JP4839525B2

JP4839525B2 - 感光性樹脂組成物および液晶ディスプレイ用カラーフィルタ

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Publication number: JP4839525B2
Application number: JP2001134024A
Authority: JP
Inventors: 友信角野; 彰井上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: EP1193540B1; EP1193540A3; EP1615072B1; TWI234042B; DE60116452D1; EP1193540A2; US20020060771A1; KR20020025726A; EP1615072A3; DE60116452T2; JP2002174812A; US6680763B2; EP1615072A2; KR100761441B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示品質に優れた液晶ディスプレイの製造が可能なカラーフィルタと、このカラーフィルタの製造に使用できるパターン形成用の感光性樹脂組成物とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットディスプレイとして、カラー液晶表示装置が注目されている。カラー液晶表示装置の一例として、ブラックマトリックス、複数の色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる着色層、透明導電層（共通電極）および配向層を備えたカラーフィルタと、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）、画素電極および配向層を備えたＴＦＴアレイ基板とを所定の間隙をもたせて向かい合わせ、この間隙部に液晶材料を注入して液晶層としたものがある。このようなカラー液晶表示装置では、間隙部が液晶層の厚みそのものであり、カラー液晶表示装置に要求される高速応答性、高コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能を可能とするためには、液晶層の厚み、すなわち、カラーフィルタとＴＦＴアレイ基板の間隙距離を厳密に一定に保持する必要がある。
【０００３】
従来、カラー液晶表示装置における液晶層の厚みを決定する方法として、カラーフィルタ、または、ＴＦＴアレイ基板上に、ガラスやアルミナ、プラスチック等からなるスペーサーと称する粒子あるいは棒状体を多数散在させ、カラーフィルタとＴＦＴアレイ基板を貼り合わせ液晶を注入する方法がある。そして、スペーサーの大きさをもって両基板の間隙部の大きさ、つまり、液晶層の厚みが決定される。
【０００４】
しかし、上述のようなカラーフィルタとＴＦＴアレイ基板との間隙部を形成する方法では、カラー液晶表示装置の動作の上で次のような問題点が生じる。すなわち、基板面上に散在させるスペーサーの密度が適正で、かつ、基板面上にスペーサーが均一に分散されていなければ、カラー液晶表示装置の全面に亘って大きさが均一な間隙部は形成されない。一般に、スペーサーの散在量（密度）を増した場合、間隙部の厚みのばらつき偏差は少なくなるが、散在量（密度）が多くなると表示画素部上に存在するスペーサーの数も増し、表示画素部ではこのスペーサーが液晶材料の異物となる。そして、スペーサーの存在によって、配向膜で規制された液晶分子の配向に乱れが生じたり、スペーサー周辺の液晶だけは電圧のＯＮ、ＯＦＦによる配向制御が不能になる等の支障がみられ、コントラスト比等の表示性能が低下するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解消するために、間隙（液晶層の厚み）を決定するための柱状凸部を備えたカラーフィルタが提案されている（特開平４−３１８８１６号等）。このカラーフィルタでは、着色層を形成し、この着色層を覆うように保護層を形成した後に、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィー工程により柱状凸部をブラックマトリックス上の所定箇所に形成するものである。
【０００６】
一般に、パターン露光、現像によりパターン形成を行う場合に使用される感光性樹脂は、モノマー、ポリマー、光重合開始剤を含有するものである。しかし、このような従来の感光性樹脂を用いて形成された上記の柱状凸部は、カラーフィルタとＴＦＴアレイ基板との組み立て（セル圧着）時の高温高圧下において、塑性変形量が大きくなり、スペーサーとしての機能に支障を来すという問題があった。また、この問題を解決するために、柱状凸部の硬度を高くすると、広い実用温度域（−２０〜４０℃）における液晶の収縮に追従できず、液晶層に発泡が生じて、色抜け、色むら等の表示品質低下を来たすという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、広い温度範囲において弾性変形率が大きく、かつ塑性変形率が小さいパターンの形成が可能な感光性樹脂組成物と、液晶層の厚み設定用としての柱状凸部を備え表示品質に優れた液晶ディスプレイの製造を可能とするカラーフィルタと、を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、基板と、該基板上に所定のパターンで形成された複数色からなる着色層と、複数の柱状凸部を備え、該柱状凸部は、上端部面積が１００μｍ ² 、厚みＴが５．０μｍの柱状凸部試料に対し、１８０℃で厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で４０ｍＮまで荷重を付与したときの変形量（μｍ）を初期変形量Ｔ１とし、４０ｍＮを５秒間保持したときの変形量（μｍ）を総変形量Ｔ２とし、その後、厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で荷重を取り除き、５秒間保持したときの変形量（μｍ）を塑性変形量Ｔ３とし、前記総変形量Ｔ２と前記塑性変形量Ｔ３との差を弾性変形量Ｔ４としたときに、弾性変形率［（弾性変形量Ｔ４／総変形量Ｔ２）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量Ｔ１／元の厚みＴ）×１００］が１０〜３０％の範囲であるような構成とした。
本発明の感光性樹脂組成物は、少なくともポリマー、多官能アクリレートモノマー、光重合開始剤を含有し、前記多官能アクリレートモノマーの含有量が５０〜７０重量％の範囲であるような構成とした。
また、本発明の感光性樹脂組成物は、少なくともポリマー、不飽和２重結合を有するモノマー、光重合開始剤、脂環化合物含有樹脂を含有し、該脂環化合物含有樹脂は脂環化合物として多環式立体構造を有する化合物を含有するものであるような構成とした。
【０００９】
上記の感光性樹脂組成物の他の態様として、前記脂環化合物含有樹脂は、前記脂環化合物にビニル基および／またはイソプロペニル基を付加した単量体を重合させたものであるような構成とした。
また、上記の感光性樹脂組成物の他の態様として、前記モノマーは、多官能アクリレートモノマーであり、前記ビニル基およびイソプロペニル基は２重結合炭素の一方にカルボキシル基を有するような構成とした。
さらに、上記の各感光性樹脂組成物の他の態様として、エポキシ化合物を含有するような構成とした。
【００１０】
