JPH08304841A

JPH08304841A - 液晶素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08304841A
Application number: JP7127505A
Authority: JP
Inventors: Yuko Yokoyama; 優子横山; Tetsuo Saito; 哲郎斉藤; Tadashi Mihara; 正三原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】カイラルスメクティック液晶を用いた液晶素
子において、パネルの耐衝撃性を確保し、且つ液晶の注
入効率の向上を図る。【構成】一方の基板にカラーフィルター３と、厚さ
１．５〜５．０μｍの平坦化層を形成し、直径０．６〜
３．５μｍのスペーサビーズを用いてセル厚０．５〜
３．０μｍの液晶素子を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字や画像を表示する
ための表示装置等に用いられる液晶素子、特にカイラル
スメクティック液晶を用い、フルカラー表示する液晶素
子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カイラルスメクティック相を呈する液晶
分子の屈折率異方性を利用して偏光子との組合せにより
透過光量を制御する型の表示素子がクラーク（Ｃｌａｒ
ｋ）及びラガーヴァル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提
案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国
特許第４，３６７，９２４号明細書等）。この表示素子
に用いられる強誘電性液晶は、一般に特定の温度領域に
おいて、非らせん構造のカイラルスメクティックＣ相
（Ｓｍ^*Ｃ相）或いはＨ相（Ｓｍ^*Ｈ相）を示し、これら
の相状態において、印加される電界に応答して第１の光
学的安定状態と第２の光学的安定状態の明暗いずれか一
方の状態をとり、且つ電界の印加のないときはその状態
を保持する性質、即ち双安定性を有する。さらに、強誘
電性液晶は電界の変化に対する応答も速やかであるとい
う特徴を有することから、高速並びに記憶型の表示媒体
として大画面で高精細なディスプレイへの応用が期待さ
れている。

【０００３】図１４に強誘電性液晶を用いた従来の二値
表示（白黒）の液晶素子の断面を示す。図中、１ａ，１
ｂは絶縁性基板、６ａ，６ｂは透明電極、７ａ，７ｂは
補助電極、８ａ，８ｂはショート防止層、９ａ，９ｂは
粗面形成層、１０ａ，１０ｂは配向層、１１は接着ビー
ズ、１２はスペーサビーズ、１３は液晶層である。透明
電極６ａ，６ｂと補助電極７ａ，７ｂからなる駆動電極
はそれぞれストライプ形状に形成され、互いに直交する
ように対向してマトリクスを組んでいる。また、図中の
点線から点線までが１画素とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、液晶
パネルでは、耐衝撃性を確保し、液晶層の厚みを一定に
保つため、スペーサビーズ１２等の硬質材料からなるス
ペーサと、該スペーサに比べて軟質で接着性を有する即
ち、上下基板部材を接着する接着ビーズ１１を用いるこ
とが必須となっている。

【０００５】係るスペーサビーズ、接着ビーズは通常パ
ネルの製造プロセス（基板の製造プロセス）において、
パネルを構成する一対の基板のうち一方のみに散布され
ていたが、この時、接着ビーズの流動性及び粘着性に起
因して、後工程、特に基板の貼り合わせ工程において接
着ビーズの移動が生じ、最終的に得られるパネルの性能
に悪影響を与えていた。

【０００６】また、上記した強誘電性液晶を用いた液晶
素子においては、セル厚、即ち液晶層の厚さが非常に薄
いため、液晶セルに液晶を注入する際に不良品の発生す
る割合が高く、製造歩留の向上が課題であった。

【０００７】本発明の目的は、カイラルスメクティック
相を呈する液晶を用いた液晶素子において、上記問題を
解決し、均一な液晶厚と耐衝撃性を保持して高いパネル
性能を維持し、更に、製造歩留の向上を図ることを目的
とする。

【０００８】また、ＣＲＴに変わる表示装置として、液
晶表示装置にもＣＲＴ並みの画質が要求されており、上
記した強誘電性液晶をはじめとするカイラルスメクティ
ック液晶を用いた液晶素子においても、フルカラー表示
が求められている。本発明の他の目的は、高画質なフル
カラー表示を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１〜３の
発明は、一方の基板にカラーフィルターと平坦化層を有
する一対の電極基板をスペーサビーズを介して対向配置
し、該基板間間隙にカイラルスメクティック液晶を挟持
してなる液晶素子であって、上記液晶層厚がスペーサビ
ーズの直径よりも小さく、同時にカラーフィルター上に
設けた平坦化層の最大厚よりも小さいことを特徴とす
る。

【００１０】また、請求項４〜２６の発明は、液晶素子
の製造方法であって、第１の絶縁性基板上に、遮光層、
複数色のカラーフィルター、平坦化層、バリア層、透明
電極、補助電極、ショート防止層、粗面形成層、絶縁層
を順に形成する工程と、第２の絶縁性基板上に、透明電
極、補助電極、ショート防止層、粗面形成層、絶縁層を
順に形成する工程、両基板表面の絶縁層をラビング処理
して配向膜を形成する工程、第１或いは第２の基板の配
向膜表面に接着性ビーズを散布する工程、第２或いは第
１の基板の配向膜表面に封止剤でシールパターンを描画
する工程、該封止剤を描画した基板にスペーサビーズを
散布する工程、接着性ビーズを散布した側の基板を固定
して、他方の基板と貼り合わせる工程、所望の形状に基
板を切断する工程、基板間間隙にカイラルスメクティッ
ク液晶を注入する工程、液晶注入口を封止する工程、と
を有することを特徴とする。

