JP5176473B2 - 感光性樹脂組成物、それを用いた液晶表示装置用基板、及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、それを用いた液晶表示装置用基板、及び液晶表示装置に係り、特に、垂直配向（ＶＡ、Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｄ）型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられる配向制御用突起の形成に関する。

ＭＶＡ−ＬＣＤ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、配向分割垂直配向型液晶表示装置、例えば、特許文献１および２、非特許文献１参照）は、１画素内で液晶分子の傾斜方向が複数になるように制御し、全方位で均一な中間調表示が出来るようにした垂直配向型液晶表示装置であり、優れたコントラスト、視野角特性、応答速度を兼ね備えた液晶表示装置であると言われている。

図３及び図４は、ＭＶＡ−ＬＣＤの動作をその断面で模式的に示した説明図である。図３及び図４に示す様に、一般的なＭＶＡ−ＬＣＤ（１０）は、液晶分子２５を介して配向制御用突起２３が設けられたＴＦＴ側基板２１と、配向制御用突起２４が設けられたカラーフィルタ基板２２とを配置した構造を有する。配向制御用突起２３と配向制御用突起２４は、互い違いの位置になるように配置されている。

図３は、電圧無印加時の状態を示し、電圧無印加時に液晶分子２５は、両基板間で垂直に配向するが、配向制御用突起２３及び配向制御用突起２４近傍の液晶分子は、突起の斜面の影響によってわずかに傾斜している。

図４は、電圧印加時の状態を示し、電圧を印加すると突起の斜面の液晶分子が傾斜し始め、傾斜部分以外の液晶分子も順次に同一の配向をするようになる。即ち、突起を設けることによって液晶分子の配向を制御するものである。

したがって、このような配向制御用突起パターンを形成するために新たなプロセスの追加が必要となり、フォトリソグラフィ法で形成する際には、一般に配向制御用突起の形成にはポジ型レジストを、スペーサー（以下、液晶表示装置用スペーサーと記すことがある）の形成にはネガ型レジストを使用している。この手法は、感度、パターニング特性的には優れているが、レジスト材料が異なるため、それぞれ別々の工程で作成する必要があり、さらにレジスト液や現像液の入れ替え等プロセスの工程数が増加し、時間およびコスト削減が課題となっている。

この問題を解決するために、配向制御用突起とスペーサーとを一括して形成する方法が提案されており（例えば、特許文献３参照）、この方法としては、例えば、複数回露光することにより露光量に差をつける方法（例えば、特許文献４参照）、着色画素層と遮光層のうち少なくとも２層以上を重ねることであらかじめスペーサー形成部を高くしておく方法（例えば、特許文献５参照）、光感度の異なる感光性樹脂組成物層を２層重ねて波長選択性マスクで露光する方法（例えば、特許文献６参照）等が報告されている。

しかし、これらの方法は、露光回数が２回以上であるため、露光時のアラインメントが困難であること、着色画素層を重ねるためにスペーサーの高さ精度を保つのが困難であること、感光性樹脂組成物層形成のための工程が増える等の問題があった。

これらの問題を解決するために、１種類の感光性樹脂組成物を用いて波長選択性マスクで露光する方法（例えば、特許文献７参照）が紹介されているが、このような用途に使用するに適した感光性樹脂組成物の具体的な様態はこれまで知られていなかった。
特許第２９４７３５０号公報 特開平１１−２４８９２１号公報 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ １９９７年１０月号 Ｐ．３３ 特開２００１-２０１７５０号公報 特開２００２−２３６３７１号公報 特許第３２５５１０７号 特開２００３−２４８３２３号公報 特開２００６-１１９３２７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、配向制御用突起及びスペーサーの形成に好適な感光性樹脂組成物、配向制御用突起及びスペーサーの形成に要する時間及びコストを大幅に削減した、安価で表示品質の優れた液晶表示装置用基板、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、本発明者らは、種々の材料と加工方法を検討した結果、感光性樹脂組成物層の露光の際に用いるフォトマスクとして、少なくとも２種類の透過性パターンを有する波長選択機能性マスクを用いるとともに、前記感光性樹脂組成物に用いる開始剤が波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性重合開始剤と、波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性重合開始剤又は感光性増感剤とを含む感光性樹脂組成物を用いることにより、配向制御用突起およびスペーサーを一括形成することが可能となり、時間とコストが大幅に削減できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明の第１の態様は、透明基板上に高さの異なる液晶表示装置用スペーサーと配向制御用突起を形成するための感光性樹脂組成物であって、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂の無水フタル酸付加体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、及び開始剤を含み、前記開始剤が波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを有する感光性重合開始剤Ａと、波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性材料Ｂとを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物を提供する。

本発明の第２の態様は、透明基板と、この透明基板上に形成された所定のパターンを有する遮光層と、この遮光層により区画された領域に配置された複数色の着色画素層と、前記遮光層上に積層された、前記基板間のギャップを一定に保持するための液晶表示装置用スペーサーと、前記着色画素層上に形成された配向制御用突起とを具備し、前記スペーサー及び配向制御用突起は、請求項１に記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなり、前記配向制御用突起の高さが前記スペーサーの高さの２/３以下であることを特徴とする液晶表示装置用基板を提供する。

以上のような液晶表示装置用基板において、前記配向制御用突起と前記スペーサーを、１回のフォトリソグラフィの工程で形成することができる。

また、前記配向制御用突起の誘電正接を、液晶の駆動周波数範囲で０．０１以下とすることができる。更に、前記スペーサーの高さ方向に４０ｍＮの圧縮荷重を負荷し、荷重を除去した時の弾性復元率を５０％以上とすることができる。

本発明の第３の態様は、上述した液晶表示装置用基板を備えることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

