JPH0876129A

JPH0876129A - 液晶表示素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0876129A
Application number: JP20845394A
Authority: JP
Inventors: Hisao Yokokura; 久男横倉; Yasushi Iwakabe; 靖岩壁; Shuichi Ohara; 周一大原; Takao Miwa; 崇夫三輪; Yoshiaki Okabe; 義明岡部; Kishiro Iwasaki; 紀四郎岩崎; Hiroshi Sasaki; 佐々木　　洋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】配向性が均一で表示むらのない液晶表示素子
と製造方法を提供する。【構成】ストライプ状電極４ａ及び配向膜１１ａを内
面に順次形成した基板１と、電極４ａと直交する方向に
延びるストライプ状電極４ｂ及び配向膜１１ａを内面に
順次形成した基板２と、基板１，２間に挟持された液晶
１３と、基板１，２間の間隔を保つスペーサ３とを有す
る液晶表示素子であって、スペーサ３を、水現像可能な
ポジ感光性高分子（カルボキシル基をもつ重合体に塩基
発生剤を含む化合物）を加熱して基板２の配向膜１１ｂ
に固着させた生成物から構成し、かつ電極４ａ，４ｂの
交差域にある画素部の周辺を占めるブラックマトリック
ス層５領域に設けたものであり、またスペーサ３は、感
光性高分子を配向制御層上に形成、遮光性マスクを介し
て光露光、水現像、焼成して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係り、
特に液晶表示素子の基板間の間隔を一定に保つためのス
ペ−サ部材に、水現像可能なポジ感光性高分子を用いた
ことを特徴とする液晶表示素子およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のス−パ−ツイスト型液晶表示素子
は、液晶分子の長軸が２つの基板間で１８０度以上ねじ
るものであり、アクティブマトリクス型液晶表示素子
は、アクティブマトリクス型電極基板上で液晶を駆動さ
せるものである。これらの基板の間隔を一定に保持する
ため、スペ−サ粒子（ポリマ真球、無機球状シリカ）を
一般に１００〜２００個／ｍｍ²程度基板間に配置して
おり、そして液晶画面の振動や衝撃による不良、不鮮明
な画面の発生を少なくするためにスペ−サ粒子を配向制
御膜に強固に固着する必要がある。特開昭６０−２６２
１２９号公報には配向制御膜部材にスペ−サ粒子を混入
した溶剤を基板上に形成し、スペ−サ粒子を配向制御層
で固定した基板により液晶表示素子を製造すること、特
開昭６１−２１２９号公報には基板上に配向制御層の溶
剤が固化しない状態でスペ−サ粒子を散布し、溶剤の固
化によりスペ−サ粒子を固定し液晶表示素子を製造する
こと、特開昭６３−４４６３１号公報にはポリイミドを
塗布してラビングによる配向処理を施した後、２００℃
以下の温度で軟化させる低温軟化高分子により被覆した
スペ−サ粒子を均等に散布し液晶表示素子を製造するこ
と、特開昭６１−１９６２３０号公報には、スペ−サが
感光性のないポリイミドをフォトレジスト剤を用いてパ
タ−ンニングするか、もしくはそれ自身が感光性ポリイ
ミド前駆体からパタ−ニングされたものを、セル厚が２
μｍ以下でスメクチック相のモノドメインを成長させ、
強誘電性液晶素子を作製する等の提案がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のスペ−サ粒子
（ポリマ真球粒子、無機球状シリカ）を画素部、非画素
部に拘らず散布方式を用いた液晶表示素子では、以下に
示す種々の問題がある。まず、スペ−サ粒子を混入した
配向膜部材の溶剤を基板上に塗布する方法（フレキソ印
刷、グラビア印刷、スピンナ−）では、スペ−サ粒子の
存在により配向制御層が均一に塗布できず、そして配向
膜部材の溶剤中でスペ−サ粒子の凝集が生じ易くなり液
晶素子のセル厚みを均一に確保できないこと、画素部内
にもスペ−サ粒子が存在するためにコントラスト比が低
下するという問題がある。次に、配向制御層に固定され
るスペ−サ粒子の固着力はある程度の期待はできるが、
季節や温度又は振動の強さによっては十分でなく、弱い
もので非常に不安定なものである。特に、液晶が表示素
子に封入されていく際のスペ−サ粒子の移動に伴って発
生する表示むらが問題となっている。更に、配向制御層
によってスペ−サ粒子を固定した後、ラビング処理をす
るとスペ−サ粒子の存在で配向制御層が一様でなく配向
性が不均一になり易いこと、ラビング時にスペ−サ粒子
が脱落しやすいためその部分の配向に欠陥が生じる問題
もある。また、スペ−サ粒子の表面に接着層を形成して
基板上にスペ−サ粒子を固定する場合は、スペ−サ粒子
の間に凝集が生じ易く液晶層のセル厚み制御の均一性を
損なっている。一方、スペ−サが感光性のないポリイミ
ドをフォトレジスト剤を用いてパタ−ンニングもしくは
それ自身が感光性ポリイミド前駆体からパタ−ニングさ
れたものは、フォトレジストの塗布や剥離などの工程が
含まれ且つ有機溶剤の使用、プロセスの煩雑やレジスト
を介して転写することで、寸法精度の低下及び配向性が
不均一になる問題もある。そのため、微細加工工程の簡
略化や高精度化を図るには直接光で微細加工を行う必要
があり、その際ネガ型の感光性材料では有機溶剤による
露光部の膨潤が起こり高解像度の微細加工を行う上で不
利となり、水現像のポジ型感光性高分子のようなもので
ないと配向の不均一性が発生する課題がある。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するためカルボ
キシル基の重合体に新たに塩基発生剤を含むポジ型の感
光性高分子を配向制御層上に形成し、遮光性マスクを介
して光露光、水現像処理を行いスペ−サのパタ−ンを形
成することを試みた。その結果、基板表面の配向制御層
上に良好なスペーサを設けることができた。