【００１１】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。

【００１２】図１は本発明の液晶素子の一例を示す概略
平面図であり、図２はそのＡ−Ａ’断面図、図３はＢ−
Ｂ’断面図である。図中、点線で囲まれた領域が１画素
であり、１ａ，１ｂは絶縁性基板、２はアンダーコート
層、３は所定パターンを構成するカラーフィルター、４
は平坦化層、５はバリア層、６ａ，６ｂは透明電極、７
ａ，７ｂは補助電極、８ａ，８ｂはショート防止層、９
ａ，９ｂは粗面形成層、１０ａ，１０ｂは配向層、１１
は接着ビーズ、１２はスペーサビーズ、１３は液晶層、
１４は遮光層であり、図２及び３において、液晶を挟ん
で上側を第１基板、下側を第２基板と呼ぶ。尚、図１は
第１基板側から見た平面図である。

【００１３】尚、当該素材において観察者側は、第１の
基板及び第２の基板のいずれかに設定しても良いが、好
ましくはカラーフィルター膜を有する第１基板側とす
る。

【００１４】以下、図１〜３に示した液晶素子の各部位
を図面を参照して製造工程に沿って詳述する。

【００１５】先ず第１基板について説明する。

【００１６】工程−ａ（図１５（ａ））絶縁性基板１ａとしては、透明性に優れた基板、一般に
液晶用ガラスとして市販されているものを使用でき、例
えば青板ガラス、無アルカリガラスが挙げられる。好ま
しくは、片面が研磨してあるものを用いる。また、厚
さ、大きさは、画面サイズや、１枚から何枚のパネルを
取るかにより、適宜選択されるが、例えば大型画面（１
４．８インチ）の液晶素子を作製する場合には、１．１
ｍｍ程度の厚さのものを用いる。

【００１７】工程−ｂ（図１５（ａ））本発明において、好ましくは上記絶縁性基板１ａ表面
に、アンダーコート層２を設け、ガラスからのアルカリ
の溶出を防ぐ。アンダーコート層２としては、下層の保
護効果があればよく、例えばＳｉＯ₂，ＭｇＯ，Ｓｉ
Ｎ，ＴｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ等が用いられ、２００
〜１０００Åの厚みで用いられる。

【００１８】工程−ｃ（図１５（ａ））アンダーコート層２を表面に形成した絶縁性基板１ａを
純水シャワー、純水＋超音波洗浄、ブラシ等のうち少な
くとも一つの方法を用い、適当な回数・組合せで洗浄、
乾燥後、紫外線照射により有機物を除去する。

【００１９】工程−ｄ（図１５（ａ））図３に示した遮光層１４は図４に示すように、ストライ
プパターン（ブラックストライプ）であるが、この他に
も通常のブラックマトリクス等所望の形状を適宜使用で
きる。遮光層１４の素材としては、Ｃｒ、Ｍｏ等の金
属、或いはその合金、酸化物のＣｒ₂Ｏ₃等、更には樹脂
に黒色顔料を分散したもの等有機材料をはじめとする遮
光性に優れた材料を用いることができる。厚さは５００
〜１５００Åの範囲で、素材の遮光能により設定する。
例えば金属を用いた場合は厚みが薄くても遮光効果が得
られる。本発明においては、Ｍｏ−Ｔａ合金層が好まし
く用いられ、望ましくは１０００Å以下で用いられる。
遮光層１４はその素材をスパッタ、塗布などにより基板
全面に積層した後パターニングして得られる。具体的に
は、素材との密着性により選択されたレジストを、スピ
ンナー、印刷等により遮光層表面に塗布し、７０〜１２
０℃でプリベークし、９０〜１２０ｍＪで露光後、現
像、洗浄、乾燥した後、遮光層の材料に応じた酸などの
エッチング液でエッチングし、洗浄し、上記レジストを
剥離して更に洗浄する。

【００２０】尚、遮光層１４は後述する封止剤近傍まで
形成し、若干の非遮光部分を残しておき、かかる部分を
液晶配向状態の検査に用いることができる。

【００２１】工程−ｅ（図１５（ｂ））本発明において、カラーフィルター３は、緑（Ｇ）、赤
（Ｒ）、青（Ｂ）の他に好ましくは白（Ｗ）を形成す
る。形成方法としては、染色法、顔料分散法、電着法な
どがあり、本発明はそのいずれもが利用できるが、顔料
分散法を例に説明する。所望の顔料（Ｗには顔料を加え
ない）が分散された感光性樹脂のカラーレジストをスピ
ンナー、コーター等で厚さ、例えば１．０〜２．０μｍ
に塗布し、一定の温度でレベリングした後、８０℃前後
でプリベークする。この時の温度や保持時間、上記塗布
する厚さはレジスト材料により適宜選択される。次に２
００〜１０００ｍＪで露光する。露光程度はＲ、Ｇ、
Ｂ、Ｗで感度が異なるため、露光時間を変えて調整す
る。露光後、レジスト材料に応じた現像液、方法、温度
で現像し、１２０〜２５０℃でポストベークし、洗浄す
る。各カラーフィルターは例えば図４に示すように、先
に形成した遮光層１４のパターン、及び隣接するカラー
フィルターに接しないように、数μｍの隙間をあけて形
成する。また、全体では表示領域となる領域に加え、そ
の周辺となる非表示領域となる領域に後述する基板端部
近傍の封止剤にはかからないように形成する。ここで、
表示領域内外のカラーフィルターのパターン形状（カラ
ーフィルターの大きさ）は、互いに異なってもよく、例
えば表示領域外では一単位を表示領域内より大きくする
ことができる。上記形成工程は各カラーフィルターの色
毎に順次行なうが、その順序は使用する材料によって適
宜選択される。

