JPH09236822A

JPH09236822A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09236822A
Application number: JP4392196A
Authority: JP
Inventors: Junji Nakajima; 潤二中島; Yoshio Iwai; 義夫岩井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】黒色レジストを薄膜トランジスタ形成基板に
形成して成る素子パネルにおいて、電圧保持率及び寿命
信頼性の向上を図る。更に、斜め光の浸入等によるリー
ク電流の発生や、形状段差等による配向違いにもとづく
ムラの発生等の問題を解消して、均一表示、高輝度表示
可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】黒色レジスト材料が光と熱によって重合
反応を起こし、光に対しては420nm 以下の波長光で反応
する。黒色レジストの硬化後の比抵抗を１×１０ ¹¹Ωcm
以上とする。樹脂材料中へイオン吸着性無機物を含有さ
せる。薄膜トランジスタ形成基板に対して、光吸収層を
設ける。パネル厚みに対し１０倍以上の厚みの光吸収層
と、使用環境温度において屈折率が１．３〜１．７の透
明体とを設け、リーク電流の発生を防ぐ。形状記憶性を
有する熱可塑性ポリマーを使用して配向ムラを解消す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ、光
シャッター、プロジェクションテレビ等に利用される液
晶表示素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＴＮ液晶モード等で用いられる薄
膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する）等に代表
される液晶パネルでは、ＴＦＴ形成基板に対向する基板
に対して、クロム等によるブラックマトリックス（以下
「ＢＭ」と称する）を必要としており、ＴＦＴ及び電極
結合線（ゲートライン、ソースライン）に対して重なる
ようにＢＭ部を形成し、貼り合わせることとなる。これ
によって、ＴＦＴ部に光が入らないようにし、光による
リーク電流発生を防ぐのである。

【０００３】しかしながら、このような形成をするに
は、重ね合わせ精度技術の高度なものを要し、これが歩
留まりを落とす原因の１つともなっている。重ね合わせ
精度が落ちれば、精度誤差を持たす為にＢＭ部を大きく
する等の対策が必要であり、その場合は、開口率を下げ
てしまって、精度を落とす結果となってしまう。

【０００４】そこで、最近において、ＴＦＴ等が形成さ
れるアレイ基板に対し、例えば、ＴＦＴ及び電極結合線
（ゲートライン、ソースライン）上に対して、黒色レジ
ストのような光吸収体を形成することによって、対向基
板におけるＢＭを無くす試みが成されてきている。これ
によって、合わせ精度が大きく緩和され、開口率の心配
もなくなる。

【０００５】また近年、液晶素子の中でも、配向処理を
要しないため製造が容易なこと、そして偏光板を要しな
いため明るい表示が可能なことを利点とする高分子・液
晶複合体を使った高分子分散型液晶素子が、ディスプレ
イとして着目されてきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、黒色レジスト
を形成した従来の液晶表示パネルは、電圧保持率が低
く、また樹脂の寿命などの多くの問題があり、実用には
至っていない。さらに、斜め光がＴＦＴへ浸入すること
により、ＴＦＴ付近にムラが発生するといった問題があ
り、対向基板にＢＭを形成した場合のようにこの対向Ｂ
Ｍによってそのようなムラを隠すといったことができな
いため、実用化への障害となっている。

【０００７】また従来の高分子分散型液晶素子では、偏
光板を用いないため、余分な光が当たることになって、
電圧保持率が低下するという問題点を有する。また、基
板に段差があるなどすると、その形状に対応して液晶の
配向が変わることで、ムラが発生しやすく、黒色レジス
トの使用時においても同様な問題点がある。

【０００８】そこで本発明は、以上のような課題を解決
し、黒色レジストを使用した液晶表示素子を実用に供す
ることができるようにすることを目的とする。さらに、
このような黒色レジストを使用した液晶表示素子に高分
子分散型液晶を組み合わせることで、更なる高輝度ディ
スプレイの提供の実現を図ることを目的とする。

【０００９】また本発明は、上述の液晶表示素子の作製
を容易にし、かつその歩留まりを向上させることを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜トランジ
スタを含む液晶を動作駆動させる回路電極が形成された
アレイ基板の電極形成面上に、黒色レジストを形成して
成る表示素子パネルにおいて、黒色レジスト材料が、光
と熱によって重合反応を起こし、光に対しては４２０nm
以下の波長光で反応することを特徴とする。

【００１１】また本発明は、上記において、黒色レジス
ト材料が、光吸収波長を４２０nm以上に有さない光重合
開始剤を含有することを特徴とする。また本発明は、薄
膜トランジスタを含む液晶を動作駆動させる回路電極が
形成されたアレイ基板の電極形成面上に黒色レジストを
形成するに際し、４２０nm以下の波長の光と熱を併用し
て黒色レジスト材料を硬化させることを特徴とする。

