JPH11311795A - 液晶表示装置用基板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、十分なセルギャップを実現す
るとともに、形成されたスペーサーが脱落しにくい液晶
表示装置用基板を提供し、液晶表示装置の生産性を上げ
ると共に表示品位の低下を防止することにある。 【解決手段】スペーサーを構成する層の少なくとも一層
のガラス転移温度を特定の範囲に設定すること。液晶表
示装置用基板上の非表示領域に固定されたスペーサーを
有し、そのスペーサーのガラス転移温度が、２５０℃以
下であることを特徴とする液晶表示装置用基板及びそれ
を有する液晶表示装置。

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及びそれを含む液晶表示装置
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は、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プラスチックビー
ズ、ガラスビーズ又はガラス繊維を挟んでスペーサーと
して使用している。ここでプラスチックビーズ等のスペ
ーサーは散布されるため、電極基板とカラーフィルター
基板のどの位置（面内位置）に配置されるか定まってい
ない。

【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、特開
平７−３１８９５０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】プラスチックビーズ等
をスペーサーとして用いる液晶表示装置においては、プ
ラスチックビーズ等のスペーサーの位置が定まっておら
ず、液晶表示装置用基板上の表示領域（遮光部を除く画
面内の光透過部）にもスペーサーが存在する。そのスペ
ーサーによる、光の散乱や透過により、液晶表示装置の
表示品位が低下するという問題がある。

【０００５】プラスチックビーズ等のスペーサーを散布
して使用する液晶表示装置には、この他にも下記の問題
がある。すなわち、均一にスペーサーが液晶表示装置内
に、散布されず、スペーサーが一部にたまるという現象
が生じることがある。このような現象が生じると、スペ
ーサーが集まった部分の表示品質が悪化し、またセルギ
ャップの正確な保持の面でも問題があった。従って、ス
ペーサーを均一に散布する工程が必要であったり、ある
いはスペーサーの粒度分布を高精度に管理することが必
要であることから、簡便な方法で安定した表示品位の液
晶表示装置を得ることが難しい。

【０００６】これらの問題点に対して、特開昭５６−１
４０３２４、特開昭６３−８２４０５４、特開平４−９
３９２４、特開平５−１９６９４６では、２色あるいは
３色の着色層を重ね合わせた構造をスペーサーとして用
いることが提案されている。これら開示技術で実際に得
られた液晶表示装置用基板においては、スペーサーが脱
落する場合があった。

【０００７】スペーサーの脱落は、スペーサーを有する
液晶表示装置用基板が温度変化を生じた際に発生する場
合があった。温度変化が生じる場合としては、電極作製
時や配向膜焼成等が挙げられ、液晶表示装置作製工程に
おいては少なくとも１００℃以上の温度変化にさらされ
る。温度変化により、スペーサを構成する材料内や基板
との間でヤング率や熱膨張率の差や変化によって応力が
発生し、結果的にスペーサーが脱落する。

【０００８】他にスペーサーが脱落する場合としては、
ラビングによる液晶配向処理時が挙げられる。ラビング
時に、基板に対して平行方向に大きな力がスペーサーに
かかり、スペーサーが脱落する。

【０００９】また、接着性の樹脂を用いて、固定された
スペーサーを有する液晶表示装置用基板と対向する基板
とを固定しする場合、上記した様な温度変化や外部から
の衝撃等によって、固定されたスペーサーと接着性の樹
脂間や固定されたスペーサーとその基板間、または固定
されたスペーサー内等で剥がれが発生し、スペーサーが
脱落する場合があった。

【００１０】本発明の目的は、十分なセルギャップを実
現するとともに、形成されたスペーサーが脱落しにくい
液晶表示装置用基板を提供し、液晶表示装置の生産性を
上げると共に表示品位の低下を防止することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
問題点を解決する手段を鋭意検討した結果、スペーサー
を構成する層の少なくとも一層のガラス転移温度を、特
定の範囲に設定することにより、上記の目的を達成する
ことができることを見出し、本発明を完成した。

【００１２】すなわち、本発明は、液晶表示装置用基板
上の非表示領域に固定されたスペーサーを有し、そのス
ペーサーのガラス転移温度が、２５０℃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。また、本
発明は、２枚の液晶表示装置用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
装置用基板が、上記本発明の液晶表示装置用基板である
ことを特徴とする、液晶表示装置を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】通常液晶表示装置はスペーサーを
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剤を有しても良い。具体的には、
着色剤を有するカラーフィルター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、トランジス
ターを複数個有する基板であってもよい。また、液晶表
示装置を構成する２枚の液晶表示装置用基板上に固定さ
れたスペーサーを有しても良いし、どちらか一方の液晶
表示装置用基板上に固定されたスペーサーを有しても良
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固定されたスペーサ
ーを有するのが好ましい。

【００１４】液晶表示装置において、表示品位を向上さ
せるために、基板上の非表示領域に固定されたスペーサ
ーを有することが好ましい。非表示領域とは、液晶表示
装置に組みあがった状態での画面内の遮光部と、画面外
に相当する領域を指す。一方、表示領域は、非表示領域
以外の領域を指す。

【００１５】すなわち本発明は、液晶表示装置用基板上
の非表示領域に固定されたスペーサーを有し、そのスペ
ーサーのガラス転移温度が、２５０℃以下である液晶表
示装置用基板、ならびに、２枚の液晶表示装置用基板に
より液晶層を挟持した液晶表示装置において、少なくと
も一方の液晶表示装置用基板が、上記本発明の液晶表示
装置用基板であることを特徴とする液晶表示装置を提供
することによりかかる課題を解決することを見いだし
た。

