JP2000206539A - 液晶表示装置用基板、液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示ムラが生じず、良好な表示特性を有する液
晶表示装置を得る。 【解決手段】対向する液晶表示装置用基板とのギャップ
制御をおこなうスペーサを有する液晶表示装置用基板に
おいて、圧力が一定で温度を±５℃変えた場合の変形量
差αが０．５μｍ以下となり、かつ温度が一定で圧力を
基板平面あたり±０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²変えた場合の
変形量差βが０．５μｍ以下となるＡ点が１００〜１７
０℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²の
範囲に存在する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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対向基板とのスペ
ーサ機能を有する液晶表示装置用基板およびそれを含む
液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に関し、当
該スペーサが特定温度範囲、特定の圧力範囲で特定の強
度で最適化されていることを特徴とする。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置においては、互いに
向かい合う２枚の液晶表示装置用基板間隔を維持するた
めに、これらの間にスペーサを設け、これによって液晶
層の厚みを面内均一に保持するようにしたものが知られ
ている。このスペーサには通常、プラスチックやシリカ
の球状粒子がギャップ制御粉体として用いられている。
このスペーサは用途および液晶の厚さに応じて、直径
１．０〜８．０μｍのものが用いられている。また、ス
ペーサは一方の液晶表示装置用基板上に散布し、外周部
分をシール材により封着することによって用いられてい
る。しかし、上述のように散布工程で行うため、スペー
サーの置かれる部分が予定できず、表示画素部に位置し
たり数個が集まって凝集したりする状況が生じる。ま
た、電圧印加時やセル搬送中にスペーサが移動し配向膜
を損傷する恐れもある。このため、設置位置を特定し、
スペーサの移動を防止する目的で、フォトリソグラフィ
ーや印刷等を用いて、液晶表示装置用基板上にパターニ
ングした層をスペーサ代替としたギャップ機能付き液晶
表示装置用基板が提案されている。また液晶表示装置用
基板がカラーフィルタである場合には、さらにカラーフ
ィルタの着色層を３層重畳して形成した３層構造部をス
ペーサ代替としたギャップ機能付きカラーフィルタが提
案されている（特開平５−１９６９４６号公報）。しか
し、同公開公報ではブラックマトリクス部に３層構造体
を形成することの開示はあるものの、スペーサの機能を
充分に満足するものであることの開示はされていない。

【０００３】一方、特開平１０−８２９０９号公報に
は、液晶表示装置用基板の内の１つであるカラーフィル
タ上にスペーサを形成し、該スペーサの荷重５ｍＮに対
する塑性変形量が０．０５μｍ以下であることが、スペ
ーサの機能を充分に満足するものであるとの開示があ
る。しかしながら同開示技術を用いたスペーサを使用し
液晶表示装置を作製した場合、スペーサの機能を充分に
満足しない場合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のスペ
ーサでは著しくギャップがばらつき、精度良くギャップ
制御ができない場合があった。ギャップの変動に伴い、
液晶表示装置駆動時に表示ムラが発生し、表示品位が著
しく低下する場合があった。

【０００５】

【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なる。

【０００６】対向する液晶表示装置用基板とのギャップ
制御をおこなうスペーサを有する液晶表示装置用基板に
おいて、圧力が一定で温度を±５℃変えた場合の変形量
差αが０．５μｍ以下となり、かつ温度が一定で圧力を
基板平面あたり±０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²変えた場合の
変形量差βが０．５μｍ以下となるＡ点が、１００〜１
７０℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²
の範囲に存在する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。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明における液晶表示装置はス
ペーサを介して張り合わされた２枚の液晶表示装置用基
板の間に液晶を挟んだ構造をとる。液晶表示装置用基板
は、液晶や表示方式等により、必要に応じて基板上に電
極や薄膜トランジスターや着色層、反射板を有しても良
い。具体的には、着色層を有するカラーフィルタやモノ
クロのフィルターであってもよいし、ＴＦＴ基板のよう
な、薄膜トランジスターを複数個有する基板であっても
よい。カラーフィルタを薄膜トランジスター上に形成し
た基板（カラーフィルター・オン・アレイ基板）であっ
てもよい。

【０００８】本発明者らは、パネル組工程でのスペーサ
によるセルギャップ制御メカニズムを詳細に検討した結
果、温度変動に伴ってスペーサの圧縮荷重による変形量
が変化することと、圧縮荷重の変動に伴ってスペーサの
圧縮荷重による変形量が主たる原因と推定した。セルギ
ャップ制御を精度良く行うためには、パネル組工程の温
度や圧力の条件を最適化させかつ温度や圧力のばらつき
を小さくすることが良いと考えられる。特にパネル組工
程のシールの圧着・硬化時にスペーサには高い温度およ
び高い圧力がかかり、しかるにシールの圧着・硬化条件
を最適化させれば良いと考えられる。しかしながら、シ
ールの圧着・硬化条件において、温度、圧力条件には制
限がある。すなわち、温度を８０℃より低温にするとシ
ール材料が充分に反応せず、液晶中に未反応物が溶出し
表示ムラを引き起こす場合がある。また、温度を１９０
℃より高くすると、シール剤や配向膜等の部材の耐熱性
等の点から好ましくない。一方圧力を基板平面当たり
０．２ｋｇｆ／ｃｍ²より小さくすると、基板のうねり
やそりにより、基板面内に形成されたスペーサの一部も
しくは大部分が対向する基板との間に隙間ができ、セル
ギャップが不安定となる場合がある。また、圧力を基板
平面当たり２．０ｋｇｆ／ｃｍ²より大きくすると、基
板の割れ等が発生する場合がある。従って安定してパネ
ル組を行うためには、１００〜１７０℃の温度で加熱し
た状態で、基板平面当たり０．２〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ
²の圧力で圧縮する必要がある。

【０００９】一般にパネル組工程で１つのパネル内およ
び複数のパネル間で、スペーサにかかる温度および圧力
がばらつくことが多い。特に熱硬化バッチ処理（液晶：
ＬＣＤの基礎と新しい応用、シグマ出版、Ｐ４３、１９
９８年）等でシール材を硬化しパネル組を行う場合に
は、温度および圧力のばらつきは大きくなる。一般に、
圧力および温度のばらつきは設定に対して、基板平面当
たり−０．０５〜＋０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²程度および
−５〜＋５℃程度と思われる。このようなパネル組時の
圧力や温度のばらつきに応じてスペーサーの変形量が変
化し、それに応じセルギャップが変動する。したがっ
て、圧力や温度の変化に応じてセルギャップの変動の程
度が小さいほど、１つのパネル内および複数のパネル間
でのセルギャップが均一になり、安定したパネルの製造
が行えることとなる。

