JPH05346506A - カラーフィルター、その製造方法、カラー液晶ディスプレーおよび液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光の散乱現象を少なくし、膜厚ムラの発生を
防いだ高品質なカラーフィルターと、表示品質を向上さ
せた強誘電性液晶素子（ＦＬＣと記す）及びカラーディ
スプレイを提供する。 【構成】 ガラス基板上に感光性着色樹脂を塗布した
後、ホットプレート上に密着して熱処理して溶剤乾燥を
行なうかカラーレジストを塗布した後、スピン回転を行
なうカラーフィルターを用い、配向膜が式（１）〜
（３）のうちの２種以上を含む配成分と、式（４）の複
合物であり、かつ酸成分うち少なくとも１種はトリメリ
ト酸であるＦＬＣ。 （Ｒ_１は芳香族（多）環等からなる４価の有機基；Ｒ_２
は芳香族（多）環等からなる２価の有機基；Ｒ_３，Ｒ_４
はアルキル基等）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の第一の発明は、顔料とバ
インダーからなるカラーフィルターを有するカラー液晶
ディスプレーに関するものである。

【０００２】本発明の第二の発明は、カラーフィルター
の製造方法に関し、特にカラーディスプレイやカラー撮
像素子及びカラーセンサー等の微細色分解用として好適
なカラーフィルターの製造方法に関するものである。

【０００３】本発明の第三の発明は、カラーフィルター
の製造方法に関し、特に表示デバイスの一つである液晶
カラーディスプレイ用として好適なカラーフィルターの
製造方法に関する。

【０００４】本発明の第四の発明は、強誘電性液晶素子
に関し、特に多色表示を行なうためのカラーフィルタを
備えた強誘電性液晶素子に関する。

【０００５】本発明の第五の発明は、カラーフィルター
に関し、特にカラー撮像素子やカラーセンサー及びカラ
ーディスプレーなどの微細色分解用として好適で諸特性
に優れたカラーフィルターに関するものである。

【０００６】本発明の第六の発明は、液晶表示素子や液
晶−光シヤッター等で用いる液晶素子、特にカイラルス
メクチック相を有する液晶素子に関し、更に詳しくは液
晶分子の配向状態を改善することにより、表示特性を改
善した液晶素子に関するものである。

【０００７】

【従来の技術】

【０００８】○本発明の第一の発明の従来の技術 従来より、カラーフィルターと液晶素子を組み合わせた
カラー液晶ディスプレーが数多く提案されている。これ
らのディスプレーに使用されるカラーフィルターには、
主に顔料をバインダーに分散させるタイプ（以後、顔料
分散型と称す）と、染料により被染色層を染色するタイ
プ（以後、染色型と称す）が使用されている。顔料分散
型のカラーフィルターの長所としては、染色型に比べ
て、熱や光に対する耐久性が優れている点があげられ
る。すなわち、カラーフィルター上に透明電極、配向膜
等の高温を伴う薄膜形成を必要とする液晶素子の場合、
耐久性の観点から、顔料分散型のカラーフィルターの使
用が望まれる。

【０００９】○本発明の第二の発明の従来の技術 従来、カラーフィルターとしては、基板上にゼラチン、
カゼイン、グリューあるいはポリビニルアルコールなど
の親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層
を色素で染色して着色層を形成する染色カラーフィルタ
ーが知られている。

【００１０】このような染色法では、使用可能な染料が
多くカラーフィルターとして要求される分光特性への対
応が比較的容易であるが、媒染層の染色工程に、染料を
溶解させた染色浴中に媒染層を浸漬するというコントロ
ールの難しい湿式工程を採用しており、また各色毎に防
染用の中間層を設けるという複雑な工程を有するため歩
留りが悪くなる欠点を有している。また、染色可能な色
素の耐熱性が150 ℃程度以下と比較的低く、該フィルタ
ーに熱的処理を必要とする場合には、使用が困難である
上、染色膜自体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣るとい
う欠点も有している。

【００１１】これに対し、従来、ある種の着色材料が透
明樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いたカラーフィ
ルターが知られている。例えば、特開昭５８−４６３２
５号公報，特開昭６０−７８４０１号公報，特開昭６０
−１８４２０２号公報，特開昭６０−１８４２０３号公
報，特開昭６０−１８４２０４号公報，特開昭６０−１
８４２０５号公報等に示されている様に、ポリアミド系
樹脂に着色材料を混合した着色樹脂材料を用いて、印刷
による方法、あるいは着色樹脂膜上にレジストによるマ
スクを設けた後に、該着色樹脂膜をエッチングする方法
により、カラーフィルターを形成することができる。

【００１２】また、特開昭５７−１６４０７号公報，特
開昭５７−７４７０７号公報，特開昭６０−１２９７０
７号公報等に示されている様に、感光性樹脂に着色材料
を混合した感光性着色樹脂膜を用いて、フォトリソ工程
による方法によりカラーフィルターを形成することがで
きる。

【００１３】これらのカラーフィルターは、前記染色カ
ラーフィルターに比べて、信頼性の高い材料を用いるこ
とができる上、比較的簡便な方法で形成することがで
き、有用なカラーフィルターといえる。

【００１４】○本発明の第三の発明の従来の技術 従来、カラーフィルターの製造において、カラーレジス
トのコーティング方法としては、材料コストの観点から
ロールコート方式が着目されている。このロールコート
方式は、特に材料費の高いカラーレジストに対しては非
常に有効である。

【００１５】一方、コーティング品位の観点からは、ス
ピンコート方式が有力視されており、材料コストをある
程度犠牲にしても積極的に採用する傾向にある。また、
これらの両者の長所と短所を半々に兼ね備えた方法とし
て、フレキソ印刷によるコーティング方式も検討されつ
つある。しかしながら、いずれの方式によっても、一長
一短を有しており、パーフェクトなコーティング方法で
ないことは明らかである。

【００１６】○本発明の第四の発明の従来の技術 従来、強誘電性液晶を用いた表示素子に関しては、特開
昭６１−９４０２３号公報などに示されているように、
２枚の内面に透明電極を形成し、配向処理を施したガラ
ス基板を、１μｍ〜３μｍ位のセルギャップを保って向
かい合わせて構成した液晶セルに、強誘電性液晶を注入
したものが知られている。

【００１７】強誘電性液晶を用いた上記表示素子の特徴
は、強誘電性液晶が自発分極を有することにより、外部
電界と自発分極の結合力をスイッチングに使えること
と、強誘電性液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向
と１対１に対応しているため、外部電界の極性によって
スイッチングできることが挙げられる。

【００１８】強誘電性液晶は、一般にカイラル・スメク
チック液晶（ＳｍＣ^* ，ＳｍＨ^* ）を用いるので、バル
ク状態では液晶分子の長軸がねじれた配向を示すが、上
述の１μｍ〜３μｍ位のセルギャップのセルにいれるこ
とによって液晶分子長軸のねじれを解消することができ
る。［エヌ エー クラーク等（Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫｅ
ｔ ａｌ）「ＭＣＬＣ」、Ｖｏｌ９４、２１３〜２３４
頁、１９８３年］

【００１９】図８は従来の強誘電性液晶素子の説明図で
あり、図８（ａ）はセルの断面図および図８（ｂ）は基
板の電極パターンを示す。従来の強誘電性液晶セルの構
成は、図８に示すような単純マトリックス基板を用いて
いた。同図において、３０１はガラス基板、３０２はＩ
ＴＯのストライプ状表示電極、３０３はＳｉＯ₂ の絶縁
膜、３０４はポリイミドの配向膜、３０５はシール部
材、３０６は強誘電性液晶である。

【００２０】○本発明の第五の発明の従来の技術 従来、カラーフィルターとしては、基板上にゼラチン、
カゼイン、グリューあるいはポリビニルアルコールなど
の親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層
を色素で染色して着色層を形成する染色カラーフィルタ
ーが知られている。

【００２１】このような染色法では、使用可能な染料が
多くフィルターとして要求される分光特性への対応が比
較的容易であるが、媒染層の染色工程に、染料を溶解さ
せた染色浴中に媒染層を浸漬するというコントロールの
難しい湿式工程を採用しており、また各色毎に防染用の
中間層を設けるといった複雑な工程を有するため歩留り
が悪いといった欠点を有している。また染色可能な色素
の耐熱性が150 ℃程度以下と比較的低く、該フィルター
に熱的処理を必要とする場合には、使用が困難である
上、染色膜自体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣るとい
った欠点も有している。

【００２２】これに対し、従来、ある種の着色材が透明
樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いたカラーフィル
ターが知られている。例えば、特開昭５８−４６３２５
号公報，特開昭６０−７８４０１号公報，特開昭６０−
１８４２０２号公報，特開昭６０−１８４２０３号公
報，特開昭６０−１８４２０４号公報，特開昭６０−１
８４２０５号公報等に示されている様に、ポリアミノ系
樹脂に着色材を混合した着色樹脂膜を特徴とするカラー
フィルターによれば、該ポリアミノ系樹脂自体は、耐熱
性、耐光性等の特性に優れたものであるが、非感光性樹
脂であるためカラーフィルターのパターン形成には、微
細パターンに不利な印刷による方法、あるいは着色樹脂
膜上にレジストによるマスクを設けた後に、該着色樹脂
膜をエッチングするという製造工程の煩雑な方法をとら
なければならなかった。

【００２３】一方、近年感光性を有するポリイミド樹脂
を用いた着色樹脂膜を特徴とするカラーフィルターも知
られてきたが、一般にここで用いられる樹脂は、ネガ型
の感光性ポリイミドであり、そのパターニングに際して
は、光硬化の有無による有機溶剤への溶解性の差を利用
して現像するものである。従って、製造工程上、大量の
有機溶剤を用いなければならず、環境上及び安全性上、
満足のいくものでなかった。特に、製造装置において
は、これらの点で充分に配慮した特殊な設備を必要とし
ていた。

【００２４】さらに、一般にネガ型の感光性ポリイミド
では、光硬化に大きな露光量を必要として、生産性上、
充分満足のいくものではなかった。

【００２５】○本発明の第六の発明の従来の技術 従来、強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用して偏光
素子との組み合わせにより透過光線を制御する型の表示
素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォル（Ｌａ
ｇｅｒｗａｌｌ）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）。

【００２６】この強誘電性液晶は、一般に特定の温度域
において、非らせん構造のカイラルスメクチックＣ相
（ＳｍＣ^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）を有し、この状態に
おいて、加えら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いずれかを取り、且つ電界
の印加のないときはその状態を維持する性質、すなわち
双安定性を有し、また電界の変化に対する応答も速やか
であり、高速ならびに記憶型の表示素子としての広い利
用が期待され、特にその機能から大画面で高精細なディ
スプレーとしての応用が期待されている。

【００２７】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
調素子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平
行基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関
係に、上記２つの安定状態の間での変換が効果的に起る
ような分子配列状態にあることが必要である。

【００２８】また、液晶の複屈折を利用した液晶素子の
場合、直交ニコル下での透過率は、下記の式で表わされ
る。

【００２９】

【数１】 （式中、I₀は入射光強度、Ｉは透過光強度、θはチルト
角、Δｎは屈折率異方性、ｄは液晶層の膜厚、λは入射
光の波長である。）

【００３０】前述の非らせん構造におけるチルト角θは
第１と第２の配向状態でのねじれ配列した液晶分子の平
均分子軸方向の角度として現われることになる。上式に
よれば、かかるチルト角θが２２．５°の角度の時最大
の透過率となり、双安定性を実現する非らせん構造での
チルト角θが２２．５°にできる限り近いことが必要で
ある。

