(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上下の２層で構成され、下層の硬さは硬目であり、上層の硬さは軟らか目であり、両層のダイナミック硬度の差が５以上であるフォトスペーサーと配向制御用突起を備えた液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）基板上に設けられた透明導電膜上に、上記両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、硬目のダイナミック硬度３５以上の配向制御用突起用の感光性樹脂組成物からなる塗布膜を設けた後に、フォトマスクを介した露光及び現像処理を行い、前記下層及び配向制御用突起としての下層のみからなる第二フォトスペーサーを形成し、
２）上記下層及び第二フォトスペーサー上に、前記両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、軟らか目の上層となる塗布膜を設け、フォトマスクを介した露光及び現像処理を行い、上記下層上に、ダイナミック硬度の差を５以上とする軟らか目の上層を設けフォトスペーサーとし、フォトスペーサーは画素内を避けた位置に、前記第二フォトスペーサーは画素内に設けられているカラーフィルタを製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタに関するものであり、特に、スペーサー機能を有するフォトスペーサーを設け配向制御用突起を備えた液晶表示装置用カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置の技術に於いては、基板間にギャップを形成するために、スペーサーと呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）を散布している。このスペーサーは透明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にスペーサーが入っていると、黒色表示時にスペーサーを介して光が漏れてしまい、また、液晶材料が封入されている基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、
この部分で光漏れを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有している。
【０００３】
このような問題を解決する技術として、例えば、感光性樹脂を用い、部分的なパターン露光〜現像というフォトファブリケーション法により画素間の遮光層の位置にスペーサー機能を有する突起部を形成する方法が提案されている。
図１は、このような例を示す液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。図１において、液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）は、透明基板（１１）上に、遮光層（１２）、画素状カラーフィルタ層（１３）、透明導電膜（１４）が形成され、この画素状カラーフィルタ層（１３）間の透明導電膜（１４）上にスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー（１５）が形成されているものである。
このようなフォトスペーサー（１５）は、水平方向の断面積が同一面積で、また高さが同一高さのものが面内に多数個形成されている。
【０００４】
図２は、このような液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）を液晶表示装置に使用した例を示す液晶表示装置の部分断面図である。
図２において、液晶表示装置（５０）は、液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）と、例えば、透明基板（２１）上に透明導電膜（２４）が形成された対向基板（２０）が貼り合わされて構成されているものである。
このような液晶表示装置（５０）においては、フォトスペーサー（１５）は画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられることに加え、液晶表示装置としての耐衝撃性が向上したものとなる。
【０００５】
液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）と対向基板（２０）を貼り合わせてパネルとするパネル組み立て工程では、周辺部にシール部（図示せず）を設け、液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）と対向基板（２０）のギャップができるだけ平行になるようにして、上下定盤間に荷重を加えシール部及びフォトスペーサーを圧着し貼り合わせる。
【０００６】
この際に、フォトスペーサー（１５）の硬さが硬目であると、押し圧ムラによって基板間のギャップが均一になりにくく、液晶表示装置に色ムラなどが発生し易くなる。
【０００７】
一方、液晶表示装置の使用時に、その表面に指などが接触して局部的に指圧がかかると、局部的な色ムラなどが発生することがある。このような色ムラなどの発生を回避するためには、フォトスペーサー（１５）の硬さは硬目であることが好ましい。
【特許文献１】特開２００３−３３００１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の相反する問題を同時に解決するためになされたものであり、フォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、フォトスペーサーの硬さとして、十分に硬目なフォトスペーサーを用いても、パネル組み立て工程での押し圧ムラの影響を受けずに基板間のギャップを均一に組み立てることができ、従って、液晶表示装置に色ムラなどを発生させることのない、且つ、フォトスペーサーの硬さが十分に硬目であるがために、液晶表示装置の使用時に、その表面に局部的に荷重がかかっても、色ムラなどを発生させることのない、フォトスペーサーを設け配向制御用突起を備えた液晶表示装置用カラーフィルタの廉価な製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、少なくとも上下の２層で構成され、下層の硬さは硬目であり、上層の硬さは軟らか目であり、両層のダイナミック硬度の差が５以上であるフォトスペーサーと配向制御用突起を備えた液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）基板上に設けられた透明導電膜上に、上記両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、硬目のダイナミック硬度３５以上の配向制御用突起用の感光性樹脂組成物からなる塗布膜を設けた後に、フォトマスクを介した露光及び現像処理を行い、前記下層及び配向制御用突起としての下層のみからなる第二フォトスペーサーを形成し、