【００１０】１つのパネル内および複数のパネル間で許
容されるセルギャップは、０．５μｍ以下の精度が必要
とされる。より好ましくは０．４μｍ以下、さらに好ま
しくは０．３μｍ以下の精度が必要とされる。セルギャ
ップの精度はより正確であることが好ましい。セルギャ
ップの精度が±０．５μｍのより大きくなると、セルギ
ャップムラが表示ムラとして視認されるようになる。特
にセルギャップが４μｍ以下の狭セルギャップの液晶表
示装置の場合にはセルギャップの精度はより正確である
ことが好ましい。特に１つのパネル内で大きなセルギャ
ップの変動があると表示ムラとして認識されやすい。

【００１１】従って、これらのことを鑑み、圧力が一定
で温度を±５℃変えた場合の変形量差αが０．５μｍ以
下となり、かつ温度が一定で圧力を基板平面あたり±
０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²変えた場合の変形量差βが０．
５μｍ以下となるＡ点が１００〜１７０℃および基板平
面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²に存在するスペーサ
ーを有する液晶表示装置用基板であることが重要であ
る。

【００１２】さらに温度一定かつ圧力一定でのスペーサ
ーの変形量が１μｍ以下であるＢ点が１００〜１７０℃
および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²に存在
するスペーサーを有することが好ましい。スペーサの変
形量が１μｍより大きくなるとスペーサの塑性変形量が
大きくなり、スペーサにかかる荷重を除荷した場合に充
分な高さを得ることができない。また塑性変形によって
発生したスペーサ表面のクラック等により、液晶中にス
ペーサ内部から不純物が溶出し表示不良の原因になる場
合がある。

【００１３】温度Ｔ℃および基板平面当たり圧力Ｐｋｇ
ｆ／ｃｍ²で加熱圧縮した場合の変形量の測定は次のよ
うにして行うことができる。

【００１４】すなわち、加熱装置を備えた微小圧縮試験
機等を用い、スペーサーを個々に圧縮する。まずスペー
サーを有する液晶表示装置用基板を温度Ｔ℃まで昇温し
温度を保持する。次に押込荷重を一定の速度で増加させ
ながら、温度Ｔ℃の１個のスペーサーに押込荷重Ｆまで
負荷をかける。この時の押込荷重Ｆは、基板平面当たり
の圧力Ｐｋｇｆ／ｃｍ²を基板平面当たりのスペーサー
の平均個数でわった値である。すなわち基板平面当たり
圧力１ｋｇｆ／ｃｍ²をスペーサーの平均個数０．５個/
cｍ²の基板に負荷する際には、スペーサー１個には１ｋ
ｇｆ／ｃｍ²／０．５個／ｃｍ²＝２ｋｇｆの押込荷重を
用いればよい。スペーサーを圧縮する圧子は先端がスペ
ーサーより大きく平坦のもので行い、例えば円柱状の圧
子等を用いればよい。測定の仕方の例を図６に示す。押
込荷重がＦ になった変形量を測定し変形量をもとめ
る。押込荷重を横軸に、押込変位を縦軸にプロットした
一例が図７に示されている。温度および押込荷重を変え
ることでスペーサーの変形量差を求めることができる。

【００１５】またスペーサの２５℃での高さと、１時間
温度一定かつ圧力一定で加圧した後のスペーサの２５℃
での高さとの差が１μｍ以下であるＣ点が、１００〜１
７０℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²
に存在するスペーサーを有することが好ましい。温度お
よび圧力を保持する時間は、より好ましくは２時間、さ
らに好ましくは１０時間である。スペーサの２５℃での
高さと、１時間温度一定かつ圧力一定で加圧した後のス
ペーサの２５℃での高さとの差の多くは、スペーサの塑
性変形量によるものである。塑性変形は、スペーサの一
部または大部分の潰れによって発生することがある。こ
のときスペーサ内部およびまたは表面にクラックが発生
したり、スペーサの破片が周囲に飛散する。またスペー
サー表面に発生したクラックを介した液晶中への不純物
の溶出やスペーサの破片を起点とした配向の乱れによっ
て表示不良の原因になる場合がある。

【００１６】ここで、２５℃でのスペーサーの高さと、
温度一定、圧力一定で加熱圧縮した状態で１時間で保持
し除荷除冷した後のスペーサの２５℃での高さの測定は
それぞれ次のように行うことができる。

【００１７】まず調温下で加熱圧縮前のスペーサーの高
さを測定する。スペーサーの高さの測定は市販の接触式
の段差計や非接触式の表面形状測定器を用いればよい。
なお、ここで、スペーサの高さとは、図８，９，１０，
１１に示すように１個のスペーサに着目し、表示部平坦
部（カラーフィルタの場合には開口部着色層、ＴＦＴ基
板の場合には画素電極）と該スペーサの最上表面との間
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、スペーサ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。

【００１８】次に図１２に示すようにスペーサー形成さ
れた基板上にスペーサーが光学フラットを支えるように
載せる。光学フラットの重さ、スペーサーを有する液晶
表示装置用基板の面積を変えることで、スペーサーにか
かる荷重を変えて所望の基板平面当たりの荷重に設定す
ることができる。この状態で昇温し、所望の温度０℃で
所望の時間保持する。保持後、２５℃まで除冷し、加熱
圧縮試験前と同様にスペーサーの高さを測定する。加熱
圧縮試験前後でのスペーサーの高さの差が１μｍ以下が
Ｃ点である。Ｃ点が１００〜１７０℃および基板平面当
たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²に存在することが好まし
い。

【００１９】スペーサの２５℃での高さは１〜８μｍが
好ましく、さらには２〜７μｍが好ましい。スペーサの
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、８μｍ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。

【００２０】２５℃でのスペーサのトータル高さが１〜
１０μｍであることが好ましい。スペーサのトータル高
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。特に液晶表示装置用基板がカラー
フィルタであり、カラーフィルタの着色層を３層重畳し
て形成した３層構造部をスペーサ代替とした場合には、
特に十分な高さを得ることと所望の色特性を有するカラ
ーフィルタの着色層を形成することが困難である。一
方、１０μｍを超えると、加熱圧縮した際の変形量が大
きくなり、セルギャップ制御が困難になる。スペーサの
トータル高さとは、図１３，１４，１５に示すように１
個のスペーサに着目し、基板平面と該スペーサの最上表
面との間の距離を意味する。例えば、平面基板上にブラ
ックマトリックス、画素、更にその上に層を形成してス
ペーサーを形成する場合には、基板面から該スペーサの
最上表面との間の距離をさす。

