(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも樹脂ブラックマトリックスが形成された液晶表示装置用基板において、該樹脂ブラックマトリックスのガラス転移温度が２５０℃以下であって、該樹脂ブラックマトリックス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たポリイミド系高分子を含むことを特徴とする液晶表示装置用基板。
【請求項２】
樹脂ブラックマトリックスが黒色顔料を分散させてなる樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用基板。
【請求項３】
樹脂ブラックマトリックスの、波長４３０〜６４０ｎｍの可視光域における光学濃度が３．０以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置用基板。
【請求項４】
樹脂ブラックマトリックスの厚みが０．３μｍから２μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置用基板。
【請求項５】
液晶表示装置用基板が画素を有するカラーフィルターであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置用基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置用基板を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
液晶の駆動が、少なくとも一方の液晶表示装置用基板上に形成されたストライプ状の電極間に形成される電界によってなされることを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂ブラックマトリックスを有する液晶表示装置用基板およびかかる液晶表示装置用基板を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
液晶表示装置は、液晶の電気光学応答を用いることにより、画像や文字の表示や、情報処理などに用いられるものであり、具体的には、パソコン、ワードプロセッサー、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や、液晶プロジェクター、液晶空間変調素子などに用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
ブラックマトリックスは通常、ガラス基板上に微小なパターンの金属薄膜として形成される。金属薄膜の材質としては、クロム、ニッケル、アルミニウム等が採用されており、製膜方法としては、蒸着法、スパッタ法、真空製膜が一般的である。金属薄膜のパターン化は、フォトリソグラフィー法により行われる。典型例としては、金属薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥した後、フォトマスクを介して紫外線を照射してレジストパターンを形成後、エッチング、レジスト剥離の工程を経て製造する方法がある。しかしながらこの方法では工程の煩雑さから製造コストが高くなり、従ってカラーフィルター自体のコストが高くなる。更に、この金属薄膜により形成されたブラックマトリックスを有する液晶表示装置用基板を、液晶表示装置に搭載した場合、金属薄膜の表面の反射率が高いため、強い外光が液晶表示装置用基板に照射されると、反射光が強いために表示品位が著しく低下するという問題が生じる。
【０００４】
そこで、金属薄膜以外の他の材料で形成するブラックマトリックスが提案されている。例えば、特開平９−１５４０３に示されるごとく、樹脂にカーボンブラックを分散した組成物を用いてブラックマトリックスを形成する方法が提案されている。
【０００５】
従来の液晶表示装置のセルの構造は、基本的にはブラックマトリックスを有する液晶表示装置用基板と透明基板上に導電膜を形成した対向基板からなっているものである。この２枚の基板間に液晶を介在させ注入し、液晶を電気的に駆動させることで表示を行うものである。また、特開平７−１５９７８６にあるように、液晶の駆動が一方の液晶表示装置用基板上に形成されたストライプ状の電極によって形成される電界によってなされるセルの構造も提案されている。このセル構造は、一般にインプレーンスイッチングと呼ばれる。
【０００６】
特に、これら液晶表示装置を用いてカラー表示を行う場合には、ブラックマトリックスの他に画素を液晶表示装置用基板上に形成したカラーフィルターをもちいる方法が提案されている。
【０００７】
ここでカラーフィルターの通常の製造工程としては、例えば特公平２−１３１１号公報に示されているように、まず透明基板上にブラックマトリクス、次いで赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素を形成せしめ、この上に必要に応じてオーバーコートを形成せしめてオーバーコート膜を形成させるものである。この後必要に応じて、液晶を電界で駆動させるために導電膜が形成される。
【０００８】
また、特開平４−３１８８１６には、固定されたスペーサーを有するカラーフィルターが提案されている。
【０００９】
この液晶表示装置用基板上に液晶分子が配向するような処理を施し、また同様に対向する液晶表示素子用基板についても、液晶分子が配向するような処理を施す。この２枚の液晶表示装置用基板を張り合わせ、液晶を注入し、液晶表示装置を作製する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂ブラックマトリックスを用いて液晶表示装置を作製する場合の問題点として、セル組立工程あるいはモジュール化の工程で、特に張り合わせ部となる外縁部周辺において樹脂ブラックマトリックスが基板から剥がれる場合があり、生産性を低下させるとともに、液晶表示装置の表示品位を低下させる場合があった。
【００１１】
本発明の課題は、樹脂ブラックマトリックスを有する液晶表示装置用基板において、樹脂ブラックマトリックスの剥がれの発生しにくいカラーフィルターを提供し、液晶表示装置製造の生産性を上げるとともに表示品位の低下を防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は次の構成を有する。
【００１３】
