(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に、ブラックマトリクス、平坦化層、透明導電膜、及び高さの異なる構造物を形成してなり、前記高さの異なる構造物を、感光性樹脂組成物を用いて形成した液晶表示装置用基板であって、
前記感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂、芳香環構造を有するエポキシ樹脂、多官能重合性モノマーおよび光重合開始剤を含有し、かつ、前記感光性樹脂組成物の総固形分に対する前記エポキシ樹脂の量が１０重量％〜４０重量％であり、かつ、前記エポキシ樹脂が、２−[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]−２−[４−[１，１−ビス[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]エチル]フェニル]プロパンであり、
前記高さの異なる構造物が、０．００９４以下の誘電正接を有するとともに、その弾性復元率が５８％〜７３％の範囲内にあることを特徴とする液晶表示装置用基板。
【請求項２】
請求項１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光性樹脂組成物、こ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、垂直配向型液晶ディスプレイ（ＶＡ−ＬＣＤ）や配向分割垂直配向型液晶ディスプレイ（ＭＶＡ−ＬＣＤ）が備える配向制御用突起やスペーサなどの構造物を形成するための感光性樹脂組成物、この感光性樹脂組成物により形成された配向制御用突起やスペーサなどの構造物を備える液晶表示装置用基板、及びこの液晶表示装置用基板を具備する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＶＡ型ＬＣＤ（例えば、特許文献１及び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の方向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、及び応答速度を兼ね備えている。
【０００３】
図４は、ＭＶＡ−ＬＣＤの動作を模式的に示した断面図である。図４に示すように、液晶表示装置４０は、液晶駆動のためのアクティブ素子を備えるアレイ基板４１と、着色画素を備えるカラーフィルタ基板４２とを対向させて配置し、それらの間に液晶分子４３を挟持した構成を有している。アレイ基板４１は、透光性基板４４ａ上に透明導電膜４５ａを形成してなり、カラーフィルタ基板４２は、透光性基板４４ｂ上にブラックマトリクス（図示せず）、着色層（図示せず）、及び透明導電膜４５ｂを形成してなる。着色層は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素から構成される。
【０００４】
アレイ基板４１の透明導電膜４５ａ及びカラーフィルタ基板４２の透明導電膜４５ｂ上には、配向制御用突起４８が設けられている。また、カラーフィルタ基板４２の透明導電膜４５ｂ上には、基板間の間隔を維持するためのスペーサ４９が設けられている。なお、図４では、配向膜、偏光板、及び位相差板の図示が省略されている。
【０００５】
図４（ａ）は、電圧無印加時の状態を示す。図４（ａ）から、電圧無印加時に液晶分子４３は、両基板間で垂直に配向するが、配向制御用突起４８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ことがわかる。
【０００６】
図４（ｂ）は、電圧印加時の状態を示し、電圧を印加すると配向制御用突起４８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ことが出来る。
【０００７】
配向制御用突起４８とスペーサ４９は、高さの異なる構造物である。通常、高さの異なる構造物をフォトリソグラフィの手法で形成するには、２回のフォトリソグラフィプロセスが必要となる。一般に、配向制御用突起の形成にはポジ型レジストを、スペーサの形成にはネガ型レジストを使用し、２種類のフォトマスクを使用している。この手法は、感度、パターニング特性の点では優れているが、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る。従って、ポジ型レジストとネガ型レジストの双方を用いるので、そのレジスト液や現像液の入れ替え等、工程数が増加し、時間およびコストが増加し、その削減が課題となる。あるいは、あらたな製造ラインを設ける必要がある。
【０００８】
これらの問題を解決するために、配向制御用突起とスペーサを一括して形成する方法が提案されている（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柱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を用いて露光する方法（例えば、特許文献６参照）等が報告されている。
【０００９】
しかし、これらの方法は、いずれも露光回数が２回以上であるために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柱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プロセス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）が提案されているが、ＭＶＡ−ＬＣＤにおいて焼き付き（長時間にわたり電圧を印加した状態におくと残像が発生する現象）が生じることがあり、表示品質を著しく低下させる原因となっている。この問題は、感光性樹脂組成物の電気特性（誘電正接）に起因しており、その改善が重要な課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２９４７３５０号公報
【特許文献２】特開平１１−２４８９２１号公報
【特許文献３】特開２００１-２０１７５０号公報
【特許文献４】特開２００２−２３６３７１号公報
【特許文献５】特許第３２５５１０７号
【特許文献６】特開２００３−２４８３２３号公報
【特許文献７】特開２００６-１１９３２７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ １９９７年１０月号  Ｐ．３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、高さの異なる構造物の形成工程を簡略化して時間およびコストを大幅に削減し、かつ長時間にわたり電圧を印加した状態においても焼き付きが発生することのない優れた表示品質を有する液晶表示装置を得ることを可能とする感光性樹脂組成物、この感光性樹脂組成物により形成された高さの異なる構造物を備える液晶表示装置用基板、及びこの液晶表示装置用基板を具備する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、アルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、光重合性モノマー、及び所定のエポキシ樹脂を含有し、エポキシ樹脂量を所定範囲に限定したネガ型感光性樹脂組成物を用いることで、低い誘電正接の値を有するスペーサおよび配向制御用突起を同時に形成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１７】