【００１６】本発明においてはスペーサーのガラス転移
温度が２５０℃以下であることが必要である。これによ
り、スペーサーが基板から脱落することが防止できる。
ただしスペーサーのガラス転移温度が低すぎる場合に
は、剥がれは発生しないが、セル組立工程でスペーサー
が大きく変形する場合があるので、好ましくは１００〜
２５０℃の範囲にあることが望ましく、さらに好ましく
は１５０〜２００℃の範囲にあることが望ましい。

【００１７】本発明における、スペーサーのガラス転移
温度は次のようにして測定することができる。すなわ
ち、基板上に形成されたスペーサーを掻き取り、示差熱
走査熱量測定（ＤＳＣ）装置等の市販の熱分析装置を用
いて測定する。ＤＳＣによるガラス転移温度の測定は、
日本工業規格（Ｋ７１２１−１９８７）に従って行えば
よい。ただし、ガラス転移温度のピークが明確に現れな
いときには、昇温速度を１０〜８０℃／ｍｉｎの範囲で
設定し測定してれたスペーサー部のみを採取することが
困難である場合には、画素部も同時に採取し、ガラス転
移温度を測定しても良い。画素部とスペーサー部が同一
材料からなる場合、画素部とスペーサー部のガラス転移
温度は、スペーサー部と画素部との混合物のガラス転移
温度をもってスペーサーのガラス転移温度としてもよ
い。画素部とスペーサー部が異なる材料からなる場合、
別途画素部のガラス転移温度を測定し、画素部とスペー
サー部の混合物から得られる複数のガラス転移温度と比
較し、スペーサーのガラス転移温度としてもよい。

【００１８】スペーサーが異なる複層の材質から形成さ
れている場合には、複数のガラス転移温度が得られるこ
とがある。この場合には、複数のガラス転移温度の内少
なくとも一つが該ガラス転移温度に入るものは本発明の
範囲に含まれる。

【００１９】かかる特性を持つスペーサーを構成する材
料としては、本発明で規定される上記の特定のガラス転
移温度が得られる材料を選択して用いる。このような材
料としてはポリイミド系樹脂、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
オレフィン系樹脂等の感光性又は非感光性の材料が好ま
しく用いられる。なお、これらの材料の中でも上記のガ
ラス転移温度を満足するものを選択して用いることは言
うまでもない。後述のように、着色層でスペーサーを形
成する場合には、これらの樹脂中に着色剤を分散又は溶
解させて着色したものをスペーサーとして用いる。

【００２０】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、オリゴマ又はポリ
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等が好適に用
いられる。

【００２１】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、透明導電膜の製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く、また、言うまでも
なく上記のガラス転移温度を持つものが得やすい樹脂が
好ましいことから、ポリイミド樹脂が特に好ましい。

【００２２】ここで、ポリイミド系樹脂としては、特に
限定されるものではないが、通常下記一般式［Ｉ］で表
される構造単位を主成分とするポリイミド前駆体を、加
熱又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。

【００２３】

【化１】

【００２４】ここで一般式（１）のｎは０あるいは１〜
４の数である。Ｒ₁は酸成分残基であり、Ｒ₁は少なくと
も２個の炭素原子を有する３価または４価の有機基を示
す。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から誘導された基が挙げられるがこ
れらに限定されるものではない。

【００２５】Ｒ₂は少なくなくとも２個の炭素原子を有
する２価の有機基を示す。耐熱性の面から、Ｒ₂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から誘導され
た基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）で表される構造単位を主成分とするポリマ
ーは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。

【００２６】ポリイミド系樹脂の場合、ポリマー主鎖に
占めるイミド構造比率を下げることで低いガラス転移温
度の樹脂を得ることも出来るが、イミド主鎖構成成分を
選択することで低いガラス転移温度のポリイミド系樹脂
を得る手法が容易である。

【００２７】ポリイミド系樹脂のガラス転移温度が２５
０℃以下であるためには、分子中に柔軟な分子骨格を含
有することが好ましい。たとえば、脂肪族エーテル結合
あるいは脂環族エーテル結合を含む分子骨格を有するこ
とが好ましく、Ｒ₂の少なくとも一部が脂肪族エーテル
結合あるいは脂環族エーテル結合を有する多価アミン残
基であることが好ましい。脂肪族エーテル結合あるいは
脂環族エーテル結合を有するジアミンとしては特に限定
されるものではないが、例えばビス[２−（３−アミノ
プロポキシ）エチル]エーテル、１，４−ビス（３−ア
ミノプロポキシ）ブタン、３，９−ビス（３−アミノプ
ロピル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ
[５，５]ウンデカン、ジエチレングリコール−ビス（３
−アミノプロピル）エーテル等が挙げられる。

【００２８】またアクリル系樹脂を含むスペーサーも好
ましく使用される。このとき用いられるアクリル系樹脂
は、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、
メチルメタクリレートなどのアルキルアクリレートまた
はアルキルメタクリレート、環状のアクリレートまたは
メタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレートまた
は、メタクリレートなどの内から３〜５種類程度のモノ
マを用いて、分子量５０００〜２０００００程度に重合
した樹脂を用いる。なお、スペーサーがアクリル樹脂を
含むものである場合、スペーサーを構成する成分中のア
クリル樹脂の含有量は、５０重量％以上が好ましく、６
０重量％以上がさらに好ましい。アクリル系樹脂スペー
サーを構成する材料が感光性か非感光性は制限されない
が、スペーサーの微細加工のしやすさの点から感光性の
材料が好ましく用いられる。感光性樹脂の場合には、ア
クリル系樹脂と光重合性モノマ、光重合開始剤を配合し
た組成物が好ましく用いられる。光重合性モノマとして
は、２官能、３官能、多官能モノマがあり、２官能モノ
マとして、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、
エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、トリエチレングリコールアクリ
レートなどがあり、３官能モノマとして、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールト
リアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソ
シアネートなどがあり、多官能モノマとしてジトリメチ
ロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリ
トールペンタおよびヘキサアクリレートなどがある。ま
た、光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、チオキサ
ントン、イミダゾール、トリアジン系などが単独もしく
は混合で用いられる。