【０００５】本発明は、スペ−サが均一に分布して配向
制御層の配向性が均一で、表示むらのない液晶表示素子
およびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため下記の技術的手段が用いられる。その手段は
カルボキシル基を含む重合体に電磁波の照射により塩基
を発生する光塩基発生剤を含むことを特徴とするポジ型
感光性高分子を用いて水現像処理を行う手法である。特
に、スペ−サを非画素部のブラックマトリクス層の領域
に形成することによりコントラスト比を大きく向上する
ことが可能である。

【０００７】例えば、前記塩基発生剤が一般式（Ι）

【０００８】

【化２】

【０００９】で表される化合物を使用される場合に、本
発明の効果がより高く発揮される。即ち、塩基発生剤の
化合物を含むことによりポリアミド酸分子の溶解度が、
塩基の存在によって大きく変化することを利用し達成さ
れる。従って、化学構造中にカルボン酸基を有するもの
であれば適用可能である。カルボン酸の数平均分子量と
しては、レリ−フパタ−ンの機械特性を考慮した場合１
００００以上であることが望ましく、分子量の上限につ
いては特に制限はないが溶解性を考慮した場合は１００
０００以下が望ましい。ポリアミド酸はレリ−フ像を形
成した後に、低温加熱又は化学的にイミド化しポリイミ
ド、ポリイミドシロキサン、ポリアミドイミド等に変換
することによって、耐熱性、耐薬品性が良いレリ−フ像
を得ることができるため、液晶表示素子のスペ−サ部材
として優れた性能を発揮する。本発明で用いるポリアミ
ド酸はジアミンあるいはジヒドラジドと、テトラカルボ
ン酸及びその誘導体の反応によって得られる。テトラカ
ルボン酸誘導体としては、酸無水物、酸塩化物などがあ
る。酸無水物を用いると、反応性や副生成物などの点で
好ましい。本発明で用いられるジアミンと酸無水物誘導
体としては、特開昭６１−１８１８２９号公報に記載の
化合物などが例として挙げられる。