本発明の第４の態様は、上述した液晶表示装置用基板を製造する方法であって、上記感光性樹脂組成物の層を形成する工程、３６５ｎｍにおける透過率が５〜６０％の範囲である第１の波長透過性パターンと、３１４ｎｍにおける透過率が３６５ｎｍにおける透過率の１/５以下である第２の波長透過性パターンを有するフォトマスクを用いて、前記感光性樹脂組成物層を露光する工程、前記露光された感光性樹脂組成物層を現像して、スペーサー及び配向制御用突起を形成する工程を具備することを特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法を提供する。

本発明によると、異なる高さと形状をもつ配向制御用突起とスペーサーを同一材料で同時に形成することが可能となるため、従来法に比べ、工程数と材料が約半分になり、時間とコストを大幅に削減することができる。

また、本発明によると、配向制御用突起とスペーサーの高さの差を容易につけられるため、これらをカラーフィルタ基板上に形成する場合にもあらかじめ遮光層の上に着色画素層を重ねる必要がなく、従ってスペーサーの高さ精度を下げることなく一括形成が可能となる。

更に、本発明によると、開始剤Ａと感光性材料Ｂの材料の組み合わせや それぞれの組成比を調整することができることとあわせ、フォトマスクの透過性パターンの選定および露光・現像条件などプロセスの選択範囲がきわめて広くなるという効果を奏する。そのため、スペーサーの高さを維持しながら、配向制御用突起の高さを任意に設定することができる。

また、１枚のフォトマスクに、３６５ｎｍのみならず３１４ｎｍの透過率も最適化した波長透過性パターンあるいは透過率の異なるパターンを配置することにより、より細かい要求品質を満たす配向制御用突起を一括形成することが可能となり、様々な仕様に対応した高付加価値の液晶表示装置用基板を安価に提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用基板は、対向基板との間のギャップを一定に保持するためのセルギャップ調整用スペーサーと、配向制御用突起とを具備し、配向制御用突起の高さがスペーサーの高さの２/３以下であることを特徴とする。

このようなセルギャップ調整用スペーサー及び配向制御用突起は、不飽和二重結合を有する化合物及び開始剤を含み、前記開始剤が波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを有する感光性重合開始剤Ａと、波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性材料Ｂとを含む感光性樹脂組成物の層を、複数のパターンを有する波長選択性マスク、あるいは透過率の異なる複数のパターンを有するフォトマスクを通して光照射してパターン露光を行い、次いで現像を行い、不必要部分を溶解除去することで一括して形成することができる。

以下、本発明を配向分割垂直配向型ＬＣＤ（ＭＶＡ−ＬＣＤ）に適用した実施形態について、図１を参照して、詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の他の実施形態に係るＭＶＡ−ＬＣＤ３０は、離間対向して配置された一対の第１及び第２の透明基板１１ａおよび１１ｂを備え、それらの間には、ＬＣ（液晶）が封入されている。

第１の透明基板１１ａの内面には、遮光層であるブラックマトリクス１２、着色表示画素１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、透明導電膜１４ａが形成されて、カラーフィルタ基板１０が構成されている。第２の透明基板１１ａの内面には、透明導電膜１４ｂが形成されて、アレイ基板２０が構成されている。

カラーフィルタ基板１０における、ブラックマトリクス１２の上方の透明導電膜１４ａ上には、スペーサー１６が形成されて、カラーフィルタ基板１０とアレイ基板２０との間のギャップを一定に維持している。また、着色表示画素１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの上方の透明導電膜１４ａ上には、配向制御用突起１７が設けられている。

図１に示すようなＭＶＡ−ＬＣＤに用いるカラーフィルタ基板１０において、スペーサー１６及び配向制御用突起１７を形成するために、通常はまずポジ型レジストを用いたフォトリソグラフィーにより配向制御用突起１７を形成し、続いてネガ型レジスト用いたフォトリソグラフィーによりスペーサー１６を形成する。

しかし、この方法では、フォトリソグラフィの工程を全て２度繰り返す必要があり、さらに同一ラインで製造する際にはレジストや現像液の入れ替え、ラインの洗浄が必要となるため、無駄も多くなってしまう。そのため、コストダウンの点から工程の簡略化が非常に望まれている。また、同一レジストで形成することができれば、廃棄する薬液の量を約半分にできることから、環境的にも有利なものとなる。

このような要求を満たす方法として、本発明者らは、１層の感光性樹脂組成物層が設けられた基体に、フォトマスクを介して露光、現像する画像形成方法において、２種類又は２種類以上の透過性パターンを有する１つのフォトマスクを用いて、画素部（光の透過を利用する表示部）の遮光層上に配向制御用突起１７を、画素部を除く遮光層１２の上方にスペーサー１６を形成することによって、配向制御用突起とスペーサーとを、一回のフォトリソグラフィ工程で同時に精度良く形成することが可能となることを見出した。なお、画素部は、有機顔料などの色材を用いたカラーフィルタにて着色しても良い。

以下、本明細書では、図１に示すように、透光性を有する基板１１ａ上に着色画素部を設け、この上に配向制御用突起１７を形成したカラーフィルタ基板１０について主に述べているが、これは本発明による基板または液晶表示装置が、着色した画素部を必ず具備しなければならないことを意味するものではない。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用基板を構成する基板としては、透光性を有する板状のものが好ましく、ガラス、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンやポリアクリレートなどのプラスチックのシートあるいはフィルムが挙げられる。

また、配向制御用突起およびスペーサーを形成した後、加熱工程を行うことから、耐熱性に優れたガラス基板が好ましく、さらには熱膨張率が小さく、加熱工程での寸法安定性に優れたガラスを選択することが好ましい。

図１に示すように、一般的にカラーフィルタ基板１０は、透光性を有する基板１１ａ上にコントラスト向上のためのブラックマトリックス（遮光層）１２を形成し、次いでブラックマトリックス１２により区分された領域に赤色画素１３Ｒ、緑色画素１３Ｇ、青色画素１３を形成することにより構成される。液晶表示装置用カラーフィルタとする場合は、さらに透明導電層１４ａ、配向膜層（図示せず）を順次積層してカラーフィルタ基板を形成し、これを、例えば薄膜トランジスタのような素子を形成したアレイ基板２０と対置させ、間に液晶層を介在させてＬＣＤを構成するものである。

