JPH0990327A

JPH0990327A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0990327A
Application number: JP24803595A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Aomori; 繁青森
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】１画素内に異なる液晶層を複数、分離形成
し、光の利用効率を高めた液晶表示素子の製造工程を簡
略化する。液晶層を仕切る隔壁に、対向基板側に設けら
れるブラックマトリクスとしての機能を兼ねさせ、ブラ
ックマトリクスを無くする。【解決手段】絶縁性基板１の上のＲ・Ｇ・Ｂの各液晶
層５ａ・５ｂ・５ｃが形成される部位に黒色顔料を含む
高分子材料からなる高分子膜８を形成する。該高分子膜
８に、高光強度を有するパルス幅数１０ｎ秒程度のパル
ス光をマスクパターンを介して照射し、照射表面を瞬間
的に分解、エッチングして、垂直方向に加工すること
で、Ｒ・Ｇ・Ｂの各液晶層５ａ・５ｂ・５ｃが形成され
る空間部を形成し、高分子膜８を液晶層を仕切る隔壁か
らなる保持層４に加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワードプロセッ
サ、ノート型コンピュータ、携帯型情報端末等のＯＡ
（オフィスオートメーション）機器、各種映像機器、及
びゲーム機器等に好適に用いられる液晶表示素子の製造
方法、及び液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサやノート型コン
ピュータ及び携帯型情報端末或いは携帯型テレビ等への
液晶表示素子の応用が急速に進展している。従来の液晶
表示素子には、ＴＮ（ツイストネマティック）方式並び
にＳＴＮ（スーパーツイストネマティック）方式の透過
型液晶表示素子が用いられている。このＴＮ，ＳＴＮモ
ードは、一組の偏光板の間に液晶表示素子を配置し、後
方に配したバックライトからの光に対して、この液晶表
示素子の光学的性質、即ち電圧無印加時の旋光特性と、
電圧印加時の旋光解消特性とを利用してモノクロ（白
黒）表示を行うものである。

【０００３】また、カラー化については、通常、表示１
画素を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の微小寸法のカラ
ーフィルタを用いた３種類の絵素で構成し、各絵素を上
記ＴＮ及びＳＴＮモードを用いてスイッチングを行い加
法混色によりマルチカラー表示やフルカラー表示を行
う。この原理は、現在アクティブマトリクス駆動や単純
マトリクス駆動を利用した液晶表示素子に広く使われて
いる。

【０００４】ところが、このような液晶表示素子のシス
テムの光利用効率はたった数％でしかなく、そのため、
明るいカラー表示を行うためには、消費電力の大きなバ
ックライトを用いる必要性があり、特に、携帯型情報端
末や携帯型テレビに関しては、その消費電力の大部分が
このバックライトによるものとなっている。このため、
従来のシステムでは、本来液晶表示素子の利点とされて
いる低消費電力性が失われてしまうといった問題があ
り、その解決策としては、光の利用効率を改善する方法
と、光源としてバックライトを用いない反射型液晶表示
素子とする方法とが考えられる。

【０００５】このうち、光の利用効率を改善する方法と
しては、第１に入射する光の約１／２を無くしてしまう
偏光板を用いないことが考えられる。偏光板を用いずに
表示を行う方式としては、分子の短軸方向と長軸方向と
で吸光度の異なる色素（２色性色素）を液晶に添加す
る、所謂ゲストホストモードが用いられる。ゲストホス
トモードは、偏光板を使用するハイルマイヤー型、偏光
板を使用しないホワイト・テイラー型（相転移型）及び
２層型、ゲストホストを高分子中に分散したＰＤＬＣ
（Polymer Disper sed Liquid Crystal)型等に分類され
る。動作原理は何れの場合も同様であり、色素分子の配
向を、印加電圧による液晶分子の配向を介して制御を行
い、色素分子方向による吸光度の差が表示色に反映され
る。

【０００６】これを用いたカラー表示の例として、特開
平４−３６９６１７号公報には、液晶に加える２色性色
素を選択し、液晶層がＲ・Ｇ・Ｂの各色を呈するように
色素を混入し、この液晶を高分子内に分散させたＰＤＬ
Ｃ液晶層を各絵素毎に分離して配置し、カラー表示を行
う方法が開示されている。

【０００７】これにおいては、ＩＴＯ(Indium Tin Oxid
e)電極が形成された一対の基板間に仕切りが設けられて
おり、この仕切りと基板とでＲ・Ｇ・Ｂに対応する各液
晶層を独立して保持する分割セルが形成され、この分割
セル内に各液晶層が形成されている。上記の仕切りは、
絶縁体を塗布した後、フォトリソグラフィーとエッチン
グにより形成されており、Ｒ・Ｇ・Ｂの各液晶は分離注
入されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な１画素内の液晶層が複数に分離形成されてなる液晶表
示素子は、その製造工程が煩雑になり、工程数が多いと
いった問題点がある。