即ち、本発明の第１の態様は、透光性基板上に、ブラックマトリクス、平坦化層、透明導電膜、及び高さの異なる構造物を形成してなり、前記高さの異なる構造物を、感光性樹脂組成物を用いて形成した液晶表示装置用基板であって、前記感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂、芳香環構造を有するエポキシ樹脂、多官能重合性モノマーおよび光重合開始剤を含有し、かつ、前記感光性樹脂組成物の総固形分に対する前記エポキシ樹脂の量が１０重量％〜４０重量％であり、かつ、前記エポキシ樹脂が、２−[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]−２−[４−[１，１−ビス[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]エチル]フェニル]プロパンであり、前記高さの異なる構造物が、０．００９４以下の誘電正接を有するとともに、その弾性復元率が５８％〜７３％の範囲内にあることを特徴とする液晶表示装置用基板を提供する。
【００１９】
本発明の第２の態様は、上記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。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の感光性樹脂組成物によると、高さの異なる構造物の形成工程を簡略化して時間およびコストを大幅に削減し、かつ長時間にわたり電圧を印加した状態においても焼き付きが発生することのない優れた表示品質を有する液晶表示装置を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図４】配向制御用突起およびスペーサを形成した液晶表示装置の動作を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための様々な形態について説明するが、以下の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されるものではない。
【００２３】
配向分割垂直配向型液晶ディスプレイ（ＭＶＡ−ＬＣＤ）に用いる基板は、通常のカラーフィルタの画素上に、必要に応じて平坦化層である透明保護層を形成し、さらにその上に透明導電膜を介して配向制御用突起およびスペーサを形成した構造を有するのが一般的である。この場合、配向制御用突起の高さは、良好な配向効果を得るためには、通常、スペーサの高さの２／３以下である。このよう高さの異なる配向制御用突起およびスペーサを形成するために、通常はまずポジ型レジストを用いて配向制御用突起を形成し、続いてネガ型レジストを用いてスペーサを形成する。
【００２４】
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。従って、コストダウンの点から工程の簡略化が強く望まれていた。また、配向制御用突起およびスペーサを同一の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、環境的にも優れたものとなる。なお、平坦化層には、アクリル樹脂などの耐熱性と透明性の高い樹脂材料を用いることができる。
【００２５】
このような要求を満たす方法として、本発明者らは、基板上に形成された、所定の組成の単層の感光性樹脂組成物層に、フォトマスクを介して露光し、現像して、配向制御用突起とスペーサを形成する場合、前記フォトマスクとして２種類又はそれ以上の透過性パターンを有するフォトマスクを用いることで、画素部（光の透過を利用する表示部）を除く遮光層上に、配向制御用突起とスペーサとを、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であることを見いだした。この場合、感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂、芳香環構造を有するエポキシ樹脂、多官能重合性モノマーおよび光重合開始剤を含有し、感光性樹脂組成物の総固形分に対するエポキシ樹脂の量が１０重量％〜４０重量％であるものである。なお、画素部には、有機顔料などの色材を用いたカラーフィルタを形成する。
【００２６】
以下、本明細書では、透光性基板上に着色画素部を設け、この上に配向制御用突起とスペーサを形成した液晶表示装置用基板について主に説明するが、これに限定されるものではない。即ち、配向制御用突起とスペーサは、カラーフィルタ基板に限らず、カラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に設けることも出来、また、アレイ基板にカラーフィルタが形成されたＣＯＡ構造の基板に対向するブラックマトリクス基板に設けることも可能である。要は、少なくともいずれか一方の基板に配向制御用突起が設けられ、両基板間にスペーサが介在していればよい。
【００２７】
なお、本発明に係る液晶表示用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。
【００２８】
本発明に係る液晶表示装置用基板に用いることのできる基板としては、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。
【００２９】
また、高さの異なる構造物である配向制御用突起およびスペーサを形成した後、加熱工程を施すことから、耐熱性に優れたガラスなどの透光性基板が好ましく、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基板を選択することが好ましい。
【００３０】
一般的にカラーフィルタ基板とは、透光性を有するガラスなどの透光性基板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）を形成し、次いで赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）の着色画素部を形成したものであり、また、更に透明導電層、配向膜層を順次積層したものである。このカラーフィルタ基板に、例えば薄膜トランジスタのような半導体素子アレイを形成した対向基板と対向させて配置、その間に液晶層を介在させてＬＣＤを構成するものである。
【００３１】
本明細書では、赤色画素、緑色画素、青色画素の着色画素部を合わせてカラーフィルタと呼ぶ。なお、ガラスなどからなる透光性基板上に少なくともブラックマトリクス、赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、および青色画素（Ｂ）を配設した構成を、本明細書ではカラーフィルタ基板と呼ぶ。
【００３２】
液晶表示装置のコントラスト向上の目的で、遮光性を必要と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。そのような方法として、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、形成する方法、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、これを基板上に黒色の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パターニングを施し、形成する方法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。
【００３３】
ブラックマトリックス形成用の感光性樹脂組成物に用いることの可能な黒色着色剤としては、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、及びチタンブラック等が挙げられる。これらの中では、遮光性、画像特性等の面から、カーボンブラックが好ましい。
【００３４】