以下の明細書中では、このブラックマトリックスと赤、緑、青の着色画素部を合わせてカラーフィルタ層と呼ぶ。

カラーフィルタ層を構成するブラックマトリックスは、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、クロムやチタンなどの金属あるいは金属酸化物の薄膜をスパッタ等の方法により基板上に形成し、それをエッチングなどの手法によりパターニングを施し、形成するもの、あるいは、感光性樹脂組成物中にカーボンブラックや金属酸化物などの遮光性微粒子や複数種からなる顔料あるいは染料などの色材を混在させ、これを基板上に感光性樹脂組成物層として形成し、フォトリソグラフィ法により形成するもの、などが挙げられるが、本発明においてはいずれの方法により形成しても良い。

着色画素部は、前記ブラックマトリックスの開口部に設けられ、通常、赤色画素パターン（Ｒ）、緑色画素パターン（Ｇ）、および青色画素パターン（Ｂ）の３原色からなる画素パターンが所望の形状により配置されたものである。その形成方法としては、顔料分散法、染料法、電着法、印刷法、転写法やインクジェットにより各画素を形成する方法など、既に公知の方法が挙げられ、本発明においてはいずれの方法により形成しても良い。なお、耐熱性のある有機顔料を色材とすることが望ましい。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用基板の形態としては、これらカラーフィルタ層上又は透明導電層１４ａ上に、配向制御用突起１７およびスペーサー１６を設けた構成、あるいはカラーフィルタ層、透明導電層、配向制御用突起およびスペーサー、配向膜の順に形成した構成、もしくは必要ならばこのいずれかの層の間に保護膜を設けた構成がある。

透明導電膜層は、液晶表示装置において、液晶を挟持する一対の基板の少なくともいずれか一方に設ける必要がある。通常は、液晶の配向方向を規制する配向膜あるいは配向制御用突起の直下に形成され、電気信号を伝達することで基板の間に挟持された液晶の挙動を制御する。もしくは配向制御用突起の上層に蒸着等で設けることも可能である。

透明導電層としては、透明で導電性があり、薄膜状に形成できる物質が用いられ、通常、ＩＴＯ（インジウムと錫の複合酸化物）膜が、他にはＩＺＯ（インジウムと亜鉛の複合酸化物）、これにガリウム酸化物を加えたＩＧＺＯやＳｎＯ_２（二酸化錫）膜などが選択され、各々スパッタリング法、真空蒸着法などの手法にて形成される。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用基板に用いる感光性樹脂組成物は、不飽和二重結合を有する化合物及び開始剤を含み、前記開始剤が波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを有する感光性重合開始剤Ａと、波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性材料Ｂとを含む。このような感光性樹脂組成物は、透明基板上に高さの異なる液晶表示装置用スペーサーと配向制御用突起を形成するための感光性樹脂組成物として好適である。

波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性重合開始剤Ａの例としては、２-ヒドロキシ-２-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、１-（４-イソプロピルフェニル）-２-ヒドロキシ-２-メチルプロパン-1-オン、１-（４-ドデシルフェニル）-２-ヒドロキシ-２-メチルプロパン-１-オン、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２-メチル-1-[４-（メチルチオ）フェニル]-２-モルホリノプロパン-1、３,３-ジメチル-４-メトキシベンゾフェノン、４-ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸（ｎ-ブトキシ）エチル、４-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、４-ジメチルアミノ安息香酸２-エチルヘキシルなどが挙げられるが、波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを持つものであれば必ずしもこれに限定されず、また上記開始材の２種類以上を組み合わせても良い。開始剤Ａとしては、主にスペーサーの形成に適したものを選択することが好ましい。

波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性材料Ｂ としては、一般的に開始剤、増感剤と呼ばれるものの他、開始助剤、鋭感剤と呼ばれているものも含む。例としては、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、ベンゾフェノン、２-クロルチオキサンソン、２-メチルチオキサンソン、２,４-ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２,４-ジクロロチオキサンソン、２,４-ジエチルチオキサンソン、２,４-ジイソプロピルチオキサンソン、アシルホスフィンオキサイド、ベンジル、カンファーキノン、４,４’-ジメチルアミノベンゾフェノン、４,４’-ジエチルアミノベンゾフェノンなどが挙げられるが、波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性重合開始剤、開始助剤、増感剤、鋭感剤であれば必ずしもこれに限定されず、またこれらの２種類以上を組み合わせても良い。感光性材料Ｂとしては、主に配向制御用突起の形成に適した形状、感度、残膜率が得られるものを選択すると良い。

このような材料と波長選択性マスクを組み合わせて使用することによって、配向制御用突起形成部とスペーサー形成部とで露光量および露光波長の違いがより大きくなるため、高さと形状の異なるパターンの形成がより容易となる。特に、高圧水銀灯での露光においてi線（３６５ｎｍ）とk線（３１４ｎｍ）を波長選択性マスクで選択することで、スペーサーをi線とk線の組み合わせにより露光し、開始剤Ａと感光性材料Ｂの２つにより重合させ、配向制御用突起形成部をi線で主に露光し、主として感光性材料Ｂにより重合させる事で、安定して配向制御用突起形成部の高さをスペーサーの高さの２／３以下とする事ができる。

不飽和二重結合を有する化合物としては、不飽和二重結合を有する光重合性モノマーを用いることができる。不飽和二重結合を有する光重合性モノマーは、以下に示すようなモノマーを混合ないし単独で使用しても良い。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が、必ずしもこれらに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用基板に用いられる感光性樹脂組成物は、不飽和二重結合を有する化合物及び開始剤以外に、樹脂を含む。そのような樹脂の一例となるアクリル系重合体としては、単量体（モノマー）として（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレートや、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート等の重合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのモノマーは、その１種単独で、または、２種以上を併用することもできる。さらに、これらアクリレートと共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、ｎ−ブチルマレイミド、ラウリルマイレミド等の化合物を共重合させることも出来る。