【０００９】つまり、従来、液晶層を分離形成するため
の仕切りが、フォトリソグラフィーとエッチングにて形
成されているため、仕切りを形成するためには、露光・
現像・エッチングといった多くの工程が必要となり、液
晶表示素子の製造工程が煩雑化することとなる。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み成されたもので
あって、その目的は、１画素内に異なる液晶層が複数、
分離形成された、光の利用効率の高い液晶表示素子を提
供すること、及び、上記液晶表示素子を少ない工程数で
簡便に製造し得る製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の請求項１記載の液晶表示素子の製造方法
は、１画素を同一面内で複数に分割する隔壁が設けら
れ、該隔壁と一対の基板とで構成される複数の分割セル
内に、異なる液晶層が分離形成されてなる液晶表示素子
の製造方法において、上記隔壁を、高分子膜をアブレー
ション加工することで形成することを特徴としている。

【００１２】アブレーションとは、高分子表面に高光強
度を有するパルス幅数１０ｎ秒程度のパルス光を照射し
たときに、その照射表面が瞬間的に分解、エッチングさ
れる現象のことであり、この現象を用いた高分子体の加
工がアブレーション加工である。アブレーション加工で
は、アブレーションが起こり得る高光強度のパルス光を
マスクパターンを介して照射することにより、高分子表
面にマスクパターンと同様のパターニングを行い、垂直
方向に加工していくことができる。

【００１３】この場合、光源の有するフォトンエネルギ
ーが加工される高分子材料の化学結合より強いエネルギ
を有し、尚且つ照射光の波長に吸収を有していれば、加
工可能である。また、パターン加工の深さ方向の制御は
照射パルス数により制御可能であり、数１０ｎｍ・パル
ス^-1の精度で制御が可能である。そして、アブレーショ
ン加工で通常使用される光源は紫外光であるから、微細
パターンを転写する場合に、高解像度が得られるという
特徴もある。また、通常のフォトリソグラフィーとエッ
チングとの組み合わせによる微細加工のように、煩雑な
工程は必要なくパターニングとエッチングを同時に行う
ことができることから、簡易なプロセスで高分子膜を加
工することができるといった利点を備えている。

【００１４】したがって、本発明のように、高分子膜を
アブレーション加工して隔壁を形成することで、従来の
フォトリソグラフィーとエッチングにて形成する構成に
比べて、分割セルの形成に要する工程数が大幅に削減さ
れることとなり、ひいては、液晶表示素子の製造に要す
る工程数を削減できる。

【００１５】本発明の請求項２記載の液晶表示素子は、
１画素を同一面内で複数に分割する隔壁が設けられ、該
隔壁と一対の基板とで構成される複数の分割セル内に、
異なる液晶層が分離形成されてなる液晶表示素子におい
て、上記隔壁が、黒色顔料を含有した高分子材料から形
成されていることを特徴としている。

【００１６】これによれば、上記隔壁が、黒色顔料を含
有した高分子材料から形成されているので、この隔壁
は、通常各色の絵素間及び能動素子上に合わせて対向基
板側に形成されるブラックマトリクスとしての機能を有
するようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明に係る実施の一形態について、
図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、ここでは、透過型のカラー液晶表示素子を作製
する場合を例示する。

【００１８】まず、本実施の形態の製造方法で作製され
る透過型カラー液晶表示素子の構造を、１画素の断面図
である図３に基づいて簡単に説明する。図に示すよう
に、例えばガラス基板等の透明な２枚の絶縁性基板１・
７が対向して配されており、絶縁性基板７の基板対向面
には、対向電極６が、他方の絶縁性基板１の基板対向面
には、１画素あたりＲ・Ｇ・Ｂに対応した３つの液晶駆
動用能動素子２ａ・２ｂ・２ｃと、これら液晶駆動用能
動素子２ａ・２ｂ・２ｃに接続した液晶駆動用透明電極
３ａ・３ｂ・３ｃとがそれぞれ形成されている。そし
て、絶縁性基板１・７の間には、１画素内を３つに仕切
る隔壁からなる保持層４が設けられ、この保持層４と絶
縁性基板１・７とで３つの分割セルが形成されており、
各分割セル内に、Ｒ・Ｇ・Ｂに対応した３つの液晶層５
ａ・５ｂ・５ｃが分離形成されている。