このような本発明では、感光性樹脂組成物に所定の高濃度で含有される多官能アクリレートモノマーが、あるいは、感光性樹脂組成物に含有される脂環化合物含有樹脂が、パターンに対して広い温度範囲において大きな弾性変形率と、小さい塑性変形率を付与し、この感光性樹脂組成物を用いて形成した柱状凸部は、セル圧着時の高温高圧下における塑性変形量が小さく、また、広い温度範囲（−２０〜４０℃）での液晶の収縮に追従でき、スペーサーとしての機能が損なわれない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。
カラーフィルタ
図１は本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す部分平面図であり、図２はＡ−Ａ線における縦断面図である。図１および図２において、本発明のカラーフィルタ１は、基板２と、この基板２上に形成されたブラックマトリックス３および着色層５を備え、ブラックマトリックス３および着色層５を覆うように透明保護層６が形成されており、さらに、ブラックマトリックス３の所定の複数の箇所（図１では５箇所）には透明な柱状凸部７が上記の透明保護層６上に形成されている。
【００１２】
上記のカラーフィルタ１を構成する基板２としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。この中で特にコーニング社製１７３７ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。
【００１３】
また、カラーフィルタ１を構成するブラックマトリックス３は、着色層５からなる表示画素部間および着色層５の形成領域の外側に設けられている。このようなブラックマトリックス３は、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。
【００１４】
着色層５は、赤色パターン５Ｒ、緑色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂが所望のパターン形状で配列されており、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法により形成することができる。また、着色層５を、例えば、赤色パターン５Ｒが最も薄く、緑色パターン５Ｇ、青色パターン５Ｂの順に厚くすることにより、着色層５の各色ごとに最適な液晶層厚みを設定するようにしてもよい。
【００１５】
透明保護層６はカラーフィルタ１の表面を平坦化するとともに、着色層５に含有される成分の液晶層への溶出を防止するために設けられたものである。この透明保護層６の厚みは、使用される材料の光透過率、カラーフィルタ１の表面状態等考慮して設定することができ、例えば、０．１〜２．０μｍの範囲で設定することができる。このような透明保護層６は、カラーフィルタ１をＴＦＴアレイ基板と貼り合わせたときに液晶層と接するような着色層５を少なくとも覆うように形成される。
【００１６】
柱状凸部７は、カラーフィルタ１をＴＦＴアレイ基板と貼り合わせたときにスペーサーとして作用するものである。本発明のカラーフィルタは、柱状凸部７の弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であることを特徴とする。これについて、図３を参照しながら説明する。本発明では、上端部面積が１００μｍ²、厚みＴが５．０μｍの柱状凸部試料に対し、１８０℃で厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で４０ｍＮまで荷重をかけ、５秒間保持した後に、厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で荷重を取り除き、５秒間保持したときの変形量（μｍ）を（株）フィッシャー・インストルメンツ製フィッシャースコープＨ−１００（ビッカース圧子（四角錐形状）を研磨して１００μｍ×１００μｍの平面を有する圧子を使用）にて測定する。
【００１７】
図３は、このような荷重と変形量との関係を示す図であり、４０ｍＮまで荷重を付与したときの変形量を初期変形量Ｔ１、４０ｍＮを５秒間保持したときの変形量を総変形量Ｔ２、荷重を取り除いた状態で残る変形量を塑性変形量Ｔ３、総変形量Ｔ２と塑性変形量Ｔ３との差を弾性変形量Ｔ４とする。したがって、上記の弾性変形率は［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］となり、初期変形率は［（Ｔ１／Ｔ）×１００］となる。柱状凸部７の弾性変形率が４０％未満、初期変形率が３０％を超えると、ＴＦＴアレイ基板との組み立て（セル圧着）時の高温高圧下において、塑性変形量が大きくなり、均一な柱状凸部７の形成が困難となる。また、初期変形率が１０％未満であると、広い温度範囲（例えば、−２０〜４０℃）における液晶の収縮に追従できなくなり、柱状凸部７がスペーサーとしての機能を充分に発現できないものとなる。一方、柱状凸部７の弾性変形率が６０％を超える場合、柱状凸部７の高さがばらつき、セル圧着時の圧力ムラを緩和あるいは吸収できず、ギャップムラ（基板の間隙の不均一）が発生しやすく好ましくない。
【００１８】
上記の柱状凸部７は、上記の透明保護層６よりも２〜１０μｍ程度の範囲で突出するように一定の高さをもつものであり、突出量はカラー液晶表示装置の液晶層に要求される厚み等から適宜設定することができる。また、柱状凸部７の太さは、５〜２０μｍ程度の範囲で適宜設定することができ、柱状凸部７の形成密度は、液晶層の厚みムラ、開口率、柱状凸部７の形状、材質等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、着色層５を構成する赤色パターン５Ｒ、緑色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂの１組に１個の割合で必要十分なスペーサー機能を発現する。このような柱状凸部７の形状は、図示例では円柱形状となっているが、これに限定されるものではなく、角柱形状、截頭錐体形状等であってもよい。
このような柱状凸部７は、後述の本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成することができる。
【００１９】
尚、本発明のカラーフィルタは、ブラックマトリックス３を備えず、非画素部分に相当する位置に上述の柱状凸部７を形成したもの等であってもよい。
また、上述のカラーフィルタの実施の形態では、透明保護層６上に柱状凸部７が海島状に形成されているが、透明保護層６と透明な柱状凸部７が一体的に形成されたものでもよい。
【００２０】
感光性樹脂組成物の第１の発明
本発明の感光性樹脂組成物は、少なくとも多官能アクリレートモノマー、ポリマー、光重合開始剤を含有するものである。
本発明の感光性樹脂組成物を構成する多官能アクリレートモノマーとしては、ジペンタエリスリトールヘキサ（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、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００２１】
本発明では、このような多官能アクリレートモノマーの含有量を、感光性樹脂組成物の総固形分において５０〜７０重量％の範囲とする。多官能アクリレートモノマーの含有量が５０重量％未満であると、本発明の感光性樹脂組成物を用いて、露光・現像し加熱処理を施して形成されたパターンの弾性変形率が小さくなり、広い温度範囲において大きな弾性変形率（例えば、４０〜６０％）と小さい塑性変形率（例えば、６０〜４０％）を有するパターンの形成が困難になる。ここで、弾性変形率とは、上述の説明における［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］を意味し、塑性変形率とは、［（Ｔ３／Ｔ２）×１００］を意味する。一方、多官能アクリレートモノマーの含有量が７０重量％を超えると、均一な微細スペーサー状パターンの形成が困難となり、セル組み時のギャップムラの原因となり、好ましくない。