【００２１】スペーサの形成は、液晶表示装置用基板の
画面内およびまたは画面外にも形成してもよい。図１６
に示すように画面外とは液晶表示装置の周辺の額縁部
分、シール部分およびその周辺と外側をさす。液晶表示
装置を作製する際に切り離される部分にスペーサを形成
しても良い。

【００２２】画面内のスペーサーの形成は、基板上のブ
ラックマトリックス領域に形成されるか、対向する基板
のブラックマトリックスに領域に突き当てるように形成
することが好ましい。画面内のスペーサーの周辺は液晶
の配向に乱れが生じやすく、従って表示欠点となりやす
い。従ってスペーサー周辺の表示欠点を隠すように、ブ
ラックマトリックスを設けることが好ましい。

【００２３】液晶表示装置を構成する２枚の液晶表示装
置用基板両方にスペーサを有しても良いし、どちらか一
方の液晶表示装置用基板上にスペーサを有しても良い。
ただし、液晶表示装置組立の容易さの点から、どちらか
一方の液晶表示装置用基板上にスペーサを有するのが好
ましい。

【００２４】画面内に形成されたスペーサの１個当たり
の平均面積は、１個当たり１０〜１０００μｍ² が好ま
しく、より好ましくは２５〜５００μｍ² である。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を超えるとスペーサの
形状にもよるが画面内の表示領域上にスペーサが現れ、
スペーサ周辺に発生する配向不良が表示品位を低下させ
ることがあるので好ましくない。なおスペーサの１個当
たりの平均面積は、液晶表示素子用基板を２枚貼り合わ
せて液晶表示装置を形成した場合に、スペーサが対向す
る基板と接触する面積の平均をさす。

【００２５】画面内に形成されたスペーサの平均個数
は、１個／ｍｍ²以上であることが好ましい。平均個数
は、１個／ｍｍ²より小さくなると隣り合うスペーサと
の間隔が遠くなり、隣り合うスペーサの間でのセルギャ
ップ保持が困難になる。画面内のスペーサの個数の上限
は、画面内における表示領域の割合（開口率）および１
個当たりのスペーサの面積によって決まる。

【００２６】画面外に形成されるスペーサ１個当たりの
面積は、画面内の場合と比較して開口率による制約がな
いため、大きくすることが出来る。一般にスペーサは、
スペーサ面積が大きいほど形成し易いことから、画面外
のスペーサの面積は、画面内のスペーサ面積に比較して
大きい方が好ましい。一方液晶表示装置用基板における
スペーサ面積の割合は、画面内と画面外とで大きく変わ
らないことが好ましい。従って、画面外ではスペーサ１
個当たりの平均面積が大きい分、スペーサの平均個数が
少ないことが好ましい。また液晶表示装置用基板の画面
内におけるスペーサ面積の割合は０．１〜１％が好まし
い。

【００２７】スペーサを形成する方法としては、フォト
リソグラフィー法や印刷法、インクジェット法、フィル
ム転写法等によってスペーサーを形成するのが好まし
い。特にフォトリソグラフィー法も用いるのがスペーサ
ー形成の正確さの点から好ましい。例えば、スペーサー
用材料として樹脂を用いる場合には未硬化の樹脂材料を
基板上に塗布・乾燥した後に、フォトリソグラフィーを
用いてパターニングを行う方法などがある。

【００２８】スペーサ用材料を塗布する方法としては、
ディップ法、ロールコータ法、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、スペーサ用材料の塗布量によりことなるが
通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好まし
い。フォトリソグラフィー法によるスペーサー形成の場
合、このようにして得られたスペーサ材料被膜は、スペ
ーサ材料被膜が非感光性の樹脂である場合は、その上に
ポジ型またはフォトレジストの被膜を形成した後に、ま
た、スペーサ材料被膜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、フォトレジストまたは酸素遮
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、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。以上のプロセス必要
に応じて繰り返すことにより、基板上に１層もしくは複
数層からなるパターニングされたスペーサが形成され
る。

【００２９】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、図１７に示すように円、楕円、角が
丸い多角形、トラック形、十字、Ｔ字又はＬ字形が好ま
しい。角を丸くすることで、パネル組時時の耐荷重が増
し、スペーサーのクラックの発生を防止することができ
る。またラビングによって配向処理を行う液晶表示装置
用基板においては、ラビングクロスの引っかかりを防止
し、それが起因となって発生する配向不良を防止するこ
とができる。

【００３０】またスペーサーの層の上面積は下面積と等
しいか小さいことがスペーサーの強度を得る点で好まし
い。層の下面積が上面積より小さい場合には、液晶表示
装置を作製する際に上面積の周辺にクラックが生じる場
合がある。ここで、該層の形状の一例をあげて、上面積
と下面積を説明すると、図１８に示すようになる。

【００３１】また複数層の積層によりスペーサーを形成
する場合には、該層と隣り合う層との対向する面の面積
が互いに異なることが好ましい。対向する面の面積を互
いに異なると層形成時の位置ずれによるスペーサーの太
さのばらつきを防止することができる。スペーサーの太
さのばらつきが生じると、スペーサーの力学特性がばら
つくこととなる。

【００３２】スペーサ材料としては、樹脂が好ましく、
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、ゼラチン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。これらの樹脂の中でも、形成のし
易さと本発明の強度の得易さからアクリル系樹脂やポリ
イミド系樹脂が特に好ましく用いられる。感光性の樹脂
は、ネガ型とポジ型の２種類があるが、本発明において
はどちらでも構わない。ただし、スペーサを構成する層
の１個当たりの面積が小さい場合（１００μｍ²以下）
にはパターン形成の容易さから、ポジ型の方が好まし
い。このようにスペーサー材料が感光性である場合に
は、スペーサーとオーバーコート膜とを同時に形成する
ことが可能である。この場合、例えば全面のフラッシュ
露光と別途形成させる樹脂層部分のパターン露光を組み
合わせた２重露光を行うことで達成される。ネガ型なら
ば露光された領域が現像後パターンが残るので、スペー
サー部の積算露光量がオーバーコート膜部より多くなれ
ばよい。ポジ型ならば露光されなかった領域が現像後パ
ターンが残るので、別途形成されるスペーサー部の積算
露光量がオーバーコート膜部より少なくなればよい。非
感光性の樹脂としては、上記の各種ポリマなどで現像処
理が可能なものが好ましく用いられる。