【００１９】次いで、本実施の形態の液晶表示素子の製
造方法を、図１及び図２に基づいて詳細に説明する。ま
ず、図１（ａ）に示すように、透明な絶縁性基板１の上
に、１画素あたり３つの液晶駆動用能動素子２ａ・２ｂ
・２ｃを形成する。液晶駆動用能動素子２ａ・２ｂ・２
ｃとしては、一般にアクティブマトリクス駆動方式の液
晶表示素子に用いられている、ＭＩＭ（Metal-Insulate
r-Metal)のような２端子素子やａ−Ｓｉ（アモルファス
シリコン）からなるＴＦＴ（Thin Film Transister) の
ような３端子素子をそのまま用いることが可能であり、
従来と同様の製造工程によって形成することができる。
ここでは、ａ−ＳｉＴＦＴを液晶駆動用能動素子２ａ
・２ｂ・２ｃとして絶縁性基板１上に形成した。

【００２０】次に、これら液晶駆動用能動素子２ａ・２
ｂ・２ｃに接続するように、液晶駆動用透明電極３ａ・
３ｂ・３ｃを形成する。ここでは、ＩＴＯ(Indium Tin
Oxide)からなる透明電極膜をスパッタ法により膜厚３０
０ｎｍで成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチング
によりパターニングした。

【００２１】続いて、図１（ｂ）に示すように、絶縁性
基板１上に後述の保持層４となる高分子膜８を形成す
る。高分子膜８の材料としては、ＰＭＭＡ（polymethyl
methacrylate)やポリイミド、エポキシ樹脂等を用いる
ことができるが、特にこれらに限定されることはなく、
後述する高分子膜８の加工が可能な材料であれば、保持
層４の材料として用いることができる。また、保持層４
となる高分子材料内に黒色顔料等を含有させた材料を用
いることで、従来カラーフィルタの各色間に形成されて
いたブラックマトリクスと同様の効果を持たせることが
可能となる。また、高分子膜８の膜厚が後述する液晶層
５ａ・５ｂ・５ｃの膜厚、すなわちセルギャップとなる
ことから、このとき、高分子膜８は膜厚３〜２０μｍ、
さらに望ましくは膜厚４〜１０μｍで形成される。ここ
では、ＰＭＭＡに黒色顔料を含有させた高分子材料を用
い、大面積に成膜が可能なスピンコート法により膜厚８
μｍで高分子膜８を成膜した。

【００２２】次に、図１（ｃ)(ｄ）、図２（ａ)(ｂ)
(ｃ）に示すように、絶縁性基板１上に形成された高分
子膜８に対して、レーザー光によりアブレーション加工
を行って、空間部９ａ・９ｂ・９ｃを形成すると共に、
各空間部９ａ・９ｂ・９ｃ内にＲ・Ｇ・Ｂの各色にぞれ
ぞれ対応した液晶層５ａ・５ｂ・５ｃを形成する。高分
子膜８は、空間部９ａ・９ｂ・９ｃが形成されること
で、Ｒ・Ｇ・Ｂの液晶層５ａ・５ｂ・５ｃを仕切る隔壁
に加工されて保持層４となり、この保持層４と絶縁性基
板１、及び後述する絶縁性基板７により、液晶層５ａ・
５ｂ・５ｃを形成する分割セルが形成される。

【００２３】上記のアブレーションとは、図４（ａ）に
示すように、高分子体１０の表面に高光強度を有するパ
ルス幅数１０ｎ秒程度のパルス光１１を照射したとき
に、同図（ｂ）に示すように、その照射表面が瞬間的に
分解され、同図（ｃ）に示すように、エッチングされる
現象のことである（参照：新納弘之氏の「真空紫外光に
よるポリマーの精密加工」ＢＯＵＮＤＡＲＹ，Ｖｏｌ．
１１，Ｎｏ．４，Ｐ．１８〜２０，１９９５）。通常、
パルス光１１を発する光源としては、例えばエキシマレ
ーザー光のような紫外パルス光を発するものが用いら
れ、パルス光１１が、パルス幅２０ｎ秒の時、数１０ｍ
Ｊ・ｃｍ^-2・パルス^-1程度の照射エネルギーを有してい
る場合、アブレーション現象が起こる。

【００２４】このようなアブレーション現象を利用し
て、図４（ａ）に示すように、光源からパルス光１１を
照射する際にマスクパターン１２を介することで、高分
子体１０の表面にマスクパターン１２と同様のパターニ
ングを行い、垂直方向に加工することができる。これが
高分子のアブレーション加工である。

