JPH10104418A

JPH10104418A - 液晶表示装置用基板および液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10104418A
Application number: JP26305796A
Authority: JP
Inventors: Junji Kajita; 純司梶田; Hideshi Nomura; 秀史野村; Takaharu Tsuda; 敬治津田; Shinichi Yamada; 申一山田; Tetsuya Goto; 哲哉後藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】表示品位に優れ、配向不良や表示欠陥、気泡の
発生などの問題の生じにくい、信頼性に優れる液晶表示
装置を作製する。【解決手段】表示時の非表示領域に固定されたスペーサ
ーを有し、そのスペーサーが、中央部の高さが周縁部の
高さに比べて高い形状である液晶表示装置用基板、およ
びそれを用いた液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペーサー機能を
有する液晶表示装置用基板、および、それを用いた液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている液晶表示装置では、
図１に示すように、液晶層の厚み（セルギャップ）を保
持するために、一般に、２枚の液晶表示装置用基板間
に、スペーサーとして、プラスチックビーズ、ガラスビ
ーズ、またはガラス繊維を使用している。これらのスペ
ーサーは、液晶表示装置を組み立てる際に、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
をスペーサーとして用いた液晶表示装置が提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スペーサーとしてプラ
スチックビーズなどを散布して用いる液晶表示装置で
は、スペーサーの位置が定まっておらず、基板上の表示
領域にもスペーサーが存在した。表示領域に存在するス
ペーサーによって、入射光が散乱され、液晶表示装置の
表示品位が低下するという問題があった。

【０００５】散布されるスペーサーは、通常、球状ある
いは棒状の形であり、このため、液晶表示装置の製造
時、２枚の基板を圧着する際に、スペーサーが点または
線で基板と接触するために、基板上の配向膜や透明電極
が破損する場合があり、それにより、表示欠陥が発生す
るおそれがあった。さらに配向膜や透明電極の破損によ
り、液晶が汚染され、液晶に印加される実効電圧が低下
するおそれもあった。

【０００６】一方、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ペ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装置においても、２
枚の基板を圧着する際に、スペーサーが対向する基板上
の配向膜や配線を傷付け、配向不良や表示欠陥が起きる
場合があった。また、液晶注入時、スペーサーを起点と
して気泡が発生し、表示品位が低下する場合があった。

【０００７】本発明は、前記の問題点に鑑み、基板の圧
着工程に生じうる、配向膜や透明電極の破損に起因する
配向不良や表示欠陥、および、スペーサーを起点とした
気泡による表示品位の低下が起こりにくい液晶表示装置
用基板、およびそれを用いた液晶表示装置を提供するも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
最上層中央部が最上層周縁部に比べて高い形状である固
定されたスペーサーを非表示領域に有する液晶表示装置
用基板、および、少なくとも一方の基板が、固定された
スペーサーを非表示領域に有し、該スペーサーの最上層
中央部が、最上層周縁部に比べて高い形状、または、最
上層周縁部に比べて高い最上層中央部が潰れた形状をも
つことを特徴とする２枚の基板により液晶層を挟持した
液晶表示装置によって達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を以下に詳細に説明する。

【００１０】液晶表示装置は、液晶の電気光学応答を用
いることにより、画像や文字の表示や、情報処理などに
用いられるものであり、具体的には、パソコン、ワード
プロセッサー、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や、液晶プロジェクションなどに
用いられるものである。

【００１１】本発明の液晶表示装置用基板は、電極や液
晶配向膜の有無を問わず、液晶表示装置に用いられ、液
晶層を挟持する基板である。具体的には、通常のガラス
基板や、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、メタル・イン
シュレーター・メタル（ＭＩＭ）、バリスタ、ダイオー
ドなどのアクティブ素子を有する基板、カラーフィルタ
ーなどが挙げられるが、スペーサーの形成し易さの点か
ら、カラーフィルターが好ましい。

【００１２】本発明でのカラーフィルターは、任意の光
を透過する着色層からなる画素を有する基板である。通
常、赤、緑、青の３原色で画素は構成される。

【００１３】着色層は、液晶中に表示不良の原因となる
不純物を溶出しなければ、いかなる材質のものであって
も良い。具体的な材質としては、任意の光のみを透過す
るように膜厚制御された無機膜や、染色、染料分散ある
いは顔料分散された着色樹脂膜などがある。着色樹脂膜
として用いられる樹脂に特に制限は無く、アクリル、ポ
リビニルアルコール、ポリイミドなどを使用することが
できる。なお、製造プロセスの簡便さや耐候性などの面
から、着色膜としては、顔料分散された樹脂膜を用いる
ことが好ましい。特に、耐熱性、耐薬品性が他の樹脂に
比べて優れていることから、顔料分散されたポリイミド
膜を用いることが好ましい。

