JP2008076531A - フォトスペーサを有する液晶表示装置用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＤＦ方式での液晶注入においても気泡を残さず十分なプロセスマージンを有するとともに、液晶パネル化後に外部から圧力が液晶パネルに加わった場合にも表示不良を生じ難い、フォトスペーサを備えた液晶表示装置用基板を提供すること。
【解決手段】基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、前記フォトスペーサは、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＸ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＹとした時、下記式（１）を満たすことを特徴とする液晶表示装置用基板を提供する。
Y ＞ ０．８９Ｘ・・・ (１）
【選択図】図１

Description

本発明は、押圧耐性に優れた液晶パネルを形成可能であるとともに、かつＯＤＦ方式による液晶パネルの張り合わせを容易とする、フォトスペーサを有する液晶表示装置用基板に関する。

従来、液晶表示装置においては、カラーフィルタ側基板と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）側基板の両基板間の液晶層の厚みを保つために、スペーサと呼ばれるガラス又は樹脂製の球状体粒子（ビーズ）あるいは棒状体をセル内部に散布していた。このスペーサは、液晶に対して異物として存在することから、スペーサ粒子近傍の液晶分子の配向が乱され、この部分で光漏れを生じ、液晶表示装置のコントラストが低下し、表示品質に悪影響を及ぼすといった問題を有している。

このような問題を解決する技術として、例えば、感光性樹脂をフォトリソグラフィー法によりパターニングして、所望の位置、例えば、画素間に位置する格子パターン状のブラックマトリクス上に、柱状の樹脂製スペーサを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。このようなスペーサを、以下、フォトスペーサという。

フォトスペーサは、画素を避けた位置に形成できるので、表示品質の向上が望める。フォトスペーサは、一般に、感光性樹脂組成物を基板に塗布し、乾燥した後に、所定の微細パターンを持つフォトマスクを通した光で露光し、現像することにより形成する。しかし、従来の感光性樹脂を用いて形成されたフォトスペーサは、塑性変形量が大きく、セル組み立て工程での圧着時にフォトスペーサの高さにバラツキを生じるという問題があった。また、この問題を解決するために、フォトスペーサ硬さを増加させると、低温下での液晶の収縮にフォトスペーサが追従できず、気泡が生じて、色抜け、色むら等の表示不良が起こるという問題が生じてしまう。

また、近年、ＬＣＤ製造のためのマザーガラスが大型化するに従い、従来の液晶流入方法（真空吸引方式）に代わって滴下方式（ＯＤＦ：One Drop Fill）が提案されている。ＯＤＦ方式では、所定量の液晶を滴下した後、基板で挟持することによって基板間に液晶を収容させるため 、従来の方式に比べ、工程数および工程時間の短縮が可能である。しかしながら、ＯＤＦ方式では、液晶を滴下し、基板で狭持した後に、真空引きまたは基板に機械的圧力をかけて内部に気泡が入らないように追い出すこと、及び 液晶注入ムラをなくす必要がある（以下、気泡やムラを発生しないマージンをパネル化マージンと呼ぶ）。この時、気泡を追い出すためにフォトスペーサに圧力をかけることになるが、その際にフォトスペーサの変形量が十分でないと、液晶パネル中に気泡が残る不良が発生してしまう。

一方、液晶パネルを形成した後に液晶パネルの指押し試験など局所的に外部から力がパネルに加わった際に、フォトスペーサが潰れてしまうことで、部分的にセルギャップが小さくなり、表示不良となることが問題となっている。
特開２００１−９１９５４号公報 特開２００１−９２１２８号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、ＯＤＦ方式での液晶注入においても気泡を残さず十分なプロセスマージンを有するとともに、液晶パネル化後に外部から圧力が液晶パネルに加わった場合にも表示不良を生じ難い、フォトスペーサを備えた液晶表示装置用基板を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、前記フォトスペーサは、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＸ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＹとした時、下記式（１）を満たすことを特徴とする液晶表示装置用基板を提供する。

Y ＞ ０．８９Ｘ・・・ (１）
この場合、前記フォトスペーサは、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成することが望ましい。