これらのアクリル系重合体に酸価を付与させる方法として、アクリル酸等のカルボン酸含有アクリレートを共重合させる方法や、アクリル酸等のカルボン酸含有アクリレートを共重合させた重合体にグリシジルメタクリレート等のエポキシ含有化合物を付加させる事により生成した水酸基に酸無水物を付加させる方法、また、グリシジルメタクリレート等のエポキシ含有アクリレートにメタアクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させる事により生成した水酸基に酸無水物を付加させる方法等があげられるが、これらに限定されるものではない。

また、アクリル系重合体にエチレン性不飽和基を付加させることも出来る。アクリル系重合体にエチレン性不飽和基を付加させる方法としては、グリシジルメタクリレート等のエポキシ含有樹脂にアクリル酸等のエチレン性不飽和基とカルボン酸含有化合物を付加する方法や、メタアクリル酸等のカルボン酸含有樹脂にグリシジルメタアクリレート等のエポキシ含有アクリレートを付加する方法、また、ヒドロキシメタアクリレート等の水酸基含有樹脂にメタクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基含有アクリレートを付加する方法等があげられるが、これらの例に限定されるものではない。

感光性樹脂組成物に含まれる樹脂の一例となる多官能エポキシ樹脂としては、エポキシ化合物にポリヒドロキシ芳香族化合物とを交互共重合させた構造を有するエポキシ樹脂に、不飽和一塩基酸を付加させた構造を有するエポキシ付加物に、多塩基酸無水物をエステル化させて得る方法等が挙げられるが、これらの例に限定されるものではない。

感光性樹脂組成物に含まれる樹脂の一例となるノボラック樹脂としては、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂等にアクリル酸等のカルボン酸含化合物を付加させた後、酸価を持たせるために酸無水物を付加させた樹脂などがあげられるが、これらの例に限定されるものではない。

以上説明した感光性樹脂組成物を硬化させた樹脂の誘電正接は、液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．００９以下であり、０．００７以下であるのが好ましい。上記硬化樹脂の誘電正接が０．００９以下であると、液晶表示装置基板における液晶分割配向制御用突起の形成に用いた場合に、表示焼き付き等の発生しない信頼性の高い液晶表示装置が得られる。

一般に液晶材料、配向膜材料などは電荷を保持する能力が大きい、すなわち誘電正接が比較的小さい材料であり、その値は一般的に０．００５〜０．０２程度の値である。したがって、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いる配向制御用突起材料の誘電正接の値は液晶材料、配向膜材料と同程度かそれ以下の値であることが好ましいものと考えられる。つまり、配向制御用突起材料に用いる樹脂組成物の誘電正接は低いほど好ましいが、配向制御用突起に求められる他の特性上、現時点では０．００３程度が下限となる。尚、誘電正接は測定周波数に依存する値であり、液晶の駆動信号の波形は高周波成分もいくらか含むため、理想的には１０〜１ｋＨｚの広い周波数範囲での特性を考慮する必要がある。ただし、実際には液晶駆動の１フレームが６０Ｈｚ程度であることから、周期（秒）すなわち周波数で３０Ｈｚ近辺、おおむね１０〜１００Ｈｚの周波数での誘電正接に着目するのが適当である。

誘電正接測定用のサンプルとしては、本発明に係る樹脂組成物の硬化物を用い、常法に従って測定した。

次に、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用基板における配向制御用突起とスペーサーの形成方法について説明する。

まず、透光性を有する基板上に、あるいは必要であれば上述した方法によって、カラーフィルタ層、透明導電層、保護膜層が積層された基板上に、既述の感光性樹脂組成物を、バーコーター、アプリケーター、ワイヤーバー、スピンコーター、ロールコーター、スリットコーター、カーテンコーター、ダイコーター、コンマコーター等の公知の塗工方法を用いて積層する。あるいは、既述の感光性樹脂組成物を公知の方法でドライフィルム化し、これをラミネーターを用いて基板上に転写し、積層してもよい。

その後、複数のパターンを有する波長選択性マスク、あるいは透過率の異なる複数のパターンを有するフォトマスクを通して光照射してパターン露光を行い、次いで現像を行い、不必要部分を溶解除去することで配向制御用突起とスペーサーを一括形成する。

本発明における前記波長選択性マスクとは、光完全透過部、完全遮光部の他に、少なくとも1種類以上の半透過部を有することを特徴とするフォトマスクである。ここでいう半透過部とは、３００〜４５０ｎｍの範囲で波長によって異なる透過率を持つ部分のことである。一般にフォトマスクの完全遮光部としてはＣｒ薄膜が用いられるが、例えば、このＣｒ薄膜の膜厚を部分的にさらに薄くする、または網点状にＣｒパターンを形成すると、その部分のみ若干光を通すようになる。ただし、この場合は３００〜４５０ｎｍの範囲でほぼ一様に透過率が変化するため、露光量の制御はできていても露光波長の選択性はない。よって得られるレジストパターンも、高さは制御できても形状は制御できないことになる。

一方、半透過部形成材料としてＣｒ薄膜の代わりにＩＴＯ薄膜、あるいはＴｉ、Ｗを含む化合物薄膜、あるいはＴｉ、Ｍｏを含む化合物薄膜等を用いると、波長によって透過率の異なる半透過部を形成することができる。これらの薄膜は、その材料や形成プロセスの違いによって波長選択性を制御することも可能であり、これによって高さのみならず形状も異なるレジストパターンの一括形成が可能となる。

本実施形態においては、３６５ｎｍにおける透過率は高く、それより短波長域では透過率が低いものが好ましく、特に３６５ｎｍにおいて５〜６０％、より好ましくは１０〜４０％、３３５ｎｍにおいて１０％以下、３１４ｎｍにおいて５％以下の透過率を持つものが好ましい。