【００１４】本発明でのカラーフィルターにおいては、
画素間にブラックマトリックスを配置することが望まし
い。ブラックマトリックスは、画素間の非表示領域に形
成された遮光膜である。ブラックマトリックスの配置に
より、液晶表示装置のコントラストの向上や、光による
液晶表示装置の駆動素子の誤動作を防止することができ
る。

【００１５】ブラックマトリックスとしては、通常Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属およびその酸化物、窒化物の
膜や、樹脂中に遮光剤を分散させた樹脂膜が用いられ
る。これらのブラックマトリックスは、いずれも好適に
用いられるが、低コストで製造でき、かつ低反射化が容
易なことから、ポリイミドなどの樹脂中に黒色顔料など
を分散させた樹脂膜からなるブラックマトリックスを用
いることが好ましい。

【００１６】本発明でのカラーフィルターに用いられる
顔料には特に制限はないが、耐光性、耐熱性、耐薬品性
に優れたものが望ましい。代表的な顔料の具体的な例を
カラーインデックス（ＣＩ）ナンバーで示す。黄色顔料
の例としてはピグメントイエロー２０、２４、８３、８
６、９３、９４、１０９、１１０、１１７、１２５、１
３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５
４、１６６、１７３などがあげられる。橙色顔料の例と
してはピグメントオレンジ１３、３１、３６、３８、４
０、４２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５
などが挙げられる。赤色顔料の例としてはピグメントレ
ッド９、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６
６、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１
６、２２４などが挙げられる。紫色顔料の例としてはピ
グメントバイオレット１９、２３、２９、３２、３３、
３６、３７、３８などが挙げられる。青色顔料の例とし
てはピグメントブルー１５（１５：３、１５：４、１
５：６など）、２１，２２、６０、６４などが挙げられ
る。緑色顔料の例としてはピグメントグリーン７、１
０、３６、４７などが挙げられる。黒色顔料の例として
はピグメントブラック７などが挙げられる。本発明では
これらに限定されず種々の顔料を、単独で、または複数
を混合して使用する事ができる。なお、顔料は必要に応
じて、ロジン処理，酸性基処理，塩基性処理などの表面
処理が施されている物を使用してもよい。

【００１７】本発明での顔料が分散されたポリイミド膜
の形成方法の一つに、顔料を分散したポリアミック酸溶
液を基板上に塗布する方法がある。ポリアミック酸は、
一般式（１）で表わされる構造単位を主成分とする。

【００１８】

【化１】ここで一般式（１）のｎは１〜２である。Ｒ¹は少なく
とも２個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
または芳香族複素環を含有し、かつ炭素数６から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
ルフォン基、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
されるものではない。またＲ²は少なくとも２個の炭素
原子を有する２価の有機基である。耐熱性の面から、Ｒ
²は環状炭化水素、芳香族環または芳香族複素環を含有
し、かつ炭素数６から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、ジフェニルスルフォン基、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など
が挙げられるがこれらに限定されるものではない。一般
式（１）で表わされる構造単位を主成分とするポリマは
Ｒ¹、Ｒ²がこれらの内各々１個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って
も良い。

【００１９】基板との接着力を向上させるため耐熱性を
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させても良い。またアミン末端
の封止剤として無水マレイン酸などの無水物をポリイミ
ド前駆体の重合終了後に末端濃度に応じて加え、反応さ
せても良い。ポリイミド膜の力学的特性は、分子量が大
きいほど良好である。このため、ポリイミド前駆体の分
子量も大きい事が望まれる。一方、ポリイミド前駆体を
湿式エッチングによりパターン加工を行う場合、ポリイ
ミド前駆体の分子量が大き過ぎると、現像に要する時間
が長くなり過ぎるという問題がある。このため通常重合
度は、５から１０００の範囲にする事が望ましい。

【００２０】このような顔料が分散されたポリアミック
酸からなる、着色膜を化学処理または加熱処理し，イミ
ド環やその他の環状構造を有するポリマ（ポリイミド、
ポリアミドイミド）となすことにより顔料分散ポリイミ
ド膜が得られる。このほか、ポリアミック酸エステルな
どからポリイミド膜を得ることもできる。

