JP2008152142A

JP2008152142A - フォトスペーサを有するカラーフィルタ基板及び液晶表示装置

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Publication number: JP2008152142A
Application number: JP2006341843A
Authority: JP
Inventors: Takumi Saito; 匠齋藤; Yasuyuki Demachi; 泰之出町
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】低温発泡及び押圧試験時のムラの発生を効果的に防止した液晶表示装置用カラーフィルタ基板及び液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】透明基板の表面に複数色の画素及び複数のフォトスペーサを配設してなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記フォトスペーサの底面積を高さで除した値が、２．５〜４０の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐圧性に優れ、低温発泡を防止したフォトスペーサを有するカラーフィルタ基板及び液晶表示装置に関する。

従来の液晶表示装置では、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板の両基板間に液晶層の所定の厚みを保持するために、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、感光性樹脂層をフォトリソグラフィー法によりパターニングし、所望の位置、例えば、画素間の境界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、フォトスペーサと呼ぶ。

このフォトスペーサは、画素を避けた位置に形成できるので、表示品質の向上を望むことができる。また、フォトスペーサは一般に、感光性樹脂組成物を基板表面に塗布し、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、現像し、ベークすることにより形成される。

このようにして形成されたフォトスペーサが潰れやすいと、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、部分的にセルギャップが小さくなり、表示不良となってしまう。

従来のフォトスペーサは、潰れ難くするためにサイズを大きくし、点ではなく面で基板を支えるようにしていた。しかし、面で基板を支えた場合、低温下で液晶が収縮した時にフォトスペーサが収縮できず、気泡が生じて、色抜け、色むら等の表示不良となる低温発泡の問題が生じてしまう。

低温発泡を解決する手段としては、感光性樹脂組成物に柔軟性の高いモノマーを使用する方法が知られているが、このような感光性樹脂組成物で形成したフォトスペーサは、潰れ易く、押圧試験にて表示不良が発生し易いという問題がある（例えば、特許文献３参照）。

また、面状のフォトスペーサでは大きな設置面積が必要であるため、特に高精細な小型液晶ディスプレイに使用する場合に、非開口部が大きくなってしまうという問題もある。
特開２００１−９１９５４特開２００１−９２１２８特開２００６−１１９６１３

本発明は、以上のような事情の下になされ、低温発泡及び押圧試験時のムラの発生を効果的に防止した液晶表示装置用カラーフィルタ基板及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、透明基板の表面に複数色の画素及び複数のフォトスペーサを配設してなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記フォトスペーサの底面積を高さで除した値が、２．５〜４０の範囲であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板を提供する。

本発明の第２の態様は、一方の基板の対向面にカラーフィルタを備える１対の基板間に複数のフォトスペーサを介在させてなる液晶表示装置において、前記フォトスペーサの底面積を高さで除した値が、２．５〜４０の範囲であることを特徴とするフォトスペーサを有する液晶表示装置を提供する。

以上の液晶表示装置用カラーフィルタ基板及び液晶表示装置において、フォトスペーサが、不飽和二重結合を含むモノマー及び光重合開始剤を含み、かつ、重合性モノマー含有量が固形比７０重量％以上である感光性アクリル樹脂組成物からなり、フォトリソグラフィー法により形成されたものであることが望ましい。

本発明の第１の態様によると、フォトスペーサの底面積を高さで除した値を２．５〜４０の範囲としているので、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ることがなく、しかもフォトスペーサが液晶の収縮に追従できる適度の柔軟性を有しているため、フォトスペーサの低温発泡を防止することが可能な液晶表示装置用カラーフィルタ基板が提供される。

また、本発明の第２の態様によると、そのようなカラーフィルタ基板を備えることにより、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ることがなく、しかもフォトスペーサが液晶の収縮に追従できる適度の柔軟性を有しているため、フォトスペーサの低温発泡を防止することが可能な液晶表示装置が提供される。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一態様に係るカラーフィルタ基板は、フォトスペーサの底面積ａ(μm^２)を高さｔ(μm)で除した値ａ／ｔが２．５〜４０の範囲であることを特徴とする。