【００２２】工程−ｆ（図１５（ｃ））次にカラーフィルター間の間隙を埋め、表面を平坦化す
るための平坦化層４を形成する。本発明において平坦化
層４は、最大厚（図２中のｔ）が１．５〜５μｍになる
ように、スピンナー、印刷、コーター等で平坦化材を塗
布し、後、６０〜１５０℃でレベリングし、必要ならば
１５０〜３３０℃でポストベークすることにより形成さ
れる（これらの温度は平坦化材により設定される）。平
坦化材としては、カラーフィルター３と遮光層１４によ
り生じた段差を平坦化し得るもので、後工程に耐え、耐
熱性、耐薬品性を有するものであれば無機物、有機物を
問わない。具体的には、ポリアミド、エポキシ樹脂、有
機シラン系樹脂が挙げられ、中でも有機シラン系樹脂が
好ましく用いられる。

【００２３】本発明の液晶素子の特徴は、先ず液晶層１
３の厚さ（Ｔ）が上記平坦化層の最大厚（ｔ）よりも小
さいことである。当該構成により、液晶を注入した際に
発生する空隙の発生率が低くなり、製造時の歩留が向上
する。また、本発明の液晶素子においては、後述するス
ペーサビーズ１２の直径が液晶層１３の厚さ（Ｔ）より
も大きく、スペーサビーズ１２は両基板に埋め込まれる
ようにして固定される。従って、スペーサビーズが埋ま
る程度に基板が鉛筆硬度において７Ｈ以下程度に柔軟で
あることが望ましく、平坦化層４の硬度は、３Ｈ〜７Ｈ
の範囲にあることがより好ましい。尚鉛筆硬度は、ＪＩ
Ｓ−Ｋ５４０１における鉛筆硬度測定装置を用いた方法
に準じて測定することにより得られる値である。また、
平坦化層４は好ましくは後述する封止剤の下側まで形成
する。当該構成により、液晶が注入し易くなり、製造時
に液晶の注入不良による不良品の発生が防止される。

【００２４】工程−ｇ（図１５（ｃ））平坦化層４の表面に、バリア層５を形成し、その後の上
層の製膜工程やエッチング等の工程においてカラーフィ
ルター３を保護する。バリア層５の素材としては、保護
効果を有するものであれば限定されないが、例えばＳｉ
Ｏ₂，ＭｇＯ，ＳｉＮ，ＴｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ等が
好ましく用いられる。バリア層５の厚さは例えば１００
〜１０００Å程度で、印刷、スパッタ等、素材に応じた
方法により形成される。

【００２５】以上は第１基板のみの工程であり、以下の
工程は第１、第２基板に共通の工程である。また、第２
基板の絶縁性基板１ｂは、第１基板の絶縁性基板１ａと
一般的には、同じ素材が用いられる。

【００２６】工程−ｈ（図１５（ｃ）及び図１６
（ａ））透明電極６ａ，６ｂとして、例えばＩＴＯ等の透明導電
材料からなる層をスパッタ、蒸着、焼成等で形成する。
好ましくは、Ｉｎ₂Ｏ₃に対してＳｎＯ₂が５〜１０％の
ものを用いるが、透過率、導電性により適宜選択すれば
良い。透明電極６ａ，６ｂの厚さは例えば３００〜３０
００Åで、該厚さも用いる液晶の光学特性、抵抗により
選択される。上記ＩＴＯ層は、遮光層１４と同様にフォ
トリソグラフィによりパターニングして所望の形状特に
第１基板では画素に対応し、第２基板では対向する基板
のカラーフィルターに対応するようなパターン（例えば
第１基板は図４に示す遮光層１４間に対応するストライ
プ形状、第２基板は図６に示す形状）に形成する。但
し、エッチング液は塩化鉄、ヨウ化水素酸、次亜リン酸
等の水溶液を用いる。第１基板側の透明電極６ａは表示
領域外にも形成したカラーフィルター３上にも対応して
パターン形成することが好ましい。

【００２７】本工程において、表示領域外にも、配線を
形成しておくことにより、駆動電極には影響を与えずに
抵抗を測定することができる。図１１（ａ）は第２基板
に設けた配線４１を示し、同様に第１基板にも配線を設
ける。

【００２８】また、図１１（ａ）に示す略Ｌ字形の堰４
２は、後工程で塗布形成する層を堰き止める作用を有
し、不必要に溶液が流れ出すのを防ぐことができる。更
に、図１１（ｂ）に示す堰（パターン）４３は、後述す
る液晶注入口に対し平行に好ましくは第２基板側に形成
されており、後述するように、液晶の注入を容易に且つ
均一にする作用を有する。これら堰４２，４３は上記し
た作用を有していれば、特にＩＴＯで形成する必要はな
いが、透明電極形成時に同時に形成することができ、製
造工程上有利である。

