(57)【要約】【課題】液晶を挟持する基板上に設けられた液晶を規制するための配向突起を乾式工程で設けることを課題とする。【解決手段】対向する基板との間で液晶を挟持する液晶表示パネルを形成する液晶の配向方向を規制する配向突起を有する基板の製造方法において、１．前記対向する基板との間で液晶を挟持する少なくとも一方の基板が、液晶と接する側に、少なくとも支持体と、感光性樹脂組成物を積層した感光層からなるドライフィルムレジストを積層する工程、２．前記感光層に遮光パターンを有するマスクを介してパターン露光を行う工程、３．前記感光層のパターン露光された不要部位を前記支持体と共に剥離除去し、必要部位のみを前記基板上に残す工程、４．前記基板上に残された感光層の必要部位を加熱し、熱フローを起こさせることで当該残された感光層を半球状に硬化させ、配向突起とする工程、を含む形成方法とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する基板との間で液晶を挟持する液晶表示パネルを形成する液晶の配向方向を規制する配向突起を有する基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする配向突起を有する基板の製造方法。
１．前記対向する基板との間で液晶を挟持する少なくとも一方の基板が、液晶と接する側に、少なくとも支持体と、感光性樹脂組成物を積層した感光層からなるドライフィルムレジストを積層する工程、
２．前記感光層に遮光パターンを有するマスクを介してパターン露光を行う工程、
３．前記感光層のパターン露光された不要部位を前記支持体と共に剥離除去し、必要部位のみを前記基板上に残す工程、
４．前記基板上に残された感光層の必要部位を加熱し、熱フローを起こさせることで当該残された感光層を半球状に硬化させ、配向突起とする工程。
【請求項２】
前記感光層の必要部位とは前記基板上に残された露光部位であり、前記不要部位とは前記支持体と共に剥離除去される未露光部位であることを特徴とする請求項１記載の配向突起を有する基板の製造方法。
【請求項３】
前記対向する基板との間で液晶を挟持する基板の一方は、少なくとも透明基板とカラーフィルタ層からなり、前記カラーフィルタ層上に配向突起を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の配向突起を有する基板の製造方法。
【請求項４】
前記対向する基板との間で液晶を挟持する基板の少なくとも一方は、少なくとも透明基板と透明導電膜層からなり、透明導電膜層上に配向突起を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の配向突起を有する基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの方法で配向突起を設けられた基板を、液晶を挟持する対向する基板の少なくとも一方に用いたことを特徴とする液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを構成する２枚の基板間に介在する液晶の配向方向を規制するために少なくとも一方の基板上に設けられた配向突起の形成方法及びその方法によって設けられた配向突起を有する基板を用いた液晶表示パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、透明で絶縁性の基板上に複数個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような液晶駆動用素子を備え、他方ブラックマトリックスおよび複数色の着色パターンからなるカラーフィルタのような色分解用光学素子を備えた一対の基板を対置させて、この時、いずれかの基板上（通常は着色用光学素子を形成した基板であるが両方の基板の場合もある）に透明導電膜、配向膜を順次積層させ、基板表面（配向膜表面）をナイロンやポリエステルの毛を持つローラで擦る配向処理を施し（ラビング処理）、液晶層の厚さを決定するために透明な真球状あるいは円筒状の粒子をスペーサーとして散布した後、両基板間に液晶を封入して構成される。
【０００３】
しかしながら上記従来の方法においては、配向膜汚染や布で擦ったときに生ずる損傷があり、配向処理の後に洗浄工程も必要であった。また、液晶分子を単一方向に制御することはできるが、１画素という細かい単位で液晶の分子配列を制御することができないという問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、カラーフィルタ層上の配向膜表面に処理を施すのではなく、配向膜の下地に透明な紫外線硬化型樹脂を塗布し硬化させ、その後未露光部位を現像により除去して配向突起を形成する方法が特許文献１に提案されているが、この方法によると、紫外線硬化型樹脂の塗布、乾燥、現像と工程が煩雑になるばかりでなく、塗布時にスピンナーを使用するため材料の使用効率が非常に低く、コスト的にも好ましくなかった。
