JPS6212899B2 - - Google Patents

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JPS6212899B2
JPS6212899B2 JP10955480A JP10955480A JPS6212899B2 JP S6212899 B2 JPS6212899 B2 JP S6212899B2 JP 10955480 A JP10955480 A JP 10955480A JP 10955480 A JP10955480 A JP 10955480A JP S6212899 B2 JPS6212899 B2 JP S6212899B2
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JP
Japan
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electrode
liquid crystal
substrate
layer
light
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JP10955480A
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Makoto Honda
Koji Kuroda
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/13439Electrodes characterised by their electrical, optical, physical properties; materials therefor; method of making

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
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  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コレステリツク−ネマテイツク相転
移を利用した液晶表示素子用電極基板の製造方法
に関する。
液晶表示素子(LCD)は低消費電力、低電圧
駆動、小型、薄型等の利点を生かし、腕時計、電
卓表示等に実用化されている。
LCDの次の応用分野として、各種情報処理端
末、計測用表示等のX−Yマトリツクス型表示や
カラー表示が有望と考えられ、X−Yマトリツク
ス型LCDについてはこれまで種々の方式が報告
されている。これらの中で、メモリー効果を有す
る液晶(記憶型液晶)は、リフレツシユ不要、走
査線数が多くとも駆動可能という特徴がある。ま
たカラー表示液晶は意匠性の付与あるいは見易さ
の向上ができる特徴がある。
コレステリツク−ネマテイツク相転移
(CNT)型液晶は記憶表示、高速書き込み可能の
特徴をもつ方式と、二色性染料を添加したゲスト
ホスト型の方式とに適用されており、本発明の電
極基板は両者に適用できる。
CNT型液晶セルは、垂直配向処理を施した透
明電極基板間にP型ネマテイツク−コレステリツ
ク混合液晶をはさんだ構造になつており、第1図
に示すような光透過強度−印加電圧特性を示す。
第2図は上記の特性を利用した記憶書込の原理説
明図であり、図a,cは印加電圧−時間関係、図
b,dは図a,cのそれぞれに対応する液晶の光
透過強度−時間の関係を示す図である。
第1図、第2図を用いて説明すれば、記憶表示
は第1図に示される印加電圧を取り除いた後に得
られる2種の安定状態、すなわち、比較的透明な
状態Sと不透明な状態F0とを利用して行なわれ
る。
第3図aは従来のX−Yマトリツクス表示を行
なうCNT液晶表示素子の部分断面図の例であ
り、1,1′はガラス基板、2,2′はそれぞれガ
ラス基板1,1′上に設けた透明導電膜からなる
X電極、Y電極、3,3′は電極を含むガラス基
板上に設けた液晶垂直配向層、4はCNT型液晶
である。このようなX−Yマトリツクスによるフ
アインパターンをもつた素子を駆動する場合、
X、Y両電極間にVHより高い電圧が印加された
