JPS6374032A - 強誘電性液晶素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液晶表示素子や液晶−光シヤツターアレイ等の
強誘電性液晶素子の製造方法に関し、更に詳しくは、液
晶分子の初期配向状態を改善することにより表示ならび
に駆動特性を改良した強誘電性液晶素子の製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、液晶カラー表示パネルではカラーフィルター基板
と対向基板との間（セルギャップ）を保持するためにギ
ャップ材が用いられている。

前記ギャップ材を一対の平行基板間に設ける方法として
は、カラーフィルター基板と対向基板を貼り合わせる際
に、対向基板の外周にシール剤を印刷し、また他方のカ
ラーフィルター基板」こにギャップ材を散布して、対向
基板と貼り合わせ圧着することによりセルギャップなス
（）る方法が行われていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の従来技術によると、カラーフィル
ター基板のカラーフィルター上にギャップ材を散布して
対向基板を圧若するので、ギャップ材がカラーフィルタ
ー中にめり込むという問題点かあった。

さらに、液晶素子において、強誘電性液晶の良好な配向
を得るためには、セルギャップをＩｇｍ±０．１１の範
囲に納める必要がある。そのためにはカラーフィルター
自体のもつ硬度を越える高圧若か必要となるので部分的
にカラーフィルターの破壊を生じたり、ギャップ材かカ
ラーフィルター中にめり込むなどしてセルギャップを均
一に保つことがてきず、配向欠陥を生じるという問題点
があった。

本発明の目的は、上記の配向欠陥の発生を防止し、強誘
電性液晶素子が本来もっている高速応答性とメモリー効
果特性を充分に発揮することのできる強誘電性液晶素子
を提供することにある。

［問題点を解決するだめの手段］ 木兄１ｊｊ１者等は、とくに強誘電性液晶か等方相（高
温状態）より液晶相（低温状態）へ移行する降温過程に
おける初期配向性に着［１し、強誘電性液晶の双安定性
に基づく素子の作動特性と液晶層のモノドメイン性を両
立し得る構造を有する強誘電性液晶素子の製造方法を見
出したものである。

本発明の強誘電性液晶素子の製造方法は、このような知
見に基づくものてあり、より詳しくは。

液晶層の膜厚が液晶素子の面内で厚さのむらがなく、つ
まり液晶層の膜厚に急激な変化を生じさせなくすること
により降温過程における初期配向性を良好な状態とし、
配向欠陥のないモノドメインを形成する点に特徴を有し
ている。

即ち、本発明は透１１　ｉ１！極の形成された一対の平
行基板間にギャップ材を設けて強誘電性液晶を挟持し、
少なくとも一方の透明電極と基板間に各画素の膜厚を同
一に設定したカラーフィルターを有する液晶素子の製造
方法において、該液晶素子のセルギャップ保持のために
使用するギャップ材をカラーフィルターの画素を構成す
る樹脂中に分散し、該樹脂を基板上に塗布した後、）オ
トリソ工程によりギャップ材を設けたパターン形状の着
色層を基板上に形成することを特徴とする強誘電性液晶
素子の製造方法である。

本発明で用いる液晶材料として、とくに適したものは双
安定性を有する液晶であって、強誘電性を有するもので
ある。具体的にはカイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ
”）　、　Ｈ相（Ｓｍｌｌ”）　、　Ｉ相（Ｓｍｌ”）
　、　Ｊ相（ＳｍＪ”）　、　Ｋ相（ＳｍＫ”）　、　
Ｇ相（Ｓｎ＋Ｇ”）またはＦ相（ＳｍＦ”）の液晶を用
いることができる。