【００２９】工程−ｉ（図１５（ｄ）及び図１６
（ｂ））透明電極６ａ，６ｂの配線抵抗を下げるための補助電極
７ａ，７ｂを形成する。素材は金属で、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍ
ｏ、或いはその合金、Ｍｏ−Ｔａ等が用いられる。ま
た、透明電極６ａ，６ｂとの密着性、抵抗、レジストと
の密着性を考慮し、多層構成としても良い。具体的に
は、Ｍｏ／ＡｌやＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ−Ｔａ等である。特
に多層構成の場合には、素材によってエッチングスピー
ドが異なるため、後工程のエッチングを考慮して素材を
選択する。例えば、上記３層構成を同時にエッチングす
る場合、Ｍｏ−Ｔａ５〜１０％（例えば２００〜５００
Å）／Ａｌ合金（例えば２００〜１５００Å）／Ｍｏ−
Ｔａ１０〜２０％（例えば１００〜５００Å）とする積
層構成とすることがエッチング液との相性が良い。ま
た、多層構成を各層毎にエッチングしながら積層して形
成しても構わない。

【００３０】上記金属を基板全面に積層し、レジスト塗
布、露光、現像、ポストべーク、エッチング、レジスト
剥離の各工程を順次行なって、例えば第１基板において
は、先の透明電極６ａに重なり、且つカラーフィルター
３上に開口部を有する補助電極７ａ（図５）、及び透明
電極６ｂ端部に重なる補助電極７ｂ（図７）を形成す
る。補助電極７ｂは表示領域外では透明電極６ｂ全面に
重ねて形成してもよい。

【００３１】また、表示領域外において各駆動電極の両
端にショート検査用のパッド部を設ける。図９に第２基
板のパッド部を、図１０に第１基板のパッド部を示す。
図中、３１が第２基板の駆動電極、３２が第１基板の駆
動電極、３３がパッド部である。図９には図示していな
いが、駆動電極３２の他端にもパッド部が形成され、図
９と同じ構成が採られている。パッド部３３は本来補助
電極７ａ，７ｂが形成される領域において補助電極を形
成せず、下側の透明電極６ａ，６ｂを露出させた部分で
ある。各駆動電極３１，３２は非常に微細であるため、
ショート検査用の検査端子もこれに合わせた細い端子針
であり、駆動電極３１，３２に接する際に該電極を傷つ
けたり、また特に微細な駆動電極３１には検査端子が乗
らない恐れがある。図９、１０に示すように、金属より
も硬いＩＴＯ等の透明電極を露出させたパッド部３３を
設けることにより、検査端子による駆動電極３１，３２
の損傷が防止される。また、図９に示すように、特に微
細な駆動電極３１においては、互い違いにパッド部３３
を設け、パッド部３３の幅を広げることにより、検査端
子が乗り易くなる。尚、同図に示すようにパッド部に隣
接する、電極の幅の狭い部分においても下層のＩＴＯ等
の電極を露出することが好ましい。また、図１０に示す
ように、駆動電極３２においては、補助電極６ａを端部
に形成しておくことにより配線抵抗の上昇を抑えてい
る。

【００３２】補助電極７ａ，７ｂ形成後、ダミー配線４
１及びパッド部３３を利用して、配線抵抗の測定とショ
ートの検査を行なう。

【００３３】工程−ｋ（図１５（ｅ）及び図１６
（ｃ））配線上にショート防止層８ａ，８ｂを形成する。ショー
ト防止層８ａ，８ｂは、上下基板間でのショートを防止
するための絶縁層であり、スパッタ、塗布・焼成等で有
機或いは無機の絶縁膜を基板全面に形成する。具体的に
は、Ｔｉ−Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅が用いら
れ、これらを単層でも、多層でも用いることができる。
例えば、Ｔａ₂Ｏ₅をスパッタで５００〜１２００Å形成
した上に、Ｔｉ−Ｓｉ等の塗布型絶縁膜材料の溶液を印
刷、焼成し、５００〜１０００Åの絶縁層を形成した多
層構成が好ましく用いられる。該ショート防止層８ａ，
８ｂは後述する封止領域の外側まで形成する。

【００３４】工程−ｌ（図１５（ｅ）及び図１６
（ｃ））素子駆動中の液晶分子の移動を防止するため、粗面形成
層９ａ，９ｂを形成し、後述する配向膜表面の粗面化を
図る。粗面形成層９ａ，９ｂは３００〜７００ÅのＳｉ
Ｏ₂ビーズをＴｉ−Ｓｉ＝１：１の比率の絶縁膜溶液中
に５〜３０重量％分散し、展色板を用いて印刷、焼成す
ることにより得られる。膜厚は１００〜３００Åが好ま
しく、封止領域の外側まで形成する。

【００３５】工程−ｍ（図１５（ｅ）及び図１６
（ｃ））液晶分子の配向を制御するための配向膜１０ａ，１０ｂ
を形成する。配向膜の材料としては、ポリビニルアルコ
ール、ポリイミド、ポリアミドイミド等から選択し、基
板全面に塗布或いは印刷し、２００〜３００℃で焼成
し、厚さ５０〜１００Åで封止領域の内側にのみ絶縁層
を形成する。かかる絶縁層は、封止領域内の全面、また
必要に応じ例えば表示領域に対応した領域に形成する。
該絶縁層（配向膜）表面に、起毛のラビング布を巻き付
けたローラーを押し当て、回転速度５００〜２０００ｒ
ｐｍで回転させながら、該絶縁層（配向膜）表面をラビ
ング処理し、配向膜１０ａ，１０ｂとする。ラビング布
の素材としては、綿等の天然繊維、アラミド、ナイロ
ン、レーヨン、テフロン、ポリプロピレン、アクリル等
の合成繊維から選択され、中でもアラミド繊維が好まし
く用いられる。尚、ラビング処理の際、絶縁層の例えば
枠部（外周）にマスクを設け、枠部を除いて絶縁層表面
をラビング処理することもできる。上記ローラーの回転
方向、送り速度はラビング処理の程度により適宜選択さ
れる。ラビング処理後、両基板を洗浄する。