２）上記下層及び第二フォトスペーサー上に、前記両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、軟らか目の上層となる塗布膜を設け、フォトマスクを介した露光及び現像処理を行い、上記下層上に、ダイナミック硬度の差を５以上とする軟らか目の上層を設けフォトスペーサーとし、フォトスペーサーは画素内を避けた位置に、前記第二フォトスペーサーは画素内に設けられているカラーフィルタを製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、フォトスペーサーが少なくとも２層で構成され、下層の硬さは硬目であり、上層の硬さは軟らか目であり、両層のダイナミック硬度の差が５以上有するフォトスペーサーを設け配向制御用突起を備えた液晶表示装置用カラーフィルタであるので、フォトスペーサーの硬さとして、十分に硬目なフォトスペーサーを用いても、パネル組み立て工程での押し圧ムラの影響を受けずに基板間のギャップを均一に組み立てることができ、従って、液晶表示装置に色ムラなどを発生させることのない、且つ、フォトスペーサーの硬さが十分に硬目であるがために、液晶表示装置の使用時に、その表面に局部的に荷重がかかっても、色ムラなどを発生させることのない液晶表示装置用カラーフィルタとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明による液晶表示装置用カラーフィルタを詳細に説明する。
図３は、フォトスペーサーを設けた参考となる液晶表示装置用カラーフィルタを模式的に示した断面図である。図３に示すように、液晶表示装置用カラーフィルタのフォトスペーサー（２５）は、図示せぬ遮光層、画素状カラーフィルタ層、透明導電膜が形成された透明基板上の、透明導電膜（１４）上に形成されているものである。
【００１２】
この一実施例においては、フォトスペーサー（２５）は、硬さは硬目の下層（２５Ａ）と硬さは軟らか目の上層（２５Ｂ）の２層で構成されている。
下層（２５Ａ）の硬さは十分に硬目であり、パネル組み立て工程での押し圧に十分に耐えうる。また、液晶表示装置の使用時に、その表面に局部的に荷重がかかっても十分に耐えうる硬さである。また、上層（２５Ｂ）の硬さは押し圧によって変形され易い軟らか目である。
パネル組み立て工程で押し圧ムラがあると、押し圧ムラに応答性よく順応して塑性変形し、押し圧ムラを緩和する。
【００１３】
２層で構成されるフォトスペーサー（２５）が形成された際の高さ（Ｈ１）は、押し圧ムラに順応した上層（２５Ｂ）の変形により、フォトスペーサー（２５）の高さは符号Ｈ０で示す高さとなる。この高さ（Ｈ０）は、押し圧時の平均高さである。すなわち、押し圧ムラがあっても、基板間のギャップは全面にわたり均一な高さ（Ｈ０）となる。
【００１４】
従って、パネルとしては、パネル組み立て工程で押し圧ムラがあっても、基板間のギャップを均一に組み立てることができる。また、過度の押し圧があっても、下層（２５Ａ）の硬さは十分に硬目であるので、過度の押し圧に影響されることはない。また、下層（２５Ａ）の硬さは十分に硬目であるがために、液晶表示装置の使用時に、その表面に局部的に荷重がかかっても、色ムラなどを発生させることはない。
すなわち、液晶表示装置用カラーフィルタを用いることによって、パネル組み立て時の押し圧ムラに起因する色ムラなどのない、且つ、使用時の局部的な荷重に起因する色ムラな
どのない液晶表示装置が得られる。
【００１５】
本発明においては、下層の硬さと上層の硬さの差は、ダイナミック硬度で５以上であることが好ましい。硬度５以上の差を有することにより、上記の効果が良好なものとなる。また、本発明においては、下層の硬さがダイナミック硬度３５以上であることを特徴としている。下層の硬さが硬度３５以上であることによって、過度の押し圧、及び特に使用時の局部的な荷重に対し効果的なものとなる。
【００１６】
また、本発明におけるダイナミック硬度とは、圧子の押し込み過程でのダイナミック硬さであり、試料の塑性変形分と弾性変形分の両方を含めて評価する。
このダイナミック硬度の測定装置としては、例えば、島津製作所（株）製：超微小硬度計、型番ＤＵＨ−２０１を用いることができる。また、試料としては、厚さ１μｍのものを用いることが好ましい。
【００１７】
この液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、２層で構成されるフォトスペーサーを形成する際に、まず、基板上に設けられた透明導電膜（１４）上に、両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、硬目の下層となる塗布膜を設け、次に、この硬目の下層となる塗布膜上に、両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、軟らか目の上層となる塗布膜を設け、続いて、これら２層の塗布膜に対し、フォトマスクを介した露光及び現像処理を行い、下層（２５Ａ）及び上層（２５Ｂ）を同時に形成し、両層のダイナミック硬度の差が５以上あるフォトスペーサーを形成する、といった製造方法である。
【００１８】
図４は、参考となる他の液晶表示装置用カラーフィルタを模式的に示した断面図である。図４に示す第二フォトスペーサー（３５）は、前記２層で構成されるフォトスペーサー（２５）の近傍、透明導電膜（１４）上に設けられたものである。
