JP2004246092A - Liquid crystal cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの製造方法に係わり、特に二色性染料のインキを印刷して偏光膜を形成する技術を適用した有効な液晶セルの構成とその製造方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
従来、液晶セルの両面に配置する偏光板は、パネル検査を合格した液晶セルの外側に接着剤を用いて貼り付けていた。
このため、スクライバで分断した液晶セルの一つ一つに偏光板を貼り合わせる必要があり、作業性が非常に悪かった。
また、貼合せ時に位置決め精度や密着強度の確保、気泡やダスト混入の防止、静電気の発生防止などさまざまな対策を必要とし、その後の工程で偏光板とパネルの密着性の強化や間に残存する気泡の除去などのためにオートクレーブ処理を行うなど、その組立てに多くの時間と労力を費やしていた。
【0003】
この問題を解決するために、本出願人は米国Optiva社の開発した二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを通常のフレキソ印刷装置でガラスやプラスチック基板に直接印刷して偏光膜を作製する技術を開発し、先に出願している。この技術により偏光板の貼り付け作業を必要としない液晶セルの組立てが可能になり、LCDの生産効率が大幅にアップされた。
また、従来の偏光板はLCDの最表面に配置されていたためディスプレイ全体の表示品位や耐湿性、耐熱性などに大きな影響を与えていたが、この技術を利用してこれらの影響を低減する方法も同時に明らかになった。
【0004】
そこで本発明は、偏光膜を印刷して形成する技術を利用して従来の偏光板が与えていた表示品位や耐湿性、耐熱性などへの影響を低減する全く新しいタイプの液晶セルとその製造プロセスを提案することを目的になされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【0006】
すなわち、本発明の液晶セルは、二色性染料を一定の方向に配向させた偏光膜を直接または間接的にセルの内側に印刷して形成することにより上記目的が達成される。
【0007】
また、本発明の液晶セルの製造方法は、洗浄した基板に透明電極を形成するパターニング工程と、この基板に配向膜を塗布して焼成・ラビングする配向処理工程と、スペーサを散布して2枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ工程と、貼り合わせた基板を所定サイズのパネルに分断するパネル分断工程と、このパネルに液晶材料を注入する液晶注入工程と、パネル検査に合格したセルの両面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付け工程からなる液晶セルの組立て工程において、前記配向処理工程の前に基板面に偏光膜を印刷塗布して安定化させる偏光膜の印刷・安定化工程を設けて前記偏光板貼付け工程を不要にすることを特徴とする。
【0008】
また、本発明の液晶セルの製造方法は、前記偏光膜を形成するプロセスにおいて、この偏光膜の上に塗布した配向膜のパターンをレジストにして表示領域以外の偏光膜をエッチングすることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の液晶セルの製造方法は、前記偏光膜を形成するプロセスにおいて、塗布された偏光膜を乾燥後、BaCl2水溶液(8〜20wt%)にて偏光膜を安定化することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0011】
図1に、本発明を実施した液晶セルの断面図を示す。
図ではSTN型などシンプルマトリクス方式のLCDの例を示す。
液晶セルは、2枚のガラス基板1の内側に順番に透明電極2、SiO2膜3、偏光膜4、配向膜5を積層して液晶材料6の薄層を挟み込み、周辺にシール材7を巡らせてセルを気密封着する構成である。
偏光膜4は、二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを印刷方向に沿って多数の微細溝を有する版に塗布して薄膜を形成し、この薄膜を版から転写塗布して成膜する。
液晶材料6の液晶分子は配向膜5に直接接触し、液晶材料6の層厚に相当するセルのギャップはスペーサ8の直径で制御される。
ガラス基板1にアルカリガラスを用いるとそのアルカリ成分が液晶中に溶け出してコントラストの低下、画質の劣化を招くことがある。
このため、図に示すように透明電極2と偏光膜4の間、あるいはガラス基板1と透明電極2の間にSiO2膜3を形成してガラス基板1をアンダーコートする。
【0012】
図2に、偏光膜印刷装置の模式図を示す。
偏光膜印刷装置は、米国Optiva社の開発した二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを通常のフレキソ印刷装置で塗布したり、他の剪断力を与えるコーティング装置で塗布して偏光膜4を作製する。
図において、印刷方向に沿って多数の微細溝aを有する版11を版胴12取り付け、回転している版11に横長のディスペンサ13からインキを滴下してブレード14で塗り広げ、液晶状態の二色性染料を微細溝aに押し込める。
このとき、ブレード14は版11に接することなくわずかなギャップを設けて保持されているので、版面にインキ液の薄膜が形成される。
そして、印刷テーブル15上に固定されたガラス基板1が版胴12直下を通過するときに、このインキ液の薄膜が版11からガラス基板1に転写塗布される。
【0013】
図3に、本発明を実施した液晶セルの製造工程の流れを示す。
また、図4に、製造工程の平面図と断面図を示す。