【００３６】工程−ｎ（図１３（ａ））一方の基板、好ましくは第１基板表面（配向膜の表面）
に接着ビーズ１１を散布する。該接着ビーズ１１は、常
温並びに素子の駆動条件下では粘着性を持たず、後述す
る基板の貼り合わせ時の熱処理等の種々の処理において
粘着性を呈する。接着ビーズ１１は例えばエポキシ樹脂
やアクリル樹脂等、液晶に影響を与えない熱硬化性樹脂
等からなる接着剤で形成されている。接着ビーズ１１の
直径は２〜１０μｍが好ましく、イソプロピルアルコー
ル等の溶媒に分散して、５０〜１３０個／ｍｍ²程度に
散布する。また、接着ビーズ１１は基板封止後両基板に
接着されてしまう。後述するように、第１基板と第２基
板で切断する位置をずらし、基板端部の端子を露出させ
る。接着ビーズ１１が存在すると、切り離される部分が
接着ビーズ１１を介してもう一方の基板に接着してしま
うため、該接着ビーズ１１は切断で切り離される領域に
は無い方が好ましく、封止領域内に相当する領域にのみ
散布するのが好ましい。

【００３７】工程−ｏ（図８）他方の基板、好ましくは第２基板表面（例えば配向膜表
面）に、注入口を残して図８に示すシールパターンを封
止剤により描画する。図中２１が封止剤で２２が液晶注
入口、２３は後述するダミー壁である。封止剤２１とし
ては、例えば熱硬化性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材
料が用いられ、ディスペンサにより描画する。描画方法
はこれに限らず、スクリーン印刷等、封止剤の素材に応
じて適宜選択される。また、幅はセル厚や印刷時の厚み
を考慮して設定すれば良い。尚、ダミー壁２３は図８に
示すような辺りに設けることには限定されず、使用する
液晶材料等の条件に応じて形成箇所を適宜変えることが
でき、例えば注入口２２の対辺に形成してもよい。また
図８において、ダミー壁２３は、表示領域外の非表示領
域にカラーフィルターを形成している場合、かかるフィ
ルターに対応する位置或いは、フィルターの形成領域外
の位置に設けることができる。この時、セルギャップの
観点でフィルター形成領域外にダミー壁を形成すること
が好ましい。

【００３８】工程−ｐ（図１３（ａ））接着ビーズを散布した基板とは異なる基板、好ましく
は、封止剤を描画した基板表面にスペーサビーズ１２を
散布する。スペーサビーズ１２の直径は、セル厚より大
になるように選択されるが、０．６〜３．５μｍの範囲
が好ましい。例えば、セル厚を１μｍとする場合には、
１．２〜１．３μｍ程度の径のビーズを選択する。ビー
ズの素材としては、シリカビーズ、アルミナビーズが好
ましく用いられ、例えばエタノール等に分散して１００
〜７００個／ｍｍ²になるように基板全面に散布する。
かかる溶媒については、スペーサービーズの溶融性の小
さなものを選択して用いることが好ましい。本発明にお
いては、最終的に液晶層厚の設定よりも大きな径のビー
ズをスペーサとして用いることにより、該ビーズが半ば
基板表面に埋め込まれた様な状態で基板間に固定される
ため、封止後のビーズの移動が防止され、均一な液晶層
厚が保持される。

【００３９】尚、工程ｏ及びｐにおいて、封止剤の描画
は、可能な限り突起等の少ない平滑な面に対して施すこ
とが作業上及び精度の点で好ましく、ビーズの散布に先
行して行なうことが適切である。従って、工程ｏ、ｐの
順で行なうことは重要である。

【００４０】また、工程ｎにおける接着ビーズは、前述
したように、例えば封止領域内に相当する特定の領域に
のみ散布することを考慮して、封止剤等が描画されてい
ない基板面に行なうことが好ましい。よって、一方の基
板に接着ビーズを散布し、他方の基板に封止剤の描画及
びスペーサビーズの散布を行なうことが好ましい。

【００４１】工程−ｑ図１３に示すように、接着ビーズ１１を散布した側の基
板を固定し、スペーサビーズ１２を散布した側の基板を
配向膜１０ａ，１０ｂが内側になるように重ねて加圧し
ながら１０〜１２０分間加熱し、接着ビーズ１１及び封
止剤２１を硬化させ、両基板を接着する。即ち、本発明
においては、接着ビーズ１１とスペーサビーズ１２を別
の基板に散布し、接着ビーズ１１を散布した側の基板を
固定して貼り合わせるため、当該工程において接着ビー
ズ１１が偏ったり、基板表面から脱着する心配がない。
また、スペーサビーズ１２は接着ビーズ１１に比べて直
径が非常に小さく、基板を裏返しても基板表面に付着し
ているため、スペーサビーズ１２が偏ったり基板から脱
落することはない。本工程により、接着ビーズ１１、ス
ペーサビーズ１２のいずれもが均一に散布された状態で
基板が貼り合わされる。

【００４２】工程−ｒ実装端子部が露出するように、第１基板と第２基板とで
切断する位置をずらせてスクライブし、余分な基板を除
去する。また例えばスクライブ直前に、両基板において
注入口に相当する位置近傍にバーコードラベル等を貼付
し、基板の識別を行なうこともできる。