本発明の第２の態様は、基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、前記フォトスペーサは、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成され、前記フォトスペーサの上底面積をC、下底面積をDとした時、下記（２）を満たす事を特徴とする液晶表示装置用基板を提供する。

C ＜ ０．３６Ｄ・・・ (２）
本発明の第３の態様は、基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、前記フォトスペーサは、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときの変形量をＡ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときに変形量をＢとした時、下記式（３）を満たす事を特徴とする液晶表示装置用基板を提供する。

Ｂ ＜ ２Ａ・・・ (３）
この場合、前記フォトスペーサは、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成することが望ましい。

本発明によると、荷重を取り除いた際の復元が大きいか、または弱い荷重をかけた際の変形が大きいフォトスペーサを備えることにより、ODF方式での液晶注入においても気泡を残さず十分なプロセスマージンを持ち、液晶パネル化後に外部から力または衝撃が液晶パネルに加わった場合にも表示不良を生じ難い液晶表示装置用基板が提供される。

以下、発明を実施するための様々な形態について説明する。

ＯＤＦ法によるパネル張り合わせのマージン、即ち、パネル化マージンと、液晶パネル化後の押圧耐性を両立させるためには、弱い圧力又はゆっくりとした加重では大きく変形するが、圧力を取り除いた際の復元力が大きい、換言すると、柔らかいが弾性率の高いフォトスペーサを用いることが必要である。

本発明者らは、このような一見矛盾する特性を有するフォトスペーサは、以下のいずれかの条件を満たすことにより得られることを見出した。

（１）２０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＸ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＹとした時、下記式（１）を満たすこと。

Y ＞ ０．８９Ｘ・・・ (１）
上記式（１）は、２０ｍＮの荷重を負荷して荷重を除去したときの復元力の８９％よりも３倍の６０ｍＮの荷重を負荷して除去したときの復元力が大きいことを示し、この式（１）を満たすフォトスペーサは、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きい。

図２は、フォトスペーサに負荷した荷重と変形量の関係を示すヒステリシス曲線を表す特性図である。フォトスペーサの初期高さをＴ１、所定荷重を負荷した時のフォトスペーサの高さをＴ２、荷重を除去した後のフォトスペーサの高さをＴ３とすると、総変形量はＴ１−Ｔ２で表され、塑性変形量はＴ１−Ｔ３で表され、弾性復元率は、〔（Ｔ３−Ｔ２）／（Ｔ１−Ｔ２）〕×１００で表される。

なお、フォトスペーサが上記式（１）を満たすとともに、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成することにより、特に、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きいフォトスペーサが得られる。上記高重合性モノマー含量を有する感光性樹脂組成物を用いて形成したフォトスペーサは、それ自体、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きいからである。

（２）樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成するとともに、前記フォトスペーサの上底面積をC、下底面積をDとした時、下記（２）を満たすこと。

C ＜ ０．３６Ｄ・・・ (２）
上記式（２）は、フォトスペーサの上底面積が下底面積の３６％より小さいことを示し、このような形状のフォトスペーサは、特に、弱い圧力で変形し易く、パネル化マージンが良好である。

上記式（２）を満たすフォトスペーサの具体的な形状としては、台形形状の他、半球状ないし半楕円形、円錐・角錐状に近い形状としても良い。

なお、上記高い重合性モノマー含量を有する感光性樹脂組成物により形成されたフォトスペーサは、復元力が大きいので、上記式（２）を満たすことと、高い重合性モノマー含量を有する感光性樹脂組成物により形成することにより、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きいフォトスペーサが得られる。

（３）２０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときの変形量をＡ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときに変形量をＢとした時、下記式（３）を満たすこと。

Ｂ ＜ ２Ａ・・・ (３）
上記式（３）は、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときの変形量の２倍よりも、６０ｍＮの３倍の圧縮荷重を負荷したときに変形量のほうが小さいことを示し、この式（３）を満たすフォトスペーサは、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きい。

図３及び図４は、フォトスペーサに負荷した荷重と変形量の関係を示すヒステリシス曲線であって、図３は上記式（３）を満たす場合、図４は、上記式（３）を満たさない場合をそれぞれ示す。