【００３１】ところで、強誘電性液晶の配向方法として
は、大きな面積に亘って、スメクチック液晶を形成する
複数の分子で組織された液晶分子層を、その法線に沿っ
て一軸に配向させることができ、しかも製造プロセス工
程も簡便なラビング処理により実現できるものが望まし
い。強誘電性液晶、特に非らせん構造のカイラルスメク
チック液晶のための配向方法としては、例えば、米国特
許第４，５６１，７２６号明細書等が知られている。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】

【００３３】○本発明の第一の発明が解決しようとする
課題 しかしながら、従来の顔料分散型のカラーフィルターを
用いたカラー液晶ディスプレーの場合、染色型を用いた
場合に比べて表示特性が劣るという問題があった。これ
は、顔料分散型のカラーフィルターの場合、バインダー
中の顔料粒子による光の散乱現象により、コントラスト
の低下が引き起こされていることが明らかになった。こ
のコントラストの低下の原因となる散乱現象を少なくす
る為に、バインダー中の顔料の粒径をより小さくする等
の方法が試みられてきたが、満足する効果が得られてい
なかった。

【００３４】本発明の目的は、上述の従来例のもつ欠点
を解消せしめ、カラーフィルター内部で発生する光の散
乱現象を少なくし、表示特性の優れたカラー液晶ディス
プレーを提供することにある。

【００３５】○本発明の第二の発明が解決しようとする
課題 しかしながら、この様な着色材料と感光性樹脂により構
成された感光性着色樹脂を用いて形成したカラーフィル
ターにおいては、色ムラが発生しやすい。特に、図４に
示す様に、ガラス基板１０５上に感光性着色樹脂を塗布
した後、ホットプレート１０４上に密着して熱処理し、
溶剤乾燥を行なうプリベーク工程時に使用するホットプ
レートの表面の凹凸により、ガラス基板に密着する凸状
の部分１０７と、密着しない凹状の部分１０８の凹凸の
段差が大きいと、熱伝導時間に差が生じ、その差がカラ
ーフィルター１０６の膜厚ムラ，色ムラとなって表れ
る。したがって、カラーフィルターの品質をいちじるし
く低下させ、また歩留りまでも低下するという欠点があ
った。

【００３６】本発明は、この様な従来技術の欠点を改善
するためになされたものであり、プリベーク工程でのホ
ットプレートの平坦性を向上させることにより、カラー
フィルターの膜厚ムラの発生を防ぎ、歩留りを上げ、高
品質なカラーフィルターを製造する方法を提供すること
を目的とするものである。

【００３７】○本発明の第三の発明が解決しようとする
課題 上記従来例においては、ロールコート法、スピンコート
法、フレキソ印刷法のいずれも一長一短を有している。
ロールコート法は材料コストでは有利であるが、印刷ロ
ールの溝形状が、カラーレジストをガラス基板に印刷し
た時に印刷ムラとなってあらわれ、色ムラが著しく目立
つ欠点を有している。又、スピンコート法においては、
コーティング膜厚の均一性という観点では、十分満足の
できるレベルであるが、この方式の最大の欠点は、材料
の大半を捨ててしまうというコスト面からの問題が残っ
ている。そして、この２方式の中間的な手段であるフレ
キソ印刷方式においては、材料コストの点で、ロールコ
ート法と同一か、若干劣る程度であるが、コーティング
膜厚の均一性ではロールコート法より優れているが、ス
ピンコート法よりも明らかに劣っている。すなわち、色
ムラに関しては、ロールコート法とスピンコート法の中
間的な位置づけにある。ことに色ムラは、カラー液晶デ
ィスプレイにおいて、表示品位にダイレクトに影響し致
命傷となる重要な要素である。

【００３８】このように、材料コストを満足させるため
には、膜厚の均一性が犠牲になり、膜厚の均一性を満足
させるためには、材料コストが犠牲になるという、材料
コストと膜厚の均一性が相反する関係にあり、重大な問
題点となっていた。

【００３９】本発明は、この様な従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、膜厚が均一で、色ム
ラのないカラーフィルターを少ないカラーレジスト材料
で形成することができるカラーフィルターの製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００４０】○本発明の第四の発明が解決しようとする
課題 従来のセル構成を用いた場合には、液晶セルの耐久性に
次のような問題点があった。すなわち、強誘電性液晶分
子はマトリックス騒動時の非選択信号によってもある程
度動くことが知られている。これは、非選択信号を印加
した画素の光学応答を取ると印加パルスと同期して光量
に変動を生じていることなどからも明らかである。いわ
ゆるスプレイ配向（上下基板間で分子長軸の角度に大き
くねじれのある配向）では、このような分子のゆらぎ
は、それによって分子の安定位置が変化（スイッチン
グ）することがなければ表示内容を保持できるので、若
干のコントラストの低下以外には問題とはならなかっ
た。ところが、上下基板間での分子長軸方向の角度の変
化の比較的少ない配向（以下、ユニフォーム配向とい
う）のセルにおいては、液晶分子が電圧（例えば非選択
信号）の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。

【００４１】この現象を図８および図９を用いて詳しく
説明する。図９（ａ）は電圧印加前のセル状態、図９
（ｂ）は電圧印加後のセル状態を示す。強誘電性液晶３
０６は表面に配向膜３０４が形成されたガラス基板３０
１間においてシール部材３０５内に封止される。配向膜
３０４としてはポリイミド薄膜を用い、ラビング方向は
図９（ａ）、（ｂ）ともに下から上に向かって上下基板
とも平行に行なっている。このような処理を行なうと、
スメクチック層は図９（ｃ）に示すようにラビング方向
と直交した方向に生成される。

【００４２】セル厚をらせんピッチを解除できる位に充
分に薄くした場合において、強誘電性液晶分子は２つの
安定状態を取り得るが、その内の１つの状態にセル内の
全分子の方向を揃えておく。

【００４３】この状態を＋θの状態（図９（ｄ））とす
ると、層法線に対してほぼ対称に−θの位置に他の安定
状態が存在する。この状態（＋θ）下で全面に電界（例
えば、１０Ｈｚ、±８Ｖの矩形波）を印加すると、液晶
分子は＋θの層法線に対する傾きを保ったまま図９
（ａ）中の点Ａから点Ｂの方向へ層内を移動し始める。

【００４４】その結果、電圧印加を長時間続けると図９
（ｂ）に示すように、Ａ端には液晶のない部分Ｅを生じ
セル厚はＢ部の方がＡ部より厚くなる。このような現象
は、液晶分子が−θの状態にある場合にはＢ端からＡ端
に向って層内を液晶が移動してＥ部のような液晶のない
空隙部がＢ端に生じる。

【００４５】このような現象は２０時間〜５０時間とい
う比較的短い時間に生じる。Ｅ部のような電気光学的に
コントロールのできない部分の存在が表示品質上望まし
くないのはもちろんのこと、Ａ部とＢ部のセル厚が時間
によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動制御が難
しく、強誘電性液晶を用いた光学素子としては大きな問
題となっていた。

【００４６】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなさ
れたものであり、液晶駆動時にセル内での液晶分子の移
動を抑え、表示品質を向上させた強誘電性液晶素子を提
供することを目的とするものである。

【００４７】○本発明の第五の発明が解決しようとする
課題 本発明の目的は、上述の従来例のもつ欠点を解消せし
め、簡便な製造プロセスにより生産性よく微細パターン
を形成することができ、さらに機械的特性をはじめ、耐
熱性、耐光性、耐溶剤性等の諸特性の優れたカラーフィ
ルターを提供することにある。

【００４８】○本発明の第六の発明が解決しようとする
課題 しかしながら、これまで用いられてきた配向方法、特に
ラビング処理されたポリイミド膜による配向方法を、前
述のクラークとラガウォールによって発表された双安定
性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対して適用した
場合には、下記の如き問題点を有していた。

【００４９】すなわち、本発明者らの実験によれば、従
来のラビング処理したポリイミド膜によって配向させて
得られた非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角θ
（後述の図１４に示す角度）がらせん構造をもつ強誘電
性液晶での

【００５０】

【外１】

【００５１】（後述の図１３に示す三角錐の頂角の１／
２の角度）と較べて小さくなっていることが判明した。
特に、従来のラビング処理したポリイミド膜によって配
向させて得た非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角
θは、一般に３°〜８°程度で、その時の透過率はせい
ぜい３〜５％程度であった。

【００５２】この様に、クラークとラガウォールによれ
ば双安定性を実現する非らせん構造の強誘電性液晶での
チルト角がらせん構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角
と同一の角度をもつはずであるが、実際には非らせん構
造でのチルト角θの方がらせん構造での

【００５３】

【外２】

【００５４】より小さくなっている。しかも、この非ら
せん構造でのチルト角θがらせん構造での

【００５５】

【外３】

【００５６】より小さくなる原因が非らせん構造での液
晶分子のねじれ配列に起因していることが判明した。

【００５７】また、従来のラビング処理したポリイミド
配向膜によって生じたカイラルスメクチック液晶の配向
状態は、電極と液晶層の間に絶縁体層としてのポリイミ
ド配向膜の存在によって、第１の光学的安定状態（例え
ば、白の表示状態）から第２の光学的安定状態（例え
ば、黒の表示状態）にスイッチングするための一方極性
電圧を印加した場合、この一方極性電圧の印加解除後、
強誘電性液晶層には他方極性の逆電界Ｖ_rev が生じ、こ
の逆電界Ｖ_rev がディスプレイの際の残像を引き起して
いた。上述の逆電界発生現象は、例えば吉田明雄著、昭
和６２年１０月「液晶討論会予稿集」１４２〜１４３頁
の「ＳＳＦＬＣのスイッチング特性」で明らかにされて
いる。

【００５８】また、ラビング処理により、基板界面付近
での液晶分子が基板界面と成す角度（プレチルト）が誘
起される。このプレチルトの値は、ラビング処理する面
積が大きくなるとその不均一性が増大し、場所によって
ムラが生じる。その結果として、場所による配向のムラ
やスイッチング時の閾値のムラ等が生じる。

【００５９】したがって、本発明の目的は、前述の問題
点を解決した液晶素子を提供するものであり、特に非ら
せん構造のカイラルスメクチック液晶を用いて大きなチ
ルト角θを生じ、高コントラストな画像が広い面積で均
一にディスプレイされ、且つ残像を生じないディスプレ
イを安定して達成できる液晶素子を提供することにあ
る。

【００６０】

【課題を解決するための手段】

【００６１】○本発明の第一の発明の課題を解決するた
めの手段 即ち、本発明の第一の発明は、顔料とバインダーからな
るカラーフィルターを有するカラー液晶ディスプレーに
おいて、カラーフィルターを構成する各色画素毎の顔料
とバインダーの屈折率差が０．０５以下であることを特
徴とするカラー液晶ディスプレーである。

【００６２】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、顔料とバインダーからなるカラーフィルターを有す
るカラー液晶ディスプレーにおいて、カラーフィルター
を構成する各色画素毎の顔料とバインダーの屈折率差を
なくし、屈折率を等しくすることにより、カラーフィル
ター内部で発生する散乱現象を少なくし、液晶ディスプ
レーの表示特性を向上させたものである。

【００６３】本発明者らの実験によれば、カラーフィル
ター内部での散乱光が約１％を超えると、ディスプレー
の表示特性を著しく劣化させることが判明した。そこで
散乱光を１％以下にするために、カラーフィルターを構
成する、顔料とバインダーの屈折率差を０．０５以下、
好ましくは０．０２以下にすることにより、カラーフィ
ルター内部で発生する光の散乱現象を少なくし、表示特
性を良好にするものである。

【００６４】本発明のカラーフィルターを形成するバイ
ンダーに使用される樹脂としては、アクリル系樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタ
ン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコン系樹脂等
の中から、単体あるいは複数を混合することによって、
任意の屈折率に調製した樹脂を用いることができる。ま
た、必要に応じてこれらの樹脂に感光性をもたせるため
には、感光性を有する基を分子内に導入すればよい。