カーボンブラックの具体例としては、例えば、三菱化学社製  商品名「ＭＡ７」、「ＭＡ８」、「ＭＡ１１」、「ＭＡ１００」、「ＭＡ２２０」、「ＭＡ２３０」、「＃５２」、「＃５０」、「＃４７」、「＃４５」、「＃２７００」、「＃２６５０」、「＃２２００」、「＃１０００」、「＃９９０」、及び「＃９００」等；テグサ社製  商品名「Ｐｒｉｎｔｅｘ９５」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ９０」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ８５」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ７５」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ５５」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ４５」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ４０」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ３」、「ＰｒｉｎｔｅｘＡ」、「ＰｒｉｎｔｅｘＧ」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ５５０」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ３５０」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ２５０」、及び「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ１００」等；キャボット社製  商品名「Ｍｏｎａｒｃｈ４６０」、「Ｍｏｎａｒｃｈ４３０」、「Ｍｏｎａｒｃｈ２８０」、「Ｍｏｎａｒｃｈ１２０」、「Ｍｏｎａｒｃｈ８００」、「Ｍｏｎａｒｃｈ４６３０」、「ＲＥＧＡＬ９９」、「ＲＥＧＡＬ９９Ｒ」、「ＲＥＧＡＬ４１５」、「ＲＥＧＡＬ４１５Ｒ」、「ＲＥＧＡＬ２５０」、「ＲＥＧＡＬ２５０Ｒ」、「ＲＥＧＡＬ３３０」、「ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ４８０」、及び「ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ１３０」等；コロンビアンカーボン社製  商品名「ＲＡＶＥＮ１１」、「ＲＡＶＥＮ１５」、「ＲＡＶＥＮ３０」、「ＲＡＶＥＮ３５」、「ＲＡＶＥＮ４０」、「ＲＡＶＥＮ４１０」、「ＲＡＶＥＮ４２０」、「ＲＡＶＥＮ４５０」、「ＲＡＶＥＮ５００」、「ＲＡＶＥＮ７８０」、「ＲＡＶＥＮ８５０」、「ＲＡＶＥＮ８９０Ｈ」、「ＲＡＶＥＮ１０００」、「ＲＡＶＥＮｌ０２０」、「ＲＡＶＥＮ１０４０」等が挙げられる。これらに調色目的で有機顔料を添加しても良い。
【００３５】
着色画素部は、上述した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（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、および青色画素（Ｂ）の３原色からなる画素パターンが所望の形状で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、公知の方法が挙げられる。本発明では、いずれの方法により形成しても良く、色材としては耐熱性のある有機顔料を用いることが望ましい。
【００３６】
本発明において、配向制御用突起とスペーサを有する基板の構成としては、カラーフィルタ上若しくは透明導電膜上に配向制御用突起およびスペーサを設けた構成、カラーフィルタ、透明導電膜、配向制御用突起並びにスペーサ、及び配向膜層の順に形成した構成、又はこれらのいずれかの層の間に平坦化層である保護層を設けた構成が挙げられる。
【００３７】
透明導電膜は、液晶表示装置の液晶層を挟持する一対の対向する基板の少なくとも一方に必須の部材である。通常は液晶分子の配向方向を規制する配向膜あるいは配向突起の直下に形成され、電気信号を伝達することで基板間の液晶分子の挙動を制御する。或いは、配向制御用突起の上に蒸着等により設けることも可能である。
【００３８】
透明導電膜としては、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）膜が用いられる。それ以外には、ＩＺＯ（インジウムと亜鉛の複合酸化物）膜、これにガリウム酸化物を加えたＩＧＺＯ膜やＳｎＯ２（二酸化錫）膜などを用いることも出来、各々、スパッタリング法、真空蒸着法などの手法にて形成することが出来る。
【００３９】
次に、配向制御用突起とスペーサの形成方法について説明する。
【００４０】
まず、透光性基板上に上述した感光性樹脂組成物をコートする。あるいは必要であれば上述したように、カラーフィルタ、平坦化膜、及び透明導電膜が形成された基板上にコートする。感光性樹脂組成物のコートは、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ることが出来る。或いは、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。
【００４１】
次に、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を一括して形成する。
【００４２】
スペーサ柱の高さはカラーフィルタ基板と対向するアレイ基板とのギャップである２．０〜５．０μｍの範囲であればよい。また、配向制御用突起の大きさは、過大であると液晶配向に支障があり、十分な視野角を得にくいとともに液晶配向欠陥起因のムラを生じやすくなる。配向制御突起の高さは、スペーサの高さの２／３以下であると、比較的良好な配向効果を得ることができる。
【００４３】
本発明に用いる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の波長範囲で波長によって異なる透過率を有する部分のことである。一般に、フォトマスクの完全遮光部としてはクロム（Ｃｒ）薄膜が用いられるが、例えば、このクロム（Ｃｒ）薄膜の膜厚を部分的にさらに薄くする、または網点状にクロム（Ｃｒ）薄膜の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。
【００４４】
これに対し、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。
【００４５】
このように、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により、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、スペーサ柱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、配向制御用突起形はスペーサ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により、形状や高さを部分的に変えた配向制御用突起を一括して形成することも可能である。
【００４６】
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素子をマトリクス状に配設したアレイ基板上にカラーフィルタを形成するカラーフィルタ・オン・アレイ構造（ＣＯＡ）の場合は、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。
【００４７】
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、配向制御用突起とスペーサの硬化を促進し、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。
【００４８】
