JP2551425C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶を用いた表示装置の製造方法に関するものであり、特に透過型
液晶表示装置の新規な製造方法を提案するものである。 〔従来技術〕 液晶表示装置は、微少電流で駆動できるため、腕時計などの携帯用装置には最
も有用な方式であるが、その働きは、光透過率を制御するシャッタ作用であり、
自己発色型デスプレーのような高いコントラストを得ることは出来ない。これに
対して携帯用テレビには透過型の液晶表示装置を用い背後照明方式により、必要
な光量とコントラストを得ている。この方式は、光量が自由に選べることとフィ ルターの選択により所望の色相を得ることが容易であるという特長があり、商用
電源、カーバッテリーが使用できる分野での利用に適している。 しかし、液晶自身の遮光能力は不十分なので照明光が強い場合は背後が明るく
なり、十分なコントラストを得ることが出来ない。これを解決する方法として背
後の遮光用マスクとして金属あるいは金属酸化物の蒸着層を形成してコントラス
トを改善する方法が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この方法は金属層を蒸着したあと、該層のパターンニングのためにフ
ォトエッチング工程が必要であり、また、下層の透明電極パターンに悪影響を与
えないような条件が必要である。従って、単純で安価な遮光用マスクの製造方法
が切望されていた。 本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光不溶化型感光性組成物
を用いることにより透明電極パターン等に影響を及ばさずに遮光用マスクが得ら
れ、また所望の表示色相を容易に得ることができる透過型液晶表示装置の製造方
法を提供することを目的とする。〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、対向する基板間に液晶層を有し、これらの間に配された配向膜の基
板側又は液晶側に所要パターンの遮光層を有する透過型液晶表示装置の製造方法
において、 前記遮光層の作成に際し、５から50重量％の付加重合性不飽和モノマと0.5から2
0重量％の光重合開始剤と30から85重量％の高分子重合体のバインダーと顔料又
は染料とからなる光透過率低減物質を含む光不溶化型感光性組成物を用いるもの
であって、且つ前記光透過率低減物質が感光層中の全固形分に対して１０から６
０重量％含まれる感光層を形成し、次いで該感光層を所要のパターンで露光、現
像することを特徴とする。 〔作用〕 本発明にあっては、光不溶化型感光性組成物に所定の材料及びその組成からな
る光透過率低減物質を含ませた感光層を形成し、これを所要のパターンで露光、
現像する。 〔実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図面を基づいて詳述する。 第１図は本発明に係る透過型液晶表示装置の断面構造図である。ガラス等より
なる透明な基板1,2が対向配置されており、これらの外側、つまり非対向側には
ネガ型表示とするための偏光板7,8が被着されており、基板１側の偏光板７表面
にはカラー表示のためのカラーフィルタ９が被着されている。このカラーフィル
タ９側に光源10が配され、基板２側から表示が観察される。基板1,2上には日の
字パターンを形成すべき透明電極膜を被着形成しており基板１上の透明電極膜は
第２図に示すようなセグメント電極３、基板２上の透明電極膜は第３図に示すよ
うなコモン電極４となっている。基板２側のコモン電極４上及びこれが形成され
ていない基板２上の部分には第４図に示す如く日の字パターンに相応するパター
ンの遮光層５が形成され、その上層を透明な配向膜６が覆っている。基板１側の
セグメント電極３上も透明な配向膜６で覆われており、配向膜間にネマチック液
晶11が配されている。12は液晶11の収容スペースを確保するためのスペーサであ
る。 本発明は、上記遮光層５の作成に関するものであり、その工程を第５図に基き
説明する。なお、第１〜５図に示す構造は遮光層５上に配向膜６を設けているが
、これを逆順とした構造にも本発明は適用できる。 さて、第５図（イ）において1.1mm厚のソーダガラスよりなる基板２の電極形
成側の表面にはSiO2等のアンダーコートート膜（図示せず）が施される。これは
ナトリウムイオンの析出を防止するためである。この基板２表面にITO膜をスパ
ッタリングにて所要厚さに被着し、公知の方法でパターニングして第５図（ロ）
に示す如くコモン電極４を形成する。 次に第５図（ハ）に示すように光不溶化型感光性組成物に顔料等、光透過率を
