(57)【要約】      （修正有）【課題】コンタクトホールの影響を小さくして輝度の向上された液晶表示素子およびその製造に用いられる感放射線性樹脂組成物を提供する。【解決手段】液晶表示素子１は、ＴＦＴ基板２と対向基板３とにより液晶４を挟持してなる。ＴＦＴ基板２は、第１の感放射線性樹脂組成物から形成された第１の絶縁膜６と、コンタクトホール７と、コンタクトホール７を介してＴＦＴのソース電極３４に接続する第１の電極８と、コンタクトホール７を埋めるように第２の感放射線性樹脂組成物から形成された第２の絶縁膜９とを有する。第２の絶縁膜９の上には第１の電極８に接続する第２の電極１０が配置される。第３の電極１２は、第３の絶縁膜１１を介して、第１の電極８および第２の電極１０の上に設けられる。液晶表示素子１は、第１の電極８および第２の電極１０と、第３の電極１２との間に電圧を印加して液晶４を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１の基板と第２の基板とにより液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、
前記第１の基板が、
ＴＦＴと、
前記ＴＦＴの上に第１の感放射線性樹脂組成物を用いて設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
前記第１の絶縁膜上および前記コントタクトホールの内壁上に設けられ、該コンタクトホールを介して前記ＴＦＴに電気的に接続する第１の電極と、
前記コンタクトホールを埋めるように、第２の感放射線性樹脂組成物を用いて設けられた第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上に設けられてその一部により、前記第１の絶縁膜上の前記第１の電極と一部が接し、前記第１の電極と電気的に接続する第２の電極とを有してなり、
第３の電極を、前記第１の基板の前記第１の電極および前記第２の電極の上に第３の絶縁膜を介して設けるか、または、前記第２の基板の前記液晶側に設け、
前記第１の電極および前記第２の電極と、前記第３の電極との間に電圧を印加して前記液晶を駆動するよう構成されることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１の感放射線性樹脂組成物がポジ型の感放射線性樹脂組成物であって前記第２の感放射線性樹脂組成物がネガ型の感放射線性樹脂組成物であるか、または、前記第１の感放射線性樹脂組成物がネガ型の感放射線性樹脂組成物であって前記第２の感放射線性樹脂組成物がポジ型の感放射線性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の感放射線性樹脂組成物は、カルボキシル基を有する構成単位と、重合性基を有する構成単位とを含む重合体を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第２の感放射線性樹脂組成物は、カルボキシル基を有する構成単位と、重合性基を有する構成単位とを含む重合体を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
対向配置された第１の基板と第２の基板とにより液晶を挟持してなる液晶表示素子の製造に用いられる感放射線性樹脂組成物であって、
前記第１の基板は、
ＴＦＴと、
前記ＴＦＴの上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
前記第１の絶縁膜上および前記コントタクトホールの内壁上に設けられ、前記コンタクトホールを介して前記ＴＦＴに電気的に接続する第１の電極と、
前記コンタクトホールを埋めるように設けられた第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上に設けられてその一部により、前記第１の絶縁膜上の前記第１の電極と一部が接し、前記第１の電極と電気的に接続する第２の電極とを有してなり、
前記液晶表示素子は、第３の電極を、前記第１の基板の前記第１の電極および前記第２の電極の上に第３の絶縁膜を介して設けるか、または、前記第２の基板の前記液晶側に設けて、前記第１の電極および前記第２の電極と、前記第３の電極との間に電圧を印加して前記液晶を駆動するよう構成されて、
前記第１の基板の前記第２の絶縁膜の形成に用いられることを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
【請求項６】
さらに、金属酸化物粒子を含むことを特徴とする請求項５に記載の感放射線性樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子および感放射線性樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、一対の基板に液晶が挟持された構造を有する。これらの基板には電極を設けることができ、さらに基板表面には液晶の配向を制御する目的で配向膜を設けることができる。また、これら一対の基板は、例えば、一対の偏向板により挟持される。そして、この基板間に電界を印加すると、液晶が駆動されて配向変化が起こり、光を部分的に透過したり、遮蔽したりするようになる。液晶表示素子では、こうした特性を利用して画像を表示している。かかる液晶表示素子には、従来のＣＲＴ方式の表示装置と比較して、薄型化や軽量化が図れるといった利点がある。
【０００３】
開発当初の液晶表示素子は、キャラクタ表示等を中心とする電卓や時計の表示素子として利用された。その後、単純マトリクス方式の開発によって、ドットマトリクス表示が容易となったことにより、ノートパソコンの表示素子等へと用途を拡大した。次いで、画素毎にスイッチングのための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）を配置したアクティブマトリクス方式の開発によって、コントラスト比や応答性能の優れた良好な画質を実現できるようになった。さらに、液晶表示素子は、高精細化、カラー化および視野角拡大等の課題も克服し、デスクトップコンピュータのモニタ用等にも用いられるようになった。最近では、より広い視野角、液晶の高速応答化および表示品位の向上等が実現され、大型で薄型のテレビ用表示素子や、高密度表示が必要とされるスマートフォン等の携帯電子機器のディスプレイとして利用されるに至っている。
【０００４】
液晶表示素子では、液晶の初期配向状態や配向変化動作の異なる多様な液晶モードが知られている。例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅｓ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）（ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ））、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）またはＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）等の液晶モードがある。
【０００５】
上記液晶モードのうちで、ＩＰＳモードおよびＶＡモードは、広い視野角、速い応答速度および高いコントラスト比を有することから、近年特に注目されている液晶モードである。尚、本明細書で言うところのＩＰＳモードとは、後述するように、液晶がそれを挟持する基板の面内でスイッチング（配向変化）動作する液晶モードを示しており、所謂横電界方式の他、斜め電界（フリンジ電界）を用いて液晶の面内スイッチングを実現するＦＦＳモードも含む概念である。
【０００６】
例えば、ＦＦＳモードを含むＩＰＳモード（以下、単に「ＩＰＳモード」と言う。）の液晶表示素子では、一対の基板間に挟持された液晶が基板に対してほぼ平行となるように、液晶の初期配向状態が制御される。これらの基板のうちの一方に配置された画素電極と共通電極の間に電圧を印加することによって、基板平面に平行な成分を主とする電界（所謂、横電界や斜め電界（フリンジ電界））が形成され、液晶の配向状態が変化する。そのため、ＩＰＳモードでは、電界印加による液晶の配向変化は、その名称の通り、基板平面と平行な面内における液晶分子の回転動作が主となる。
【０００７】
こうしたことから、ＩＰＳモードは、平行配向する液晶が電界の印加によって立ち上がり動作をするＴＮモード等と異なり、液晶を挟持する基板に対する液晶のチルト角の変化が小さい。このため、ＩＰＳモードの液晶表示素子では、電圧印加に伴うリタデーションの実効値の変化が小さくなり、視野角が広くて高画質の画像表示が可能となる。
【０００８】
上記のようなＩＰＳモードの液晶表示素子では、無機材料からなる無機絶縁膜を挟んで、透明なベタ状の電極（例えば、共通電極または画素電極）上に、スリット状の切り欠き部を有する電極（例えば、画素電極または共通電極）を重畳させる構造の開発が進められている（例えば、特許文献１、特許文献２または特許文献３参照。）。この電極構造によれば、画素の開口率が向上し、高輝度の画像表示が実現される。
【０００９】
そして、ＩＰＳモードの液晶表示素子については、近年、動画を表示するテレビや、高密度表示が必要とされるスマートフォン等の携帯電子機器のディスプレイに対応するべく、さらなる高画質化、特に高精細化が求められている。