形成したいパターンの高さや形状にあわせて光完全透過部、半透過部を組み合わせて形成された波長選択性マスクを用いることで、一回の露光で異なる高さと形状を持つパターンの形成が可能となる。具体的には、感光性樹脂組成物がネガ型の場合は、スペーサー形成部は光完全透過部、配向制御用突起形成部は半透過部、何も残したくない部分は完全遮光部となっている波長選択性マスクを用いると、スペーサー形成部は感光性樹脂組成物層の上部まで完全に硬化するため、マスクパターンにほぼ忠実な柱状のレジストパターンが形成され、配向制御用突起形成部はスペーサーよりも高さの低い半円形状のパターンが形成される。

また、透過率特性の異なる２種以上のパターンを有するフォトマスクを用いることで、配向制御用突起の形状や高さを部分的に変えたものを一括形成することも可能である。

露光用の光源としては、３００〜４５０ｎｍの波長光を出す光源、例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。露光後、所定の現像液にて現像することにより、マスクパターンに忠実な画像を得ることができる。

現像液としては、有機溶剤系またはアルカリ水溶液系が一般的であるが、作業の安全性、環境安全性の確保の観点からアルカリ水溶液系のものが好ましく、特に無機アルカリ系が好ましい。ただし、ＴＦＴアレイ基板上に画像を形成する場合は、無機アルカリ水溶液中のＮａやＫイオンが汚染の原因となるので有機アルカリ現像液を使用することが好ましい。またこれらに、界面活性剤等の公知の種々の添加物を混合することもできる。

本発明においては、上記フォトリソグラフィ工程後に加熱工程を施すことにより、該配向制御用突起とスペーサーの硬化を促進し基板との密着性を向上せしめ、さらに耐溶剤性、耐薬品性を付与することができる。また、半透過部で硬化させた配向制御用突起部は、光完全透過部で硬化させたスペーサー部に比べて硬化性が若干低いため、熱による収縮やリフローにより形状が滑らかになり液晶分子の配向性をより向上させることが可能となる。加熱工程は、ホットプレート、熱風炉あるいは遠赤外線炉等で熱硬化成分が十分反応する温度と時間、例えば２００〜２５０℃で１５〜１００分行えばよい。

ここで、配向制御用突起は、図１に示すように、カラーフィルタ基板１０の着色画素層１３Ｒ，１３Ｇ、１３Ｂの上方の透明導電膜１４ａ上、もしくは、図２に示すように、対向基板２０の着色画素１３Ｒ，１３Ｇ、１３Ｂに対向する部分の透明導電膜１４ｂ上に形成される。その形状としては、ドット状、ストライプ状、ジグザグ状のように規則性があることが好ましく、それら突起の断面は、半円状、半楕円形状、あるいは三角形などのような多角形状であることが好ましいが、丸みを帯びたものであっても、円錐や角錐、台形状であっても良い。

また、スペーサー１６は、図１に示すように、カラーフィルタ基板１０の着色画素層１３Ｒ，１３Ｇ、１３Ｂを除く遮光層１２上の透明導電膜１４ａ上、もしくは、図２に示すように、対向基板２０の遮光層１２に対向する部分の透明導電膜１４ｂ上に形成され、その形状は、平面視、円柱ないし多角柱が一般的である。

スペーサー１６や配向制御用突起１７は、カラーフィルタ上やブラックマトリクスや、光の反射部（光を透過でなく反射として利用する部分）では 高さを複数種類に変えて形成しても良い。
本実施形態に係る液晶表示装置用基板に対向する基板、あるいは向かい合う両方の基板の内側の面に、配向制御用突起とは別に配向膜層を設けても良い。配向膜層には、ネガ型液晶化合物を垂直配向させ、かつ透明で絶縁性の物質が用いられる。通常ポリイミド樹脂が用いられる。ポリイミド樹脂用液、ポリアミック酸溶液などを公知の塗布方法あるいは印刷方法にて形成し、その後焼成することにより形成される。

必要に応じて設けられる保護膜層は、遮光層及び着色画素層を形成したときに生ずる段差を平坦化するため、あるいは遮光層や着色画素層中に含まれる成分が液晶層へ混入するのを防ぐために設けられるものであり、透明性が要求される。該保護膜層を形成する材料としては、光硬化型、熱硬化型、光及び熱硬化型の樹脂組成物、エポキシ、アクリルやポリイミドなどの樹脂硬化物、あるいはスパッタや蒸着による無機化合物等、前述の目的を達成できる材料であればよい。その膜厚は、カラーフィルタ層の表面状態を考慮して０．５から３μｍの範囲にて形成することができる。

以下、本発明の具体的な実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、本発明で用いる感光性樹脂組成物層は光に対して極めて敏感であるため、自然光など不必要な光による感光を防ぐ必要があり、全ての作業を黄色、または赤色灯下で行うことは言うまでもない。

以下の実施例１〜３にて、波長選択性マスクを用い、本発明の感光性樹脂組成物にて高さの異なるスペーサーと配向制御用突起の形成の例を示す。なお、実施例１〜３の中で、感光性樹脂組成物の硬化物の誘電正接を測定するための試料の作成では、波長選択性マスクに変えてバンドパスフィルターを用いた。バンドパスフィルターは、ＴｉＯ_２（酸化チタン）とＳｉＯ_２（酸化珪素）の多層構成で形成された公知のフィルターを用いた。
実施例１
まず、０．７ｍｍ厚の無アルカリガラス（ＯＡ−２：日本電気硝子（株）製）からなる透明基板１１ａにアクリル系樹脂にカーボンブラックを分散した黒色の感光性樹脂を回転型の塗布装置にて塗布し、黒色感光性樹脂組成物層を形成し、露光・現像等のパターニング処理、加熱処理を行って幅１４μｍ、高さ１．３μｍの遮光層１２を形成した。