【００１０】具体的化合物としては、シクロヘキシルパ
ラトルエンスルホニルアミン、［［(３、５−ジメチル
ベンジル)オキシ］カルボニル］シクロヘキシルアミ
ン、［［(２、６−ジニトロベンジル)オキシ］カルボニ
ル］シクロヘキシルアミン、Ｎ−［［(２、６−ジニト
ロフェニル)−１−メチルメトキシ］カルボニル］シク
ロヘキシルアミン、Ｎ−［［(２、６−ジニトロフェニ
ル)−１−(２′、６′−ジニトロフェニル)メトキシ］
カルボニル］シクロヘキシルアミン、Ｎ−［［(２−ニ
トロフェニル)−１−(２−ニトロフェニル)メトキシ］
カルボニル］シクロヘキシルアミン、［［(２−ニトロ
ベンジル)オキシ］カルボニル］シクロヘキシルアミ
ン、Ｎ−［［(２−ニトロフェニル)−１−メチルメトキ
シ］カルボニル］シクロヘキシルアミン、［［(２−ニ
トロベンジル)オキシ］カルボニル］ピペリジン、ビス
［［(２−ニトロベンジル)オキシ］カルボニル］ヘキサ
ン１、６−ジアミンなどが挙げられる。また、α−ケト
カルボン酸アンモニウム塩、フェニルグリオキシ酸アン
モニウム塩、４−メチルフェニルスルホンアミド、Ｎ−
シクロヘキシル−４−メチルフェニルスルホンアミドな
ども使用可能である。これらの化合物はいずれも電磁波
の照射により分解し塩基を発生する。特に、式（Ｉ）で
表される塩基発生剤は、発生効率が高く優れたスペ−サ
部材となる。構造式中Ｒ₁で表される基はレリ−フパタ
−ン形成時の膜べりの点から、炭素数１０以下の有機基
であることが望ましい。また、本発明で用いる光塩基発
生剤は上記の構造に拘らず、電磁波の照射によって水溶
性の脂肪族アミンを発生するものであれば用いることが
できる。本発明において、電磁波とは波長が１０μｍ〜
１ｎｍ、好ましくは２００〜９００ｎｍの光線を用いる
ことが望ましい。

【００１１】本発明は、上記常法によって合成されたポ
リアミド酸と塩基発生剤を混合することによって達成さ
れ、増感剤との併用、各種アミン化合物からなる密着向
上剤、界面活性剤などとの併用が可能であることは言う
までもない。

【００１２】光照射によって発生した塩基は、高分子中
のカルボン酸塩と反応し、高分子の溶解性を変化させ
る。即ち、塩基とカルボン酸が反応し塩を形成した部分
は水に対する溶解性が向上し、有機溶剤に対する溶解性
が低下する。これにより、極性の高い水を現像液として
用いた場合にポジ像が得られる。カルボン酸基と発生し
た塩基の結合は弱いため、低温のイミド化過程で容易に
脱離し優れた膜質のレリ−フパタ−ンを与えることが可
能となる。上記レリ−フパタ−ンは塩形成に基づくた
め、樹脂組成物中のカルボン酸と塩基発生剤の量が重要
となる。これらの配合量について検討した結果、カルボ
ン酸が全樹脂成分に対して２０重量％以上とした場合に
良好なレリ−フパタ−ンが得られることが分かった。ま
た塩基発生剤の量が、カルボン酸に対して０.２から２.
０モル当量の場合に良好なレリ−フパタ−ンが得られる
ことが分かった。

【００１３】

【作用】本発明の構成により、光照射によって発生した
塩基は、高分子中のカルボン酸基と反応し、高分子の水
に対する溶解性を変化させ、未露光部との間での現像を
可能にする。カルボン酸塩と生成した塩基あるいはカル
ボン酸基と塩基発生剤の結合は弱いためで容易に脱離し
優れた膜質のレリ−フパタ−ンを与える。本発明は、カ
ルボキシル基を含む重合体に新たに塩基発生剤を含むポ
ジ型の感光性高分子を配向制御層上に形成し、遮光性マ
スクを介して光露光、水現像処理を行ってスペ−サ部材
が矩形又は非球状の形状を有するパタ−ンを形成した。
その結果、基板表面の配向制御層上にスペ−サが均一に
分布し、且つスペ−サ同士の凝集が生じることもないた
め配向の不均一性が見られず、又、強固に固着されてい
るので液晶封入時のスペ−サの移動もなく表示むらが発
生しない液晶表示素子を与える。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の液晶表示素子を実施例によっ
て具体的に説明する。