X、Y電極2,2′の交叉部近傍間には、図aに
矢印5で示すような電気力線分布を生ずる。この
ような電気力線分布をX電極2の方向の断面の電
圧分布で示せば第3図bに示すようになり、X、
Y電極2,2′の交叉部近傍の非電極部に光散乱
するに十分な電圧のかかる部分ができ、第3図c
に示すように画素を回り込む形で光散乱を生じる
F′状態の部分6が出現し、さらに、この散乱部
が経時的に拡大し、定着時にはF0状態になり、
散乱が記憶される欠点があつた。
本発明者らは、液晶セルの厚み方向に液晶のら
せんピツチの少ない方が光散乱強度も記憶効果も
弱い性質を利用して、第4図a及びb(第4図a
及びbはそれぞれ上側電極基板の非電極部分及び
電極部分で切断した部分端面図である。)に示す
ように、それぞれの表面にX、Y電極2,2′を
設けた基板1,1′の電極2,2′側の非電極部に
それぞれ絶縁性の凸部7,7′を設け、さらにそ
の上に着色被膜8,8′を設け、さらに、それぞ
れの電極部2,2′ならびに着色被膜8,8′を含
む基板1,1′の全表面上に液晶の垂直配向層
3,3′を設けてなる2枚の電極基板9,9′を
X、Y電極2,2′が直交して対向するように配
置して、両者の間にCNT型液晶を挾持させて液
晶セルを構成し、一方の電極基板9または9′の
非電極部、すなわち、凸部7または7′上の着色
被膜8又は8′と他方の電極基板9または9′の電
極部、すなわちY電極2′またはX電極2との間
の液晶の厚みをX、Y電極2,2′の交叉部間の
液晶の厚みよりも薄くすることにより、上述した
従来技術の欠点を除去しうることさらに着色被膜
を設けることによりコントラストを向上させうる
ことを見出し、本発明に到達したものである。こ
の場合、一般的には、上記非電極部、すなわち、
凸部7,7′上の着色被膜8,8′部分における液
晶の厚みは、CNT型液晶のらせんが記憶効果を
もつピツチ数以下になるようにする。通常の場
合、約3ピツチ以下になるようにすることが望ま
しい。また、上記凸部はその原理から、その一部
が電極部に重畳して形成されても上記の効果をも
つていることは明らかである。さらに、上記凸部
の高さは、液晶セルの厚さ、駆動電圧、液晶の種
類、液晶セルの製造方法等を考慮して決定され、
通常は0.1〜5μ程度の高さにする。
また、上述のピツチより大きなコレステリツク
相液晶を用い記憶機能を持たない系に、二色性色
素を0.01〜5%程度添加した場合、セル内部で液
晶と二色性染料は電極面にほぼ平行になるため、
着色してみえ電圧の印加で、垂直に立つために消
色する。本来この系では背景が着色しているため
電極で消色するネガ表示しか行えないが、本発明
の基板を用いれば、非電極部の液晶厚みをらせん
を形成し得ない厚みまで薄くすることによつて背
景の着色を異ならせてカラーコントラストの高い
表示が行える。凸部は通常0.5〜10μ程度となる
が、この高さは単に液晶層厚みばかりでなく、垂
直配向剤の強さ、液晶のらせんピツチ等を勘案し
て決定される。通常はセル厚みの5分の1から2
分の1になる。
本発明は上記のような液晶表示素子に用いる電
極基板の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明は、パターン化された導電層
からなる電極と該電極上に設けた遮光性層とから
なる二重層を有する透明基板の該二重層側の前記
基板の全面上に該二重層より厚い感光性樹脂被膜
を設け、さらに該被膜上に着色被膜を設け、次い
で該感光性樹脂被膜を前記二重層をマスクとして
前記基板の裏面から露光した後現像し、前記基板
の非遮光部(前記二重層のない部分)上に前記感
光性樹脂被膜からなり、表面に着色被膜を有する
凸部を設けるか、または、さらに前記二重層の上
層の前記遮光性層を除去するという簡単な工程で
精度よく液晶表示素子用電極基板を得るようにし
たものである。
以下に、本発明を第5図を用いて工程順に詳細
に説明する。
(1) 遮光性被膜の形成およびパターン化 同図aに示すように、通常の方法で作成した
表面に所定の電極パターンをもつた透明導電膜
からなる電極層22を形成した透明基板21の
電極層22を含む全面上に遮光性被膜23を設
ける。
