JP3503019B2

JP3503019B2 - 反射型液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP3503019B2
Application number: JP13273998A
Authority: JP
Inventors: 明繁村上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: JPH11305220A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、液晶分子に電圧を印加
することにより、旋光性の消失，複屈折，吸収，干渉，
反射等を起こすことによって光学的特性が変化すること
を利用した表示装置である。図１０は従来使用されてい
る一般的な液晶表示装置の例(従来例１)を示す図であ
る。なお、図１０において、配向膜および偏光板等の図
示は、便宜上、省略している。図１０の液晶表示装置で
は、電極１０３，１０４が各々形成された２枚の基板１
０１，１０２上に、５〜１０μｍ程度の球状あるいは棒
状のスペーサー１０５を分散して、電極１０３と電極１
０４との間のギャップを一定に保つように制御してい
る。ここで、スペーサー１０５を分散させる方法とし
て、湿式あるいは乾式で基板１０１，１０２上にスペー
サー１０５を散布し分散させる方法が採られている。

【０００３】液晶表示装置の応答速度やコントラスト，
視角等に影響を与えるためには、電極１０３と電極１０
４との間のギャップの均一性が要求されるが、上述した
散布方法では、所定の位置にスペーサー１０５を置くこ
とができないという問題がある。このため、図１０に示
すように、電極１０３，１０４上にスペ−サ−１０５が
置かれた場合と、隣接する電極１０３，１０３間(電極
１０４，１０４間)にスペ−サ−１０５が置かれた場合
とでは、電極１０３と電極１０４との間のギャップが異
なり、均一性が低下し、表示性能を低下させる原因とな
っていた。特に、カラーフィルターを液晶セル内に設け
る場合には、カラーフィルターが１μｍ程度の厚さであ
るために、上述のスペ−サ−１０５の配置による影響
は、液晶表示装置の特性を著しく損なうものである。ま
た、スペ−サ−１０５が電極１０３，１０４上に置かれ
た場合には、その領域に液晶がないため、光学特性が変
化せず、光抜けが生じてしまう。さらに、スペ−サ−
は、液晶の配向にも影響を与えるため、スペ−サ−１０
５の近傍では良好な画像を得ることができないという問
題があった。

【０００４】また、スペ−サ−を散布する方法では、ス
ペ−サ−が凝集しやすいため、完全に均一に分散するこ
とができず、ギャップ制御に関して本質的な改善が望ま
れていた。

【０００５】そこで、基板上の所定の位置にスペーサー
を配置する方法として、散布によるギャップ制御に変わ
り、フォトリソグラフィーによる柱状スペーサーを用い
る方法が試みられている。図１１は柱状スペーサーを用
いた液晶表示装置の例(従来例２)を示す図である。な
お、図１１において、配向膜および偏光板等の図示は、
便宜上、省略している。

【０００６】図１１の液晶表示装置は、電極１０３，１
０４が各々形成された２枚の基板１０１，１０２上に、
５〜１０μｍ程度の高さの柱状スペーサー１０６を隣接
する電極１０３，１０３間(電極１０４，１０４間)に設
けて、電極１０３と電極１０４との間のギャップを一定
に保つようにしたものである。ここで、柱状スペーサー
１０６は、ポジ型やネガ型の高分子樹脂を塗布した後、
柱状スペーサーパターンが記述されたレチクル(以下、
柱状スペーサーレチクルと称す)を用い、露光装置(マス
クアライナーやステッパー等)によってｇ線(波長４３６
ｎｍ)，ｈ線(波長４０５ｎｍ)，ｉ線(波長３６５ｎｍ)
の光を照射し、不要領域を現像により除去して形成して
いる。また、必要に応じて、現像後、さらに熱硬化して
形成している。

【０００７】柱状スペーサーの形状としては、円柱に限
らず、例えば特開平７−２８０７１号では、機械的強度
を得るために線上の樹脂壁にする例が示されており、ま
た、特開平５−１９２６７号では、ＳｉＯ斜め蒸着での
シャドーイングを抑えるために楕円形状にする例が示さ
れている。

【０００８】しかしながら、これらの方法では、隣接す
る電極１０３，１０３間(電極１０４，１０４間)に柱状
スペーサー１０６を置くために、電極パターンと柱状ス
ペーサーレチクルのアライメントが必要となり、製造工
程が複雑になっていた。特に、液晶製造プロセスにおい
て、アライナーやステッパー等の露光装置の価格が高い
ことや、露光装置のスループットが小さいことから、ア
ライメントの必要な露光工程は、液晶表示装置の価格を
増加させる大きな一因となっていた。

【０００９】工程を単純化するためには、以下の方法が
提案されている。例えば、特開平８−１１４８０９号で
は、カラーフィルターの保護膜と柱状スペーサーを兼ね
る方法が提案されている。すなわち、ネガ型のエポシキ
樹脂を用いて露光を行ない、露光部を柱状スペーサーと
して残し、現像時間を最適化し、未露光部を膜厚方向で
一部残すように現像し、カラーフィルターの保護膜とし
ている。この方法では、柱状スペーサーを形成するため
の樹脂を塗布する必要はないが、前述の例と同様に、隣
接する電極間に柱状スペーサーを置くために電極と柱状
スペーサーレチクルのアライメントが必要である。

【００１０】一方、特開平６−２２３７０号では、露光
機によるアライメントが不要なプロセスが提案されてい
る。図１２，図１３は、露光機によるアライメントを必
要としない液晶表示装置の製造工程を説明するための図
である。図１２，図１３を参照すると、図１２(ａ)に示
すように、基板２０１上に透明電極層２０２を形成し、
次いで、フォトリソグラフィーによって形成した電極用
レジスト(ポジ型レジスト)２０３を用い、透明電極層２
０２をエッチングして、透明電極２０２を形成する。そ
の後、電極用レジスト２０３を２４０℃の温度で１時
間、熱硬化し、リフトオフ用のマスクに変形させる。こ
れにより、電極用レジスト２０３は赤褐色に変色する。
その後、図１２(ｂ)に示すように、感光性ネガ型高分子
樹脂２０４を塗布する。次いで、図１２(ｃ)に示すよう
に、基板２０１側から露光(背面露光)する。このとき、
電極用レジスト２０３がマスクとなるため、電極２０
３，２０３間のネガ型高分子樹脂のみが露光され、光硬
化する。また、厳密なアライメントは必要ないが、透明
電極２０２と交差するパターンを持つフォトマスクを用
いると、四角状に露光領域を限定でき、ネガ型高分子樹
脂２０４を柱状に硬化できる。

【００１１】その後、図１３(ｄ)に示すように、現像に
より、未露光部を除去し、壁状スペーサー２０４を形成
する。その後、リフトオフマスク２０３を除去する。な
お、透明電極２０２と交差するパターンを持つマスクを
用いて露光した場合は、柱状スペーサーを形成できる。

【００１２】その後、この基板に配向膜(図示せず)を塗
布し、ラビングにより配向処理した後、図１３(ｅ)に示
すように、もう一方の対向電極２０６のある基板２０５
と貼り合わせ、液晶を注入し、液晶表示装置を完成させ
ることができる。

【００１３】図１２，図１３の例では、壁状スペーサー
２０４を形成するのに、透明電極２０２と柱状(壁状)ス
ペーサーレチクルとのアライメントが不要であり、工程
の複雑化を避けることができる。また、柱状スペーサー
を形成する場合でも、厳密なアライメントが不要である
ため、アライナー，ステッパー等の高価な露光装置が不
要である。