【００２５】この場合、光源の有するフォトンエネルギ
ーが加工される高分子材料の化学結合より強いエネルギ
ーを有し、尚かつ照射光の波長に吸収を有していれば、
アブレーション加工が可能である。パターン加工の深さ
方向の制御は照射パルス数により制御可能であり、数１
０ｎｍ・パルス^-1の精度で制御が可能である。また、通
常使用される光源は紫外光であるから波長が短く、微細
パターンを転写する場合に、高解像度が得られるという
特徴がある。さらに、通常のフォトリソグラフィーとエ
ッチングとの組み合わせによる微細加工のように、煩雑
な工程は必要なくパターニングとエッチングを同時に行
うことができることから、簡易なプロセスで高分子を加
工することができるといった利点も有している。

【００２６】液晶層５ａ・５ｂ・５ｃの液晶材料として
は、例えばゲストとしてＲ・Ｇ・Ｂの各色に対応した２
色性色素を、ホストとなる液晶材料に組み合わせたゲス
トホスト液晶材料や、同ゲストホスト液晶材料をマイク
ロカプセル化し、高分子中に分散させたＰＤＬＣ液晶材
料を用いることができる。液晶層５ａ・５ｂ・５ｃの形
成方法としては、微小量吐出装置を用いて空間部９ａ・
９ｂ・９ｃ内に選択的に液晶を注入する滴下注入法や、
乳化した液晶材料やＰＤＬＣ液晶材料を用いて画素に対
応した液晶材料によるパターンを作製し、印刷法により
転写して形成する方法がある。

【００２７】ここでは、紫外光である波長２４９ｎｍの
ＫｒＦエキシマレーザー光源を用い、１画素内を幅１０
０μｍ、長さ３００μｍ、パターン間隔１００μｍで３
分割して、深さ８μｍにわたって空間部９ａ・９ｂ・９
ｃを形成した。このときの加工条件は、ＫｒＦエキシマ
レーザー光の光強度２０ｍＪ・ｃｍ^-2・パルス^-1、照射
パルス数５０パルス、アブレーションによるＰＭＭＡ膜
（高分子膜８）のエッチングレートは６０ｎｍ・パルス
^-1であった。画素形成後、特に洗浄工程は必要としなか
った。

【００２８】また、液晶材料としてホスト液晶にＺＬＩ
−４７９２（メルク社製）を用い、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の
２色性色素を溶解し、この各色のゲストホスト液晶をマ
イクロカプセル化して紫外硬化型樹脂に添加したＰＤＬ
Ｃ液晶を用いた。

【００２９】具体的には、まずは、図１（ｃ）に示すよ
うに、アブレーション加工によりＲ色の分割画素部分に
空間部９ａのみを形成した後、同図（ｄ）に示すよう
に、Ｒ色のＰＤＬＣ液晶材料を塗布し、マスクを用いて
Ｒ色の分割画素部分にのみ紫外光を照射して紫外硬化型
樹脂を硬化させ、空間部９ａ内にＲ色のＰＤＬＣ液晶層
５ａを固定化した。その後、絶縁性基板１を溶媒等で洗
浄して、不要部分の液晶材料を除去した。ここで、不要
部分の液晶材料は、紫外線が未照射であるため、簡単に
除去できる。次に、同様の工程を経て、図２（ａ）に示
すように、Ｇ色の分割画素部分に空間部９ｂのみを形成
した後、同図（ｂ）に示すように、Ｇ色の液晶層５ｂを
形成し、最後に、Ｂ色の分割画素部分に空間部９ｃのみ
を形成した後、同図（ｃ）に示すように、Ｂ色の液晶層
５ｃを形成した。

【００３０】その後、図２（ｄ）に示すように、対向基
板となるガラス等の透明な絶縁性基板７の上に、透明対
向電極６を形成する。ここでは、ＩＴＯからなる透明電
極膜をスパッタ法により膜厚３００ｎｍで成膜した。
尚、通常、対向基板には、各色の絵素間及び液晶駆動用
能動素子上に合わせてブラックマトリクスを形成する
が、ここでは、保持層４を形成する高分子材料に黒色顔
料を含有させたものを用いたので、保持層４がブラック
マトリクスとして機能するため必要なかった。

【００３１】最後に、上記工程を経て作製された下側の
絶縁性基板１と対向基板である絶縁性基板７とをシール
剤（図示しない）を用いて貼り合わせる。これにより、
透過型カラー液晶表示素子が作製される。

【００３２】以上のように、本実施の形態の製造方法で
は、液晶層５ａ・５ｂ・５ｃを分離形成するための保持
層４を、高分子膜８をアブレーション加工することで形
成している。したがって、絶縁膜を塗布し、フォトリソ
グラフィーとエッチングとで加工することで形成してい
た従来の方法に比べて、保持層４の形成に要する工程数
が大幅に削減されており、液晶表示素子の製造の簡略化
が可能となっている。