【００１２】また本発明は、このときに、波長が３５０
nm〜４０３nmであるとともに照射強度が１０mW/cm²以下
の光で黒色レジスト材料を硬化させることを特徴とす
る。また本発明は、このときに、２２０℃〜２５０℃の
温度で黒色レジスト材料を硬化させることを特徴とす
る。

【００１３】また本発明は、このときに、重合開始剤の
融点が１２０℃以下である黒色レジスト材料を使用する
ことを特徴とする。

【００１４】黒色レジスト樹脂として重要なことは、液
晶に悪影響を及ぼさないことである。悪影響としては、
例えば、樹脂材料中の未硬化モノマーや未反応重合開始
剤が液晶に対して不純物として働き、特性を落としてし
まうことが挙げられる。

【００１５】そこで、重合を先ず光反応によって行い、
その後、残存未硬化物を硬化させるように熱反応処理す
る。すると、光反応でほぼ形状構成させておき、熱で未
硬化物を硬化させることで、形状にも影響なく、ほぼ完
全硬化が可能となる。熱硬化でなく光硬化を再度行う
と、樹脂中、光劣化する部分が生じかねない。光劣化し
ない程度の光反応を先ず行い、熱処理を行うことで、劣
化等の心配がなく、それによる悪影響を及ぼさなくする
ことができる。一般に、樹脂劣化は要因として熱に対す
るよりも光に対する方が大きい。また、光反応させると
きに、４２０nm以上に光吸収波長を有する光重合開始剤
を使用すると光劣化が速く、しかも長波長吸収する重合
開始剤は一般に不純物を多く含んでいるのが現状であ
り、液晶への悪影響が大きい。

【００１６】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されたアレイ基板の
電極形成面上に、黒色レジストを形成して成る表示素子
パネルにおいて、前記黒色レジストの硬化後の比抵抗が
１．０×１０¹¹Ωcm以上であることを特徴とする。

【００１７】黒色レジストの比抵抗が１．０×１０¹¹Ω
cmよりも小さいと、液晶と配向膜（または絶縁膜）と黒
色レジストとの回路構成における、液晶と配向膜の比抵
抗との兼ね合いから、パネル全体の電圧保持率を落とす
結果となってしまう。

【００１８】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されたアレイ基板の
電極形成面上に、黒色レジストを形成して成る表示素子
パネルにおいて、前記黒色レジスト中にイオン吸着性無
機物が含有されていることを特徴とする。

【００１９】すなわち本発明は、酸化チタンや酸化錫等
の無機物を黒色レジスト樹脂に含有させることで、イオ
ン物を吸着させ、遊離させずに、素子内でのイオンの移
動を防止でき、これによって液晶への悪影響が及ばなく
なるという知見にもとづくものである。特に、酸化チタ
ンを０．１wt% 以上かつ１．０wt% 以下の割合で含むの
が最も効果的である。また、このように無機物を含有さ
せると、黒色レジスト樹脂の誘電率を上げるため、電圧
保持率を大きく向上させることができる。

【００２０】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されたアレイ基板に
おけるトランジスタ形成部域の基板裏面、又は、トラン
ジスタ形成部域及び駆動回路を結ぶゲート線、ソース線
の形成域の基板裏面に対して、光吸収層を形成したこと
を特徴とする。

【００２１】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されたアレイ基板の
電極形成面に対する裏面側において、トランジスタ形成
部域の基板裏面、又は、トランジスタ形成部域及び駆動
回路を結ぶゲート線、ソース線の形成域の基板裏面に
は、素子パネル厚に比べ１０倍以上の厚みの光吸収層が
形成され、基板裏面における他の領域には、使用環境温
度において屈折率が１．３以上かつ１．７以下である透
明体が光学結合されていることを特徴とする。

【００２２】すなわち、例えばＴＦＴ部への裏面からの
反射や、斜め方向の光による基板界面での反射等によ
り、ＴＦＴ部に光が入射してしまうことがあると、この
光によるリーク電流が発生し、ＴＦＴ付近がムラやぼや
けた表示となってしまうことがある。そのため、ＴＦＴ
部の裏面に光吸収層を設けて、光浸入を減少させる。

【００２３】さらには、素子パネル厚に対して１０倍以
上の厚みの光吸収層をトランジスタ形成部域及びゲート
線、ソース線形成域の基板表面に対して設け、他の領域
には、使用環境温度において素子基板とほぼ同じ屈折率
である１．３以上かつ１．７以下の屈折率の透明体を光
学結合することによって、基板界面で反射していた斜め
光が前記透明体内に抜ける。これは、基板が界面になる
のではなく、透明体と空気との境界が実質的な界面とな
ってしまうことによる。したがって、斜め光が光吸収層
で吸収されてしまうこととなり、この斜め光がＴＦＴ部
領域に浸入してくることはなくなる。