【００２２】
本発明の感光性樹脂組成物を構成するポリマーとしては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレンビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレンメタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等、および、重合可能なモノマーであるメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、sec-ブチルアクリレート、sec-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−デシルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの１種以上と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の２量体（例えば、東亜合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの酸無水物等の１種以上からなるポリマーまたはコポリマー等が挙げられる。
【００２３】
また、上記のコポリマーにグリシジル基または水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
このようなポリマーの含有量は、感光性樹脂組成物の総固形分において１０〜４０重量％の範囲で設定することができる。
【００２４】
本発明の感光性樹脂組成物を構成する光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフォノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−tert−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ（株）製Ｎ１７１７、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミン等の還元剤の組み合わせ等が挙げられる。本発明では、これらの光重合開始剤を１種または２種以上使用することができる。
このような光重合開始剤の添加量は、感光性樹脂組成物の総固形分において５〜２０重量％の範囲で設定することができる。
【００２５】
本発明の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含有することができる。使用するエポキシ樹脂としては、三菱油化シェル（株）製エピコートシリーズ、ダイセル（株）製セロキサイドシリーズ、エポリードシリーズ、または、ビスフェノール−Ａ型エポキシ樹脂、ビスフェノール−Ｆ型エポキシ樹脂、ビスフェノール−Ｓ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸グリシジルエステル、ポリオールグリシジルエステル、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂、グリシジル（メタ）アクリレートとラジカル重合可能なモノマーとの共重合エポキシ化合物等を挙げることができる。本発明では、上記のエポキシ樹脂を単独で、または２種以上の混合物として使用することができる。
このようなエポキシ樹脂の添加量は、感光性樹脂組成物の総固形分において０〜１０重量％の範囲で設定することができる。
【００２６】
また、本発明の感光性樹脂組成物に用いる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、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等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類等が挙げられる。
【００２７】
感光性樹脂組成物の第２の発明
本発明の感光性樹脂組成物は、少なくともポリマー、不飽和２重結合を有するモノマー、光重合開始剤、脂環化合物含有樹脂とを含有するものである。
上記の脂環化合物含有樹脂を構成する脂環化合物は、炭素原子で形成される環を複数有する多環の立体構造をもつ炭素数７〜１０の化合物であり、例えば、下記構造式（１）で表されるアダマンチル基、下記構造式（２）で表されるノルボルニル基、下記構造式（３）で表されるトリシクロデカニル基、下記構造式（４）で表されるクアドリシクリル基、下記構造式（５）で表されるクバイル基等を挙げることができる。
【００２８】
【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【化５】

【００２９】
本発明で用いる脂環化合物含有樹脂は、このような脂環化合物にビニル基および／またはイソプロペニル基を付加した単量体、例えば、メチルアダマンチル（メタ）アクリレート、イソノルボルニル（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、クアドリシクリル（メタ）アクリレート、クバイル（メタ）アクリレート等をラジカル重合した重合体である。脂環化合物含有樹脂に含有される脂環化合物の含有量は１５〜４０重量％程度の範囲が好ましい。
【００３０】
このような脂環化合物含有樹脂は、分子量が２０００〜５００００、好ましくは２００００〜４００００の範囲であり、光重合開始剤を除く感光性樹脂組成物の固形分中に４０〜７０重量％程度の範囲で含有されることが好ましい。尚、本発明における感光性樹脂組成物の固形分とは、光重合開始剤、不飽和２重結合を有するモノマー、脂環化合物含有樹脂、必要に応じて含有させるエポキシ樹脂を意味する。
【００３１】
本発明の感光性樹脂組成物は上記のような脂環化合物含有樹脂を含有するので、この感光性樹脂組成物を用いて露光・現像し加熱処理を施して形成されたパターンは、広い温度範囲において大きな弾性変形率（例えば、４０〜６０％）と小さい塑性変形率（例えば、６０〜４０％）を有することが可能となる。ここで、弾性変形率とは、上述のカラーフィルタに関する説明における［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］を意味し、塑性変形率とは、［（Ｔ３／Ｔ２）×１００］を意味する。
【００３２】
本発明の感光性樹脂組成物を構成するポリマーとしては、上述の本発明の感光性樹脂組成物を構成するポリマーとして挙げたものを同様に使用することができる。このようなポリマーは、光重合開始剤を除く感光性樹脂組成物の固形分中に１０〜２０重量％程度の範囲で含有されることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の感光性樹脂組成物を構成する光重合開始剤としては、上述の本発明の感光性樹脂組成物を構成する光重合開始剤として挙げたものを同様に使用することができる。このような光重合開始剤は、光重合開始剤を除く感光性樹脂組成物の固形分１００重量部に対して５〜１５重量部程度含有されることが好ましい。
【００３４】