【０００５】
さらに、湿式による現像工程を必要とするため、現像液により配向膜を侵す危険があり、現像、リンス、水洗用の装置と非常に大掛かりとなるため設備面からも好ましくない。また、現像廃液が生じ環境上好ましくないばかりでなく、その処理の問題まで生じてくる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１０８８２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記諸問題を一度に解決でき、かつ簡便な方法にて液晶パネル用配向突起を有する基板の製造方法及び液晶表示パネルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、レジスト塗布工程を簡素化し、湿式による現像工程を乾式のものとした液晶パネル用配向突起の形成方法を提供することを目的とする。即ち、請求項１に係る第１の方法は、対向する基板との間で液晶を挟持する液晶表示パネルを形成する液晶の配向方向を規制する配向突起を有する基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする配向突起を有する基板の製造方法である。
１．前記対向する基板との間で液晶を挟持する少なくとも一方の基板が、液晶と接する側に、少なくとも支持体と、感光性樹脂組成物を積層した感光層からなるドライフィルムレジストを積層する工程、
２．前記感光層に遮光パターンを有するマスクを介してパターン露光を行う工程、
３．前記感光層のパターン露光された不要部位を前記支持体と共に剥離除去し、必要部位のみを前記基板上に残す工程、
４．前記基板上に残された感光層の必要部位を加熱し、熱フローを起こさせることで当該残された感光層を半球状に硬化させ、配向突起とする工程。
【０００９】
請求項２に係る第２の発明は、前記感光層の必要部位とは前記基板上に残された露光部位であり、前記不要部位とは前記支持体と共に剥離除去される未露光部位であることを特徴とする請求項１記載の配向突起を有する基板の製造方法である。
【００１０】
請求項３に係る第３の発明は、前記対向する基板との間で液晶を挟持する基板の一方は、少なくとも透明基板とカラーフィルタ層からなり、前記カラーフィルタ層上に配向突起を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の配向突起を有する基板の製造方法である。
【００１１】
請求項４に係る第４の発明は、前記対向する基板との間で液晶を挟持する基板の少なくとも一方は、少なくとも透明基板と透明導電膜層からなり、透明導電膜層上に配向突起を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の配向突起を有する基板の製造方法である。
【００１２】
請求項５に係る第５の発明は、請求項１から４のいずれかの方法で配向突起を設けられた基板を、液晶を挟持する対向する基板の少なくとも一方に用いたことを特徴とする液晶表示パネルである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による配向突起形成のための加熱工程の前後における配向突起を有する基板の拡大説明図である。図１（ｂ）及び図２は本発明の配向突起を形成した液晶表示パネル用基板またはカラーフィルタ基板を示す説明図である。図３及び図４は本発明の配向突起を有する基板の製造方法を工程順に図示した説明図である。
以下では特に、カラー液晶表示パネルに用いられる、カラーフィルタ層を有する基板に配向突起を形成した場合について説明するが、本発明の配向突起形成方法は、対向する基板との間で液晶を挟持する基板に設けられる液晶の配向方向を規制する配向突起の形成にならいずれの基板であっても用いることができる。
【００１４】
＜工程１＞
図３（ａ）は支持体（１）上に、感光層（２）を形成し、さらに感光層保護のためにカバーフィルム（３）を設けた感光性フィルム（４）（ドライフィルムレジスト）を示す断面図である。
【００１５】
本発明にかかる感光性フィルム（４）を構成する感光層（２）は、（Ａ）少なくとも有機重合体からなる結合剤、（Ｂ）ラジカル重合性を有するエチレン性二重結合を有する化合物、（Ｃ）光重合開始剤とからなるものであり、従来より知られている光硬化性樹脂で透光性のあるものを使用してもよい。また、適宜（Ｄ）溶媒を加えて粘度を調製しても良い。さらに本発明の目的を妨げない範囲内で、レベリング剤、分散剤等の添加剤を加えることもできる。
【００１６】