【００４３】工程−ｓ上記工程で得られた液晶セルにカイラルスメクティック
液晶を注入する。先ず、液晶セルを真空装置内に入れ、
十分セル内が真空になった状態で、注入口に液晶を付着
させる。次にこの状態で徐々に圧力をかけ、なるべく等
速で液晶を液晶セル内に引き込ませる。

【００４４】本発明においては、液晶層１３の厚さ
（Ｔ）よりも平坦化層４の厚さ（ｔ）が厚いことによ
り、従来の平坦化層を持たない素子に比べて、液晶層の
空隙発生率が低く、液晶注入工程における歩留が向上す
る。また、本発明では、前述のように平坦化層４を封止
剤２１の下側にまで形成しておくことにより、液晶の注
入が容易になり、更に製造歩留が向上する。更に、液晶
セル内には図１１（ｂ）にも示したように、ＩＴＯで堰
４３が形成されており、図１２（ａ）に矢印で示すよう
に、液晶が堰４３に沿って外側に広がり、気泡の発生が
防止される。図１２（ｂ）は従来の液晶セルの液晶の流
れを示す。また、例え気泡が発生しても、封止剤２１で
描画したダミー壁２３と外側の封止剤２１との間に気泡
が押し込まれるため、表示領域には気泡が存在せず、不
良品発生率を低く抑えることができる。

【００４５】本発明において用いることのできる、カイ
ラルスメクティック相を呈する液晶としては、複数の液
晶性化合物及び少なくとも一種の光学活性化合物（カイ
ラルドーパント）を含有する液晶組成物が好ましく用い
られる。該液晶組成物を構成する好ましい液晶性化合物
としては、下記一般式１〜５の構造を有する液晶性化合
物等（光学活性化合物を包含する）を挙げることがで
き、これらを主な構成成分とし、適宜、各液晶性化合物
の配合比を変え、液晶組成物とすることができる。尚、
ここでいう液晶性化合物は、それ自体単独で液晶性を呈
するか否かは限定されず、液晶組成物中の液晶成分とし
て適切に機能するものであればよい。

【００４６】

【化１】

【００４７】ｐ，ｑは、０、１、２、であって、ｐ＋ｑ
は１又は２であり、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂は、炭素原子数１〜１８
の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基
中の１つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原
子が隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−Ｃ
ＨＷ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換え
られていてもよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ₃を示
す。

【００４８】また、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂は光学活性であっても良
い。

【００４９】Ｙ₁は、水素又はフッ素を表わす。

【００５０】

【化２】

【００５１】Ｙ₁は、水素又はフッ素を表わし、Ｒ
₂₃は、炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキ
ル基であり、Ｒ₂₄は、水素原子、ハロゲン、ＣＮ基、又
は、炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル
基であり、Ｒ₂₃、Ｒ₂₄の示す該アルキル基中の１つ、も
しくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣接しな
い条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ−、−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられていても
良く、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ₃を示す。また、Ｒ
₂₃、Ｒ₂₄は光学活性であっても良い。

【００５２】

【化３】

【００５３】Ｒ₂₅、Ｒ₂₆は、炭素原子数１〜１８の直鎖
状又は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１
つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣
接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていても良く、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ₃を示す。

【００５４】また、Ｒ₂₅、Ｒ₂₆は光学活性であっても良
い。

【００５５】

【化４】

【００５６】Ｒ₂₇、Ｒ₂₈は、炭素原子数１〜１８の直鎖
状又は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１
つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣
接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていても良く、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ₃を示す。

【００５７】また、Ｒ₂₇、Ｒ₂₈は光学活性であっても良
い。

【００５８】

【化５】

【００５９】Ｒ₂₉、Ｒ₃₀は、炭素原子数１〜１８の直鎖
状又は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の１
つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣
接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていても良く、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ₃を示す。

【００６０】また、Ｒ₂₉、Ｒ₃₀は光学活性であっても良
い。

【００６１】一般式１〜４の化合物のより好まし化合物
例を下記に示す。

【００６２】一般式１の化合物のより好ましい化合物例

【００６３】

【化６】

【００６４】一般式２の化合物のより好ましい化合物例

【００６５】

【化７】

【００６６】一般式３の化合物のより好ましい化合物例

【００６７】

【化８】

【００６８】一般式４の化合物のより好ましい化合物例

【００６９】

【化９】

【００７０】Ｒは、水素原子、ハロゲン、ＣＮ基、又
は、炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状又は環状の
アルキル基であり、該アルキル基中の１つ、もしくは２
つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣接しない条件で
−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ−、−ＣＨ＝ＣＨ
−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられていても良く、Ｗ
は、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ₃を示す。また、Ｒは光学活
性であっても良い。

【００７１】Ｙ₁は、水素又はフッ素を表わす。

【００７２】工程−ｔ液晶の注入が完了した液晶セルの注入口を常温硬化型の
エポキシ樹脂等で封止し、弱アルカリでパネルを洗浄す
る。

【００７３】上記のようにして作製された液晶セルの両
面に偏光板が貼り合わされ、実装される。

【００７４】

【実施例】一方の基板と液晶間において平坦化層を有す
る図２に示す断面構造の液晶パネル（サンプル１：カラ
ー液晶パネル）と、当該平坦化層を持たない図１４に示
す断面構造の液晶パネル（モノクロ液晶パネル）を夫々
前述したようなプロセス（工程ａ〜ｒ）に準じて作製
し、これらサンプルについて、液晶注入後の低温条件下
における液晶表示状態、特に液晶内での空隙発生の有無
を評価した。尚、モノクロ液晶パネルについては、前述
したプロセスにおける第１基板において平坦化層より下
層を有さない基板と、第２基板を貼り合わせてパネル化
した。