【００３３】しかも、アブレーション加工では、波長の
短い紫外光を用いているので、微細パターンを転写する
場合に高解像度が得られ、液晶表示素子の高密度化、高
精細化にも容易に対応できる。

【００３４】また、高分子膜８を形成する高分子材料
に、黒色顔料を含有させたものを用い、保持層４に通常
各色の絵素間及び能動素子上に合わせて対向基板側に形
成されるブラックマトリクスとしての機能を担わせるよ
うになっているので、ブラックマトリクスを別途設ける
必要もなく、液晶表示素子を製造に要する工程数をさら
に削減でき、さらなる簡略化が可能となっている。

【００３５】また、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の液晶層５ａ・５
ｂ・５ｃを形成する際、Ｒ色の空間部９ａのみを形成し
てＲ色の液晶層５ａを形成し、同様に、Ｇ色の空間部９
ｂのみを形成してＧ色の液晶層５ｂを形成し、Ｂ色の空
間部９ｃのみを形成してＢ色の液晶層５ｃを形成してい
るので、空間部９ａ・９ｂ・９ｃ内に所定の色以外の他
の色素を有する液晶材料が混入する虞れがない。そし
て、たとえこのように３回に分けて空間部９ａ・９ｂ・
９ｃを形成したとしても、その形成はアブレーション加
工により、光照射のみで行われるため、通常の感光性樹
脂を用いて、同様の高分子材料による仕切り（隔壁）を
形成する方法と比較して、現像、洗浄工程が必要なく工
程の簡略化が可能である。

【００３６】そして、図３に示す透過型カラー液晶表示
素子は、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色に対応したＰＤＬＣ液晶層か
らなる液晶層５ａ・５ｂ・５ｃが各画素内に分割形成さ
れていることから、表示に偏光板を用いることなく、従
来のＴＮ方式の液晶表示素子に比べ明るい表示を行うこ
とが可能となる。

【００３７】また、保持層４が液晶表示素子の厚み方向
に力が加わったとき支柱として働くので耐圧力性が高く
なり、使用時に厚み方向に力が加えられるペン入力デバ
イス等と組み合わせて用いるタイプの液晶表示素子とし
て適している。この種の液晶表示素子では、従来、別途
に支柱等を設けていたがその必要がなくなる。

【００３８】また、液晶層５ａ・５ｂ・５ｃと、液晶層
を分離形成できるので、封入される液晶の配向状態を各
々異ならせることで、液晶表示素子の視野角特性を改善
し、高視野角特性を有する液晶表示素子とすることもで
きる。

【００３９】〔実施の形態２〕本発明に係る他の実施の
形態について図５ないし図８に基づいて説明すれば、以
下の通りである。尚、ここでは、反射型のカラー液晶表
示素子を作製する場合を例示する。

【００４０】まず、本実施の形態の製造方法で作製され
る反射型カラー液晶表示素子の構造を、１画素の断面図
である図５に基づいて簡単に説明する。図に示すよう
に、３枚の透明な絶縁性基板２１・３０・３１が、絶縁
性基板２１と絶縁性基板３１とで絶縁性基板３０を挟持
するように配置されている。絶縁性基板２１の基板対向
面には、１画素あたり３つの液晶駆動用能動素子２２ａ
・２２ｂ・２２ｃと、これら液晶駆動用能動素子２２ａ
・２２ｂ・２２ｃに接続した液晶駆動用透明電極２５ａ
・２５ｂ・２５ｃと、３つの誘電体ミラー２４ａ・２４
ｂ・２４ｃと、光吸収層２３とが形成されている。一
方、絶縁性基板３１の基板対向面には、液晶駆動用能動
素子３２ａ・３２ｂ・３２ｃと、これら液晶駆動用能動
素子３２ａ・３２ｂ・３２ｃに接続した液晶駆動用透明
電極３３ａ・３３ｂ・３３ｃとが形成されている。絶縁
性基板３０の基板対向面である両面には、対向電極２８
・２９が形成されている。

【００４１】そして、絶縁性基板２１と絶縁性基板３０
と間には、１画素を２つに分割する隔壁からなる保持層
２６が設けられており、この保持層２６と絶縁性基板２
１・３０とで形成される分割セル内に、下層側液晶層部
を構成するマゼンタ（Ｍ）色の液晶層２７ａと、シアン
（Ｃ）色の液晶層２７ｂとが分離形成されている。ま
た、絶縁性基板３０と絶縁性基板３１と間には、１画素
を２つに分割する隔壁からなる保持層３４が設けられて
おり、この保持層３４と絶縁性基板３０・３１とで形成
される分割セル内に、上層側液晶層部を構成するイエロ
ー（Ｙ）色の液晶層３５ａと、Ｍ色の液晶層３５ｂとが
分離形成されている。