【００１０】
ＩＰＳモードの液晶表示素子では、液晶を挟持する一対の基板のうちの一方の基板上に、スイッチングのためのＴＦＴ等の能動素子が配置される。そして、画素電極と、共通電極と、それらに接続する配線等も配置されて、ＴＦＴ基板が構成される。このため、ＩＰＳモードの液晶表示素子では、ＴＦＴ基板上に配置される構成部材が多くなり、ＴＦＴ基板上での電極構造や配線の配置構造は、ＴＮモード等の他の液晶モードに比べて複雑なものとなる。こうしたことから、さらなる高精細化を進めようとすると、画素内での画素電極の面積が減少し、画素の開口率が低下して表示の輝度を低下させる懸念があった。
【００１１】
特許文献２には、無機材料からなる層間絶縁膜を介して、ベタ状の共通電極の上に、スリット状の切り欠き部分を有する画素電極を配置するＴＦＴ基板が開示されている。また、特許文献３には、無機層間絶縁膜を介して、ベタ状の画素電極の上に、スリット状の切り欠き部分を有する共通電極を配置するＴＦＴ基板も開示されている。そして、特許文献２および特許文献３には、ベタ状の共通電極またはベタ状の画素電極と、その下層にある配線との間に、有機材料からなる絶縁膜（以下、「有機絶縁膜」とも言う。）を設ける技術が開示されている。これによれば、画素電極と配線との間のカップリング容量の増大を抑制しつつ、開口率を向上することが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−４８３９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−５９３１４号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２６２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上述したＴＦＴ基板に有機絶縁膜を設ける技術では、画素電極とＴＦＴのソース電極とを電気的に接続するために、コンタクトホールを設ける必要がある。画素電極は、可視光透過性の高い所謂透明電極が用いられ、通常は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：錫をドープした酸化インジュウム）等の透明導電材料からなる。そして、特許文献３に記載されるように、画素電極の断線を防止するためには、コンタクトホールのテーパ角は４５度以下にすることが望ましいとされる。有機絶縁膜は数μｍ程度の厚みを有しており、ＴＦＴ基板上のコンタクトホールは、平面視で、大きな面積を有することになる。
【００１４】
液晶表示素子において、電圧向印加時の液晶の均一な初期配向は、その液晶を挟持する基板の表面に設けられた配向膜によって実現される。例えば、配向膜は、ラビング処理等の布で擦る処理や、偏光等を照射して行う光配向処理が施されて、液晶の初期配向を実現する。
【００１５】
その場合、上述の基板上のコンタクトホールの形成部分は、他の部分に比べて凹んでおり、ラビング処理や光配向処理を行いにくい部分となる。したがって、ＴＦＴ基板のコンタクトホールの形成部分は、光漏れをもたらす液晶の配向乱れが生じやすい部分となっていた。
【００１６】
また、ＩＰＳモードの液晶表示素子において、コンタクトホールは、上述したように、ＴＦＴ基板に形成された凹みであって、その形成部分は、他の部分と比べて液晶の厚みが厚くなる部分となる。そのため、コンタクトホールの形成部分は、他の部分と比べて、透過率や液晶の応答特性が異なる部分となって、画像表示の均一性の低下が懸念される部分となる。
【００１７】
こうしたことから、ＩＰＳモードの液晶表示素子においては、コンタクトホールの形成によって影響される画素の部分を遮光する遮光手段を設けて、画像の表示に用いないようにする方法が検討されてきた。しかしながら、このような遮光手段の配設は、画素の開口率の低下をもたらすことになり、液晶表示素子の透過率を低下させることになる。すなわち、ＩＰＳモードの液晶表示素子において、コンタクトホールは、輝度特性の向上を妨げる要因となっており、さらなる表示の高精細化の妨げとなっていた。
【００１８】
そのため、ＩＰＳモードの液晶表示素子においては、ＴＦＴ基板に設けられたコンタクトホールの影響を小さくして、輝度特性を向上させ、さらなる高精細表示を可能とする技術が求められている。
【００１９】
尚、特許文献３に記載されるように、ＶＡモードの液晶表示素子においても、画素電極とその下層にある配線との間に有機絶縁膜を設け、開口率を向上する技術が検討されている。したがって、そのような構造のＶＡモードの液晶表示素子においても、ＩＰＳモードの液晶表示素子と同様にＴＦＴ基板上にコンタクトホールを形成することが求められる。したがって、ＶＡモードの液晶表示素子において、ＴＦＴ基板に設けられたコンタクトホールの影響を小さくし、輝度特性を向上させて、さらなる高精細表示を可能とする技術が求められている。
【００２０】
またさらに、その他のモードの液晶表示素子においても、上述した構造のＩＰＳモードの液晶表示素子と同様に、画素電極とその下層にある配線との間に有機絶縁膜を設け、開口率を向上する技術の適用が可能である。したがって、その他のモードの液晶表示素子においても、上述と同様に、ＴＦＴ基板に設けられたコンタクトホールの影響を小さくし、輝度特性を向上させ、さらなる高精細表示を可能とする技術が求められる。
【００２１】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、コンタクトホールの影響を小さくして輝度の向上された液晶表示素子を提供することにある。
【００２２】
また、本発明の目的は、コンタクトホールの影響を小さくして輝度の向上された液晶表示素子の製造に用いられる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
【００２３】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の第１の態様は、対向配置された第１の基板と第２の基板とにより液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、
第１の基板が、
ＴＦＴと、
ＴＦＴの上に第１の感放射線性樹脂組成物を用いて設けられた第１の絶縁膜と、
第１の絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
第１の絶縁膜上およびコントタクトホールの内壁上に設けられ、そのコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続する第１の電極と、
コンタクトホールを埋めるように、第２の感放射線性樹脂組成物を用いて設けられた第２の絶縁膜と、
第２の絶縁膜の上に設けられてその一部により、第１の絶縁膜上の第１の電極と一部が接し、前記第１の電極と電気的に接続する第２の電極とを有してなり、
第３の電極を、第１の基板の第１の電極および第２の電極の上に第３の絶縁膜を介して設けるか、または、第２の基板の液晶側に設け、
第１の電極および第２の電極と、第３の電極との間に電圧を印加して液晶を駆動するよう構成されることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第１の態様においては、第１の感放射線性樹脂組成物がポジ型の感放射線性樹脂組成物であって第２の感放射線性樹脂組成物がネガ型の感放射線性樹脂組成物であるか、または、第１の感放射線性樹脂組成物がネガ型の感放射線性樹脂組成物であって第２の感放射線性樹脂組成物がポジ型の感放射線性樹脂組成物であることが好ましい。
【００２６】
本発明の第１の態様において、第１の感放射線性樹脂組成物は、カルボキシル基を有する構成単位と、重合性基を有する構成単位とを含む重合体を含有することが好ましい。
【００２７】
本発明の第１の態様において、第２の感放射線性樹脂組成物は、カルボキシル基を有する構成単位と、重合性基を有する構成単位とを含む重合体を含有することが好ましい。
【００２８】
本発明の第２の態様は、対向配置された第１の基板と第２の基板とにより液晶を挟持してなる液晶表示素子の製造に用いられる感放射線性樹脂組成物であって、
液晶表示素子の第１の基板は、
ＴＦＴと、
ＴＦＴの上に設けられた第１の絶縁膜と、
第１の絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
第１の絶縁膜上およびコントタクトホールの内壁上に設けられ、コンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続する第１の電極と、
コンタクトホールを埋めるように設けられた第２の絶縁膜と、
第２の絶縁膜の上に設けられてその一部により、第１の絶縁膜上の第１の電極と一部が接し、前記第１の電極と電気的に接続する第２の電極とを有してなり、
液晶表示素子は、第３の電極を、第１の基板の第１の電極および第２の電極の上に第３の絶縁膜を介して設けるか、または、第２の基板の液晶側に設けて、第１の電極および第２の電極と、第３の電極との間に電圧を印加して液晶を駆動するよう構成されて、