基板上に少なくとも樹脂ブラックマトリックスが形成された液晶表示装置用基板において、該樹脂ブラックマトリックスのガラス転移温度が２５０℃以下であって、該樹脂ブラックマトリックス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たポリイミド系高分子を含むことを特徴とする液晶表示装置用基板、およびこれを有する液晶表示装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明においては樹脂ブラックマトリックス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、樹脂ブラックマトリックスが基板から剥がれることが防止できる。ただし樹脂ブラックマトリックス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。
【００１５】
本発明における、樹脂ブラックマトリックス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樹脂ブラックマトリックスを掻き取り、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もよい。
【００１６】
また、樹脂ブラックマトリックス上にオーバーコートが形成されている場合には、別途オーバーコートのガラス転移温度を測定することにより、樹脂ブラックマトリックスとオーバーコートとの混合物の熱分析測定から、樹脂ブラックマトリックスのガラス転移温度を求めることができる。
【００１７】
本発明の樹脂ブラックマトリックスに用いる樹脂は、具体的には、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサンポリマ系の樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素含有ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂等があげられるが、ポリイミド樹脂、ケイ素含有ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂、ポリマレイミド樹脂等のポリイミド系樹脂であることがより好ましい。これらのブラックマトリックスは平坦性、塗布性、耐熱性の点でよりすぐれているからである。
【００１８】
ポリイミド系高分子膜を形成する方法のひとつとして、ポリアミック酸をイミド化して用いる方法がある。ポリアミック酸は、通常一般式（１）で表される構造単位を主成分とする。
【００１９】
【化１】
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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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
ポリイミド系高分子膜のガラス転移温度が２５０℃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。
【００２３】
樹脂ブラックマトリックスには、通常チタンや鉄などの金属やおよびその酸化物、窒化物、硫化物やカーボンブラック、グラファイト、赤、青、緑色の顔料等の遮光剤を分散させた樹脂膜が用いられる。
【００２４】
中でも金属化合物では、チタン酸化物、チタン窒酸化物、鉄酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、マンガン酸化物などの金属酸化物およびそれらの複合酸化物、銅硫化物、銀硫化物、鉄硫化物などの金属硫化物、が好ましく用いられる。特に好ましい金属化合物としては、チタン酸化物、チタン酸窒化物、マンガン酸化物などがある。
【００２５】
カーボンブラックは、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラックと呼ばれるコンタクト法で製造されたもの、ガスファーネストブラック、オイルファーネストブラックと呼ばれているファーネスト法で製造されたもの、サーマルブラック、アセチレンブラック呼ばれているサーマル法で製造されたものなどを用いることができるが、特にチャンネルブラック、ガスファーネストブラック、オイルファーネストブラックが好ましい。
【００２６】
本発明での画素およびブラックマトリクスに用いられる顔料には特に制限はないが、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れた物が望ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラーインデックス（ＣＩ）ナンバーで示す。黄色顔料の例としてはピグメントイエロー２０、２４、８３、８６、９３、９４、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１７３などがあげられる。橙色顔料の例としてはピグメントオレンジ１３、３１、３６、３８、４０、４２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５などが挙げられる。赤色顔料の例としてはピグメントレッド９、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１９０、１９２、２１５、２１６、２２４などが挙げられる。紫色顔料の例としてはピグメントバイオレット１９、２３、２９、３２、３３、３６、３７、３８などが挙げられる。青色顔料の例としてはピグメントブルー１５（１５：３、１５：４、１５：６など）、２１，２２、６０、６４などが挙げられる。緑色顔料の例としてはピグメントグリーン７、１０、３６、４７などが挙げられる。
【００２７】
なお、顔料は必要に応じて、ロジン処理，酸性基処理，塩基性基処理などの表面処理が施されている物を使用してもよい。又、必要に応じて、顔料表面を樹脂で被覆したものをもちいてもよい。
【００２８】
これらのブラックマトリクスは、いずれも好適に用いられるが、低コストで製造でき、かつ低反射化が容易なことから、ポリイミドなどの樹脂中にカーボンブラックなどを分散した樹脂膜からなるブラックマトリクスを用いることが好ましい。
【００２９】
樹脂ブラックマトリックスを形成する樹脂を基板上に塗布する方法としては、ディップ法、ロールコータ法、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および硬化を行う。加熱条件は、使用する樹脂、溶媒、塗布量により異なるが、通常５０〜４００℃で、１〜３００分加熱することが好ましい。
【００３０】
こうして得られた塗布膜は、通常、フォトリソグラフィーなどの方法を用いてパターン加工される。すなわち、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上に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い所望のパターンにする。
【００３１】