低下させる物質を溶解又は分散してなる感光層50を所要厚さに塗着した。 感光層50の組成は次のとおりである。なお（ ）内は各成分の機能等を示して
いる。 ベンジルメタアクリレート／メタアクリル酸共重合体 （バインダー） 62g 〔モル比70/30,平均分子量Σw20,000〕 ペンタエリスリトール テトラアクリレート（モノマー） 38g ２−ベンゾイルメチレン−３−メチル−β−ナフトチアゾリン（光重合開始剤） 3g ２−（ｐ−メトキシフェニル）−4,6−ビス（トリスクロルメチル）−ｓ−トリ アジン（熱重合開始剤） 3g カーボンブラック〔例えば三菱化成製のMA−100〕（顔料） 20g セロソルブ アセテート（溶剤） 650g 塗着後80℃で２分程度乾燥する。この感光層50に用いる光不溶化型感光性組成
物については後に詳述する。また上記顔料は所望の色のものを用いればよい。 次に、第５図（ニ）に示すようにPVA（ポリビニルアルコール）膜51を感光層5
0上に形成する。これは感光層の露光の際に酸素を遮断するためのものである。P
VA膜51に用いるPVAはケン化度82％、重合度約500の５％水溶液であり、塗着後80
℃で２分程度乾燥される。 次いで、第５図（ホ）に示すように形成すべき遮光層５のパターンに対応する
マスク52をPVA膜51上に配して2Kwのメタルハライドランプにて１分間程度露光す
る。 露光後直ちに70℃で５分程度加熱する。これにより現像の際の水洗時にパター
ンが流出する虞れがなくなる。 なお、このような露光後の加熱工程に替えて加熱しながら露光しても同効を奏
するし、更に露光時間を５分間と長くした場合も同効を奏する。最後に炭酸ナト
リウムの１％水溶液を用いて感光層50の現像を有する。露光された部分が不溶と
なっているので、第５図（ヘ）に示すようにこの部分が残って遮光層５となるこ
とになる。 その後200℃で10分間程度のポストベークを行ったあと、公知の方法で配向膜
６を塗着形成すればよい。例えばポリイミドプレカーサー（日立化成性:PZX）を
塗布し乾燥後300℃で30分間程度加熱する。 基板１側は公知の方法てセグメント電極３、配向膜６を形成すればよく、両配
向膜6,6に対して配向処理をした後、２つの基板1,2をスペーサ12を介して組合せ 、両者間にネマチック液晶11を注入し封止することでこの装置が完成する。 次に、本発明に用いる光不溶化型感光性組成物につき説明する。 〔光重合性感光性組成物〕 光重合性感光性組成物は、米国特許第3,549,367号明細書等に開示されている
付加重合性不飽和モノマー、光重合開始剤およびバインダーからなる。付加重合
性不飽和モノマーは少なくとも１個の付加重合可能なエチレン性不飽和基をもち
沸点が常圧で100℃以上の化合物である。例えばポリエチレングリコールモノ（
メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フ
ェノキシエチル（メタ）アクリレート、等の単官能のアクリレートやメタアクリ
レート；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタ
ントリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート
、ペンチタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンチタエリスリトール
テトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレ
ート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（
アクリロイルオキシプロピル）エーテル、トリ（アクリロイロキシエチル）イソ
シアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチ
レンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後（メタ）アクリレート化
したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号公報に記
載されているようなウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−4
3191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート
類、エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレー
ト類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートをあげることができる。更に