【００２１】カラーフィルター表面には、必要に応じ
て、透明導電膜が形成される。透明導電膜としては、透
明性が高く、カラー表示適性を損なわれないものが好ま
しい。透明導電膜の具体的な例として、酸化スズ、酸化
スズ−インジウム（ＩＴＯ）、酸化アンチモンなどが挙
げられるが、特にこれらに限定されない。また、透明導
電膜の形成方法としては、ディッピング（Ｄｉｐ）法、
化学気相成長（ＣＶＤ）法、物理気相成長（ＰＶＤ）
法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法などの方法が挙げられる。透明導電膜としては、
透明性、導電性の面から、ＩＴＯのスパッタリング膜、
イオンプレーティング膜が好ましい。

【００２２】本発明におけるスペーサーは、液晶表示装
置を作製した際に、図２に示されるように、対向基板と
接するものである。これにより対向基板との間に、一定
のギャップが保持される。このギャップに、液晶が注入
される。

【００２３】本発明で言う非表示領域は、画像や文字を
表示する際に、常に明または暗状態に固定された領域で
あるが、通常、暗状態すなわち遮光された領域である。
具体的には、ＴＦＴ基板の配線部や、配線部上に形成さ
れたブラックマトリックス上、カラーフィルターのブラ
ックマトリックス上などが挙げられる。これらの遮光さ
れた領域に本発明の固定されたスペーサーが配置され
る。なお、スペーサー自体が、遮光性を示す場合には、
どこに配置されてもよい。

【００２４】スペーサーの形成は、フォトリソグラフィ
ーや印刷、電着などの方法によって行われる。スペーサ
ーを容易に設計通りの位置に形成でき、例えば、表示部
の遮光領域に正確に配置できるので、フォトリソグラフ
ィーによって形成することが好ましい。

【００２５】液晶表示装置用基板がカラーフィルターの
場合、スペーサーの形成は、カラーフィルターの形成工
程中、あるいは、カラーフィルター表面に導電性膜が形
成された後など、どのような工程で設置されても良い。

【００２６】本発明におけるスペーサーに用いられる材
料には特に制限はないが、液晶表示装置用基板がカラー
フィルターである場合、製造の容易さからカラーフィル
ター形成材料で形成されていることが好ましい。

【００２７】本発明におけるスペーサーの高さは、１〜
９μｍが好ましく、さらには２〜８μｍ、さらには３〜
７μｍが好ましい。スペーサーの高さが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
り、例えば、ＴＮモードでは、デスクリネーションが生
じるなどの問題が起きやすい。一方、９μｍを超えると
液晶表示装置のセルギャップが大きくなり過ぎ、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、スペーサーの高さとは、１個のスペーサーに着
目し、表示部平坦部（カラーフィルターの場合には着色
層、ＴＦＴ基板の場合には透過電極）と該スペーサー頂
点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、スペーサーの頂点と各
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。

【００２８】本発明で言う、最上層中央部が最上層周縁
部より高い形状とは、図３に典型的な例が示されている
ようなスペーサーの断面（液晶表示装置用基板に対し
て、最上層中央部を含む垂直な面）の形状を指し、最上
層中央部の高さの最大値が、最上層周縁部の高さの最大
値より高い形状を意味する。

【００２９】本発明でいう最上層中央部とは、図４、図
５、図６に示すように、スペーサー最上層の、最上膜面
と最下膜面の高さの半値での、液晶表示素子用基板に対
して平行なスペーサー断面の重心を中心とした、断面積
の１／９の領域を指す。

【００３０】本発明で言う周縁部とは、図４、図５、図
６に示すように、スペーサー最上層の、最上膜面と最下
膜面の高さの半値での、液晶表示素子用基板に対して平
行なスペーサー断面の重心を中心とした、周縁の、断面
積の５／９の領域を指す。

【００３１】最上層中央部が最上層周縁部より高くな
い、図７に示されるような形状のスペーサーは、図８に
示すように、基板の圧着時に、対向する基板と点または
線で接触するため、スペーサーが対向する基板上の配線
や配向膜を傷つけ、表示欠陥や配向不良による表示品位
の低下が起こる場合があった。これに対し、本発明の最
上層中央部が最上層周縁部より高い形状のスペーサー
は、図９に示すように、基板の圧着時に、スペーサーが
対向する基板と面で接触するため、対向する基板上の配
線や配向膜を傷つけにくくなり、表示欠陥や配向不良に
よる表示品位の低下が起きにくくなる。