【００６５】また、バインダー内部に分散させる顔料と
しては、有機顔料や無機顔料のうちから、色特性、屈折
率等の諸性能を勘案して、単体あるいは複数の混合物と
して使用することができる。

【００６６】また、本発明は、特に電極の配線抵抗を下
げるために基板を高温加熱してＩＴＯ（インジウム チ
ン オキサイド）のスパッタを行ったり、配向膜形成時
に高温処理を必要としたり、耐熱性のある顔料分散型カ
ラーフィルターを使用する必要のある場合に有効であ
る。具体的には、ＳＴＮ型液晶ディスプレーや強誘電性
液晶ディスプレーなどの単純マトリクス方式と言われる
液晶素子がその例としてあげられる。

【００６７】図１は本発明のカラー液晶ディスプレーの
一例を示す断面図である。同図において、１，１ａは基
板でガラス、プラスチック等の無色透明な平板を使用す
る。２は顔料分散型のカラーフィルターであり、材料と
しては前述のものが用いられる。

【００６８】３はカラーフィルターの保護及び表面の平
坦化を目的としたパシベーション層であり、前記カラー
フィルターのバインダーを形成する樹脂と同じものを用
いることができ、例えばアクリル系樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、
ポリカーボネート系樹脂、シリコン系樹脂等の中から単
体あるいは複数の混合物を使用できる。

【００６９】４，４ａは透明電極であり、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、
ＳｎＯ₂ 、ＩＴＯ等の透明導電物質が使用される。５，
５ａは配向膜であり、各種ポリマーの膜にラビング等の
一軸性配向処理を施したり、無機絶縁物資を斜方蒸着等
によって成膜したものが用いられる。６は上下基板を貼
り合わせる時に用いられるシール剤で、エポキシ樹脂等
の接着物質が用いられる。８は上下基板の間隔を所望の
距離に保つためのスペーサであり、球形、円柱形等の、
ガラス、プラスチック等が使用される。７はセルに注入
される液晶物質であり、ＴＮ液晶や、強誘電性液晶等が
使用される。９はカラーフィルターの画素を示す。

【００７０】○本発明の第二の発明の課題を解決するた
めの手段 即ち、本発明の第二の発明は、ポリアミドを主体とした
感光性樹脂中に着色材料を分散させた感光性着色樹脂を
用いて、フォトリソ工程によりパターニングしてカラー
フィルターを製造する方法において、ガラス基板上に感
光性着色樹脂を塗布した後、ガラス基板と同等の平坦性
を有するホットプレート上に密着して熱処理して溶剤乾
燥を行なうことを特徴とするカラーフィルターの製造方
法である。

【００７１】図３は本発明のカラーフィルターの製造方
法の説明図である。同図において、本発明は、ポリアミ
ドを主体とした感光性樹脂中に着色材料を分散させた感
光性着色樹脂を用いて、ガラス基板１０２上に感光性着
色樹脂を塗布した後、該ガラス基板２をガラス基板と同
等の平坦性を有するホットプレート１０１上に密着して
熱処理し、溶剤乾燥を行なう。ホットプレート１の表面
の平坦性を上げ、熱伝導時間を一定にするために、カラ
ーフィルター１０３の膜厚ムラの発生を防ぎ、歩留りを
上げ、高品質なカラーフィルターを製造することができ
る。

【００７２】本発明においては、ガラス基板をガラス基
板と同等の平坦性を有するホットプレート上に密着して
熱処理して溶剤乾燥を行なうが、ガラス基板と密着して
いるホットプレートの表面の平坦性が５００〜１０００
Åの範囲が望ましい。ホットプレートの表面の平坦性が
５００〜１０００Åの範囲以外では、極部的な点接触に
なり、その密着した部分のみ急激に熱が伝わり感光性着
色樹脂中に分散されていた着色材料が凝集する。これに
より色ムラが発生し、カラーフィルターとしての品質を
著しく低下させる。

【００７３】本発明によれば、ポリアミドを主体とした
感光性樹脂中に着色材料を分散させた感光性着色樹脂を
用いて、フォトリソ工程によりパターニングしてカラー
フィルターを製造する方法において、ガラス基板上に感
光性着色樹脂を塗布した後、ガラス基板と同等の平坦性
を有するホットプレート上に密着して熱処理し、ホット
プレート表面の平坦性を上げ熱伝導時間を一定にするこ
とにより、カラーフィルターの膜厚ムラの発生を防ぎ、
歩留りを上げ、高品質なカラーフィルターを製造するこ
とができる。

【００７４】○本発明の第三の発明の課題を解決するた
めの手段 即ち、本発明の第三の発明は、ガラス基板上に設けたカ
ラーレジストを、フォトリソ工程によりパタ−ニングし
てカラーフィルターを製造する方法において、ガラス基
板上にカラーレジストを塗布した後、スピン回転を行な
うことを特徴とするカラーフィルターの製造方法であ
る。

【００７５】本発明においては、ガラス基板上に、第１
の工程で印刷法またはロールコート法によりカラーレジ
ストを塗布した後、第２の工程でスピン回転を行ない膜
厚を均一にする。

【００７６】また、カラーレジストには、感光性ポリア
ミド樹脂中に有機顔料を分散させた感光性カラーレジス
トを用いるのが好ましい。

【００７７】図５は本発明のカラーフィルターの製造方
法の一例を示す工程図である。同図において、本発明の
カラーフィルターの製造方法は、図５（ａ）に示しすよ
うに、まず第１の工程でガラス基板２０１上に感光性カ
ラーレジスト２０８をスクリーン印刷、フレキソ印刷又
はロールコート法等により塗布する。このスクリーン印
刷、フレキソ印刷及びロールコート法によって設けられ
たカラーレジスト膜は、基板面内で数ミリピッチで大き
くうねっており、色ムラとして認識される。従って、第
１の工程のスピン回転により膜厚調整を行なう。スピン
回転を行なうためには、カラーレジストの塗布量は、所
望膜厚に必要な塗布量の２倍、好ましくは、４倍以上の
塗布量を必要とする。

【００７８】上記の様にしてカラーレジストを塗布した
後、スピンナーで回転させ、所望の膜厚に調整した後、
ホットプレートを用いてプリベークすることにより、基
板面内での膜厚の均一性に優れたカラーフィルター層２
０３を必要最小限のカラーレジスト量で設けることがで
きる。（図５（ｂ）参照） プリベーク後、フォトマスク２０７を介してＵＶ光を照
射して光硬化させる（図５（ｃ）参照）。その後、専用
現像液で未露光部分を溶解除去した後、ホットプレート
で加熱処理してパターン化した赤色カラーフィルター層
２０３を得る（図５（ｄ）参照）。同様にして、パター
ン化した緑色カラーフィルター層２０４、青色カラーフ
ィルター層２０５を形成する（図５（ｅ）参照）。その
後、カラーフィルター層の上に保護層２０６を設けてカ
ラーフィルターを得る。得られたカラーフィルターは、
通常のスピンコート法で形成したものと同一レベルの色
ムラのないカラーフィルターである。

【００７９】○本発明の第四の発明の課題を解決するた
めの手段 即ち、本発明の第四の発明は、基板上に有効画素と有効
画素全周囲部に設けた遮光層を有し、該有効画素部及び
遮光層部上に着色樹脂層及び保護層を形成してなるカラ
ーフィルターを有する強誘電性液晶素子において、遮光
層部上の保護層面が有効画素部上の保護層面より高く、
その高さの差がセルギャップの１／３以上であることを
特徴とする強誘電性液晶素子である。

【００８０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
よれば、ガラス基板上の有効画素全周囲部に遮光層とし
て金属膜又は着色樹脂膜を成膜する。その膜厚は例えば
約８０００Åとし、有効画素部及び遮光層部上に着色樹
脂層及び保護層を形成して最終的にカラーフィルター層
形成後、有効画素部（有効画素部上の保護層面）と有効
画素周辺（遮光層部上の保護層面）の高さの差がセルギ
ャップ（例えば、１．２μｍ）の１／３以上であること
が好ましい。この遮光層部上の保護層面と有効画素部上
の保護層面の高さの差がセルギャップの１／３未満であ
ると、素子の駆動時にセル中の強誘電性液晶の移動が生
じやすい。また、高さの差は大きければ大きいほど良
く、カラーフィルター上部に設けるＩＴＯ等が断線しな
ければ差が大きい程よい。

【００８１】本発明の強誘電性液晶素子は、基板上に遮
光層を成膜した後、フォトリソ、エッチングによりパタ
ーニングし、有効画素周辺部に遮光層パターンを得る。
その遮光層上にカラーフィルター材料を塗布し、フォト
リソ、エッチングにより、カラーフィルターパターンを
有効画素部と有効画素周辺部上に設ける。その上に保護
層を形成し、これにより最終的に有効画素部と遮光部で
セルギャップの１／３以上の凹凸を形成することにな
る。この様にして得られた一対の基板を対向してセルを
形成し、強誘電性液晶を注入して得た強誘電性液晶素子
は、駆動時にセル中の強誘電性液晶が移動する欠陥を防
止できる。

【００８２】○本発明の第五の発明の課題を解決するた
めの手段 即ち、本発明の第五の発明は、感光性を有するポリイミ
ド樹脂中に着色材料を分散してなる着色樹脂を用い、フ
ォトリソ工程によりパターンを形成したカラーフィルタ
ーにおいて、前記感光性を有するポリイミド樹脂がアル
カリ可溶性のポジ型ポリイミド樹脂であることを特徴と
するカラーフィルターである。

【００８３】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
カラーフィルターは、機械的特性や、耐熱性、耐光性、
耐溶剤性等の諸特性に優れたポリイミド樹脂系及び着色
材料を用いた着色樹脂層から形成されているため、信頼
性に優れた特性を有し、さらにアルカリ現像可能なポジ
型の感光性を有するため、感度が高く、非有機溶剤系で
あり、生産性に優れ、一般のフォトリソ工程のみの簡便
な方法で微細なパターンを形成できるものである。

【００８４】本発明のカラーフィルターに用いるアルカ
リ可溶性のポジ型ポリイミド樹脂としては、例えば、下
記の一般式（５）に示す様なポリアミド誘導体が用いら
れる。

【００８５】

【化５】

【００８６】一般式（５）において、Ｒ₅は４価の有機
残基、Ｒ₆は２価の有機残基、Ｘは一例として

【００８７】

【化６】

【００８８】等が挙げられる。ただし、Ｒ₇はＨ，ＣＨ₃
、Ｒ₈はＮＯ₂ 、Ｒ₉はＮＯ₂ ，ＯＣＨ₃ ，ＣＨ₃ ，ハ
ロゲン等を示す。ｎは１以上の整数を示す。

【００８９】このポリアミド誘導体は、アルカリには不
溶であるが、露光により置換基Ｘが離脱し、カルボン酸
構造となるため、アルカリ現像液に可溶になる。従っ
て、フォトマスクを介して、選択的に露光をすることに
より、光の照射をうけた部分のみがアルカリ現像液に可
溶となり、パターン形状を形成することができる。

【００９０】さらに最終的には加熱焼成することによ
り、脱水縮合反応がおこりイミド環を形成し、機械的特
性をはじめ、耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の耐久性に優
れたポリイミド構造が得られる。

【００９１】なお、必要に応じては、諸特性を補なうた
めに、感光性基をもたないポリイミド樹脂をブレンドあ
るいは、共重合することも可能であるが、その割合は、
実用的なパターニング特性の範囲内で決定され、通常
は、０〜５０重量％、好ましくは０〜２０重量％程度で
実施する。