必要に応じて、フォトレジストまたは酸素遮断膜を除去した後、加熱し硬化させる。熱硬化条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、通常２００〜３５０℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。
【００３２】
以上のプロセスにより、樹脂膜からなるブラックマトリクスが、基板上に形成される。
【００３３】
本発明で言うところのカーボンブラックが分散されたポリイミド樹脂膜の形成方法の一つに、遮光剤を分散したポリアミック酸溶液（ペースト）を基板上に塗布する方法がある。ポリアミック酸は、上記（１）で表される構造単位を主成分とする。遮光剤が分散されたポリアミック酸膜を湿式エッチングによりパターン加工を行う場合、ポリイミド前駆体の分子量がおおき過ぎると、現像に要する時間が長くなり過ぎるという問題がある。このため通常重合度は、５から１０００の範囲にすることが望ましい。
【００３４】
このような顔料が分散されたポリアミック酸からなる膜を、化学処理または加熱処理し，イミド環やその他の環状構造を有するポリマ（ポリイミド、ポリアミドイミド）となすことにより顔料分散ポリイミド膜が得られる。このほか、ポリアミック酸エステルなどからポリイミド膜を得ることもできる。
【００３５】
こうして得られる樹脂ブラックマトリックスは、波長４３０〜６４０ｎｍの可視光域において光学濃度が３．０以上であることが好ましい。より好ましくは３．５以上、さらに好ましくは４．０以上である。光学濃度が３．０以下である場合、液晶駆動時の表示のコントラストが低下し、表示品位が著しく低下する。ブラックマトリックスにより十分に遮光されず、液晶表示装置内に形成された薄膜トランジスター等に光が入射した場合、薄膜トランジスタの誤動作を生じる場合がある。
【００３６】
ここで、波長４３０〜６４０ｎｍの可視光領域における光学濃度は、市販の分光光度計をもちいて得られた透過率から求めればよい。
【００３７】
樹脂ブラックマトリックスの膜厚としては、０．３μｍから２μｍ、より好ましくは、０．５〜１．５μｍ、さらに好ましくは０．７〜１．３μｍである。ブラックマトリックスと画素間との段差を小さくするため、樹脂ブラックマトリックスの厚みは、２μm以下が好ましい。また、パターン形成、光学濃度の確保の点から、０．３μm以上であることが好ましい。
【００３８】
本発明の液晶表示装置用基板がカラーフィルターである場合の画素の具体的な材質としては、任意の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜や、染色、染料分散あるいは顔料分散された着色樹脂膜などがある。着色樹脂膜として用いられる樹脂に特に制限は無く、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリイミドなどを使用することができる。製造プロセスの簡便さや、耐熱性、耐光性などの面から画素としては顔料分散された樹脂膜を用いることが好ましい。パターン形成の容易さの点からは顔料分散された感光性のアクリル樹脂を用いることが好ましい。しかし、耐熱性、耐薬品性の面からは、顔料分散されたポリイミド膜を用いることが好ましい。
【００３９】
本発明の液晶表示装置用基板がカラーフィルターである場合においては、画素間にブラックマトリクスを配置することが望ましい。ブラックマトリクスの配置により、液晶表示装置のコントラストを向上させることができることに加え、光による液晶表示装置の駆動素子の誤動作を防止することができる。
【００４０】
本発明の液晶表示装置用基板上に固定されたスペーサーを形成してもよい。固定されたスペーサーとは、特開平４−３１８８１６に示されるように液晶表示装置用基板の特定の場所に固定され、液晶表示装置を作製した際に対向基板と接するものである。これにより対向基板との間に、一定のギャップが保持される。このギャップに、液晶が注入される。固定されたスペーサーを配することにより、液晶表示装置の製造工程において球状スペーサーを散布する工程を省略することができる。
【００４１】
固定されたスペーサーの形成は、フォトリソグラフィーや印刷、電着などの方法によって行われる。スペーサーを容易に設計通りの位置に形成できるので、フォトリソグラフィーによって形成することが好ましい。
【００４２】
本発明における固定されたスペーサーの構成には特に制限はないが、製造の容易さから画素を形成する着色層の積層または単層を含むことが好ましい。特に、着色ペースト膜を塗布後にフォトリソグラフィーなどにより、画素とスペーサーの形成を同時に行うことが好ましい。固定されたスペーサーを有しないカラーフィルターと同工程数で、固定されたスペーサーをカラーフィルター上に形成することができるからである。
【００４３】
本発明においては、基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成した後又は画素を形成した後又は固定されたスペーサーを配した後に、オーバーコート膜を形成してなるカラーフィルターであることがより好ましい。
【００４４】
こうして得られた、加熱硬化後のオーバーコートの厚みは、凹凸のある基板上に塗布された場合、オーバーコート剤のレベリング性により、凹部（周囲より低い部分）では厚く、凸部（周囲より高い部分）では薄くなる傾向がある。本発明においてのオーバーコートの厚みには、特に制限がないが、０．０１〜５μm、好ましくは０．０３〜４μm、さらに好ましくは０．０４〜３μmである。
【００４５】
本発明においては必要に応じて、樹脂ブラックマトリックスを形成した後又は画素を形成した後又は固定されたスペーサーを配した後又はオーバーコート膜を形成後に、液晶を駆動させるために必要な導電膜を形成してもよい。導電膜は、ディッピング法、化学気相成長、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法のいずれかの方法を経て作成され、主として液晶を駆動させるために用いられるのである。本発明に使用される導電膜としては、抵抗値が低く、透明性が高く、カラー表示特性を損なわれないものが好ましい。代表的な導電膜の具体例を示すと、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ等及びその合金を用いることができる。このような導電膜の厚みは、０．０１〜１μm、好ましくは０．０３〜０．５μmである。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４７】
実施例１
本実施例により得られたカラーフィルターの断面図を図１に、液晶表示装置の断面図を図２に示す。
【００４８】