なお、フォトスペーサが上記式（３）を満たすとともに、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成することにより、特に、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きいフォトスペーサが得られる。上記高重合性モノマー含量を有する感光性樹脂組成物を用いて形成したフォトスペーサは、それ自体、弱い圧力で変形し易く、復元力が大きいからである。

以上のような（１）〜（３）のいずれかの条件を満たすフォトスペーサは、小さな力で大きく変形するため、基板間に気泡が残留することがなく、また弾性復元力が大きいため、液晶パネル面に外部から力または衝撃が加わった場合にも表示不良を生じることがない。

なお、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の総重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０重量％未満の場合には、フォトスペーサの弾性復元力が小さくなるため、外部からの力または衝撃に弱い液晶パネルとなり、好ましくない。より好ましい重合性モノマーの割合は、８０〜１００重量％である。

以下に、本発明の一実施形態に係るフォトスペーサを有する液晶表示装置用基板としてのフォトスペーサを備えるカラーフィルタ基板について、詳細に説明する。

図１において、カラーフィルタ基板１は、透明な基板２と、この透明基板２上に形成されたブラックマトリックス３、および赤色画素４Ｒ、緑色画素４Ｇ、青色画素４Ｂからなる着色層４を備え、その上に透明共通電極となるＩＴＯ（錫及びインジウムの混合酸化物）又はＩＺＯ（インジウム及び亜鉛の混合酸化物）を蒸着した。その後、ブラックマトリックス３の所定の位置に、本発明に係る感光性樹脂組成物によりフォトスペーサ５を形成している。

このようなカラーフィルタ基板１に用いられる透明基板２としては、ガラス、プラスチック等の板又はフィルムを用いることができる。近年、透過性、耐薬品性に優れたプラスチック基板の提案もなされているが、一般的には熱膨張率が小さく、高温での寸法精度に優れている無アルカリガラスが広く用いられている。

また、透明基板２上に形成されるブラックマトリックス３は、光漏れによるコントラストの低下を防ぐ目的で、各色の画素間や着色層４の形成領域の外側に設けられている。このようなブラックマトリックス３は、クロム、酸化クロムの多層蒸着薄膜をパターニングして形成する方法や、カーボンブラックなどの遮光性顔料を分散させた樹脂ブラックマトリックスレジストを通常のフォトリソグラフィー法によってパターニングして形成する方法などが知られている。

着色層４は、ブラックマトリックス３により区画された領域に形成される。着色層４を構成する赤色画素４Ｒ、緑色画素４Ｇ、青色画素４Ｂは、各色とも顔料分散感光性着色組成物を用い、フォリソグラフィー法によって所定のパターン形状に形成することができる。即ち、1つのフィルタ色の顔料を含む感光性着色組成物をガラス等の基板上に塗布し、パターン露光し、現像を行うことで、1色目の着色パターンの形成を行う。これを３色繰り返すことによって、赤色画素４Ｒ、緑色画素４Ｇ、青色画素４Ｂからなる着色層４を得ることが可能である。

フォトスペーサ５は、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを貼り合わせた時に、液晶セルのギャップを決めるものであり、表示品質にとって重要な役割を果たす。本発明に係るフォトスペーサは一定の高さを有する必要があり、その高さの均一性が要求される。また、高さの他、フォトスペーサに要求される形状、大きさ、密度等は、液晶表示装置の設計によって適宜決定される。

フォトリソグラフィー法によってフォトスペーサを形成する際の現像は、有機溶剤を用いても構わないが、環境的な配慮からアルカリ水溶液を用いることが好ましい。

アルカリ水溶液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩の水溶液、ヒドロキシテトラメチルアンモニウム、ヒドロキシテトラエチルアンモニウムなどの有機塩の水溶液を用いることができる。これらを単独または２種以上組み合わせて用いてもよい。

また、このようなアルカリ現像可能な感光性材料は、一般にアルカリ可溶性樹脂、重合性モノマー、光重合開始剤を主成分とする組成に、必要に応じてレベリング剤、溶剤、連鎖移動剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、粘度調整剤、着色材料などの添加剤を加えて調製することができる。

