に、表示画面部及び額
縁、額縁周辺部のシール部の樹脂ブラックマトリックス
上にスペーサーの形成を行った。

【００８４】このスペーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ層を形成し、液晶表示素子用基板
として用いられるカラーフィルターを得た。

【００８５】(3) 弾性復元率の測定実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサーの１個
（高さ５μｍ）の弾性復元率を測定したところ、７３％
であった。

【００８６】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価実施例１と同様に、液晶表示素子を作製した。この液晶
表示素子の表示品位は良好であった。表示面の一部を指
で強く押してみたところ、押した後と押す前で表示品位
に定常的な低下は見られなかった。

【００８７】実施例４ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製実施例１と同じ方法により、樹脂ブラックマトリックス
及びシール部パターンを作製した。

【００８８】(2) 着色層とスペーサーの作製アクリル樹脂（メタクリル酸２０部、メチルメタクリレ
ート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシ
エチルメタクリレート１５部をエチルセルソルブ３００
ｇに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリ
ル０．７５部を加え７０℃５時間反応より得られたアク
リル樹脂）を樹脂濃度１０％になるようにエチルセロソ
ルブで希釈した。

【００８９】この希釈樹脂９４ｇに対して、顔料５．７
ｇ、分散剤０．３ｇを添加して３本ロールで十分混練り
して赤、緑、青の着色ペーストを作製した。赤、緑、青
の顔料として各々Color index No.65300 Pigment Red 1
77で示されるジアントラキノン系顔料、Color Index N
o. 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.74160 Pigment Blue
15-4で示されるフタロシアニンブルー系顔料を用いた。

【００９０】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乾燥させた。８０℃で１０分間熱風
乾燥後、ポリビニルアルコール５％溶液を塗布し酸素遮
断膜とした。８０℃で１０分間乾燥後、マスクを用いて
露光し、現像液（炭酸ナトリウム水溶液）に基板をディ
ップし、同時に基板を揺動させながらエッチングを行っ
た。その後、純水でブラシ洗浄を行った。水洗乾燥後、
２３０℃で６０分間キュアした。着色画素部の膜厚は
２．２μｍであった。このパターニングにより青色画素
の形成と共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。

【００９１】水洗後、同様にして赤色画素の形成と共に
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。赤色画素部の膜厚は１．９μｍであった。

【００９２】さらに水洗後、同様にして緑色画素の形成
と共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。緑色画素部
の膜厚は２．０μｍであった。

【００９３】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高さは約４μｍであっ
た。なお、スペーサーは、３画素に２個の割合で画面内
に設けた。また、スペーサーの形状はほぼ円形であっ
た。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。

【００９４】この遮光層と赤画素、緑画素、青画素を有
し、表示画面部及び額縁、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ＩＴＯ膜を形
成し、液晶表示素子用基板として用いられるカラーフィ
ルターを得た。ＩＴＯ膜の膜厚は１５０ｎｍであり、表
面抵抗は１５Ω／□であった。

【００９５】(3) スペーサーの弾性復元率の測定実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサー１個
（高さ３．５μｍ）の弾性復元率を測定したところ、圧
縮応力０．５ＧＰａにおいて、弾性復元率が２６％であ
った。

【００９６】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価このスペーサーが設けられた液晶表示素子用基板を用
い、実施例１と同様に液晶表示素子を作製した。この液
晶表示素子の表示特性は一様に良好であった。表示面の
一部を指で強く押してみたが、押した後と押す前で表示
品位に変化がなかった。

【００９７】比較例３ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製カルボキシル基を含有するエポキシ・シリコーン樹脂の
溶液にカーボンブラックを含む黒顔料を（樹脂／顔料）
重量比２５／７５の割合で混合、分散させた黒色ペース
トを使用して、実施例１と同様に樹脂ブラックマトリッ
クス及びシール部パターンの作製を行った。