ここで、配向制御用突起は、カラーフィルタの着色画素層上、あるいはブラックマトリクス上に配設される平坦化層上、もしくは透明導電膜上に形成され、その形状は、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。
【００４９】
また、スペーサは、カラーフィルタの着色画素層を除く遮光層上の透明導電膜上、もしくはアレイ基板などの対向基板の遮光層に対応する位置に形成され、その形状は、平面視で、円柱ないし多角柱が一般的である。スペーサや配向制御用突起は、カラーフィルタ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。
【００５０】
本発明に係る液晶表示装置用基板に対向する片側の基板、あるいは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、熱処理等で硬膜することにより形成される。
【００５１】
必要に応じて設けられる保護層は、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ものであり、透明性が要求される。保護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り形成される無機化合物等、前述の目的を達成できる材料であればよい。保護層の膜厚は、カラーフィルタ層の表面状態を考慮して、０．５から３μｍとすることができる。
【００５２】
以下、本発明の感光性樹脂組成物の各成分について説明する。
【００５３】
＜アルカリ可溶性樹脂＞
本発明の感光性樹脂組成物に使用されるアルカリ可溶性樹脂としては、たとえばアクリル系樹脂、ノボラック系樹脂等が挙げられる。本発明の感光性樹脂組成物に使用されるアルカリ可溶性樹脂は、その酸価が固形分換算で２０〜１８０であることが好ましく、３５〜１５０であればより好ましい。樹脂の酸価が２０未満であると、アルカリ現像において現像不良となる恐れがあり、酸価が１８０より大きくなるとアルカリ現像において露光部分の表面が現像液で侵食される等の不具合が生じ易くなる。
【００５４】
本発明の感光性樹脂組成物に使用されるアルカリ可溶性樹脂の一例であるアクリル変性樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸含有単量体と、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、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メア）タクリレート類、ベンジル（メタ）アクリレート、パラクミルフェノールＥＯ変性アクリレート等の芳香環含有（メア）タクリレート類、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）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート、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、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等の化合物との（共）重合体が挙げられる。
【００５５】
また、これらの樹脂に、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させることや、水酸基含有（メタ）アクリレートの共重合体にメタクリロイルオキシエチル（メタ）アクリレートを付加させることでアクリル変性樹脂とすることが出来る。
【００５６】
ノボラック系樹脂としては、EPPN-501H、EPPN-502H(日本化薬株式会社製)等のクレゾールノボラックエポキシ樹脂にアクリル酸を付加し、その後、酸無水物を付加させた樹脂が挙げられる。
【００５７】
＜多官能重合性モノマー＞
本発明の感光性樹脂組成物に使用される多官能光重合性モノマーとしては、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、ビスフェノールＡ型ＥＯ付加物ジアクリレート、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）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレートエステル類が挙げられる。これらは、単独でまたは２種以上を併用して使用することができる。
【００５８】
＜芳香環構造を有するエポキシ樹脂＞
本発明の感光性樹脂組成物は、必須成分として芳香環構造を有するエポキシ樹脂を含有する。芳香環構造を有するエポキシ樹脂の具体例としては、２−[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]−２−[４−[１，１−ビス[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]エチル]フェニル]プロパンが挙げられ、市販されているものとしては、テクモアVG3101(株式会社プリンテック社製)などが挙げられる。
【００５９】
芳香環構造を有するエポキシ樹脂の配合量は、アルカリ可溶性樹脂、多官能重合性モノマー、光重合開始剤、及びエポキシ樹脂の総固形分に対し、１０重量％〜４０重量％であるのが好ましい。総固形分に対するエポキシ樹脂の配合量が１０重量％未満では、形成された配向制御用突起及びスペーサの誘電正接が大きくなり、画像の焼き付きが生じてしまう。また、４０重量％を超えると、配向制御用突起とスペーサとで高さに所定の差を設けることが困難となる。
【００６０】
＜溶剤＞
本発明の感光性樹脂組成物に使用可能な溶剤成分としては、例えばアルコール類、フェノール類、グリコール類、グリコールエーテル類、エーテル類、エステル類、ケトン類、アセテート類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリル類、アミド類などが挙げられる。これらの中では、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、エーテル類、エステル類、ケトン類、アセテート類が好ましく、グリコールエーテル類、エーテルアセテート類が特に好ましい。
【００６１】
具体的には、エタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコール−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、カルビトール、３−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソプロピルエーテル、ミネラルスピリット、ｎ−ペンタン、アミルエーテル、エチルカプリレート、ｎ−ヘキサン、ジエチルエーテル、イソプレン、エチルイソブチルエーテル、ｎ−オクタン、ジイソブチレン、アプコシンナー、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキセン、メチルノニルケトン、プロピルエーテル、ドデカン、ソーカルソルベントＮｏ．１およびＮｏ．２、アミルホルメート、ジヘキシルエーテル、ジイソプロピルケトン、ジヘキシルエーテル、ジイソプロピルケトン、ソルベッソ＃１５０、（ｎ−，ｓｅｃ−，ｔ−）酢酸ブチル、ヘキセン、シェルＴＳ２８ソルベント、ブチルクロライド、エチルアミルケトン、エチルベンゾエート、アミルクロライド、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルオルソホルメート、メトキシメチルペンタノン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルイソブチレート、ベンゾニトリル、エチルプロピオネート、メチルイソアミルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピルアセテート、アミルアセテート、アミルホルメート、ビシクロヘキシル、ジペンテン、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、プロピルプロピオネート、メチルエチルケトン、エチルセロソルブアセテート、シクロヘキサノン、酢酸エチルなどが挙げられる。