【００３２】また、最上層中央部が最上層周縁部より高
くない形状のスペーサーは、図１０に示すように、スペ
ーサーと、対向する基板との間に、液晶が十分注入され
ず、スペーサーを起点として、気泡が形成されやすい。
このような気泡が表示領域に移動すると表示品位を低下
させる。これに対し、本発明の最上層中央部が最上層周
縁部より高い形状のスペーサーは、図１１に示すよう
に、液晶がスペーサーと対向する基板との間に、スムー
ズに注入され、気泡は形成されにくい。

【００３３】本発明のスペーサーでの最上層中央部の高
さは、最上層周縁部の高さに比べて、通常、０．０５〜
２μｍ、好ましくは、０．１〜１μｍ高い。最上層中央
部の高さが、最上層周縁部の高さに比べて低すぎると、
周縁部に突起があった場合に、ラビングの際、その周縁
部の突起の欠けが発生し、液晶が汚染され、配向不良に
よる表示品位の低下が起こる場合がある。逆に、最上層
中央部の高さが、最上層周縁部の高さに比べて高すぎる
と、スペーサー中央部の強度が低下し、ラビング処理や
パネル組み時の負荷により、中央部が折れて、スペーサ
ーの欠けが生じるおそれがある。この欠けた破片が液晶
中を浮遊することにより液晶の配向が乱れ、表示不良が
誘起される場合がある。

【００３４】最上層中央部が最上層周縁部より高い形状
であるスペーサーは、たとえば次のような方法により作
製される。黒色顔料を分散した熱硬化性樹脂被膜を、基
板上に形成し、パターン加工後、熱硬化を行いブラック
マトリックスを作製する。赤色顔料を分散した熱硬化性
樹脂被膜を積層し、パターン加工を行い、表示画面部の
ほかに、ブラックマトリックス上に赤色顔料分散樹脂被
膜からなる突起部を形成して、樹脂の熱硬化を行う。次
に、同様な手法により、緑色顔料を分散した熱硬化性樹
脂被膜を表示画面部に形成すると同時に、ブラックマト
リックス上の赤色顔料分散樹脂被膜からなる突起部上に
積層して熱硬化を行う。そして、青色顔料を分散した熱
硬化性樹脂被膜を、同様に、表示画面部とブラックマト
リックス上の赤色と緑色顔料分散樹脂被膜の重ね合わせ
からなる突起部上に積層して熱硬化を行うことにより、
赤、緑、青の色重ねからなる、遮光部に固定されたスペ
ーサーが形成される。この際、熱硬化温度などの製造条
件によって、スペーサーの周縁部に突起部が発生する場
合があるが、表示画面部上とブラックマトリックス上
（スペーサー上も含む）に透明な被膜からなるオーバー
コート膜を形成すると、オーバーコート膜がスペーサー
の周縁部の突起部を滑らかに被覆して、図１２に示すよ
うな最上層中央部が最上層周縁部より高い形状であるス
ペーサーが形成される。

【００３５】オーバーコート膜は、突起部の被覆性と透
明性に優れ、液晶中に表示不良の原因となる不純物を溶
出しなければ、どのような材質のものであっても良く、
無機ガラス膜や、樹脂膜などが用いられる。具体的な例
として、無機ガラス膜としては、テトラメトキシシラン
の縮合物やテトラエトキシシランの縮合物など、樹脂膜
としては、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリイミ
ド、ポリイミドシロキサンなどが挙げられるが、これら
に限定されない。なお、より簡便なプロセスで形成する
ことができることから、オーバーコート膜として樹脂膜
を使用することが望ましい。また、樹脂膜としては、耐
熱性、耐薬品性に優れることから、ポリイミド、ポリイ
ミドシロキサンを用いることが好ましい。

【００３６】上記のスペーサーを形成する工程で、着色
被膜の形成の順序は、上記の赤、緑、青の順に限らず、
どのような順序であってもかまわない。また、本発明
は、上記の方法に限らず、最上層中央部が最上層周縁部
より高い形状であるスペーサーを形成できるのであれ
ば、どのような方法も採用することができる。

【００３７】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００３８】実施例１（カラーフィルターの作製）温度計および乾燥窒素導入
口と攪拌装置を付した３０００ｍｌの４つ口フラスコ
に、ピロメリット酸二無水物１０９．１ｇ（０．５モル
当量）、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物１６１．１ｇ（０．５モル当量）、
４，４´−ジアミノジフェニルエーテル１９０．２ｇ
（０．９５モル当量）、ビス−３−（アミノプロピル）
テトラメチルシロキサン１２．４ｇ（０．０５モル当
量）、γ−ブチロラクトン１５００ｇ、およびＮ−メチ
ル−２−ピロリドン３９１．２ｇを投入し、乾燥窒素流
入下、５０℃で５時間攪拌してポリアミック酸溶液（ポ
リマー濃度２０重量％）を得た。