（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（０．３５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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、７０００ｒｐｍ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。
【００５１】
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。
【００５２】
[画素の作製]
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。
【００５３】
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％の画素用ポリアミック酸溶液を得た。
【００５４】
ピグメントレッド１７７（アントラキノンレッド）４ｇ、γ−ブチロラクトン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、７０００ｒｐｍ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。
【００５５】
顔料分散液３０ｇに、前記のポリマー濃度１０重量％の画素用ポリアミック酸溶液３０ｇを添加混合し、赤色ぺーストを得た。
【００５６】
樹脂ブラックマトリクス上に赤色ペーストを塗布し、プリベークを行い、ポリイミド前駆体赤色着色膜を形成した。フォトレジストを用い、前記と同様な手段により、赤色画素の形成し、２９０℃に加熱して熱硬化を行った。
【００５７】
ピグメントグリーン７（フタロシアニングリーン）３．６ｇ、ピグメントイエロー８３（ベンジジンイエロー）０．４ｇ、γ−ブチロラクトン３２ｇ、ブチルセロソルブ４ｇをガラスビーズ１２０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍ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１０重量％の顔料分散液を得た。
【００５８】
顔料分散液３２ｇに、前記のポリマー濃度１０重量％の画素用ポリアミック酸溶液３０ｇを添加混合し、緑色カラーぺーストを得た。
【００５９】
赤色ぺーストを用いた時と同様にして、緑色画素の形成し、２９０℃に加熱して熱硬化を行った。
【００６０】
前記のポリマー濃度１０重量％の画素用ポリアミック酸溶液６０ｇと、ピグメントブルー１５（フタロシアニンブルー）２．８ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３０ｇ、ブチルセロソルブ１０ｇをガラスビーズ１５０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、青色カラーペーストを得た。
【００６１】
前記と同様な手順により、青色画素の形成し、２９０℃に加熱して熱硬化を行った。
この遮光層と赤画素、緑画素、青画素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。
【００６２】
樹脂ブラックマトリックスの遮光性は殆ど波長依存性がなく光学濃度は、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１．３μmであった。
【００６３】
（ガラス転移温度の測定）
ＤＳＣ装置（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社製  ＤＳＣ−２Ｃ）を用いて、形成された樹脂ブラックマトリックスのガラス転移温度を測定した。額縁部の樹脂ブラックマトリックスを掻き取り、測定を行ったところ、ガラス転移温度は、２３０℃であった。
【００６４】
（カラー液晶表示素子の作製と評価）
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素子用基板についても、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、ブラックマトリックスには、ジアミンの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。
【００６７】
[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赤色画素、緑色画素、青色画素の形成した。
【００６８】
この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、緑画素、青画素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。
【００６９】
樹脂ブラックマトリックス光学濃度は、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて３．１〜３．２であった。樹脂ブラックマトリックスの膜厚は１．１μmであった。
【００７０】
（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、１９０℃であった。
【００７１】
（カラー液晶表示素子の作製と評価）
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素子用基板についても、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、ブラックマトリックスには、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。
【００７４】
[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赤色画素、緑色画素、青色画素の形成した。
【００７５】
この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、緑画素、青画素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。
【００７６】
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３．３〜３．５であった。樹脂ブラックマトリックスの膜厚は１．５μmであった。
【００７７】
（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、１７５℃であった。
【００７８】
（カラー液晶表示素子の作製と評価）