【００６２】
これら溶剤の中ではジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンが好ましい。
【００６３】
上記溶剤は、１種を単独で使用してもよいが、必要に応じて２種以上の溶剤を併用してもよい。
【００６４】
＜光重合開始剤＞
本発明の感光性樹脂組成物に使用され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。これらの光重合開始剤は、単独でまたは２種以上を併用して使用することができる。
【００６５】
また、本発明の感光性樹脂組成物には、単独では光重合開始剤として機能しないが、上記光重合開始剤と組合せて使用することで光重合開始剤の能力を増大させる化合物を、光重合開始助剤として添加することができる。そのような化合物としては、例えばベンゾフェノンと組合せて使用すると効果のあるトリエタノールアミン等の３級アミンが挙げられる。
【００６６】
光重合開始剤の添加量は、樹脂１００重量部に対して、０．１〜３０重量部が好ましい。０．１重量部未満では、光重合の速度が遅くなって感度が低下する傾向があり、３０重量部よりも多いと、基板等との密着性が低下する傾向がある。
【００６７】
本発明の感光性樹脂組成物を硬膜処理した樹脂の誘電正接は、液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．０１以下であるのが好ましく、０．００９４以下であるのがより好ましい。上記樹脂組成物の誘電正接が０．０１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と考えられる。
【００６８】
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、本発明に係る感光性樹脂組成物の硬化物膜を用い、後述する誘電正接評価方法に従って測定した。
【００６９】
図１〜３に、本発明が適用される液晶表示装置の様々な実施形態を示す。
【００７０】
図１は、以上説明した感光性樹脂組成物を用いて配向制御用突起及びスペーサを形成した本発明の第１の実施形態に係るＭＶＡ−ＬＣＤを模式的に示す断面図である。図１において、液晶表示装置１０は、液晶駆動のためのアクティブ素子を配設したアレイ基板１１と、カラーフィルタ基板１２とを対向させて配置し、それらの間に液晶分子１３を挟持した構成を有している。アレイ基板１１は、透光性基板１４ａ上に透明導電膜１５ａを形成してなり、カラーフィルタ基板１２は、透光性基ブラックマトリクス１６、着色層１７、及び透明導電膜１５ｂを形成してなる。着色層１７は、赤色画素１７Ｒ、緑色画素１７Ｇ、及び青色画素１７Ｂから構成される。なお、配向膜や、偏光板、位相差板は図示を省略されている。
【００７１】
カラーフィルタ基板１２の透明導電膜１５ｂ上には、配向制御用突起１８及びスペーサ１９が設けられている。これら配向制御用突起１８及びスペーサ１９は、上述した本発明の感光性樹脂組成物を用いて一括して形成されている。
【００７２】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＭＶＡ−ＬＣＤを模式的に示す断面図である。図２において、液晶表示装置２０は、液晶駆動のためのアクティブ素子を配設したアレイ基板２１と、カラーフィルタ基板２２とを対向させて配置し、それらの間に液晶分子２３を挟持した構成を有している。アレイ基板２１は、透光性基板２４ａ上に透明導電膜２５ａを形成してなり、カラーフィルタ基板２２は、透光性基板２４ｂ上にブラックマトリクス２６、着色層２７、及び透明導電膜２５ｂを形成してなる。着色層２７は、赤色画素２７Ｒ、緑色画素２７Ｇ、及び青色画素２７Ｂから構成される。なお、配向膜や、偏光板、位相差板は図示を省略されている。
【００７３】
アレイ基板２１の透明導電膜２５ａ上には、配向制御用突起２８及びスペーサ２９が設けられている。これら配向制御用突起２８及びスペーサ２９は、上述した本発明の感光性樹脂組成物を用いて一括して形成されている。
【００７４】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るＭＶＡ−ＬＣＤを模式的に示す断面図である。図３において、液晶表示装置３０は、液晶駆動のためのアクティブ素子及びカラーフィルタを配設したアレイ基板３１と、ブラックマトリクス基板３２とを対向させて配置し、それらの間に液晶分子３３を挟持した構成を有している。即ち、図３に示すＭＶＡ−ＬＣＤは、ＣＯＡ構造の液晶表示装置である。
【００７５】
アレイ基板３１は、透光性基板３４ａ上に着色層３７、及び透明導電膜３５ａを形成してなる。着色層３７は、赤色画素３７Ｒ、緑色画素３７Ｇ、及び青色画素３７Ｂから構成される。また、ブラックマトリクス基板３２は、透光性基板３４ｂ上にブラックマトリクス３６、平坦化層５０及び透明導電膜３５ｂを形成してなる。なお、配向膜や、偏光板、位相差板は図示を省略されている。
【００７６】
ブラックマトリクス基板３２の透明導電膜３５ｂ上には、配向制御用突起３８及びスペーサ３９が設けられている。これら配向制御用突起３８及びスペーサ３９は、上述した本発明の感光性樹脂組成物を用いて一括して形成されている。
【００７７】
以上、詳述したように、本発明によると、低い誘電率を有する感光性樹脂組成物を用いて、１回のフォトリソグラフィの工程で、配向制御用突起とスペーサをそれぞれの高さを確保しながら同時に形成することが可能となる。そのため、従来法に比べ、プロセス数と材料の量が約半分になり、時間とコストを大幅に削減することができる。また、低い誘電正接の値をもつスペーサ及び配向制御用突起が形成されるため、液晶表示装置に画像の焼き付きなどの不具合を発生することがない。
【００７８】
即ち、１回の樹脂材料の塗布により、配向制御用突起とスペーサの、高さの差を十分につけた構造物を作製することができるため、これらをカラーフィルタ上に形成する場合にも、あらかじめ遮光層であるブラックマトリクスの上に着色画素層を重ねる必要がなく、従ってスペーサの高さ精度を下げることなく、一括して形成することが可能となる。
【００７９】
更に、本発明の感光性樹脂組成物は、良好な電気特性を有しているので、長時間にわたり電圧を印加した状態においても残像が発生することのない優れた表示品質を有する液晶表示装置用基板の形成が可能となり、焼き付きの無い表示特性良好な液晶表示装置が提供できる。
【００８０】
なお、配向制御用突起とスペーサは、図１に示すようにカラーフィルタ基板側に形成することに限らず、図２に示すように、アレイ基板側に形成することも可能である。また、図３に示すように、アレイ基板にカラーフィルタを配設し、対向側基板としてブラックマトリクス基板を用いたＣＯＡ構造の液晶表示装置にも適用可能であり、この場合、ブラックマトリクス基板側に配向制御用突起とスペーサを形成することが出来る。
【実施例】
【００８１】
本発明の実施例及び比較例について具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。また、本発明で用いる材料は光に対して極めて敏感であるため、自然光などの不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。
【００８２】
以下に本発明の感光性樹脂組成物に関する実施例を、比較例とあわせて説明する。
【００８３】
（実施例１）
［感光性樹脂組成物Aの調製］