上記感光層（２）はバーコーター、ロールコーター、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター、スリットコーターなどの公知の塗工手段を用いて支持体（１）上に形成する。該感光層（２）の膜厚は最終的に配向突起の高さとなるため、０．１から８μｍが好ましく、さらに好ましくは０．１から４μｍの範囲である。
【００１７】
感光性フィルム（４）の形成に用いる支持体（１）としては、熱圧負荷時に感光層（２）を平面性と寸法とを安定に保って保持することができるものであればよく、例えば、ポリアセテートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等を挙げることができる。特に、熱や水に対する安定性が高く、感光性樹脂組成物の塗布時の作業性及び露光、剥離現像時の操作性に優れている二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが好適である。また、液晶を挟持する基板上への追従性を考慮すると、３０μｍ以下が好ましいが、薄すぎると膜強度が著しく低下してしまうため、５μｍ以上が好ましい。
【００１８】
感光性フィルム（４）、特に感光層（２）の保存時の損傷または汚染を防ぐことを目的として、感光層（２）上にカバーフィルム（３）を設けてもよい。当該カバーフィルム（３）としては、支持体（１）と同様に熱圧負荷時に感光層（２）を平面性と寸法とを安定に保って保持することができ、かつカラーフィルタ層（透明導電膜層）と貼り合わせる際に容易に剥離可能であるものであればよい。剥離を容易にする方法として具体的には、感光層（２）に接する面を、例えばシリコーンを塗布するなどの離型処理を施したものが挙げられる。
【００１９】
次に、図３（ｃ）に示すように、感光性フィルム（４）（ドライフィルムレジスト）からカバーフィルム（３）を剥離し、少なくとも透明基板（１０）と透明導電膜層（１３）からなる積層体（６０）（ここでは透明基板（１０）と透明導電膜層（１３）の間にブラックマトリックスパターン（１１Ｋ）、着色画素パターン（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）及び保護層（１２）からなるカラーフィルタ層が積層されている）の透明導電膜層（１３）上に、感光性フィルムの感光層が接するように貼り合わせる。
【００２０】
透明基板（１０）としては通常ガラス基板が用いられるが、ポリアクリル、メタアクリル−スチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等からなる透明なフィルムあるいはシート状の基板を用いることができる。
【００２１】
また、ブラックマトリックス（１１Ｋ）は通常、着色層とともにカラーフィルタ層を構成するものであり、一般的にはスパッタリングや真空蒸着法により形成したクロムなどの金属薄膜をエッチングによりパターニングしたものや、カーボンブラックなどの黒色顔料を感光性樹脂組成物に分散させ、黒色顔料分散感光層を形成した後、フォトリソグラフィー法によって形成したものを使用できる。金属化合物からなる場合は０．０１から０．５μｍ、黒色顔料分散樹脂組成物の場合は０．５から２μｍ程度であることが好ましい。
【００２２】
着色層は、上記ブラックマトリックス（１１Ｋ）の開口部に設けられるものであり、通常赤色着色層（１１Ｒ）、緑色着色層（１１Ｇ）、および青色着色層（１１Ｂ）の３原色からなるパターンが所望の形状により配置されたものである。膜厚は０．５から２．５μｍ程度であることが好ましく、各着色層の段差が生じないように均一の高さ（層厚さ）であることが好ましい。着色層の形成方法としては顔料分散法および染料分散法、電着法、印刷法、転写法など公知の方法が挙げられる。
【００２３】
さらに本発明においては、必要ならばカラーフィルタ層の上に、保護層（１２）を設けることもできる。保護層（１２）は、カラーフィルタ層を形成したときに生ずる段差を平坦化するため、あるいはブラックマトリックスや着色層中に含まれる成分の液晶層への混入を防ぐものであり、平坦性及び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、光および熱硬化型の樹脂組成物、エポキシ、アクリルやポリイミドなどの樹脂硬化物、あるいはスパッタや蒸着による無機化合物により形成することができる。カラーフィルタ層の表面状態を考慮して０．５から３μｍの範囲にて形成することができる。
【００２４】
透明導電膜層（１３）は液晶表示パネルに用いる、対向する基板との間で液晶を挟持する基板の少なくともいずれか一方に必須の構成である。通常は液晶の配向方向を規制する配向膜あるいは配向突起の直下に形成され、電気信号を伝達することで基板の間に挟持された液晶の挙動を制御する。もしくは配向突起の上層に蒸着等で設けることも可能である。