【００２４】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されるとともにその
電極形成面上に黒色レジストが形成された基板と、この
基板に対向する電極付基板との間に、高分子樹脂を包含
した液晶の層が挟持されていることを特徴とする。

【００２５】このように高分子樹脂を包含した液晶の層
を導入することで、黒色レジストを使用した液晶表示素
子をさらに高輝度とすることができる。

【００２６】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されるとともにその
電極形成面上に黒色レジストが形成された基板と、この
基板に対向する電極付基板との間に、黒色レジスト材料
中のモノマーとは異なったモノマーからなる高分子樹脂
を包含した液晶の層を形成することを特徴とする。

【００２７】黒色レジスト材料中のモノマーと高分子分
散型液晶材料中のモノマーとが同じであると、高分子分
散時にその材料中のモノマーが黒色レジスト側に偏り、
均一な高分子分散型液晶を得ることができない。また、
同一成分であることによって、樹脂層が黒色レジスト側
に大きく形成され、このため得られたパネルにおいて電
気的な分極性を有し、したがって電圧保持率や応答性を
悪化させる原因となる。

【００２８】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されたアレイ基板の
電極形成面上に、黒色レジストを形成して成る表示素子
パネルにおいて、黒色レジストが傾斜部を有し、この傾
斜部と他の部分とで液晶ダイレクタ方向が基板セル厚方
向に対して同等になるようにこの傾斜部の配向を制御す
るための、形状記憶性を有する熱可塑性ポリマー層が、
前記黒色レジスト上に形成されていることを特徴とす
る。

【００２９】また本発明は、薄膜トランジスタを含む液
晶を動作駆動させる回路電極が形成されたアレイ基板の
電極形成面上に、傾斜部を有する黒色レジストを形成
し、この黒色レジストの上に、形状記憶性を有する熱可
塑性ポリマー層を形成し、前記傾斜部と他の部分とで液
晶ダイレクタ方向が基板セル厚方向に対して同等になる
ようにこの傾斜部の配向を規制力によって制御し、次
に、前記基板とこの基板に対向した電極付基板との間
に、液晶材料と高分子樹脂材料とを含む材料を挟持し、
前記高分子樹脂材料を重合させて硬化させ、その後、加
熱を行うことによって、前記傾斜部の配向を制御してい
る規制力を解消させることを特徴とする。

【００３０】すなわち、ＴＦＴ等の基板面の形状が複雑
であり、黒色レジストが傾斜部を有すると、液晶の配向
等に影響し、ムラとなり易い。そのため、形状記憶性熱
可塑性ポリマーを使用することによって、例えば、傾斜
部の液晶分子ダイレクタ方向等を平坦部と同一とするこ
とが可能となる。このとき、規制力の違いが特性に影響
しないように、高分子分散型液晶樹脂が硬化した後、加
熱して、規制力を解く。これによって、ムラのない表示
が可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定され
るものではない。

【００３２】ここに示す実施例の電極付基板は、以下の
条件によるものを使用した。すなわち、透明電極シート
抵抗＝50〜150 Ω／□、膜厚＝５００Å±２０％とし
た。また膜付け後の焼成条件は４００℃で９０分とし
た。

【００３３】以下の実施例の液晶表示素子の特性評価
は、次のように行った。すなわち、電圧保持特性つまり
電圧保持率の評価の際には、８５℃の温度条件下におい
て、パネルの上下電極間に、図１（ａ）に示すようなＶ
0=５V または２V で60μｓのパルスを３０Hz周期で加え
た。そして、パルスとパルスの間は電極間をオープンに
して、電極間電圧をモニタした。すると、パネルの電極
間電圧は、時間とともに、図１（ｂ）のように変化し
た。そこで、電圧保持率は、図１（ｂ）に示すように電
圧変化が全く起こらない場合の波形の面積（破線で示し
た矩形部の面積）と、実際の電極間電圧波形の面積（斜
線部の面積）との比で表した。（実施例１）ＢＭ樹脂すなわち黒色レジスト材料は、モ
ノマーとして「PE-4A 」（共栄社油脂化学工業（株）
製）を２３wt% 、オリゴマーとして「KAYARAD R-551 」
（日本化薬（株）製）を４３wt% 、カーボン（炭素）を
３１wt% 、重合反応開始剤として吸収波長を４２０nm以
上に持たない「ダロキュア1173」（日本チバガイギー
（株）製）を３wt% より成る混合物により構成した。