第１の基板の第２の絶縁膜の形成に用いられることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第２の態様において、さらに、金属酸化物粒子を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の第１の態様によれば、コンタクトホールの影響を小さくして輝度の向上された液晶表示素子が得られる。
【００３１】
本発明の第２の態様によれば、コンタクトホールの影響を小さくして輝度の向上された液晶表示素子の製造に用いられる感放射線性樹脂組成物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子の別の例の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子の別の例の構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を用いて説明する。
尚、本発明において、露光に際して照射される「放射線」には、可視光線、紫外線、遠紫外線、Ｘ線および荷電粒子線等が含まれる。
【００３４】
実施形態１．
＜ＩＰＳモードの液晶表示素子＞
図１は、本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図である。
【００３５】
図２は、本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す平面図である。
尚、図１は、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面を模式的に示している。
【００３６】
図１に示すように、本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子１は、対向配置された第１の基板であるＴＦＴ基板２と、第２の基板である対向基板３とにより液晶４を挟持して構成される。ここで、ＴＦＴ基板とは、薄膜トランジスタであるＴＦＴを有する基板である。図２に示すように、ＩＰＳモードの液晶表示素子１において、ＴＦＴ基板２は、ＴＦＴ５を有して構成される。
【００３７】
すなわち、図１および図２に示すように、液晶表示素子１のＴＦＴ基板２は、ＴＦＴ５（図１中には図示されない）の上に設けられた第１の絶縁膜６と、第１の絶縁膜６に形成されたコンタクトホール７と、第１の絶縁膜６上およびコントタクトホール７の内壁上に設けられてコンタクトホール７を介してＴＦＴ５のソース電極３４と電気的に接続する第１の電極８と、コンタクトホール７を埋めるように設けられてＴＦＴ基板２の表面を平坦化する第２の絶縁膜９とを有する。
【００３８】
ＴＦＴ基板２は、第２の絶縁膜９の上に設けられた第２の電極１０を有する。
ＴＦＴ基板２において、第２の絶縁膜９の上に設けられた第２の電極１０は、その一部である端部により、第１の絶縁膜６上の第１の電極８と電気的に接続してもよい。
また、ＴＦＴ基板２においては、第２の絶縁膜９の上に設けられた第２の電極１０が、その少なくとも一部を用い、第１の絶縁膜６上の第１の電極８の一部を覆うようにして接することで電気的に接続してもよい。
【００３９】
本実施形態の液晶表示素子１において、第１の電極８およびそれに電気的に接続する第２の電極１０が一体となり、ベタ状の画素電極を構成する。
【００４０】
また、液晶表示素子１は、ＴＦＴ基板２の第１の電極８および第２の電極１０の上に第３の絶縁膜１１を有し、さらに、第３の絶縁膜１１の上に第３の電極１２を有する。すなわち、液晶表示素子１は、第３の電極１２が、第３の絶縁膜１１を介して、ＴＦＴ基板２の第１の電極８および第２の電極１０の上に設けられた構造を有する。本実施形態の液晶表示素子１では、第３の電極１２が共通電極を構成する。
【００４１】
以上の構成により、液晶表示素子１は、ＴＦＴ基板２上の第１の電極８および第２の電極１０と、ＴＦＴ基板２上の第３の電極１２との間に電圧を印加して液晶４を駆動する。
液晶表示素子１は、ＩＰＳモードの液晶表示素子となっている。
【００４２】
以下、本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子１の構成について、より詳細に説明する。はじめに、液晶表示素子１の平面構造、特に画素の主要な平面構造について、主に図２を用いて説明する。
【００４３】
液晶表示素子１では、図２に示すように、縦方向に延在する信号線３０と横方向に延在する走査線３１とで囲まれた領域に画素が形成されている。走査線３１の上にはスイッチングのためのＴＦＴ５が形成されており、画素電極を構成する第１の電極８および第２の電極１０への映像信号の供給を制御する。図２に示すように、走査線３１がＴＦＴ５のゲート電極を兼ねており、走査線３１の上にアモルファス−シリコン（ａ−Ｓｉ）または微結晶シリコンによる半導体層３２が形成されている。
【００４４】
半導体層３２の上には、信号線３０に接続するドレイン電極３３が端部で重畳するように形成され、そのドレイン電極３３と離間して対向するように、ソース電極３４が形成されている。ソース電極３４は、画素の形成領域に延在し、コンタクトホール７を介して第１の電極８に電気的に接続する。
【００４５】
図２に示すように、点線で示す第１の電極８は、平面ベタ状に形成されている。また、点線で示す第２の電極１０は、コンタクトホール７を覆うとともに、その端部で第１の電極８とコンタクトするようにベタ状に形成されている。そして、それらの上に、図２では図示されない第３の絶縁膜１１を介して、電極の未形成部となるスリット状の切り欠き部５０を有する第３の電極１２が設けられている。
【００４６】
図２に示す液晶表示素子１において、点線で模式的に示される第１の電極８は、ＴＦＴ５のある端部から延在して画素においてソース電極３４を覆っている。点線で模式的に示される第２の電極１０も、コンタクトホール７を埋める第２の絶縁膜９（図２中、図示されない。）の上に設けられ、ソース電極３４を覆っている。そして、第２の電極１０は、上述したように、第２の絶縁膜９を介して第１の電極８を覆うとともに、その一部である端部で第１の電極８に電気的に接続している。
【００４７】
また、スリット状の切り欠き部５０を有する第３の電極１２は１個の画素だけでなく、共通電極として、他の画素にも共通して形成されて、コモン電圧が印加される。図１にも示されるように、第３の電極１２に形成された切り欠き部５０は、ソース電極３４およびコンタクトホール７を覆っている。
【００４８】
次に、液晶表示素子１の断面構造、特に画素の断面構造について、主に図１を用いて説明する。
【００４９】
液晶表示素子１は、図１に示すように、ＴＦＴ基板２の上に、図２のＴＦＴ５で使用されるゲート絶縁膜２１が形成され、その上にＴＦＴ５から延在してきたソース電極３４が形成されている。この部分のソース電極３４は、図示されないバックライトからの光を遮光することができる。ソース電極３４を覆って、無機パッシベーション膜２２が形成され、その上に平坦化膜を兼ねた第１の絶縁膜６が形成されている。無機パッシベーション膜２２は、例えば、ＳｉＯ２等の金属酸化物やＳｉＮ等の金属窒化物から形成される。
【００５０】
尚、本実施形態の液晶表示素子１において、第１の絶縁膜６は、後述する第１の感放射線性樹脂組成物を用いたパターニングにより形成された有機絶縁膜である。第１の絶縁膜６は、例えば、０．５μｍ〜６μｍの膜厚で形成される。
【００５１】
第１の絶縁膜６には、第１の電極８がソース電極３４に電気的に接続するためのコンタクトホール７が形成されている。コンタクトホール７の形成方法としては、第１の絶縁膜６を形成後、貫通穴を形成する。その後、無機パッシベーション膜２２にも貫通穴を形成し、第１の絶縁膜６の貫通穴と無機パッシベーション膜２２の貫通穴とを連通させる。その結果、ＴＦＴ基板２において、第１の絶縁膜６と無機パッシベーション膜２２とを貫通するコンタクトホール７が形成される。
【００５２】
尚、図１に示す液晶表示素子１の例では、第１の絶縁膜６の貫通穴と無機パッシベーション膜２２の貫通穴は別々のマスクを用いて形成されることができる。また、別の方法として、第１の絶縁膜６に貫通穴を形成した後、第１の絶縁膜６をマスクとして使用し、ドライエッチングにより、無機パッシベーション膜２２の貫通穴を形成して、コンタクトホール７を設けることも可能である。
【００５３】
このようにして第１の絶縁膜６に形成されたコンタクトホール７は、第１の電極８をソース電極３４に接続させるための下穴と、それよりも径の大きい上穴と、下穴と上穴を結ぶ内壁とから構成されている。コンタクトホール７の内壁を覆うように設けられる第１の電極８の断線を防止するためには、コンタクトホール７のテーパ角を４５度以下にすることが好ましい。そのため、ＴＦＴ基板２上のコンタクトホール７は、平面視で、大きな面積を有することになる。
【００５４】
そして、第１の絶縁膜６およびコンタクトホール７を覆うように、第１の絶縁膜６上およびコントタクトホール７の内壁上に、第１の電極８が設けられる。第１の電極８は、例えば、ＩＴＯを用いて形成することができる。液晶表示素子１において、画素電極となる第１の電極８は平面ベタ状に形成されている。第１の電極８は、コンタクトホール７を介して、ソース電極３４に電気的に接続している。
【００５５】