【００１５】〔実施例１〕図１は本発明の一実施例であ
る液晶表示素子の構成を示す平面図、第２図は図１のII
−II断面図である。この液晶表示素子は、互いに対向す
る第１の基板１および第２の基板２間にスペーサ３によ
って形成された内部空間に、液晶１３を保持して構成さ
れている。さらに詳しくは、第１の基板１内面上にはブ
ラックマトリクス層５とその層５の面内に配列したカラ
ーフィルタ層８が、さらにブラックマトリクス層５およ
びカラーフィルタ層８を覆って順次に平坦化合層１０、
電極４ａ、配向膜１１ａが設けられ、また基板１の外面
上に偏光板９ａ設けられている。一方、第２の基板２の
内面上にはストライプ状の電極４ａおよび該電極４ａを
覆う平らな配向膜１１ｂが設けられ、また基板２の外面
上には位相板１２および偏光板９ｂが順次に設けられて
いる。上記スペーサ３は配向膜１１ａ，１１ｂ間に配置
され、また基板１，２の周辺部には液晶１３を封じ込め
るシ−ル６が設けられている。

【００１６】この液晶表示素子において、ブラックマト
リクス層５（斜線部）はカラーフィルタ層８でなる画素
電極周辺の透過光によるコントラスト低下を防ぎ、電極
４ａ，４ｂは液晶を駆動し、配向膜１１ａ，１１ｂは液
晶分子の配向性をコントロールし、偏光板９ａ，９ｂは
光の透過または遮断を制御し、平坦化層１０はカラーフ
ィルタ層８の表面を覆って平坦性をもたせ、そして位相
板１２は無彩色の表示をするためにそれぞれ設けられて
いる。

【００１７】第１の基板１および第２の基板２には大き
さ２７０×２００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍの透明なガラス
板を用いている。第２の基板２（透明基板２という）の
内面上には、ストライプ状のＩＴＯ透明電極４ｂを形成
したあと、厚さ８０ｎｍのポリイミド樹脂層を印刷塗布
し、焼成し、ラビングロール１４によりラビング処理を
施すことにより配向膜１１ｂを形成した。一方、第１の
基板１（透明基板１という）の内面上には、例えば厚さ
１００ｎｍのクロム蒸着膜を形成し、ホトリソグラフィ
法により例えば巾４０μｍ程度の非透過部を残し、１０
０μｍ角以下の面積の画素部となる部分が孔となってあ
くようにエッチング除去して、ブラックマトリックス層
５を形成した後に、クロム蒸着膜の孔の部分、即ち画素
部となる部分を覆ってストライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色の
カラ−フィルタ層８を形成した。更に、その上に厚さ１
μｍのエポキシ樹脂からなる平坦化膜１０を積層し、透
明基板１の場合と同様にして透明電極４ａおよび配向膜
１１ａを形成した。

【００１８】さらに基板２には、図３に示す方法により
スペーサ３を形成した。この方法はは、概して（ａ）配
向膜１１ｂのラビング処理、（ｂ）感光性高分子３′の
塗布、（ｃ）露光、現像および焼成、（ｄ）シール６の
印刷の各工程からなる。すなわち、基板２の配向膜１１
ｂをラビング処理した後、配向膜１１ｂの上に３、３
´、４、４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
（ＢＰＤＡ）１モル％とｐ−フェニレンジアミン１モル
％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で１０℃で６時間重
合反応させて、固形分含量１０重量％のポリアミド酸溶
液を合成し、このポリアミド酸溶液にＢＰＤＡと当量の
［［（２、６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］シクロヘキシルアミンを加えて液状の感光性高分子
（ポリイミド前駆体）を生成した。この液状の感光性高
分子３′を、スピンコ−ト法によって塗布し、１００℃
で１時間乾燥し、遮光性マスクを介して高圧水銀灯の光
１５で露光して、水中でポジ現像し、焼成をしたとこ
ろ、未露光部をほとんど侵食することなく厚さ、線幅が
それぞれ５．５μｍのポリイミド系のレリ−フパタ−ン
を得ることができた。なおスペーサ３は、基板２に代わ
って基板１側の配向膜１１ａ上に設けてよいことは当然
である。