日本接着協会誌Vol,20,No.7,300〜308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとし
て紹介されているものも使用できる。使用量は、５〜50重量％好ましくは、10〜
40重量％である。 光重合開示剤としては、米国特許第2,367,660号明細書に開示されているビシ
ナールポリケタルドニル化合物、米国特許第2,367,661号および第2,367,670号明
細昭に開示されているアルファカルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細
書に開示されているアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に開示 されているアルファー炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許
第3,046,127号および第2,951,758号明細書に開示されている多核キノン化合物、
米国特許第3,549,367号明細書に開示されているトリアリルイミダゾールダイマ
ー/p−アミノフェニルケトンの組合せ、特開昭51−48516号公報に開示されてい
るベンゾチアゾール系化合物／トリハロメチール−ｓ−トリアジン系化合物、米
国特許第4,239,850号明細書に開示されているトリハロメチル−ｓ−トリアジン
系化合物、米国特許第4,212,976号明細書に記載されているオキサジアゾール化
合物等があげられる。使用量は固形分比で約0.5〜20重量％、より好ましくは２
〜15重量％が適当である。 バインダーは、モノマーに対して相溶性のある線状有機高分子重合体で、有機
溶剤に可溶であり、弱アルカリ水溶液で現像できるものが好ましい。このような
線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば、
特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58-12577号、特公昭54−25957
号、特公昭59−53836号、特開昭59−71048号明細書に記載されているようなメタ
クリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重
合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等があり、また
同様に側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体がある。この他に水酸基
を有するポリマーに酸無水物を付加させたものなどが有用である。特にこれらの
なかでベンジール（メタ）アクリレート／（メタ）アクリル酸共重合体やベンジ
ル（メタ）アクリレート／（メタ）アクリル酸／および他のモノマーとの多元共
重合体が好適である。この他に水溶性ポリマーとして、ポリビニールピロリドン
やポリエチレンオキサイド、ポリビニールアルコール等も有用である。また硬化
被膜の強度をあげるためにアルコール可溶性ナイロン或は２、２−ビス−（４−
ヒドロキシフェニル）−プロパンとエピクロルヒドリンのポリエーテルなども有
用である。これらのポリマーは任意な量を混合させることが出来るが、90重量％
を越えることは形成される画像強度等の点で好ましい結果を与えない。好ましく
は30〜85重量％である。 以上の他に、更に、熱重合防止剤を加えておくことが好ましく、例えば、ハイ
ドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ピロ ガロール、ｔ−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4′−チオビス（３−メチ
ール−６−ｔ−ブチルフェノール）、2,2′−メチレンビス（４−メチル−６−
ｔ−ブチルフェノール）、２−メルカプトベンゾイミダゾール等が有用である。 顔料や染料は、光透過率が低い金属あるいは金属酸化物または光吸収率の高い
カーボンブラック、黒色染料などが有用であるが、表示装置として使用する場合
、光不透過性パターンの色相も表示の一部として使うこともできる。その様な場
合、所望の色相の顔料あるいは染料と光不透過性の顔料を組み合わせて使うこと
もできる。 感光層中に占める該顔料または染料の比率は、固形分比で５〜90重量％であり
、より好ましくは10〜60重量％である。 該感光層は、光不溶化型感光性組成物を適当な溶媒に溶解し、該顔料を分散す
るか或いはそれと共に染料を溶解した溶液をスピンナー、ホワイラー、ローラー
コーター、ナイフコーター、ワイヤーバーコーター等により適当な基板上に塗着