【００９２】本発明のカラーフィルターに用いる着色材
料としては、有機顔料、無機顔料、染料等のうち所望の
分光特性を得られるものであれば、特に限定されるもの
ではない。この場合、各材料を単体で用いることも、こ
れらのうちのいくつかの混合物として用いることもでき
る。ただし、染料を用いた場合には、染料自体の耐久性
により、カラーフィルターの性能が支配されてしまう
が、上記本発明の樹脂系を用いれば、通常の染色カラー
フィルターに比べ性能の優れたものが形成可能である。
従って、カラーフィルターの色特性及び諸性能から勘案
すると有機顔料が着色材料として最も好ましい。

【００９３】有機顔料としては、溶性アゾ系、不溶性ア
ゾ系、縮合アゾ系等のアゾ系顔料をはじめ、フタロシア
ニン系顔料，そしてインジゴ系，アントラキノン系，ペ
リレン系，ペリノン系，ジオキサジン系，キナクリドン
系，イソインドリノン系，フタロン系，メチン・アゾメ
チン系、その他金属錯体系を含む縮合多環系顔料、ある
いはこれらのうちのいくつかの混合物が用いられる。

【００９４】本発明のカラーフィルターに用いる着色樹
脂は、上記感光性ポリイミド樹脂に所望の分光特性を有
する上記着色材料を１０〜５０％程度の割合で配合し、
超音波あるいは三本ロール，ボールミル，サンドミル等
により充分に分散させた後、フィルターにて粒径の大き
いものを除去して調製する。

【００９５】本発明のカラーフィルターは、前記着色樹
脂をスピンナー，ロールコーター等の塗布装置により基
板上に塗布し、フォトリソ工程によりパターン状に形成
され、その層厚は所望とする分光特性に応じて決定され
るが、通常は0.5 〜５μｍ程度、好ましくは、１〜２μ
ｍ程度が望ましい。

【００９６】なお、本発明のカラーフィルターは、それ
自体充分な耐久性を有する良好な材料で構成されている
が、特に、より各種の環境条件から、カラーフィルター
を保護するためには、カラーフィルター表面に、ポリア
ミド，ポリイミド，ポリウレタン，ポリカーボネート，
シリコン系等の有機樹脂やＳｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ₂ ，Ｓｉ
Ｏ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ｔａ₂ Ｏ₃ 等の無機膜をスピンコー
ト，ロールコートの塗布法で、あるいは蒸着法によっ
て、保護層として設けることができる。さらに、上記保
護層を形成した後、材料によっては、配向処理を施すこ
とにより、液晶を用いたデバイスへの適用も可能とな
る。

【００９７】以上説明した様なカラーフィルターは適当
な基板上に形成することができる。例えば、ガラス板、
透明樹脂板、樹脂フィルム、あるいはブラウン管表示
面、撮像管の受光面、ＣＣＤ，ＢＢＤ，ＣＩＤ，ＢＡＳ
ＩＳ等の固体撮像素子が形成されたウエハー、薄膜半導
体を用いた密着型イメージセンサー、液晶ディスプレー
面、カラー電子写真用感光体等があげられる。

【００９８】カラーフィルターと下地の基板間との接着
性を更に増す必要がある場合には、基板上にあらかじめ
シランカップリング剤等で薄く塗布した後に着色樹脂パ
ターンを形成するか、あるいは、あらかじめ着色樹脂中
にシランカップリング剤等を少量添加したものを用いて
カラーフィルターを形成することにより、一層効果的で
ある。

【００９９】以下、図面を参照しつつ、代表的な本発明
のカラーフィルターの形成法を説明する。図１０は本発
明のカラーフィルターの形成法を説明する工程図であ
る。まず、図１０（ａ）に示すごとく、所望の分光特性
を有する着色材料を所定量配合されたポリイミド樹脂液
（ＮＭＰ溶液）を用い、第１色目の着色樹脂膜２を所定
の基板５０１上に、スピンナーを用い、所定の膜厚にな
るように塗布形成し、適当な温度条件下でプリベークを
行なう。次いで、図１０（ｂ）に示すごとく、感光性着
色樹脂の感度を有する光（例えば、高圧水銀灯等）で、
形成しようとするパターンに対応した所定のパターン形
状を有するフォトマスク５０３を介して着色樹脂膜を露
光し、パターン部以外の光崩壊、すなわちアルカリ可溶
化を行なう。

【０１００】そして図１０（ｃ）のごとく光崩壊アルカ
リ可溶部分５０２ａを有した着色樹脂膜５０２を、露光
部分のみを溶解するアルカリ現像液（例えば、Ｎａ₂ Ｃ
Ｏ₃水溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド（ＴＭＡＨ）水溶液、ＫＯＨ水溶液、エタノールア
ミン水溶液等）にて浸漬現像した後、純水にてリンス処
理を行なう。次いで、ポストベーク処理を行ない、図１
０（ｄ）のごとき本発明のパターン状着色樹脂層５０４
を得ることができる。

【０１０１】なお、２色以上からなる本発明のカラーフ
ィルターを形成する場合には、更に必要に応じて、すな
わち用いられるフィルターの色の数に応じて、図１０
（ａ）から図１０（ｄ）までの工程を、各色に対応した
着色材料を分散させた着色樹脂液をそれぞれ用いて繰り
返して行ない、例えば、図１０（ｅ）に示した様な異な
る色のパターン状着色樹脂層５０４，５０５及び５０６
の３色からなるカラーフィルターを形成することができ
る。

【０１０２】また、本発明のカラーフィルターは、図１
０（ｆ）に示すようにフィルター上部に、先に挙げたよ
うな材料から形成した保護層５０７を有しているもので
あっても良い。

【０１０３】○本発明の第六の発明の課題を解決するた
めの手段 即ち、本発明の第六の発明は、透明電極を設けた一対の
ガラス基板上の少なくとも一方に配向膜を有し、そのガ
ラス基板間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶素子にお
いて、前記配向膜が下記構造式（１）で示されるトリメ
リト酸、一般式（２）で示されるテトラカルボン酸二無
水物、一般式（３）で示されるジカルボン酸のうちの少
なくとも２種以上を含む酸成分と、下記構造式（４）で
示されるジアミン成分よりなるポリアミドイミド複合物
であり、かつ前記酸成分うち少なくとも１種はトリメリ
ト酸であることを特徴とする液晶素子である。

【０１０４】

【化７】

【０１０５】

【化８】 （式中、Ｒ_１ は芳香族環、芳香族多環または縮合多環
からなる４価の有機基を示す。）

【０１０６】

【化９】 （式中、Ｒ_２ は芳香族環、芳香族多環または縮合多環
からなる２価の有機基を示す。）

【０１０７】

【化１０】 （式中、Ｒ_３ ，Ｒ_４ は同種または異種の炭素原子数
１〜１０のアルキル基または炭素原子数１〜１０のフル
オロアルキル基を示す。）

【０１０８】以下、本発明を詳細に説明する。図１２は
本発明の強誘電性液晶素子の一例を示す模式図である。
同図１２において、１１ａと１１ｂは各々Ｉｎ₂ Ｏ₃ や
ＩＴＯ（インジウムチン オキサイド；Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極１２ａと１２ｂで被
覆された基板（ガラス基板）であり、その上に２００Å
〜１０００Å厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ（例えば、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜、ＴｉＯ₂ 膜、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜など）と前記ポリイ
ミドで形成した５０Å〜１０００Å厚の配向膜１４ａと
１４ｂとが各々積層されている。

【０１０９】この際、平行かつ同一向き（図１２でいえ
ばＡ方向）になるようラビング処理（矢印方向）した配
向膜１４ａと１４ｂが配置されている。基板１１ａと１
１ｂとの間には、強誘電性スメクチック液晶１５が配置
され、基板１１ａと１１ｂとの間隔の距離は、強誘電性
スメクチック液晶１５のらせん配列構造の形成を抑制す
るのに十分に小さい距離（例えば、０．１μｍ〜３μ
ｍ）に設定され、強誘電性スメクチック液晶１５は双安
定性配向状態を生じている。強誘電性スメクチック液晶
１５が配置されている、上述の十分に小さい液晶間距離
は、基板１１ａと１１ｂとの間に配置されたビーズスペ
ーサー１６（例えば、シリカビーズ、アルミナビーズ
等）によって保持される。また、１７ａ，１７ｂは偏光
板を示す。

【０１１０】本発明者らの実験によれば、下述の実施例
でも明らかにする様に、ラビング処理した特定のポリイ
ミド配向膜による配向方法を用いることによって、明状
態と暗状態とで大きな光学的コントラストを示し、特に
米国特許第４，６５５，５６１号などに開示のマルチプ
レクシング駆動時の非選択画素に対して大きなコントラ
ストを生じ、さらにディスプレイ時の残像の原因となる
スイッチング時（マルチプレクシング駆動時）の光学応
答のおくれを生じない配向状態が達成された。

【０１１１】本発明で用いられる配向膜は、前記構造式
（１）で示されるトリメリト酸、一般式（２）で示され
るテトラカルボン酸二無水物、一般式（３）で示される
ジカルボン酸のうちの少なくとも２種以上を含む酸成分
と、前記構造式（４）で示されるジアミン成分よりなる
ポリアミドイミド複合物であり、かつ前記酸成分うち少
なくとも１種はトリメリト酸からなるものである。

【０１１２】この様な本発明で用いるポリアミドイミド
被膜は、前記構造式（１）で示されるトリメリト酸、次
に示すようなテトラカルボン酸二無水物、ジカルボン酸
とジアミンとを縮合反応することにより合成されるポリ
アミド酸を加熱閉環することによって得られる。

【０１１３】前記一般式（２）で示されるテトラカルボ
ン酸二無水物としては、具体的には例えば、ピロメリッ
ト酸二無水物、３，３′，４，４′−テトラカルボキシ
ビフェニル二無水物、２，３，６，７−テトラカルボキ
シアントラセン二無水物、３，３″，４，４″−テトラ
カルボキシターフェニル二無水物、２，３，６，７−テ
トラカルボキシナフタレン二無水物、１，４，５，８−
テトラカルボキシナフタレン二無水物などを挙げること
ができる。

【０１１４】また、一般式（３）で示されるジカルボン
酸としては、具体的には例えば、１，４−ジカルボキシ
ベンゼン、４，４′−ジカルボキシビフェニル、１，５
−ジカルボキシナフタレン、４，４″−ジカルボキシタ
ーフェニルなどを挙げることができる。

【０１１５】また、本発明で用いられる前記構造式
（４）で示されるジアミン成分は、具体的には例えば、
２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）プロ
パン、３，３−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニ
ル）ペンタン、４，４−ビス（４−アミノ−フェノキシ
フェニル）ヘプタン、５，５−ビス（４−アミノ−フェ
ノキシフェニル）ノナン、２，２−ビス（４−アミノ−
フェノキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−アミ
ノ−フェノキシフェニル）ペンタン、２，２−ビス（４
−アミノ−フェノキシフェニル）ヘキサン、３，３−ビ
ス（４−アミノ−フェノキシフェニル）ヘキサン、３，
３−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）ヘプタ
ン、４，４−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）
オクタン、２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシフェ
ニル）−３−メチル−ブタン、２，２−ビス（４−アミ
ノ−フェノキシフェニル）−４−メチル−ペンタン、
２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル）−５
−メチル−ヘキサン、３，３−ビス（４−アミノ−フェ
ノキシフェニル）−２−メチル−ペンタン、２，２−ビ
ス（４−アミノ−フェノキシフェニル）−ヘキサフルオ
ロプロパン、２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシフ
ェニル）−デシルフルオロペンタンなどを挙げることが
できる。