【００１９】２枚の透明基板１，２をストライプ状に形
成された透明電極４ａ，４ｂがマトリクス交点を形成
し、スペ−サ３がブラックマトリクス層５と重なるよう
に挾んで直交配置してシ−ル印刷後、フッ素系を主体と
したＳＴＮ型の液晶１３を注入したのちシール６に設け
た注入口７を封止して、ツイスト角が２４０度のＳＴＮ
液晶表示素子を作製した。その結果、配向の均一性が良
好で、表示むらの発生しない液晶表示素子を得た。

【００２０】〔実施例２〕実施例１と同様にして作製し
た透明基板１，２のうち透明基板１の配向膜１１ａ上
に、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）１モル％と
２、２−ビス（４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニ
ル）プロパン０．７モル％、ジアミノシロキサン０．３
モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で５℃で８時間
重合反応させて、固形分含量１０重量％のポリアミド酸
溶液を合成し、このポリアミド酸溶液にＰＭＤＡと当量
の［［（２、６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］シクロヘキシルアミンを加えた液状の感光性高分子
(ポリイミドシロキサン前駆体)を生成した。この液状の
感光性高分子をスピンコ−ト法によって塗布し、１００
℃で１時間乾燥し、遮光性マスクを介して高圧水銀灯で
露光して、水中でポジ現像し、焼成したところ、未露光
部をほとんど侵食することなく厚さ、線幅が５．０μｍ
のポリイミドシロキサン系のレリ−フパタ−ンを得るこ
とができた。

【００２１】上記２枚の透明基板をストライプ状に形成
された透明電極がマトリクス交点を形成し、スペ−サが
ブラックマトリクス層と重なるように挾んで直交配置し
てシ−ル印刷後、フッ素系を主体としたＳＴＮ型の液晶
を注入したのち注入口を封止してツイスト角が２２０度
のＳＴＮ液晶表示素子を作製した。その結果、配向の不
均一性もなく、表示むらの発生しない液晶表示素子を得
た。

【００２２】〔実施例３〕実施例１と同様にして作製し
た透明基板１，２のうち透明基板２の配向膜１１ｂ上に
３、３´、４、４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物（ＢＰＤＡ）１モル％とイソフタル酸ジヒドラジド
１モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で１５℃で６
時間重合反応させて、固形分含量１０重量％のポリヒド
ラジド酸溶液を合成し、このポリヒドラジド酸溶液にＢ
ＰＤＡと当量のＮ−［［（２、６−ジニトロフェニル）
−１−メチルメトキシ］カルボニル］シクロヘキシルア
ミンを加えて液状の感光性高分子(ポリアミドイミド前
駆体)を得た。この液状の感光性高分子をスピンコ−ト
法によって塗布し、１００℃で１時間乾燥し、遮光性マ
スクを介して高圧水銀灯で露光して、水中でポジ現像
し、焼成をしたところ、未露光部をほとんど侵食するこ
となく厚さ、線幅が６．５μｍのポリアミドイミド系の
レリ−フパタ−ンを得ることができた。

【００２３】上記２枚の透明基板をストライプ状に形成
された透明電極がマトリクス交点を形成し、スペ−サが
ブラックマトリクス層と重なるように挾んで直交配置し
てシ−ル印刷後、フッ素系を主体としたＳＴＮ型の液晶
を注入したのち注入口を封止してツイスト角が２００度
のＳＴＮ液晶表示素子を作製した。その結果、配向の不
均一性もなく、表示むらの発生しない液晶表示素子を得
た。