【００４２】次いで、本実施の形態の液晶表示素子の製
造方法を、図６〜図８に基づいて詳細に説明する。ま
ず、図６（ａ）に示すように、絶縁性基板２１の上に液
晶駆動用能動素子２２ａ・２２ｂ・２２ｃを形成する。
尚、絶縁性基板２１としては、反射型液晶表示素子であ
るから特に透明である必要はない。液晶駆動用能動素子
２２ａ・２２ｂ・２２ｃとしては、一般にアクティブマ
トリクス駆動方式の液晶表示素子に用いられている、Ｍ
ＩＭやａ−ＳｉＴＦＴを従来の製造工程そのままで用
いることが可能である。ここでは、液晶駆動用能動素子
２２ａ・２２ｂ・２２ｃとしてａ−ＳｉＴＦＴを絶縁
性基板２１上に形成した。

【００４３】次に、図６（ｂ）に示すように、表示のた
めの光吸収層２３を形成する。ここでは、黒色顔料を混
入したポリイミド樹脂を用い、スピンコート法により膜
厚５００ｎｍで絶縁性基板２１の全面に形成した。

【００４４】続いて、図６（ｃ）に示すように、Ｃ・Ｍ
・Ｙの各色のみを選択的に反射する誘電体ミラー２４ａ
・２４ｂ・２４ｃを１画素の各絵素に対応した位置に各
々形成する。選択反射型の誘電体ミラー２４ａ・２４ｂ
・２４ｃは、誘電率の異なる２種類の透明な無機誘電体
薄膜を交互に積層して形成される。

【００４５】ここでは、無機誘電体膜として二酸化珪素
膜（ＳｉＯ₂：屈折率ｎ＝１．４６）と二酸化チタン膜
（ＴｉＯ₂：ｎ＝２．４）を用い、これをスパッタ法等
により、交互に薄膜積層することにより、各誘電体ミラ
ー２４ａ・２４ｂ・２４ｃを作製した。選択反射される
波長は、誘電体ミラーの層数と厚さにより決定され、誘
電体ミラー２４ａ・２４ｂ・２４ｃは各々、減法混色法
に必要なＣ・Ｍ・Ｙの各色のみを反射する反射板として
機能するように最適化されている。また、ここでは、各
波長に合わせた最適化した誘電体多層膜を成膜、フォト
リソグラフィー及びエッチングを３回繰り返して誘電体
ミラー２４ａ・２４ｂ・２４ｃを作製した。誘電体ミラ
ー２４ａ・２４ｂ・２４ｃを通り抜けた残りの光（Ｒ・
Ｇ・Ｂ）は、下部に設けられた光吸収層２３に吸収され
る。

【００４６】次に、図６（ｄ）に示すように、各絵素に
対応した誘電体ミラー２４ａ・２４ｂ・２４ｃの上に、
液晶駆動用能動素子２２ａ・２２ｂ・２２ｃと接続する
ように液晶駆動用透明電極２５ａ・２５ｂ・２５ｃを形
成する。ここでは、ＩＴＯからなる透明電極膜をスパッ
タ法により、膜厚１００ｎｍで成膜し、フォトリソグラ
フィー及びエッチングにより、各誘電体ミラー２４ａ・
２４ｂ・２４ｃの上に形成した。

【００４７】次に、図７（ａ）に示すように、下層側液
晶層部を分離形成するための保持層２６となる高分子膜
３６を絶縁性基板１上に形成する。ここでは、高分子膜
３６として、ＰＭＭＡ樹脂に黒色顔料を含有させた高分
子材料をスピンコート法により膜厚３μｍで成膜した。

【００４８】続いて、図７（ｂ）に示すように、成膜し
た高分子膜３６に対して、レーザー光により前述のアブ
レーション加工を行い、各液晶駆動用透明電極２５ａ・
２５ｂ・２５ｃの上に、Ｍ色の液晶層２７ａを形成する
空間部３７ａと、Ｃ色の液晶層２７ｂを形成する空間部
３７ｂとを形成する。高分子膜３６は、空間部３７ａ・
３７ｂが形成されることで、Ｍ色・Ｃ色の液晶層２７ａ
・２７ｂを仕切る隔壁に加工されて保持層２６となり、
この保持層２６と絶縁性基板２１、及び後述する絶縁性
基板３０により、液晶層２７ａ・２７ｂを形成する分割
セルが形成される。