【０１１６】本発明におけるポリアミド複合物は、トリ
メリト酸，テトラカルボン酸二無水物，ジカルボン酸よ
りなる酸成分５０重量部に対し、ジアミン成分５０重量
部で合成される。この時酸成分中に含有されているトリ
メリト酸の含有量は、通常８０重量％以下であり、好ま
しくは５０重量％から２０重量％の範囲が好ましい。

【０１１７】本発明における配向膜を形成するポリアミ
ドイミド複合物の数平均分子量は、例えば１０万〜１
万、好ましくは８万〜２万の範囲のもが望ましい。

【０１１８】本発明で用いる配向膜を基板上に設ける際
には、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸をジメチル
フォルムアミド，ジメチルアセトアミド，ジメチルスル
フォキシド，Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に
溶解して０．０１〜４０重量％溶液とし、該溶液をスピ
ンナー塗布法、スプレイ塗布法、ロール塗布法などによ
り基板上に塗布した後、１００〜３５０℃、好ましくは
２００〜３００℃の温度で加熱して脱水閉環させてポリ
イミド膜を形成することができる。このポリイミド膜
は、しかる後に布などでラビング処理される。

【０１１９】また、本発明で用いるポリアミドイミド膜
は３０Å〜１μｍ程度、好ましくは２００Å〜２０００
Åの膜厚に設定される。この際には、図１２に示す絶縁
膜に１３ａと１３ｂの使用を省略することができる。ま
た、本発明では、絶縁膜１３ａと１３ｂの上にポリイミ
ド膜を設ける際には、このポリイミド膜の膜厚は２００
Å以下、好ましくは１００Å以下に設定することができ
る。

【０１２０】本発明において用いられる液晶物質として
は、降温過程で、等方相，コレステリック相，スメクチ
ックＡ相を通してカイラルスメクチックＣ相を生じる液
晶が好ましい。特に、コレステリック相の時のピッチが
０．８μｍ以上のものが好ましい（但し、コレステリッ
ク相でのピッチは、コレステリック相の温度範囲におけ
る中央点で測定したもの）。その具体的な液晶物質とし
ては、例えば下記の液晶物質「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」
を下記の比率で含有させた液晶組成物が好ましく用いら
れる。

【０１２１】

【化１１】

【０１２２】液 晶 （１）（Ａ）₉₀／（Ｂ）₁₀ （２）（Ａ）₈₀／（Ｂ）₂₀ （３）（Ａ）₇₀／（Ｂ）₃₀ （４）（Ａ）₆₀／（Ｂ）₄₀ （５）Ｃ （上記の配合比率は、それぞれ重量比を表わしてい
る。）

【０１２３】図１３は、強誘電性液晶の動作説明のため
に、セルの例を模式的に描いたものである。２１ａと２
１ｂは、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ あるいはＩＴＯ等の薄膜
からなる透明電極で被覆された基板（ガラス板）であ
り、その間に液晶分子層２２がガラス基板面に垂直にな
るよう配向したＳｍＣ^* （カイラルスメクチックＣ）相
又はＳｍＨ^* （カイラルスメクチックＨ）相の液晶が封
入されている。太線で示した線２３は液晶分子を表わし
ており、この液晶分子23はその分子に直交した方向に双
極子モーメント（Ｐ⊥）２４を有している。この時の三
角錐の頂角をなす角度の１／２が、かかるらせん構造の
カイラルスメクチック相での

【０１２４】

【外４】

【０１２５】を表わしている。

【０１２６】基板２１ａと２１ｂ上の電極間に一定の閾
値以上の電圧を印加すると、液晶分子２３のらせん構造
がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）２４がすべて電界
方向に向くよう、液晶分子２３は配向方向を変えること
ができる。液晶分子２３は、細長い形状を有しており、
その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って
例えばガラス基板面の上下に互いにクロスニコルの偏光
子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液
晶光学変調素子となることは、容易に理解される。

【０１２７】本発明の液晶素子で用いる双安定性配向状
態の表面安定型強誘電性液晶セルは、その厚さを充分に
薄く（例えば、０．１〜３μｍ）することができる。こ
のように液晶層が薄くなるにしたがい、図３に示すよう
に、電界を印加していない状態でも液晶分子のらせん構
造がほどけ、非らせん構造となり、その双極子モーメン
トＰａまたはＰｂは上向き（３４ａ）又は下向き（３４
ｂ）のどちらかの状態をとる。

【０１２８】このようなセルに、図１４に示す如く一定
の閾値以上の極性の異なる電界Ｅａ又はＥｂを電圧印加
手段３１ａと３１ｂにより付与すると、双極子モーメン
トは、電界Ｅａ又はＥｂの電界ベクトルに対応して上向
き３４ａ又は下向き３４ｂと向きを変え、それに応じて
液晶分子は、第１の安定状態３３ａあるいは第２の安定
状態３３ｂの何れか一方に配向する。この時の第１と第
２の安定状態のなす角度の１／２がチルト角θに相当す
る。

【０１２９】この強誘電性液晶セルによって得られる効
果は、その第１に応答速度が極めて速いことであり、第
２に液晶分子の配向が双安定性を有することである。第
２の点を、例えば図１４によって更に説明すると、電界
Ｅａを印加すると液晶分子は第１の安定状態３３ａに配
向するが、この状態は電界を切っても安定である。又、
逆向きの電界Ｅｂを印加すると、液晶分子は第２の安定
状態３３ｂに配向してその分子の向きを変えるが、やは
り電界を切ってもこの状態に留まっている。又、与える
電界Ｅａが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向
状態にやはり維持されている。

【０１３０】次に、図１５は本発明の液晶素子における
配向膜を用いた配向方法により配向した液晶分子の配向
状態を模式的に示す断面図、図１６はそのＣ−ダイレク
タを示す図である。

【０１３１】図１５に示す５１ａ及び５１ｂは、それぞ
れ上基板及び下基板を表わしている。５０は液晶分子５
２で組織された液晶分子層で、液晶分子５２が円錐５３
の底面５４（円形）に沿った位置を変化させて配列して
いる。

【０１３２】図１６は、Ｃ−ダイレクタを示す図であ
る。同図１６のＵ₁ は一方の安定配向状態でのＣ−ダイ
レクタ８１で、Ｕ₂ は他方の安定配向状態でのＣ−ダイ
レクタ８１である。Ｃ−ダイレクタ８１は、図１５に示
す液晶分子層５０の法線に対して垂直な仮想面への分子
長軸の写影である。

【０１３３】一方、従来のラビング処理したポリイミド
膜によって生じた配向状態は、図１７のＣ−ダイレクタ
図によって示される。図１７に示す配向状態は、上基板
５１ａから下基板５１ｂに向けて分子軸のねじれが大き
いため、チルト角θは小さくなっている。

【０１３４】次に、図１８（ａ）は、Ｃ−ダイレクタ８
１が図１６の状態（ユニフォーム配向状態という）での
チルト角θを示す説明図、および図１８（ｂ）はＣ−ダ
イレクタ８１が図１７の状態（スプレイ配向状態とい
う）でのチルト角θを示す説明図である。図中、６０は
前述した本発明の特定ポリイミド膜に施したラビング処
理軸を示し、６１ａは配向状態Ｕ₁ （ユニフォームでの
一方の安定配向状態）での平均分子軸、６１ｂは配向状
態Ｕ₂ （ユニフォームでの他方の安定配向状態）での平
均分子軸、６２ａは配向状態Ｓ₁ （スプレイでの一方の
安定配向状態）での平均分子軸、６２ｂは配向状態Ｓ₂
（スプレイでの他方の安定配向状態）での平均分子軸を
示す。平均分子軸６１ａと６１ｂとは、互いに閾値電圧
を超えた逆極性電圧の印加によって変換することができ
る。同様のことは平均分子軸６２ａと６２ｂとの間でも
生じる。

【０１３５】次に、逆電界Ｖ_rev による光学応答の遅れ
（残像）に対するユニフォーム配向状態の有用性につい
て説明する。液晶セルの絶縁層（配向膜）の容量Ｃ_i 、
液晶層の容量をＣ_LC及び液晶の自発分極をＰs とする
と、残像の原因となるＶ_rev は、下式で表わされる。

【０１３６】

【数２】

【０１３７】図１９は、液晶セル内の電荷の分布、自発
分極Ｐs の方向及び逆電界Ｖ_rev の方向を模式的に示し
た断面図である。図１９（ａ）はパルス電界印加前のメ
モリー状態下における＋及び−電荷の分布状態を示し、
この時の自発分極Ｐs の向きは＋電荷から−電荷の方向
である。

【０１３８】図１９（ｂ）は、パルス電界解除直後の自
発分極Ｐs の向きが図１９（ａ）の時の向きに対して逆
向き（従って、液晶分子は一方の安定配向状態から他方
の安定配向状態に反転を生じている）であるが、＋及び
−電荷の分布状態は、図１９（ａ）の時と同様であるた
め、液晶内に逆電界Ｖ_rev が矢印Ｂ方向に生じている。
この逆電界Ｖ_rev はしばらくした後、図１９（ｃ）に示
すように消滅し、＋及び−電荷の分布状態が変化する。

【０１３９】図２０は従来のポリイミド配向膜によって
生じたスプレイ配向状態の光学応答の変化をチルト角θ
の変化に換えて示した説明図である。図２０に示す様
に、パルス電界印加時においては、矢印Ｘ₁ の方向に沿
ってスプレイ配向状態下の平均分子軸Ｓ（Ａ）から最大
チルト角Ｈ付近のユニフォーム配向状態下の平均分子軸
Ｕ₂ までオーバーシュートし、パルス電界解除直後にお
いては、図１９（ｂ）に示す逆電界Ｖ_rev の作用が働い
て、矢印X₂の方向に沿ってスプレイ配向状態下の平均分
子軸Ｓ（Ｂ）までチルト角θが減少し、そして図１９
（ｃ）に示す逆電界Ｖ_rev の減衰の作用により、矢印Ｘ
₃ の方向に沿ってスプレイ配向状態下の平均分子軸Ｓ
（Ｃ）までチルト角θが若干増大した安定配向状態が得
られる。図２１はこの時の光学応答の状態を示すグラフ
である。

【０１４０】本発明によれば、前述した特定の化学構造
を有するポリイミド被膜からなる配向膜を用いているこ
とから、その配向状態においては、図２０に示したスプ
レイ状態下の平均分子軸Ｓ（Ａ）, Ｓ（Ｂ）及びＳ
（Ｃ）を生じることが無く、従って最大チルト角Ｈに近
いチルト角θを生じる平均分子軸に配列させることがで
きる。図２２は、この時の本発明の光学応答の状態を示
すグラフである。

【０１４１】つまり、本発明における配向膜を用いる
と、前述の説明でいうユニフォーム配向状態をとること
ができるといえる。

【０１４２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【０１４３】○本発明の第一の発明の実施例 実施例１ 以下に本発明の実施例を示す。赤色の顔料として屈折率
１．６０の有機顔料を選択し、バインダーとして屈折率
１．５２のアクリレート（感光性アクリレート）と屈折
率１．６４のポリアミド（感光性ポリアミド）の混合物
を選択した。図２にアクリレートとポリアミドの混合比
を変化させた時の混合物の屈折率を示す。混合物の屈折
率が顔料の屈折率１．６０に一致させる為に、アクリレ
ート４５ｗｔ％、ポリアミド５５ｗｔ％の比率で混合
し、バインダーとした。

【０１４４】このバインダーのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２
−ピロリドン）溶液中に有機顔料をバインダー：顔料＝
２：１の配合で分散させ、赤色（Ｒ）の着色樹脂液とし
た。