【００２９】上記スペーサーを構成する樹脂には、必要
に応じて、着色剤を添加しても良い。着色剤としては、
有機顔料、無機顔料、染料等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、レベリング剤等
の種々の添加剤を添加してもよい。スペーサーに遮光性
が要求される際には、カーボンブラック、酸化チタン、
酸窒化チタン、四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物
粉、金属粉といった遮光剤の他に、赤、青、緑色等の顔
料の混合物等を遮光剤として用いることができる。この
中でも、特にカーボンブラックは遮光性が優れており、
特に好ましい。スペーサーに遮光性と絶縁性が要求され
る際には、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸窒化チタ
ン、マンガン酸化物、酸化鉄等の絶縁性無機化合物微粒
子や表面を樹脂で被覆したカーボンブラックを用いても
良い。遮光性と絶縁性が要求される際には中でも酸化チ
タン、酸窒化チタン、マンガン酸化物が好ましい。

【００３０】スペーサーを構成する樹脂に着色剤や遮光
剤を添加する量に特に制限はないが、スペーサーを構成
する樹脂成分と着色剤と遮光剤成分との重量比が１０：
０〜１：９であることが、スペーサー形成の点から、好
ましい。

【００３１】スペーサーを形成する工程としては、未硬
化の樹脂を液晶表示装置用基板上に塗布、乾燥した後
に、パターニングを行う方法が、精度良くスペーサーを
形成できる点から好ましく用いられる。未硬化の樹脂を
塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター
法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤバーによ
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、樹脂塗布量によ
り異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱する
ことが好ましい。このようにして得られた樹脂被膜は、
樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ型フ
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、ポ
ジ形フォトレジスト又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、樹脂の種類
や塗布量により若干異なるが、ポリイミド樹脂の場合に
は、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一
般的である。アクリル系樹脂の場合には、本キュア条件
は、通常１５０〜３００℃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、透明基板上にスペ
ーサーが形成される。１回のパターニングで十分な高さ
を得られることが困難である場合には、複数の樹脂層を
積層することも可能である。

【００３２】また、いわゆる転写法によってスペーサー
を形成してもよい。すなわち、あらかじめ基材上に感光
性を付与した樹脂層を形成した転写フィルムを準備し、
このものを基板の上に重ね合わせ（必要に応じ熱や圧力
を加える）、露光・現像し、しかる後に基材を剥離して
スペーサーを基板上に形成する方法である。

【００３３】スペーサーの形状、すなわち、スペーサー
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、円、楕円、角が丸い多角形、十字、
Ｔ字又はＬ字形が好ましい。また、積層によりスペーサ
ーを形成する場合においても、それぞれの層のスペーサ
ーの形状は、特に制限されないが、円、楕円、角が丸い
多角形、十字、Ｔ字又はＬ字形が好ましく、これらを任
意に積層しスペーサーを形成してよい。

【００３４】スペーサーの高さは、１〜９μｍが好まし
く、さらには２〜８μｍ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
ことが困難になる。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。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開口部着色
層、ＴＦＴ基板の場合には画素電極）と該スペーサーの
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、スペーサーの最
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。

【００３５】スペーサーによって保たれる２枚の液晶表
示装置用基板間の間隔の画面内均一性を高める点から、
画面内および画面外の非表示領域にスペーサーを形成す
ることが好ましいが、場合によっては画面内または画面
外のどちらか一方の非表示領域に形成しても良い。

【００３６】スペーサーの１個あたりの面積や配置場所
は液晶表示装置を作成する場合に固定されたスペーサー
を有する液晶表示装置と対向する液晶表示装置用基板の
構造に大きく影響を受ける。そのため固定されたスペー
サーを有する液晶表示装置用基板の制約がない場合は、
スペーサーの１個あたりの面積や配置場所は、特に限定
されないが、画素１個あたりの非表示領域の面積を考え
た場合、画面内の１個あたりのスペーサー面積は、１０
μｍ² 〜１０００μｍ² であることが好ましく、より好
ましくは、１０μｍ² 〜２５０μｍ² である。ここでい
うスペーサー面積とはスペーサー最頂部の、液晶表示装
置を作成した際に対向基板に接触する部分の面積を指
す。１０μｍ² よりも小さい場合は、精密なパターンの
形成や積層が難しく、また、１０００μｍ² よりも大き
い場合は、スペーサーの周辺においてラビングによる十
分な配向処理が困難になる。また、画面内のスペーサー
は、スペーサー部の形状にもよるが画面内の非表示領域
に完全に配置することが難しくなる。一方、画面外のス
ペーサーは、表示領域に現れることが無い。従って、面
内および画面外にスペーサーを有する液晶表示装置用基
板の場合、画面外のスペーサーのひとつ当たりの面積
は、スペーサーの形成を容易にするために、画面内のス
ペーサーのひとつ当たりの面積と等しい、若しくは大き
いことが好ましい。

【００３７】また、液晶表示装置用基板にスペーサー形
成前および／またはスペーサー形成後に、透明保護膜を
形成しても良い。このような透明膜の塗設は、液晶表示
装置用基板の構造を複雑にし製造コストが高くなる点で
不利であるが、一方スペーサー高さの制御、液晶表示装
置用基板表面からの不純物のシミ出し防止、表面平坦化
に有利であり、総合的な要求特性を鑑みてその採用の可
否を判断されるべきである。