透明導電膜層（１３）としては、通常ＩＴＯ（インジウムと錫の複合酸化物）膜が、他にＩＺＯ（インジウムと亜鉛の複合酸化物）やＳｎＯ２（二酸化錫）膜が用いられ、各々スパッタ法により形成される。
【００２５】
＜工程２＞
さらに、図３（ｃ）に示すように、感光層（２）を形成した側の支持体（１）上から遮光パターン（２１）を有するマスク（２０）を介し、放射線（３０）を照射せしめ、該感光層（２）に未露光部位（４０）および露光硬化部位（４１）を形成せしめる。
【００２６】
本発明において使用される遮光パターン（２１）を有するマスク（２０）としては、例えば石英ガラスなどの透明基板上にエッチング法にて作成したクロムなどの無機金属からなる遮光パターンを有するフォトマスクなどが挙げられる。
【００２７】
本発明においてパターン形成の際に使用される放射線（３０）とは、単に放射性元素から放射されるものに限定されるのもではなく、広く可視光線や紫外線などの光を含有する。
【００２８】
本発明の図及び実施例については、パターン露光した感光性樹脂組成物の未露光部位を不要部位として支持体と共に積層体（６０）から剥離除去し、露光硬化部位を必要部位として積層体（６０）上に残留させ、加熱による後硬化・熱フローを施して配向突起を形成しているが、フォトマスクに忠実なパターンが形成できるのであれば、取り除かれる部分を露光硬化部位とし、残留する未露光部位を配向突起としてもよい。どちらが取り除かれどちらが残留するかは感光層と支持体（１）または配向突起の直下の層との密着性の違いによるものであり、露光方法や感光層の前後の層の構成によっていずれかの方法を選択することができる。
【００２９】
＜工程３＞
上記放射線の照射によって露光硬化部位（４１）と積層体（６０）（この例では透明導電膜層（１３）が一番上に形成されている）との密着性を向上せしめ、さらに必要ならば加圧および／または加熱し露光硬化部位（４１）と積層体（６０）との密接着性を向上させた後、図４（ｄ）に示すように、支持体（１）と未露光部位（４０）とを共に積層体（６０）から剥離除去し、他方露光硬化部位（４１）を積層体（６０）上に残留させる。
【００３０】
その後、さらに放射線（３０）の照射を照射し、感光層（２）の露光硬化部分（４１）とそれに接する積層体（６０）との密着性を向上せしめてもよく、さらに必要ならば、さらに、加熱およびまたは加圧工程を施し密着をより強固なものとする。
【００３１】
＜工程４＞
さらに図４（ｅ）に示すように、透明導電膜層（１３）上にパターン状に残留した感光層（２）を加熱のみ、または加熱および露光による後硬化過程を経て、配向突起（５０）を形成する。液晶の配向を規制するためには、配向突起形状の上面が平坦となるのは望ましくなく、ここでの加熱工程中におこる感光層（レジスト）の熱フローによって所望の形状を得ることができる。
【００３２】
上記配向突起（５０）の形成位置は透明導電膜層（１３）上に形成したものであるが、本発明における配向突起（５０）は、保護層（１２）や着色画素パターン（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）上、すなわちカラーフィルタ層上に直接形成してもよい。
【００３３】
後硬化工程を施した後の配向突起（５０）の形状としては、基板に対し垂直方向の断面形状が三角形あるいは半円状であって上面に平坦部が見られず、かつ基板に対し水平方向の断面積の広さが上部よりも下部の方が大きくなるような形状であるならばいずれであっても構わない。
【００３４】
以上のように、本発明による配向突起の形成方法によれば、配向突起となる感光層の形成にドライフィルム法を採用することで、材料の使用効率を飛躍的に向上させることが可能となり、基板上の任意の位置に、直線状に限られず任意の形状の、高さのそろった配向突起を形成することが可能となる。さらに湿式の現像工程における諸問題を乾式の現像工程を採用することで一度に解決することが可能である。
【００３５】
【実施例】
次に本発明を図３及び図４を用いて、実施例により、具体的に説明する。
【００３６】
本発明で配向突起の形成に用いる感光性樹脂組成物は下記成分からなる組成のものを用いた。なお、表１中の数値は重量部を表す。
＜感光性樹脂組成物の組成例＞
【００３７】
【表１】
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【００３８】
上記感光性樹脂組成物をワイヤーバーを用いて支持体（１）となる１２μｍ厚の２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、６５℃の乾燥機で１０分乾燥し、厚さ２．０μｍの感光層（２）を得た。これにカバーフィルム（３）として３０μｍのポリエチレンフィルムを感光層面に重ねるようにして貼り合わせ、感光性フィルム（４）を得た。
【００３９】