即ち、フォトスペーサを有する液晶表示装置において、押圧によるセルギャップが小さくなることによる表示不良を防止するために、従来、単にフォトスペーサの底面積を大きくしていたが、それでは、低温下で液晶が収縮した時にフォトスペーサが収縮できず、気泡が生じて、色抜け、色むら等の表示不良が生じてしまう。本発明者らは、このような問題を、フォトスペーサの底面積ａ(μm^２)を高さｔ(μm)で除した値ａ／ｔを所定の範囲に制御することにより、即ち、２．５〜４０の範囲に制御することにより解決し得ることを未いたした。本発明は、このような知見に基づきなされた。

ａ／ｔが２．５未満では、フォトスペーサが液晶の収縮に追従できる柔軟性を持つことができず、フォトスペーサが低温発泡を生じてしまう。一方、ａ／ｔが４０を超えると、指押し試験などの際に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い、セルギャップムラ起因の表示不良となってしまう。より好ましいａ／ｔの範囲は、４〜３２である。

このように、ａ／ｔを２．５〜４０の範囲とすることにより、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ることがなく、しかもフォトスペーサが液晶の収縮に追従できる適度の柔軟性を有し、フォトスペーサの低温発泡を防止することができる。また、このようにフォトスペーサの底面積ａが小さく制限されているため、高精細小型液晶ディスプレイにおいても開口率の低下が少ない液晶パネルを得ることができる。

なお、ａ／ｔを２．５〜４０の範囲内とするとともに、フォトスペーサ材料として、不飽和二重結合を含むモノマー及び光重合開始剤を含み、かつ重合性モノマー含有量が固形比７０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上である感光性アクリル樹脂組成物を用いることにより、特にフォトスペーサが潰れにくく、指押し試験時に表示不良の発生を防止することができる。このような感光性アクリル樹脂組成物は、ポリマーを３０重量％以上含まないものであり、より好ましくはポリマーを全く含まないものである。

重合性モノマー含有量が固形比７０重量％未満の場合、またはポリマーが３０重量％以上の場合には、指押し試験などの際に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易くなり、セルギャップムラ起因の表示不良となり易い。

不飽和二重結合を含むモノマー及び光重合開始剤を含み、かつ重合性モノマー含有量が固形比７０重量％以上である感光性アクリル樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成されたフォトスペーサに、４０ｍＮの圧縮荷重を負荷し、荷重を除去した時の弾性復元率は６５％〜８５％であった。なお、弾性復元率は好ましくは６５％以上、より好ましくは７５％以上である。

弾性復元率は、次の式により表される。

弾性復元率＝〔（Ｔ３−Ｔ２）／（Ｔ１−Ｔ２）〕×１００
Ｔ１：フォトスペーサの初期高さ
Ｔ２：所定荷重を負荷した時のフォトスペーサの高さ
Ｔ３：荷重を除去した後のフォトスペーサの高さ
Ｔ１−Ｔ２＝総変形量
Ｔ１−Ｔ３＝塑性変形量。

以下に、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタについて、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るカラーフィルタ１は、透明基板２上に、ブラックマトリックス３、及び赤色画素４ａ、緑色画素４ｂ並びに青色画素４ｃからなる着色層４を形成し、その上に透明共通電極となるＩＴＯ膜５を蒸着し、更にその上にフォトスペーサ６を形成することにより構成されている。フォトスペーサ６は、所定の感光性樹脂組成物を用いて、ブラックマトリックス３に対応する位置に設けられる。

カラーフィルタ１を構成する透明基板２としては、ガラスやプラスチック板やフィルムなど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上に設けら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を形成する方法としては、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感光性樹脂（樹脂ＢＭレジスト）を用い、通常のフォトリソグラフィー法によって形成する方法などが知られている。