【００３８】カラー液晶表示装置の場合、スペーサーの
形成のしやすさの点から、着色剤を含んだ液晶表示装置
用基板であるカラーフィルターが、固定されたスペーサ
ーを有する液晶表示装置用基板として好ましい。

【００３９】以下、液晶表示装置用基板が着色剤を含ん
だカラーフィルターの場合を例として本発明をさらに詳
細に説明する。

【００４０】本発明のカラーフィルターは、透明基板上
に必要に応じてブラックマトリックスを設け、さらにそ
の上に３原色から成る着色層を複数配列したものが好ま
しい。カラーフィルターは３原色から成る各着色層によ
り被覆された画素を１絵素とし、多数の絵素により構成
されている。ここで言う、ブラックマトリックスは、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る。

【００４１】カラーフィルターに用いられる透明基板と
しては、特に限定されるものではなく、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、
有機プラスチックのフィルム又はシート等が好ましく用
いられる。

【００４２】この透明基板上にブラックマトリックスが
設けられる。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、スペーサーを高く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。この場合、ブラッ
クマトリッ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
オレフィン系樹脂などの感光性又は非感光性の材料が好
ましく用いられる。ブラックマトリックス用樹脂は、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、ブラックマトリックス形成後の
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。
なお、好ましいポリイミド樹脂としては、前述のスペー
サーを形成するのに適した樹脂を挙げることができる。

【００４３】ブラックマトリックス用の遮光剤として
は、カーボンブラック、酸化チタン、酸窒化チタン、マ
ンガン酸化物、四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物
粉、金属粉の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を
遮光剤として用いることができる。この中でも、特にカ
ーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ましい。
分散の良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。金属
酸化物としては、酸化チタン、酸窒化チタン、マンガン
酸化物が好ましい。

【００４４】ブラックマトリッ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等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等が好適
に使用される。

【００４５】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、
ボールミルなど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。

【００４６】樹脂ブラックマトリックスの製法として
は、黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、
パターニングを行う。黒色ペーストを塗布する方法とし
ては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダ
イコーティング法、ワイヤ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。

【００４７】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、その上にポジ
型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、ポジ形フォトレジスト又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。アクリル系樹脂の場合には、本
キュア条件は、通常１５０〜３００℃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
にブラックマトリックスが形成される。

【００４８】また、いわゆる転写法によって樹脂ブラッ
クマトリックスを形成してもよい。すなわち、あらかじ
め基材上に感光性を付与した黒色層を形成した転写フィ
ルムを準備し、このものを基板の上に重ね合わせ（必要
に応じ熱及び圧をかける）、露光・現像し、しかる後に
基材を剥離して樹脂ブラックマトリックスを基板上に形
成する方法である。

【００４９】樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、好ま
しくは０．５〜２．０μｍ、より好しくは０．８〜１．
５μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場合に
は、樹脂ブラックマトリックス上に樹脂層を積層してス
ペーサーを作製する場合、十分な高さのスペーサーを形
成することが難しくなり、また、遮光性が不十分になる
ことからも好ましくない。一方、膜厚が２．０μｍより
も厚い場合には、遮光性は確保できるものの、カラーフ
ィルターの平坦性が犠牲になり易く、段差が生じやす
い。

【００５０】樹脂ブラックマトリックスの遮光性は、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、好ましくは
２．５以上であり、より好ましくは３．０以上である。
また、樹脂ブラックマトリッ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】樹脂ブラックマトリックス間には通常（２
０〜２００）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
原色のそれぞれの着色層が複数配列される。すなわち、
１つの開口部は、３原色のいずれか１つの着色層により
被覆され、各色の着色層が複数配列される。

【００５２】カラーフィルターの場合、着色層は、少な
くとも３原色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）または、
シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３層
を包含するものであり、各画素にはこれらの３色のいず
れかの１つの着色層が設けられる。

【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、染料等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、レベリング剤等の種々
の添加剤を添加してもよい。顔料としては、赤（Ｒ）と
してColor Index No.９、９７、１２２、１２３、１４
９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５など、緑
（Ｇ）としてColor Index No.７、３６など、青（Ｂ）
としてはColor Index No.１５、２２、６０、６４など
が一般的に用いられる。分散剤としては、界面活性剤、
顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパースなどの広範
囲のものが使用される。

【００５４】着色層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などの感光性又は非感光性の材料
が好ましく用いられる。スペーサーを形成するためには
前述の力学特性の点から、エポキシ系樹脂、アクリル系
樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましく、ポリイミド系樹脂
がより好ましく用いられる。

【００５５】着色層を形成する方法としては、ブラック
マトリックスを形成した基板上に着色剤を含むペースト
を塗布、乾燥した後に、パターニングを行う。着色剤を
分散又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、ボールミルなど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、ロールコーター
法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーに
よる方法等が好適に用いられ、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。

【００５７】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、その上にポジ
型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、ポジ型フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、加
熱乾燥（本キュア）する。

【００５８】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。アクリル系樹脂の場合には、本キュア条件は、通常
１５０〜３００℃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、ブラックマトリックスを形
成した基板上にパターニングされた着色層が形成され
る。また、いわゆる転写法で着色層を形成してもよい。

【００５９】ブラックマトリックスを形成した基板上
に、上記のように、第１色目の着色層を全面にわたって
形成した後に、不必要な部分をフォトリソグラフィ法に
より除去し、所望の第１色目の着色層のパターンを形成
する。第２色目、第３色目も同様な操作を繰り返し、カ
ラーフィルターを形成する。