【００３３】これらの樹脂中には、必要に応じて、カラ
ーフィルタの樹脂ブラックマトリックスや着色層に用い
られる着色剤や紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤な
どの種々の添加剤を添加しても良い。カラーフィルタを
構成する着色層と同一材料であっても構わない。樹脂材
料に着色剤等を分散または溶解させる方法としては、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、ボールミル等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。

【００３４】このようなスペーサを形成する液晶表示装
置用基板としては、スペーサの形成のし易さから、着色
層を有するカラーフィルタやカラーフィルタを薄膜トラ
ンジスター上に形成した基板が好ましい。

【００３５】以下、カラーフィルタ上にスペーサを有す
る場合について詳細に説明する。

【００３６】本発明のカラーフィルタは、基板上に着色
層からなる画素を複数配列したものである。必要に応じ
てブラックマトリクスを設けてもよい。ここで言うブラ
ックマトリクスは、一般に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
るために設けられている。

【００３７】本発明のカラーフィルタに用いられる基板
としては、特に限定されるものでないが、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、プラスチックのフィルムまたはシートなどの透明基
板が好ましく用いられる。

【００３８】この基板上に必要に応じてブラックマトリ
ックスが形成される。ブラックマトリックスは、クロム
やニッケル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。また、ブラックマトリックス上にスペ
ーサーを形成する場合には、スペーサの高さを確保する
面からも樹脂ブラックマトリックスの採用が好ましい。
樹脂ブラックマトリ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、ゼラチンなどの感光性また
は非感光性の材料が好ましく用いられる。ブラックマト
リクス用樹脂は、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。

【００３９】ポリイミド系樹脂としては、特に限定され
ないが、通常一般式（１）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、加熱もしく
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。

【００４０】

【化１】 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
などのイミド結合以外の結合が含まれていても差支えな
い。

【００４１】上記一般式（１）中、Ｒ１ は少なくとも
２個以上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
環又は芳香族複素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０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、シクロペンチル基などが挙げられるが、これらに限
定されない。

【００４２】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、ジシクロヘキシルメタン基などが挙げら
れるが、これらに限定されない。構造単位（１）を主成
分とするポリマは、Ｒ１ 、Ｒ２ がこれらのうち各々１
種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つてもよい。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。

【００４３】構造単位（１）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
などからなる群から選ばれた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。

【００４４】ブラックマトリクス用の遮光剤としては、
カーボンブラック、酸化チタン、酸化窒化チタン、四酸
化鉄などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉、顔料
やこれらの混合物など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や酸化窒化チタンは遮光性が
優れており、特に好ましい。分散のよい粒径の小さいカ
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。

【００４５】ブラックマトリ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などのアミド系極性溶
媒、γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒など
が好適に使用される。

【００４６】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
ルミル等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。

【００４７】樹脂ブラックマトリクスの製法としては、
例えば黒色ペーストを基板上に塗布・乾燥した後に、パ
ターニングを行う方法などがある。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
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。

【００４８】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、フォ
トレジストまた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、基板上にブラック
マトリクスが形成される。

【００４９】本発明で用いられる樹脂ブラックマトリク
スの膜厚は、好ましくは０．５〜２０μｍ、より好まし
くは０．８μｍ〜１．５μｍである。樹脂ブラックマト
リクスの膜厚は、膜厚が０．５μｍよりも薄い場合は遮
光性が不十分になることからも好ましくない。また、膜
厚が２．０μｍよりも厚い場合は、遮光性は確保できる
ものの、カラーフィルタの平坦性が犠牲になり、段差が
生じ易い。表面段差が生じた場合、カラーフィルタ上部
に透明導電膜や液晶配向膜を形成させても段差は殆ど軽
減されず、液晶配向膜のラビングによる配向処理が不均
一になったり、セルギャップにバラツキが生じたりし
て、液晶表示装置の表示品位が低下する。表面段差を小
さくするためには、着色層上にオーバーコート膜を設け
ることが有効であるが、カラーフィルタの構造が複雑に
なり、製造コストが高くなる点では不利である。

【００５０】また、ブラックマトリクスの遮光性は、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、ＯＤ値は好ま
しくは２．０以上であり、より好ましくは２．５以上さ
らに好ましくは３．０以上である。また、樹脂ブラック
マトリクスの膜厚の好適な範囲を前述したが、ＯＤ値の
上限は、これとの関係で定められるべきである。

【００５１】表示画面内のブラックマトリクス間には、
通常（２０〜２００）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原色からなる着色層が複数配列される。

【００５２】カラーフィルタを構成する画素を形成する
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）、マゼンタ（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。

【００５３】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料など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、レベリング剤などの
種々の添加剤を添加しても良い。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。

【００５４】着色層に用いられる樹脂としては、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、ゼラチン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、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは
溶解させて着色することが好ましい。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、オリゴマまた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
ク酸組成物など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
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。

【００５５】着色層を形成する方法としては、例えば、
着色ペーストを基板上に塗布・乾燥した後に、パターニ
ングを行う方法などがある。着色剤を分散または溶解さ
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、ボールミル等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。

【００５６】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
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
量によりことなるが通常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ポ
リビニルアルコールなどの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、フォトレジストまた
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、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。以上のプロ
セスにより、基板上にパターニングされた着色層が形成
される。

【００５７】スペーサの形成は画素の着色層の積層を用
いても良いし、画素形成後別途スペーサを形成しても良
い。画素の着色層の積層は、着色ペースト被膜をパター
ニングする際に、スペーサ部に残留するようにパターニ
ングすることにより形成できる。

【００５８】カラーフィルタにはオーバーコートが形成
されていても良い。オーバーコートの形成を行う場合に
は、スペーサの形成の前後どちらでも構わない。スペー
サーの形成後にオーバーコートを形成することで、スペ
ーサの強度向上、スペーサからの不純物の溶出防止がで
きる。オーバーコートを形成後、別途樹脂層を形成しス
ペーサを形成することで、スペーサとカラーフィルタ間
でオーバーコートが接着改良の役割をして密着力が向上
し、スペーサの剥がれが防止できる。