【００３９】このポリアミック酸溶液を２００ｇ取り出
し、それにγ−ブチロラクトン１８６ｇ、ブチルセロソ
ルブ６４ｇを添加して、ポリマー濃度１０重量％のポリ
アミック酸溶液を得た。

【００４０】また、温度計および乾燥窒素導入口と攪拌
装置を付した２０００ｍｌの４つ口フラスコ中にγ−ア
ミノプロピルメチルジエトキシシラン１９１．４ｇ（１
モル当量）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５４１．０
ｇ、水３６．０ｇ（２モル当量）を入れ、乾燥窒素流入
下、５０℃で３間攪拌し、γ−アミノプロピルメチルジ
エトキシシランの加水分解を完了した。その後、３，３
´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物４
４．１ｇ（０．１５モル当量）、ピロメリット酸二無水
物３２．７ｇ（０．１５モル当量）、３，３´，４，４
´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物１６．１
ｇ（０．０５モル当量）、およびＮ−メチル−２−ピロ
リドン１０６ｇ、３−メチル−３−メトキシブタノール
１００ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間攪
拌してポリイミドシロキサン前駆体溶液を得た。

【００４１】ピグメントブラック７（カーボンブラッ
ク）４ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４０ｇ、ブチル
セロソルブ６ｇをガラスビーズ１００ｇとともにホモジ
ナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理
後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度８重量
％の顔料分散液を得た。

【００４２】顔料分散液３０ｇに、前記のポリマー濃度
１０重量％のポリアミック酸溶液２５ｇを添加混合し、
黒色ペーストを作製した。本ペーストを無アルカリガラ
ス基板上に塗布後、１２０℃でプリベークを行い、ポリ
イミド前駆体黒色着色膜を形成した。冷却後、ポジ型フ
ォトレジストを塗布し、９０℃で加熱乾燥してフォトレ
ジスト被膜を形成した。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、ポリイミド前駆体
黒色着色膜のエッチングを同時に行い、開口部を形成し
た。エッチング後、不要となったフォトレジスト層をメ
チルセルソルブアセテートにて剥離した。エッチングさ
れたポリイミド前駆体黒色着色膜を２９０℃に加熱して
熱硬化を行い、ポリイミドに転換して樹脂ブラックマト
リックスを形成した。

【００４３】ピグメントレッド１７７（アントラキノン
レッド）４ｇ、γ−ブチロラクトン４０ｇ、ブチルセロ
ソルブ６ｇをガラスビーズ１００ｇとともにホモジナイ
ザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガ
ラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度８重量％の顔
料分散液を得た。

【００４４】顔料分散液３０ｇに、前記のポリマー濃度
１０重量％のポリアミック酸溶液３０ｇを添加混合し、
赤色ぺーストを得た。

【００４５】樹脂ブラックマトリックス上に赤色ペース
トを塗布し、プリベークを行い、ポリイミド前駆体赤色
着色膜を形成した。フォトレジストを用い、前記と同様
な手段により、赤色画素の形成とともに、表示画面部お
よび額縁、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１段目を形成し、２９０℃に加
熱して熱硬化を行った。

【００４６】ピグメントグリーン７（フタロシアニング
リーン）３．６ｇ、ピグメントイエロー８３（ベンジジ
ンイエロー）０．４ｇ、γ−ブチロラクトン３２ｇ、ブ
チルセロソルブ４ｇをガラスビーズ１２０ｇとともにホ
モジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処
理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度１０
重量％の顔料分散液を得た。

【００４７】顔料分散液３２ｇに、前記のポリマー濃度
１０重量％のポリアミック酸溶液３０ｇを添加混合し、
緑色カラーぺーストを得た。

【００４８】赤色ぺーストを用いた時と同様にして、緑
色画素の形成とともに、表示画面部および額縁、額縁周
辺部のシール部の樹脂ブラックマトリックス上の赤色積
層膜上に、スペーサーの２段目を形成し、２９０℃に加
熱して熱硬化を行った。

【００４９】前記のポリマー濃度１０重量％のポリアミ
ック酸溶液６０ｇと、ピグメントブルー１５（フタロシ
アニンブルー）２．８ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
３０ｇ、ブチルセロソルブ１０ｇをガラスビーズ１５０
ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３
０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、
青色カラーペーストを得た。