【００６０】カラーフィルターにスペーサーを形成する
際には、スペーサーを形成する工程が別途必要とならな
いように、または十分な高さのスペーサーを実現するた
めにるため、着色層の加工と同時にカラーフィルター着
色層で構成されたスペーサーを形成するのが好ましい。
スペーサーは、着色層の１層、２層又は３層で構成する
ことができる。着色層１層でスペーサーを構成する場合
には、スペーサーが着色剤を含んだ樹脂の単一色から成
り、２層又は３層でスペーサーを構成する場合には、ス
ペーサーは着色剤を含んだ樹脂の色重ねから成ることに
なる。例えば、上記のようにブラックマトリックスを形
成した基板上に第１色目の着色層で所望の第１色目の着
色層のパターンを形成する際に、ブラックマトリックス
の開口部を少なくとも被覆する部分と、着色層の積層に
よりスペーサーを形成する部分に着色層を残す。第２色
目、第３色目も同様な操作を繰り返し、ブラックマトリ
ックスの開口部上には１層の着色層が形成される。ま
た、スペーサーとして十分なセルギャップを確保するた
めには、好ましくは２から３層の着色層がスペーサー形
成位置に積層されることが好ましい。

【００６１】また、非表示領域であるブラックマトリッ
クス上に着色層を１層、２層又は３層積層しスペーサー
を構成することが、表示部の面積を減じることなく十分
なセルギャップを確保する点から好ましい。

【００６２】また着色層の積層では十分な高さが得られ
ない場合やその他の問題を解決するために、前述の樹脂
層を別途積層し、スペーサーを形成することができる。

【００６３】また、スペーサーの形成とともに、スペー
サーとして機能しない高さの積層物を形成しても良い。
これは、たとえば、スペーサーが４層で形成される場合
着色層３層もしくは１、２層からなる積層物で形成さ
れ、スペーサーが３層で形成される場合着色層２もしく
は１層からなる積層物で形成される。これは、通常時
は、対向する液晶表示装置用基板と接することは無い
が、液晶表示装置に非常に高い衝撃が加わった際等に対
向基板と接することで、セルギャップを確保して、液晶
表示装置の表示品位の信頼性を高めることができる。

【００６４】着色層の積層によりスペーサーを形成する
場合は、スペーサーを構成する着色層の樹脂成分と着色
剤成分との重量比が３：７〜９：１であることが、所望
のスペーサーの高さをもたせる点とカラーフィルターに
所望のカラー表示性能をもたせる点などから、好まし
い。

【００６５】開口部上の着色層とスペーサーを形成する
着色層とは連続していても、また、分離されていてもよ
い。もっとも、カラーフィルター上に透明電極として形
成する酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜を開口部上の着
色層とスペーサー間で断線させ、カラーフィルター側と
対向基板との導通を防止する場合は、開口部上の着色層
とスペーサーを形成する着色層とは分離、分画されてい
る方が好ましい。

【００６６】本発明における３原色からなる着色層の積
層により形成されたスペーサーを有するカラーフィルタ
ーの場合、パターンを積層する際には、対向基板への接
触部の面積が、スペーサーの底部の面積より小さくなる
ように積層する事が望ましい。

【００６７】以上、主として液晶表示装置用基板がカラ
ーフィルターである場合を例として説明したが、本発明
はこれに限定されるわけではなく、液晶表示装置用基板
であればいずれでも好ましい。例えば、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。ＴＦＴ基板の場合には、スペーサーは画素電極
間の非表示領域上に形成される。上記した、スペーサー
の構成材料、形状、高さ、断面積等の説明は、ＴＦＴ基
板の場合にもそのまま当てはまる。スペーサーの構成材
料には、基板上にＴＦＴを作製する際の材料を任意に積
層し用いることができる。例えば、パシベーション膜等
を用いても良い。

【００６８】次に、上記カラーフィルターとＴＦＴ基板
と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。図１には該カラーフィルターの好ましい具体例の断
面図が、図２には該カラー液晶表示装置の好ましい具体
例の断面図が模式的に示されている。図２に示されるよ
うに、液晶表示装置は、上記カラーフィルターと透明電
極基板とを対向させて作製する。カラーフィルターに
は、必要に応じて着色層上に透明保護膜を設けても差支
えない。また、カラーフィルター上には、必要に応じて
ＩＴＯ膜等の透明電極を形成する。カラーフィルターと
対向する透明電極基板としては、ＩＴＯ膜などの透明電
極が透明基板上にパターン化されて設けられる。透明電
極基板上には、透明電極以外に、ＴＦＴ素子や薄膜ダイ
オード（ＴＦＤ）素子、及び、走査線、信号線等を設
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。透明電極を有するカラーフィルター及
び透明電極基板上には液晶配向膜が設けられ、ラビング
等による配向処理が施される。配向処理後にシール剤を
用いてカラーフィルター及び透明電極基板を貼り合わ
せ、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
せた後にドライバーＩＣなどを実装することにより液晶
モジュールが完成する。カラーフィルター側に透明電極
を設けない液晶表示装置、例えばイン・プレイン・スイ
ッチング（ＩＰＳ）と呼ばれる方式の場合もこれに応じ
た構成となる。

【００６９】本発明の液晶表示装置用基板及びそれを用
いた液晶表示装置は、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等にも好適に用いら
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、偏光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ー、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。

【００７０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。

【００７１】実施例１ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]γ−ブチロラクトンとＮ
−メチル−２−ピロリドンの混合溶媒中で、ピロメリッ
ト酸二無水物（０．５モル当量）、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物（０．４９モル当量）、３，９−
ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テト
ラオキサスピロー５，５−ウンデカン（０．６モル当
量）、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル（０．３
５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（０．０５モル当量）を反応させ、ポリ
アミック酸溶液（ポリマー濃度２０重量％）を得た。

【００７２】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。

【００７３】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、７０００ｒ
ｐｍ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。