本発明の感光性樹脂組成物に含有される不飽和２重結合を有するモノマーとしては、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３−プロパンジオールアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリアクリレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、１，１０−デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、および、上記のアクリレートをメタクリレートに変えたもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、１−ビニル−２−ピロリドン等が挙げられる。本発明では、上記のモノマーを１種または２種以上の混合物として、あるいは、その他の化合物との混合物として使用することができる。
このようなモノマーは、光重合開始剤を除く感光性樹脂組成物の固形分中に２５〜４０重量％程度含有されることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の感光性樹脂組成物では、含有されるモノマーを多官能アクリレートモノマーとし、脂環化合物含有樹脂を構成する単量体のビニル基およびイソプロペニル基が２重結合炭素の一方にカルボキシル基を有するものとすることができる。これにより、露光、現像後のポストベークでの加熱による熱収縮が低減し、減膜（ポストベーク前後での嵩減少）が均一に生じて、周縁部に盛り上がりのない厚みが均一なパターン形成が可能となる。また、アルカリ現像が可能である。
【００３６】
多官能アクリレートモノマーとしては、上記の例示したモノマー中の多官能アクリレートモノマーまたは多官能メタクリレートモノマーを用いることができる。また、ビニル基およびイソプロペニル基が２重結合炭素の一方にカルボキシル基を有するような脂環化合物含有樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル酸と、（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレンの単量体を１種以上含み、メチルアダマンチル（メタ）アクリレート、イソノルボルニル（メタ）アクリート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、クアドリシクリル（メタ）アクリレート、クバイル（メタ）アクリレート等の単量体を１種以上含むような共重合体等を挙げることができる。
【００３７】
本発明の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含有することができる。使用するエポキシ樹脂としては、上述の本発明の感光性樹脂組成物に使用できるエポキシ樹脂として挙げたものを同様に使用することができる。このようなエポキシ樹脂は、光重合開始剤を除く感光性樹脂組成物の固形分中に０〜３０重量％程度含有されることが好ましい。
【００３８】
尚、本発明の感光性樹脂組成物には、更に添加剤として増感剤、重合停止剤、連鎖移動剤、レベリング剤、分散剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等が必要に応じて用いられる。
本発明の感光性樹脂組成物に用いる溶剤としては、上述の本発明の感光性樹脂組成物に用いる溶剤として挙げたものを同様に使用することができる。
【００３９】
上述のような本発明の感光性樹脂組成物は、上述のポリマー、光重合開始剤、モノマー、脂環化合物含有樹脂と、溶剤と、必要に応じて他の樹脂成分、添加剤を混合して製造することができる。
上述のような本発明の感光性樹脂組成物を、パターン被形成物上にダイレクトグラビアコーティング法、グラビアリバースコーティング法、リバースロールコーティング法、スライドダイコーティング法、スリットダイコーティング法、コンマコーティング法等の公知の塗布手段により塗布、乾燥し、所定のマスクを介して露光・現像した後、加熱処理を施すことによりパターンを形成することができる。そして、形成されたパターンは、広い温度範囲において大きな弾性変形率と、小さい塑性変形率を有するものである。
【００４０】
次に、本発明の感光性樹脂組成物によるパターン形成の説明を兼ね、本発明の感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタ１の製造について図４および図５を参照しながら説明する。
まず、基板２上にブラックマトリックス３を形成し、次いで、基板２上の赤色パターン形成領域に赤色パターン５Ｒ、緑色パターン形成領域に緑色パターン５Ｇ、さらに、青色パターン形成領域に青色パターン５Ｂを形成して着色層５とする（図４（Ａ））。次に、ブラックマトリックス３および着色層５を覆うようにネガ型の透明感光性樹脂層を形成し、露光して透明保護層６を形成する（図４（Ｂ））。次いで、透明保護層６を覆うように本発明の感光性樹脂組成物を塗布して、感光性樹脂層８を形成する（図４（Ｃ））。
【００４１】
上記のブラックマトリックス３の形成は、例えば、以下のように行うことができる。まず、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成したクロム等の金属薄膜、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有した樹脂層等からなる遮光層を基板２上に形成し、この遮光層上に公知のポジ型あるいはネガ型の感光性レジストを用いて感光性レジスト層を形成する。次いで、感光性レジスト層をブラックマトリックス用のフォトマスクを介して露光、現像し、露出した遮光層をエッチングした後、残存する感光性レジスト層を除去することによって、ブラックマトリックス３を形成する。また、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有した感光性レジストを使用し、ブラックマトリックス用フォトマスクを介して露光、現像し、加熱処理を施してブラックマトリックス３を形成することもできる。
【００４２】
また、上記の着色層５の形成は、例えば、以下のように行うことができる。まず、ブラックマトリックス３を覆うように基板２上に赤色着色材を含有した赤色感光性樹脂層を形成し、所定のフォトマスクを介して上記の赤色感光性樹脂層を露光して現像を行うことにより、基板２上の赤色パターン形成領域に赤色パターン５Ｒを形成する。以下、同様に、基板２上の緑色パターン形成領域に緑色パターン５Ｇを形成し、さらに、基板２上の青色パターン形成領域に青色パターン５Ｂを形成する。
【００４３】
また、上記の透明保護層６の形成は、例えば、公知のネガ型の透明感光性樹脂組成物を、粘度の最適化を行った上で、スピンコータ、ロールコータ等の公知の手段によりブラックマトリックス３および着色層５を覆うように塗布し、露光により硬化処理を施すことにより形成することができる。
【００４４】
さらに、上記の感光性樹脂層８は、本発明の感光性樹脂組成物をダイレクトグラビアコーティング法、グラビアリバースコーティング法、リバースロールコーティング法、スライドダイコーティング法、スリットダイコーティング法、コンマコーティング法等の公知の塗布手段により塗布、乾燥して形成することができる。
【００４５】
次に、感光性樹脂層８を柱状凸部形成用のフォトマスクＭを介して露光する（図５（Ａ））。使用するフォトマスクＭは、柱状凸部７形成のための所定の位置に開口部を備えている。
【００４６】
次に、現像液により感光性樹脂層８の現像を行う。この現像によって、柱状凸部形成部位の感光性樹脂層８は溶解されずに柱状凸部のパターンとして残る。その後、加熱処理（ポストベーク）を施して柱状凸部７を完成し、本発明のカラーフィルタ１が得られる（図５（Ｂ））。
【００４７】