【００１４】しかしながら、図１２，図１３の例では電
極用レジスト２０３をリフトオフマスクに変成するため
に、高温プロセスが必要であり、オーブン等の別の設備
が必要となり、図１１に示す例の場合よりは少ない価格
で済むものの、液晶表示装置のコストアップが発生す
る。また、柱状スペーサーを形成する場合には、厳密で
はないが、透明電極と交差するパターンを持つフォトマ
スクを用いる必要があり、アライナー，ステッパーほど
は高価ではないが、アライメント機構を有する露光装置
が必要となり、液晶表示装置のコストアップは避けるこ
とができない。また、高温プロセスを採用すると、基板
の材質としては、ガラスあるいは石英のみが使用可能と
なるため、プラスチック基板でのみ実現できると予想さ
れるＩＣカードへの応用，基板の非破壊性，軽量性が有
利な携帯機器への幅広い展開には応用できず、表示装置
としての用途のバリエーションを狭めてしまうという問
題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、低消
費電力化を狙い、透過型液晶表示装置にかわり反射型液
晶表示装置が注目されている。反射型液晶表示装置は外
部から入射した光を反射層によって反射して表示を行な
うため、透過型液晶表示装置とは異なりバックライトが
不要である。そのため、反射型液晶表示装置は消費電力
が小さく、携帯機器への応用が期待されている。反射型
液晶表示装置においても、対向する電極間のギャップ制
御方法として前述の従来用いられていた方法が適用でき
るが、この場合にも、透過型液晶表示装置で発生した問
題の改善が望まれる。

【００１６】本発明は、対向する電極間の均一なギャッ
プ制御が可能な反射型液晶表示装置を提供することを目
的としている。

【００１７】また、本発明は、基板として、プラスチッ
ク基板を採用することの可能な反射型液晶表示装置を提
供することを目的としている。

【００１８】また、本発明は、柱状スペーサーの形成に
おいて、レチクルを用いずに、より安価に反射型液晶表
示装置を製造することの可能な反射型液晶表示装置の製
造方法を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１乃至請求項５記載の発明では、可視光に対
し透明な２枚の絶縁性基板が対向して配置され、一方の
絶縁性基板上には、反射層を兼ねる複数の金属電極と、
隣接する金属電極間に配置された感光性ネガ型高分子樹
脂からなる柱状スペーサーとが配置され、他方の絶縁性
基板上には、金属電極と対向した位置に透明電極が配置
されており、柱状スペーサーによって金属電極と透明電
極との間のギャップが制御され、金属電極と透明電極と
の間に液晶が挾まれる反射型液晶表示装置であって、柱
状スペーサーが、金属電極のある一方の絶縁性基板側か
ら光を照射して硬化された感光性ネガ型高分子樹脂であ
り、また、隣接する金属電極間は、柱状スペーサーのな
い領域では感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界以下の寸
法の少なくとも１つの第１のスペースで構成され、柱状
スペーサーのある領域では感光性ネガ型高分子樹脂の解
像限界以上の寸法の第２のスペースで構成されることを
特徴としている。

【００２０】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の反射型液晶表示装置において、柱状スペーサーの
ない領域における隣接する金属電極間が、感光性ネガ型
高分子樹脂の解像限界以下の寸法の複数の第１のスペー
スと、金属電極と同一の層からなる遮光層とで構成され
ていることを特徴としている。

【００２１】また、請求項３記載の発明では、請求項１
または請求項２記載の反射型液晶表示装置において、柱
状スペーサーのない領域における隣接する金属電極間の
第１のスペースは、感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界
の寸法の１／２以下の寸法であることを特徴としてい
る。

【００２２】また、請求項４記載の発明では、請求項３
記載の反射型液晶表示装置において、柱状スペーサーの
ない領域での金属電極を形成するためのレチクルが、レ
ベンソン型の位相シフトレチクルであることを特徴とし
ている。

【００２３】また、請求項５記載の発明では、可視光に
対し透明な２枚の絶縁性基板が対向して配置され、一方
の絶縁性基板上には、反射層を兼ねる複数の金属電極
と、隣接する金属電極間に配置された感光性ネガ型高分
子樹脂からなる柱状スペーサーとが配置され、他方の絶
縁性基板上には、金属電極と対向した位置に透明電極が
配置されており、柱状スペーサーによって金属電極と透
明電極との間のギャップが制御され、金属電極と透明電
極との間に液晶が挾まれる反射型液晶表示装置の製造方
法であって、感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界以下の
寸法の少なくとも１つ以上の第１のスペースと感光性ネ
ガ型高分子樹脂の解像限界以上の寸法の第２のスペース
とを隣接する金属電極間に形成し、金属電極が形成され
た絶縁性基板側から感光性ネガ型高分子樹脂に対して光
を照射し、その後、現像することにより柱状スペーサー
を形成することを特徴としている。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１，図２，図３は本発明に係る反
射型液晶表示装置の構成例を示す図である。なお、図１
は断面図であり、図２は図１の構成において金属電極お
よび柱状スペーサーのみを抜き出した図(平面図)であ
り、図３は図１の構成において金属電極のみを抜き出し
た図(平面図)である。

【００２５】図１，図２，図３を参照すると、この反射
型液晶表示装置は、可視光に対し透明な絶縁性基板１上
に形成された反射層を兼ねる複数の金属電極２と、金属
電極２のある絶縁性基板１側から光を照射して硬化した
感光性ネガ型高分子樹脂からなる柱状スペーサー４とを
有している。また、隣接する金属電極２，２間は、柱状
スペーサー４のない領域では寸法Ｗの第１のスペースＳ
Ｐ₁から構成されており、柱状スペーサー４のある領域
では寸法ＳＷの第２のスペースＳＰ₂から構成されてい
る。なお、第１のスペースＳＰ₁の寸法Ｗは、前記感光
性ネガ型高分子樹脂の解像限界以下の寸法となってお
り、第２のスペースＳＰ₂の寸法ＳＷは、前記感光性ネ
ガ型高分子樹脂の解像限界以上の寸法となっている。

【００２６】また、絶縁性基板(一方の絶縁性基板)１と
対向した別の絶縁性基板(他方の絶縁性基板)５上には、
金属電極２と対向した透明電極６が液晶層７を介して形
成されている。

【００２７】このような構成では、感光性ネガ型高分子
樹脂を光硬化させる露光工程において、金属電極２のあ
る一方の絶縁性基板１側から光を照射(以下、背面露光
と称す)すると、柱状スペーサー４を設ける場所では、
金属電極２，２間が感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界
以上の寸法ＳＷの第２のスペースＳＰ₂からなるため、
金属電極２，２間を背面露光した光が透過し、感光性ネ
ガ型高分子樹脂を硬化させ、柱状スペーサー４の潜像を
形成する。

【００２８】一方、柱状スペーサー４を設けない場所で
は、金属電極２，２間が感光性ネガ型高分子樹脂の解像
限界以下の寸法Ｗの第１のスペースＳＰ₁からなるた
め、感光性ネガ型高分子樹脂が光硬化しない。また、金
属電極２上では、金属電極２が背面露光に対し遮光層と
なるため、ネガ型高分子樹脂が硬化しない。背面露光を
行なった後、現像を行なうと、柱状スペーサー４を設け
たい領域上の感光性ネガ型高分子樹脂のみが背面露光に
よって硬化しているため、その他の領域の感光性ネガ型
高分子樹脂は除去され、柱状スペーサー４を設けたい領
域の感光性ネガ型高分子樹脂だけが残る。すなわち、柱
状スペーサー４が形成される。