【００４９】ここでは、紫外光である波長２４９ｎｍの
ＫｒＦエキシマレーザー光源を用いて、分離用マスクパ
ターンを用いて形成した。このときの加工条件は、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザー光の光強度２０ｍＪ・ｃｍ^-2・パル
ス^-1、照射パルス数５０パルス、アブレーションによる
ＰＭＭＡ膜（高分子膜３６）のエッチングレートは６０
ｎｍ・パルス^-1であった。

【００５０】続いて、図７（ｃ）に示すように、保持層
２６内の空間部３７ａ・３７ｂ内に、液晶層２７ａ・２
７ｂを形成する。ここでは、Ｃ色のみを選択反射する誘
電体ミラー２４ａの上には、Ｍ色の２色性色素（例えば
三井東圧染料社製Ｍ−６１８）をホストとなる液晶（例
えばメルク社製ＺＬＩ−４７９２）内に溶解したゲスト
ホスト液晶層を、Ｍ色・Ｙ色のみを選択反射する誘電体
ミラー２４ｂ・２４ｃの上には、Ｃ色の２色性色素（例
えば三井東圧染料社製ＳＩ−４９７）を用いたゲストホ
スト液晶層を、各々ＰＶＡ（Polyvinyl Alchol) 等の水
溶液中に添加し、乳化して乳化溶液としたものを用い
て、印刷法により液晶層２７ａ・２７ｂを形成した。液
晶層２７ａ・２７ｂに用いられる液晶は、上記色素の吸
収による光強度変調が行えれば良く、上記ゲストホスト
液晶をマイクロカプセル化し、高分子中に分散させたＰ
ＤＬＣ液晶でもよい。

【００５１】上記液晶層２７ａ・２７ｂを各々分離形成
した後、両面にＩＴＯによる透明対向電極２８・２９を
有する絶縁性基板３０を、シール剤により絶縁性基板２
１の上に貼り合わせ、下層側液晶層部を有する下側基板
を形成する。絶縁性基板３０は、その厚みが厚いと視差
による表示不良が発生することから、厚さ０．３ｍｍ〜
０．７ｍｍ厚の基板を用いることが好ましい。ここで
は、厚さ０．５ｍｍの透明ガラス基板を用いた。また、
更に薄い基板として、高分子フィルム基板を用いること
が可能である。また、ファイバープレート、セルフォッ
クスレンズ、マイクロレンズ等を用いることによって完
全に視差を無くすることが可能となる。

【００５２】次に、図８（ａ）に示すように、透明なガ
ラス基板等からなる絶縁性基板３１の上に、液晶駆動用
能動素子３２ａ・３２ｂ・３２ｃを形成する。ここで
は、液晶駆動用能動素子３２ａ・３２ｂ・３２ｃとして
ａ−ＳｉＴＦＴを絶縁性基板３１上に形成した。

【００５３】次に、これら液晶駆動用能動素子３２ａ・
３２ｂ・３２ｃに接続するように、液晶駆動用透明電極
３３ａ・３３ｂ・３３ｃを形成する。ここでは、ＩＴＯ
からなる透明電極膜をスパッタ法により膜厚１００ｎｍ
で成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングにより
各電極パターンを形成した。

【００５４】次に、図８（ｂ）に示すように、上層側液
晶層部を分離形成するための保持層３４となる高分子膜
３８を絶縁性基板３１上に形成する。ここでは、高分子
膜３８として、ＰＭＭＡ樹脂に黒色顔料を含有させた高
分子材料をスピンコート法により膜厚３μｍで成膜し
た。

【００５５】続いて、図８（ｃ）に示すように、成膜し
た高分子膜３８に対して、保持層３４の場合と同じレー
ザー光により前述のアブレーション加工を行い、各液晶
駆動用透明電極３３ａ・３３ｂ・３３ｃの上に、Ｙ色の
液晶層３５ａを形成する空間部３９ａと、Ｍ色の液晶層
３５ｂを形成する空間部３９ｂとを形成する。高分子膜
３８は、空間部３９ａ・３９ｂが形成されることで、Ｙ
色・Ｍ色の液晶層３５ａ・３５ｂを仕切る隔壁に加工さ
れて保持層３４となり、この保持層３４と絶縁性基板３
０、及び前述の絶縁性基板３０により、液晶層３５ａ・
３５ｂを形成する分割セルが形成される。ここでは、下
層側液晶層部の保持層２６の場合と同じ加工条件で、紫
外光である波長２４９ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光
源を用いて、分離用マスクパターンを介してアブレーシ
ョン加工を行った。