【００３４】ＴＦＴ駆動が可能なＴＦＴ及びゲート線、
ソース線が形成された基板に対し、電極形成面に前記黒
色レジスト材料を滴下し、スピンナーで３００回転を５
秒間、続いて７００回転を２０秒間持続させた。その
後、ミカサ（株）製M-3LD 型マスクアライメント露光機
を用い、ＴＦＴ及びゲート線、ソース線に対応してマス
クパターンを形成したマスクを介して、黒色レジスト材
料が塗布された基板に対して、波長が３６５nm付近で強
度が７mW/cm²の光を１分間露光照射した。続いて、現像
液（例えば、東京応化工業（株）製「NSD-TD」）に浸し
て現像を行い、純水でリンスした後、基板を２３０℃の
条件下で１時間放置した。このようにして黒色レジスト
材料が形成されたアレイと、全面ＩＴＯ（透明電極）付
基板との両基板電極面に対して配向膜（日本合成ゴム
（株）製AL5417樹脂）を塗布し、透明電極上の「AL541
7」を８０℃で１分間加熱した後、１９０℃で３０分間
放置し、布で配向膜を一方向にこすった。

【００３５】その後、どちらか一方の基板の周縁部に、
シール材（例えば、熱硬化性樹脂である「ストラクトボ
ンドXN-21-S 」（三井東圧化学（株）製）にスペーサ7
μmの真し球Ｂ−7 μ（触媒化成工業（株）製）を含ま
せたもの）を組成物注入口が形成されるように塗布形成
した（図示せず）。そして、このようにシール材を塗布
形成した基板を９０℃で２０分間放置した後に、上述の
スペーサ７μm の真し球Ｂ−７μを介して両基板を貼り
合わせ、一定セル厚がでるように押さえつけながら１５
０℃で２時間放置することによって、空セルを得た。そ
の空セルに対して「液晶MT-5062LA 」（チッソ（株）
製）を注入し、注入完了後、注入口を封口樹脂（例え
ば、「ロックタイト352A」（日本ロックタイト（株）
製）を、５５mW/cm²のＵＶ（３５０nm) を９０秒照射す
ることにより硬化したもの）で封口した。こうして得ら
れた素子の電圧保持率ＨＲを２Ｖ及び５Ｖのパルスでを
測定したところ、次のような結果となった。

【００３６】ＨＲ（２Ｖ）＝９６．３７％、ＨＲ（５
Ｖ）＝９７．８３％この素子を９０℃の条件で１０００時間放置した後の電
圧保持率は、次のようになった。

【００３７】ＨＲ（２Ｖ）＝９６．１９％、ＨＲ（５
Ｖ）＝９７．７８％すなわち、元の電圧保持率に比べほぼ変化がなく、高保
持率を維持できることがわかった。

【００３８】ここで、露光時において、波長３５０nm〜
４０３nmの光を照射強度を１０mW/cm²以下として照射
し、加熱温度を２２０℃〜２５０℃とすれば、同様の結
果を得ることができた。

【００３９】また、重合開始剤も、４２０nm以上の長波
長吸収を有さず、その融点が１２０℃以下であれば、同
様の結果を得ることができた。

【００４０】（比較例１）実施例１において、重合開始
剤を、波長４２０ nm 以上の光にも吸収を有する「イル
ガキュア369 」（０．７５wt%)と「ダロキュア1173」
（２．２５wt%)に変えた。そして、得られた素子の電圧
保持率を測定したところ、次のような結果となった。

【００４１】ＨＲ（２Ｖ）＝９１．４８％、ＨＲ（５
Ｖ）＝９２．５３％この素子を９０℃の条件で１０００時間放置した後の電
圧保持率は、次のようになった。

【００４２】ＨＲ（２Ｖ）＝４３．８８％、ＨＲ（５
Ｖ）＝５１．４９％すなわち、電圧保持率がかなり大きく低下してしまうこ
とがわかった。

【００４３】（実施例２）実施例１のものにおいて、黒
色レジスト材料中に酸化チタン（例えば、「針状導電性
酸化チタンFT-2000 」（石原産業（株）製））を０．５
wt% 含有させた。した。このとき、黒色レジスト樹脂の
硬化後の比抵抗は、１．４×１０¹¹Ωcmであった。その
他の条件は実施例１と同じとした。

【００４４】こうして得られた素子の電圧保持率を測定
したところ、次のような結果となった。ＨＲ（２Ｖ）＝９７．６５％、ＨＲ（５Ｖ）＝９８．７
６％この素子を９０℃の条件で１０００時間放置した後の電
圧保持率は、次のようになった。