この第二フォトスペーサー（３５）は、前記下層（２５Ａ）を形成する材料と同一の材料を用い、下層の形成と同時に形成されたものである。従って、その硬さは下層（２５Ａ）の硬さと同一であり、その高さ（Ｈ２）は下層（２５Ａ）の高さと同一である。
【００１９】
このような第二フォトスペーサー（３５）をフォトスペーサー（２５）の近傍に設けることにより、パネル組み立て工程において、たとえ、非常に過度な押し圧があっても、フォトスペーサーとしては、その押し圧に十二分に耐えうるものとなる。また、液晶表示装置の使用時に、その表面に局部的な荷重が非常に過度にかかっても、色ムラなどを発生させることのないものとなる。
すなわち、パネル組み立て工程では、押し圧にムラがあっても、そのムラを緩和して基板間のギャップを均一に組み立てることができ、且つ非常に過度な押し圧及び局部的な荷重に対し極めて強靱な液晶表示装置用カラーフィルタが得られることになる。
【００２０】
図６（ａ）〜（ｆ）は、図４に示す第二フォトスペーサー（３５）が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。
図６（ａ）に示すように、まず、基板上に設けられた透明導電膜（１４）上に、両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、硬目の下層となる塗布膜（２６Ａ）を設け、フォトマスク（ＰＭ１）を介した露光及び現像処理を行い、下層（２５Ａ）及び第二フォトスペーサー（３５）を形成する（図６（ｂ）〜（ｃ））。
【００２１】
次に、上記下層（２５Ａ）及び第二フォトスペーサー（３５）上に、両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、軟らか目の上層となる塗布膜（２６Ｂ）を設け（図６（ｄ））、フォトマスク（ＰＭ２）を介した露光及び現像処理を行い、両層のダイナミック硬度の差が５以上あるフォトスペーサー（２５）の近傍に第二フォトスペーサー（３５）が設けられているカラーフィルタを製造する（図６（ｅ）〜（ｆ））、といった製造方法である。
【００２２】
また、従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させるために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。
しかし、多くの液晶表示装置に用いられているＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、中間調表示状態では斜め視角において光がもれ、コントラストが低下し表示品質が悪化する。すなわち、コントラストの良好な視野角は狭いといった問題を有していた。
【００２３】
このような問題を解決する一技術として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し、複数の方向で均一な中間調表示をするようにした、すなわち視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ、Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ−ＬＣＤ）が開発された。
【００２４】
図７は、このＭＶＡ−ＬＣＤの原理を説明するものであり、電圧印加時の状態では、白太矢印で示すように、一画素内で配向制御用突起（２２ａ）〜配向制御用突起（２３）間の液晶分子は、図中左斜めに傾斜し、配向制御用突起（２３）〜配向制御用突起（２２ｂ）間の液晶分子は、右斜めに傾斜する。すなわち、ラビング処理に代わり、突起を設けることにより液晶分子の配向を制御するものである。
図７に示す例では、一画素が２分割されたものとなり、一画素内で液晶分子の傾斜方向が２方向になり視野角特性の優れた液晶表示装置となる。
【００２５】
図８（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例では、配向制御用突起（８３）は、一画素内で９０°屈曲させてある。
また、図９（ａ）、（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、この別な例は、平面形状が円形の配向制御用突起（９３）が形成されたカラーフィルタである。
このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、電圧印加時に液晶分子は、いわば無限の方向に傾斜する、すなわち、一画素が無限に分割されたものとなり、図９（ｃ）に示すように、視野角特性の優れた液晶表示装置となる。
【００２６】
上記平面形状がストライプ状の配向制御用突起（８３）のＡ−Ａ’線の断面形状は、例えば、三角形、かまぼこ状であり、その巾（Ｗ２）は６〜２０μｍ程度、高さ（Ｈ５）は１．２〜１．４μｍ程度である。また、平面形状が円形の配向制御用突起（９３）の巾（Ｗ３）、高さ（Ｈ６）は、ストライプ状の配向制御用突起（８３）の各々と同程度である。
【００２７】
従来、図３に示すフォトスペーサー（２５）が設けられたカラーフィルタに配向分割機能を追加する際には、フォトスペーサーを形成する工程とは別工程で配向制御用突起を形成していた。
本発明は、フォトスペーサーと配向制御用突起としての第二フォトスペーサーを同時に形成し、大幅なコストダウンを図るものである。
【００２８】
すなわち、図５は、本発明に係わる液晶表示装置用カラーフィルタを模式的に示した断面図である。図５に示す配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）は、画素内の透明導電膜（１４）上に設けられたものである。
この配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）は、下層（４５Ａ）を形成する材料と同一の材料を用い、下層の形成と同時に形成されたものである。従って、その硬
さは下層（４５Ａ）の硬さと同一であり、その高さ（Ｈ３）は配向制御用突起として好ましい高さを有している。下層（４５Ａ）の高さは、配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）の高さ（Ｈ３）と同一である。
【００２９】