【００７４】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２８ｇ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、１２５℃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
リクスを形成した。

【００７５】[画素の作製]次に、赤、緑、青の顔料とし
て各々Color Index No.65300 Pigment Red 177で示され
るジアントラキノン系顔料、Color Index No. 74265 Pi
gment Green 36で示されるフタロシアニングリーン系顔
料、Color Index No.74160 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。上記ポリア
ミック酸溶液と上記顔料を各々（ポリイミド前駆体：顔
料）重量比６：４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。

【００７６】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、ポジ型フォト
レジスト（Shipley "Microposit"ＳＲＣ100 30cp)をス
ピナーで塗布後、８０℃で２０分間乾燥した。フォトマ
スクを用いてフォトレジストを露光し、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、ポジ型フォトレジストの現
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、ポジ型フォト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２５μｍ×２０μｍ角のフォトマスクパ
ターンを使用してスぺーサーの１段目を形成した。

【００７７】水洗後、青色画素の形成およびスペーサー
１段目の形成と同様にして、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既に青着色層で形成されて
いる１段目と同サイズのフォトマスクパターンを使用し
てスぺーサーの２段目を形成した。緑色画素部の膜厚は
２．２μｍであった。

【００７８】さらに水洗後、青色画素の形成およびスペ
ーサー１段目の形成と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ペーサーの１段目が
青着色層、スペーサーの２段目が緑着色層で形成されて
いる上に１５μｍ×１０μｍ角のフォトマスクパターン
を使用してスぺーサーの３段目を形成した。赤色画素部
の膜厚は２．２μｍであった。

【００７９】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ぺーサー底部、すなわち青色部の
面積は１個当たり約５００μｍ² 、対向基板に接触する
部分の面積は面内９点の平均で１２０μｍ²であった。
また画面周辺に樹脂ブラックマトリクスで形成した額縁
上にも色重ねによるスペーサーを設けた、その際、最上
層の面積は画面内のスペーサーの２倍となるようにし、
単位面積当たりのスペーサーの個数を１／２とし単位面
積あたりの対向基板へのスペーサーの接触面積が画面内
と同じになるようにした。さらに額縁外の基板上にも、
画面内と同様に樹脂ブラックマトリックスの作製に用い
た樹脂層によるパターンと着色膜の作製に用いた樹脂層
のパターンの積層により、カラーフィルター並びに画面
内のスペーサーを作製するのと同時にスペーサーを形成
した。その際単位面積当たりのスペーサーと対向基板と
の接触面積が画面内と同一になるように形成した。

【００８０】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、液晶表示装置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。 (3) ガラス転移温度の測定 ＤＳＣ装置（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社製 ＤＳＣ−
２Ｃ）を用いて、形成されたスペーサーのガラス転移温
度を測定した。スペーサーを掻き取り、測定を行ったと
ころ、ガラス転移温度は、２３０℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【００８１】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることが出来
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価した。表示
品位は良好であった。 実施例２ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]実施例１と同様に、ブラ
ックマトリクス形成後、画素を形成した。但し、実施例
１とは異なり、ポリアミック酸溶液には、ジアミンの
３，９−ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８，１
０−テトラオキサスピロー５，５−ウンデカンの代わり
にビス[２−（３−アミノプロポキシ）エチル]エーテル
を使用したポリアミック酸溶液を用い、顔料分散液を作
製した。この顔料分散液を用いて樹脂ブラックマトリッ
クスを作製した。

【００８２】[画素の作製]実施例１と同様な手法を用
い、ビス[２−（３−アミノプロポキシ）エチル]エーテ
ルを使用したポリアミック酸溶液と、赤、緑、青の顔料
を各々（ポリイミド前駆体／顔料）重量比６：４の割合
で混合分散させて得られた、赤、緑、青の３種類の着色
顔料分散液を使用して、赤画素と緑画素と青画素を形成
し、同時に、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ペーサーの形成を
行った。

【００８３】このスペーサーを有する基板上に、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。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、ガラス転移温度は、１
９０℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【００８４】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることが出来
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価した。表示
品位は良好であった。 実施例３ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]実施例１と同様に、ブラ
ックマトリクス形成後、画素を形成した。但し、実施例
１とは異なり、ポリアミック酸溶液には、３，９−ビス
（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テトラオ
キサスピロー５，５−ウンデカンの代わりにジエチレン
グリコール−ビス（３−アミノプロピル）エーテルを使
用したポリアミック酸溶液を用い、顔料分散液を作製し
た。この顔料分散液を用い、樹脂ブラックマトリックス
を作製した。

【００８５】[画素の作製]実施例１と同様にして、樹脂
ブラックマトリクス上に、ジエチレングリコール−ビス
（３−アミノプロピル）エーテルをジアミンとして使用
したポリアミック酸溶液と、赤、緑、青の顔料を各々
（ポリアミック酸溶液／顔料）重量比６：４の割合で混
合分散させて得られた、赤、緑、青の３種類の着色顔料
分散液を使用して、赤画素と緑画素と青画素を形成し、
同時に、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ペーサーの形成を行っ
た。