【００９８】(2) 着色層とスペーサーの作製実施例４と同様な手法を用い、カルボキシル基を含有す
るエポキシ・シリコーン樹脂に赤顔料を（樹脂／顔料）
重量比８／９２の割合で混合分散させ、赤の着色ペース
トを得た。同様に、緑の顔料を（樹脂／顔料）重量比１
０／９０の割合、青の顔料を（樹脂／顔料）重量比５／
９５の割合で分散混合して、それぞれ緑、青の着色ペー
ストを得た。この３種類の着色ペーストを使用して、赤
画素と緑画素と青画素を形成し、同時に、表示画面部及
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形成を行った。

【００９９】このスペーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ膜を形成し、液晶表示素子用基板
の１つであるカラーフィルターを得た。

【０１００】(3) スペーサーの弾性復元率の測定実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサー１個
（高さ３．５μｍ）の弾性復元率を測定したところ、圧
縮応力０．６ＧＰａにおいて、弾性復元率が０．００５
％であった。

【０１０１】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価このスペーサーが設けられた液晶表示素子用基板を用
い、実施例１と同様に液晶表示素子を作製した。表示駆
動させたところ、大きく表示ムラが発生した。表示面の
一部を指で強く押してみたところ、さらに表示ムラが悪
化し、そのムラは指押しを止めても消えず、表示品位が
著しく低下した。

【０１０２】比較例４ (1) 金属ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製透明基板上に、クロム及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。

【０１０３】(2) 着色層の作製実施例４と同様な手法を用いて、赤画素と、緑画素と、
青画素を形成した。このとき、実施例４と異なり、表示
画面部及び額縁、額縁周辺部のシール部のブラックマト
リックス上にスペーサーの形成は行わなかった。

【０１０４】(3) スペーサーの作製シリコン酸化膜から成るスペーサーをマスクスパッタリ
ングによりブラックマトリックス上に形成した。

【０１０５】このスペーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ層を形成し、液晶表示素子用基板
として用いられるカラーフィルターを得た。

【０１０６】(4) スペーサーの弾性復元率の測定実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサー１個
（高さ３．５μｍ）の弾性復元率を測定したところ、圧
縮応力０．５ＧＰａにおいて、弾性復元率が８５％であ
った。

【０１０７】(5) カラー液晶表示素子の作製と評価このスペーサーが設けられた液晶表示素子用基板を用
い、実施例１と同様に液晶表示素子を作製しところ、部
分的に表示ムラが生じ、表示品位の低下がみられた。

【０１０８】実施例５ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製実施例１と同様な手法により、ポリイミド前駆体溶液に
カーボンブラックマトリックスを分散混合したペースト
を用い、樹脂ブラックマトリックス及びシール部パター
ンの作製を行った。

【０１０９】(2) 着色層とスペーサーの作製実施例４と同様な手法を用い、希釈アクリル樹脂と、
赤、緑、青の顔料を各々（希釈樹脂／顔料）重量比９５
／５の割合で混合分散させて得られた、赤、緑、青の３
種類の着色ペーストを使用して、赤画素と緑画素と青画
素を形成し、同時に、表示画面部及び額縁、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
の形成を行った。

【０１１０】このスペーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ層を形成し、液晶表示素子用基板
として用いられるカラーフィルターを得た。

【０１１１】(3) スペーサーの弾性復元率の測定実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサー１個
（高さ６μｍ）の弾性復元率を測定したところ、０．５
％であった。

【０１１２】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価実施例１と同様に、液晶表示素子を作製した。この液晶
表示素子の表示品位は良好であった。表示面の一部を指
で強く押してみたところ、押した後と押す前で表示品位
に変化がなかった。

【０１１３】実施例６ (1) 樹脂ブラックマトリックス及びシール部パターン
の作製実施例１と同様な手法により、ポリイミド前駆体溶液に
カーボンブラックマトリックスを分散混合したペースト
を用い、樹脂ブラックマトリックス及びシール部パター
ンの作製を行った。