赤色画素４ａ、緑色画素４ｂ並びに青色画素４ｃからなる着色層４は、各色とも顔料分散レジストを用い、フォリソグラフィー法によって所定のパターン形状にパターニングすることにより形成することができる。即ち、1つの画素色の顔料を分散した感光性着色組成物をガラス等の透明基板上に塗布し、パターン露光し、現像を行うことで1色目のパターン形成を行う。これを３色繰り返すことによって着色層４を得ることができる。

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。本実施形態におけるフォトスペーサは一定の高さを有しており、そ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。

現像液としてのアルカリ水溶液には、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、粘度調整剤などの添加剤を加えることにより調製することができる。

重合性モノマーとしては、以下に示すような不飽和二重結合を有するモノマーを単独で又は２種以上混合して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を挙げられる。

これらの中で、例えば、高い弾性復元率を確保し易い重合性モノマーは、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ヘキサ（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）アクリレートを代表的に示すことができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

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。

実施例
以下に本発明の実施例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの内容に何ら限定されるものではない。

（モノマーaの合成）
１Ｌ容の四つ口フラスコ内に、ペンタエリスリトールテトラアクリレート７０１ｇ、メルカプトコハク酸４０ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン０．５ｇおよびジ第三ブチルパラクレゾール０．６ｇを仕込み、５０〜６０℃の温度で６時間反応を行い、カルボキシル基含有多官能性単量体を含む多官能性単量体Ｃを得た。その酸価は４０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇであり、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーによりカルボキシル基含有多官能性単量体の含有量を定量分析したところ、面積換算で２５％であった。

(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。

次いで、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樹脂のアクリル酸付加物溶液を得た。

次に、得られたＧＭＡ樹脂のアクリル酸付加物溶液に、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］
ペンタエリスリトールトリアクリレート７０重量部、モノマーａ３０重量部および光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７）７重量部を、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、感光性樹脂組成物１を調製した。

［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としては、以下のものを使用した。

赤色用顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２５４（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．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７７（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．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン６ＹＫ」）、およびＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１５０（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．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３（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て、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．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２５４１８重量部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７７２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のフィルターで濾過して赤色着色材料を得た。

上記分散体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＞
赤色着色材料を得たのと同様の方法により、下記組成の緑色着色材料を調製した。

緑色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６１６重量部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１５０８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＞
赤色着色材料を得たのと同様の方法により、下記組成の青色着色材料を調製した。

青色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５５０重量部
紫色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３２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、次のようにして着色層を形成した。

まず、ガラス基板に、赤色着色材料を、ポストベーク後の膜厚が１．８μｍとなるようにスピンコートにより塗布した。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の照射量で照射し、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、赤色着色材料と同様に、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た。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分間焼成した。

さらに、赤色及び緑色着色材料と同様にして、青色着色材料についても仕上り膜厚が１．８μｍの青色着色層を赤色及び緑色着色層と隣接した位置に形成した。その後、２３０℃で３０分焼成した。

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からなるカラーフィルタが得られた。なお、アルカリ現像液としては、以下の組成のものを用いた。

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重量％
このようにして形成されたカラーフィルタ上に、酸化インジウム−スズ（ＩＴＯ）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］
上述のＩＴＯ付きカラーフィルタ上に、感光性樹脂組成物1を仕上り膜厚が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、マスク開口直径が8μmφの円形の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の照射量で照射した。尚、フォトマスクと基板との間隔（露光ギャップ）を１００μｍとして露光した。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し、水洗を施したのち、２３０℃で３０分ポストベークして、フォトスペーサをカラーフィルタ上に形成した。

（実施例２）
[感光性樹脂組成物２の作製]
ペンタエリスリトールトリアクリレート８０重量部、樹脂a２０重量部および光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７を１４重量部を、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、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を用い、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。

（比較例１）
感光性樹脂組成物１を用い、フォトスペーサ形成用のフォトマスクとしてマスク開口直径が16μmΦの円形のものを使用する以外は実施例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。