【００４５】ＨＲ（２Ｖ）＝９７．６７％、ＨＲ（５
Ｖ）＝９８．７３％すなわち、電圧保持率はほぼ変化なく、また実施例１の
ものよりもさらに高保持率を維持できることがわかっ
た。

【００４６】なお、黒色レジスト材料の硬化後の比抵抗
が１．０×１０¹¹Ωcm以上であれば同様の結果を得られ
ることがわかった。また、黒色レジスト材料に酸化チタ
ンを０．１wt% 以上かつ１．０wt% 以下の範囲の割合で
含有させたときも同様の結果が得られることがわかっ
た。（実施例３）実施例１のものに対し、図２に示すような
変更を施した。すなわち、ＴＦＴ駆動が可能なＴＦＴ３
及びゲート線、ソース線が形成された基板１において、
電極形成面に黒色レジスト材料４すなわちＢＭ樹脂を塗
布し、露光した。図において、６は対向基板、２はＩＴ
Ｏすなわち透明ガラス電極を示す。また、この基板１に
おいて、ＴＦＴ及びゲート線、ソース線部の裏面に、同
様にＢＭ樹脂の塗布と露光とを行って、光吸収体５を形
成した。この光吸収体５は、ＴＦＴ及びゲート線、ソー
ス線よりもライン幅が１μm 大きくなるようにした。そ
の後、実施例１と同じ作業を行って素子を得た。

【００４７】こうして得られた素子は、ＴＦＴ３の形成
基板１の裏面において、ＴＦＴ及びゲート線、ソース線
部を光吸収体５で隠した構成となり、電圧保持率及び寿
命は実施例１と同様の値を示した。また、実施例１の素
子に比べて、開口率を若干下げたものの、ＴＦＴ３付近
の輝度ムラや光り抜けが殆ど目立たないものとなった。（実施例４）図３に示すように、実施例１のものに対
し、１ｃｍ厚のガラス（屈折率１．５）基板からなる透
明体８を、ＴＦＴ基板１の裏面に光学結合（屈折率が
１．３以上かつ１．７以下の液体又はゲル体や樹脂を介
した結合）した。具体的には、この光学結合のために、
使用環境を２０℃〜７０℃としたときに屈折率が１．３
から１．７の範囲内にある透明シリコーン樹脂（信越科
学（株）製）を、光学結合体７として使用した。この透
明体８を構成するガラス中において、ＴＦＴ及びゲート
線、ソース線部に相当するする部分には格子状に溝が形
成され、この溝内に光吸収体（ここでは、ＢＭ樹脂と同
じものを使用）９を設けた。この光吸収体９は、その厚
みは透明体９とほぼ同じで、その幅は、ＴＦＴ及びゲー
ト線、ソース線とほぼ同じとした。

【００４８】溝内に光吸収体９を形成する際には、透明
体８としてのガラス基板の中の溝に樹脂を流し込み、黒
色レジスト樹脂の硬化のときと同工程を踏んで、そのガ
ラス基板を素子に結合する方法と、実施例３と同様に、
先にＴＦＴ基板１に透明体８すなわちガラス基板を結合
させておき、その後に両者のＢＭ樹脂を硬化させる方法
とを採用することが可能であった。

【００４９】こうして得られた素子は、入り込む斜め方
向の光が光吸収体９に吸収されて、ＴＦＴ３に光が到達
しなくなり、ＴＦＴ３付近のムラや光り抜け等の問題が
全くなくなった。

【００５０】光学結合部では、通常アレイ基板としてガ
ラスが用いられ、その屈折率は１．５前後である。した
がって、光学結合に要する材料は屈折率としては１．３
以上かつ１．７以下であることが望ましい。この条件に
該当する材料としては、透明シリコーン樹脂、エポキシ
系樹脂あるいはエチレングリコール等の液体が好適であ
った。また、アルコール類も、屈折率が１．４前後のも
のが多いので、用いることができた。水も屈折率が１．
３程度であるから用いることができた。

【００５１】ガラス基板も、使用環境において屈折率が
１．３以上かつ１．７以下のものであれば、好ましい効
果を得ることができた。結合する基板すなわち透明体８
の厚みも、セル厚（素子パネル間隔厚み）に対して１０
倍以上あれば、好ましい効果を得ることができた。

【００５２】（実施例５）実施例１の液晶材料に代え
て、少なくとも液晶材料を含んでパネル内に挟持される
組成物を、次の高分子分散型の組成物とした。すなわち
液晶材料として「TL213 」（メルク社）を８０wt% 、プ
レポリマー材料として「PN393 」（メルク社）を２０wt
% の割合で混合して、組成物とした。