また、液晶表示素子１は、コンタクトホール７を埋めるように設けられた第２の絶縁膜９を有する。第２の絶縁膜９は、後述する第２の感放射線性樹脂組成物を用いて形成された有機絶縁膜である。液晶表示素子１の第２の絶縁膜９は、ＴＦＴ基板２のコンタクトホール７を埋める機能を有する。そして、第２の絶縁膜９は、ＴＦＴ基板２の表面を平坦化するように機能する。
【００５６】
尚、第２の絶縁膜９の形成方法としては、例えば、コンタクトホール７等の形成するために第１の絶縁膜６のパターニングで使用したフォトマスクを使用し、パターニングを行って形成することができる。
【００５７】
すなわち、１種類のフォトマスクを使用して、コンタクトホール７を有する第１の絶縁膜６を形成し、それを覆う第１の電極８を設けた後、そのマスクを再度使用し、第２の感放射線性樹脂組成物を用いて、第２の絶縁膜９を形成することができる。
【００５８】
その場合、例えば、ポジ型の第１の感放射線性樹脂組成物を用い、フォトマスクを介した露光と現像によるパターニングを行って、コンタクトホール７が形成された第１の絶縁膜６を形成する。次いで、第１の電極８を形成する。その後、ネガ型の第２の感放射線性樹脂組成物を用い、上述したのと同一のフォトマスクを用いた同様の露光と現像を行い、コンタクトホール７を埋める第２の絶縁膜９を形成することができる。
【００５９】
液晶表示素子１のＴＦＴ基板２は、第２の絶縁膜９の上に設けられて、その一部である端部により、第１の絶縁膜６上の第１の電極８に電気的に接続する第２の電極１０を有する。第２の電極１０は、第１の電極８と同様の材料、例えば、ＩＴＯを用いて形成することができる。
【００６０】
本実施形態の液晶表示素子１において、第１の電極８および第２の電極１０は互いに電気的に接続されており、一体となって、ベタ状の画素電極として機能することができる。
【００６１】
また、液晶表示素子１は、ＴＦＴ基板２の第１の電極８および第２の電極１０の上に、層間絶縁膜となる第３の絶縁膜１１を有する。第３の絶縁膜１１は、例えば、ＳｉＯ２等の金属酸化物やＳｉＮ等の金属窒化物から形成された、無機絶縁膜とすることができる。
【００６２】
また、液晶表示素子１は、第３の絶縁膜１１の上に、電極未形成の部分となるスリット状の切り欠き部５０を有する第３の電極１２を有する。第３の電極１２およびその切り欠き部５０は、コンタクトホール７を覆うように、コンタクトホール７の上層にも形成される。第３の電極１２は、液晶表示素子１において、共通電極として機能することができる。
【００６３】
第３の電極１２の上には、液晶４を配向させるための配向膜４０が形成されている。配向膜４０は、ラビング処理による配向処理が施されており、電圧無印加時の均一な液晶４の初期配向、すなわち、ＴＦＴ基板２の基板表面と平行となる平行配向を実現させることができる。
【００６４】
液晶表示素子１は、液晶４を挟んで、第２の基板である対向基板３を有する。対向基板３には、ブラックマトリクス４１、カラーフィルタ４２が形成され、これらを覆って、平坦化膜４３が形成され、その上に配向膜４４が形成されている。対向基板３上の配向膜４４は、ＴＦＴ基板２上の配向膜４０と同様のものであり、ラビング処理による配向処理が施されて、液晶４の初期配向としての平行配向を実現することができる。
【００６５】
以上の構成を有する本実施形態の液晶表示素子１では、画像表示のために、ＴＦＴ基板２上の第１の電極８および第２の電極１０に映像信号が印加され、それらと第３の電極１２との間に電圧が印加されると、それらの周囲に斜め電界が発生する。すなわち、第１の電極８および第２の電極１０と第３の電極１２との間に電圧が印加されることにより、第３の電極１２の切り欠き部５０を介して、液晶４中に、ＴＦＴ基板２の基板面と平行となる成分を有する斜め電界が発生する。
【００６６】
その結果、液晶４は、その斜め電界の基板面と平行な成分によって駆動され、初期配向の状態から基板面と平行な平面内で回転動作する。
【００６７】
液晶表示素子１は、ＴＦＴ基板２の反液晶側の面および対向基板３の反液晶側の面に、それぞれ図示されない偏光板を有し、一対の偏光板によって液晶４が挟持される構造を有する。したがって、液晶表示素子１は、上述した斜め電界による液晶４の回転動作により、光を部分的に透過したり、遮蔽したりすることができ、こうした特性を利用して画像を表示することができる。
【００６８】
そして、液晶表示素子１においては、ＴＦＴ基板２に設けられたコンタクトホール７が第２の絶縁膜９により埋められ、ＴＦＴ基板２の表面は平坦化されている。したがって、液晶表示素子１では、コンタクトホール７による液晶４の配向乱れや、凹みによる透過率および液晶４の応答特性の低下が低減されている。すなわち、液晶表示素子１は、ＴＦＴ基板２に設けられたコンタクトホール７の影響を小さくすることができ、ソース電極３４等の遮光手段を大きく形成する必要がなく、輝度特性を向上させることができる。
【００６９】
尚、本発明の第１実施形態の液晶表示素子１は、コンタクトホール７が第２の絶縁膜９により埋められ、図１に示されるように、ＴＦＴ基板２の表面が平坦化されている。しかし、本実施形態の液晶表示素子１では、第２の絶縁膜９を形成する第２の感放射線性樹脂組成物の組成の選択や第２の絶縁膜９の形成方法に従って、第２の絶縁膜９の上部表面（液晶４側の表面）が若干凹んで形成されることもある。
【００７０】
図３は、本発明の第１実施形態のＩＰＳモードの液晶表示素子の別の例の構造を模式的に示す断面図である。
【００７１】
尚、図３に示す本発明の第１実施形態の別の例であるＩＰＳモードの液晶表示素子１−２は、第２の絶縁膜９−２の形状が異なる以外、図１等に示した液晶表示素子１と同様の構造を有する。したがって、共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
本発明の第１実施形態の別の例であるＩＰＳモードの液晶表示素子１−２では、第２の電極１０−２が設けられる第２の絶縁膜９−２の上部表面（液晶４側の表面）が、若干凹んで形成されている。しかし、液晶表示素子１−２においては、ＴＦＴ基板２に設けられたコンタクトホール７が第２の絶縁膜９−２により埋められており、ＴＦＴ基板２の表面は、第２の絶縁膜９−２を設けない場合に比べて平坦化されている。したがって、液晶表示素子１−２では、第２の絶縁膜９−２を設けない場合に比べて、コンタクトホール７による液晶４の配向乱れが低減され、凹みによる透過率および液晶４の応答特性の低下が緩和されている。すなわち、液晶表示素子１−２は、ＴＦＴ基板２に設けられたコンタクトホール７の影響を小さくすることができ、ソース電極３４等の遮光手段を大きく形成する必要がなく、輝度特性を向上させることができる。
【００７３】
実施形態２．
＜ＶＡモードの液晶表示素子＞
図４は、本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図である。
【００７４】
図５は、本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子の構造を模式的に示す平面図である。
尚、図４は、図５のＢ−Ｂ’線に沿った断面を模式的に示している。
【００７５】
図４に示すように、本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子１００は、対向配置された第１の基板であるＴＦＴ基板１０２と、第２の基板である対向基板１０３とにより液晶１０４を挟持して構成される。液晶１０４は、負の誘電異方性（Δε）を有する液晶である。
【００７６】
そして、図５に示すように、ＶＡモードの液晶表示素子１００において、ＴＦＴ基板１０２は、ＴＦＴ１０５を有する。
【００７７】
すなわち、図４および図５に示すように、液晶表示素子１００のＴＦＴ基板１０２は、ＴＦＴ１０５（図４中には図示されない）の上に設けられた第１の絶縁膜１０６と、第１の絶縁膜１０６に形成されたコンタクトホール１０７と、第１の絶縁膜１０６上およびコントタクトホール１０７の内壁上に設けられてコンタクトホール１０７を介してＴＦＴ１０５のソース電極１３４と電気的に接続する第１の電極１０８と、コンタクトホール１０７を埋めるように設けられてＴＦＴ基板１０２の表面を平坦化する第２の絶縁膜１０９とを有する。
【００７８】
また、ＴＦＴ基板１０２は、第２の絶縁膜１０９の上に設けられて、その一部である端部により、第１の絶縁膜１０６上の第１の電極１０８に電気的に接続する第２の電極１１０を有する。
【００７９】
本実施形態の液晶表示素子１００では、第１の電極１０８およびそれに電気的に接続する第２の電極１１０が、一体となって画素電極を構成する。
【００８０】
また、液晶表示素子１００は、対向基板１０３の液晶１０４側に、第３の電極１１２を有する。本実施形態の液晶表示素子１００においては、第３の電極１１２が共通電極を構成する。
【００８１】
その結果、液晶表示素子１００は、ＴＦＴ基板１０２上の第１の電極１０８および第２の電極１１０と、対向基板１０３上の第３の電極１１２との間に電圧を印加して液晶１０４を駆動するよう構成されている。液晶表示素子１００は、第１の電極１０８および第２の電極１１０と、対向基板１０３上の第３の電極１１２との間に電圧を印加して、負の誘電異方性を有する液晶１０４を駆動するように構成され、ＶＡモードの液晶表示素子を構成している。
【００８２】