遮光性被膜23の材料としては、無機、有
機、あるいは、それらの複合体が用いられ、ま
た、この被膜の形成には、コーテイング、蒸
着、スパツタ等の通常の被膜形成方法が用いら
れる。なお、この遮光性被膜23に使用される
物質としては、電極層22との接着性が良く、
遮光性が良い物質が好ましく、この物質のエツ
チング液は電極層22と透明基板21を侵さな
いものを選択できるものでなければならない。
つぎに、同図bに示すように、通常のホトレ
ジスト法を用いて、遮光性被膜23をエツチン
グし電極層22上のみにパターン化された遮光
性被膜23′を残す。遮光性被膜23′は必ずし
も電極層22と同一である必要はなく、必要に
応じたパターンとしてもよい。たとえば、記憶
型液晶セルに用いる場合には、同図b′に示すよ
うに、電極層22よりも幅を狭くして遮光性被
膜23′を形成し、後述する凸状部の一部を電
極層22と重なるようにすることが望ましい。
(2) ネガ型感光性樹脂被膜及び着色被膜の形成 同図c,c′に示すように、パターン化された
電極層22と遮光性被膜23′の二重層を含む
透明基板21の表面上に前記二重層よりも厚い
ネガ型感光性樹脂被膜24を回転塗布法、ロー
ルコート法、浸法等の通常の塗工方法により設
け、さらにその上に着色被膜25を設け、つい
で、基板21の裏面から矢印2で示すように露
光し、遮光されない基板21の非電極部分上の
感光性樹脂被膜を硬化させる。ここで用いるネ
ガ型感光性樹脂としては、たとえば、アジドゴ
ム系、環化ゴム系、ポリケイ皮酸ビニル系、シ
ンナミリデン系、アクリロイル系、不飽和ポリ
エステル系、感光性シリコーン等が用いられ
る。また、上記着色被膜の材料としては、黒色
顔料、有色顔料、金属、金属酸化物、金属炭化
物等が用いられ、これらはそのままあるいは樹
脂等に分散又は溶解した形で、回転塗布法、浸
漬法、ロールコート法、スパツタ、蒸着、
CVD等により被膜形成される。この被膜は、
使用材料によつても異なるが、一般的には0.01
〜10μm程度の厚さであることが好ましい。
(3) 基板の非電極部上に絶縁性凸部の形成 同図d,d′に示すように、露光後の感光性樹
脂被膜24を現像し、遮光性被膜23′上の未
露光の感光性樹脂被膜24及びその上の着色被
膜25を除去すれば、基板21の非電極部上に
硬化した感光性樹脂被膜からなり、表面に着色
被膜25′を有する凸部24′が形成される。
(4) 遮光性被膜の除去 同図e,e′に示されるように、非電極部に表
面に着色被膜25′を有する凸部24′を設けた
基板21から電極層22上の遮光性被膜23′
を除去する。この除去方法としては、遮光性被
膜23′のみを侵し、凸部24′、着色被膜2
5′および電極層22を侵さない溶剤、酸、ア
ルカリ、プラズマ等による処理方法が用いられ
る。
このようにして本発明の方法による透過型液晶
表示素子用電極基板が得られる。
なお、以上の工程を図dまでに止めれば、本発
明による反射型液晶表示素子用電極基板が得られ
る。
以上の透過型又は反射型の電極基板において、
電極層22(図e,e′の場合)又は遮光性被膜2
3′(図d,d′の場合)の保護のため、着色被膜
25′を含む基板21の全面上にSiO、SiO2
MgF2、Al2O3、LiO−Sio2等からなる無機絶縁層
を設けてもよい。
さらに、実際に、上記の電極基板を用いて液晶
表示素子を作製する場合には、該基板の全面上に
液晶配向剤層を設けるものである。
以下に本発明の実施例を第5図a〜eを参照し
て詳細に説明する。
実施例 1 所定の電極パターンをもつたIn2O3からなる電
極層22をもつた1対のガラス基板21の電極層
22側の全面上に遮光性被膜23としてAl膜を
蒸着法により2000Åの厚さに設けた(第5図a)
後、通常のホトエツチング法を用い、希NaOH水
溶液により、電極層22上にのみAl層23′を残
した(第5図b)。つぎに、電極層22、その上
のAl層23′の二重層を含む基板21の全表面上
に、回転塗布法により環化ゴム系のネガ型感光性
樹脂被膜24を2μの厚さに塗布後、該被膜上に
真空蒸着法によりクロムを1000Å設け、着色被膜
25を形成する。次いで、基板21の裏面から