【００５３】シール材も以下のものに変えた。すなわち
モノマーとして2-エチルヘキシルアクリレート（ナカラ
イテスク（株）製）を７３wt% と、プレポリマーとして
「ビスコート#3700 」（大阪有機化学工業（株）製）を
２６wt% とを用いた。また、光硬化開始剤として、「ダ
ロキュア1173」（メルク社製）が０．６wt% と「ルシリ
ンTPO 」（BASF社製）が０．４wt% とから成る光重合性
材料と用いた。

【００５４】このシール材を一方の基板にスペーサ１２
μm の真し球Ｂ−１２μを含有させて塗布した。また、
他方の基板に上記の組成物を滴下して、滴下後、２５℃
の条件で１０分間放置し、その後に両基板を固着スペー
サ１２μm の真し球ＡＢー４ー１２μを介して貼り合わ
せ、押圧しながら光照射した。セル温度を２５℃に保持
しながら、ガラス製熱線吸収フィルター「HAF-50S-30H
」（シグマ光機（株）製）をセルとランプの間に２枚
設置し、赤外線（波長０．８μｍ以上）の透過率が約０
％となるようにした。次にそのフィルターとパネルとの
間に、ガラス製の紫外線カットフィルター「UV-35 」
（東芝（株）製）を介装し、３５０nm未満の波長の光を
透過させないようにした。そして、パネル内で波長３６
０nm付近の紫外線強度が７０mW/cm²となるように、ウシ
オ電機（株）製ランプ「UVL-6000-O」でセルに対して光
を２分間照射した。続いて、セルから排出された余分な
組成物材料をふき取り、排出口部を紫外線硬化性樹脂等
で封止した。

【００５５】このように、対向ＢＭでないことで、アラ
イメント精度がさほど要らないため、高分子分散型液晶
ＴＦＴパネルを容易に作製でき、工程の削減と歩留まり
の向上が可能であった。すなわち、基板の貼り合わせを
簡単に行うことができた。

【００５６】このとき、高分子分散型液晶の樹脂モノマ
ーとＢＭ樹脂のモノマーとを同一とした場合は、高分子
分散時にその材料中のモノマーが黒色レジスト側に偏
り、液晶に均一に樹脂が包含され難く、作製上再現性が
悪化し、ムラとなり易くなることがわかった。さらに、
駆動電圧、光遮蔽性も悪化することがわかった。（実施例６）実施例１における配向膜「AL-5417 」の代
わりに、形状記憶性を有する熱可塑性ポリマーとしての
固形分濃度６重量％のポリウレタン溶液（例えば、「MS
8500」（Tg点＝８５℃）：三菱重工業（株）製）を凸版
印刷により塗膜形し、９０℃の条件で１時間焼成してポ
リウレタン層（配向膜）を形成した。その他は実施例１
と同じとした。

【００５７】図４に示すように、黒色レジスト４は傾斜
部１１と平坦部１２とを有しており、これら傾斜部１１
と平坦部１２とのそれぞれに対して、布でポリウレタン
層を擦った。そのとき、擦り方を変えて、傾斜部１１と
平坦部１２とで液晶分子１３の配向が基板セル厚方向に
対して同じように並ぶようにした。例えば、傾斜部１１
では基板より少し布を浮かした状態として、平坦部１２
での布の擦り押さえ込み強度と傾斜部１１での擦り方と
を調整した。すなわち、両者において規制力を変化させ
た。このような処理を施さない場合は、図４に示すよう
に、傾斜部１１と平坦部１２とで液晶分子１３の配向が
異なってムラとなった。

【００５８】この処理を施すことで、黒色レジストの構
成の違いにより配向乱れ（ムラ）となることがなくなっ
た。そのため、得られた素子は、黒色レジストの付近の
配向ムラがなく、均一なものとすることができた。

【００５９】またさらに、横電界が発生してしまうパネ
ルに対しても、上記の方法で配向を制御することで、こ
の横電界による表示ムラを解消できることがわかった。

【００６０】（実施例７）実施例５において、実施例６
と同様に、配向膜の「AL-5417 」に代えて、固形分濃度
６重量％のポリウレタン溶液（例えば、「MS5500」（Tg
点＝５５℃）：三菱重工業（株）製）を凸版印刷により
塗膜形し、７０℃の条件で１時間焼成してポリウレタン
層（配向膜）を形成した。その他は実施例５と同じとし
た。実施例６と同様に、傾斜部での規制力と平坦部での
規制力とを変えた。すなわち、傾斜部では、電極面から
パネル内部側に向けて布で擦った。これにより、液晶分
子のダイレクタ方向を、セル厚方向に対して、平坦部と
大きく異ならないようにした。