【００５９】カラーフィルタには必要に応じて、導電膜
を形成しても良い。本発明における導電膜は、ディッピ
ング法、化学気相成長、真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法等を経て作成され、主とし
て液晶を駆動させるために用いられるのである。導電膜
の形成はスペーサの形成の前後どちらでも構わない。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。代表的な導電膜の具体例を示すと、酸化インジウム
スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ等及びその合金を
用いることができる。このような導電膜の厚みは、０．
０１〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．５μｍであ
る。

【００６０】次に本発明のカラーフィルタを用いて作製
したカラー液晶表示装置について説明する。本発明のカ
ラー液晶表示装置の一例を図１６に示す。上記カラーフ
ィルタと対向基板とを貼り合わせて作製する。対向基板
上には、画素電極以外に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、
信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置やＴＦＤ液晶表
示装置を作製することができる。

【００６１】パネル組立工程は公知の方法を用いて行っ
た。カラーフィルタおよび対向基板上には液晶配向膜を
設ける。次にラビングもしくは光照射により配向処理を
行う。一方の基板上にシール材を基板周囲にスクリーン
印刷やディスペンサ等を用いて塗布する。２枚の基板を
張り合わせ、加熱および加圧を行う。シールの圧着・硬
化を充分に行うために、数分〜数時間加熱および加圧を
することが好ましい。ただし、この時の温度および圧力
は、本発明を満たす製造方法で行った。すなわち圧力が
一定で温度を±５℃変えた場合の変形量差αが０．５μ
ｍ以下となり、かつ温度が一定で圧力を基板平面当たり
±０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²変えた場合の変形量差βが
０．５μｍ以下となるＡ点で加熱圧縮される行程を含
み、さらにＡ点が１００〜１７０℃および基板平面当た
り０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²に存在することを特徴とす
る液晶表示装置の製造方法で行った。こののち、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後にＩＣ
ドライバー等を実装することによりモジュールが完成す
る。

【００６２】また、使用する液晶としては特に限定され
ないが、より好ましくはネマチック液晶やスメクチック
液晶が良好な表示を得るために用いられる。スメクチッ
ク液晶には強誘電性液晶や反強誘電性液晶や無しきい値
反強誘電性液晶等が含まれる。

【００６３】液晶表示方式にも特に限定されず、例えば
ネマチック液晶を用いた場合には、ツイストネマチック
方式、スーパーツイストネマチック方式、インプレーン
スイッチング方式、バーチカリーアライメント方式（日
経マイクロデバイス、Ｐ１３６、１９９８年１月号）等
に好適に用いられる。

【００６４】本発明のカラーフィルタおよびそれを用い
たカラー液晶表示装置は、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、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などにも好適に
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、偏向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、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。

【００６５】

【実施例】以下、特に液晶表示装置用基板がカラーフィ
ルタである場合について、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。

【００６６】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。

【００６７】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7500 rpｍで２０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。

【００６８】 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 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１３０℃で
２０分間セミキュアした。続いて、ポジ型レジスト（Sh
ipley "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−５０１Ｆを用
い、フォトマスクを介して露光を行った。

【００６９】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。

【００７０】(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。

【００７１】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２．２μｍ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。
スぺーサーの１段目の形状は、角の丸まった長方形の形
をしており、その面積は約５００μｍ²であった。

【００７２】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。
スぺーサーの２段目の形状も、角の丸まった長方形の形
をしており、その面積は約３００μｍ²であった。

【００７３】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１．８μｍであった。スぺーサーの３段目の
形状は、トラック形をしており、その面積は約２００μ
ｍ²であった。

【００７４】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画面内の１個当たりの
平均面積は、スペーサーの３段目の面積から求まり、約
２００μｍ２であった。画面内のスぺーサーは３画素に
１個の割合で画面内に設け、平均個数を約１１個／ｍｍ
²とした。従って、画面内のスペーサー面積の割合は、
２００μｍ２×１１個／ｍｍ²で求まり、約０．２２％
である。

【００７５】２５℃でのスぺーサーの高さは４．１μｍ
であった。スペーサーのトータル高さは、スペーサー部
の樹脂ブラックマトリックスと青着色層と赤着色層と緑
着色層との和であり６．２μｍであった。

【００７６】また、画面外に樹脂ブラックマトリックス
で形成した額縁上の一部および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は、約５個／ｍｍ²の割
合でスペーサーを設けた。

【００７７】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。

【００７８】(3) スペーサーの変形量の測定 加熱装置を備えた微小圧縮試験機を用いて、形成された
スペーサー１個（高さ４．１μｍ）の変形量を測定し
た。

【００７９】＜測定方法＞ 測定機：株式会社島津製作所製「ダイナミック超微小硬
度計ＤＵＨ−２０１Ｓ」 測定方法：負荷試験：モード１を用いて測定 測定条件：設定荷重：０．１４ｇｆ、０．１８ｇｆ、
０．２２ｇｆ（０．１４ｋｇｆは、０．１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²を１１個／ｍｍ²で割った値である。同様に０．１８
ｋｇｆは、０．２ｋｇｆ／ｃｍ²を１１個／ｍｍ²で割っ
た値、０．２２ｋｇｆは、０．２５ｋｇｆ／ｃｍ²を１
１個／ｍｍ²で割った値である。）、０．５１ｇｆ、
０．５５ｇｆ、０．５９ｇｆ（０．５１ｋｇｆは、０．
５５ｋｇｆ／ｃｍ²を１１個／ｍｍ²で割った値である。
同様に０．５５ｋｇｆは、０．６ｋｇｆ／ｃｍ²を１１
個／ｍｍ²で割った値、０．５９ｋｇｆは、０．６５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²を１１個／ｍｍ²で割った値である。）、
０．８７ｇｆ、０．９１ｇｆ、０．９５ｇｆ（０．８７
ｋｇｆは、０．９５ｋｇｆ／ｃｍ²を１１個／ｍｍ²で割
った値である。同様に０．９１ｋｇｆは、１．０ｋｇｆ
／ｃｍ²を１１個／ｍｍ²で割った値、０．９５ｋｇｆ
は、１．０５ｋｇｆ／ｃｍ²を１１個／ｍｍ²で割った値
である。） 設定温度：９５℃、１００℃、１０５℃、１３０℃、１
３５℃、１４０℃、１６５℃、１７０℃、１７５℃。

【００８０】保持時間：６０秒 圧子種類：円柱圧子 直径５０μｍ 測定した結果を表１に記す。Ａ点が１００〜１７０℃お
よび基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ２に存在す
ることがわかった。またＢ点も１００〜１７０℃および
基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²に存在するこ
とがわかった。