【００８６】この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、
緑画素、青画素、スペ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導電膜としてＩＴＯ層
を形成し、カラーフィルターを得た。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、ガラス転移温度は、１
７５℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【００８７】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることが出来
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価した。表示
品位は良好であった。 実施例４ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]アクリル樹脂（メタクリ
ル酸／メタクリル酸メチル／スチレン＝３０／４０／３
０の共重合体）と黒色顔料と３−エトキシプロピオン酸
エチルを用いて分散した。これに顔料／ポリマー比４５
／５５になるように、上記アクリル樹脂と光開始剤（チ
バスペシャリティーケミカルズ社製のイルガキュア９０
７）と増感剤（ジエチルチオキサントン）とアクリルモ
ノマー（ペンタエリスリトールテトラアクリレート）を
加え、黒色ペーストを作製した。無アルカリガラス基板
上に黒色ペーストを塗布し乾燥させた。８０℃で１０分
間熱風乾燥後、ポリビニルアルコール５％溶液を塗布し
酸素遮断膜とした。８０℃で１０分間乾燥後、マスクを
用いて露光し、現像液（炭酸ナトリウム水溶液）で、エ
ッチングを行った。水洗乾燥後、２３０℃で６０分間加
熱した。

【００８８】[画素の作製]実施例１と同様にして、樹脂
ブラックマトリクス上に、ビス[２−（３−アミノプロ
ポキシ）エチル]エーテルを使用したポリアミック酸溶
液と、赤、緑、青の顔料を各々（ポリアミック酸溶液／
顔料）重量比６：４の割合で混合分散させて得られた、
赤、緑、青の３種類の着色顔料分散液を使用して、赤画
素と緑画素と青画素を形成し、同時に、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、スペーサーの形成を行った。この樹脂ブラック
マトリックスと赤画素、緑画素、青画素、スペーサーを
有する無アルカリガラス基板上に、スパッタリング法に
て導電膜としてＩＴＯ層を形成し、カラーフィルターを
得た。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、ガラス転移温度は、１
７５℃と１８０℃であった。 （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
ング処理を施し実施例１と同様に液晶表示装置を作製し
た。

【００８９】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることが出来
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価した。表示
品位は良好であった。 実施例５ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]アクリル樹脂（メタクリ
ル酸／メタクリル酸メチル／スチレン＝２０／５０／３
０の共重合体）を用い、実施例４と同様に、樹脂ブラッ
クマトリックスおよびシール部パターンの作製を行っ
た。

【００９０】[画素の作製]次に、赤、緑、青の顔料とし
て各々Color Index No.65300 Pigment Red 177で示され
るジアントラキノン系顔料、Color Index No. 74265 Pi
gment Green 36で示されるフタロシアニングリーン系顔
料、Color Index No.74160 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。上記アクリ
ル樹脂と上記各色顔料を各々（アクリル樹脂：顔料）重
量比６：４の割合で混合分散させて、光開始剤と増感剤
とアクリルモノマーを加えた、赤、緑、青の３種類の着
色顔料分散液を得た。赤、緑、青の３種類の着色顔料分
散液を使用して、赤画素と緑画素と青画素を形成し、同
時に、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ペーサーの形成を行っ
た。この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、緑画素、
青画素、スペ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導電膜としてＩＴＯ層を形成
し、カラーフィルターを得た。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、ガラス転移温度は、１
６５℃であった。 （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
ング処理を施し実施例１と同様に液晶表示装置を作製し
た。

【００９１】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることが出来
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価した。表示
品位は良好であった。 実施例６ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]ック酸溶液を得た。

【００９２】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、７０００ｒ
ｐｍ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。

【００９３】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２８ｇ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、１２５℃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
リクスを形成した。

【００９４】[画素の作製]次に、実施例１で用いた赤、
緑、青の３種類の着色ペーストを使用し赤画素と緑画素
と青画素を形成し、同時に、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ペ
ーサーの形成を行った。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、スペーサーのガラス転
移温度は、２３０℃と２７０℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【００９５】このような手法に基づき、実施例１と同様
の製造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製した
ところ、液晶表示装置に特に問題が無かった。 実施例７ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]透明基板上に、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
する。これに、フォトレジストを塗布し、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。

【００９６】[画素の作製]実施例１と同様に、ブラック
マトリクス上に、３，９−ビス（３−アミノプロピル）
−２，４，８，１０−テトラオキサスピロー５，５−ウ
ンデカンの代わりにジエチレングリコール−ビス（３−
アミノプロピル）エーテルをジアミンとして使用したポ
リアミック酸溶液と、赤、緑、青の顔料を各々（ポリア
ミック酸溶液／顔料）重量比６：４の割合で混合分散さ
せて得られた、赤、緑、青の３種類の着色顔料分散液を
使用して、赤画素と緑画素と青画素を形成し、同時に、
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ペーサーの形成を行った。

【００９７】この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、
緑画素、青画素、スペ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導電膜としてＩＴＯ層
を形成し、カラーフィルターを得た。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、ガラス転移温度は、１
７５℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【００９８】このような手法に基づき、一定の公知の製
造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製したとこ
ろ、特に問題点がない液晶表示装置を得ることが出来
た。これらの液晶表示装置の表示品位を評価した。表示
品位は良好であった。 比較例１ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]γ−ブチロラクトンとＮ
−メチル−２−ピロリドンの混合溶媒中で、ピロメリッ
ト酸二無水物（０．５モル当量）、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物（０．４９モル当量）、４，４´
−ジアミノジフェニルエーテル（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
（０．０５モル当量）を反応させ、ポリアミック酸溶液
（ポリマー濃度２０重量％）を得た。

【００９９】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。

【０１００】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、７０００ｒ
ｐｍ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。

【０１０１】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２８ｇ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、１２５℃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
リクスを形成した。

【０１０２】[画素の作製]次に、赤、緑、青の顔料とし
て各々Color Index No.65300 Pigment Red 177で示され
るジアントラキノン系顔料、Color Index No. 74265 Pi
gment Green 36で示されるフタロシアニングリーン系顔
料、Color Index No.74160 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。上記ポリイ
ミド前駆体溶液と上記顔料を各々（ポリイミド前駆体：
顔料）重量比６：４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。この着色ペーストを
用い、赤画素と緑画素と青画素を形成し、同時に、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ペーサーの形成を行った。