下記の要領で感光性樹脂組成物（Ａ）を調製した。
【００８４】
内容量が1リットルの５つ口反応容器に、メタクリル酸２０ｇ、メタクリル酸メチル１０ｇ、ブチルメタクリル酸５５ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート１５ｇ、及びシクロヘキサノン４００ｇを仕込み、窒素雰囲気下でＡＩＢＮを添加し、８０〜８５℃で８時間反応させて、樹脂１溶液（樹脂濃度２０%)を得た。
【００８５】
その後、下記の配合比率の感光性樹脂組成物（Ａ）を調製した。
【００８６】
上記樹脂１溶液                                            ５００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
エポキシ樹脂（テクモアＶＧ３１０１Ｌ）                      ５０重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ５８０重量部
（実施例２）
［感光性樹脂組成物Bの調製］
下記の配合比率の感光性樹脂組成物（B）を調製した。
【００８７】
上記樹脂１溶液                                            ５００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
エポキシ樹脂（テクモアＶＧ３１０１Ｌ）                    １７５重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ８００重量部
（実施例３）
［感光性樹脂組成物Ｃの調製］
下記の要領で感光性樹脂組成物（Ｃ）を調製した。
【００８８】
内容量が１リットルの５つ口反応容器に、ＥＰＰＭ５０１H（日本化薬株式会社製）１６８ｇ、アクリル酸７２ｇ、メトキノン０．０５ｇ、テトラエチルアンモニウムブロミド１．１ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート２８５ｇを仕込み、１００〜１１０℃で２０時間反応させた。次いで、無水フタル酸４５ｇを仕込み、５０〜６０℃で８時間反応させて、樹脂２溶液（樹脂濃度５０％）を得た。
【００８９】
その後、下記の配合比率の感光性樹脂組成物（C）を調製した。
【００９０】
上記樹脂２溶液                                            ２００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
エポキシ樹脂（テクモアＶＧ３１０１Ｌ）                      ５０重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ５８０重量部
（実施例４）
［感光性樹脂組成物Dの調製］
下記の配合比率の感光性樹脂組成物（Ｄ）を調製した。
【００９１】
上記樹脂２溶液                                            ２００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
エポキシ樹脂（テクモアＶＧ３１０１Ｌ）                    １７５重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ８００重量部
（比較例１）
［感光性樹脂組成物Eの調製］
下記の配合比率の感光性樹脂組成物（Ｅ）を調製した。
【００９２】
上記樹脂１溶液                                            ５００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
エポキシ樹脂（テクモアＶＧ３１０１Ｌ）                      ２０重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ８００重量部
（比較例２）
［感光性樹脂組成物Ｆの調製］
下記の配合比率の感光性樹脂組成物（Ｆ）を調製した。
【００９３】
上記樹脂１溶液                                            ５００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
エポキシ樹脂（テクモアＶＧ３１０１Ｌ）                    ３６０重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ８００重量部
（比較例３）
［感光性樹脂組成物Ｇの調製］
下記の配合比率の感光性樹脂組成物（Ｇ）を調製した。
【００９４】
上記樹脂１溶液                                            ５００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
メラミン樹脂                                              １７５重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ８００重量部
（比較例４）
［感光性樹脂組成物Ｈの調製］
下記の配合比率の感光性樹脂組成物（Ｈ）を調製した。
【００９５】
上記樹脂１溶液                                            ５００重量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）      ２５０重量部
光重合開始剤（イルガキュア（Ｉｒｇ）−９０７）              １０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）                                            ５８０重量部
実施例１〜４に係る組成物の配合組成を下記表１に、比較例１〜４に係る組成物の配合組成を下記表２にそれぞれ示す。括弧内の数値は含有量（重量部）である。なお、芳香環重量比（％）は、実施例に係る組成物のエポキシ樹脂の分子量は５９２ｇ／molであり、そのうち芳香環相当分は２８８ｇ／molとして求めた。
【表１】
0005478157.tif 000002
【００９６】
【表２】
0005478157.tif 000003
【００９７】
（一括形成評価）
一括形成評価用基板は、下記の要領で調製した感光性着色組成物を使用したカラーフィルタを用い、作製した。
【００９８】
〔感光性着色組成物〕
＜赤色着色組成物＞
下記に示す配合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。
【００９９】
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４               １８重量部
（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」）
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７                  ２重量部
（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」）
分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」）        ２重量部
アクリルワニス（固形分２０％）                                 ５０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組成物を得た。