する。 好ましい溶剤は、エチレングリコール モノメチルエーテル、エチレングリコ
ールモノエチルエーテル、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、エチレングリコール モノメチルエーテ
ルアセテート、エチレングリコール モノエチルエーテルアセテート、エチレン
グリコール モノエチルエーテルアセテート、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、
メチルエチルケトン等であり、単独または組合せで使用することができる。 溶液濃度は、１〜50重量％の範囲で利用できるが、より好ましい範囲は、５〜
30重量％であり、感光層の乾燥膜厚は0.5〜５μｍが適当である。 なお、遮光層５の形成後に配向膜６を形成するから配向膜６の塗布剤溶液に不
溶性でかつ膨潤することがなく、高温に加熱されたときも変色、変形及び絶縁性
劣化があってはならない。特に光重合組成物によって形成された光透過性パター
ンは、配向膜６のためのポリイミドプレカーサーの塗布によって、膨潤あるいは
下層との密着不良を引き起こすことがある。これは、ポリイミドプレカーサーの
主溶媒であるＮ−メチル ピロリドン、ジメチルフォルムアミド、シクロヘキサ ノン等による膨潤が原因と考えられる。このような場合、感光層に所望のパター
ンを露光した後加熱するか、加熱しながら露光するか、あるいは両者の組合せ条
件で露光し、加熱した後現像するとこの欠陥は改良される。加熱温度は室温〜10
0℃、好ましくは35℃〜85℃の範囲で、加熱時間は、10秒〜10分間であり、好ま
しくは、30秒〜５分間である。この加熱は、露光時間を短縮するのにも有効であ
り、特に光透過率を下げるためにカーボンブラックを分散した感光性組成物は、
それ自身の光吸収のために感光性組成物の感光性を極めて悪化させるが、該加熱
処理により露光量を通常の1/2〜1/8程度に抑えることができる。またイミド化工
程で300〜350℃に数分間〜数10分間加熱すると、カーボンブラックを分散した光
重合性感光性組成物から形成した遮光層５は、絶縁性不良を引き起こすことがあ
るが、該加熱処理を行うことによってこの点も改良される。 更に必要ならば、現像後、曝光および／または加熱することができる。この工
程での曝光および／または加熱処理も上記の耐溶剤性および絶縁性改良に効果が
ある。曝光は、パターン露光量と同程度もしくはその数倍程度が好ましく、特に
酸素を遮断した条件で露光することが好ましい。加熱温度は120℃以上とするこ
とが必要であり、150℃〜300℃が好ましく、より好ましい範囲は180℃〜260℃、
時間は５分間から30分間程度である。 〔効果〕 以上の如き本発明にあっては、遮光層を適正な原料及びその組成からなる光不
溶化型感光性組成物を用いた感光層を所要のパターンで露光、現像して得ること
としているからフォトエッチング工程が不要となり、またこの光不溶化型感光性
組成物に適正な材料及びその組成の光透過率低下物質を含ませることで、安価に
効率よく、製造することができ、また遮光層を所望の色にすることが出来る等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る透過型液晶表示装置の断面構成図、第2,3,4図はその部
分平面図、第５図は製造方法の工程図である。 1,2……基板、3,4……電極、５……遮光層、６……配向膜、50……感光層、51…
…PVA膜、52……マスク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】（１）対向する基板間に液晶層を有し、これらの間に配された配向膜の基板側又
   は液晶側に所要パターンの遮光層を有する透過型液晶表示装置の製造方法におい
   て、 前記遮光層の作成に際し、５から５０重量％の付加重合性不飽和モノマと０．５
   から２０重量％の光重合開始剤と３０から８５重量％の高分子重合体のバインダ
   ーと顔料又は染料とからなる光透過率低減物質を含む光不溶化型感光性組成物を
   用いるものであって、且つ前記光透過率低減物質が感光層中の全固形分に対して
   １０から６０重量％含まれる感光層を形成し、次いで該感光層を所要のパターン
   で露光、現像することを特徴とする透過型液晶表示装置の製造方法。 （２）前記露光後及び／又は露光中において、前記感光層を加熱する特許請求の
   範囲第１項に記載の透過型液晶表示装置の製造方法。 （３）前記現像後、形成されたパターンを全面曝光する特許請求の範囲第１項に
   記載の透過型液晶表示装置の製造方法。 （４）前記現像後、形成されたパターンを120℃以上に加熱する特許請求の範囲
   第１項に記載の透過型液晶表示装置の製造方法。