次いで、アクリル系樹脂にジアントラキノン系顔料を分散した感光性樹脂をスピンナーを用いて塗布し、赤色感光性樹脂組成物層を形成し、所定の露光マスクを使って露光・現像等のパターニング処理し、加熱処理を行って、幅１００μｍ、膜厚１．３μｍの赤色画素層１３Ｒを形成した。同様に、アクリル系樹脂にフタロシアニングリーン系顔料を分散した感光性樹脂をスピンナーを用いて塗布し、緑色感光性樹脂組成物層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等のパターニング処理し、加熱処理を行って、幅１００μｍ、膜厚１．３μｍの緑色画素層１３Ｇを形成した。更に、同様に、アクリル系樹脂にフタロシアニンブルー系顔料を分散した感光性樹脂をスピンナーを用いて塗布し、青色感光性樹脂組成物層を形成し、所定の露光マスクを使って露光、現像等のパターニング処理し、加熱処理を行って、幅１００μｍ、膜厚１．３μｍの青色画素層１３Ｂを形成し、画素層１３を得た。

次に、酸化インジウム系のターゲットをスパッタリングして、赤色、緑色、青色からなる画素層１３及び遮光層１２上に２００ｎｍ厚の透明導電膜１４ａを形成した。

その後、下記処方１の成分を有する感光性樹脂組成物をスピンナーで塗布し、透明導電膜１４ａ上に厚さ４．２μｍの感光性樹脂組成物層を形成した。この感光性樹脂組成物層に対し、スペーサー形成部がマスク開口１０μｍφの光完全透過部、配向制御用突起形成部がＩＴＯ薄膜からなるマスク開口１５μｍの半透過部、その他の部分が完全遮光部となっている波長選択性マスクを通して、１５０ｍJ／ｃｍ^２の露光を行い、硬化させた。ここで、マスクの半透過部は３６５ｎｍにおける透過率が３０％、３３５ｎｍにおける透過率が１５％、３１４ｎｍにおける透過率が３％であった。

感光性樹脂組成物１の組成
クレゾールノボラック系エポキシ樹脂の無水フタル酸付加体 １００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート １００重量部
イルガキュア９０７
（チバスペシャリティケミカルズ製λ_max３０５ｎｍ） １２重量部
クロルチオキサントン（λ_max３８３ｎｍ） ５重量部
レベリング剤ＦＺ２１２２（日本ユニカ社製） ０．２重量部
シクロヘキサノン ５０６重量部
上記感光性樹脂組成物１の硬化物の誘電正接は、液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．００７であった。また、上記感光性樹脂組成物１を膜厚４．２μｍとなるようにコートし、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍのバンドパスフィルタ（半値幅１５ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は１．６μｍであり、波長３１４ｎｍのバンドパスフィルタ（半値幅１０ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は３．２μｍであった。

次に、アルカリ現像液で現像処理を行った後、２４０℃のオーブンで６０分間加熱処理を行い、ブラックマトリックス１２上の透明導電膜１４ａ上にスペーサー１６、及び赤色、緑色、青色からなる着色画素層１３上の透明導電膜１４ａ上に配向制御用突起１５を形成し、液晶表示装置用カラーフィルタ１０を得た。

得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは、１２μｍφ、高さ３．５μｍ、高さ精度０．１μｍ未満の台形状の断面を有し、一方、配向制御用突起は、幅１０μｍのストライプ形状、高さ１．５μｍのお椀型の半円形状断面を有し、いずれも要求特性を十分に満たすものであった。

得られたスペーサー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４０ｍＮ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総変形量、塑性変形量を測定し、弾性復元率の値を算出したところ、６０％であった。

なお、弾性復元率は（総変形量−塑性変形量）/総変形量で表される値である。

液晶表示装置用カラーフィルタ１０、及び透明基板１１ｂ上に液晶駆動素子アレイ１４ｂが形成されたアレイ基板２０の双方に配向膜（図示せず）を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製した。さらに、液晶を液晶セル内に封入して、カラー液晶表示装置３０を得た。このカラー液晶表示装置３０を駆動したところ、高精細で視野角の優れたものであった。

また、液晶パネルの押圧耐性を調べるため、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） を液晶表示装置面に垂直に押し当て、緩衝用ゴムを介して３ｋｇｆ／８０ｃｍ^２の圧力を荷重が均一にかかるようにし、１分間保持したときの輝度むらの有無を目視で確認したが、輝度ムラは発生せず、良好であった。

実施例２
実施例１の感光性樹脂組成物１において開始剤又は増感剤Ｂとしてクロルチオキサンソンの代わりにベンゾインイソブチルエーテル（λ_max３６０ｎｍ）を使用した感光性樹脂組成物２を作成した。

上記感光性樹脂組成物２の硬化物の誘電正接は、液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．００７であった。また、上記感光性樹脂組成物２を膜厚４．２μｍとなるようにコートし、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１５ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光し、現像した時の膜厚は１．４μｍであり、波長３１４ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１０ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光し、現像した時の膜厚は３．２μｍであった。感光性樹脂組成物２を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ１０を作成した。

得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは、１２μｍφ、高さ３．５μｍ、高さ精度０．１μｍ未満の台形状の断面を有し、一方、配向制御用突起は、幅１１μｍのストライプ形状、高さ１．３μｍのお椀型の半円形状断面を有し、いずれも要求特性を十分に満たすものであった。

実施例３
フォトマスクとして、スペーサー形成部がマスク開口１０μｍφの光完全透過部、配向制御用突起形成部がＩＴＯ薄膜からなるマスク開口１５μｍの半透過部、その他の部分が完全遮光部となっている波長選択性マスクにおいて、上記半透過部の３６５ｎｍにおける透過率が１０％、３３５ｎｍにおける透過率が３％、３１４ｎｍにおける透過率が０．１％であるものを使用した以外は、感光性樹脂組成物１を用いて、実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ１０を作成した。

得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは、１２μｍφ、高さ３．５μｍ、高さ精度０．１μｍ未満の台形状の断面を有し、一方、配向制御用突起は、幅９μｍのストライプ形状、高さ１．０μｍのお椀型の半円形状断面を有し、いずれも要求特性を満たすものであった。