以下、本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子１００の構成について、より詳細に説明する。はじめに、液晶表示素子１００の平面構造、特に画素の主要な平面構造について、図５を主に用いて説明する。
【００８３】
液晶表示素子１００では、図５に示すように、縦方向に延在する信号線１３０と横方向に延在する走査線１３１とで囲まれた領域に画素が形成されている。走査線１３１の上に画素電極を構成する第１の電極１０８および第２の電極１１０に映像信号の供給を制御する、スイッチングのためのＴＦＴ１０５が形成されている。図５に示すように、走査線１３１がＴＦＴ１０５のゲート電極を兼ねており、走査線１３１の上にアモルファス−シリコン（ａ−Ｓｉ）または微結晶シリコンによる半導体層１３２が形成されている。
【００８４】
半導体層１３２の上には、信号線１３０に接続するドレイン電極１３３が端部で重畳するように形成され、そのドレイン電極１３３と離間して対向するように、ソース電極１３４が形成されている。ソース電極１３４は、画素の形成領域に延在し、コンタクトホール１０７を介して第１の電極１０８に電気的に接続する。
【００８５】
図５に示すように、第１の電極１０８は、平面ベタ状に形成されている。また、第２の電極１１０は、コンタクトホール１０７を覆うとともに、その端部で第１の電極１０８とコンタクトするようにベタ状に形成されている。
【００８６】
尚、第１の電極１０８および第２の電極１１０は、上述したように、一体となって画素電極を構成するが、図５に示す例では、それぞれベタ状に形成されている。しかし、液晶表示素子１００では、別の例として、第１の電極１０８および第２の電極１１０が、それぞれ、電極未形成の部分となるスリット状の切り欠き部を有することができる。その場合、図５に示すように第１の電極１０８および第２の電極１１０を形成した後、それらを一括してパターニングして、第１の電極１０８および第２の電極１１０に切り欠き部を設けることができる。
【００８７】
第１の電極１０８および第２の電極１１０が切り欠き部を有することにより、液晶表示素子１００は、第１の電極１０８および第２の電極１１０と、対向基板１０３上の第３の電極１１２との間に電圧を印加したときに、基板面に垂直な電界とともに若干斜めとなる電界を発生させることができ、液晶１０４の傾斜方向を制御することができる。
【００８８】
図５に示す液晶表示素子１００において、第１の電極１０８は、ＴＦＴ１０５のある端部から延在して画素においてソース電極１３４を覆っている。第２の電極１１０も、コンタクトホール１０７を埋める第２の絶縁膜１０９（図５中、図示されない。）の上に設けられ、ソース電極１３４を覆っている。そして、第２の電極１１０は、上述したように、第２の絶縁膜１０９を介して第１の電極１０８を覆うとともに、その一部である端部で第１の電極１０８に電気的に接続している。
【００８９】
次に、液晶表示素子１００の断面構造、特に画素の断面構造について、主に図４を用いて説明する。
【００９０】
液晶表示素子１００は、図４に示すように、ＴＦＴ基板１０２の上に、図５のＴＦＴ１０５で使用されるゲート絶縁膜１２１が形成され、その上にＴＦＴ１０５から延在したソース電極１３４が形成されている。この部分のソース電極１３４は、図示されないバックライトからの光を遮光することができる。ソース電極１３４を覆って、無機パッシベーション膜１２２が形成され、その上に平坦化膜を兼ねた第１の絶縁膜１０６が形成されている。無機パッシベーション膜１２２は、例えば、ＳｉＯ２等の金属酸化物やＳｉＮ等の金属窒化物から形成することができる。
【００９１】
尚、本実施形態の液晶表示素子１００において、第１の絶縁膜１０６は、後述する第１の感放射線性樹脂組成物を用いたパターニングにより形成された有機絶縁膜である。第１の絶縁膜１０６は、例えば、０．５μｍ〜６μｍの膜厚で形成することができる。
【００９２】
第１の絶縁膜１０６には、第１の電極１０８がソース電極１３４に電気的に接続するためのコンタクトホール１０７が形成されている。コンタクトホール１０７の形成方法は、上述した第１実施形態の液晶表示素子１のコンタクトホール７の形成方法と同様とすることができる。
【００９３】
第２の絶縁膜１０６に形成されたコンタクトホール１０７は、第１の電極１０８をソース電極１３４に接続させるための下穴と、それよりも径の大きい上穴と、下穴と上穴を結ぶ内壁とから構成されている。コンタクトホール１０７の内壁を覆うように設けられる第１の電極１０８の断線を防止するためには、コンタクトホール１０７のテーパ角を４５度以下にすることが好ましい。そのため、ＴＦＴ基板１０２上のコンタクトホール１０７は、平面視で、大きな面積を有することになる。
【００９４】
そして、第１の絶縁膜１０６およびコンタクトホール１０７を覆うように、第１の絶縁膜１０６上およびコントタクトホール１０７の内壁上に、第１の電極１０８が設けられている。第１の電極１０８は、例えば、ＩＴＯを用いて形成される。液晶表示素子１００において、画素電極となる第１の電極１０８は、上述したように、例えば、平面ベタ状に形成されている。第１の電極１０８は、コンタクトホール１０７を介して、ソース電極１３４に電気的に接続している。
【００９５】
また、液晶表示素子１００は、コンタクトホール１０７を埋めるように設けられた第２の絶縁膜１０９を有する。第２の絶縁膜１０９は、後述する第２の感放射線性樹脂組成物を用いて形成された有機絶縁膜である。液晶表示素子１００の第２の絶縁膜１０９は、ＴＦＴ基板１０２のコンタクトホール１０７を埋めて、ＴＦＴ基板１０２の表面を平坦化する機能を有する。
【００９６】
尚、第２の絶縁膜１０９の形成方法は、上述した第１実施形態の液晶表示素子１の第２の絶縁膜９の形成方法と同様とすることができる。
したがって、例えば、コンタクトホール１０７等の形成するために第１の絶縁膜１０６のパターニングで使用したフォトマスクを使用し、パターニングを行って第２の絶縁膜１０９を形成することができる。
【００９７】
すなわち、１種類のフォトマスクを使用しコンタクトホール１０７を有する第１の絶縁膜１０６を形成し、それを覆う第１の電極１０８を設けた後、そのマスクを再度使用し、第２の感放射線性樹脂組成物を用いて、第２の絶縁膜１０９を形成することができる。
【００９８】
その場合、例えば、ポジ型の第１の感放射線性樹脂組成物を用い、フォトマスクを介した露光と現像によるパターニングを行って、コンタクトホール１０７の形成された第１の絶縁膜１０６を形成する。次いで、第１の電極１０８を形成する。その後、ネガ型の第２の感放射線性樹脂組成物を用い、上述したのと同一のフォトマスクを用いた同様の露光と現像を行い、コンタクトホール１０７を埋める第２の絶縁膜１０９を形成することができる。
【００９９】
そして、液晶表示素子１のＴＦＴ基板１０２は、第２の絶縁膜１０９の上に設けられて、その一部である端部により、第１の絶縁膜１０６上の第１の電極１０８に電気的に接続する第２の電極１１０を有する。第２の電極１１０は、第１の電極１０８と同様の材料、例えば、ＩＴＯを用いて形成することができる。
【０１００】
本実施形態の液晶表示素子１００において、第１の電極１０８および第２の電極１１０は互いに電気的に接続されており、一体となって、画素電極として機能することができる。
【０１０１】
第１の電極１０８および第２の電極１１０の上には、液晶１０４を配向させるための配向膜１４０が形成されている。配向膜１４０は、垂直配向型の配向膜である。配向膜１４０は、例えば、ラビング処理や光配向処理等の好適な配向処理が施されており、電圧無印加時の液晶１０４の均一な初期配向を実現することができる。すなわち、液晶１０４が基板面に対して完全に垂直に配向するのではなく、基板界面の液晶１０４は、小さなプレチルト角を有して、均一に略垂直配向する初期配向を実現することができる。
【０１０２】
尚、本実施形態の液晶表示素子１００においては、配向膜１４０および後述する対向基板１０３上の配向膜１４４を設けることなく、または、それら配向膜１４０、１４４を設けたうえで、液晶１０４中に光重合性のモノマーをを混入させ、それを光重合させることで、上述の液晶１０４の初期配向を実現することも可能である。
【０１０３】
液晶表示素子１００は、液晶１０４を挟んで、第２の基板である対向基板１０３を有する。対向基板１０３には、ブラックマトリクス１４１、カラーフィルタ１４２が形成され、これらを覆って平坦化膜１４３が形成され、その上に第３の電極１１２が設けられ、さらにその上に配向膜１４４が形成されている。
【０１０４】
対向基板１０３上の配向膜１４４は、ＴＦＴ基板１０２上の配向膜１４０と同様のものであり、適当な配向処理が施されて、液晶１０４の初期配向として、略垂直配向を実現することができる。
【０１０５】
液晶表示素子１００は、第３の電極１１２を、対向基板１０３の上に有する。そして上述したように、本実施形態の液晶表示素子１００において、第３の電極１１２は、他の画素にも共通する共通電極を構成する。
【０１０６】
以上の構成を有する本実施形態の液晶表示素子１００では、画像表示のために、ＴＦＴ基板１０２上の第１の電極１０８および第２の電極１１０に映像信号が印加され、それらと対向基板１０３上の第３の電極１１２との間に電圧が印加されると、それらの間に電界が発生する。すなわち、第１の電極１０８および第２の電極１１０と第３の電極１１２との間に電圧が印加されることにより、液晶１０４中に、ＴＦＴ基板１１２の基板面と垂直な電界が発生する。