【００２９】従って、柱状スペーサー４を製造する露光
工程は、背面露光のみで良いため、柱状スペーサーパタ
ーンが描かれたレチクルやフォトマスクを用いる必要が
なく、工程を単純化できる。また、柱状スペーサー４が
セルフアラインで形成できるため、金属電極２と柱状ス
ペーサーレチクルとのアライメントが必要ではなく、３
５０〜４５０ｎｍ程度の波長の光源のみで柱状スペーサ
ー４を形成でき、高価なステッパーやアライナーが不要
となる。

【００３０】また、柱状スペーサー４を設置する領域を
金属電極２の形状のみで決定できるため、柱状スペーサ
ー４を金属電極２，２間の任意の位置に、かつ任意の大
きさで配置することができる。これによって、画素上
(金属電極２上)からスペーサー４を排除でき、新規のプ
ロセスを追加することなく、反射型液晶表示装置の表示
性能を向上できる。

【００３１】さらに、プロセス上での最高温度は、感光
性ネガ型レジストのプリベーク温度または現像後のポス
トベーク温度となるため、比較的低温プロセス(１５０
℃以下程度)で柱状スペーサー４を形成することができ
る。これによって、採用し得る絶縁性基板１の種類が増
加し(例えば、プラスチック基板を用いることもでき)、
表示装置としての用途のバリエーションを広げることが
できる。

【００３２】なお、柱状スペーサー４を設けない隣接す
る金属電極２，２間において、第１のスペースＳＰ₁を
通過した背面露光の光は、露光強度が大きい場合は、感
光性ネガ型高分子樹脂を膜厚方向で全層を硬化すること
はできないが、絶縁性基板１側で、若干、感光性ネガ型
高分子樹脂を硬化し、現像によって残膜が生じる場合が
ある。この場合においても、金属電極２，２間の残膜
は、柱状スペーサー４に対し十分に低く、金属電極２と
これに対向する透明電極６との間のギャップ制御は柱状
スペーサー４によってなされており、本発明の効果を阻
害するものではない。よって、この場合も本発明に含ま
れるものとする。

【００３３】図４，図５，図６は本発明に係る反射型液
晶表示装置の他の構成例を示す図である。なお、図４は
断面図であり、図５は図４の構成において金属電極およ
び柱状スペーサーのみを抜き出した図(平面図)であり、
図６は図４の構成において金属電極のみを抜き出した図
(平面図)である。図４，図５，図６を参照すると、この
反射型液晶表示装置は、可視光に対し透明な絶縁性基板
１１上に反射層を兼ねる複数の金属電極１２と、金属電
極１２のある絶縁性基板１１側から光を照射して硬化し
た感光性ネガ型高分子樹脂からなる柱状スペーサー１４
とを有している。また、この反射型液晶表示装置では、
隣接する金属電極１２，１２間は、柱状スペーサー１４
のない領域では、寸法Ｗの２つの第１のスペースＳＰ₃
と、金属電極１２と同一の層(材料，厚さ)からなる遮光
層２０とで構成されており、柱状スペーサー１４のある
領域では、寸法ＳＷの第２のスペースＳＰ₄から構成さ
れている。

【００３４】また、絶縁性基板(一方の絶縁性基板)１１
と対向した別の絶縁性基板(他方の絶縁性基板)１５上に
は、金属電極１２と対向した透明電極１６が液晶層１７
を介して形成されている。

【００３５】図４，図５，図６図の構成例においても、
感光性ネガ型高分子樹脂を光硬化させる露光工程におい
ては、背面露光により、柱状スペーサー１４を設ける場
所では、金属電極１２，１２間が感光性ネガ型高分子樹
脂の解像限界以上の寸法ＳＷの第２のスペースＳＰ₄か
らなるため、金属電極１２，１２間を背面露光した光が
透過し、感光性ネガ型高分子樹脂を硬化させ、柱状スペ
ーサー１４の潜像を形成する。

【００３６】一方、柱状スペーサー１４を設けない場所
において、第１のスペースＳＰ₃上では感光性ネガ型高
分子樹脂の解像限界以下であるため、感光性ネガ型高分
子樹脂が光硬化しない。また、遮光層２０，金属電極１
２上では、遮光層２０および金属電極１２が背面露光を
遮光するため、ネガ型高分子樹脂が光硬化しない。その
ため、図１，図２，図３の例と同様に、背面露光を行な
った後、現像を行なうと、柱状スペーサー１４を設けた
い領域上の感光性ネガ型高分子樹脂のみが背面露光によ
って硬化しているため、その他の領域の感光性ネガ型高
分子樹脂は除去され、柱状スペーサー１４を設けたい領
域の感光性ネガ型高分子樹脂が残る。すなわち柱状スペ
ーサー１４が形成される。

【００３７】反射型液晶表示装置として、図４，図５，
図６の例の構造を採用すると、金属電極が単純なストラ
イプで形成できるため、図１，図２，図３の例とは異な
り、金属電極を複雑な形状にする必要がなく、金属電極
のエッチングでの歩留まりが向上し、反射型液晶表示装
置のコストダウンが実現できる。また、金属電極１２と
遮光層２０とが同じ膜厚であるため、金属電極１２，１
２間での表面の凹凸が緩和でき、配向膜塗布の際の膜厚
ムラを小さくすることができ、反射型液晶表示装置の表
示性能をさらに向上させることができる。

【００３８】また、遮光層２０は、金属電極１２と同一
の層(材料，厚さ)からなることより、金属電極１２の成
膜，フォトリソグラフィーエッチング工程で、金属電極
１２と同時に作り込むことができ、新規のプロセスを追
加する必要がない。

【００３９】次に、図１，図２，図３あるいは図４，図
５，図６の反射型液晶表示装置に用いられる感光性ネガ
型高分子樹脂の解像限界の寸法について説明する。感光
性ネガ型高分子樹脂の解像限界の寸法は、樹脂の組成，
膜厚，露光波長等によって変化するため、一意に定義す
ることはできないが、液晶表示装置の製造において用い
られる装置および樹脂を考えると、解像限界はほぼ所定
の領域内となる。

【００４０】ＳＴＮ，ＴＮ等の表示を行なう場合、金属
電極と透明電極との間のギャップは５〜１０μｍ程度に
設定されるので、柱状スペーサーの高さ，すなわち感光
性ネガ型高分子樹脂の膜厚も５〜１０μｍは必要とな
る。また、柱状スペーサーに用いられる感光性ネガ型高
分子樹脂としては、エポシキ樹脂，アクリル樹脂，ポリ
イミド樹脂，ネガ型レジスト等があるが、これらの樹脂
を５〜１０μｍの厚さに塗布した場合の背面露光での解
像限界の寸法は３〜１０μｍとなる。よって、第１のス
ペースＳＰ₁あるいはＳＰ₃の寸法Ｗは、３〜１０μｍ以
下に設定するのが良い。なお、感光性ネガ型高分子樹脂
の組成を変えて解像度を低下させた場合は、第１のスペ
ースＳＰ₁あるいはＳＰ₃の寸法Ｗは、前記感光性ネガ型
高分子樹脂を事前に評価して、解像限界を求めた後、第
１のスペースの寸法Ｗを決定する。

【００４１】また、第１のスペースの寸法Ｗを小さくす
ると、第１のスペースを通過した背面露光の光によって
生じる感光性ネガ型高分子樹脂の残膜をさらに小さくす
ることができ、配向膜表面(図示せず)を平坦化できるの
で、より望ましい。さらに、前述の感光性ネガ型高分子
樹脂は、樹脂の解像限界の寸法の１／２以下のスペース
では、現像後にほとんど感光性ネガ型高分子樹脂が残ら
ない。