【０１４５】次に、緑色の顔料として屈折率１．５５の
有機顔料を選択し、バインダーとしてアクリレート８０
ｗｔ％、ポリアミド２０ｗｔ％を混合して、屈折率を顔
料と同じ１．５５にしたものを用意した。同様にしてこ
のバインダー中に有機顔料をバインダー：顔料＝２：１
の配合で分散させ、緑色（Ｇ）の着色樹脂液とした。

【０１４６】次に、青色の顔料として屈折率１．６２の
有機顔料を選択し、バインダーとしてアクリレート２５
ｗｔ％、ポリアミド７５ｗｔ％を混合して、屈折率を顔
料と同じ１．６２にしたものを用意した。このバインダ
ー中に有機顔料をバインダー：顔料＝２：１の配合で分
散させ、青色（Ｂ）の着色樹脂液とした。

【０１４７】これらＲＧＢの３色の着色樹脂液を、それ
ぞれ１．５μｍの膜厚でガラス基板上に塗布し、モザイ
ク状にパターニングすることにより、３色カラーフィル
ターを作成した。この様にして得られた３色カラーフィ
ルターの散乱光を測定したところ、入射光に対する散乱
光強度は０．４％以下になった。またこのカラーフィル
ターを用いて図１に示すようなカラー液晶ディスプレー
を製作してみたところ、コントラストも向上して、良好
な表示品位が得られた。

【０１４８】実施例２ ＲＧＢそれぞれの顔料として実施例１で用いた顔料と同
じものを用い、バインダーとしても同様に、屈折率１．
５２のアクリレートと屈折率１．６４のポリアミドの混
合物を使用した。ただし、バインダーの屈折率は実施例
１と異なり、屈折率１．６０の赤の顔料に対しては１．
５６、屈折率１．５５の緑の顔料に対しては、１．５
９、屈折率１．６２の青の顔料に対しては１．５８とな
るようにアクリレートとポリアミドの比率を調整した。
すなわち、ＲＧＢそれぞれの色において、顔料とバイン
ダーの屈折率の差が０．０４となるようにした。

【０１４９】これらのバインダーのＮＭＰ溶液中にそれ
ぞれの色の有機顔料をバインダー：顔料＝２：１の配合
で分散させ、着色樹脂液を作成した。以下、実施例１と
同様の工程により、ガラス基板上にモザイク状のパター
ンの３色カラーフィルターを作成した。この様にして得
られた３色カラーフィルターの散乱光を測定したとこ
ろ、入射光に対する散乱光強度は０．８％となってい
た。また、このカラーフィルターを用いて図１に示すよ
うなカラー液晶ディスプレーを製作したところ、コント
ラストも向上して良好な表示品位が得られた。

【０１５０】比較例１ ＲＧＢのそれぞれの顔料として、実施例１で用いた顔料
と同じものを用い、屈折率１．６８のポリイミド樹脂の
ＮＭＰ溶液からなるバインダー中にそれぞれバインダ
ー：顔料＝２：１の配合で分散させ、ガラス基板上に
１．５μｍの膜厚で塗布後、モザイク状にパターニング
することにより、３色カラーフィルターを作成した。

【０１５１】このカラーフィルターの顔料とバインダー
の屈折率の差は、赤で０．０８、緑で０．１３、青で
０．０６となっていた。この様にして得られた３色カラ
ーフィルターの散乱光を測定したところ、入射光に対す
る散乱光強度は１．０％を超えていた。またこのカラー
フィルターを用いて、カラー液晶ディスプレーを製作し
たところ、コントラストが低下して、良好な表示品位は
得られなかった。

【０１５２】○本発明の第二の発明の実施例 実施例３ まず、ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）上にスピンナーを
用いて、感光性赤色樹脂（ＰＡ−１０１２Ｒ、宇部興産
社製）を１．６μｍの厚さに塗布した。次に、ホットプ
レート上で３〜５分プリベークを行なった。ホットプレ
ートの温度は８３℃とし、ガラス基板の面内の温度ムラ
は２℃以下とした。また、ホットプレートとガラス基板
は真空吸着を行ない密着した。このときホットプレート
の表面の平坦性はガラス表面と同等の５００〜１０００
Åになっていた。このホットプレートの表面が平坦にな
っていることより、ガラス基板への熱伝導を一定にし
て、膜厚ムラ，色ムラの発生を防止し、パターニング性
能の向上に寄与する。

【０１５３】その後、カラーフィルターパターンをアラ
イナー（タマラック社製品）を用いて、超高圧水銀灯の
光４００ｍＪ／ｃｍ² のエネルギーで露光し、さらに専
用現像液（ＰＡ−ＡＤ 宇部興産社製品）で現像した
後、専用リンス液及びＩＰＡ（２−プロパノール）を用
いてリンスし、赤色のフィルターパターンを得た。この
赤色フィルターを形成した基板を温水引き上げ乾燥した
後、クリーンオーブン中で２００℃、３０分間ポストベ
ークした。以後、同様にして、緑色着色樹脂（ＰＡ−１
０１２Ｇ、宇部興産社製）、青色着色樹脂（ＰＡ−１０
１２Ｂ、宇部興産社製）を順次形成した。なお、ホット
プレートの加熱温度は、緑色：７８℃、青色：８３℃で
ある。

【０１５４】この様にして得られたカラーフィルター
は、分光特性などで問題となる膜厚ムラ，色ムラがな
く、極めて良好なパターン得ることができた。

【０１５５】○本発明の第三の発明の実施例 実施例４ 本実施例は、図５に示す方法で、第１工程の塗布をロー
ルコート法により行なった場合について説明する。ガラ
ス基板２０１上にカラーレジスト２０８（ＰＡ−１０１
２ Ｒ宇部興産社製品）をロールコート法により塗布す
る。塗布量はベーク後の膜厚で約６μｍになる量とする
（図５（ａ）参照）。その後、スピンナーにより、１０
００ｒｐｍで、３０秒間回転させ、膜厚調整と膜厚の均
一化をはかる。次に、ホットプレート上で８０℃で、１
０分間プリベークを行なう（図５（ｂ）参照）。プリベ
ーク後、フォトマスク２０３を介して所望の位置を３０
０ｍＪ／ｃｍ² のＵＶエネルギーで光硬化させ、現像液
に不溶なものとする（図５（ｃ）参照）。その後、専用
現像液で未露光部分を溶解除去した後、ホットプレート
で２００℃、３０分間加熱処理して、１．５μｍ膜厚の
カラーフィルターパターンを得る（図５（ｄ）参照）。

【０１５６】同様にして、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を形
成する。スピン回転条件は、緑色が１１００ｒｐｍで３
０秒間、青色が９００ｒｐｍ、３０秒間とし、プリベー
ク８０℃、１０分間、露光量３００ｍＪ／ｃｍ² 、ポス
トベーク２００℃、３０分間は赤色と同一である。そし
て、最後にパッシベーション（ＰＡ−１０００Ｃ 宇部
興産社製品）をロールコート法により塗布し、スピンナ
ーで１５００ｒｐｍ、３０秒間回転させた後、プリベー
ク８０℃、１０分間を行なった後、ＵＶ光を１０００ｍ
Ｊ／ｃｍ² のエネルギーで全面露光した後、ホットプレ
ートで２５０℃、３０分間ポストベークして、Ｒ、Ｇ、
Ｂの３原色カラーフィルターを得た（図５（ｆ）参
照）。

【０１５７】この様にして得られたカラーフィルター
は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、パッシベーション各１．５μｍ膜厚で
あり、通常のスピンコート法で形成したものと同一レベ
ルの色ムラのないカラーフィルターである。又、カラー
レジスト材料も必要最小限の使用で済み、正に、コスト
と品位の両立が達成された。

【０１５８】実施例５ 本実施例は、第１工程の塗布をスクリーン印刷により行
なった場合について説明する。ガラス基板上に赤色カラ
ーレジスト（ＰＡ−１０１２Ｒ 宇部興産社製品）をス
クリーン印刷により印刷する。塗布量はベーク後の膜厚
で約１０μｍになる量とする（図５（ａ）参照）。その
後、スピンナーにより、１０００ｒｐｍで３０秒間回転
させ、膜厚の調整と膜厚の均一化をはかる。そして、ホ
ットプレート上で８０℃、１０分間、プリベークを行な
う（図５（ｂ）参照）。プリベーク後、フォトマスクを
介して所望の位置を３００ｍＪ／ｃｍ² のＵＶエネルギ
ーで光硬化させ、現像液に不溶なものとする（図５
（ｃ）参照）。その後、専用現像液で未露光部分を溶解
除去した後、ホットプレートで２００℃、３０分間加熱
処理して、１．５μｍ膜厚のカラーフィルターパターン
を得る（図５（ｄ）参照）。

【０１５９】同様にして緑色、青色も形成する。スピン
回転条件は、緑色が１１００ｒｐｍ、３０秒間、青色が
９００ｒｐｍ、３０秒間とし、プリベーク８０℃、１０
分間、露光量３００ｍＪ／ｃｍ² 、ポストベーク２００
℃、３０分間は赤色と同一である。そして最後にパッシ
ベーション（ＰＡ−１０００Ｃ 宇部興産社製品）をス
クリーン印刷により塗布し、スピンナーで１５００ｒｐ
ｍ、３０秒間回転させた後、プリベークを８０℃、１０
分間を行なった後、ＵＶ光１０００ｍＪ／ｃｍ² のエネ
ルギーで全面露光した後、ホットプレーでト２５０℃、
３０分間ポストベークしてＲ、Ｇ、Ｂの３原色カラーフ
ィルターを得た（図５（ｆ）参照）。

【０１６０】このう様にして得られたカラーフィルター
はＲ、Ｇ、Ｂのパッシベーション各１．５μｍ膜厚であ
り、通常のスピンコート法で形成したものと同一レベル
の色ムラのないカラーフィルターである。又、カラーレ
ジスト材料も必要最小限の使用で済み正に、コストと品
位の両立が達成された。

【０１６１】○本発明の第四の発明の実施例 実施例６ 図６に本実施例によるカラーフィルターの断面図を示
す。４０１はガラス基板、４０２は遮光層、４０３は着
色樹脂層（カラーフィルター層）、４０４は保護層を示
す。４０２の遮光層を約８０００Åの厚さに設け、最終
的に有効画素部と４０００Å（セルギャップ１．２μｍ
の１／３）の高さの差をもつことにより、強誘電性液晶
の移動を防止することができる。

【０１６２】以下に本実施例を具体的に説明する。図７
（ａ）に示すように、ガラス基板４０１上に遮光層４０
２としてＣｒ膜を８０００Åの膜厚になるように成膜し
た後、フォトリソ、エッチング工程によりパターニング
を行なう。次に、その上に感光性着色樹脂（赤色
（Ｒ）：ＰＡ−１０１２Ｒ 宇部興産社製品）をスピン
コートにより１．５μｍの膜厚に設けて着色樹脂層４０
３を形成する。プリベークはホットプレートを用いて、
８０℃×１０分間行なった。

【０１６３】次に、フォトマスク４０５を介して、５０
０ｍＪ／ｃｍ² のエネルギーで所望の部分を露光し、露
光部分を現像液に不溶なものとした（図７（ｂ）参照
５）。その後に専用現像液で現像処理し、クリーンオー
ブンを用い２００℃×３０分間ポストベークを行ない赤
色の層を形成した（図７（ｃ）参照）。同様にして緑
（Ｇ），青（Ｂ），白（Ｗ）を順次形成した。露光量
は、緑（Ｇ），青（Ｂ）は５００ｍＪ／ｃｍ² とし、白
（Ｗ）は１０００ｍＪ／ｃｍ² とした。最後に保護層
を１．５μｍの膜厚にスピンコートし、プリベークを８
０℃×１０分、全面露光を１２００ｍＪ／ｃｍ² 、ポス
トベークを２００℃×３０分を行ない、４色カラーフィ
ルターを得た。尚、保護層と白（Ｗ）層は同一材料であ
る。