【００６１】次に、光照射によって、樹脂分離させて高
分子分散型液晶とした。その後、素子パネルを７０℃で
１時間加熱し、傾斜部を布で擦ることで発生していた規
制力をなくならせた。この規制力をなくならせても、樹
脂が硬化されていることで、ダイレクタ配向は保持され
た。これによって、基板からの規制力は均一となり、高
分子分散型液晶の液晶ダイレクタは均一に応答すること
になった。

【００６２】上記処理を施さない場合は、図５に示すよ
うに、傾斜部１１と平坦部１２とで高分子分散型液晶１
４の液晶滴中の液晶分子ダイレクタ配向が異なって、ム
ラとなった。

【００６３】反対に、上述の処理を施すことで、ＴＦＴ
３の付近でのムラ、特に光遮蔽性ムラがなくなり、均一
な表示が可能となった。また、高分子分散型液晶組成物
を以下のように変えても同傾向が得られた。

【００６４】一つは、モノマーとして2-エチルヘキシル
アクリレート（ナカライテスク（株）製）３．０ wt%、
2-ヒドロキシエチルアクリレート（ナカライテスク
（株）製）９．０ wt%、ネオペンチルグリコールジアク
リレートである「KAYARAD MANDA」（日本化薬（株）
製）２．４８wt% 、オリゴマーとしてＥＯ変性ビスフェ
ノールＡジアクリレートである「KAYARAD R-551 」（日
本化薬（株）製）５．３６wt% 、光硬化開始剤としてベ
ンジルジメチルケタールである「イルガキュア651 」
（日本チバガイギー（株）製）０．１６wt% から成る光
重合性材料と、液晶として塩素系液晶「TL205 」[N-I p
oint＝８７℃、ｎe ＝１．７４４、ｎo ＝１．５２７ ]
（メルク・ジャパン（株）製）８０．０wt% とを混合し
て組成物とした。

【００６５】他の一つは、プレポリマー材料として2-エ
チルヘキシルアクリレート（ナカライテスク（株）製）
１７．５５ wt% 、アクリル酸４−ヒドロキシブチルで
ある「アクリエステル4HBA」（三菱レイヨン（株）製）
０．４４wt% 、メタクリル酸２−サクシノロイルオキシ
エチルである「アクリエステルＳＡ」（三菱レイヨン
（株）製）０．２０wt% 、「KAYARAD TPGDA 」（日本化
薬（株）製）１．１１wt% 、光硬化開始剤として２ーヒ
ドロキシー２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オ
ンである「ダロキュア1173」（メルク社製）０．２ wt%
から成る光重合性材料と、液晶として「TL205 」[N-I p
oint＝８７℃、ｎe ＝１．７４４、ｎo ＝１．５２７ ]
（メルク・ジャパン（株）製）８０．５wt% とを混合し
て組成物とした。

【００６６】また、プレポリマー成分を同じくし、プレ
ポリマー中の成分割合も同じくし、液晶のみを「TL205
」から上述の「TL213 」とし、液晶割合を７７wt% と
した場合も、同傾向を示し、さらに特性が良くなった。

【００６７】なお、以上に示した実施例における組成物
等の材料はこれに限定されるものではなく、他の材料で
も多く実施されるものである。上記実施例において、紫
外線の強度は、明示の強度のみに限定されるものではな
く、実際上、３mW/cm²〜１６０mW/cm²において、本発明
の特徴を有するものが得られることを確認できた。ま
た、素子のセル厚は一定値に限定されるものではない。

【００６８】液晶の注入後、パネルは全て、その周縁を
高分子樹脂で封口した。また、素子内には紫外線が照射
されないようにマスクをし、ＵＶ樹脂をパネル周辺に施
し、組成物を封口した。例えば、「ロックタイト352A」
（日本ロックタイト（株）製）を用いてＵＶ（３５０n
m）を５５mW/cm²で90秒照射することにより硬化した。

【００６９】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子及びその製造方法
によれば、従来において課題となっていた黒色レジスト
すなわち樹脂ブラックマトリックスの電圧保持率の低下
や寿命の低下を解消することができる。これによって、
対向ＢＭ（無機物ＢＭ）と同様の使用が可能な表示素子
を提供することができる。さらに、対向ＢＭパネルのよ
うなアライメント精度を要さず、作製マージンを広げる
ことかでき、歩留まり向上を得ることができる。またＴ
ＦＴ等薄膜トランジスタ付近の光によるリーク電流から
生じる光抜けや段差等による配向ムラといった課題を解
決することができ、均一でムラの無い表示を可能とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子におけるパネルの特性評
価用の電圧保持率の測定波形の説明図である。