【０１０７】
その結果、負の誘電異方性を有する液晶１０４は、その電界によって駆動され、初期配向である略垂直配向の状態から、基板面と平行な方向に配向するように傾斜動作をする。
【０１０８】
液晶表示素子１００は、ＴＦＴ基板１０２の反液晶側の面および対向基板１０３の反液晶側の面に、それぞれ図示されない偏光板を有し、一対の偏光板によって液晶１０４が挟持される構造を有する。したがって、液晶表示素子１００は、上述した垂直電界による液晶１０４の配向変化により、光を部分的に透過したり、遮蔽したりすることができ、こうした特性を利用して画像を表示することができる。
【０１０９】
そして、液晶表示素子１００においては、ＴＦＴ基板１０２に設けられたコンタクトホール１０７が第２の絶縁膜１０９により埋められ、ＴＦＴ基板１０２の表面は平坦化されている。したがって、液晶表示素子１００では、コンタクトホール１０７による液晶１０４の配向乱れや、凹みによる透過率および液晶１０４の応答特性の低下が低減されている。すなわち、液晶表示素子１００は、ＴＦＴ基板１０２に設けられたコンタクトホール１０７の影響を小さくすることができ、ソース電極１３４等の遮光手段を大きく形成する必要がなく、輝度特性を向上させることができる。
【０１１０】
尚、図４等に示した本発明の第２実施形態の液晶表示素子１００では、コンタクトホール１０７が第２の絶縁膜１０９により埋められている。そして、ＴＦＴ基板１０２の表面は高均一に平坦化されている。しかし、本実施形態の液晶表示素子１００では、第２の絶縁膜１０９を形成する第２の感放射線性樹脂組成物の組成の選択や第２の絶縁膜１０９の形成方法に従い、第２の絶縁膜１０９の上部表面（液晶１０４側の表面）が若干凹んで形成されることがある。
【０１１１】
図６は、本発明の第２実施形態のＶＡモードの液晶表示素子の別の例の構造を模式的に示す断面図である。
【０１１２】
尚、図６に示す本発明の第２実施形態の別の例であるＶＡモードの液晶表示素子１００−２は、第２の絶縁膜１０９−２の形状が異なる以外、図４等に示した液晶表示素子１００と同様の構造を有する。したがって、共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１３】
本発明の第２実施形態の別の例であるＶＡモードの液晶表示素子１００−２では、第２の電極１１０−２が設けられる第２の絶縁膜１０９−２の上部表面（液晶１０４側の表面）が若干凹んで形成されている。しかし、液晶表示素子１００−２においては、ＴＦＴ基板１０２に設けられたコンタクトホール７が第２の絶縁膜１０９−２により埋められており、ＴＦＴ基板１０２の表面は、第２の絶縁膜１０９−２を設けない場合に比べて平坦化されている。したがって、液晶表示素子１００−２では、第２の絶縁膜１０９−２を設けない場合に比べて、コンタクトホール１０７による液晶１０４の配向乱れが低減され、凹みによる透過率および液晶１０４の応答特性の低下が緩和されている。すなわち、液晶表示素子１００−２は、ＴＦＴ基板１０２に設けられたコンタクトホール１０７の影響を小さくすることができ、ソース電極１３４等の遮光手段を大きく形成する必要がなく、輝度特性を向上させることができる。
【０１１４】
本発明の第１および第２実施形態である液晶表示素子において、第１の絶縁膜を形成するために使用された第１の感放射線性樹脂組成物、および、第１の絶縁膜の有するコンタクトホールを埋めるために使用された第２の感放射線性樹脂組成物について、より詳細に説明する。
【０１１５】
実施形態３．
＜第１の感放射線性樹脂組成物＞
本発明の第３実施形態である第１の感放射線性樹脂組成物は、本発明の第１および第２実施形態である液晶表示素子の第１の絶縁膜の形成に好適に用いられる。本実施形態の第１の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型およびネガ型のいずれの感放射線性も選択して備えることが可能である。
【０１１６】
本実施形態の第１の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型、ネガ型とも、アルカリ可溶性樹脂を必須成分とし、ポジ型感放射線性樹脂組成物である場合、光酸発生剤を必須成分として含有し、ネガ型感放射線性樹脂組成物である場合は、重合性化合物および感放射線性重合開始剤を含有する。
【０１１７】
上述のアルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基を有する構成単位と重合性基を有する構成単位とを含む重合体であればよく、アクリル系樹脂、ポリシロキサン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得られるポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が好ましい。
【０１１８】
またアルカリ可溶性樹脂の構成単位に、エポキシ基、オキセタニル基、（メタ）アクリロイル基等の熱架橋性基を含むことが好ましく、アルカリ可溶性樹脂とは別に、エポキシ基、オキセタニル基、（メタ）アクリロイル基等の熱架橋性基を含む樹脂と併用することも可能である。
【０１１９】
このような熱架橋性基を含む樹脂を使用することで、得られる絶縁膜の耐熱性、耐溶剤性を向上させることが可能である。
【０１２０】
また、ポジ型の第１の感放射線性樹脂組成物に用いる、酸発生剤としては、キノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物およびカルボン酸エステル化合物等が挙げられる。これらの中で特にキノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩およびスルホンイミド化合物が好ましい。
【０１２１】
また、ネガ型の第１の感放射線性樹脂組成物に用いる重合性化合物としては、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ（メタ）アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（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、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイロキシプロピルメタクリレート、２−（２’−ビニロキシエトキシ）エチル（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、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ペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（２−（メタ）アクリロイロキシエチル）フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート等の他、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有しかつ２個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に１個以上の水酸基を有しかつ３個〜５個の（メタ）アクリロイロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン（メタ）アクリレート化合物等が挙げられる。
【０１２２】
また、ネガ型の第１の感放射線性樹脂組成物に用いる感放射線性重合開始剤としては、例えば、Ｏ−アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【０１２３】
これら感放射線性重合開始剤のうちでは、特に、Ｏ−アシルオキシム化合物が好ましく、具体的には、１，２−オクタンジオン１−［４−（フェニルチオ）−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）、エタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチル−４−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル）−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）またはエタノン−１−〔９−エチル−６−｛２−メチル−４−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラニル）メトキシベンゾイル｝−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）が好ましい。
【０１２４】
本実施形態の第１の感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて金属の酸化物粒子を含有することができる。このようなは金属の酸化物粒子を含むことで、得られる硬化膜の屈折率、誘電率等の膜物性を改質することができる。