【００５０】前記と同様な手順により、青色画素の形成
とともに、表示画面部および額縁、額縁周辺部のシール
部の樹脂ブラックマトリックス上の赤色および緑色積層
膜上に、スペーサーの３段目を形成し、２９０℃に加熱
して熱硬化を行った。

【００５１】次に、ポリイミドシロキサン前駆体溶液を
基板上に塗布し、１４０℃でプリベーク、２９０℃で熱
硬化を行い、ポリイミドシロキサンからなるオーバーコ
ート膜を形成した。

【００５２】オーバーコート膜上にスパッタリング法に
てＩＴＯ層を形成し、液晶表示装置用基板として用いら
れるカラーフィルターを得た。

【００５３】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ６μｍ）の観察および測定を行った。
観察および測定は、光学顕微鏡、触針式表面粗さ測定
機、走査型電子顕微鏡を用いて行った。まず、光学顕微
鏡で、スペーサーの最上層を観察したところ、中央部が
周縁部より高い形状であった。次に、原子間力顕微鏡を
用いて、最上層中央部と最上層周縁部の高さの差を測定
したところ、０．８μｍであった。さらに走査型電子顕
微鏡を用いて観察したところ、原子間力顕微鏡を用いた
場合と同様に、最上層中央部と周縁部の高さの差は、
０．８μｍであった。

【００５４】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
スペ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装置用基板について
も、ポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施し
た。

【００５５】この２枚の基板をエポキシ接着材をシール
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
示装置を作製した。

【００５６】この液晶表示装置に、配向不良や気泡によ
る、表示不良は起こらなかった。

【００５７】この表示装置を解体して、スペーサーが対
向する液晶表示装置用基板上の配線や配向膜を、光学顕
微鏡を用いて観察したところ、スペーサーによる傷付き
は確認されなかった。

【００５８】比較例１（カラーフィルターの作製）ポリイミドシロキサン前駆
体溶液を基板上に塗布して、ポリイミドシロキサンから
なるオーバーコート膜を形成する工程を省き、それ以外
は、実施例１と同様にしてカラーフィルターを作製し
た。

【００５９】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ６μｍ）の形状の観察および測定を行
った。観察は、光学顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査型電
子顕微鏡を用いて行った。まず、光学顕微鏡で、スペー
サーの最上層を観察したところ、スペーサー中央部の高
さが周縁部の高さより低いことを確認した。同様に、原
子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡を用いて観察を行った
ところ、スペーサー中央部の高さが周縁部の高さより低
いことを確認した。

【００６０】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
スペ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装置用基板について
も、ポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施し
た。

【００６１】この２枚の基板をエポキシ接着材をシール
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
示装置を作製した。

【００６２】この液晶表示装置を観察したところ、駆動
しても、応答をしない画素が液晶表示装置装置の表示画
面に存在した。さらに、スペーサー周縁部に気泡が確認
された。

【００６３】この表示装置を解体し、光学顕微鏡を用い
て、スペーサーが対向する基板上の配線や配向膜を観察
したところ、スペーサーによる傷付きが確認された。

【００６４】実施例２（カラーフィルターの作製）温度計および乾燥窒素導入
口と攪拌装置を付した３０００ｍｌの４つ口フラスコ
に、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物２９４．２ｇ（１モル当量）、４，４´−ジア
ミノジフェニルエーテル９５．１ｇ（０．４７５モル当
量）、３，３´−ジアミノジフェニルスルホン１１７．
９ｇ（０．４７５モル当量）、ビス−３−（アミノプロ
ピル）テトラメチルシロキサン１２．４ｇ（０．０５モ
ル当量）、γ−ブチロラクトン１４００ｇ、およびＮ−
メチル−２−ピロリドン１５８．８ｇを投入し、乾燥窒
素流入下、６０℃で４時間攪拌してポリアミック酸溶液
（ポリマー濃度２５重量％）を得た。

【００６５】このポリアミック酸溶液を２００ｇ取り出
し、それにγ−ブチロラクトン２２５ｇ、ブチルセロソ
ルブ７５ｇを添加して、ポリマー濃度１０重量％のポリ
アミック酸溶液を得た。

【００６６】ピグメントブラック７（カーボンブラッ
ク）３ｇ、ピグメントブルー１５（フタロシアニンブル
ー）１ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４０ｇ、ブチル
セロソルブ６ｇをガラスビーズ１００ｇとともにホモジ
ナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理
後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料濃度８重量
％の顔料分散液を得た。この顔料分散液３０ｇに、前記
のポリマー濃度１０重量％のポリアミック酸溶液２５ｇ
を添加混合し、黒色ペーストを作製した。