（比較例２）
感光性樹脂組成物２を用い、フォトスペーサ形成用のフォトマスクとしてマスク開口直径が16μmΦのものを使用する以外は実施例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。

（比較例３）
［感光性樹脂組成物3の作製］
ペンタエリスリトールトリアクリレート５０重量部、樹脂a５０重量部および光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７を７重量部を、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、感光性樹脂組成物４を調製した。

この感光性樹脂組成物３を用い、フォトスペーサ形成用のフォトマスクとしてマスク開口直径が４μｍφの円形のものを使用する以外は、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。

（比較例４）
この感光性樹脂組成物３を用いる以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ付きカラーフ感光性樹脂組成物３を用い、フォトスペーサ形成用のフォトマスクとしてマスク開口直径が１６μｍφの円形のものを使用する以外は、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。

［フォトスペーサの弾性測定］
上記実施例および比較例で形成したフォトスペーサの弾性特性を、フィッシャー・インストルメンツ社製微小膜硬度計HM２０００によって評価した。弾性特性は、５０μｍ×５０μmの平坦圧子を用い、２．２ｍＮ／ｓｅｃの速度で所定の荷重を負荷し、5秒間保持した後、２．２ｍＮ／ｓｅｃの速度で０．４ｍＮまで荷重を除去したときの荷重と変形量との関係を示すヒステリシス曲線を得た。このヒステリシス曲線の例を図２に示す。

図２に示すヒステリシス曲線から総変形量、塑性変形量、及び弾性変形量を求め、弾性復元率の値を算出した。

［低温発泡評価］
低温発泡は、−３０℃の環境下で評価し、判定基準は、液晶パネルを５００時間放置した後の気泡発生の有無とした。

［耐圧試験］
耐圧試験は、プッシュプルゲージを用いて、先端が平坦な圧子（先端部面積８０ｃｍ^２）を液晶パネル面に垂直に押し当て、緩衝用ゴムを介して３ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を荷重が均一にかかるようにし、１分間保持したとき輝度むらの有無を目視で評価した。

これらの評価結果を下記表１及び表２に示す。

上記表１に示す結果から、フォトスペーサの底面積を高さで除した値ａ／ｔが２．５〜４０の範囲内にある実施例１及び２では、低温発泡及び耐圧試験が共に良好であるのに対し、ａ／ｔが２．５〜４０の範囲外にある比較例はいずれも、低温発泡及び耐圧試験のいずれか又は双方が劣っていることがわかる。

また、表２は、ａ／ｔを１．８から２３２．４まで広範に変化させた場合の低温発泡及び耐圧試験の結果を示すが、ａ／ｔが２．５未満の場合に耐圧試験結果が悪く、４０を越えた場合に低温発泡を生じていることがわかる。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタを示す断面図。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、４ａ…赤色画素、４ｂ…緑色画素、４ｃ…青色画素、５…透明電極、６…フォトスペーサ。

Claims

透明基板の表面に複数色の画素及び複数のフォトスペーサを配設してなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記フォトスペーサの底面積を高さで除した値が、２．５〜４０の範囲であることを特徴とするフォトスペーサを有するカラーフィルタ基板。
前記フォトスペーサが、不飽和二重結合を含むモノマー及び光重合開始剤を含み、かつ、重合性モノマー含有量が固形比７０重量％以上である感光性アクリル樹脂組成物からなり、フォトリソグラフィー法により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
一方の基板の対向面にカラーフィルタを備える１対の基板間に複数のフォトスペーサを介在させてなる液晶表示装置において、前記フォトスペーサの底面積を高さで除した値が、２．５〜４０の範囲であることを特徴とするフォトスペーサを有する液晶表示装置。
前記フォトスペーサが、不飽和二重結合を含むモノマー及び光重合開始剤を含み、かつ、重合性モノマー含有量が固形比７０重量％以上である感光性アクリル樹脂組成物からなり、フォトリソグラフィー法により形成されたことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。