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素子用基板についても、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。
【００７９】
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。
【００９４】
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および画素の作製]実施例１と同様な手法を用い樹脂ブラックマトリクスおよび赤色画素、緑色画素、青色画素を形成した。
【００９５】
この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、緑画素、青画素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。
【００９６】
次に、 この基板上に、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランの加水分解物およびｐ−フェニレンジアミンと、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより得られる硬化性組成物（ポリイミドシロキサン前駆体）の溶液をスピンコートし、２８０℃で４０分熱処理を行い、ポリイミドシロキサンからなる厚さ１．０μｍのオーバーコート膜を形成した。
【００９７】
（ガラス転移温度の測定）
額縁を掻き取り樹脂ブラックマトリックスとオーバーコート膜の混合物を採取し、額縁の周辺部を掻き取りオーバーコート膜を採取した。ＤＳＣ装置を用い樹脂ブラックマトリックスとオーバーコート膜の混合物とオーバーコート膜のガラス転移温度を実施例１と同様にして測定した。樹脂ブラックマトリックスとオーバーコート膜の混合物には、２つのガラス転移温度が得られた。このうち一方は、オーバーコート膜のガラス転移温度に一致した。これより、樹脂ブラックマトリックスの、ガラス転移温度は、２３０℃であった。
【００９８】
（カラー液晶表示素子の作製と評価）
このカラーフィルターのオーバーコート膜上にインプレーンスイッチング用配向膜を設け、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素子用基板についても、同様の配向膜を設け、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。
【００９９】
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。
【０１００】
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]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、ブラックマトリックスには、カーボンブラックの代わりにチタン窒酸化物を用い、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。
【０１０１】
[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赤色画素、緑色画素、青色画素の形成した。
【０１０２】
この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、緑画素、青画素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。
【０１０３】
樹脂ブラックマトリックス光学濃度は、波長４３０〜６４０ｎｍにおいて２．８〜３．０であった。樹脂ブラックマトリックスの膜厚は１．１μmであった。
【０１０４】
（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、２３０℃であった。
【０１０５】
（カラー液晶表示素子の作製と評価）
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素子用基板についても、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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、７０００ｒｐｍ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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
[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赤色画素、緑色画素、青色画素の形成した。
【０１１２】
この樹脂ブラックマトリックスと赤画素、緑画素、青画素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。
【０１１３】
（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、２７０℃であった。
【０１１４】
（カラー液晶表示素子の作製と評価）
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素子用基板についても、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。
【０１１５】
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、微量の液晶の漏れが観察された。
【０１１６】
原因を解析したところ、ブラックマトリックスとガラス基板の間に部分的剥がれが生じていることが判った。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置用基板を用いて、液晶表示装置を作製した際、樹脂ブラックマトリックスのガラス転移温度が２５０℃以下であるために、樹脂ブラックマトリックスの剥がれが防止でき、表示品位のよい液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるカラーフィルター基板の断面図の一例である。
【図２】本発明の実施例１におけ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。
【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    ＩＴＯ膜
７    配向膜
８    画素電極
９    薄膜トランジスタ
１０  液晶層
１１  球状スペーサー
１２  シール剤
【図１】
0004151126.tif 000003
【図２】
0004151126.tif 000004