この強誘電性液晶については、“ル・ジュールナル・ト
・フィジーク・ルチール”　（“ＬＥＪＯＵＲＮＡＬ　
ＤＥ　ＰＩＩＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＲＥＳ”）　　１
９７５年、肋（Ｌ−６９）号、「フェロエレクトリック
・リキッド・クリスタルスＪ　（’Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ（：ｒｙｓｔａｌｓ４　）；　
　“アプライド・フィジックス・レターズ”　（“八ｐ
ｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ”）１９
８０年、３６　（＋１）号　、「サブミクロ・セカンド
・バイスティプル・エレクトロオプチツク・スイッチン
グ・イン・リキッド・クリスタルス」（’Ｓｕｂｍｉｃ
ｒｏ　５ｅｃｏｎｄ　Ｂ１５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｏｐｔｉｃＳｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ
　ＣｒｙｓｔａｌｓＪ）　；　”固体物理”１９８１年
　１６　（１４１）号、「液晶ｊ等に記載されており、
本発明においては、これらに開示された強誘電性液晶を
使用することができる。

強誘電性液晶の具体例としては、例えばデシロキシベン
ジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメー
ト（ＤＯＢＡＭＢ（１：）　、ヘキシルオキシベンジリ
デン−ｐ′−アミノ−２−クロルプロピルシンナメート
　（１！０ＢＡＣＰＣ）、　４−ｏ−（２−メチル）−
ブチルレゾルシリダン−４′−オクチルアニリン（ＭＢ
ＲＡＳ）が挙げられる。

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
がカイラルスメクテイウク相となるような温度状態に保
持するため、必要に応じて素子をヒーターか埋め込まれ
たブロック等により支持することかできる。

本発明に用いられる配向制御膜の材料としては、例えば
、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステル、ポリカーボネート、ピリビニルアセ
タール、ポリ塩化ビニル、ポリ＃酸ビニル、ポリアミド
、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、エリ
ア樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類、あるいは感光性ポ
リイミド、感光性ポリアミド、環状ゴム系フすトレジス
ト、フェノールノボラック系フォトレジストあるいは電
子線フォトレジスト（ポリメチルメタクリレート、エポ
キシ化−１，４−ポリブタジェンなど）などから選択し
て形成することができる。

本発明に用いられるカラーフィルターの画泰を構成する
着色画素材としての透１５１脂としては、ポリアミド系
樹脂、アミノアルキド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アク
リル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ゴム系
樹脂、ウレタン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、硝化綿、ポ
リエステル系樹脂等に感光性を付与したものか挙げられ
る。

本発明に用いられるカラーフィルターの着色画素材とし
ての色素材料としては、アゾ系、アントラキノン系、フ
タロシアニン系、ギナクリトン系、インインドリノン系
、ジオキサジン系、ペリレン系、ペリノン系、チオイン
ジゴ系、ピロコリン系、フルオルビン系、キノフタロン
系の等が挙げられる。

本発明で用いられるギャップ材は、材質としてガラス、
アルミナ、プラスチック等があり、形状は球、円柱、六
角柱等のものを使用することかできる。特に、ギャップ
材としては、アルミナビーズ、ＳｉＯ□ビーズ、ガラス
ビーズ、プラスチックビーズやセラミックビーズが好ま
しい。

第１図は本発明の方法により製造された強誘電性液晶素
子の１例を示す断面図であり、透明電極の形成されたパ
ターン形状の青色樹脂層】ｌを設けた基板ｌと平行基板
１′の間に、ギャップ材をその１部分が着色樹脂層１１
中に固着された状！Ｅに分散すると共に強誘電性液晶１
０を挟持し２基板１．１′の周端部をシール剤８て接着
しなるものである。

ギャップ材の粒径は、第１図に示すように少なくともカ
ラーフィルターの帽費、とセルギャップρ６を加えた大
きさのものを使用する。従って、従来の強誘電性液晶素
子に使用されているギャップ材より大きな粒径のギャッ
プ材を使用することができる利点がある。すなわち、粒
径か１川前後の精度のよいギャップ材を作ることは非常
に難しいので、ギャップ材の粒径が大きければ大きい程
ギャップ材の作製か容易になるためである。

本発明に用いられるギャップ材を含んだカラーフィルタ
一層を形成する方法は以下の通りである。

まず、ギャップ材をあらかじめカラーフィルターの画素
材を構成する感光性を有する樹脂中に分散させる。その
後、着色材料を紫外線によりパターンマスクを介してバ
ターニングしフォトリソ工程により、ギャップ材を含ん
だカラーフィルタ一層を形成する方法である。