【００２４】〔実施例４〕実施例１と同様にして、透明
基板１，２には大きさ３００×２００ｍｍ、厚さ１．１
ｍｍのガラス板を用い、透明基板２の上には、アクティ
ブマトリックス（ＴＦＴ）透明電極を形成したあと、厚
さ８０ｎｍのポリイミド樹脂層を印刷塗布し、焼成して
ラビング処理を施した配向膜１１ｂを形成した。一方、
透明基板１の上には、厚さ１００ｎｍのクロム蒸着膜を
形成し、ホトリソグラフィ法により、例えば巾４０μｍ
程度の非透過部が残り、大きさ１００μｍ角以下の画素
部となる部分が孔となってあくようにエッチング除去し
た。次に、クロム蒸着膜の孔の部分、即ち画素部となる
部分を覆ってストライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フ
ィルタ層を形成した。更に、その上に厚さ１μｍのエポ
キシ樹脂からなる平坦化膜を積層し、透明基板２の場合
と同様にして透明電極４ａおよび配向膜１１ａを形成す
る。その後、透明電極２の配向膜１１ｂ上に３、３´、
４、４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰ
ＤＡ）と当量の２、２−ビス（４−（ｐ−アミノフェノ
キシフェニル）ヘキサフルオロプロパン１モル％をＮ−
メチル−２−ピロリドン中で１０℃で６時間重合反応さ
せて、固形分含量１０重量％のポリヒドラジド酸溶液を
合成し、このポリヒドラジド酸溶液にＢＰＤＡと当量の
Ｎ−［［（２、６−ジニトロフェニル）−１−（２´、
６´−ジニトロフェニル）メトキシ］カルボニル］シク
ロヘキシルアミンを加えて液状の感光性高分子(ポリア
ミドイミド前駆体)を得た。この液状の感光性高分子を
スピンコ−ト法によって塗布し、１００℃で１時間乾燥
し、遮光性マスクを介して高圧水銀灯で露光して、水中
でポジ現像し、焼成をしたところ、未露光部をほとんど
侵食することなく厚さ、線幅が６．０μｍのポリアミド
イミド系のレリ−フパタ−ンを得ることができた。

【００２５】上記２枚の透明基板をストライプ状に形成
されたアクティブマトリックス電極、透明電極がマトリ
クス交点を形成し、スペ−サがブラックマトリクス層と
重なるように挾んで直交配置してシ−ル印刷後、フッ素
系を主体としたＴＦＴ型の液晶を注入したのち注入口を
封止してツイスト角が９０度のＴＦＴ液晶表示素子を作
製した。その結果、配向の不均一性もなく、表示むらの
発生しない液晶表示素子を得た。

【００２６】〔実施例５〕実施例１と同様にして作製し
たアクティブマトリックス（ＴＦＴ）電極と透明電極基
板２の配向膜上１１ｂに３、３´、４、４´−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）１モル％
とｍ−フェニレンジアミンをＮ−メチル−２−ピロリド
ン中で５℃で６時間重合反応させて、固形分含量１０重
量％のポリアミド酸溶液を合成し、このポリアミド酸溶
液にＢＴＤＡと当量のＮ−［［(２−ニトロフェニル)−
１−(２´−ニトロフェニル)メトキシ］カルボニル］シ
クロヘキシルアミンを加えて液状の感光性高分子(ポリ
イミド前駆体)を生成した。この液状の感光性高分子を
スピンコ−ト法によって塗布し、１００℃で１時間乾燥
し、遮光性マスクを介して高圧水銀灯で露光して、水中
でポジ現像し、焼成をした。その結果、未露光部をほと
んど侵食することなく厚さ、線幅が５．５μｍのポリイ
ミド系のレリ−フパタ−ンを得ることができた。

【００２７】上記２枚のストライプ状に形成されたアク
ティブマトリックス電極、透明電極がマトリクス交点を
形成し、スペ−サがブラックマトリクス層と重なるよう
に挾んで直交配置してシ−ル印刷後、フッ素系を主体と
したＴＦＴ型の液晶を注入した、注入口を封止してツイ
スト角が９０度のＴＦＴ液晶表示素子を作製した。その
結果、配向の不均一性もなく、表示むらの発生しない液
晶表示素子を得た。

【００２８】〔実施例６〕実施例１と同様にして作製し
たアクティブマトリックス（ＴＦＴ）電極と透明電極基
板２の配向膜１１ｂ上に３、３´、４、４´−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）１モル％と
１、５−ジアミノナフタレン１モル％をＮ−メチル−２
−ピロリドン中で１０℃で６時間重合反応させて、固形
分含量１０重量％のポリアミド酸溶液を合成し、このポ
リアミド酸溶液にＢＰＤＡと当量のＮ−［［（２、６−
ジニトロフェニル）−１−メチルメトキシ］カルボニ
ル］シクロヘキシルアミンを加えて液状の感光性高分子
(ポリイミド前駆体)を得た。この感光性高分子をスピン
コ−ト法によって塗布し、１００℃で１時間乾燥し、遮
光性マスクを介して高圧水銀灯で露光して、水中でポジ
現像し、焼成したところ、未露光部をほとんど侵食する
ことなく厚さ、線幅が５．５μｍのポリイミド系のレリ
−フパタ−ンを得ることができた。