上記の柱状凸部７を備える本発明のカラーフィルタ１に配向層を設けて配向処理（ラビング）した後、ＴＦＴアレイ基板と貼り合わせた場合（セル圧着）、柱状凸部７がカラーフィルタ１とＴＦＴアレイ基板との間に間隙を形成する。そして、本発明のカラーフィルタ１は、その柱状凸部７の１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲、かつ、変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であるため、セル圧着時の高温高圧下における塑性変形量が小さく、また、低温（−２０〜−４０℃）での液晶収縮に追従でき、スペーサーとしての機能が維持され、両基板の間隙精度は極めて高いものとなる。
【００４８】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００４９】
［実施例１］
まず、感光性樹脂組成物として、下記の表１に示すように多官能アクリレートモノマーの含有量を変えた下記の５種の感光性樹脂組成物１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ、１−Ｄ、１−Ｅを調製した。
【００５０】
感光性樹脂組成物１−Ａの組成
・ポリマー … ４０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・多官能アクリレートモノマー … ４０重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００５１】
感光性樹脂組成物１−Ｂの組成
・ポリマー … ３０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・多官能アクリレートモノマー … ５０重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００５２】
感光性樹脂組成物１−Ｃの組成
・ポリマー … ２０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・多官能アクリレートモノマー … ６０重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００５３】
感光性樹脂組成物１−Ｄの組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・多官能アクリレートモノマー … ７０重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００５４】
感光性樹脂組成物１−Ｅの組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・多官能アクリレートモノマー … ８０重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
【００５５】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ、１−Ｄ、１−Ｅ）をポリイミド基板上にスピンコーティング法により塗布し、所定形状の開口部を設けたフォトマスクを介して１００ｍＪ／ｃｍ²の露光量で露光を行い、現像、加熱処理（２３０℃、３０分間）を行った。これにより、上端部面積が１００μｍ²、厚みＴが５．０μｍであるパターン試料を作成した。次いで、各パターン試料に対し、１８０℃で厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で４０ｍＮまで荷重をかけ、５秒間保持した後に、厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で荷重を取り除いたときの変形量（μｍ）を（株）フィッシャー・インストルメンツ製フィッシャースコープＨ−１００にて測定（ビッカース圧子（四角錐形状）を研磨して１００μｍ×１００μｍの平面を有する圧子を使用）し、図３に示される初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表１に示した。
【００５６】
次に、カラーフィルタ用の基板として、３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法により金属クロムからなる遮光層（厚さ０．１μｍ）を成膜した。次いで、この遮光層に対して、通常のフォトリソグラフィー法によって感光性レジスト塗布、マスク露光、現像、エッチング、レジスト層剥離を行ってブラックマトリックスを形成した。
【００５７】
次に、ブラックマトリックスが形成された基板全面に、赤色パターン用の感光性着色材料（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＲ−７００１）をスピンコート法により塗布して赤色感光性樹脂層を形成し、プレベーク（８５℃、５分間）を行った。その後、所定の着色パターン用フォトマスクを用いて赤色感光性樹脂層をアライメント露光し、現像液（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイク用現像液ＣＤの希釈液）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（２００℃、３０分間）を行って、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色パターン（厚み１．５μｍ）を形成した。
【００５８】
同様に、緑色パターン用の感光性着色材料（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＧ−７００１）を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に緑色パターン（厚み１．５μｍ）を形成した。さらに、青色パターン用の感光性着色材料（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＢ−７００１）を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に青色パターン（厚み１．５μｍ）を形成した。
【００５９】
次いで、着色層が形成された基板上に、ネガ型の透明感光性樹脂材料（ＪＳＲ（株）製ＮＮシリーズ）をスピンコート法により塗布し露光して、厚み１．５μｍの透明保護層を形成した。
次に、保護層上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる共通透明電極層を形成した。
【００６０】
次に、上記の透明保護層上に、上記の本発明の感光性樹脂組成物１−Ａをスピンコート法により塗布し乾燥して、厚み５．４μｍの感光性樹脂層を形成した。次いで、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキシミティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形状の開口部を設けたフォトマスクを介して１００ｍＪ／ｃｍ²の露光量で露光を行った。その後、基板を現像液（ＫＯＨ０．０５重量％水溶液）に６０秒間浸漬して現像を行い、洗浄後、クリーンオーブン中でポストベーク（２３０℃、３０分間）を行った。このような一連の処理により、露光された箇所には、高さ５．０μｍ、上端部面積約１００μｍ²の円柱形状の柱状凸部が形成された。
これにより、図１および図２に示されるような構造のカラーフィルタ（試料１−Ａ）を得た。
【００６１】
また、感光性樹脂組成物１−Ａの代わりに、感光性樹脂組成物１−Ｂ、１−Ｃ、１−Ｄ、１−Ｅを用いた他は、カラーフィルタ試料１−Ａと同様にして、カラーフィルタ（試料１−Ｂ、１−Ｃ、１−Ｄ、１−Ｅ）を得た。
【００６２】