一方、透明基板（１０）となるガラス基板上にスパッタリング法にてクロムからなる遮光膜を形成した。これを通常のフォトリソグラフィー法を用い、所定の開口率を有するブラックマトリックス（１１Ｋ）を形成した。次にブラックマトリックスを形成した透明基板に赤色顔料を分散させた感光性樹脂組成物を塗布し赤色顔料分散感光層を形成した。これを通常のフォトリソグラフィー法により、ブラックマトリックスの開口部の所定の位置にパターン状に赤色着色層（１１Ｒ）を形成した。同様の操作を緑色、青色顔料分散感光性樹脂組成物を用いて行い、パターン状の赤、緑、青色の着色層（１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ）を透明基板上に形成した。
【００４０】
次に、透明な光硬化型の感光性樹脂を使用して保護層（１２）を形成し、カラーフィルタ層を完成した。さらに、スパッタリング法によりＩＴＯからなる透明導電膜を積層して透明導電膜層（１３）となし、カラーフィルタ素子である積層体（６０）を得た。
【００４１】
次に、最初に作成した感光性フィルム（４）からカバーフィルム（３）を剥離して、上記により作製した積層体（６０）の透明導電膜層（１３）上に、ラミネーターを用いて加圧しながら感光層（２）を形成した。次に、感光層を形成した支持体側から、所定の遮光パターン（２１）を有するマスク（２０）を介して、超高圧水銀灯を光源とした紫外線（放射線（３０））によるプロキシミティ露光により露光した。この時の照射量は５０ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００４２】
露光後のガラス基板ごと８０℃のオーブンに入れ５分間の加熱工程を施すことで、露光硬化部位（４１）と透明導電膜層（１３）の密着性を高めた。その後、室温まで放冷した後、支持体（１）であるポリエチレンテレフタレートフィルムを未露光部位（４０）の感光層と共に剥離することにより、マスクの遮光パターンに忠実な露光硬化部位が積層体（６０）上に残された。
【００４３】
さらに、これを２００℃のオーブンに入れ１時間の後加熱工程を施し、透明導電膜層上に高さ２．０μｍ、直径１２μｍで、断面形状が半円状の配向突起（５０）を形成した。
【００４４】
以上のように作製した配向突起付きの積層体を用いてカラー液晶表示パネルを作成したところ、液晶の配向に乱れがなく、ラビング法により配向膜を形成した液晶表示パネルと遜色ない映像が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明による配向突起を有する基板の製造方法によれば、配向突起となる感光性樹脂組成物層の形成にドライフィルム法を採用することで、材料の使用効率を飛躍的に向上させることが可能となり、設備面での大幅なコスト削減、さらに製造タクトの短縮による生産性の大幅な向上が可能なものである。
また、その形状、形成位置が使用するマスクにより自由に設定でき、ラビング法と異なりパターン形状を自由に設定することができるため、所望の位置に高さの揃った、精度の優れた配向突起を有する液晶表示パネル用基板を得ることができる。
さらに湿式の現像工程における廃液処理、環境問題等の諸問題を解決することが可能であり、配向突起を形成した下の層の損傷が抑えられるため、素子や電極の破壊を防止し、さらにコントラストの向上を達成できるものである。
以上、本発明の製造方法によることで、カラーフィルタ層のみならず配向突起の形成までカラーフィルタの製造を全て乾式工程で行うことが可能となる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配向突起形成のための加熱工程（工程４）の前後における配向突起の説明図である。
【図２】本発明に係る方法によって配向突起を形成した液晶表示パネル用基板（ここではカラーフィルタ基板）を示す説明図である。
【図３】本発明に係る配向突起を有する基板の製造方法を工程順に図示した説明図である。
【図４】本発明に係る配向突起を有する基板の製造方法を工程順に図示した説明図である。
【符号の説明】
１    …支持体
２    …感光層
３    …カバーフィルム
４    …感光性フィルム（ドライフィルムレジスト）
１０  …透明基板
１１Ｋ…ブラックマトリックス
１１Ｒ…赤色着色層
１１Ｇ…緑色着色層
１１Ｂ…青色着色層
１２  …保護層
１３  …透明導電膜層
２０  …マスク
２１  …遮光パターン
３０  …放射線
４０  …未露光部位
４１  …露光部位
５０  …配向突起
６０  …積層体（対向する基板との間で液晶を挟持する基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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