【００２９】上記２枚の透明基板をストライプ状に形成
されたアクティブマトリックス電極、透明電極がマトリ
クス交点を形成し、スペ−サがブラックマトリクス層と
重なるように挾んで直交配置してシ−ル印刷後、フッ素
系を主体としたＴＦＴ型の液晶を注入したのち注入口を
封止してツイスト角が８０度のＴＦＴ液晶表示素子を作
製した。その結果、配向の不均一性もなく、表示むらの
発生しない液晶表示素子を得た。

【００３０】〔実施例７〕実施例１と同様に作製した透
明基板１，２の配向膜上に３、３´、４、４´−ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）１モル％と
４、４′−ジアミノジフェニルメタン１モル％をＮ−メ
チル−２−ピロリドン中で１０℃で６時間重合反応させ
て、固形分含量１０重量％のポリアミド酸溶液を合成
し、このポリアミド酸溶液にＢＰＤＡと当量の
［［（２、６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］シクロヘキシルアミンを加えて感光性高分子(ポリ
イミド前駆体)を得た。この感光性高分子をスピンコ−
ト法によって塗布し、１００℃で１時間乾燥し、遮光性
マスクを介して高圧水銀灯で露光して、水中で現像、焼
成をしたところ、未露光部をほとんど侵食することなく
厚さ、線幅が６．０μｍのポリイミド系のレリ−フパタ
−ンを得ることができた。

【００３１】上記２枚の透明基板をストライプ状に形成
された透明電極がマトリクス交点を形成し、スペ−サの
配置がブラックマトリクス層に拘らず形成され挾んで直
交配置後シ−ル印刷して、フッ素系を主体としたＳＴＮ
型の液晶を注入したのち注入口を封止してツイスト角が
２５０度のＳＴＮ液晶表示素子を作製した。その結果、
配向の不均一性もなく、表示むらの発生しない液晶表示
素子を得た。

【００３２】〔比較例１〕実施例１と同様にして作製し
た透明基板１，２のうち透明基板２の配向膜１１ｂ上
に、ジビニルベンゼンを主成分とするポリマ粒子を水ま
たはアルコ−ルを分散媒としてスペ−サの散布密度１０
０〜２００個／ｍｍ²で散布し、その基板を１２０℃の
ホットプレ−ト上で１０分間加熱した。その後、上記２
枚の透明基板をストライプ状に形成された透明電極がマ
トリクス交点を形成し、スペ−サの散布された基板の面
を対向させ、一方の基板に印刷形成されたシ−ル剤によ
り、上下の基板を貼りあわせ、フッ素系を主体としたＳ
ＴＮ型の液晶を注入したのち注入口を封止してツイスト
角が２４０度のＳＴＮ液晶表示素子を作製した。その結
果、スペ−サ部材の凝集が生じて点状の配向欠陥が発生
すると共に、液晶注入の際にスペ−サ部材が移動して表
示むらが発生した。

【００３３】〔比較例２〕実施例１と同様にして作製し
た透明基板１，２のうち透明基板２の配向膜１１ｂ上
に、ＳｉＯ₂を主成分とするシリカ粒子のスペ−サを散
布密度２００〜３００個／ｍｍ²で散布し、その基板を
１２０℃のホットプレ−ト上で１０分間加熱した。その
後、上記２枚の透明基板をストライプ状に形成されたア
クティブマトリックス電極、透明電極がマトリクス交点
を形成し、スペ−サの散布された基板の面を対向させ、
一方の基板に印刷形成されたシ−ル剤により、上下の基
板を貼りあわせ、フッ素系を主体としたＴＦＴ型の液晶
を注入したのち注入口を封止してツイスト角が９０度の
ＴＦＴ液晶表示素子を作製した。その結果、スペ−サ部
材の凝集が生じて点状の配向欠陥が発生すると共に、液
晶注入の際にスペ−サ部材が移動して表示むらが発生し
た。