【０１６４】このようにして得られたカラーフィルター
を用いて、強誘電性液晶パネル（セルギャップ１．２μ
ｍ）を形成することにより、有効画素部と周辺部の高さ
の差４０００Åが強誘電性液晶の移動を防止し、表示品
位に優れた強誘電性液晶カラーパネルが得られた。

【０１６５】実施例７ 本実施例は実施例６で用いていた遮光層をＣｒから感光
性黒色樹脂へ、また塗布方法をスピンコートから印刷法
へ変更したものである。実施例６と同様に図７を用いて
説明する。

【０１６６】図７（ａ）に示すようにガラス基板上に感
光性黒色樹脂（ＰＡ−１０１２ Ｂｌａｃｋ 宇部興産
社製品）をオングストローマ印刷機（日本写真印刷社製
品）を用いて８０００Åの膜厚に印刷した。そして、フ
ォトリソ工程により所望のパターンを形成した。プリベ
ークは、ホットプレートで８０℃×１０分間、露光量は
８００ｍＪ／ｃｍ² 、ポストベークはクリーンオーブン
中２００℃×３０分間行なった。次に、その上に感光性
着色樹脂（ＰＡ−１０１２Ｒ 宇部興産社製品）を同様
のオングストローマ印刷機により１．５μｍの膜厚に設
けた。そして、プリベーク、露光、現像、ポストベーク
を行ない、図７（ｃ）に示す赤色層を形成した。同様に
して、緑（Ｇ），青（Ｂ），白（Ｗ）を形成した後、保
護層１．５μｍを形成して４色カラーフィルターを得
た。

【０１６７】このようにして得られたカラーフィルター
を用いて、強誘電性液晶パネル（セルギャップ１．２μ
ｍ）を形成することにより、有効画素部と周辺部の高さ
の差４０００Åが強誘電性液晶の移動を防止し、表示品
位に優れた強誘電性液晶カラーパネルが得られた。

【０１６８】○本発明の第五の発明の実施例 実施例８ ガラス基板上に、所望の分光特性を得ることのできる青
色着色樹脂材［ヘリオゲン ブルー （Ｈｅｌｉｏｇｅ
ｎ Ｂｌｕｅ）Ｌ７０８０（商品名，ＢＡＳＦ社製，
Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７４１６０）をポジ型感光性ポリアミド
誘導体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液に、顔料：ポ
リマー＝１：２の比率で配合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
膜厚に塗布した。次に該着色樹脂層に８０℃、１０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
形状に対応したパターンマスクを介して高圧水銀灯にて
露光した。露光終了後、該着色樹脂膜の露光部のみを溶
解する専用現像液（ＴＭＡＨ水溶液）にて現像し、純水
にてリンス処理した後、２５０℃、 １時間のポストベー
クを行ない、パターン形状を有した青色着色樹脂膜を形
成した。

【０１６９】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（Ｌｉｏｎｏｌ Ｇｒｅｅｎ）６ＹＫ
（商品名，東洋インキ社製，Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７４２６
５）をポジ型感光性ポリアミド誘導体のＮ−メチル−２
−ピロリドン溶液に、顔料：ポリマー＝１：２の比率で
配合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、緑色着色パターンを基板上の
所定の位置に形成した。

【０１７０】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 Ｒｅ
ｄ）ＢＰＴ（商品名，チバガイギー（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉ
ｇｙ）社製，Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７１１２７）をポジ型感光
性ポリアミド誘導体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液
に、顔料：ポリマー＝１：２の比率で配合分散させ作製
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、赤色着色パターンを基板上の所定の位置に形成
し、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色ストライプの
着色パターンを得た。

【０１７１】このようにして形成された３色カラーフィ
ルターの分光特性を図１１に示す。

【０１７２】得られたカラーフィルターは耐熱性に優
れ、２５０℃以上の温度にも耐え、これによりカラーフ
ィルター上にＩＴＯのスパッタによる形成が可能とな
る。

【０１７３】また、硬度が高く機械的特性が優れ、液晶
セル内にスペーサーと接する形でCFを構成したものでも
圧着時にカラーフィルターが破損したりしない。さら
に、耐溶剤性に優れ、硬化後は各溶剤に強く、各生産プ
ロセス工程中に変化することがなく、また耐光性にも優
れたものである。

【０１７４】実施例９ 実施例８にて得た３色カラーフィルターを用いて、以下
の様に液晶表示素子を形成した。すなわち、上記の様に
して得られたカラーフィルターパターン上に保護膜又は
平坦化膜として、透明樹脂材［ＰＡ−１０００ｃ（商品
名、宇部興産製）］をスピンナー塗布法により約１．０
μｍの膜厚にて形成した。

【０１７５】次に、この上にＩＴＯを１０００Åの厚さ
にスパッタリング法により成膜し、所望のパターニング
を行い、透明電極とした。そしてさらに配向制御膜とし
てポリイミド形成溶液［ＰＩＱ（日立化成工業製）］を
スピンナー塗布法にて塗布し、２５０℃で１時間焼成
し、厚さ約３００Åのポリイミド被膜を形成した。しか
る後、このポリイミド被膜表面をラビング処理した。

【０１７６】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わせてセル組し、強誘電
性液晶を注入、封口して液晶表示素子を得た。得られた
カラー液晶表示素子は、良好な機能を有するものであっ
た。

【０１７７】実施例１０ ＣＣＤ（チャージ カップルド デバイス）の形成され
たウエハーを基板として用い、ＣＣＤの有する各受光セ
ルに対応して、カラーフィルターの有する各着色パター
ンが配置されるように、３色ストライプカラーフィルタ
ーを形成する以外は、実施例８と同様にして本発明のカ
ラーフィルターを有するカラー固体撮像素子を形成し
た。このようにして形成されたカラー固体撮像素子は、
良好な機能を有するものであった。

【０１７８】実施例１１ アモルファスシリコン層を光導電層としたフォトセンサ
ーアレイの形成されたガラス基板を用い、各フォトセン
サーに対応して、カラーフィルターの有する各着色パタ
ーンが配置される様に３色ストライプカラーフィルター
を形成する以外は、実施例８と同様にして本発明のカラ
ーフィルターを有するカラーフォトセンサーアレイを形
成した。この様にして形成されたカラーフォトセンサー
アレイは、良好な機能を有するものであった。

【０１７９】○本発明の第六の発明の実施例 実施例１２ １０００Å厚のＩＴＯ膜が設けられている、１．１ｍｍ
厚さの２００ｍｍ² のガラス板を２枚用意し、それぞれ
のガラス板上に、下記比率で縮合反応により得られたポ
リアミド酸のＮ−メチル−２−ピロリドン／ｎ−ブチル
セロソルブ＝１／１の３．０重量％溶液を、回転数３５
００ｒｐｍのスピナーで３０秒間塗布した。

【０１８０】 ピロメリット酸二無水物 ３５重量部 ４，４′−ジカルボキシビフェニル １０重量部 トリメリト酸 １０重量部 ２，２−ビス（４−アミノ−フェノキシフェニル） ヘキサフルオロプロパン ５０重量部

【０１８１】成膜後、約１時間、２５０℃で加熱焼成処
理を施した。得られたポリイミドの数平均分子量は約５
万であった。なお、数平均分子量はゲル・パーミエイシ
ョン・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した値
を示す。この時の膜厚は３００Åであった。この塗布膜
にナイロン植毛布による一方向のラビング処理を行なっ
た。

【０１８２】その後、平均粒径約１．５μｍのアルミナ
ビーズを一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラ
ビング処理軸が互いに平行で、同一処理方向となるよう
に２枚のガラス板を重ね合せてセルを作製した。

【０１８３】このセル内に、チッソ（株）社製の強誘電
性スメクチック液晶である「ＣＳ−１０１４」（商品
名）を等方相下で真空注入してから、等方相から０．１
℃／ｍｉｎで３０℃まで徐冷することにより配向させる
ことができた。この強誘電性液晶「ＣＳ−１０１４」を
用いた本実施例のセルでの相変化は、下記のとおりであ
った。

【０１８４】

【数３】 （Ｉｓｏ．＝等方相、Ｃｈ＝コレステリック相、ＳｍＡ
＝スメクチックＡ相、ＳｍＣ^* ＝カイラルスメクチック
Ｃ相）

【０１８５】上述の液晶セルを一対の９０°クロスニコ
ル偏光子の間に挟み込んで、５０μｓｅｃの３０Ｖパル
スを印加してから、９０°クロスニコルを消光位（最暗
状態）にセットし、この時の透過率をホトマルチプレタ
ーにより測定した。続いて、５０μｓｅｃの−３０Ｖパ
ルスを印加し、この時の透過率（明状態）を同様の方法
で測定したところ、チルト角θは１４°であり、最暗状
態時の透過率は、１．１％で、明状態の透過率は３４．
１％であった。したがって、コントラスト比は３１：１
であった。

【０１８６】残像の原因となる光学応答のおくれは０．
２秒以下であった。この液晶セルを図２３に示す駆動波
形を用いたマルチプレクシング駆動による表示を行なっ
たところ、高コントラストな高品位表示が得られ、また
所定の文字入力による画像表示の後に、全面白状態に消
去したところ、残像の発生は判読できなかった。

【０１８７】また、スイッチング時の閾値のムラをみた
場合、広い面積においても差がなく良好な結果が得られ
た。なお、図２３のＳ_N ，Ｓ_N+1 ，Ｓ_N+2 は走査線に印
加した電圧波形を表わしており、Ｉは代表的な情報線に
印加した電圧波形を表わしている。（Ｉ−Ｓ_N ）は情報
線Ｉと走査線Ｓ_N との交差部に印加された合成波形であ
る。また、本実施例では、Ｖ₀ ＝５〜８Ｖ、ΔＴ＝２０
〜７０μｓｅｃで行なった。

【０１８８】次に、液晶素子内での配向の均一性につい
てプレチルトの値を調べた。測定に際し、実施例１のセ
ル作成と同様に配向膜を形成し、ラビング処理をほどこ
した後、ラビング処理軸が互いに平行で反対処理方向と
なるように２枚のガラス板を重ね合せてセルを作成し
た。 測定はＳｍＡ相でのクリスタルローテーション法
により行なった。液晶セルの９ヵ所について測定を行な
った。その最大値α_maxは１７．５°、最小α_min は１
６．８°で、その差Δαの値は、０．７°であった。

【０１８９】実施例１３〜１６ 表１および表２に示した比率で得られた配向制御膜（各
実施例とも数平均分子量は約５万）及び液晶材料を用い
た他は、実施例１２と同様にしてセルを得た。それぞれ
に対して実施例１２と同様の試験を行なった。

【０１９０】コントラスト比及び光学応答のおくれ時間
の結果、液晶素子内での配向の均一性、プレチルトの最
大値と最小値の差Δαについて表３に示した。又実施例
１２と同様のマルチプレクシング駆動による表示を行な
ったところ、コントラスト及び残像については実施例１
２と同様の結果が得られた。

【０１９１】

【表１】

【０１９２】

【表２】

【０１９３】

【表３】

【０１９４】(注) 液晶素子内均一性の評価 ◎：閾値ムラのない均一な配向。 ○：スイッチング時に場所によりやや閾値ムラがある。 ×：コントラストが低く残像現象がみられ、閾値ムラが
ある。

【０１９５】比較例２〜７ 表４および表５に示した配向制御膜、酸成分、ジアミン
成分及び液晶材料を用いた他は、実施例１２と全く同様
にしてセルを作成した。それぞれのセルに対してコント
ラスト比、および光学応答のおくれについて、また比較
例２，３については、液晶素子内の配向の均一性とプレ
チルトの最大値と最小値の差Δαについての結果を表６
に示した。