【００８１】

【表１】 次にスペーサの２５℃での高さと、１時間温度一定かつ
圧力一定で加圧した後のスペーサの２５℃での高さとの
差が１μｍ以下であるＣ点を求めたところＣ点も１００
〜１７０℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃ
ｍ²に存在することがわかった。測定結果を表２示す。
また温度一定かつ圧力一定で２時間および１０時間保持
した後の高さも測定した結果も示した。

【００８２】

【表２】 (4) カラー液晶表示装置の作製と評価 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。一方
の基板上にシール材（ＳＴＲＵＣＴ ＢＯＮＤ ＸＮ−
２１−Ｓ−Ｂ 三井東圧化学製）を基板周囲にスクリー
ン印刷を用いて塗布する。２枚の基板を張り合わせ、加
熱および加圧しシールの圧着・硬化を行う。シールの圧
着・硬化を充分に行うために、２時間加熱および加圧を
した。この時の温度および圧力は、１−a,b,c,d,e,f,g,
h,iの条件でおこなった。こののち、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後にＩＣドライバ
ー等を実装することによりモジュールが完成する。

【００８３】シールの圧着・硬化時の全ての温度および
圧力条件で液晶表示装置は表３のようにセルギャップム
ラのない良好な表示特性を示した。

【００８４】

【表３】 実施例２ 実施例１と同様に、ブラックマトリックスおよび画素と
画素を構成する着色層の積層を行った。次にアクリル系
オーバーコート用樹脂を塗布し加熱硬化し、膜厚約０．
２μｍのオーバーコート膜を形成した。

【００８５】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画面内の１個当たりの
平均面積は、ほぼスペーサーの３段目の着色層の面積等
しく、約１９０μｍ²であった。画面内のスぺーサーは
９画素に１個の割合で画面内に設け、平均個数を約４個
／ｍｍ²とした。従って、画面内のスペーサー面積の割
合は、１９０μｍ２×４個／ｍｍ²で求まり、約０．０
８％である。

【００８６】２５℃でのスぺーサーの高さは４．０μｍ
であった。スペーサーのトータル高さは、スペーサー部
の樹脂ブラックマトリックスと青着色層と赤着色層と緑
着色層とオーバーコート膜の和であり６．４μｍであっ
た。

【００８７】また、画面外に樹脂ブラックマトリックス
で形成した額縁上の一部および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は、約５個／ｍｍ²の割
合でスペーサーを設けた。

【００８８】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１８Ω／□であった。

【００８９】(3) スペーサーの変形量の測定 加熱装置を備えた微小圧縮試験機を用いて、形成された
スペーサー１個（高さ４．０μｍ）の変形量を実施例１
と同様に測定し表４の結果を得た。Ａ点およびＢ点をも
つことがわかった。

【００９０】

【表４】 試験前のスペーサーの２５℃での高さと、加熱圧縮した
状態で１、２、１０時間保持し除荷除冷した後のスペー
サーの２５℃での高さの差は表５のようであった。Ｃ点
をもつことがわかった。

【００９１】

【表５】 (4) カラー液晶表示装置の作製と評価 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。一方
の基板上にシール材を基板周囲にスクリーン印刷を用い
て塗布する。２枚の基板を張り合わせ、加熱および加圧
しシールの圧着・硬化を行う。シールの圧着・硬化を充
分に行うために、２時間加熱および加圧をした。この時
の温度および圧力は、２−a,b,c,d,e,f,g,h,iの条件で
おこなった。こののち、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後にＩＣドライバー等を実装する
ことによりモジュールが完成する。

【００９２】シールの圧着・硬化時の全ての温度および
圧力条件で液晶表示装置は表６のようにセルギャップム
ラのない良好な表示特性を示した。

【００９３】

【表６】 実施例３ 実施例１と同様に、ブラックマトリックスおよび画素を
形成した。画素を構成する着色層の積層は行わなかっ
た。次にアクリル系オーバーコート用樹脂を塗布し加熱
硬化し、膜厚約０．２μｍのオーバーコート膜を形成し
た。

【００９４】この遮光層と赤画素、緑画素、青画素を有
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１５０ｎ
ｍであり、表面抵抗は１７Ω／□であった。

【００９５】次にスペーサー用樹脂として感光性アクリ
ル樹脂を塗布し、青画素ストライプ上に露光、現像し、
スペーサー高さ４．０μｍのスペーサーを得た。

【００９６】スペーサーの画面内の１個当たりの平均面
積は、約２００μｍ²であった。画面内のスぺーサーは
３画素に１個の割合で画面内に設け、平均個数を約１１
個／ｍｍ２とした。従って、画面内のスペーサー面積の
割合は、２００μｍ²×１１個／ｍｍで求まり、約０．
２２％である。

【００９７】２５℃でのスぺーサーの高さは４．０μｍ
であった。スペーサーのトータル高さは、スペーサー部
の樹脂ブラックマトリックスと青着色層とオーバーコー
ト膜とスペーサー用樹脂の和であり６．５μｍであっ
た。

【００９８】また、画面外に樹脂ブラックマトリックス
で形成した額縁上の一部および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は、約５個／ｍｍ²の割
合でスペーサーを設けた。

【００９９】(3) スペーサーの変形量の測定 加熱装置を備えた微小圧縮試験機を用いて、形成された
スペーサー１個（高さ４．０μｍ）の変形量を実施例１
と同様に測定し表７の結果を得た。Ａ点およびＢ点をも
つことがわかった。

【０１００】

【表７】 試験前のスペーサーの２５℃での高さと、加熱圧縮した
状態で１、２、１０時間保持し除荷除冷した後のスペー
サーの２５℃での高さの差は表８のようであった。Ｃ点
をもつことがわかった。

【０１０１】

【表８】 (4) カラー液晶表示装置の作製と評価 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。一方
の基板上にシール材を基板周囲にスクリーン印刷を用い
て塗布する。２枚の基板を張り合わせ、加熱および加圧
しシールの圧着・硬化を行う。シールの圧着・硬化を充
分に行うために、２時間加熱および加圧をした。この時
の温度および圧力は、３−a,b,c,d,e,fの条件でおこな
った。こののち、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
側に貼り合わせ後にＩＣドライバー等を実装することに
よりモジュールが完成する。

【０１０２】表９に示すようにシールの圧着・硬化時の
温度および圧力条件（３−a,b,c,e,fの条件）で液晶表
示装置はセルギャップムラのない良好な表示特性を示し
た。