フォトスペーサを形成する場所は、ＴＦＴなどの画素電極間やＢＭ（ブラックマトリックス）上など 画素表示に支障ない場所が好ましいが これらに限定しなくとも良い。 また、フォトスペーサを形成する密度や配列は 液晶表示装置のパネル内で適宜調整することができる。

重合性モノマーとしては、以下に示すようなモノマーを混合して、又は単独で使用することができる。例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（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、グリセロール（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

前記重合性モノマーの一部が、カルボキシル基含有多官能性単量体を含む重合性モノマーであることは、好ましい。例えば、ペンタエリスリトール又はその誘導体であっても良い。これらモノマーは、他の樹脂固形分を増やさずに現像性などのフォトリソグラフィー適正を保持したまま、さらには、フォトスペーサの弾性復元率を保持したまま、重合性モノマーの混合比率を高めることができる。

光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、２,２’−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ,ｐ’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール、チオキサンソン、２−クロロチオキサンソン、２,４−ジエチルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、２−イソプロピルチオキサンソン等の硫黄化合物、２−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１,２−ベンズアントラキノン、２,３−ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、２,４−トリクロロメチル−（４’−メトキシフェニル）−６−トリアジン、２,４−トリクロロメチル−（４’−メトキシナフチル）−６−トリアジン、２,４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２,４−トリクロロメチル−（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン類、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物、２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。これらの光重合開始剤は、その１種を単独で、または、２種以上を併用することもできる。

以下に実施例をもってより詳細に本発明を説明するが、この内容に限定されるものではない。

実施例
(樹脂aの合成)
内容量が２リットルの５つ口反応容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡｃ）６８６ｇ、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）３３２ｇ、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）６．６ｇを加え、窒素を吹き込みながら８０℃で6時間加熱し、ＧＭＡのポリマー溶液を得た。

次に、得られたＧＭＡのポリマー溶液に、アクリル酸（ＡＡ）１６８ｇ、メトキノン（ＭＱ）０．０５ｇ、トリフェニルフォスフィン（ＴＰＰ）０．５ｇを加え、空気を吹き込みながら１００℃で２４時間加熱し、ＧＭＡ樹脂のアクリル酸負荷物溶液を得た。

更に、得られたＧＭＡ樹脂のアクリル酸負荷物溶液に、テトラヒドロフタル酸無水物１８６ｇを加え、７０℃で１０時時間加熱し、樹脂a溶液を得た。

実施例１
［感光性樹脂組成物１の作製］
それぞれ様々な量の重合性モノマーであるペンタエリスリトールトリアクリレート、樹脂a、及び光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９を合わせて固形分とし、レジスト中のこの固形分が３０重量％になるようにシクロヘキサノンで希釈し、フォトスペーサ用感光性樹脂組成物１を調製した。この感光性樹脂組成物１における、重合性モノマーと樹脂ａの合計重量に対する重合性モノマーの割合は、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％とした。

［着色材料作製］
カラーフィルタ作製に用いる着色材料を着色する着色剤には以下のものを使用した。

赤色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）およびＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
緑色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）、およびＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）
青色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）
それぞれの顔料を用いて赤色、緑色、青色の着色材料を作製した。

（赤色着色材料)
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いたサンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して、赤色顔料の分散体を作製した。

赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８重量部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ ２重量部
アクリルワニス（固形分２０％） １０８重量部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して、赤色着色材料を得た。

上記赤色顔料分散体 １５０重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １３重量部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤 ３重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） １重量部
シクロヘキサノン ２５３重量部
（緑色着色材料)
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色着色材料と同様の方法で緑色着色材料を作製した。

緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６重量部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ ８重量部
アクリルワニス（固形分２０％） １０２重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １４重量部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤 ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２重量部
シクロヘキサノン ２５７重量部
（青色着色材料)
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色着色材料と同様の方法で青色着色材料を作製した。

青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５ ５０重量部
紫色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ ２重量部
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」） ６重量部
アクリルワニス（固形分２０％） ２００重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １９重量部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤 ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２重量部
シクロヘキサノン ２１４重量部
［着色層形成および透明導電膜形成］
以上のようにして得た着色材料を用いて、着色層を形成した。