また非感光性樹脂中にギャップ材を分散させて印刷する
か、あるいは被染色樹脂中にあらかしめギャップ材を分
散させ、これを用いて画一にパターンを形成した後に、
染色工程をへてギャップ材を含んだカラーフィルタ一層
を形成する方法により行うことかてきる。

［実施例］ 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する６ 実施例１ 第３図（ａ）〜（ｆ）は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青
）の３色の色画素の形成工程を示す工程図である。

まず、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ　ｘ　２９７ｍｍ）のガ
ラスジ（板ｌ上に、所望の分光特性を得ることのてきる
青色着色樹脂材［へりオゲン　ブルー　（Ｉｔｓ　ｌ　
ｉｏｇｅｎＢｌｕｅ）　Ｌ７０８０　　（商品名、　Ｂ
ＡＳＦ社５Ｊ、　Ｃ，１，Ｎｏ。

７４１６０　）とアルミナ酸の球型ギャップ材（直径３
１±０．１　ｇｏｎ）をＰ八−１０００Ｃ（商品名、宇
部興産社製、ポリマー分＝ＩＯ％、溶剤：Ｎ−メチル−
２−ピロリドン、顔料：ボリマー＝１＝２配合）に分散
させ作製した感光性の着色樹脂材］をスピンナー塗布法
により、２．０μｍの膜厚に塗布して着色樹脂層２を形
成した。（ｆｊＳ３図（ａ）参照）次に紘着色樹Ｉ′Ｉ
１層２に８０℃、３０分間のプリベークを行なった後、
形成しようとするパターン形状に対応したフォトマスク
３を介して高圧水銀灯にて露光した。（第３図（ｂ）参
照） 露光終了後、第３図（Ｃ）のごとく、光硬化部分２ａを
有する着色樹脂層２の未露光部のみを溶解する専用現像
液（Ｎ−メチル−２−ピロリドンを主成分とする現像液
）にて超音波を使用して現像し、専用リンス液（例えば
、イソプロピルアルコールを主成分とするリンス液）で
処理した後、１５０°Ｃ１３０分間のボストベークを行
ない、パターン形状を有するギャップ材を含んだ青色の
パターン状着色樹脂層４を形成した。（第３図（ｄ）参
照） 続いて、青色着色パターンの形成されたガラス基板上に
、第２色目として緑色着色樹脂材［リオノール　グリー
ン（ｌｊｏｎｏｌ　Ｇｒｅｅｎ）　６ＹＫ　（商品名。

東洋インキ社製、　Ｃ，１，Ｎｏ、　７４２６５）と＃
、型ギャップ材（直径３ｇｍ±０．１　μｍ）をＰＡ−
１０００Ｃ（商品名、宇部興産社製、ポリマー分＝ｌＯ
％、溶剤二Ｎ−メチル−２−ピロリドン、顔料：ポリマ
ー−１＝２配合）に分散させ作製した感光性の着色樹脂
材］を用いる以外は、上記と同様にして、ギャップ材を
含んだ緑色のパターン状着色樹脂層５を基板上の所定の
位置に形成した。

さらに、この様にして青色及び緑色パターンの形成され
ている基板上に、第３色目として、赤色着色樹脂材［イ
ルガジン　レッド　（Ｉｒｇａｚｉｎ　Ｒｅｄ）ＢＰＴ
　（商品名、チバガイギ−（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）社
製。

Ｃ，１，Ｎｏ、　７１１２７）と球型ギャップ材（直径
３ｐｍ±（＋、１ル！１＞をＰＡ−１０００Ｃ（商品名
、宇部興産社製。

ポリマー分＝ＩＯ％、溶剤：Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、顔料：ボリマー＝ｌ：２配合）に分散させ作製した
感光性の着色樹脂材コな用いる以外は、上記と同様にし
て、ギャップ材を含んだ赤色のパターン状着色樹脂層６
を基板上の所定の位置に形成し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）の３色ストライブの着色パターンを得た。（第
３図（ｅ）参照） この様にして得られたカラーフィルターパターン上に、
保護層７として着色樹脂材に用いたものと同様の透Ｊ１
樹脂材［ＰＡ−１０００Ｃ（商品名、宇部興産社製、ポ
リマー分＝１０％、溶剤二Ｎ−メチルー２−ピロリドン
）コをスピンナー塗布方法により約１．０ｇｍ厚のＷＪ
Ｊｖにて形成した。（第３図（ｆ）参照） 以上により、ギャップ材を含んだ同一平面化されたカラ
ーフィルター基板を形成することがてきた。