【００４２】従って、柱状スペーサーのない領域での隣
接する金属電極間の第１のスペースが、感光性ネガ型高
分子樹脂の解像限界の寸法の１／２以下の寸法であれ
ば、現像後に第１のスペース上に感光性ネガ型高分子樹
脂をほぼ除去でき、そのため配向膜表面の凹凸を低減さ
せることができ、より望ましい柱状スペーサーを形成す
ることができる。

【００４３】なお、感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界
の寸法の１／２以下に第１のスペースを形成する場合に
は、第１のスペースの寸法Ｗを１．５〜５μｍ以下に設
定する必要がある。液晶表示装置の製造において通常使
用されるステッパーにおいては、レジスト膜厚１μｍで
の解像限界の寸法は１〜３μｍ程度であり、金属電極の
フォトリソグラフィーにおいて、第１のスペースに対し
て、露光マージンが小さくなってしまう。レジストを薄
膜にして、解像限界を向上させる方法もあるが、より望
ましい方法としては、以下の方法が挙げられる。すなわ
ち、柱状スペーサーのない領域での金属電極を形成する
ためのレチクルをレベンソン型の位相シフトレチクルに
変更すると、解像限界の寸法を通常のレチクルの１／２
まで向上させることができる。そのため、金属電極のフ
ォトリソグラフィーにおいて、第１のスペースに対し
て、露光マージンが大きくとれ、その結果、第１のスペ
ースの歩留まりを高くすることができる。

【００４４】なお、レベンソン型の位相シフトレチクル
は、位相シフターと位相シフターのない第１の開口部を
交互に配置する必要がある。よって、隣接する金属電極
間で、柱状スペーサーを設けない領域に相当するレチク
ル上の場所には、位相シフターと位相シフターのない第
１の開口部を遮光層を挾んで配置しなければならない
(第１の注意点)。

【００４５】一方、隣接する金属電極間で柱状スペーサ
ーを設ける領域に相当するレチクル上の場所には、感光
性ネガ型高分子樹脂の解像限界以上の寸法のスペースに
相当する第２の開口部を配置すればよい。その場合に
は、第２の開口部のみと位相シフターが位相差１８０°
で接触するため、境界部で暗部が生じ、金属電極間を短
絡させる恐れがある。この問題を回避するために、第２
の開口部と位相シフターとの境界部に位相差９０°の位
相シフターを配置するのがよい(第２の注意点)。

【００４６】また、金属電極と透明電極との間のギャッ
プが小さい強誘電性液晶を用いる場合には、柱状スペー
サーに用いられる感光性ネガ型高分子樹脂の膜厚を２〜
４μｍ程度にする必要がある。その場合には、感光性ネ
ガ型高分子樹脂の膜厚が薄くなり、感光性ネガ型高分子
樹脂の解像限界が向上してしまうが、柱状スペーサーの
ない領域での金属電極を形成するためのレチクルをレベ
ンゾン型の位相シフトレチクルに変えることによって、
金属電極のフォトリソグラフィーにおいて、第１のスペ
ースに対して露光マージンを確保できるようになるの
で、本発明は金属電極と透明電極との間のギャップの小
さい液晶表示装置にも十分適用できる。なお、この場合
においても、レベンゾン型の位相シフトレチクルの製造
において、前述の２つの注意点を守る必要がある。

【００４７】一方、第２のスペースＳＰ₂あるいはＳＰ₄
の寸法ＳＷについては、寸法ＳＷを大きくする程、柱状
スペーサーの体積が増加し機械的強度が高まるので、よ
り望ましい。柱状スペーサーに用いられるエポシキ樹
脂，アクリル樹脂，ポリイミド樹脂，ネガ型レジスト等
の樹脂では、ほぼ解像限界の１．３〜２倍以上に寸法Ｓ
Ｗを設定すれば、柱状スペーサーとして十分な機械的強
度を持たせることができる。よって、第２のスペーサー
の寸法ＳＷは感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界の１．
３〜２倍以上に設定すれば、スペーサー形状として何ら
問題はない。また、パターン設計上、前記の範囲を超え
て寸法ＳＷを設定しても支障がない場合は、寸法ＳＷを
より大きく設定してもよい。

【００４８】一般的には、スペーサーの機械的強度を考
えると、寸法ＳＷの大きさを５〜２０μｍにするのが良
い。また、金属電極と透明電極との間のギャップの均一
性を確保するためには、柱状スペーサーの密度は多いほ
ど良いが、寸法ＳＷが５〜２０μｍの柱状スペーサーの
場合には、１０〜５００個／ｍｍ²の密度でも十分機能
し、より望ましくは３０〜３００個／ｍｍ²の密度にす
れば、より均一なギャップ制御が可能となる。

【００４９】なお、柱状スペーサーの形状として、上述
の例では、四角柱の場合について説明したが、柱状スペ
ーサーは、円柱，楕円柱などの形状であっても良い。ま
た、柱状スペーサーの縦断面が垂直形状(長方形形状)で
ある場合には、他方の絶縁性基板との接触面積が増加
し、ギャップ制御の均一性が向上するので、より望まし
い。しかし、柱状スペーサー形成後に配向処理を行なう
場合においては、柱状スペーサーの縦断面は、配向膜塗
布，配向処理の均一性の確保から順テーパー形状(台形
形状)がより望ましい場合もある。このように、柱状ス
ペーサーの縦断面形状としては、場合に応じて、垂直形
状(長方形形状)でも良いし、順テーパー形状(台形形状)
でも良い。

【００５０】さらに、感光性ネガ型高分子樹脂に球状あ
るいは棒状のスペーサーを混合し、柱状スペーサー中に
球状あるいは棒状のスペーサーを分散させると、柱状ス
ペーサーの機械的強度が更に向上し、厳密なギャップ制
御が可能になり、より表示ムラの小さい反射型液晶表示
装置を作製できる。なお、スペーサーの大きさは柱状ス
ペーサーの高さとほぼ同じにして、柱状スペーサーの高
さ方向に１個のスペーサーのみが置かれるようにするの
が良い。

【００５１】また、一方の絶縁性基板，他方の絶縁性基
板としては、可視光に対して透明である必要があるた
め、従来例と同様にガラス，石英を用いることができ、
さらに、これに加えて、本発明では高温プロセスを採用
していないことから、少なくとも一方の基板(金属電極
のある一方の絶縁性基板)には、プラスチック基板を用
いることができる。

【００５２】金属電極のある一方の絶縁性基板が、プラ
スチック基板である場合には、反射型液晶表示装置の厚
さを薄くすることができ、ＩＣカードへの応用や、基板
の非破壊性，軽量性が有利な携帯機器への幅広い用途に
対応でき、表示装置としての用途のバリエーションを広
げることができる。なお、透明電極のある他方の絶縁性
基板もプラスチック基板であると、上記の効果は、更に
大きくなる。

【００５３】ここで、プラスチック基板としては、ポリ
カーボネイト(ＰＣ)，ポリエーテルサルホン(ＰＥＳ)，
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)等が使用できる。

【００５４】また、金属電極は、反射層を兼ねるため、
少なくとも表面は高反射の金属から構成する必要があ
る。例えば、金属電極には、Ａｌ，Ａｇの金属，合金を
使用できる。また、金属電極として、最上層には、Ａ
ｌ，Ａｇの金属または合金を用い、下層にはＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等の高融点金属あるいは合金を用いた多
層構造にしても良い。これらの金属，合金はスパッタリ
ング法によって成膜する方法が、工程上、最も容易であ
る。

【００５５】また、透明電極は、インジューム−スズ−
酸化膜(ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ)が
用いられるのが一般的である。ＩＴＯは反応性スパッタ
リング法によって成膜される。