【図２】本発明にもとづく液晶表示素子のパネル基板の
構成の一例の概略図である。

【図３】本発明にもとづく液晶表示素子のパネル基板の
構成の他の例の概略図である。

【図４】本発明にもとづく処置をしない場合のネマティ
ック液晶パネルの液晶分子配向の例を示す図である。

【図５】本発明にもとづく処理をしない場合の高分子分
散型液晶パネルの液晶分子配向の例を示す図である。

【符号の説明】

１基板３薄膜トランジスタ４黒色レジスト５光吸収体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｆ 7/038 Ｇ０３Ｆ 7/038

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆動
させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面上
に、黒色レジストを形成して成る表示素子パネルにおい
て、黒色レジスト材料が、光と熱によって重合反応を起
こし、光に対しては４２０nm以下の波長光で反応するこ
とを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】黒色レジスト材料が、光吸収波長を４２
０nm以上に有さない光重合開始剤を含有することを特徴
とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆動
させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面上
に、黒色レジストを形成して成る表示素子パネルにおい
て、前記黒色レジストの硬化後の比抵抗が１．０×１０
¹¹Ωcm以上であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆動
させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面上
に、黒色レジストを形成して成る表示素子パネルにおい
て、前記黒色レジスト中にイオン吸着性無機物が含有さ
れていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】イオン吸着性無機物が、酸化チタンであ
って、０．１wt% 以上かつ１．０wt% 以下の割合で黒色
レジスト中に含まれていることを特徴とする請求項４記
載の液晶表示素子。
【請求項６】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆動
させる回路電極が形成されたアレイ基板におけるトラン
ジスタ形成部域の基板裏面、又は、トランジスタ形成部
域及び駆動回路を結ぶゲート線、ソース線の形成域の基
板裏面に対して、光吸収層を形成したことを特徴とする
液晶表示素子。
【請求項７】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆動
させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面に
対する裏面側において、トランジスタ形成部域の基板裏
面、又は、トランジスタ形成部域及び駆動回路を結ぶゲ
ート線、ソース線の形成域の基板裏面には、素子パネル
厚に比べ１０倍以上の厚みの光吸収層が形成され、基板
裏面における他の領域には、使用環境温度において屈折
率が１．３以上かつ１．７以下である透明体が光学結合
されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項８】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆動
させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面上
に黒色レジストを形成するに際し、４２０nm以下の波長
の光と熱を併用して黒色レジスト材料を硬化させること
を特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】波長が３５０nm〜４０３nmであるととも
に照射強度が１０mW/cm²以下の光で黒色レジスト材料を
硬化させることを特徴とする請求項８記載の液晶表示素
子の製造方法。
【請求項１０】２２０℃〜２５０℃の温度で黒色レジ
スト材料を硬化させることを特徴とする請求項８又は９
記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１１】重合開始剤の融点が１２０℃以下であ
る黒色レジスト材料を使用することを特徴とする請求項
８又は９記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆
動させる回路電極が形成されるとともにその電極形成面
上に黒色レジストが形成された基板と、この基板に対向
する電極付基板との間に、高分子樹脂を包含した液晶の
層が挟持されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１３】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆
動させる回路電極が形成されるとともにその電極形成面
上に黒色レジストが形成された基板と、この基板に対向
する電極付基板との間に、黒色レジスト材料中のモノマ
ーとは異なったモノマーからなる高分子樹脂を包含した
液晶の層を形成することを特徴とする液晶表示素子の製
造方法。
【請求項１４】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆
動させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面
上に、黒色レジストを形成して成る表示素子パネルにお
いて、黒色レジストが傾斜部を有し、この傾斜部と他の
部分とで液晶ダイレクタ方向が基板セル厚方向に対して
同等になるようにこの傾斜部の配向を制御するための、
形状記憶性を有する熱可塑性ポリマー層が、前記黒色レ
ジスト上に形成されていることを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項１５】薄膜トランジスタを含む液晶を動作駆
動させる回路電極が形成されたアレイ基板の電極形成面
上に、傾斜部を有する黒色レジストを形成し、この黒色
レジストの上に、形状記憶性を有する熱可塑性ポリマー
層を形成し、前記傾斜部と他の部分とで液晶ダイレクタ
方向が基板セル厚方向に対して同等になるようにこの傾
斜部の配向を規制力によって制御し、次に、前記基板と
この基板に対向した電極付基板との間に、液晶材料と高
分子樹脂材料とを含む材料を挟持し、前記高分子樹脂材
料を重合させて硬化させ、その後、加熱を行うことによ
って、前記傾斜部の配向を制御している規制力を解消さ
せることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。