【００３４】〔比較例３〕実施例１と同様にして作製し
た透明基板１，２のうち透明基板２の配向膜１１ｂ上に
ネガ型の架橋反応を用いた特開昭４９−１１２２４１号
公報記載のピロメリット酸誘導体から誘導される感光性
ポリアミド酸をスピンコ−ト法によって塗布し、１００
℃で１時間乾燥し、遮光性マスクを介して高圧水銀灯で
露光して、有機溶剤でネガ現像し、焼成をしたところ、
露光部で膨潤が起こり５．５μｍのレリ−フパタ−ンの
微細加工処理が得られなかった。更に、ＳＴＮ液晶表示
素子を作製しても配向不良が発生した。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、二つの基板間に液晶を
挾持し、基板間の間隔をスペーサで保つ液晶表示素子に
おいて、スペーサを、各基板の内面に形成された配向制
御層上のいずれかに設け、前駆体として水現像可能なポ
ジ感光性高分子を用い、その生成物を固着させて形成す
るので、スペーサを配向制御層上に高精度のパターンで
均一に分布して設けることができ、液晶封入時のスペ−
サの移動もなく、配向性が均一で表示むらのない液晶表
示素子を得ることができる。そして最終的には表示品質
と製品の歩留まりを大きく向上し低コスト化を達成する
ことができる。またスペーサを画素部周辺のブラックマ
トリックス層の領域に設けることによりコントラスト比
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶表示素子の平面図であ
る。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】本発明の液晶表示素子の製造方法を示す工程図
である。

【符号の説明】

１第１の基板２第２の偏光板３スペ−サ４ａ，４ｂ電極５ブラックマトリックス層６シ−ル７液晶注入口８カラ−フィルタ層９ａ，９ｂ偏光板１０平坦化層１１ａ，１１ｂ配向膜１２位相板１３液晶１４ラビングロ−ル１５水銀灯光

フロントページの続き (72)発明者三輪崇夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者岡部義明茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者岩崎紀四郎茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者佐々木洋茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれストライプ状電極および該電極
を覆う配向制御層を内面に形成された第１の基板および
第２の基板と、内面を対向させた両基板間に挟持された
ネマチック液晶組成物と、両基板間の間隔を保つスペー
サとを有する液晶表示素子において、スペーサは、水現
像可能なポジ感光性高分子を加熱して第１の基板または
第２の基板いずれかの配向制御層に固着させた生成物か
らなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】ストライプ状の第１電極および該第１電
極を覆う配向制御層を内面に形成された第１の基板と、
第１電極と直交する方向に延びるストライプ状の第２電
極および該第２電極を覆う配向制御層を内面に形成され
た第２の基板と、内面を対向させた両基板間に挟持され
たネマチック液晶組成物と、両基板間の間隔を保つスペ
ーサとを有する液晶表示素子において、スペーサは、水
現像可能なポジ感光性高分子を加熱して第１の基板また
は第２の基板いずれかの配向制御層に固着させた生成物
からなり、かつ第１電極と第２電極が上下重なり合って
形成する交差部分である画素部周辺のブラックマトリッ
クス層の領域に設けられたことを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項３】前記感光性高分子がポジ型のポリイミド
前駆体であ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】前記感光性高分子がポジ型のポリイミド
シロキサン前駆体であ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５】前記感光性高分子がポジ型のポリアミド
イミド前駆体あ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６】前記感光性高分子が下記の一般式（Ι）
で示す塩基発生剤を含むことを特徴とする請求項３，４
または５に記載の液晶表示素子。【化１】
【請求項７】ス−パ−ツイスト液晶表示素子であるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項８】アクティブマトリックス液晶表示素子で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項９】それぞれストライプ状電極および該電極
を覆う配向制御層を内面に形成された第１の基板および
第２の基板と、内面を対向させた両基板間に挟持された
ネマチック液晶組成物と、両基板間の間隔を保つスペー
サとを有する液晶表示素子の製造方法において、スペー
サを、第１の基板または第２の基板いずれかの配向制御
層上に水現像可能なポジ感光性高分子を塗布し、乾燥
し、所定パターンの遮光性マスクを介して光露光し、水
現像し、焼成することにより、生成することを特徴とす
る液晶表示素子の製造方法。