【００５６】また、本発明に用いられる液晶は、ＴＮ，
ＳＴＮの場合は、ネマチック液晶が用いられ、メモリー
表示の場合は、強誘電性液晶が用いられる。また、ＧＨ
型や高分子分散等の反射型液晶表示装置で一般的に用い
られる他の表示方法も採用できる。

【００５７】なお、本発明は、パッシブマトリックス駆
動型の液晶表示装置に適応できるのみならず、金属電極
の下方に絶縁膜を介して、または金属電極の横に、薄膜
トランジスター(ＴＦＴ)や薄膜ダイオード(ＴＦＤ)を設
置したアクテイブマトリックス駆動型の液晶表示装置に
も適応できる。

【００５８】さらに、上述の例では、配向膜が図示され
ていないが、金属電極上に配向膜を塗布し配向処理後に
本発明の柱状スペーサーを形成しても良い。または、隣
接する金属電極間に本発明の柱状スペーサーを形成した
後に配向膜を塗布し配向処理を行なうこともできる。さ
らには、高分子分散型液晶のように、配向膜が不要な場
合でも本発明の効果が同様に期待できる。このように、
本発明は配向処理の手順には限定されるものではない。

【００５９】また、上述の例では、カラーフィルターに
関する説明はないが、カラーフィルターを液晶セル内に
組み込んだ反射型カラー液晶表示装置においても、同様
の効果が期待できるので、本発明は、白黒表示の反射型
液晶表示装置のみならず、反射型カラー液晶表示装置に
も適用できる。

【００６０】図７，図８は本発明に係る反射型液晶表示
装置の製造工程例を説明するための図である。図７，図
８を参照すると、まず、図７(ａ)に示すように、絶縁性
基板(例えばガラス基板)１上にスパッタリング法によ
り、Ａｌからなる金属層２を成膜する。次に図７(ｂ)に
示すように、金属層２上にノボラック樹脂からなるポジ
型レジスト３をスピンナー法により塗布する。次に図７
(ｃ)に示すように、金属電極パターンが記述されたレチ
クルを用い、ｇ線波長のステッパーで露光を行ない、そ
の後、テトラメチルアンモニウム水溶液で現像を行な
い、金属電極レジストパターン３を形成する。なお、隣
接する金属電極間を形成するレジストマスク３として、
柱状スペーサーを設ける領域では、図７(ｅ)で塗布する
感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界の寸法の２倍のスペ
ース(第２のスペース)を形成するレジストマスクを設
け、柱状スペーサーを設けない領域では、図７(ｅ)で塗
布する感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界の寸法の１／
２のスペース(第１のスペース)を形成するレジストマス
クを設ける。

【００６１】次に、図７(ｄ)に示すように、リン酸／酢
酸／硝酸系のウエットエッチング液を用い、金属層２を
エッチングして、金属電極２を形成し、その後、有機ア
ルカリ系の剥離液によりレジスト３を除去する。その結
果、隣接する金属電極２，２間においては、柱状スペー
サーを設ける領域では、図７(ｅ)で塗布する感光性ネガ
型高分子樹脂の解像限界の寸法の２倍のスペース(第２
のスペース)が形成され、柱状スペーサーを設けない領
域では、図７(ｅ)で塗布する感光性ネガ型高分子樹脂の
解像限界の寸法の１／２のスペース(第１のスペース)が
形成される。

【００６２】次に、図７(ｅ)に示すように、金属電極上
に、エポシキ樹脂からなる感光性ネガ型高分子樹脂４を
スピンナー法によって５μｍ塗布する。次に、図８(ｆ)
に示すように、金属電極２のある絶縁性基板１側からｇ
線波長の光源で露光する(背面露光を行なう)。その結
果、柱状スペーサーを設ける領域(つまり第２のスペー
ス)上の感光性ネガ型高分子樹脂４のみが光硬化し、そ
の他の領域の感光性ネガ型高分子樹脂４は光硬化しな
い。次に、図８(ｇ)に示すように、背面露光後、炭酸ナ
トリウム１％水溶液で感光性ネガ型高分子樹脂４を現像
し、未硬化領域の感光性ネガ型高分子樹脂４を除去す
る。その後、１５０℃の加熱を行ない、感光性ネガ型高
分子樹脂４を完全硬化させる。その結果、隣接する金属
電極２，２間においては、感光性ネガ型高分子樹脂４の
解像限界の寸法の２倍のスペース(第２のスペース)上の
みに、柱状スペーサー４が形成される。

【００６３】次に、図８(ｈ)に示すように、金属電極
２，柱状スペーサー４上にフレキソ印刷により可溶性ポ
リイミド樹脂を塗布し、加熱により溶媒を蒸発させ、配
向膜とした後(配向膜は図示せず)、ラビリングにより配
向処理を行ない、また、他方の絶縁性基板(例えばガラ
ス基板)５上に透明電極６となるＩＴＯ膜を反応性スパ
ッタリング法によって成膜し、フォトリソグラフィープ
ロセスにより透明電極６のレジストパターンを形成し、
その後、塩酸／塩化鉄系のウエットエッチング液でＩＴ
Ｏ膜をエッチングし、透明電極６とする。その後、有機
アルカリ系の剥離液によりレジストを除去し、さらに、
透明電極６上にフレキソ印刷でポリアミック酸を塗布
し、加熱によりポリイミドを完成させ、配向膜とした後
(配向膜は図示せず)、ラビリングにより配向処理を行な
い、その後、２つの絶縁性基板１，５をエポキシ樹脂か
らなるシール剤を用いて、金属電極２と透明電極６とが
対向するように貼り合わせ、空セルを完成させる。この
とき、図８(ｇ)に示す工程で製造した柱状スペーサー４
によって、透明電極６と金属電極２との間のギャップが
５μｍに制御される。その後、ネマチック液晶７を注入
し、注入口を紫外線硬化型の封止剤で封止する。さら
に、透明電極６のある絶縁性基板５において、透明電極
６とは反対側の面に、位相差板，偏光板，散乱板を貼り
付け(位相差板，偏光板，散乱板は図示せず)、１枚偏光
板の反射型ＳＴＮ液晶表示装置を作製することができ
る。

【００６４】なお、図８(ｇ)に示す工程において、背面
露光後の現像により柱状スペーサー４を形成する際に、
現像液中で超音波振動を与えると、第１のスペースを通
過した光によって生じる感光性ネガ型高分子樹脂の残膜
に対し衝撃を与え、残膜を減少させることができ、表面
の平坦化を更に向上できるので、より望ましい。また、
超音波振動は、現像後に別の溶液中で行なっても同様の
効果が期待できる。

【００６５】

【実施例１】以下、本発明の実施例について説明する。

【００６６】実施例１実施例１では、３個のサンプル(ＬＣＤ１，ＬＣＤ２，
ＬＣＤ３)を、それぞれ、以下のように作製した。すな
わち、厚さ０．７ｍｍの一方のガラス基板(一方の絶縁
性基板)上にスパッタリング法により、Ａｌ層(金属層)
を厚さ１μｍに成膜し、その後、Ａｌ層上にノボラック
樹脂からなるポジ型レジストをスピンナー法により１．
１μｍの厚さに塗布した。その後、金属電極パターンが
記述されたレチクルを用い、ｇ線波長のステッパーで露
光を行ない、テトラメチルアンモニウム２．３８％水溶
液で現像を行ない、金属電極レジストパターンを形成し
た。その後、リン酸／酢酸／硝酸系のウエットエッチン
グ液を用い、Ａｌ層をエッチングし、金属電極を形成
し、その後、有機アルカリ系の剥離液によりレジストを
除去した。