100W/m2の紫外線を60秒照射して樹脂被膜24
を露光し(第5図c)、キシレンにより現像し
て、基板21の非電極部に感光性樹脂被膜からな
り、表面に着色被膜25′を有する凸部24′を設
け(第5図d)、希アルカリ水溶液により遮光用
Al層23′を除去する(第5図e)。その後、基
板21の電極層22及び凸部24′を含む面上に
1200Å厚さのSiO膜を蒸着し、このSiO膜上に浸
漬法によりシリコーン系垂直配向剤層を形成した
後、この1対の基板を電極間隔8μを保ち、電極
が直交、対向するように配置して液晶表示素子用
セルを作成し、該セル内にビフエニル系P型液晶
(チツソ社製GR−4)にカイラルネマテイツク
(BDH社製CE−15)を添加した液晶を封入し、
記憶型X−Yマトリツクス液晶表示素子とした。
この素子は凸部については非電極部、電極部とも
に散乱が残らず着色して見える対比の良い特徴あ
る表示が得られた。また、反射型のものについて
もほぼ同様な結果が得られた。
実施例 2 実施例1の透明電極層上の遮光性被膜のAl層
をエツチングにより除去した基板の電極層間に高
さ4μの凸部及びその上に着色被膜を形成した基
板を用い、10μ厚みのセルを実施例1と同様にし
て製造し、液晶としては、E−7(BDH社製)
にCB15(BDH社製)を5%添加したものに、さ
らに1%のD3(BDH社製二色性染料)を加えた
ものを前記セル中に封入したところ、表示部背景
の着色の少ないポジ型表示可能なゲストホスト型
液晶表示素子が得られた。
以上説明したところから明らかなように、本発
明によれば、従来技術の欠点を除去した液晶表示
素子用の電極基板を精度よく、簡単な工程で製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はCNT型液晶の光透過強度−印加電圧
特性を示す図、第2図はCNT型液晶セルの記憶
書込の原理説明図、第3図aはX−Yマトリツク
ス表示メモリー素子のX、Y電極交叉部近傍の電
気力線分布を示す図、第3図bは上記X、Y電極
交叉部周辺における両電極間の電圧分布を示す
図、第3図cは同図bのようなX、Y電極間の電
圧分布によりX、Y電極交叉部近傍に出現するフ
オーカルコニツク部を示す図、第4図は本発明に
より得られる電極基板を用いたX−Yマトリツク
ス表示メモリー液晶表示素子のそれぞれ上側電極
基板の非電極部分及び電極部分で切断したところ
を示す部分端面図、第5図は本発明による液晶表
示素子用電極基板の製造工程説明図である。 1,1′……ガラス基板、2,2′……透明電
極、3,3′……垂直配向剤層、4……CNT型液
晶、5……電気力線、6……フオーカルコニツク
部、7,7′……絶縁性凸部、8,8′……着色被
膜、9,9′……電極基板、21……ガラス基
板、22……パターン化した電極層、23……遮
光性被膜、23′……パターン化した遮光性層、
24……ネガ型感光性樹脂被膜、24′……感光
性樹脂被膜からなる凸部、25……着色被膜、2
5′……凸部上の着色被膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 透明基板の表面上に所定の電極パターンをも
    つた電極となる透明導電層と該電極層上に設けた
    遮光性層とからなる二重層を形成し、前記基板の
    前記二重層側の全表面上に前記二重層より厚いネ
    ガ型感光性樹脂被膜を設け、さらに該被膜上に着
    色被膜を設け、次いで前記基板の裏面から前記感
    光性樹脂被膜を露光した後現像し、前記基板の非
    遮光部上に前記感光性樹脂被膜からなり表面に着
    色被膜を有する凸部を形成し、さらに必要に応じ
    て遮光性層を除去することを特徴とする液晶表示
    素子用電極基板の製造方法。
JP10955480A 1980-08-09 1980-08-09 Production of electrode substrate for liquid crystal display element Granted JPS5734522A (en)

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