【０１０３】

【表９】 実施例４ (1) ブラックマトリックス及びシール部パターンの作
製 基板上にクロムおよびその酸化物からなる遮光膜を真空
蒸着法により形成した。これにフォトレジストを塗布し
て、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。

【０１０４】実施例３と同様な手法を用い、赤画素、緑
画素、青画素を形成した。次にアクリル系オーバーコー
ト用樹脂を塗布し加熱硬化し、膜厚約０．２μｍのオー
バーコート膜を形成した。

【０１０５】この遮光層と赤画素、緑画素、青画素を有
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１６０ｎ
ｍであり、表面抵抗は１６Ω／□であった。

【０１０６】次にスペーサー用樹脂として感光性アクリ
ル樹脂を塗布し、青画素ストライプ上に露光、現像し、
スペーサー高さ４．０μｍのスペーサーを得た。

【０１０７】スペーサーの画面内の１個当たりの平均面
積は、約２００μｍ２であった。画面内のスぺーサーは
３画素に１個の割合で画面内に設け、平均個数を約１１
個／ｍｍ²とした。従って、画面内のスペーサー面積の
割合は、２００μｍ²×１１個／ｍｍ²で求まり、約０．
２２％である。

【０１０８】２５℃でのスぺーサーの高さは４．０μｍ
であった。スペーサーのトータル高さは、スペーサー部
の金属ブラックマトリックスと青着色層とオーバーコー
ト膜とスペーサー用樹脂の和であり６．０μｍであっ
た。

【０１０９】また、画面外に樹脂ブラックマトリックス
で形成した額縁上の一部および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は、約５個／ｍｍ²の割
合でスペーサーを設けた。

【０１１０】(3) スペーサーの変形量の測定 加熱装置を備えた微小圧縮試験機を用いて、形成された
スペーサー１個（高さ４．０μｍ）の変形量を実施例１
と同様に測定し表１０の結果を得た。Ａ点およびＢ点を
もつことがわかった。

【０１１１】

【表１０】 試験前のスペーサーの２５℃での高さと、加熱圧縮した
状態で１、２、１０時間保持し除荷除冷した後のスペー
サーの２５℃での高さの差は表１１のようであった。Ｃ
点をもつことがわかった。

【０１１２】

【表１１】 (4) カラー液晶表示装置の作製と評価 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。一方
の基板上にシール材を基板周囲にスクリーン印刷を用い
て塗布する。２枚の基板を張り合わせ、加熱および加圧
しシールの圧着・硬化を行う。シールの圧着・硬化を充
分に行うために、２時間加熱および加圧をした。この時
の温度および圧力は、４−a,b,c,d,e,f,gの条件でおこ
なった。こののち、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
外側に貼り合わせ後にＩＣドライバー等を実装すること
によりモジュールが完成する。

【０１１３】表１２に示すようにシールの圧着・硬化時
の温度および圧力条件（４−a,b,c,e,f,gの条件）で液
晶表示装置はセルギャップムラのない良好な表示特性を
示した。

【０１１４】

【表１２】 比較例１ 実施例１と同様に、ブラックマトリックスおよび画素を
形成した。画素を構成する着色層の積層は行わなかっ
た。次にアクリル系オーバーコート用樹脂を塗布し加熱
硬化し、膜厚約２．０μｍのオーバーコート膜を形成し
た。

【０１１５】この遮光層と赤画素、緑画素、青画素を有
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１５０ｎ
ｍであり、表面抵抗は１７Ω／□であった。

【０１１６】次にスペーサー用樹脂として実施例４と異
なる感光性アクリル樹脂を塗布し、青画素ストライプ上
に露光、現像し、スペーサー高さ１２．０５μｍのスペ
ーサーを得た。

【０１１７】スペーサーの画面内の１個当たりの平均面
積は、約２００μｍ²であった。画面内のスぺーサーは
９画素に１個の割合で画面内に設け、平均個数を約４個
／ｍｍ２とした。従って、画面内のスペーサー面積の割
合は、１００μｍ²×４個／ｍｍ²で求まり、約０．０４
％である。２５℃でのスぺーサーの高さは１２．０μｍ
であった。

【０１１８】また、画面外に樹脂ブラックマトリックス
で形成した額縁上の一部および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は、約５個／ｍｍ²の割
合でスペーサーを設けた。

【０１１９】(3) スペーサーの変形量の測定 加熱装置を備えた微小圧縮試験機を用いて、形成された
スペーサー１個（高さ１２．０５μｍ）の変形量を実施
例１と同様に測定し表１３の結果を得た。Ａ点をもたな
かった。

【０１２０】

【表１３】 試験前のスペーサーの２５℃での高さと、加熱圧縮した
状態で１、２、１０時間保持し除荷除冷した後のスペー
サーの２５℃での高さの差は表１４のようであった。

【０１２１】

【表１４】 (4) カラー液晶表示装置の作製と評価 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。一方
の基板上にシール材を基板周囲にスクリーン印刷を用い
て塗布する。２枚の基板を張り合わせ、加熱および加圧
しシールの圧着・硬化を行う。シールの圧着・硬化を充
分に行うために、２時間加熱および加圧をした。この時
の温度および圧力は、５−a,b,c,d,e,f,g,h,iの条件で
おこなった。こののち、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後にＩＣドライバー等を実装する
ことによりモジュールが完成する。

【０１２２】表１５に示すように全ての条件で、セルギ
ャップムラが発生し、表示品位が低下した。

【０１２３】

【表１５】

【０１２４】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子用基板では、スぺ
ーサーの変形量の変位が特定の範囲内を満たす特定圧縮
応力範囲、特定温度範囲があるので、この基板を用いて
特定圧縮応力範囲、特定温度範囲で液晶表示装置を作製
した場合に、表示ムラが生じず、良好な表示特性が得ら
れるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】スペーサーを有する液晶表示装置用基板の断面
図の１例である。