【００７５】（サンプル１）第１基板側：青板ガラス上に平坦化層を（シロキサン材
料，厚さ１．５μｍ，鉛筆硬度４Ｈ、夫々約１．５μｍ
のＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター膜パターンを被膜）形
成した。該平坦化層上にバリア層を介して厚さ約７００
ÅのＩＴＯ膜パターン（補助電極付）を形成した後、Ｉ
ＴＯ膜上にショート防止膜、粗面形成層及び配向膜の積
層構造になる絶縁層２０００Åを形成した。

【００７６】第２基板側：青板ガラス上に厚さ約７００
ÅのＩＴＯ膜パターン（補助電極付）を形成した後、Ｉ
ＴＯ膜上にショート防止膜、粗面形成層及び配向膜の積
層構造になる絶縁層２０００Åを形成した。

【００７７】一方の基板に接着ビーズを散布し、他方の
基板にスペーサビーズを散布し、更に封止剤パターンを
印刷し、これら基板を貼り合わせて空セルを形成した。

【００７８】（サンプル２）サンプル１における第２基
板と同様に、青板ガラス上に厚さ約７００ÅのＩＴＯ膜
パターン（補助電極付）を形成した後、ＩＴＯ膜上にシ
ョート防止膜、粗面形成層及び配向膜の積層構造になる
絶縁層２０００Åを形成した。かかる基板を２枚作製
し、これらの一方に、接着ビーズを散布し、第２基板に
スペーサビーズを散布し、また封止剤パターンを印刷
し、これら基板を貼り合わせて空セルを形成した。

【００７９】これらサンプル１及び２の空セルに前述し
たようなプロセス（工程ｓ）に準じて等速で液晶注入を
行なった。液晶材料としては、下記の相転移系列を有す
る混合液晶を用いた。

【００８０】

【数１】

【００８１】尚、組成物の相転移温度は、パーキンエル
マー社製のＤＳＣ７、及び、ガラスηに配向膜を塗布
し、ラビング処理された液晶セルに注入し、メトラー社
製サーモシステムＦＰ−８０／ＦＰ−８２のホトステー
ジ中で温度制御しながら、偏光顕微鏡で観察することで
決定した。

【００８２】液晶パネルの評価は次のように行なった。
即ち、液晶注入後パネルを２５℃に保持し、１時間かけ
て所定温度にまで降温せしめ、液晶での空隙発生状況を
評価した（１０個試験して、空隙の発生したサンプル数
で評価した）。

【００８３】結果を以下に示す。

【００８４】

【表１】

【００８５】上表の結果より、セルギャップより大きな
厚みの平坦化層を有する液晶パネルでは、液晶注入後の
特に低温条件下の保存においても空隙発生等の欠陥がよ
り低減されていることが認められる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、液晶層厚よりも大きい直径のスペーサビーズを用い
るため、また、該スペーサビーズと接着ビーズが均一に
散布された状態で基板が貼り合わされるため、液晶層厚
が全面に亙って均一で、且つ均一な耐衝撃性を有する。
従って、良好な表示特性が得られた上で、外部からの衝
撃にも耐える、耐久性の高い液晶素子が得られる。また
本発明では、セル厚よりも大きい厚みの平坦化層を有し
ているため、液晶注入時の不良品の発生が低く抑えら
れ、また上記平坦化層を封止剤の下側にまで形成するこ
とにより更に液晶の注入が容易になり、製造歩留が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の一例を示す概略平面図であ
る。

【図２】図１の液晶素子のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】図１の液晶素子のＢ−Ｂ’断面図である。

【図４】本発明の液晶素子のカラーフィルターと遮光層
を示す図である。

【図５】本発明の液晶素子の第１基板側の補助電極を示
す図である。

【図６】本発明の液晶素子の第２基板側の透明電極を示
す図である。

【図７】本発明の液晶素子の第２基板側の補助電極を示
す図である。

【図８】本発明の液晶素子のシールパターンを示す図で
ある。

【図９】本発明の液晶素子の第２基板側のショート検査
用パッド部を示す図である。

【図１０】本発明の液晶素子の第１基板側のショート検
査用パッド部を示す図である。

【図１１】本発明の液晶素子の第２基板に設けたダミー
配線及び堰を示す図である。

【図１２】本発明の液晶素子と従来の液晶素子の液晶注
入時の液晶の流れを示す図である。

【図１３】本発明の製造方法における、基板貼り合わせ
工程を示す図である。

【図１４】二値表示の強誘電性液晶素子の断面図を示す
図である。

【図１５】本発明の液晶素子の第１基板の製造工程を示
す図である。

【図１６】本発明の液晶素子の第２基板の製造工程を示
す図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ絶縁性基板２アンダーコート層３カラーフィルター４平坦化層５バリア層６ａ，６ｂ透明電極７ａ，７ｂ補助電極８ａ，８ｂショート防止層９ａ，９ｂ粗面形成層１０ａ，１０ｂ配向層１１接着ビーズ１２スペーサビーズ１３液晶層１４遮光層２１封止剤２２注入口２３ダミー壁３１，３２駆動電極３３パッド部４１配線４２，４３堰