実施例３の液晶表示装置用カラーフィルタ１０、及び透明基板１１ｂ上に液晶駆動素子アレイ１４ｂが形成されたアレイ基板２０の双方に配向膜（図示せず）を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製した。さらに、液晶を液晶セル内に封入してカラー液晶表示装置３０を得た。このカラー液晶表示装置３０を駆動したところ、高精細で視野角の優れたものであった。

以上の実施例１〜３におけるスペーサーと配向制御用突起の寸法・形状を下記表１にまとめた。

実施例４〜１５
感光性樹脂組成物の開始剤Ａをイルガキュア９０７とし、感光性材料Ｂをクロルチオキサンソンとし、これらの組成比を種々変化させた以外は、実施例１と同様にして配向制御用突起及びスペーサーを形成した。得られた配向制御用突起及びスペーサーの寸法・形状を下記表２に示した。

実施例１と同様にして液晶表示装置を作製し、駆動した結果、いずれも良好な配向制御の機能を示した。

実施例１６〜２０
開始剤Ａと感光性材料Ｂの組合せを種々変えたことを除いて、実施例１と同様にして配向制御用突起及びスペーサーを形成した。得られた配向制御用突起及びスペーサーの寸法・形状を下記表２に示した。

実施例１と同様にして液晶表示装置を作製し、駆動した結果、いずれも良好な配向制御の機能を示した。

比較例１
実施例１の感光性樹脂組成物１において開始剤Ｂ（クロルチオキサンソン）を除いた組成の感光性樹脂組成物３を作成した。この感光性樹脂組成物３の硬化物の誘電正接は、液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．００７であった。また、上記感光性樹脂組成物３を膜厚４．２μｍとなるようにコートし、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１５ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は０．４μｍであり、波長３１４ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１０ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は３．２μｍであった。

次に、感光性樹脂組成物３を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。

感光性樹脂組成物３を用いた場合、配向制御用突起が現像時に剥れてしまい、良好なスペーサーと配向制御用突起を得る事ができなかった。

比較例２
実施例１の感光性樹脂組成物１において、開始剤Ａ（イルガキュア９０７）を除いた組成の感光性樹脂組成物４を作製した。この感光性樹脂組成物４の硬化物の誘電正接は、液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．００７であった。また、上記感光性樹脂組成物4を膜厚４．２μｍとなるようにコートし、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１５ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は１．２μｍであり、波長３１４ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１０ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は０．４μｍであった。

次に、感光性樹脂組成物４を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。

感光性樹脂組成物４を用いた場合、スペーサーの高さと形状が不良となり、良好なスペーサーと配向制御用突起を得る事ができなかった。

比較例１及び２の結果を実施例１の結果とともに下記表４にまとめる。

比較例３
実施例１の感光性樹脂組成物１において樹脂をスチレン／ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体に変更した感光性樹脂組成物５を作成した。

感光性樹脂組成物５の硬化物について誘電正接を測定したところ、０．０１２と高い値であった。また、上記感光性樹脂組成物５を膜厚4.2μｍとなるようにコートし、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１５ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は1.6μｍであり、波長３１４ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１０ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は3.2μｍであった。

感光性樹脂組成物５を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは１２μｍφ、高さ３．５μｍ、高さ精度０．１μｍ未満、台形状の断面であり、一方、配向制御用突起は幅１０μｍのストライプ形状、高さ１．５μｍ、お椀型の半円形状断面で、いずれも要求特性を十分に満たすものであった。

液晶表示装置用カラーフィルタ２０及び透明基板２１Ｂ上に液晶駆動素子アレイ２４Ｂが形成されたアレイ基板３０の双方に配向膜を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製した。さらに、液晶を液晶セル内に封入して本発明のカラー液晶表示装置４０を作成し、駆動させたところ残像が目立ち良好な特性が得られなかった。

比較例４
実施例１の感光性樹脂組成物１において樹脂の配合量を１４０重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの配合量を６０重量部に変更した感光性樹脂組成物６を作成した。感光性樹脂組成物６の硬化物について誘電正接を測定したところ、０．００６であった。また、上記感光性樹脂組成物６を膜厚4.2μｍとなるようにコートし、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１５ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は1.２μｍであり、波長３１４ｎｍのバンドパス干渉フィルタ（半値幅１０ｎｍ）を通して２００ｍＪの露光量で露光、現像した時の膜厚は3.1μｍであった。

感光性樹脂組成物６を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。液晶表示装置用カラーフィルタ２０及び透明基板２１Ｂ上に液晶駆動素子アレイ２４Ｂが形成されたアレイ基板３０の双方に配向膜を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製した。得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは１３μｍφ、高さ３．５μｍ、台形状の断面であり、一方、配向制御用突起は幅１０μｍのストライプ形状、高さ１．５μｍ、お椀型の半円形状断面で、いずれも要求特性を十分に満たすものであった。

得られたスペーサーの弾性特性を40ｍＮの荷重にて測定し、弾性復元率の値を算出したところ４０％という値であった。

液晶表示装置用カラーフィルタ２０及び透明基板２１Ｂ上に液晶駆動素子アレイ２４Ｂが形成されたアレイ基板３０の双方に配向膜を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製した。さらに、液晶を液晶セル内に封入して本発明のカラー液晶表示装置４０を作成し駆動させたところ良好に駆動していたが押圧試験を行ったところ輝度ムラが発生してしまった。

以上の比較例３及び比較例４のパネル特性の結果を実施例１の結果とともに下記表５に示す。

比較例５
マスクとしてスペーサー形成部がマスク開口１０μｍφの光完全透過部、配向制御用突起形成部がＩＴＯ薄膜からなるマスク開口１５μｍの半透過部、その他の部分が完全遮光部となっている波長選択性マスクにおいて、上記半透過部の３６５ｎｍにおける透過率が６５％、３３５ｎｍにおける透過率が４０％、３１４ｎｍにおける透過率が２０％であるものを使用する以外は感光性樹脂組成物１を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは１３μｍφ、高さ３．５μｍ、台形状の断面であり、一方、配向制御用突起は幅１０μｍのストライプ形状、高さ３．２μｍ、台形状の断面であり、要求特性を満たすものではなかった。