【００６７】この実施例１で作製した金属電極において
は、隣接する電極間に全て１個のスペースのみがあり、
柱状スペーサーを設けたい領域のスペース幅をＳＷ，柱
状スペーサーを設けたくない領域のスペース幅をＷとす
るとき、それぞれ３個のサンプル(ＬＣＤ１，ＬＣＤ
２，ＬＣＤ３)において、Ｗ，ＳＷの寸法を表１の寸法
とした。

【００６８】

【表１】

【００６９】さらに、金属電極上に、感光性ネガ型アク
リル樹脂をスピンナー法によって、６μｍ塗布し、金属
電極のある絶縁性基板からｇ線波長の光源で、背面露光
を行なった。背面露光後、有機アルカリ溶液で現像を行
なった。ここで、未硬化領域の感光性ネガ型アクリル樹
脂の背面露光での解像限界は４μｍである。また、表１
に示したように、サンプルＬＣＤ１，ＬＣＤ３について
は現像中の超音波振動は行なわず、サンプルＬＣＤ２に
ついてのみ、現像中の超音波振動を行なった。現像後の
柱状スペーサーを見ると、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２，ＬＣＤ
３の全てのサンプルにおいて、柱状スペーサーは、ほぼ
８０°程度の順テーパー形状のものとなっていた。ま
た、ＬＣＤ１のみでは、寸法Ｗのスペース上にも１μｍ
程度の感光性ネガ型アクリル樹脂の残膜が生じていた
が、ＬＣＤ２，ＬＣＤ３では、寸法Ｗのスペース上に残
膜はほとんどなかった。これによって、現像中の超音波
振動が寸法Ｗのスペース上の残膜を減少させることに効
果があることが確認された。

【００７０】その後、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２，ＬＣＤ３の
各々について１２０℃の加熱を行ない、柱状スペーサー
を完全に硬化させた。その後、金属電極上にフレキソ印
刷で可溶性ポリイミド樹脂を５０ｎｍ塗布し、加熱によ
り溶媒を蒸発させ、配向膜とした。その後、ラビングに
より配向処理を行なった。

【００７１】また、厚さ０．７ｍｍの他方のガラス基板
(他方の絶縁性基板)上にＩＴＯ膜を反応性スパッタリン
グ法によって７５ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィープ
ロセスにより透明電極のレジストパターンを形成し、そ
の後、塩酸／塩化鉄系のウエットエッチング液でＩＴＯ
膜をエッチングし、透明電極とした。その後、有機アル
カリ系の剥離液によりレジストを除去した。さらに、透
明電極上に、フレキソ印刷でポリアミック酸を５０ｎｍ
塗布し、加熱によりポリイミドを完成させ配向膜とし
た。その後、ラビングにより配向処理を行なった。その
後、２つのガラス基板をエポキシ樹脂からなるシール剤
を用いて、金属電極と透明電極とが対向するように貼り
合わせ、空セルを完成させた。そして、ネマチック液晶
を注入し、注入口を紫外線硬化型アクリル樹脂からなる
封止剤で封止し、その後、透明電極のある絶縁性基板に
おいて、透明電極のない面に位相差板，偏光板，散乱板
を貼り付け、１枚偏光板の反射型ＳＴＮ液晶表示装置を
完成させた。

【００７２】完成した反射型液晶表示装置をマトリック
ス駆動し、かつ、基板面に対して垂直の方向から３０°
傾いた方向から光を照射し、正反射から３０°傾いたと
ころで表示性能を測定した結果、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２，
ＬＣＤ３の全てにおいて、コントラスト５以上，反射率
１５％以上の結果が得られ、顕著な表示ムラもなく、反
射型液晶表示装置として十分明るく，鮮明な画像が得ら
れることが確認された。特に、ＬＣＤ２，ＬＣＤ３はＬ
ＣＤ１よりも表示ムラが小さかった。また、ＬＣＤ１で
の寸法Ｗのスペース上の感光性ネガ型アクリル樹脂の残
膜は性能上問題がないことが確認された。

【００７３】実施例２実施例２では、サンプルＬＣＤ４を以下のように作製し
た。すなわち、厚さ０．７μｍの一方のガラス基板上に
スパッタリング法により、Ａｌ層を厚さ１μｍに成膜
し、その後、Ａｌ層上にノボラック樹脂からなるポジ型
レジストをスピンナー法により１．１μｍの厚さに塗布
した。その後、金属電極パターンが記述されたレチクル
を用い、ｇ線波長のステッパー(投影倍率１／４倍)で露
光を行ない、テトラメチルアンモニウム２．３８％水溶
液で現像を行ない、金属電極レジストパターンを形成し
た。その後、リン酸／酢酸／硝酸系のウエットエッチン
グ液を用い、Ａｌ層をエッチングし、金属電極を形成
し、その後、有機アルカリ系の剥離液によりレジストを
除去した。なお、金属電極の露光には、レベンソン型の
位相シフトレチクルを用いた。

【００７４】具体的には、柱状スペーサーを設けない領
域に相当するレチクル上の場所には、寸法４×Ｗの開口
部と寸法４×Ｗの位相シフターを、寸法４×Ｗの遮光部
を挾んで配置し、柱状スペーサーを設ける領域に相当す
るレチクル上の場所には、寸法４×ＳＷの開口部を配置
した。また、位相シフターと寸法４×ＳＷの開口部の境
界には、位相差９０°の位相シフターを配置した。その
結果、柱状スペーサーを設けない領域には寸法Ｗのスペ
ースが寸法Ｗの遮光層を挾んで３個配置され、柱状スペ
ーサーを設ける領域には寸法ＳＷのスペースが配置され
た。表２には、この寸法Ｗ，ＳＷが示されている。

【００７５】

【表２】

【００７６】そして、金属電極は、単純なストライプ形
状に形成された。金属電極および遮光層を観察すると、
短絡はほとんどなく、ステッパーの解像限界の付近でも
十分な露光マージンがあることが確認された。

【００７７】その後、金属電極上に、感光性ネガ型エポ
キシ樹脂をスピンナー法によって、５μｍの厚さに塗布
し、金属電極のある絶縁性基板側からｇ線波長の光源
で、背面露光を行なった。背面露光後、炭酸ナトリウム
１％水溶液で現像を行ない、未硬化領域の感光性ネガ型
エポキシ樹脂を除去した。なお、今回使用した感光性ネ
ガ型エポキシ樹脂の背面露光での解像限界は４〜５μｍ
である。現像後の柱状スペーサーの形状はほぼ垂直(縦
断面形状が長方形)であり、寸法Ｗのスペース上に感光
性ネガ型エポキシ樹脂の残膜はほとんどなかった。

【００７８】その後、１５０℃の加熱を行ない、柱状ス
ペーサーを完全に硬化させた。その後、金属電極上にフ
レキソ印刷で可溶性ポリイミド樹脂を５０ｎｍ塗布し、
加熱により溶媒を蒸発させ、配向膜とした。その後、ラ
ビングにより配向処理を行なった。

【００７９】また、厚さ０．７ｍｍの他方のガラス基板
上にＩＴＯ膜を反応性スパッタリング法によって７５ｎ
ｍの厚さに成膜し、フォトリソグラフィープロセスによ
り透明電極のレジストパターンを形成し、その後、塩酸
／塩化鉄系のウエットエッチング液でＩＴＯ膜をエッチ
ングし、透明電極とした。その後、有機アルカリ系の剥
離液によりレジストを除去した。さらに、透明電極上
に、フレキソ印刷でポリアミック酸を５０ｎｍの厚さに
塗布し、加熱によりポリイミドを完成させ配向膜とし
た。その後、ラビングにより配向処理を行なった。その
後、２つのガラス基板をエポキシ樹脂からなるシール剤
を用いて、金属電極と透明電極とが対向するように貼り
合わせ、空セルを完成させた。そして、ネマチック液晶
を注入し、注入口を紫外線硬化型アクリル樹脂からなる
封止剤で封止し、その後、透明電極のある絶縁性基板に
おいて、透明電極のない面に位相差板，偏光板，散乱板
を貼り付け、１枚偏光板の反射型ＳＴＮ液晶表示装置を
完成させた。