下層（４５Ａ）の断面形状は、配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）の断面形状と同様にかまぼこ状である。フォトスペーサー（４５）は、この下層（４５Ａ）と、下層（４５Ａ）上に形成された硬さは軟らか目の上層（４５Ｂ）で構成されている。
フォトスペーサー（４５）の高さ（Ｈ４）は、上層（４５Ｂ）の厚さを調節することによって所望する高さとする。
【００３０】
この下層（４５Ａ）及び配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）の形成に用いる塗布液には、例えば、特開２００３−３３００１１号公報に開示されている配向制御用突起用の感光性樹脂組成物を使用することが好ましい。
この感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤を主成分とする感光性樹脂組成物である。アルカリ可溶性樹脂としては、（メタ）アクリル系樹脂が、光重合性モノマーとしては、多官能アクリレートの一群が推奨され、特に光重合開始剤としては、チオキサンソン系光重合開始剤をα−アミノケトン系光重合開始剤と併用することが推奨されている。これにより、配向制御用突起のカマボコ状の断面形状を良好に形成することが可能である。
【００３１】
図１０（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法、すなわち、図５に示す配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。
図１０（ａ）に示すように、まず、基板上に設けられた透明導電膜（１４）上に、両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、上記配向制御用突起用の感光性樹脂組成物を用いた、硬目の下層となる塗布膜（４４Ａ）を設け、フォトマスク（ＰＭ３）を介した露光及び現像処理を行い、下層（４５Ａ）及び配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）を形成する（図１０（ｂ）〜（ｃ））。
【００３２】
次に、上記下層（４５Ａ）及び配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）上に、両層のダイナミック硬度の差を５以上とする、フォトスペーサー用の感光性樹脂組成物を用いた、軟らか目の上層となる塗布膜（４４Ｂ）を設け（図１０（ｄ））、フォトマスク（ＰＭ４）を介した露光及び現像処理を行い、両層のダイナミック硬度の差が５以上あるフォトスペーサー（４５）、及び画素内の透明導電膜（１４）上に配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタを製造する（図１０（ｅ）〜（ｆ））、といった製造方法である。
【００３３】
上記のように、本発明に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法によれば、配向制御用突起としての第二フォトスペーサー（５５）は、フォトスペーサー（４５）を形成する工程にて、フォトスペーサー（４５）の形成と同時に形成されるので、配向制御用突起を形成するコストが大幅に削減される。すなわち、フォトスペーサー及び配向制御用突起が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スペーサー機能を有する突起部が形成された液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。
【図２】突起部が形成された液晶表示装置用カラーフィルタを使用した液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図３】参考となるフォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタを模式的に示した断面図である。
【図４】参考となる他の液晶表示装置用カラーフィルタを模式的に示した断面図である。
【図５】本発明に係わる液晶表示装置用カラーフィルタを模式的に示した断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。
【図７】ＭＶＡ−ＬＣＤの原理の説明図である。
【図８】（ａ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す断面図である。
【図９】（ａ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す断面図である。（ｃ）は、視野角特性の説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
【００３５】
７、１０・・・液晶表示装置用カラーフィルタ
１１、２１、４０・・・透明基板
１２、４１・・・遮光層
１３、４２・・・画素状カラーフィルタ層
１４、２４、４３・・・透明導電膜
１５・・・フォトスペーサー
２０・・・対向基板
２２ａ、２２ｂ、２３、８３、９３・・・配向制御用突起
２５・・・フォトスペーサー
２５Ａ・・・硬さは硬目の下層
２５Ｂ・・・硬さは軟らか目の上層
２６Ａ、４４Ａ・・・硬目の下層となる塗布膜
２６Ｂ、４４Ｂ・・・軟らか目の上層となる塗布膜
２７・・・液晶分子
３５・・・第二フォトスペーサー
４５・・・フォトスペーサー
４５Ａ・・・フォトスペーサーの下層
４５Ｂ・・・フォトスペーサーの上層
５０、８０・・・液晶表示装置
５５・・・配向制御用突起としての第二フォトスペーサー
Ｈ０・・・フォトスペーサーの押し圧時の平均高さ
Ｈ１・・・フォトスペーサー形成時の高さ
Ｈ２・・・第二フォトスペーサー及び下層の高さ
Ｈ３・・・配向制御用突起及び下層の高さ
Ｈ４・・・フォトスペーサーの高さ
Ｈ５・・・ストライプ状の配向制御用突起の高さ
Ｈ６・・・円形の配向制御用突起の高さ
ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、ＰＭ４・・・フォトマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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