液晶表示装置用カラーフィルタ２０及び透明基板２１Ｂ上に液晶駆動素子アレイ２４Ｂが形成されたアレイ基板３０の双方に配向膜を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製したが、配向制御不良となり、良好な視野角が得られなかった。

比較例６
マスクとしてスペーサー形成部がマスク開口１０μｍφの光完全透過部、配向制御用突起形成部がＩＴＯ薄膜からなるマスク開口１５μｍの半透過部、その他の部分が完全遮光部となっている波長選択性マスクにおいて、上記半透過部の３６５ｎｍにおける透過率が３０％、３３５ｎｍにおける透過率が２３％、３１４ｎｍにおける透過率が１２％であるものを使用する以外は感光性樹脂組成物１を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。得られたパターンの形状を観察したところ、スペーサーは１３μｍφ、高さ３．５μｍ、台形状の断面であり、一方、配向制御用突起は幅１０μｍのストライプ形状、高さ２．５μｍ、お椀型の半円形状断面で配向制御用突起が高すぎ、要求特性を満たすものではなかった。

液晶表示装置用カラーフィルタ２０及び透明基板２１Ｂ上に液晶駆動素子アレイ２４Ｂが形成されたアレイ基板３０の双方に配向膜を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製したが、配向制御不良となり、良好な視野角が得られなかった。

比較例７
マスクとしてスペーサー形成部がマスク開口１０μｍφの光完全透過部、配向制御用突起形成部がＩＴＯ薄膜からなるマスク開口１５μｍの半透過部、その他の部分が完全遮光部となっている波長選択性マスクにおいて、上記半透過部の３６５ｎｍにおける透過率が４％、３３５ｎｍにおける透過率が０．０４％、３１４ｎｍにおける透過率が０．００１％であるものを使用する以外は感光性樹脂組成物１を用いて実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成したが、配向制御用突起のパターンが現像時に剥れてしまった。液晶表示装置用カラーフィルタ２０及び透明基板２１Ｂ上に液晶駆動素子アレイ２４Ｂが形成されたアレイ基板３０の双方に配向膜を形成し、周辺部をシールして貼り合わせ、液晶セルを作製したが、配向制御不良となり良好な視野角が得られなかった。

比較例５，６，７にて得られたパターンの形状を観察した結果を、下記表６にまとめた。

比較例５、６では、配向制御用突起の高さが高すぎ、形状が不良のため、配向制御不良となり、良好な視野角が得られなかった。比較例７では、配向制御用突起のパターンが現像時に剥れてしまった。

実施例２１〜２６、比較例８，９
実施例１の感光性樹脂組成物１を用い、波長選択性マスクの半透過部の透過率、半透過部の開口径が異なるものを使用する事で配向制御用突起の高さを変更した場合の液晶パネル視野角の良否を下記表7に示す。

上記表７から、配向制御用突起の高さがスペーサの高さの２/３を越える場合には、良好な視認性を持つ液晶パネルが得られないことがわかる。

実施例２７〜２９
マスクとして、半透過部の３６５ｎｍにおける透過率及び３１４ｎｍにおける透過率を種々変化させたことを除いて、実施例１と同様の方法で液晶表示装置用カラーフィルタ２０を作成した。得られたパターンの寸法・形状を、実施例１、比較例５〜７の値とともに、下記表８に示す。

上記表８より、実施例２７〜２９では、３６５ｎｍにおける透過率が５〜６０％の範囲である第１の波長透過性パターンと、３１４ｎｍにおける透過率が３６５ｎｍにおける透過率の１/５以下である第２の波長透過性パターンを有するフォトマスクを用いているため、スペーサーと配向制御用突起はいずれも要求特性を十分に満たしているが、上記条件から外れるフォトマスクを用いた比較例５〜７では、スペーサーと配向制御用突起はいずれも要求特性を満たすものではなかった。

本発明の一実施形態に係るＭＶＡ−ＬＣＤを示す図。 図１の変形例に係るＭＶＡ−ＬＣＤを示す図。 ＭＶＡ−ＬＣＤの動作を説明する図。 ＭＶＡ−ＬＣＤの動作を説明する図。

符号の説明

１１ａ,１１ｂ…透明基板、１２・・・遮光層、１３Ｒ……赤色画素層、１３Ｇ……緑色画素層、１３Ｂ……青色画素層、１４ａ、１４ｂ……透明導電膜、１６…スペーサー、１７…配向制御用突起、１４…配向制御用突起、１０…カラーフィルタ基板、２０…アレイ基板、３０…カラー液晶表示装置。

Claims (6)

1. 透明基板上に高さの異なる液晶表示装置用スペーサーと配向制御用突起を形成するための感光性樹脂組成物であって、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂の無水フタル酸付加体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、及び開始剤を含み、前記開始剤が波長２８０〜３３０ｎｍに吸収ピークを有する感光性重合開始剤Ａと、波長３５０〜４１０ｎｍに吸収ピークを持つ感光性材料Ｂとを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
2. 透明基板と、この透明基板上に形成された所定のパターンを有する遮光層と、この遮光層により区画された領域に配置された複数色の着色画素層と、前記遮光層上に積層された、前記基板間のギャップを一定に保持するための液晶表示装置用スペーサーと、前記着色画素層上に形成された配向制御用突起とを具備し、
   前記スペーサー及び配向制御用突起は、請求項１に記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなり、前記配向制御用突起の高さが前記スペーサーの高さの２/３以下であることを特徴とする液晶表示装置用基板。
3. 前記配向制御用突起と前記スペーサーが、１回のフォトリソグラフィの工程で形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置用基板。
4. 前記配向制御用突起の誘電正接が、液晶の駆動周波数範囲で０．０１以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置用基板。
5. 前記スペーサーの高さ方向に４０ｍＮの圧縮荷重を負荷し、荷重を除去した時の弾性復元率が５０％以上であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の液晶表示装置用基板。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の液晶表示装置用基板を備えることを特徴とする液晶表示装置。

Images