【００６７】この黒色ペーストを用い、実施例１と同様
な手法により、樹脂ブラックマトリックスを形成した。

【００６８】前記のポリマー濃度１０重量％のポリアミ
ック酸溶液６０ｇと、ピグメントブルー１５（フタロシ
アニンブルー）２．６ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
２８ｇ、ブチルセロソルブ１０ｇをガラスビーズ１５０
ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３
０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、
青色カラーペーストを得た。

【００６９】樹脂ブラックマトリックス上にこの青色ペ
ーストを塗布し、プリベークを行い、ポリイミド前駆体
青色着色膜を形成した。フォトレジストを用い、実施例
１と同様な手段により、青画素の形成とともに、表示画
面部および額縁、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１段目を形成し、２９０
℃に加熱して熱硬化を行った。

【００７０】次に、実施例１で用いた赤色ペーストを塗
布し、赤色画素の形成とともに、表示画面部および額
縁、額縁周辺部のシール部の樹脂ブラックマトリックス
上の青色積層膜上に、スペーサーの２段目を形成し、２
９０℃に加熱して熱硬化を行い、その後、同様にして、
実施例１で用いた緑色ペーストを用い、緑色画素の形成
とともに、表示画面部および額縁、額縁周辺部のシール
部の樹脂ブラックマトリックス上の青色および赤色積層
膜上に、スペーサーの３段目を形成し、２９０℃に加熱
して熱硬化を行った。

【００７１】そして、実施例１で用いたポリイミドシロ
キサン前駆体溶液を使用して、ポリイミドシロキサンか
らなるオーバーコート膜を形成し、オーバーコート膜上
にスパッタリング法にてＩＴＯ層を形成して、液晶表示
装置用基板として用いられるカラーフィルターを得た。

【００７２】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ３μｍ）の観察および測定を実施例１
と同様にして行った。光学顕微鏡で、スペーサーの最上
層を観察したところ、中央部が周縁部より高い形状であ
った。次に、原子間力顕微鏡を用いて、最上層中央部と
最上層周縁部の高さの差を測定したところ、０．２μｍ
であった。さらに走査型電子顕微鏡を用いて観察したと
ころ、原子間力顕微鏡を用いた場合と同様に、最上層中
央部と周縁部の高さの差は、０．２μｍであった。

【００７３】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
カラーフィルターを用い、実施例１と同様にして液晶表
示装置を作製した。この液晶表示装置に、配向不良や気
泡による、表示不良は起こらなかった。

【００７４】この表示装置を解体して、スペーサーが対
向する液晶表示装置用基板上の配線や配向膜を、光学顕
微鏡を用いて観察したところ、スペーサーによる傷付き
は確認されなかった。

【００７５】比較例２（カラーフィルターの作製）ポリイミドシロキサン前駆
体溶液を基板上に塗布して、ポリイミドシロキサンから
なるオーバーコート膜を形成する工程を省き、それ以外
は、実施例２と同様にしてカラーフィルターを作製し
た。

【００７６】（形状の確認）カラーフィルター上のスペ
ーサー１個（高さ３μｍ）の形状の観察および測定を行
った。光学顕微鏡で、スペーサーの最上層を観察したと
ころ、スペーサー中央部の高さが周縁部の高さより低い
ことを確認した。同様に、原子間力顕微鏡、走査型電子
顕微鏡を用いて観察を行ったところ、スペーサー中央部
の高さが周縁部の高さより低いことを確認した。

【００７７】（カラー液晶表示装置の作製と評価）この
スペーサーが設けられたカラーフィルターを用い、実施
例１と同様にして、液晶表示装置を作製した。

【００７８】この液晶表示装置を観察したところ、駆動
しても、応答をしない画素が液晶表示装置の表示画面に
存在した。さらに、スペーサー周縁部に気泡が確認され
た。

【００７９】この表示装置を解体し、光学顕微鏡を用い
て、スペーサーが対向する基板上の配線や配向膜を観察
したところ、スペーサーによる傷付きが確認された。

【００８０】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置用基板は、非表示
領域に固定されたスペーサーを有し、該スペーサーが、
その中央部の高さが周縁部の高さに比べて高い形状であ
り、これを用いて液晶表示装置を作製した場合に以下の
効果が得られる。