【０１００】
上記分散体                                                    ７２重量部
光重合性モノマー                                              １８重量部
光開始剤                                                        ３重量部
増感剤                                                          １重量部
シクロヘキサノン                                            ２５３重量部
＜緑色着色組成物＞
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緑色顔料の分散体を作製した。
【０１０１】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６
（東洋インキ製造（株）製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）          １６重量部
黄色顔料：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」）      ８重量部
分散剤（ビックケミー社製「Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ-１６３」）          ２重量部
アクリルワニス（固形分２０％）                              １０２重量部
その後、上記分散体を１２８部用い、さらに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緑色着色組成物を得た。
【０１０２】
光重合性モノマー                                              １４重量部
光開始剤                                                        ４重量部
増感剤                                                          ２重量部
シクロヘキサノン                                            ２５７重量部
＜青色着色組成物＞
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、５μｍのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
【０１０３】
青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６
（東洋インキ製造（株）製「リオノールブルーＥＳ」）            ３．６重量部
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」）                ０．６重量部
アクリルワニス（固形分２０％）                              ２２．１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青色着色組成物を得た。
【０１０４】
上記分散体                                                  ２６．３重量部
アクリル系透明樹脂                                            ９．４重量部
光重合性モノマー                                              ４．７重量部
光開始剤                                                      １．４重量部
増感剤                                                        ０．２重量部
ＰＧＭＡｃ                                                    １１重量部
ＥＥＰ                                                        ２０重量部
シクロヘキサノン                                              ２６重量部
以下に本発明が適用される液晶表示装置用基板のひとつであるブラックマトリクス基板について説明する。
【０１０５】
＜ブラックマトリクス基板の作製＞
本発明に適用されるブラックマトリクス基板に形成されるブラックマトリクスに使用する黒色感光性樹脂組成物としては、アクリル樹脂であるバインダー樹脂、光重合性モノマー、光開始剤、及びカーボンブラックである黒色着色剤を含む公知の黒色感光性樹脂組成物を用いた。
【０１０６】
ガラスである透光性基板上に黒色感光性樹脂組成物をスピンコート法で塗布した後、必要に応じて加熱、例えば１００℃で３分間加熱して溶剤などの揮発成分を乾燥させ（プリベーク）、黒色感光性樹脂層を形成する。次いで、この黒色感光性樹脂層を冷却した後、フォトマスクを介して３６５ｎｍを主波長とする露光装置にて露光する。その後、未露光部をアルカリ現像液、例えば２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像した後、よく水洗し、さらに水洗して乾燥し、２３０℃で６０分間加熱処理を行うことで、ブラックマトリクスを透光性基板上に形成した。
【０１０７】
このブラックマトリクスの上に、１．５μｍの膜厚でアクリル系の平坦化膜を形成し、ブラックマトリクスパターンを備えた基板とした。さらに、平坦化膜の上に透明導電膜を形成した後、前記した感光性樹脂組成物Ａもしくは感光性樹脂組成物Ｂを用いて、スペーサおよび配向制御用突起を形成して、図３に示すブラックマトリクス基板３１を得た。
【０１０８】
以下に本発明が適用される液晶表示装置用基板のひとつであるカラーフィルタ基板について説明する。
【０１０９】
＜カラーフィルタ基板の作製＞
上記感光性着色組成物を用い、以下のように３回のフォトリソグラフィ工程にて、着色画素を形成した。なお、前記したブラックマトリクスパターンのみをあらかじめ形成した透光性基板を用い、カラーフィルタである赤色画素、緑色画素、青色画素を、それぞれブラックマトリクスの開口部に形成した。
【０１１０】
即ち、ガラス基板に、上記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。９０℃で５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３００ｍＪ／ｃｍ２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。
【０１１１】
次に、上記緑色着色材料も同様に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分焼成した。
【０１１２】
さらに、赤色、緑色と全く同様にして、上記青色着色材料についても仕上り膜厚が１．８μｍの、赤色、緑色の着色層に隣接した青色着色層を得た。その後、２３０℃で３０分焼成した。これにより、透光性基板上に赤、緑、青３色のストライプ状の着色画素を備えるカラーフィルタが得られた。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。
【０１１３】
炭酸ナトリウム                                      １．５重量部