液晶セルは、まず、よく洗浄したガラス基板1に蒸着法あるいはスパッタ法などによってITO膜を成膜し、その上にレジスト材を塗布してマスクのパターンを露光し、エッチングを行って透明電極2をパターニングし、その後でレジスト材を除去する。(工程101)。
洗浄後、透明電極2の上に電極パターンに対応するSiO2膜3を印刷により塗布する(工程102)。
次に、ガラス基板1の全面に偏光性を示す膜を形成するインキを用いて偏光膜4を印刷したり、他の剪断力を与えるコーティング装置で塗布して、その後乾燥させる(工程103)。
偏光膜4を塗布するときは、バーコータ、スロットダイ、版などにより剪断力をかけて偏光膜4の二色性染料からなる分子を一定方向に配向させる。
また、塗布と乾燥を安定して行うためには温度は23℃、湿度は60%より高い方が望ましい。
【0014】
その後、偏光膜4の安定化を行い、リンス、乾燥させる(工程104)。
偏光膜4を形成するインキは溶媒が水なので塗布工程後、膜が乾燥しても水に接すると膜が崩れる。その為に乾燥後水に溶けなくする為に安定化処理を行う。
安定化処理は、BaCl2を8〜20wt%の水溶液にして偏光膜4をその水溶液に2〜10秒間浸して処理する。その後純水で偏光膜4が塗布された基板をリンスさせ、余分なBaCl2水溶液をなくし、エアナイフで純水を切って、80℃から120℃位で基板を乾燥させる事により基板の水分を完全に乾燥させる。この様な工程により基板全面に偏光機能を持つ薄膜を水などに安定させた状態で形成できる。
【0015】
次に、PI印刷と硬化を行う(工程105)。
PI印刷は、有機溶剤で希釈したポリイミドの溶液をフレキソ印刷装置で塗布し、偏光膜4の上に配向膜5のパターンを印刷する。
硬化は、80℃前後の加熱温度で溶剤を乾燥した後、焼成してポリイミドを完全に硬化させる。
【0016】
次に、エッチング、リンス、乾燥を行う(工程106)。
エッチングは、数%のアルカリ水溶液に基板を浸してから純水でシャワする事により配向膜5が無いところの偏光膜4を溶かし出して除去する。
これにより、簡単に偏光膜4の表示領域だけを残すことができる。
安定化された偏光膜4でもアルカリ水溶液に接する事により剥される。この時の薬液の温度は20℃から40℃くらいが望ましい。
【0017】
次に、レーヨンなどの布を巻き付けたローラを回転させながら配向膜5を一定方向に擦るラビング処理を行い、液晶分子の配向方位を一定方向に揃える(工程107)。
この処理で配向膜ポリイミドのポリマー主鎖がラビング方向に延伸され、この延伸方向に沿って液晶分子が配列するものと考えられる。
【0018】
次に、一方の基板にセルギャップを制御するためのスペーサを散布する(工程108)。
次に、基板と対向基板を一体に貼り合わせ・封着するためのシール材を他方の基板に塗布する(工程109)。
次に、シール材が塗布された基板とスペーサが散布された基板を精度よく重ね合わせ、圧着貼り合わせる(工程110)。
次に、貼り合わせた基板を所定のセルギャップになるまで加熱プレスで締め付け、シール材を加熱硬化させる(工程111)。
次に、多面取りの基板から所定サイズの個々のパネルに分割するなどの分断を行う(工程112)。
次に、パネルに液晶材料を注入し、注入口封止後のパネルに付着している液晶材料やゴミ、汚れなどを洗浄する(工程113)。
次に、異物やキズ、分断不良、偏光子間での色むらやセルギャップむら、配向不良などの外観検査や、黒点や白点の有無、各種配向欠陥の有無、点・線表示欠陥の有無などの点灯検査を行う(工程114)。
以上により液晶セルの組立が終了する。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二色性染料を一方向に配向させた偏光膜をセルの内側に印刷して形成するので、ガラス基板の厚みだけ視野角が広くなる。
また、偏光膜がガラス基板で保護されるので、偏光板にキズを付きにくくするためのハードコート処理や静電気の帯電防止処理なども不要になる。
また、LCDの用途拡大や表示品位を保つ上で重要な特性である耐湿性や耐熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した液晶セルの断面図である。
【図2】偏光膜印刷装置の模式図である。
【図3】本発明を実施した液晶セルの製造工程の流れ図である。
【図4】本発明を実施した液晶セルの製造工程の平面図と断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 透明電極
3 SiO2膜
4 偏光膜
5 配向膜
6 液晶材料
7 シール材
8 スペーサ
11 版
12 版胴
13 ディスペンサ
14 ブレード
15 印刷テーブル
a 微細溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display, and more particularly to a structure of an effective liquid crystal cell to which a technique of forming a polarizing film by printing an ink of a dichroic dye and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, polarizing plates disposed on both sides of a liquid crystal cell have been attached to the outside of the liquid crystal cell that has passed panel inspection using an adhesive.