【図２】スペーサーを有する液晶表示装置用基板の断面
図の１例である。

【図３】スペーサーを有する液晶表示装置用基板の断面
図の１例である。

【図４】スペーサーを有する液晶表示装置用基板の断面
図の１例である。

【図５】スペーサーを有する液晶表示装置用基板の断面
図の１例である。

【図６】スペーサーの変形量を求める荷重試験を説明す
る図である。

【図７】スペーサーの変形量を求める押込荷重−押込変
位線図である。

【図８】スペーサーの高さを説明する図である。

【図９】スペーサーの高さを説明する図である。

【図１０】スペーサーの高さを説明する図である。

【図１１】スペーサーの高さを説明する図である。

【図１２】スペーサーを加熱圧縮し長時間保持する試験
を説明する図である。

【図１３】スペーサーのトータル高さを説明する図であ
る。

【図１４】スペーサーのトータル高さを説明する図であ
る。

【図１５】スペーサーのトータル高さを説明する図であ
る。

【図１６】液晶表示装置用基板の画面内、画面外を説明
する図である。

【図１７】スペーサーの横断面の形状の１例である。

【図１８】スペーサーの上面積および下面積を説明する
図である。

【図１９】本発明の液晶表示装置用基板を用いて作成し
た液晶表示装置の一例である。

【符号の説明】

１ スペーサー用樹脂 ２ 透明導電膜 ３ オーバーコート膜 ４ 画素（Ｒ） ５ ブラックマトリックス ６ 透明基板 ７ 画素（Ｇ）と同一の着色層 ８ 画素（Ｂ）と同一の着色層 ９ 圧子 １０ スペーサー高さ １１ 光学フラット １２ スペーサーを有する液晶表示用基板 １３ スペーサー形成面 １４ トータル高さ １５ 画面内 １６ 額縁 １７ 画面外 １８ 液晶表示装置用基板 １９ 円 ２０ 楕円 ２１ トラック形 ２２ 角の丸い長方形 ２３ 上面積 ２４ 下面積 ２５ 画素電極 ２６ 配向膜 ２７ 液晶 ２８ 画素（Ｇ）

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する液晶表示装置用基板とのギャップ
   制御をおこなうスペーサを有する液晶表示装置用基板に
   おいて、圧力が一定で温度を±５℃変えた場合の変形量
   差αが０．５μｍ以下となり、かつ温度が一定で圧力を
   基板平面あたり±０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²変えた場合の
   変形量差βが０．５μｍ以下となるＡ点が、１００〜１
   ７０℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²
   の範囲に存在する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。
2. 【請求項２】スペーサーの変形量が１μｍ以下であるＢ
   点が、１００〜１７０℃および基板平面当たり０．２〜
   １ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲に存在するスペーサーを有する
   請求項１記載の液晶表示装置用基板。
3. 【請求項３】スペーサの２５℃での高さと、１時間温度
   一定かつ圧力一定で加圧した後のスペーサの２５℃での
   高さとの差が１μｍ以下であるＣ点が、１００〜１７０
   ℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃｍ²の範
   囲に存在する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。
4. 【請求項４】２５℃でのスペーサの高さが１〜６μｍで
   あることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の
   液晶表示装置用基板。
5. 【請求項５】２５℃でのスペーサのトータル高さが１〜
   １０μｍであることを特徴とする請求項１〜４いずれか
   １項記載の液晶表示装置用基板。
6. 【請求項６】スペーサを画面内および／または画面外に
   も形成することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項
   記載の液晶表示装置用基板。
7. 【請求項７】画面内に形成されたスペーサの１個当たり
   の平均面積が１０〜１０００μｍ²であることを特徴と
   する請求項６に記載の液晶表示装置用基板。
8. 【請求項８】画面内に形成されたスペーサの平均個数が
   １個／ｍｍ²以上であることを特徴とする請求項６また
   は７に記載の液晶表示装置用基板。
9. 【請求項９】画面外に形成されたスペーサの平均個数
   が、画面内に形成されたスペーサの平均個数より少ない
   ことを特徴とする請求項６〜８いずれか１項記載の液晶
   表示装置用基板。
10. 【請求項１０】画面内におけるスペーサの面積の割合
    が、０．１〜１％であることを特徴とする請求項６〜９
    いずれか１項記載の液晶表示装置用基板。
11. 【請求項１１】スペーサを画面外のシール部および／ま
    たはシール部周辺に形成することを特徴とする請求項６
    〜１０いずれか１項記載の液晶表示装置用基板。
12. 【請求項１２】スペーサが、ポリイミド樹脂、アクリル
    樹脂、エポキシ樹脂のうちの１つを主成分とする材料か
    らなることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項記
    載の液晶表示装置用基板。
13. 【請求項１３】ブラックマトリックスおよび着色層から
    なる画素を有するカラーフィルタであることを特徴とす
    る請求項１〜１２いずれか１項記載の液晶表示装置用基
    板。
14. 【請求項１４】スペーサが画素を構成する着色層上に形
    成されていることを特徴とする請求項１３項記載の液晶
    表示装置用基板。
15. 【請求項１５】スペーサがブラックマトリックス上に形
    成されていることを特徴とする請求項１３または１４の
    いずれかに記載の液晶表示装置用基板。
16. 【請求項１６】基板上に画素およびオーバーコート膜を
    配した後、スペーサを形成してなることを特徴とする請
    求項１３〜１５いずれか１項記載の液晶表示装置用基
    板。
17. 【請求項１７】スペーサが画素を構成する着色層の積層
    により形成されていることを特徴とする請求項１３記載
    の液晶表示装置用基板。
18. 【請求項１８】画素を構成する着色層の積層によりスペ
    ーサを形成後オーバーコート膜を配することを特徴とす
    る請求項１７項記載の液晶表示装置用基板。
19. 【請求項１９】２枚の液晶表示装置用基板間に液晶を充
    填してなる液晶表示装置において、少なくとも１方の液
    晶表示装置用基板が、請求項１〜１８いずれか１項記載
    の液晶表示装置用基板であることを特徴とする液晶表示
    装置。
20. 【請求項２０】ギャップ制御をおこなうスペーサを有す
    る液晶表示装置用基板と対向する液晶表示装置用基板と
    を貼り合わせる工程と、両基板間に液晶を注入してなる
    工程とを少なくとも有する液晶表示装置の製造方法にお
    いて、該貼り合わせ工程が、圧力が一定で温度を±５℃
    変えた場合の変形量差αが０．５μｍ以下となり、かつ
    温度が一定で圧力を基板平面当たり±０．０５ｋｇｆ／
    ｃｍ²変えた場合の変形量差βが０．５μｍ以下となる
    Ａ点で加熱圧縮される行程を含み、さらにＡ点が１００
    〜１７０℃および基板平面当たり０．２〜１ｋｇｆ／ｃ
    ｍ²に存在することを特徴とする液晶表示装置の製造方
    法。