炭酸水素ナトリウム                                  ０．５重量部
陰イオン系界面活性剤（花王・ペリレックスＮＢＬ）    ８．０重量部
水                                                    ９０重量部
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、上記カラーフィルタ上に２００ｎｍ厚の透明導電膜を形成した。
【０１１４】
その後、各感光性樹脂組成物をスピンコート法で塗布し、透明導電膜上に厚さ４．２μｍの感光性樹脂組成物層を形成し、スペーサ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用いて、感光性樹脂組成物層に１５０ｍＪ／ｃｍ２の露光を行い、硬化させた。ここで、上記半透過部は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。
【０１１５】
次いで、アルカリ現像液で現像処理を行った後、２４０℃で６０分、硬膜処理を行なった。次に、ブラックマトリックス上に形成されたスペーサと、着色画素層上の透明導電膜上に形成された配向制御用突起のそれぞれの高さを測定した。測定結果を下記表３に示す。
【０１１６】
なお、配向制御用突起の高さがスペーサの高さの２／３より高い場合、良好な配向効果が得られないことがあるため、配向制御用突起の高さはスペーサの高さの２／３以下であることが望ましい。
【０１１７】
（弾性復元率評価）
上記一括形成評価で用いた基板の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ＨＶ２０００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／秒の速度で４０ｍＮの荷重を負荷し、５秒間保持した後、２．２ｍＮ／秒の速度で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、下記式（１）により弾性復元率の値を算出した。
【０１１８】
弾性復元率＝（総変形量−塑性変形量）/総変形量                      （１）
算出結果を下記表３に示す。
【０１１９】
なお、弾性復元率が５０％未満の場合、カラーフィルタ基板とアレイ基板との貼り合わせ工程においてギャップが均一になりにくく、液晶表示装置にムラや表示欠陥が発生し易くなる。
【０１２０】
（誘電正接評価）
電極用にアルミニウム膜を蒸着したガラス基板上に、感光性樹脂組成物をスピンコートにより仕上り膜厚が２．０μｍとなるように塗布した。９０℃で５分間乾燥した後、高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ２の照射量で照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像した後、２３０℃で３０分間焼成した。
【０１２１】
得られた硬化塗膜上に、面積３．４６４×１０−４ｍ２の電極用のアルミニウを蒸着し、樹脂塗膜をアルミニウム電極で挟んだサンプルを作製した。得られたサンプルの液晶表示装置の駆動周波数範囲での誘電正接を、インピーダンスアナライザー（ ソーラトロン社製「１２６０型」）を用いて、印過電圧１００ｍＶで測定した。測定結果を下記表３に示す。
【０１２２】
＜液晶表示装置の作製＞
上述したカラ−フィルタ基板を用い、図１に示すような構造のＭＶＡ−ＬＣＤを作製した。得られたＭＶＡ−ＬＣＤについて、画像の焼き付きの有無を下記のようにして評価した。
【０１２３】
作製したＭＶＡ−ＬＣＤの液晶に駆動電圧を印加し、白と黒のチェッカーフラッグ表示状態で１００時間保持した後、全面を中間調である灰色表示にさせた。目視確認にて、チェッカーフラッグ表示が残っていない場合を○、残っている状態を×とした。
【０１２４】
評価結果を下記表３に示す。
【表３】
0005478157.tif 000004
【０１２５】
上記表３に示すように、本発明の範囲内の感光性樹脂組成物を使用した実施例１〜４においては、スペーサ柱と充分に段差のついた配向制御突起を一括で形成できるとともに、アレイ基板との貼り合せ工程でギャップを均一に保つことの可能な弾性復元率を有し、また誘電正接も液晶表示装置の駆動周波数範囲で０．０１以下となり、良好な結果であった。
【０１２６】
一方、エポキシ樹脂の総固形分に対する重量比が５％である比較例１、およびエポキシ樹脂を用いていない比較例３、４は、誘電正接が０．０１を越え、画像の焼き付きが生じた。また、エポキシ樹脂の総固形分に対する重量比が５０％である比較例２は、配向制御用突起高さがスペーサ柱の２／３を超え、配向制御用突起により良好な配向効果を得ることは困難であった。
【０１２７】
以上のように、実施例１〜４より得られた感光性樹脂組成物を用いてスペーサと配向制御突起を同時に形成することで、液晶表示装置用基板作製プロセスの時間およびコストが削減され、且つ焼き付きのない液晶表示装置を提供できる。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
［１］
液晶表示装置の一対の基板のいずれか一方の対向面に、高さの異なる複数の構造物を形成するための感光性樹脂組成物であって、アルカリ可溶性樹脂、芳香環構造を有するエポキシ樹脂、多官能重合性モノマーおよび光重合開始剤を含有し、かつ、前記感光性樹脂組成物の総固形分に対する前記エポキシ樹脂の量が１０重量％〜４０重量％であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
［２］
前記エポキシ樹脂が、２−[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]−２−[４−[１，１−ビス[４−（オキシラニルメトキシ）フェニル]エチル]フェニル]プロパンである項１に記載の感光性樹脂組成物。
［３］
透光性基板上に、ブラックマトリクス、平坦化層、透明導電膜、及び高さの異なる構造物を形成してなる液晶表示装置用基板であって、前記高さの異なる構造物を、項１又は２に記載の感光性樹脂組成物を用いて形成したことを特徴とする液晶表示装置用基板。
［４］
透光性基板上に、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、透明導電膜、及び高さの異なる構造物を形成してなる液晶表示装置用基板であって、前記高さの異なる構造物を、項１又は２に記載の感光性樹脂組成物を用いて形成したことを特徴とする液晶表示装置用基板。
［５］
前記高さの異なる構造物が、０．００９４以下の誘電正接を有することを特徴とする項３又は４に記載の液晶表示装置用基板。
［６］
項３〜５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。
【符号の説明】
【０１２８】
１０,２０,３０,４０…液晶表示装置、
１１,２１,３１,４１…アレイ基板、
１２,２２,４２…カラーフィルタ基板、
１３,２３,３３,４３…液晶、
１４ａ,１４ｂ,２４ａ,２４ｂ,３４ａ,３４ｂ,４４ａ,４４ｂ…透光性基板、
１５ａ,１５ｂ, ２５ａ,２５ｂ,３５ａ,３５ｂ,４５ａ,４５ｂ…透明導電膜、
１６,２６,３６… ブラックマトリクス、
１７,２７,３７…着色層、
１７Ｒ,２７Ｒ,３７Ｒ…赤色画素、
１７Ｇ,２７Ｇ,３７Ｇ…緑色画素、
１７Ｂ,２７Ｂ,３７Ｂ…青色画素、
１８,２８,３８,４８…液晶配向制御用突起、
１９,２９,３９,４９…スペーサ、
３２…ブラックマトリクス基板、
５０…平坦化層。
【図１】
0005478157.tif 000005
【図２】
0005478157.tif 000006
【図３】
0005478157.tif 000007
【図４】
0005478157.tif 000008