このようにして形成したカラーフィルター基板と、対向
する基板を貼り合せてセル組し、強誘電性液晶を注入、
月日して液晶素子を得た。この液晶素子をクロスニコル
の偏光ｗＪ微鏡で観察したところ、内部の液晶分子は配
向欠陥を生じていないことか確認された。

また、得られたカラーフィルターはギャップ材が分散し
、かつガラス基板と接して固定されているので精度の良
いセルギャップか得られ、圧着にも耐えることがてき、
また耐熱性に優れていた。

以上の条件を満たすことによって配向欠陥を防止するこ
とができるものである。

比較例１ 本発明の実施例１によって得た液晶セルと、従来法によ
る対向基板の外周にシール剤を印刷し、また他方のカラ
ーフィルター基板上にギャップ材を散布して、対向基板
と貼り合わせ圧着することにより作製した液晶セルのセ
ルギャップを測定した結果を表１に示す。

測定位置は、第２図の１〜５０箇所について行なった。

表　　１ 上記の表から、従来の方法では１．００±Ｏ，ｌＯＨの
範囲にセルギャップのバラツキを抑えることができなか
ったが、本発明の方法により形成した液晶素子では１．
００±０．１０μｍの範囲にセルギャップのバラツキを
おさめることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の強誘電性液晶素子の製造
方法はカラーフィルター材料中にあらかじめギャップ材
を均一に分散したものを使用することによってセルギャ
ップが均一化される。

また、ギャップ材が基板と直接に接しているので圧着に
よる欠陥かなく、精度の良いセルギャップを得ることが
出来る。

さらに、従来ではギャップ材を直径１．０±０．１ｇｍ
の微細なものを使用しなければならないため、そのサイ
ズての精度のよいものは入手し難かったが、本発明にお
いて用いられるギャップ材は樹脂中に混合し、平行基板
間てギャップを形成するので３．０±０．１μｍと比較
的大きい粒径のものか容易に入手することがてきる。

本発明によれば、セルギャップの精度向上により配向欠
陥の発生を防止することができ、強誘電性液晶の特性を
十分に発揮し得る強誘電性液晶素子を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造された強誘電性液晶素
子の１例を示す断面図、第２図は液晶セルのセルギャッ
プの測定位置を示す概略図および第３図（ａ）〜（ｆ）
は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色画素の形
成工程を示す工程図である。 ■、１′・・・基板 ２　着色樹脂層 ２ａ・・・光硬化部分 ３・・・フォトマスク ４．５，６．１１・・・パターン状着色樹脂層７・・・
保護層 ８・・・シール剤 ９・・・ギャップ材 １０・・・強誘電性液晶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明電極の形成された一対の平行基板間にギャッ
   プ材を設けて強誘電性液晶を挟持し、少なくとも一方の
   透明電極と基板間に各画素の膜厚を同一に設定したカラ
   ーフィルターを有する液晶素子の製造方法において、該
   液晶素子のセルギャップ保持のために使用するギャップ
   材をカラーフィルターの画素を構成する樹脂中に分散し
   、該樹脂を基板上に塗布した後、フォトリソ工程により
   ギャップ材を設けたパターン形状の着色層を基板上に形
   成することを特徴とする強誘電性液晶素子の製造方法。
2. （２）ギャップ材の粒径が少なくともカラーフィルター
   の膜厚とセル間隙を加えた大きさである特許請求の範囲
   第１項記載の強誘電性液晶素子の製造方法。
3. （３）ギャップ材がアルミナビーズ、ＳｉＯ＿２ビーズ
   、ガラスビーズ、プラスチックビーズ又はセラミックビ
   ーズである特許請求の範囲第１項記載の強誘電性液晶素
   子の製造方法。