即ち、ガラス基板に、赤色着色材料をスピンコートにより仕上り膜厚が１．８μｍとなるように塗布した。次いで、９０℃で３分間乾燥した後、着色層形成用のストライプ状フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を１００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像して、ストライプ形状の赤色の着色層を得た。その後、２３０℃で３０分焼成した。

次に、同様にして、緑色着色材料をスピンコートにより仕上り膜厚が１．８μｍとなるように塗布し、９０℃で５分間乾燥した後、前述の赤色着色層と隣接した位置にパターンが形成されるようにフォトマスクを通して露光し、現像することで、緑色着色層を得た。その後、２３０℃で３０分焼成した。

更に、赤色着色層、緑色着色層を形成した場合と全く同様にして、青色着色材料についても、赤色着色層、緑色着色層と隣接した位置に、仕上り膜厚が１．８μｍの青色着色層を形成した。このようにして、透明基板上に赤、緑、青３色のストライプ状の着色層を有するカラーフィルタが得られた。その後、２３０℃で３０分焼成した。

なお、アルカリ現像液は以下の組成を有する。

炭酸ナトリウム １．５重量％
炭酸水素ナトリウム ０．５重量％
陰イオン系界面活性剤（花王・ペリレックスＮＢＬ） ８．０重量％
水 ９０．０重量％
このカラーフィルタ上に、酸化インジウム−スズ（ＩＴＯ）膜を一般的なスパッタリング法により、１５００オングストロームの厚さに形成した。

［フォトスペーサの形成］
上記重合性モノマー量を変えた６種のフォトスペーサ用感光性樹脂組成物１を、上述のＩＴＯ付きカラーフィルタ上に、仕上り膜厚が４μｍになるようにスピンコートし、９０℃で２分間乾燥した。次いで、フォトスペーサ形成用のフォトマスクを通して高圧水銀灯の光を１００ｍＪ／ｃｍ^２照射した。このとき、フォトマスクと基板との間隔（露光ギャップ）は１００μｍで露光した。その後、カラーフィルタの作製と同様の現像液を用いて現像を行った。次に、水洗を施した後、２３０℃で３０分ポストベークして、カラーフィルタを下地とする透明電極（ＩＴＯ）上にフォトスペーサを形成した。

［フォトスペーサの弾性測定］
以上のようにして形成されたフォトスペーサの弾性復元率を、フィッシャー・インストルメンツ社製微小膜硬度計ＨＭ２０００によって測定した。弾性復元率は、５０μｍ×５０μｍの平坦圧子を用い、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷し、５秒間保持した後、荷重を除去したときの弾性復元率Ｘと、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷し、５秒間保持した後、荷重を除去したときの弾性復元率Ｙについて求めた。

これらのフォトスペーサを有するカラーフィルタを液晶パネルに使用した際の不良発生の有無の評価（パネル化マージンの確認）および押圧耐性の評価を、下記の基準で行った。その結果を下記表１に示す。

○：良好
△：普通
×：劣る

上記表１から、上記式（１）（Ｙ＞０．８９Ｘ）を満たさないフォトスペーサは、パネル化マージンは良好であるが、押圧耐性は劣るのに対し、上記式（１）（Ｙ＞０．８９Ｘ）を満たすフォトスペーサは、パネル化マージンは良好であり、押圧耐性もほぼ良好であることがわかる。

実施例２
[感光性樹脂組成物２の作製]
重合性モノマーであるペンタエリスリトールトリアクリレート７０重量部、樹脂a３０重量部および光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７を7１４重量部、レジスト中の固形分が３０重量％になるようにシクロヘキサノンで希釈し、フォトスペーサ用感光性樹脂組成物２を調製した。この感光性樹脂組成物２における、重合性モノマーと樹脂ａの合計重量に対する重合性モノマーの割合は、７０％である。

この感光性樹脂組成物２を用い、露光ギャップを種々変えて、フォトスペーサの上底面積Cと下底面積Dを変化させた以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ付きカラーフィルタ上にフォトスペーサを形成した。