【０１２５】
上述の金属酸化物粒子としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、インジウム、スズ、アンチモンおよびセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属の酸化物粒子が挙げられ、この中でもジルコニウム、チタニウムまたは亜鉛の酸化物粒子が好ましく、ジルコニウムまたはチタニウムの酸化物粒子がより好ましい。尚、これらに加えて、あるいは、これらに代えてチタン酸塩を用いることも可能である。
【０１２６】
これらの金属酸化物粒子は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述の金属酸化物粒子としては、上記例示の金属の複合酸化物粒子であってもよい。この複合酸化物粒子としては例えば、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。これらの金属酸化物粒子としては、市販のものを使用することができる。例えば、シーアイ化成（株）によるナノテック等を使用することができる。
【０１２７】
実施形態４．
＜第２の感放射線性樹脂組成物＞
本発明の第４実施形態である第２の感放射線性樹脂組成物は、本発明の第１および第２実施形態である液晶表示素子の第２の絶縁膜の形成に好適に用いることができる。本実施形態の第２の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型およびネガ型のいずれの感放射線性も選択して備えることが可能である。
【０１２８】
そして、本発明の液晶表示素子の第１の絶縁膜を形成するため、上述した本発明の第３実施形態である第１の感放射線性樹脂組成物にポジ型の感放射線性樹脂組成物を選択した場合、本実施形態の第２の感放射線性樹脂組成物は、ネガ型の感放射線性を選択して備えることが可能である。このようにすることにより、本発明の液晶表示素子の製造において、上述したように、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜の形成を同一のフォトマスクを用いて実現することができる。
【０１２９】
本実施形態の第２の感放射線性樹脂組成物は、上述した本発明の第３実施形態である第１の感放射線性樹脂組成物と同様に、ポジ型、ネガ型とも、アルカリ可溶性樹脂を必須成分とする。そして、第２の感放射線性樹脂組成物がポジ型感放射線性樹脂組成物である場合、光酸発生剤を必須成分として含有し、ネガ型感放射線性樹脂組成物である場合は、重合性化合物および感放射線性重合開始剤を含有する。
【０１３０】
上述のアルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基を有する構成単位と重合性基を有する構成単位とを含む重合体であればよく、アクリル系樹脂、ポリシロキサン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得られるポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が好ましい。
【０１３１】
またアルカリ可溶性樹脂の構成単位に、エポキシ基、オキセタニル基、（メタ）アクリロイル基等の熱架橋性基を含むことが好ましく、アルカリ可溶性樹脂とは別に、エポキシ基、オキセタニル基、（メタ）アクリロイル基等の熱架橋性基を含む樹脂と併用することも可能である。
【０１３２】
このような熱架橋性基を含む樹脂を使用することで、得られる絶縁膜の耐熱性、耐溶剤性を向上することが可能である。
【０１３３】
また、ポジ型の第２の感放射線性樹脂組成物に用いる、酸発生剤としては、キノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物等が挙げられる。これらの中で特にキノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物が好ましい。
【０１３４】
また、ネガ型の第２の感放射線性樹脂組成物に用いる重合性化合物としては、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ（メタ）アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（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、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイロキシプロピルメタクリレート、２−（２’−ビニロキシエトキシ）エチル（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、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ペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（２−（メタ）アクリロイロキシエチル）フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート等の他、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有しかつ２個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に１個以上の水酸基を有しかつ３個〜５個の（メタ）アクリロイロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン（メタ）アクリレート化合物等が挙げられる。
【０１３５】
また、ネガ型の第２の感放射線性樹脂組成物に用いる感放射線性重合開始剤としては、例えば、Ｏ−アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【０１３６】
これら感放射線性重合開始剤のうちで、特に、Ｏ−アシルオキシム化合物が好ましく、具体的には、１，２−オクタンジオン１−［４−（フェニルチオ）−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）、エタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチル−４−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル）−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）またはエタノン−１−〔９−エチル−６−｛２−メチル−４−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラニル）メトキシベンゾイル｝−９．Ｈ．−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）が好ましい。
【０１３７】
本実施形態の第２の感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて金属の酸化物粒子を含有することができる。このような金属の酸化物粒子を含むことで、得られる硬化膜の屈折率や誘電率等の膜物性を改質することができる。
【０１３８】
上述の金属酸化物粒子としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、インジウム、スズ、アンチモンおよびセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属の酸化物粒子が挙げられ、この中でもジルコニウム、チタニウムまたは亜鉛の酸化物粒子が好ましく、ジルコニウムまたはチタニウムの酸化物粒子がより好ましい。尚、これらに加えて、あるいは、これらに代えてチタン酸塩を用いることも可能である。チタン酸塩としては、チタン酸バリウム等が好ましい。
【０１３９】
これらの金属酸化物粒子は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述の金属酸化物粒子としては、上記例示の金属の複合酸化物粒子であってもよい。この複合酸化物粒子としては例えば、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。これらの金属酸化物粒子としては、市販のものを使用することができる。例えば、シーアイ化成（株）によるナノテック等を使用することができる。
【実施例】
【０１４０】
以下、実施例に基づき本発明の実施形態を詳述するが、この実施例によって本発明が限
定的に解釈されるものではない。
【０１４１】
実施例１
［アルカリ可溶性樹脂（Ａ−Ｉ）の合成］