【０１０３】この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、
緑画素、青画素、スペ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導電膜としてＩＴＯ層
を形成し、カラーフィルターを得た。樹脂ブラックマト
リックスの光学濃度は、波長４３０〜６４０ｎｍにおい
て３．２〜３．５であった。樹脂ブラックマトリックス
の膜厚は１．２μmであった。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、スペーサーのガラス転
移温度は、２７０℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【０１０４】このような手法に基づき、実施例１と同様
の製造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製した
ところ、５個の液晶表示装置において、表示品位の低下
がみられた。

【０１０５】原因を解析したところ、スペーサーが脱落
していることがわかった。 比較例２ （カラーフィルターの作製） [ブラックマトリックスの作製]透明基板上に、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
する。これに、フォトレジストを塗布し、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。

【０１０６】[画素の作製]実施例１と同様に、ブラック
マトリクス上に、３，９−ビス（３−アミノプロピル）
−２，４，８，１０−テトラオキサスピロー５，５−ウ
ンデカンの代わりにジエチレングリコール−ビス（３−
アミノプロピル）エーテルをジアミンとして使用したポ
リアミック酸溶液と、赤、緑、青の顔料を各々（ポリア
ミック酸溶液／顔料）重量比６：４の割合で混合分散さ
せて得られた、赤、緑、青の３種類の着色顔料分散液を
使用して、赤画素と緑画素と青画素を形成し、同時に、
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ペーサーの形成を行った。

【０１０７】この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、
緑画素、青画素、スペ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導電膜としてＩＴＯ層
を形成し、カラーフィルターを得た。

【０１０８】比較例１で用いた着色ペーストを用い、実
施例１と同様な手法を用い、赤画素と緑画素と青画素を
形成し、同時に、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ペーサーの形
成を行った。

【０１０９】この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、
緑画素、青画素、スペ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導電膜としてＩＴＯ層
を形成し、カラーフィルターを得た。 （ガラス転移温度の測定）ＤＳＣ装置を用い実施例１と
同様にして測定を行ったところ、スペーサーのガラス転
移温度は、２７０℃であった。 （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、同様に対向する薄膜トランジ
スタを備えた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。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。

【０１１０】このような手法に基づき、実施例１と同様
の製造工程を経て、１００個の液晶表示装置を作製した
ところ、６個の液晶表示装置において、表示品位の低下
がみられた。

【０１１１】原因を解析したところ、スペーサーが脱落
していることがわかった。

【０１１２】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置用基板では、スぺ
ーサーのガラス転移温度が特定の範囲内にあるので、こ
の基板を用いて液晶表示装置を作製した場合に、スペー
サーの剥がれに起因する表示品位の低下の防止という効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板上に形成された固定されたスペー
サーを有するカラーフィルター基板の断面図の一例であ
る。

【図２】本発明の基板上に形成された固定されたスペー
サーを有するカラーフィルター基板を使用した液晶表示
装置の断面図の一例である。

【図３】プラスチックビーズ等をスペーサーとして用い
た液晶表示装置の断面図の一例である。

【符号の説明】

１： 青画素 ２： 緑画素 ３： 赤画素 ４： ブラックマトリクス ５： 透明基板 ６： オーバーコート膜 ７： ＩＴＯ膜 ８： 固定されたスペーサー ９： 配向膜 １０： 画素電極 １１： 薄膜トランジスタ １２： 液晶層 １３： 球状スペーサー

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に固定されたスペーサーのガラス転
   移温度が２５０℃以下であることを特徴とする液晶表示
   装置用基板。
2. 【請求項２】スペーサーがポリイミド系樹脂またはアク
   リル系樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示装置用基板。
3. 【請求項３】画面内および／または画面外にスペーサー
   を有する請求項１から２いずれか１項記載の液晶表示装
   置用基板。
4. 【請求項４】スペーサーが樹脂層をパターニングして形
   成したものであることを特徴とする請求項１から３いず
   れか１項記載の液晶表示装置用基板。
5. 【請求項５】基板が着色剤を含んだ樹脂層から成る着色
   層を含むカラーフィルターである請求項記載の液晶表示
   装置用基板。
6. 【請求項６】スペーサーが着色剤を含んだ樹脂層の単一
   色、又は色重ねから成る請求項１から５いずれか１項記
   載の液晶表示装置用基板。
7. 【請求項７】スペーサーがブラックマトリックス並びに
   ３原色の着色剤を含んだ樹脂から成る着色層それぞれの
   色重ねから成る請求項６記載の液晶表示装置用基板。
8. 【請求項８】ブラックマトリックスが遮光剤を分散した
   樹脂から成ることを特徴とする請求項７記載の液晶表示
   装置用基板。
9. 【請求項９】ポリイミド系樹脂が脂肪族エーテル結合ま
   たは脂環族エーテル結合を含む分子骨格を有するポリア
   ミック酸を硬化することによって得られるものであるこ
   とを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置用基板。
10. 【請求項１０】スペーサーの高さが１〜９μｍである請
    求項１から９いずれか１項記載の液晶表示装置用基板。
11. 【請求項１１】画面内のスペーサーが対向基板と接触す
    る面積が１個あたり１０〜１０００μｍ²である請求項
    １から１０いずれか１項記載の液晶表示装置用基板。
12. 【請求項１２】着色剤を含んだ樹脂膜上に透明樹脂膜を
    形成したことを特徴とする請求項１から１１いずれか１
    項記載の液晶表示装置用基板。
13. 【請求項１３】２枚の液晶表示装置用基板により液晶層
    を挟持したカラー液晶表示装置において、少なくとも一
    方の液晶表示装置用基板が、請求項１から１２のいずれ
    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。