【００８０】完成した反射型液晶表示装置をマトリック
ス駆動し、かつ、基板面に対して垂直の方向から３０°
傾いた方向から光を照射し、正反射から３０°傾いたと
ころで表示性能を測定した結果、コントラスト５以上，
反射率１５％以上の結果が得られ、顕著な表示ムラもな
く、反射型液晶表示装置として十分明るく，鮮明な画像
が得られることが確認された。

【００８１】実施例３実施例３では、図９の反射型液晶表示装置(ＬＣＤ５)を
作製した。なお、図９において、配向膜は図示されてい
ない。実施例３では、先ず、厚さ０．１ｍｍのＰＥＳ
(ポリエーテルサルホン)基板(プラスチック基板)２１上
にフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによ
り、上部Ｃｒ電極３２／ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｈ層３３／下部
Ｃｒ電極３４の積層された薄膜ダイオード３１を形成し
た。より詳細には、上下のＣｒ電極３２，３４は、スパ
ッタリング法により０．１５μｍ成膜し、硝酸第２セリ
ウム／過塩素酸系のウエットエッチングにより電極と
し、また、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｈ層３３は、Ｓｉターゲット
を用い、Ａｒ／ＣＯ₂／Ｈ₂ガスの反応性スパッタリング
法により０．１μｍ成膜し、フッ酸／硝酸系のエッチン
グ液により、個別化を行なった。

【００８２】その後、感光性ネガ型アクリル樹脂２２を
２μｍの厚さに塗布し、凹凸のあるスタンプを押し付
け、感光性ネガ型アクリル樹脂２２上に凹凸を形成し、
その後、フォトリソグラフィーにより上部Ｃｒ電極３２
と金属電極とを接続するホールを開口した。さらに、Ａ
ｌ層２３をスパッタリング法により１μｍ成膜し、上記
ホールにおいて上部Ｃｒ電極３２と接続した。その後、
Ａｌ層２３上にノボラック樹脂からなるポジ型レジスト
をスピンナー法により１．１μｍ塗布し、金属電極パタ
ーンが記述されたレチクルを用い、ｇ線波長のステッパ
ーで露光を行ない、テトラメチルアンモニウム２．３８
％水溶液で現像を行ない、金属電極レジストパターンを
形成した。その後、リン酸／酢酸／硝酸系のウエットエ
ッチング液を用い、Ａｌ層２３をエッチングして、金属
電極２３を形成し、その後、アセトンによりレジストを
除去した。その結果、反射層を兼ねる金属電極２３の表
面はスタンピングによって形成した凹凸を反映した形状
となった。この実施例３で作製した金属電極２３におい
ては、隣接する電極２３，２３間に全て１個のスペース
のみがあり、柱状スペーサーを設けたい領域のスペース
幅をＳＷ，柱状スペーサーを設けたくない領域のスペー
ス幅をＷとすると、寸法Ｗ，ＳＷは表３のようになっ
た。

【００８３】

【表３】

【００８４】その後、金属電極２３上に、感光性ネガ型
エポキシ樹脂をスピンナー法によって、５μｍ塗布し、
金属電極のある絶縁性基板側からｇ線波長の光源で、背
面露光を行なった。背面露光後、炭酸ナトリウム１％水
溶液で現像を行ない、未硬化領域の感光性ネガ型エポキ
シ樹脂を除去して柱状スペーサー２４を形成した。な
お、今回使用した感光性ネガ型エポキシ樹脂の背面露光
での解像限界は４〜５μｍである。現像後の柱状スペー
サー２４の形状はほぼ垂直(縦断面形状が長方形)であっ
た。

【００８５】その後、１５０℃の加熱を行ない、柱状ス
ペーサー２４を完全に硬化させた。その後、金属電極２
３上にフレキソ印刷で可溶性ポリイミド樹脂を５０ｎｍ
塗布し、加熱により溶媒を蒸発させ、配向膜とした。そ
の後、ラビングにより配向処理を行なった。

【００８６】また、厚さ０．１ｍｍの他方のＰＥＳ基板
(プラスチック基板)２５上にＩＴＯ膜２６を反応性スパ
ッタリング法によって７５ｎｍの厚さに成膜し、フォト
リソグラフィープロセスにより透明電極のレジストパタ
ーンを形成し、その後塩酸／塩化鉄系のウエットエッチ
ング液でＩＴＯをエッチングして透明電極２６とした。
その後、アセトンによりレジストを除去した。さらに、
透明電極２６上に、フレキソ印刷で可溶性ポリイミド樹
脂を５０ｎｍ塗布し、加熱により溶媒を蒸発させ配向膜
とした。その後、ラビングにより配向処理を行なった。
その後、２つのＰＥＳ基板２１，２５をエポキシ樹脂か
らなるシール剤を用いて、金属電極２３と透明電極２６
とが対向するように貼り合わせ、空セルを完成させた。
そして、ＰＣＧＨ液晶２７を注入し、注入口を紫外線硬
化型アクリル樹脂からなる封止剤で封止し、反射型液晶
表示装置を完成させた。

【００８７】完成した反射型液晶表示装置をマトリック
ス駆動し、かつ、基板面に対して垂直の方向から３０°
傾いた方向から光を照射し、正反射から３０°傾いたと
ころで表示性能を測定した結果、コントラスト４〜５，
反射率３０％以上の結果が得られ、顕著な表示ムラもな
く、反射型液晶表示装置として十分明るく，鮮明な画像
が得られることが確認された。

【００８８】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項５記載の発明によれば、可視光に対し透明な２枚の
絶縁性基板が対向して配置され、一方の絶縁性基板上に
は、反射層を兼ねる複数の金属電極と、隣接する金属電
極間に配置された感光性ネガ型高分子樹脂からなる柱状
スペーサーとが配置され、他方の絶縁性基板上には、金
属電極と対向した位置に透明電極が配置されており、前
記柱状スペーサーによって金属電極と透明電極との間の
ギャップが制御され、金属電極と透明電極との間に液晶
が挾まれる反射型液晶表示装置であって、前記柱状スペ
ーサーが、金属電極のある絶縁性基板側から光を照射し
て硬化した感光性ネガ型高分子樹脂であり、また、隣接
する金属電極間は、柱状スペーサーのない領域では前記
感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界以下の寸法の少なく
とも１つの第１のスペースで構成され、柱状スペーサー
のある領域では前記感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界
以上の寸法の第２のスペースで構成されていることによ
り、柱状スペーサーを製造する露光工程は、背面露光の
みで良いため、柱状スペーサーパターンが描かれたレチ
クルやフォトマスクを用いる必要がなく、工程を単純化
できる。また、柱状スペーサーがセルフアラインで形成
できるため、金属電極と柱状スペーサーレチクルとのア
ライメントが必要ではなく、３５０〜４５０ｎｍ程度の
波長の光源のみで柱状スペーサーを形成でき、高価なス
テッパーやアライナーが不要となる。

【００８９】また、柱状スペーサーを設置する領域を金
属電極の形状のみで決定できるため、柱状スペーサーを
金属電極間の任意の位置に、かつ任意の大きさで配置す
ることができる。これによって、画素上(金属電極上)か
らスペーサーを排除でき、新規のプロセスを追加するこ
となく、反射型液晶表示装置の表示性能を向上できる。