【００５６】続いて、図８（ｄ）に示すように、保持層
３４内の空間部３９ａ・３９ｂ内に、液晶層３５ａ・３
５ｂを形成する。ここでは、液晶駆動用透明電極３３ｃ
の上には、Ｍ色の２色性色素を用いたゲストホスト液晶
を、液晶駆動用透明電極３３ａ・３３ｂの上にはＹ色の
２色性色素を用いた（例えば三井東圧染料社製Ｍ−７１
０）ゲストホスト液晶を、各々紫外硬化性の高分子内に
分散させたＰＤＬＣ液晶を用いて、印刷法により各空間
部３９ａ・３９ｂ内に液晶層３５ａ・３５ｂを転写した
後、紫外線照射を行い高分子を固定化し、上層側液晶層
部を形成した。

【００５７】最後に、上記工程により作製された下側基
板である絶縁性基板２１と対向基板である絶縁性基板３
１とを、各画素の位置合わせを行い、シール剤（図示し
ない）用いて貼り合わせる。これにて、液晶表示素子が
作製される。

【００５８】こうして得られた液晶表示素子は、各絵素
の液晶層を分離形成したことにより、Ｃ・Ｍ・Ｙの組み
合わせとなり、それぞれ２分割された上層側液晶層部と
下層側液晶層部とを駆動することにより、減法混色によ
りカラー表示と階調表示とが可能となり、光利用効率の
高いものとなった。

【００５９】また、本実施の形態でも、下層側液晶層部
を液晶層２７ａ・２７ｂと二つに分離形成するための保
持層２６、及び上側液晶層部を液晶層３５ａ・３５ｂと
二つに分離形成するための保持層３４を、高分子膜３６
・３８をアブレーション加工することで形成すると共
に、高分子膜３６・３８を形成する材料に、黒色顔料を
含有させたものを用いているので、前述の実施の形態１
にて述べたと同様の効果を有し、特に、本実施の形態に
て作製したような液晶層の多層化（上層側液晶層部と下
層側液晶層部）を行ったものでは、工程数が一層の液晶
層のものに比べて格段に多くなるので、本発明の製造方
法は特に有効である。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
液晶表示素子の製造方法は、１画素を同一面内で複数に
分割する隔壁が設けられ、該隔壁と一対の基板とで構成
される複数の分割セル内に、異なる液晶層が分離形成さ
れてなる液晶表示素子の製造方法において、上記隔壁
を、高分子膜をアブレーション加工することで形成する
ものである。

【００６１】それゆえ、本発明の製造方法を用いること
で、１画素内に異なる液晶層が複数、分離形成された、
光の利用効率の高い液晶表示素子を、少ない工程数で簡
便に製造できるといった効果を奏する。

【００６２】本発明の請求項２記載の液晶表示素子は、
１画素を同一面内で複数に分割する隔壁が設けられ、該
隔壁と一対の基板とで構成される複数の分割セル内に、
異なる液晶層が分離形成されてなる液晶表示素子におい
て、上記隔壁が、黒色顔料を含有した高分子材料から形
成されている構成である。

【００６３】それゆえ、上記隔壁が、ブラックマトリク
スとしての機能を兼ねるようになるので、対向基板側に
ブラックマトリクスを別途設けることなく、駆動素子や
カラーフィルタの各色間を遮光できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すもので、透過型液
晶表示素子の製造工程を説明する断面図である。

【図２】上記透過型液晶表示素子の製造工程を説明する
断面図である。

【図３】上記透過型液晶表示素子の１画素の断面図であ
る。

【図４】高分子材料のアブレーション加工を説明する概
念図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示すもので、反射型
液晶表示素子の１画素の断面図である。

【図６】上記反射型液晶表示素子の製造工程を説明する
断面図である。

【図７】上記反射型液晶表示素子の製造工程を説明する
断面図である。

【図８】上記反射型液晶表示素子の製造工程を説明する
断面図である。

【符号の説明】

４保持層（隔壁）５ａ液晶層５ｂ液晶層５ｃ液晶層８高分子膜９ａ空間部９ｂ空間部９ｃ空間部１０高分子体１１パルス光１２マスクパターン２６保持層（隔壁）２７ａ液晶層２７ｂ液晶層３４保持層（隔壁）３５ａ液晶層３５ｂ液晶層３６高分子膜３７ａ空間部３７ｂ空間部３８高分子膜３９ａ空間部３９ｂ空間部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１画素を同一面内で複数に分割する隔壁が
設けられ、該隔壁と一対の基板とで構成される複数の分
割セル内に、異なる液晶層が分離形成されてなる液晶表
示素子の製造方法において、上記隔壁を、高分子膜をアブレーション加工することで
形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】１画素を同一面内で複数に分割する隔壁が
設けられ、該隔壁と一対の基板とで構成される複数の分
割セル内に、異なる液晶層が分離形成されてなる液晶表
示素子において、上記隔壁が、黒色顔料を含有した高分子材料から形成さ
れていることを特徴とする液晶表示素子。