これらのフォトスペーサを有するカラーフィルタを液晶パネルに使用した際の不良発生の有無の評価（パネル化マージンの確認）および押圧耐性の評価を行った。その結果を下記表２に示す。

上記表２から、上記式（２）（Ｃ＜０．３６Ｄ）を満たさないフォトスペーサは、押圧耐性は良好であるが、パネル化マージンは劣るのに対し、上記式（２）（Ｃ＜０．３６Ｄ）を満たすフォトスペーサは、押圧耐性は良好であり、パネル化マージンもほぼ良好であることがわかる。

比較例
重合性モノマーの割合を６０％とした以外は、実施例２と同様にして、露光ギャップを種々変えて、ＩＴＯ付きカラーフィルタ上にフォトスペーサを形成した。

これらのフォトスペーサを有するカラーフィルタを液晶パネルに使用した際の不良発生の有無の評価（パネル化マージンの確認）および押圧耐性の評価を行った結果を、下記表３に示す。

上記表３から、上記式（２）（Ｃ＜０．３６Ｄ）を満たしたとしても、重合性モノマーの割合を６０％であり、７０％に満たないため、押圧耐性とパネル化マージンのいずれか一方が劣っていることがわかる。

実施例３
実施例１と同様にして、種々の重合性モノマーの割合の感光性樹脂組成物を用い、ＩＴＯ付きカラーフィルタ上にフォトスペーサを形成した。

これらのフォトスペーサの圧縮荷重を負荷したときの変形量を、フィッシャー・インストルメンツ社製微小膜硬度計ＨＭ２０００によって測定した。変形量の測定は、５０μｍ×５０μｍの平坦圧子を用い、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときの変形量Ａ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときの変形量Ｂについて行った。

これらのフォトスペーサを有するカラーフィルタを液晶パネルに使用した際の不良発生の有無の評価（パネル化マージンの確認）および押圧耐性の評価を行った。その結果を下記表４に示す。

上記表４から、上記式（３）（Ｂ＜２Ａ）を満たさないフォトスペーサは、パネル化マージンは良好であるが、押圧耐性は劣るのに対し、上記式（３）（Ｂ＜２Ａ）を満たすフォトスペーサは、パネル化マージンは良好であり、押圧耐性もほぼ良好であることがわかる。

本発明の一実施形態に係るフォトスペーサ付きカラーフィルタの一例を示す断面図。 フォトスペーサの弾性復元率を説明するための、荷重と変形量のヒステリシス曲線を示す特性図。 実施例に係るフォトスペーサの荷重と変形量のヒステリシス曲線を示す特性図。 比較例に係るフォトスペーサの荷重と変形量のヒステリシス曲線を示す特性図。

符号の説明

１…フォトスペーサ付きカラーフィルタ、２…透明基板、３…ブラックマトリクス、４…着色層、４Ｒ…赤色画素、４Ｇ…緑色画素、４Ｂ…青色画素、５…フォトスペーサ。

Claims (5)

1. 基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、
   前記フォトスペーサは、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＸ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷した後、荷重を除去した時の弾性復元率をＹとした時、下記式（１）を満たすことを特徴とする液晶表示装置用基板。
   Y ＞ ０．８９Ｘ・・・ (１）
2. 前記フォトスペーサは、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用基板。
3. 基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、
   前記フォトスペーサは、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成され、前記フォトスペーサの上底面積をC、下底面積をDとした時、下記（２）を満たす事を特徴とする液晶表示装置用基板。
   C ＜ ０．３６Ｄ・・・ (２）
4. 基板と、この基板上に形成されたフォトスペーサとを具備する液晶表示装置用基板において、
   前記フォトスペーサは、２０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときの変形量をＡ、６０ｍＮの圧縮荷重を負荷したときに変形量をＢとした時、下記式（３）を満たす事を特徴とする液晶表示装置用基板。
   Ｂ ＜ ２Ａ・・・ (３）
5. 前記フォトスペーサは、樹脂固形分と重合性モノマー固形分の合計重量に対する重合性モノマー重量の割合が７０〜１００％である感光性樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用基板。

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