【００９０】さらに、プロセス上での最高温度は、感光
性ネガ型レジストのプリベーク温度または現像後のポス
トベーク温度となるため、比較的低温プロセス(１５０
℃以下程度)で柱状スペーサーを形成することができ
る。これによって、採用し得る絶縁性基板の種類が増加
し、表示装置としての用途のバリエーションを広げるこ
とができる。

【００９１】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の反射型液晶表示装置において、柱状スペーサ
ーのない領域における隣接する金属電極間が、感光性ネ
ガ型高分子樹脂の解像限界以下の寸法の複数の第１のス
ペースと、金属電極と同一の層からなる遮光層とで構成
されているので、金属電極が単純なストライプで形成で
き、金属電極を複雑な形状にする必要がなく、金属電極
のエッチングでの歩留まりが向上し、反射型液晶表示装
置のコストダウンが実現できる。また、金属電極と遮光
層とが同じ膜厚であるため、金属電極間での表面凹凸が
緩和でき、配向膜塗布の際の膜厚ムラを小さくすること
ができ、反射側液晶表示装置の表示性能をさらに向上さ
せることができる。

【００９２】また、遮光層は、金属電極と同一の層から
なることより、金属電極の成膜，フォトリソグラフィー
エッチング工程で金属電極と同時に作り込むことがで
き、新規のプロセスを追加する必要がない。

【００９３】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の反射型液晶表示装置におい
て、柱状スペーサーのない領域における隣接する金属電
極間の第１のスペースは、感光性ネガ型高分子樹脂の解
像限界の寸法の１／２以下の寸法であるので、感光性ネ
ガ型高分子樹脂の現像後に第１のスペース上にはほとん
ど残膜が生じない。よって、配向膜表面の凹凸を低減さ
せることができ、より望ましい柱状スペーサーを形成で
きる。

【００９４】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項３記載の反射型液晶表示装置において、柱状スペーサ
ーのない領域での金属電極を形成するためのレチクル
が、レベンソン型の位相シフトレチクルであるので、解
像限界の寸法を通常レチクルの１／２まで向上させるこ
とができる。そのため、金属電極のフォトリソグラフィ
ーにおいて、第１のスペースに対して露光マージンが大
きく取れ、第１のスペースを高歩留りで製造することが
できる。

【００９５】また、請求項５記載の発明によれば、柱状
スペーサーを製造する露光工程は背面露光のみで良いた
め、工程を単純化できる。また、柱状スペーサーをセル
フアラインで形成できるため、金属電極と柱状スペーサ
ーレチクルとのアライメントが不要となる。また、柱状
スペーサーを設置する領域を金属電極の形状のみで決定
できるため、柱状スペーサーを金属電極間の任意の位置
にかつ任意の大きさで配置できるため、画素上からスペ
ーサーを排除でき、新規のプロセスを追加することな
く、反射型表示装置の表示性能を向上できる。さらに、
比較的低温プロセス(１５０℃以下程度)で柱状スペーサ
ーを形成でき、採用できる絶縁性基板の種類が増加す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型液晶表示装置の構成例を示
す図である。

【図２】本発明に係る反射型液晶表示装置の構成例を示
す図である。

【図３】本発明に係る反射型液晶表示装置の構成例を示
す図である。

【図４】本発明に係る反射型液晶表示装置の他の構成例
を示す図である。

【図５】本発明に係る反射型液晶表示装置の他の構成例
を示す図である。

【図６】本発明に係る反射型液晶表示装置の他の構成例
を示す図である。

【図７】本発明に係る反射型液晶表示装置の製造工程例
を示す図である。

【図８】本発明に係る反射型液晶表示装置の製造工程例
を示す図である。

【図９】実施例３の反射型液晶表示装置を示す図であ
る。

【図１０】従来の反射型液晶表示装置の構成例を示す図
である。

【図１１】従来の反射型液晶表示装置の構成例を示す図
である。

【図１２】従来の反射型液晶表示装置の製造工程例を示
す図である。

【図１３】従来の反射型液晶表示装置の製造工程例を示
す図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２金属層(金属電極) ３レジスト４感光性ネガ型高分子樹脂(柱状スペーサー) ５絶縁性基板６透明電極７液晶層１１絶縁性基板１２金属電極１４柱状スペーサー１５絶縁性基板１６透明電極１７液晶層２０遮光層２１ＰＥＳ基板２２感光性ネガ型アクリル樹脂２３金属電極２４柱状スペーサー２５ＰＥＳ基板２６透明電極２７液晶３１薄膜ダイオード３２上部Ｃｒ電極３３ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｈ層３４下部Ｃｒ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−127525（ＪＰ，Ａ) 特開平７−230100（ＪＰ，Ａ) 特開平７−43889（ＪＰ，Ａ) 特開平９−288347（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−99384（ＪＰ，Ａ) 特開平９−127516（ＪＰ，Ａ) 特開平10−20314（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光に対し透明な２枚の絶縁性基板が
対向して配置され、一方の絶縁性基板上には、反射層を
兼ねる複数の金属電極と、隣接する金属電極間に配置さ
れた感光性ネガ型高分子樹脂からなる柱状スペーサーと
が配置され、他方の絶縁性基板上には、前記金属電極と
対向した位置に透明電極が配置されており、前記柱状ス
ペーサーによって金属電極と透明電極との間のギャップ
が制御され、金属電極と透明電極との間に液晶が挾まれ
る反射型液晶表示装置であって、前記柱状スペーサー
が、金属電極のある一方の絶縁性基板側から光を照射し
て硬化された感光性ネガ型高分子樹脂であり、また、隣
接する金属電極間は、柱状スペーサーのない領域では前
記感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界以下の寸法の少な
くとも１つの第１のスペースで構成され、柱状スペーサ
ーのある領域では前記感光性ネガ型高分子樹脂の解像限
界以上の寸法の第２のスペースで構成されることを特徴
とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】請求項１記載の反射型液晶表示装置にお
いて、柱状スペーサーのない領域における隣接する金属
電極間が、感光性ネガ型高分子樹脂の解像限界以下の寸
法の複数の第１のスペースと、金属電極と同一の層から
なる遮光層とで構成されていることを特徴とする反射型
液晶表示装置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の反射型液
晶表示装置において、柱状スペーサーのない領域におけ
る隣接する金属電極間の第１のスペースは、感光性ネガ
型高分子樹脂の解像限界の寸法の１／２以下の寸法であ
ることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項４】請求項３記載の反射型液晶表示装置にお
いて、柱状スペーサーのない領域での金属電極を形成す
るためのレチクルが、レベンソン型の位相シフトレチク
ルであることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項５】可視光に対し透明な２枚の絶縁性基板が
対向して配置され、一方の絶縁性基板上には、反射層を
兼ねる複数の金属電極と、隣接する金属電極間に配置さ
れた感光性ネガ型高分子樹脂からなる柱状スペーサーと
が配置され、他方の絶縁性基板上には、前記金属電極と
対向した位置に透明電極が配置されており、前記柱状ス
ペーサーによって金属電極と透明電極との間のギャップ
が制御され、金属電極と透明電極との間に液晶が挾まれ
る反射型液晶表示装置の製造方法であって、感光性ネガ
型高分子樹脂の解像限界以下の寸法の少なくとも１つ以
上の第１のスペースと前記感光性ネガ型高分子樹脂の解
像限界以上の寸法の第２のスペースとを隣接する金属電
極間に形成し、金属電極が形成された絶縁性基板側から
感光性ネガ型高分子樹脂に対して光を照射し、その後、
現像することにより柱状スペーサーを形成することを特
徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。