【０１９６】又、実施例１２と同様のマルチプレクシン
グ駆動による表示を行なったところ、比較例４〜７につ
いてはコントラストが本実施例のものと比較して小さ
く、しかも残像が生じた。また、比較例２，３のスイッ
チング時の閾値の均一性については広い面積になると本
実施例に比べてややムラが生じていた。

【０１９７】

【表４】

【０１９８】

【表５】

【０１９９】

【表６】

【０２００】

【発明の効果】

【０２０１】○本発明の第一の発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、顔料とバインダ
ーからなるカラーフィルターを有するカラー液晶ディス
プレーにおいて、カラーフィルターを構成する各色画素
毎の顔料とバインダーの屈折率を一致させたことによ
り、カラーフィルター内部で発生する光の散乱現象を少
なくし、表示特性を向上できる効果が得られる。

【０２０２】○本発明の第二の発明の効果 以上説明した様に、本発明によれば、プリベーク工程で
のホットプレートの平坦性を向上させることにより、カ
ラーフィルターの膜厚ムラの発生を防ぎ、歩留りを上
げ、高品質なカラーフィルターを製造することができ
る。

【０２０３】○本発明の第三の発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、印刷法、ロール
コート法によって塗布したカラーレジストを、更にスピ
ン回転することにより、通常のスピンコート法で形成し
た色ムラのないカラーフィルターを、少ないカラーレジ
スト材料で形成することができる。従って、生産コスト
的に有利になる。又、基板面内での膜厚が均一で色ムラ
がなく、液晶セルを組んだ時にセルギャップの均一性に
も有利となる。従って液晶の配向も良好となりトータル
的に表示品位に優れたカラー液晶ディスプレィが得られ
る。

【０２０４】○本発明の第四の発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、有効画素部と有
効画素周辺部の高さの差をセルギャップの１／３以上と
することにより、凹凸を形成して強誘電性液晶の移動を
抑制し、欠陥の出現を防止することができる。それによ
り、表示品位に優れた強誘電性液晶カラーディスプレイ
を得ることができる。

【０２０５】○本発明の第五の発明の効果 以上説明した様に、本発明によれば、アルカリ可溶性の
ポジ型ポリイミド樹脂に着色材料が分散された着色樹脂
を用い、通常のフォトリソ工程のみでパターン形状のカ
ラーフィルターを形成することにより、以下の様な効果
が得られる。

【０２０６】すなわち、機械的特性や、耐熱性、耐光
性、耐溶剤性等の諸特性に優れたカラーフィルターが、
高感度で生産性よく、かつ非有機溶剤系の現像プロセス
等の簡便な製造工程により形成することが可能となっ
た。従って、性能の良好なカラーフィルターを必要とす
る広範囲な各種デバイスへの適用が可能となり、諸特性
の優れたカラーデバイスを作製することが可能となっ
た。

【０２０７】○本発明の第六の発明の効果 以上説明したように、本発明の液晶素子によれば、明状
態と暗状態でのコントラストが高く、特にマルチプレク
シング駆動時の表示コントラストが非常に大きく、また
従来に比べ広い面積においてもスイッチング時の閾値の
ムラが生じない、高品位の表示が得られた。しかも、目
ざわりな残像現象が生じない効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー液晶ディスプレーの一例を示す
断面図である。

【図２】実施例１，２で用いたアクリレートとポリアミ
ドの混合比を変化させた時の混合物の屈折率を示すグラ
フである。

【図３】本発明のカラーフィルターの製造方法の説明図
である。

【図４】従来のカラーフィルターの製造方法の説明図で
ある。

【図５】本発明のカラーフィルターの製造方法の一例を
示す工程図である。

【図６】本発明の実施例６のカラーフィルターを示す断
面図である。

【図７】本発明の実施例６のカラーフィルターの形成方
法を示す工程図である。

【図８】従来の強誘電性液晶素子の説明図である。

【図９】従来の液晶素子中の液晶分子が電圧の印加によ
って層内を移動する現象を示す説明図である。

【図１０】本発明のカラーフィルターの形成法を説明す
るための工程図である。

【図１１】実施例８に於いて得られた本発明のカラーフ
ィルターの分光透過率を示すグラフである。

【図１２】本発明の液晶素子の一例を示す模式図であ
る。

【図１３】らせん構造をもつカイラルスメクチック液晶
の配向状態を示した斜視図である。

【図１４】非らせん構造の分子配列をもつカイラルスメ
クチック液晶の配向状態を示す斜視図である。

【図１５】本発明における配向膜による配向方法で配向
したカイラルスメクチック液晶の配向状態を示す断面図
である。

【図１６】図１５のカイラルスメクチック液晶のユニフ
ォーム配向状態におけるＣ−ダイレクタ図である。

【図１７】スプレイ配向状態におけるＣ−ダイレクタ図
である。

【図１８】図１８（ａ）はユニフォーム配向状態におけ
るチルト角θを示す説明図、図１８（ｂ）はスプレイ配
向状態におけるチルト角θを示す説明図である。

【図１９】強誘電性液晶内の電荷分布、自発分極P_sの向
き及び逆電界V_revの向きを示す断面図である。

【図２０】電界印加時及び印加後のチルト角θの変化を
示す説明図である。

【図２１】従来例の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図２２】本発明の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図２３】本発明の実施例で用いた駆動電圧の波形図で
ある。

【符号の説明】

１，１ａ 基板 ２ カラーフィルター ３ パシベーション層 ４，４ａ 透明電極 ５，５ａ 配向膜 ６ シール剤 ７ 液晶 ８ スペーサ ９ 画素 １０１ ホットプレート １０２ ガラス基板 １０３ カラーフィルター １０４ ホットプレート １０５ ガラス基板 １０６ カラーフィルター １０７ 凸状の部分 １０８ 凹状の部分 ２０１ ガラス基板 ２０２ 遮光層 ２０３ 赤色カラーフィルター層 ２０４ 緑色カラーフィルター層 ２０５ 青色カラーフィルター層 ２０６ 保護層 ２０７ フォトマスク ２０８ カラーレジスト ３０１，４０１ ガラス基板 ４０２ 遮光層 ４０３ 着色樹脂層 ４０４ 保護層 ４０５ フォトマスク ３０２ 電極 ３０３ 絶縁膜 ３０４ 配向膜 ３０５ シール部材 ３０６ 強誘電性液晶 ５０１ 基板 ５０２ 着色樹脂層 ５０２ａ 光崩壊アルカリ可溶部分 ５０３ フォトマスク ５０４，５０５，５０６ パターン状着色樹脂層 ５０７ 保護層 ５０８ 赤色着色樹脂層の分光特性 ５０９ 緑色着色樹脂層の分光特性 ５１０ 青色着色樹脂層の分光特性 １１ａ，１１ｂ ガラス基板 １２ａ，１２ｂ 透明電極 １３ａ，１３ｂ 絶縁膜 １４ａ，１４ｂ 配向膜 １５ 強誘電性スメクチック液晶 １６ ビーズスペーサー １７ａ，１７ｂ 偏光板 ２１ａ，２１ｂ 基板 ２２ 液晶分子層 ２３ 液晶分子 ２４ 双極子モーメント ３１ａ，３１ｂ 電圧印加手段 ３２ 垂直層 ３３ａ 第１の安定状態 ３３ｂ 第２の安定状態 ３４ａ 上向き双極子モーメント ３４ｂ 下向き双極子モーメント Ｈ らせん構造でのチルト角 θ 非らせん構造でのチルト角 Ｅａ，Ｅｂ 電界 ５０ 液晶分子層 ５１ａ 上基板 ５１ｂ 下基板 ５２ 液晶分子 ５３ 円錐 ５４ 底面 ６０ 基板引き上げ方向またはラビング処理軸 ６１ａ 配向状態Ｕ₁ での平均分子軸 ６１ｂ 配向状態Ｕ₂ での平均分子軸 ６２ａ 配向状態Ｓ₁ での平均分子軸 ６２ｂ 配向状態Ｓ₂ での平均分子軸 ８１ Ｃ−ダイレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 法行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 西田 直哉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 村田 辰雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 石渡 和也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 堀田 薫央 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (10)

２７ 【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料とバインダーからなるカラーフィル
   ターを有するカラー液晶ディスプレーにおいて、カラー
   フィルターを構成する各色画素毎の顔料とバインダーの
   屈折率差が０．０５以下であることを特徴とするカラー
   液晶ディスプレー。
2. 【請求項２】 ポリアミドを主体とした感光性樹脂中に
   着色材料を分散させた感光性着色樹脂を用いて、フォト
   リソ工程によりパターニングしてカラーフィルターを製
   造する方法において、ガラス基板上に感光性着色樹脂を
   塗布した後、ガラス基板と同等の平坦性を有するホット
   プレート上に密着して熱処理して溶剤乾燥を行なうこと
   を特徴とするカラーフィルターの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ガラス基板と密着しているホットプ
   レートの平坦性が５００〜１０００Åである請求項２記
   載のカラーフィルターの製造方法。
4. 【請求項４】 ガラス基板上に設けたカラーレジスト
   を、フォトリソ工程によりパタ−ニングしてカラーフィ
   ルターを製造する方法において、ガラス基板上にカラー
   レジストを塗布した後、スピン回転を行なうことを特徴
   とするカラーフィルターの製造方法。
5. 【請求項５】 前記ガラス基板上に、印刷法またはロー
   ルコート法によりカラーレジストを塗布する請求項４記
   載のカラーフィルターの製造方法。
6. 【請求項６】 前記カラーレジストは感光性ポリアミド
   樹脂中に有機顔料を分散させた感光性カラーレジストで
   ある請求項４記載のカラーフィルターの製造方法。
7. 【請求項７】 基板上に有効画素と有効画素全周囲部に
   設けた遮光層を有し、該有効画素部及び遮光層部上に着
   色樹脂層及び保護層を形成してなるカラーフィルターを
   有する強誘電性液晶素子において、遮光層部上の保護層
   面が有効画素部上の保護層面より高く、その高さの差が
   セルギャップの１／３以上であることを特徴とする強誘
   電性液晶素子。
8. 【請求項８】 前記遮光層は金属又は着色樹脂からなる
   請求項７記載の強誘電性液晶素子。
9. 【請求項９】 感光性を有するポリイミド樹脂中に着色
   材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程に
   よりパターンを形成したカラーフィルターにおいて、前
   記感光性を有するポリイミド樹脂がアルカリ可溶性のポ
   ジ型ポリイミド樹脂であることを特徴とするカラーフィ
   ルター。
10. 【請求項１０】 透明電極を設けた一対のガラス基板上
    の少なくとも一方に配向膜を有し、そのガラス基板間に
    強誘電性液晶を挟持してなる液晶素子において、前記配
    向膜が下記構造式（１）で示されるトリメリト酸、一般
    式（２）で示されるテトラカルボン酸二無水物、一般式
    （３）で示されるジカルボン酸のうちの少なくとも２種
    以上を含む酸成分と、下記構造式（４）で示されるジア
    ミン成分よりなるポリアミドイミド複合物であり、かつ
    前記酸成分うち少なくとも１種はトリメリト酸であるこ
    とを特徴とする液晶素子。 【化１】 【化２】 （式中、Ｒ₁ は芳香族環、芳香族多環または縮合多環か
    らなる４価の有機基を示す。） 【化３】 （式中、Ｒ₂ は芳香族環、芳香族多環または縮合多環か
    らなる２価の有機基を示す。） 【化４】 （式中、Ｒ₃ ，Ｒ₄ は同種または異種の炭素原子数１〜
    １０のアルキル基または炭素原子数１〜１０のフルオロ
    アルキル基を示す。）