For this reason, it is necessary to attach a polarizing plate to each of the liquid crystal cells divided by the scriber, and the workability is very poor.
In addition, various measures such as ensuring positioning accuracy and adhesion strength during bonding, preventing bubbles and dust from being mixed, and preventing the generation of static electricity are required, and in the subsequent process, the adhesion between the polarizing plate and the panel is strengthened or remains between the panels. A lot of time and effort has been spent on assembling such as performing autoclave processing to remove air bubbles.
[0003]
In order to solve this problem, the present applicant uses an aqueous solution of a dichroic dye developed by Optiva in the United States as ink, and prints this ink directly on a glass or plastic substrate with a normal flexographic printing apparatus to form a polarizing film. We have developed a manufacturing technology and applied for it earlier. This technology has made it possible to assemble a liquid crystal cell that does not require the work of attaching a polarizing plate, and has greatly increased the production efficiency of LCDs.
In addition, the conventional polarizing plate, which is disposed on the outermost surface of the LCD, greatly affects the display quality, moisture resistance, heat resistance, and the like of the entire display. Was also revealed at the same time.
[0004]
Accordingly, the present invention provides a completely new type of liquid crystal cell that reduces the influence on the display quality, moisture resistance, heat resistance, and the like of a conventional polarizing plate by using a technology of printing and forming a polarizing film, and manufacturing the same. It is intended to propose a process.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention is configured as follows.
[0006]
That is, the liquid crystal cell of the present invention achieves the above object by forming a polarizing film, in which dichroic dyes are oriented in a certain direction, directly or indirectly on the inside of the cell.
[0007]
In addition, the method for manufacturing a liquid crystal cell of the present invention includes a patterning step of forming a transparent electrode on a washed substrate, an alignment processing step of applying an alignment film to the substrate, firing and rubbing, and dispersing spacers to form two substrates. A substrate laminating step of laminating the substrates, a panel dividing step of dividing the bonded substrates into panels of a predetermined size, a liquid crystal injecting step of injecting a liquid crystal material into the panels, In the liquid crystal cell assembling step comprising a polarizing plate attaching step of attaching a polarizing plate, a polarizing film printing / stabilizing step of printing and stabilizing a polarizing film by printing and stabilizing the substrate surface before the alignment treatment step is provided. It is characterized in that a polarizing plate attaching step is not required.
[0008]
Further, the method for producing a liquid crystal cell of the present invention is characterized in that, in the process of forming the polarizing film, the polarizing film other than the display region is etched using the pattern of the alignment film applied on the polarizing film as a resist. I do.
[0009]
In the method of manufacturing a liquid crystal cell according to the present invention, in the process of forming the polarizing film, the applied polarizing film is dried, and then the polarizing film is stabilized with an aqueous solution of BaCl 2 (8 to 20 wt%). And
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal cell embodying the present invention.
The figure shows an example of a simple matrix type LCD such as an STN type.
In the liquid crystal cell, a
The polarizing
The liquid crystal molecules of the liquid crystal material 6 directly contact the
When an alkali glass is used for the
Therefore, as shown in the figure, an SiO 2 film 3 is formed between the
[0012]
FIG. 2 shows a schematic diagram of a polarizing film printing apparatus.
The polarizing film printing apparatus uses an aqueous solution of a dichroic dye developed by Optiva in the United States as an ink, and applies this ink using a conventional flexographic printing apparatus or a coating apparatus that applies another shear force to the polarizing film. 4 is produced.
In the figure, a
At this time, since the
Then, when the
[0013]
FIG. 3 shows a flow of a manufacturing process of a liquid crystal cell embodying the present invention.
FIG. 4 shows a plan view and a cross-sectional view of the manufacturing process.
In the liquid crystal cell, first, an ITO film is formed on a well-cleaned
After the cleaning, the SiO 2 film 3 corresponding to the electrode pattern is applied on the
Next, the polarizing
When the polarizing
For stable application and drying, it is desirable that the temperature is 23 ° C. and the humidity is higher than 60%.