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｇ０２Ｆ 1/1339 ５００Ｇ０２Ｆ 1/1339 ５００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の基板にカラーフィルター及び平坦
化層を有する一対の電極基板をスペーサビーズを介して
対向配置し、該基板間間隙にカイラルスメクティック液
晶を挟持してなる液晶素子であって、上記液晶層厚がス
ペーサビーズの直径よりも小さく、同時にカラーフィル
ター上に設けた平坦化層の最大厚よりも小さいことを特
徴とする液晶素子。
【請求項２】平坦化層の硬度が、７Ｈ以下である請求
項１の液晶素子。
【請求項３】平坦化層が両基板を封止している封止剤
の下側にまで存在する請求項１又は２の液晶素子。
【請求項４】第１の絶縁性基板上に、遮光層、複数色
のカラーフィルター、平坦化層、バリア層、透明電極、
補助電極、ショート防止層、粗面形成層、絶縁層を順に
形成する工程と、第２の絶縁性基板上に、透明電極、補
助電極、ショート防止層、粗面形成層、絶縁層を順に形
成する工程、両基板表面の絶縁層をラビング処理して配
向膜を形成する工程、第１或いは第２の基板の配向膜表
面に接着性ビーズを散布する工程、第２或いは第１の基
板の配向膜表面に封止剤でシールパターンを描画する工
程、該封止剤を描画した基板にスペーサビーズを散布す
る工程、接着性ビーズを散布した側の基板を固定して、
他方の基板と貼り合わせる工程、所望の形状に基板を切
断する工程、基板間間隙にカイラルスメクティック液晶
を注入する工程、液晶注入口を封止する工程、とを有す
ることを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項５】第１及び第２の絶縁性基板として、ガラ
ス表面に厚さ２００〜１０００ÅのＳｉＯ₂層を形成し
てなる基板を用いる請求項４の液晶素子の製造方法。
【請求項６】第１の絶縁性基板上に形成する遮光層
が、厚さ５００〜１５００ÅのＭｏ−Ｔａからなるブラ
ックストライプである請求項４〜６いずれかの液晶素子
の製造方法。
【請求項７】第１の絶縁性基板上に形成されるカラー
フィルターが、所望の色の顔料が分散された感光性樹
脂、及び顔料を含まない感光性樹脂からなる厚さ１．０
〜２．０μｍの樹脂層である請求項４〜６の液晶素子の
製造方法。
【請求項８】感光性樹脂がポリアミドである請求項７
の液晶素子の製造方法。
【請求項９】第１の絶縁性基板上に形成される平坦化
層が、最大厚１．５〜５μｍの有機シラン系樹脂層であ
る請求項４〜８いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項１０】第１の絶縁性基板上に形成されるバリ
ア層が、厚さ１００〜１０００ÅのＳｉＯ₂層である請
求項４〜９いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項１１】第１及び第２の絶縁性基板上に形成さ
れる透明電極が、厚さ３００〜３０００ÅのＩＴＯ層で
ある請求項４〜１０いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項１２】第１及び第２の絶縁性基板上に形成さ
れる補助電極が、厚さ５００〜２５００ÅのＭｏ−Ｔａ
／Ａｌ／Ｍｏ−Ｔａの金属積層膜である請求項４〜１１
いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項１３】第１及び第２の絶縁性基板上に形成さ
れるショート防止層が、厚さ５００〜１２００ÅＴａ₂
Ｏ₅層に厚さ５００〜１０００ÅのＴｉ−Ｓｉ層を積層
した構成である請求項４〜１２いずれかの液晶素子の製
造方法。
【請求項１４】粗面形成層が、直径３００〜７００Å
のＳｉＯ₂ビーズを分散した厚さ１００〜３００ÅのＴ
ｉ−Ｓｉ層である請求項４〜１３いずれかの液晶素子の
製造方法。
【請求項１５】第１及び第２の絶縁性基板上に形成さ
れる絶縁膜が、厚さ５０〜１０００Åのポリイミド膜で
ある請求項４〜１４いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項１６】絶縁膜をラビング処理する工程におい
て、アラミド繊維からなる起毛のラビング布を巻き付け
たローラーで、該絶縁膜表面をラビングする請求項４〜
１５いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項１７】接着ビーズを散布する工程において、
熱硬化性樹脂からなる直径１〜１０μｍの接着ビーズを
溶媒に分散し、シール内のみに５０〜１３０個／ｍｍ²
になるように散布する請求項４〜１６いずれかの液晶素
子の製造方法。
【請求項１８】熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂或いはア
クリル樹脂である請求項１７の液晶素子の製造方法。
【請求項１９】封止剤が熱硬化性樹脂である請求項４
〜１８いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項２０】熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請
求項１９の液晶素子の製造方法。
【請求項２１】スペーサビーズの分散工程において、
該ビーズをエタノールに分散して１００〜７００個／ｍ
ｍ²になるように散布する請求項４〜２０いずれかの液
晶素子の製造方法。
【請求項２２】スペーサビーズが直径０．６〜３．５
μｍのＳｉＯ₂のビーズである請求項２１の液晶素子の
製造方法。
【請求項２３】第１の基板側に接着ビーズを、第２の
基板側にスペーサビーズを散布する請求項４〜２２いず
れかの液晶素子の製造方法。
【請求項２４】セル厚が０．５〜３μｍになるよう
に、第１と第２の基板を重ねて加圧し、封止剤を硬化さ
せる請求項４〜２４いずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項２５】基板を切断する工程において、第１と
第２の基板とで切断する位置が異なる請求項４〜２４い
ずれかの液晶素子の製造方法。
【請求項２６】液晶注入口を封止する工程において、
常温硬化型のエポキシ樹脂で該注入口を封止する請求項
４〜２５いずれかの液晶素子の製造方法。