一方、透明基板として３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板上の所定の複数の個所に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、各ＴＦＴのドレイン電極に接続するように透明画素電極を酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）により形成して、対向電極基板を作製した。
【００６３】
次に、上記のカラーフィルタ（試料１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ、１−Ｄ、１−Ｅ）の共通透明電極層を覆うように、また、対向電極基板の透明画素電極を覆うように、ポリイミド樹脂塗料（日産化学（株）製ＳＥ−７４９２）を塗布、乾燥して配向層（厚み０．０７μｍ）を設け、配向処理を施した。
【００６４】
次いで、これらのカラーフィルタと対向電極基板を用いて液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表１に示した。
【００６５】
【表１】

【００６６】
表１に示されるように、本発明の感光性樹脂組成物１−Ｂ、１−Ｃ、１−Ｄを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が可能であることが確認された。
【００６７】
［実施例２］
まず、感光性樹脂組成物として、モノマー含有量が６０重量％であり、使用するモノマーを変えた下記の３種の感光性樹脂組成物２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃを調製した。
【００６８】
感光性樹脂組成物２−Ａの組成
・ポリマー … ２０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・多官能アクリレートモノマー … ６０重量部
（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ））
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００６９】
感光性樹脂組成物２−Ｂの組成
・ポリマー … ２０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・単官能アクリレートモノマー … ６０重量部
（ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ））
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００７０】
感光性樹脂組成物２−Ｃの組成
・ポリマー … ２０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・単官能アクリレートモノマー … ６０重量部
（エチレングリコールジアクリレート）
・光重合開始剤 … １０重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・エポキシ樹脂 … １０重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
【００７１】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ）について、実施例１と同様にして、初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表２に示した。
【００７２】
また、上記の各感光性樹脂組成物（２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ）を用いて、実施例１と同様にして、カラーフィルタ（試料２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ）を作製した。そして、各カラーフィルタを用いて、実施例１と同様にして液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表２に示した。
【００７３】
【表２】

【００７４】
表２に示されるように、モノマーとして、多官能アクリレートモノマーを使用した本発明の感光性樹脂組成物２−Ａを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造を可能とすることが確認された。
しかし、モノマーとして単官能アクリレートモノマーを使用した感光性樹脂組成物２−Ｂ、２−Ｃを用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、柱状凸部の塑性変形量が大きく、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が困難であった。
【００７５】
［実施例３］
まず、脂環化合物含有樹脂として、（メチルアダマンチルメタクリレート）−（メタクリル酸）−（シクロヘキシルメタクリレート）共重合体をラジカル重合によって調製した。尚、この脂環化合物含有樹脂における脂環化合物の含有量は２５重量％であった。
【００７６】
次に、この脂環化合物含有樹脂を用いて、下記組成の感光性樹脂組成物３−Ａを調製した。
感光性樹脂組成物３−Ａの組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・モノマー … ２８重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … ８重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・脂環化合物含有樹脂 … ４０重量部
・エポキシ樹脂 … １４重量部
（ダイセル化学工業（株）製エポリードＧＴ４０１）
・溶剤 … ３００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）
【００７７】
また、比較として、上記の脂環化合物含有樹脂の代わりに、（スチレン）−（メタクリル酸）−（ベンジルメタクリレート）共重合体をラジカル重合にて調製し、これを使用した他は、感光性樹脂組成物３−Ａと同様にして、感光性樹脂組成物３−Ｂを調製した。
【００７８】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（３−Ａ、３−Ｂ）について、実施例１と同様にして、初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表３に示した。
【００７９】
また、上記の各感光性樹脂組成物（３−Ａ、３−Ｂ）を用いて、実施例１と同様にして、カラーフィルタ（試料３−Ａ、３−Ｂ）を作製した。そして、各カラーフィルタを用いて、実施例１と同様にして液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表３に示した。
【００８０】
【表３】

【００８１】
表３に示されるように、脂環化合物含有樹脂を含有する本発明の感光性樹脂組成物３−Ａを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造を可能とすることが確認された。
しかし、脂環化合物含有樹脂を含有しない感光性樹脂組成物３−Ｂを用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、柱状凸部の塑性変形量が大きく、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が困難であった。
【００８２】
［実施例４］
まず、脂環化合物含有樹脂として、（メチルメタクリレート）−（メタクリル酸）−（メチルアダマンチルメタクリレート）共重合体をラジカル重合によって調製した。尚、この脂環化合物含有樹脂における脂環化合物の含有量は３１重量％であった。