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）８質量部およびジエチレングリコールメチルエチルエーテル２２０質量部を仕込んだ。引き続き、メタクリル酸１５質量部、３，４−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート４５質量部、メタクリル酸メチル２０質量部、スチレン５質量部、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド１５質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を７０℃に上昇させ、この温度を５時間保持して重合することにより、共重合体（Ａ−Ｉ）を含有する溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は３１．９質量％であり、共重合体（Ａ−Ｉ）のＭｗは１００００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．１であった。尚、固形分濃度とは重合体溶液の全質量に占める共重合体質量の割合を意味する。
【０１４２】
実施例２
［アルカリ可溶性樹脂（Ａ−ＩＩ）の合成］
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル１４４質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン１３質量部、および３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン５質量部、フェニルトリメトキシシラン６質量部を仕込み、溶液温度が６０℃になるまで加熱した。溶液温度が６０℃に到達後、イオン交換水７質量部を仕込み、７５℃になるまで加熱し、３時間保持した。次いで脱水剤としてオルト蟻酸メチル２５質量部を加え、１時間攪拌した。さらに溶液温度を４０℃にし、この温度を保ちながらエバポレーションすることで、水および加水分解縮合で発生したアルコールを除去した。以上の工程により、（Ａ−ＩＩ）成分であるシロキサンポリマーを得た。得られた加水分解縮合体の数平均分子量（Ｍｎ）は２５００であり、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２であった。
【０１４３】
実施例３
［ポジ型の第１の感放射線性樹脂組成物の調製］
アルカリ可溶性樹脂として、アルカリ可溶性樹脂（Ａ−Ｉ）を含有する溶液を、重合体１００質量部（固形分）に相当する量で準備し、次いで光酸発生剤であるキノンジアジド化合物として、４，４’−［１−［４−［１−［４−ヒドロキシフェニル］−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール（１．０モル）を３０質量部混合し、さらに、固形分濃度が３０質量％となるようにジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて、各成分を溶解させた後、口径０．２μｍのメンブランフィルタで濾過して、ポジ型の感放射線性を備えた第１の感放射線性樹脂組成物を調製した。
【０１４４】
実施例４
［ネガ型の第２の感放射線性樹脂組成物］
アルカリ可溶性樹脂として、アルカリ可溶性樹脂（Ａ−ＩＩ）を含有する溶液を、重合体１００質量部（固形分）に相当する量で準備し、次いで重合性化合物としてジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物（ＫＡＹＡＲＡＤ（登録商標）  ＤＰＨＡ（以上、日本化薬社）１００質量部、および感放射線性重合開始剤としてエタノン−１−〔９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル〕−１−（Ｏ−アセチルオキシム）（イルガキュアＯＸＥ０２、ＢＡＳＦ社）を５質量部を混合し、固形分濃度が３０質量％となるように、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて、各成分を溶解させた後、孔径０．５μｍのミリポアフィルタで濾過することにより、ネガ型の感放射線性を備えた第２の感放射線性樹脂組成物を調製した。
【０１４５】
実施例５
［ポジ型の第３の感放射線性樹脂組成物の調製］
アルカリ可溶性樹脂として、アルカリ可溶性樹脂（Ａ−Ｉ）を含有する溶液を、重合体１００質量部（固形分）に相当する量で準備し、次いで光酸発生剤であるキノンジアジド化合物として、４，４’−［１−［４−［１−［４−ヒドロキシフェニル］−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール（１．０モル）を３０質量部、金属粒子としてチタン酸バリウムを含む分散液５０質量部（固形分）を混合し、固形分濃度が３０質量％となるようにジエチレングリコールエチルメチルエーテルを加えて、各成分を溶解させた後、口径０．２μｍのメンブランフィルタで濾過して、ポジ型の感放射線性を備えた第３の感放射線性樹脂組成物を調製した。
【０１４６】
実施例６
［膜の評価］
実施例３で調製した第１の感放射線性樹脂組成物、実施例４で調製した第２の感放射線性樹脂組成物および実施例５で調製した第３の感放射線性樹脂組成物をそれぞれ用い、ガラス基板（「コーニング（登録商標）７０５９」（コーニング社製））上に、スピンナを用いて各組成物を塗布した後、ホットプレート上で１００℃にて２分間プレベークして塗膜を形成し、ガラス基板上に膜厚が１μｍの膜をそれぞれ形成した。
【０１４７】
次いで、得られた各ガラス基板上の塗膜に対し、キヤノン（株）製ＰＬＡ（登録商標）−５０１Ｆ露光機（超高圧水銀ランプ）を用い、５ｃｍ×８ｃｍの矩形パターンを有するマスクを介して露光を行った。その後、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて２５℃、６０秒間、現像した。次いで、超純水で１分間流水洗浄を行い、５ｃｍ×８ｃｍの矩形のネガパターンまたはポジパターンを有するようにパターニングされた硬化膜を形成した。
【０１４８】
次に、パターニングされた各硬化膜の端部分を光学顕微鏡で観察し、現像残渣がなく、パターンが直線状に形成されている場合をパターニング性良好と判断した。
その結果、実施例３で調製した第１の感放射線性樹脂組成物、実施例４で調製した第２の感放射線性樹脂組成物および実施例５で調製した第３の感放射線性樹脂組成物をそれぞれ用い、パターニングして形成された各硬化膜は、パターニング性がいずれも良好であった。
【０１４９】
次に、上述の各硬化膜をそれぞれ、クリーンオーブン内にて２２０℃で１時間加熱することにより絶縁膜を形成した。
【０１５０】
これらの絶縁膜が形成されたガラス基板の光線透過率を、分光光度計「１５０−２０型ダブルビーム」（（株）日立製作所製）を用いて４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の波長で測定した。最低光線透過率が９０％以上であれば、光線透過率は良好と言える。
【０１５１】
実施例３で調製した第１の感放射線性樹脂組成物、実施例４で調製した第２の感放射線性樹脂組成物および実施例５で調製した第３の感放射線性樹脂組成物から形成された各絶縁膜は、いずれもが９０％以上の透過率であった。
【０１５２】
以上の膜評価の結果から、実施例３で調製した第１の感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜、実施例４で調製した第２の感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜、および、実施例５で調製した第３の感放射線性樹脂組成物から形成された絶縁膜は、いずれも、本発明の液晶表示素子の第１の絶縁膜または第２の絶縁膜として好適に用いることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明の液晶表示素子は、優れた輝度特性を備えて高精細表示が可能なアクティブマトリクス方式の液晶表示素子である。したがって、本発明の液晶表示素子は、優れた画質の高精細な表示が必要とされるスマートフォン等の携帯電子機器のディスプレイとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１、１−２、１００、１００−２    液晶表示素子
２、１０２    ＴＦＴ基板
３、１０３    対向基板
４、１０４    液晶
５、１０５    ＴＦＴ
６、１０６    第１の絶縁膜
７、１０７    コンタクトホール
８、１０８    第１の電極
９、９−２、１０９、１０９−２    第２の絶縁膜
１０、１０−２、１１０、１１０−２    第２の電極
１１    第３の絶縁膜
１２、１１２    第３の電極
２１、１２１    ゲート絶縁膜
２２、１２２    無機パッシベーション膜
３０、１３０    信号線
３１、１３１    走査線
３２、１３２    半導体層
３３、１３３    ドレイン電極
３４、１３４    ソース電極
４０、４４、１４０、１４４    配向膜
４１、１４１    ブラックマトリクス
４２、１４２    カラーフィルタ
４３、１４３    平坦化膜
５０    切り欠き部
【図１】
2015163946.tif 000003
【図２】
2015163946.tif 000004
【図３】
2015163946.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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