【０１１４】(2) 着色層とスペーサーの作製実施例４と同様な手法を用い、希釈アクリル樹脂と、
赤、緑、青の顔料を各々（希釈樹脂／顔料）重量比３／
７の割合で混合分散させて得られた、赤、緑、青の３種
類の着色ペーストを使用して、赤画素と緑画素と青画素
を形成し、同時に、表示画面部及び額縁、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
形成を行った。

【０１１５】このスペーサーを有する基板上に、スパッ
タリング法にてＩＴＯ層を形成し、液晶表示素子用基板
として用いられるカラーフィルターを得た。

【０１１６】(3) スペーサーの弾性復元率の測定実施例１と同様な方法で、形成されたスペーサー１個
（高さ３μｍ）の弾性復元率を測定したところ、５７％
であった。

【０１１７】(4) カラー液晶表示素子の作製と評価実施例１と同様に、液晶表示素子を作製した。この液晶
表示素子の表示品位は良好であった。表示面の一部を指
で強く押してみたところ、押した後と押す前で表示品位
に定常的な低下は見られなかった。

【０１１８】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子用基板では、スぺ
ーサーの特定圧縮応力範囲における弾性復元率が特定の
範囲内にあるので、この基板を用いて液晶表示素子を作
製した場合に、表示ムラが生じにくい、また、外部から
力又は衝撃を加えても表示特性が低下しにくいという効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】スペーサーの弾性復元率を測定する際の負荷工
程及び除荷工程における押込荷重と押込変位の関係の一
例を示す図である。

【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５ＴＦＴ６配向膜７液晶８透明電極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スペーサー１５スペーサー１６スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子用基板上の非表示領域に固
定されたスぺーサーを有し、そのスぺーサーの０．４〜
０．６ＧＰａの圧縮応力に対する弾性復元率が２０〜８
０％である液晶表示素子用基板。
【請求項２】前記弾性復元率が２５〜７５％である請
求項１記載の液晶表示素子用基板。
【請求項３】前記弾性復元率が３０〜７０％である請
求項２記載の液晶表示素子用基板。
【請求項４】前記スペーサーは、ポリイミド樹脂から
成る請求項１ないし３のいずれか１項記載の液晶表示素
子用基板。
【請求項５】液晶表示素子用基板上の非表示領域に固
定された、アクリル系樹脂を含むスぺーサーを有し、そ
のスぺーサーの０．４〜０．６ＧＰａの圧縮応力に対す
る弾性復元率が０．０１〜８０％である液晶表示素子用
基板。
【請求項６】前記弾性復元率が０．１〜６０％である
請求項５記載の液晶表示素子用基板。
【請求項７】前記弾性復元率が１〜５０％である請求
項６記載の液晶表示素子用基板。
【請求項８】スぺーサー形状が円、楕円、角が丸い多
角形、十字、Ｔ字又はＬ字形である請求項１ないし７の
いずれか１項記載の液晶表示素子用基板。
【請求項９】基板がトランジスターを複数個有する請
求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶表示素子用
基板。
【請求項１０】基板が着色剤を含むカラーフィルター
である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶表
示素子用基板。
【請求項１１】スぺーサーが着色剤を含んだ樹脂の単
一色、又は色重ねから成る請求項１ないし１０のいずれ
か１項記載の液晶表示素子用基板。
【請求項１２】前記スぺーサーの高さが１〜９μｍで
ある請求項１ないし１１のいずれか１項記載の液晶表示
素子用基板。
【請求項１３】前記スぺーサーが、対向する基板と接
触する面積が１個当たり１０〜１０００μｍ² である請
求項１ないし１２のいずれか１項記載の液晶表示素子用
基板。
【請求項１４】２枚の液晶表示素子用基板により液晶
層を挟持したカラー液晶表示素子において、少なくとも
一方の液晶表示素子用基板が、請求項１ないし１３のい
ずれか１項に記載の液晶表示素子用基板であることを特
徴とする、カラー液晶表示素子。