【００８３】
次に、この脂環化合物含有樹脂を用いて、下記組成の感光性樹脂組成物４−Ａを調製した。
感光性樹脂組成物４−Ａの組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・モノマー … ２８重量部
（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）
・光重合開始剤 … ８重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・脂環化合物含有樹脂 … ４０重量部
・エポキシ樹脂 … １４重量部
（エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル製））
・溶剤 … ３００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）
【００８４】
また、比較として、上記の脂環化合物含有樹脂の代わりに、（スチレン）−（メタクリル酸）−（メチルメタクリレート）共重合体をラジカル重合にて調製し、これを使用した他は、感光性樹脂組成物４−Ａと同様にして、感光性樹脂組成物４−Ｂを調製した。
【００８５】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（４−Ａ、４−Ｂ）について、実施例１と同様にして、初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表４に示した。
【００８６】
また、上記の各感光性樹脂組成物（４−Ａ、４−Ｂ）を用いて、実施例１と同様にして、カラーフィルタ（試料４−Ａ、４−Ｂ）を作製した。そして、各カラーフィルタを用いて、実施例１と同様にして液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表４に示した。
【００８７】
【表４】

【００８８】
表４に示されるように、脂環化合物含有樹脂を含有する本発明の感光性樹脂組成物４−Ａを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造を可能とすることが確認された。
しかし、脂環化合物含有樹脂を含有しない感光性樹脂組成物４−Ｂを用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、柱状凸部の塑性変形量が大きく、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が困難であった。
【００８９】
［実施例５］
まず、脂環化合物含有樹脂として、（メチルメタクリレート）−（メタクリル酸）−（イソノルボルニルメタクリレート）共重合体をラジカル重合によって調製した。尚、この脂環化合物含有樹脂における脂環化合物の含有量は３５重量％であった。
【００９０】
次に、この脂環化合物含有樹脂を用いて、下記組成の感光性樹脂組成物５−Ａを調製した。
感光性樹脂組成物５−Ａの組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・モノマー … ３５重量部
（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート）
・光重合開始剤 … １２重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・脂環化合物含有樹脂 … ３７重量部
・エポキシ樹脂 … ６重量部
（ダイセル化学工業（株）製エポリードＧＴ４０１）
・溶剤 … ３００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）
【００９１】
また、比較として、上記の脂環化合物含有樹脂の代わりに、（スチレン）−（メタクリル酸）−（メチルメタクリレート）共重合体をラジカル重合にて調製し、これを使用した他は、感光性樹脂組成物５−Ａと同様にして、感光性樹脂組成物５−Ｂを調製した。
【００９２】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（５−Ａ、５−Ｂ）について、実施例１と同様にして、初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表５に示した。
【００９３】
また、上記の各感光性樹脂組成物（５−Ａ、５−Ｂ）を用いて、実施例１と同様にして、カラーフィルタ（試料５−Ａ、５−Ｂ）を作製した。そして、各カラーフィルタを用いて、実施例１と同様にして液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表５に示した。
【００９４】
【表５】

【００９５】
表５に示されるように、脂環化合物含有樹脂を含有する本発明の感光性樹脂組成物５−Ａを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造を可能とすることが確認された。
しかし、脂環化合物含有樹脂を含有しない感光性樹脂組成物５−Ｂを用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、柱状凸部の塑性変形量が大きく、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が困難であった。
【００９６】
［実施例６］
２種の脂環化合物含有樹脂Ａ、Ｂとして、（メチルメタクリレート）−（メタクリル酸）−（トリシクロデカニルメタクリレート）共重合体をラジカル重合によって調製した。尚、この脂環化合物含有樹脂Ａにおける脂環化合物の含有量は１５重量％であり、脂環化合物含有樹脂Ｂにおける脂環化合物の含有量は３５重量％であった。
【００９７】
次に、この脂環化合物含有樹脂Ａ、Ｂを用いて、下記組成の感光性樹脂組成物６−Ａ、６−Ｂを調製した。
感光性樹脂組成物６−Ａ（６−Ｂ）の組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・モノマー … ３５重量部
（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート）
・光重合開始剤 … １２重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・脂環化合物含有樹脂Ａ（Ｂ） … ３９重量部
・エポキシ樹脂 … ４重量部
（ダイセル化学工業（株）製エポリードＧＴ４０１）
・溶剤 … ３００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）
【００９８】
また、比較として、上記の脂環化合物含有樹脂の代わりに、（スチレン）−（メタクリル酸）−（メチルメタクリレート）共重合体をラジカル重合にて調製し、これを使用した他は、感光性樹脂組成物６−Ａ、６−Ｂと同様にして、感光性樹脂組成物６−Ｃを調製した。
【００９９】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（６−Ａ、６−Ｂ、６−Ｃ）について、実施例１と同様にして、初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表６に示した。
【０１００】
また、上記の各感光性樹脂組成物（６−Ａ、６−Ｂ、６−Ｃ）を用いて、実施例１と同様にして、カラーフィルタ（試料６−Ａ、６−Ｂ、６−Ｃ）を作製した。そして、各カラーフィルタを用いて、実施例１と同様にして液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表６に示した。