[0014]
Thereafter, the
Since the solvent for forming the
The stabilization process is performed by converting BaCl 2 into an aqueous solution of 8 to 20 wt% and immersing the
[0015]
Next, PI printing and curing are performed (step 105).
In the PI printing, a polyimide solution diluted with an organic solvent is applied by a flexographic printing apparatus, and a pattern of an
Curing is performed by drying the solvent at a heating temperature of about 80 ° C. and then baking to completely cure the polyimide.
[0016]
Next, etching, rinsing, and drying are performed (step 106).
In the etching, the
Thus, only the display area of the
The stabilized
[0017]
Next, a rubbing process for rubbing the
It is considered that the polymer main chain of the alignment film polyimide is stretched in the rubbing direction by this treatment, and the liquid crystal molecules are arranged along the stretching direction.
[0018]
Next, spacers for controlling the cell gap are dispersed on one of the substrates (step 108).
Next, a sealing material for bonding and sealing the substrate and the counter substrate together is applied to the other substrate (step 109).
Next, the substrate on which the sealing material has been applied and the substrate on which the spacers have been scattered are accurately overlapped and bonded by pressure bonding (step 110).
Next, the bonded substrates are tightened by a heat press until a predetermined cell gap is reached, and the sealing material is cured by heating (step 111).
Next, division such as division into individual panels of a predetermined size from the multi-panel substrate is performed (step 112).
Next, a liquid crystal material is injected into the panel, and the liquid crystal material, dust, dirt, and the like attached to the panel after the injection port is sealed are washed (step 113).
Next, appearance inspection such as foreign matter and scratches, division failure, color unevenness between polarizers, cell gap unevenness, poor alignment, presence or absence of black spots and white spots, presence of various alignment defects, presence of point / line display defects Lighting inspection is performed (step 114).
Thus, the assembly of the liquid crystal cell is completed.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the polarizing film in which the dichroic dye is oriented in one direction is formed by printing inside the cell, the viewing angle is widened by the thickness of the glass substrate.
Further, since the polarizing film is protected by the glass substrate, it is not necessary to perform a hard coating process for preventing the polarizing plate from being scratched or an antistatic treatment for static electricity.
In addition, moisture resistance and heat resistance, which are important characteristics in expanding the use of LCDs and maintaining display quality, are improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal cell embodying the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a polarizing film printing apparatus.
FIG. 3 is a flowchart of a manufacturing process of a liquid crystal cell embodying the present invention.
FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view of a manufacturing process of a liquid crystal cell embodying the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (4)
この基板に配向膜を塗布して焼成・ラビングする配向処理工程と、
スペーサを散布して2枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ工程と、
貼り合わせた基板を所定サイズのパネルに分断するパネル分断工程と、
このパネルに液晶材料を注入する液晶注入工程と、
パネル検査に合格したセルの両面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付け工程と、
からなる液晶セルの組立て工程において、
前記配向処理工程の前に基板面に偏光膜を印刷塗布して安定化させる偏光膜の印刷・安定化工程を設け、
しかして前記偏光板貼付け工程を不要にすることを特徴とする液晶セルの製造方法。A patterning step of forming a transparent electrode on the washed substrate,
An orientation treatment step of applying an orientation film to the substrate, firing and rubbing,
A substrate laminating step of scattering spacers and laminating two substrates,
A panel dividing step of dividing the bonded substrates into panels of a predetermined size,
A liquid crystal injection step of injecting a liquid crystal material into the panel;
A polarizing plate attaching process of attaching polarizing plates to both sides of the cell that has passed the panel inspection,
In the assembly process of the liquid crystal cell consisting of
A polarizing film printing / stabilizing step for stabilizing by printing and coating a polarizing film on the substrate surface before the alignment treatment step is provided,
Thus, a method for manufacturing a liquid crystal cell, wherein the step of attaching the polarizing plate is not required.
この偏光膜の上に塗布した配向膜のパターンをレジストにして表示領域以外の偏光膜をエッチングすることを特徴とする請求項2記載の液晶セルの製造方法。In the process of forming the polarizing film,
3. The method for manufacturing a liquid crystal cell according to claim 2, wherein the pattern of the alignment film applied on the polarizing film is used as a resist and the polarizing film other than the display area is etched.
塗布された偏光膜を乾燥後、
BaCl2水溶液(8〜20wt%)にて偏光膜を安定化することを特徴とする請求項2記載の液晶セルの製造方法。In the process of forming the polarizing film,
After drying the applied polarizing film,
Method for manufacturing a liquid crystal cell according to claim 2, wherein the stabilizing polarizing film at BaCl 2 aqueous solution (8~20wt%).
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