【００８１】（１）スペーサーによる、対向液晶表示装
置用基板上の配向膜や配線の傷付けによる、配向不良や
表示不良を低減し、その結果、表示品位の良い液晶表示
装置の製造歩留まりが増大する。

【００８２】（２）液晶注入時に発生する、スペーサー
を起点とした気泡の発生を低下させ、表示品位の良い液
晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のビース状スペーサーを用いた、カラー液
晶表示装置の概略図である。

【図２】本発明のスペ−サ−を形成したカラーフィルタ
ーを用いた、カラー液晶表示装置の概略図である。

【図３】中央部の高さが周縁部の高さに比べて高い形状
のスペーサー例の概略図である。

【図４】スペーサー最上層中央部とスペーサー最上層周
縁部の概略図である。

【図５】スペーサー最上層中央部とスペーサー最上層周
縁部の概略図である。

【図６】スペーサー最上層中央部とスペーサー最上層周
縁部の概略図である。

【図７】中央部の高さが周縁部の高さに比べて低い形状
のスペーサー例の概略図である。

【図８】スペーサーが対向基板と接触する際の、模式図
である。

【図９】スペーサーが対向基板と接触する際の、模式図
である。

【図１０】スペーサー最上層の断面形状の、中央部の高
さが周縁部の高さに比べて低い形状のスペーサーを有す
る液晶表示装置用基板を用いた場合の液晶注入時の模式
図である。

【図１１】スペーサー最上層の断面形状の、中央部の高
さが周縁部の高さに比べて高い形状のスペーサーを有す
る液晶表示装置用基板を用いた場合の液晶注入時の模式
図である。

【図１２】ブラックマトリクス上に赤、緑、青の色重
ね、および、オーバーコート膜を形成することにより得
られた、中央部の高さが周縁部の高さに比べて高い形状
のスペーサーである。

【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５：ＴＦＴ６：配向膜７：液晶８：ＩＴＯ９：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：オーバーコート１５：ビーズスペーサー１６：スペーサー１７：スペーサー１８：スペーサー１９：スペーサー最上層２０：スペーサーを形成する最上層以外の層２１：基板２２：最上層中央部２３：最上層周縁部２４：スペーサー最上層２５：スペーサーを形成する最上層以外の層２６：基板２７：スペーサー断面の重心２８：スペーサー２９：基板３０：対向基板３１：気泡３２：液晶３３：スペーサー３４：基板３５：オーバーコート膜３６：スペーサー３７：青色層３８：緑色層３９：赤色層４０：基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田申一滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内 (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】非表示領域に固定されたスペーサーを有
し、該スペーサーの最上層中央部が最上層周縁部に比べ
て高い形状であることを特徴とする液晶表示装置用基
板。
【請求項２】スペーサーの最上層中央部が最上層周縁部
に比べて、０．０５〜２μｍ高いことを特徴とする請求
項１記載の液晶表示素子用基板。
【請求項３】基板のスペーサーが形成された面の側に導
電性膜を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表
示素子用基板。
【請求項４】基板が着色剤を含むカラーフィルターであ
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用基
板。
【請求項５】スペーサーが着色剤を含んだ樹脂の単一
色、または色重ねからなることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示装置用基板。
【請求項６】スペーサーが着色剤を含んだ樹脂の単一
色、または色重ねからなる膜上にオーバーコート膜が形
成されたものであることを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置用基板。
【請求項７】着色剤を含んだ樹脂がポリイミドであるこ
とを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置用基板。
【請求項８】形成されたスペーサーの高さが１〜９μｍ
であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用
基板。
【請求項９】２枚の基板により液晶層を挟持した液晶表
示装置において、少なくとも一方の液晶表示素子用基板
が、非表示領域に固定されたスペーサーを有し、該スペ
ーサーの最上層中央部が、最上層周縁部に比べて高い形
状、または、最上層周縁部に比べて高い最上層中央部が
潰れた形状をもつことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】少なくとも一方の基板の液晶層側の面に
導電性膜を有することを特徴とする請求項９記載の液晶
表示装置。
【請求項１１】２枚の基板により液晶層を挟持したカラ
ー液晶表示装置において、少なくとも一方の基板が、着
色剤を含んだ樹脂の色重ねからなる固定されたスペーサ
ーを非表示領域に有し、該スペーサーの最上層中央部
が、最上層周縁部に比べて高い形状、または、最上層周
縁部に比べて高い最上層中央部が潰れた形状である液晶
表示装置。
【請求項１２】着色剤を含んだ樹脂がポリイミドである
ことを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。