【０１０１】
【表６】

【０１０２】
表６に示されるように、脂環化合物含有樹脂を含有する本発明の感光性樹脂組成物６−Ａ、６−Ｂを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造を可能とすることが確認された。
しかし、脂環化合物含有樹脂を含有しない感光性樹脂組成物６−Ｃを用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、柱状凸部の塑性変形量が大きく、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が困難であった。
【０１０３】
［実施例７］
まず、脂環化合物含有樹脂として、（メチルアダマンチルメタクリレート）−（メタクリル酸）−（シクロヘキシルメタクリレート）共重合体をラジカル重合によって調製した。尚、この脂環化合物含有樹脂における脂環化合物の含有量は２５重量％であった。
【０１０４】
次に、この脂環化合物含有樹脂を用いて、下記組成の感光性樹脂組成物７−Ａを調製した。
感光性樹脂組成物７−Ａの組成
・ポリマー … １０重量部
（スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸のラジカル共重合体）
・モノマー … ３４重量部
（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート）
・光重合開始剤 … １３重量部
（イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製））
・脂環化合物含有樹脂 … ４３重量部
・溶剤 … ３００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）
【０１０５】
また、比較として、上記の脂環化合物含有樹脂の代わりに、（スチレン）−（メタクリル酸）−（ベンジルメタクリレート）共重合体をラジカル重合にて調製し、これを使用した他は、感光性樹脂組成物７−Ａと同様にして、感光性樹脂組成物７−Ｂを調製した。
【０１０６】
次に、上記の各感光性樹脂組成物（７−Ａ、７−Ｂ）について、実施例１と同様にして、初期変形量Ｔ１、総変形量Ｔ２、塑性変形量Ｔ３、弾性変形量Ｔ４を求め、弾性変形率［（Ｔ４／Ｔ２）×１００］と初期変形率［（Ｔ１／Ｔ）×１００］を算出して、下記の表７に示した。
【０１０７】
また、上記の各感光性樹脂組成物（７−Ａ、７−Ｂ）を用いて、実施例１と同様にして、カラーフィルタ（試料７−Ａ、７−Ｂ）を作製した。そして、各カラーフィルタを用いて、実施例１と同様にして液晶ディスプレイを作製し、両基板の間隙の不均一による色むらの有無を観察し、結果を下記の表７に示した。
【０１０８】
【表７】

【０１０９】
表７に示されるように、脂環化合物含有樹脂を含有する本発明の感光性樹脂組成物７−Ａを用いて形成されたパターン試料は、１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲であった。また、これらの感光性樹脂組成物を用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造を可能とすることが確認された。
しかし、脂環化合物含有樹脂を含有しない感光性樹脂組成物７−Ｂを用いて柱状凸部を形成したカラーフィルタは、柱状凸部の塑性変形量が大きく、画像表示が良好な液晶ディスプレイの製造が困難であった。
【０１１０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば感光性樹脂組成物に含有される多官能アクリレートモノマーが５０〜７０重量％と高濃度であるため、あるいは、感光性樹脂組成物が脂環化合物含有樹脂を含有するので、露光・現像し加熱処理を施して形成されたパターンは、広い温度範囲において大きな弾性変形率と小さい塑性変形率を有するものとなる。この感光性樹脂組成物を用いて形成した複数の柱状凸部を備えるカラーフィルタでは、柱状凸部は１８０℃における弾性変形率［（弾性変形量／総変形量）×１００］が４０〜６０％の範囲、かつ、初期変形率［（初期変形量／元の厚み）×１００］が１０〜３０％の範囲となり、セル圧着時の高温高圧下における塑性変形量が小さく、また、広い温度範囲（−２０〜４０℃）での液晶収縮に追従でき、スペーサーとしての機能を常時維持することができ、液晶層の厚み制御に高い精度を要求されるカラー液晶ディスプレイ、例えば、ＩＰＳ（In-Plane Switching）液晶モードのカラー液晶ディスプレイにも対応することができ、表示品質に優れ信頼性の高い液晶ディスプレイが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す部分平面図である。
【図２】図１に示された本発明のカラーフィルタのＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図３】荷重と変形量との関係を示す図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの製造例を説明するための工程図である。
【図５】本発明のカラーフィルタの製造例を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ
２…基板
３…ブラックマトリックス
５…着色層
６…透明保護層
７…柱状凸部
８…感光性樹脂層
Ｍ…フォトマスク

Claims

基板と、該基板上に所定のパターンで形成された複数色からなる着色層と、複数の柱状凸部を備え、該柱状凸部は、上端部面積が１００μｍ ² 、厚みＴが５．０μｍの柱状凸部試料に対し、１８０℃で厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で４０ｍＮまで荷重を付与したときの変形量（μｍ）を初期変形量Ｔ１とし、４０ｍＮを５秒間保持したときの変形量（μｍ）を総変形量Ｔ２とし、その後、厚み方向に２．２ｍＮ／秒の割合で荷重を取り除き、５秒間保持したときの変形量（μｍ）を塑性変形量Ｔ３とし、前記総変形量Ｔ２と前記塑性変形量Ｔ３との差を弾性変形量Ｔ４としたときに、弾性変形率［（弾性変形量Ｔ４／総変形量Ｔ２）×１００］が４０〜６０％の範囲であり、かつ、初期変形率［（初期変形量Ｔ１／元の厚みＴ）×１００］が１０〜３０％の範囲であることを特徴とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタ。
カラーフィルタの柱状凸部形成用の感光性樹脂組成物において、少なくともポリマー、多官能アクリレートモノマー、光重合開始剤を含有し、前記多官能アクリレートモノマーの含有量が５０〜７０重量％の範囲であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
カラーフィルタの柱状凸部形成用の感光性樹脂組成物において、少なくともポリマー、不飽和２重結合を有するモノマー、光重合開始剤、脂環化合物含有樹脂を含有し、該脂環化合物含有樹脂は脂環化合物として多環式立体構造を有する化合物を含有するものであることを特徴とする感光性樹脂組成物。
前記脂環化合物含有樹脂は、前記脂環化合物にビニル基および／またはイソプロペニル基を付加した単量体を重合させたものであることを特徴とする請求項３に記載の感光性樹脂組成物。
前記モノマーは、多官能アクリレートモノマーであり、前記ビニル基およびイソプロペニル基は２重結合炭素の一方にカルボキシル基を有することを特徴とする請求項４に記載の感光性樹脂組成物。
エポキシ化合物を含有することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。