JP2008281991A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シール材の残存不純物イオンや未硬化成分に起因する表示不良を抑制し、信頼性を格段に向上させることができる液晶表示装置及びその製造方法の提供。
【解決手段】液晶パネルを構成するＣＦ基板及びＴＦＴ基板の表面に配向材を塗布して配向膜を形成する際に、画素がマトリクス状に配列される表示領域を少なくとも覆うように配向膜６を形成すると共に、配向膜６の外側の領域、例えば表示領域とシール材４で囲まれるシール領域との間に、配向膜６に比べて不純物の吸着性の高いポーラスな膜構造のポーラス配向膜７を形成し、シール材４からの残存不純物イオンやシール材４の未硬化成分などの汚染物質を表示領域の外側のポーラス配向膜７で効率的に吸着できるようにし、表示領域内に汚染物質が侵入、定着しないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、基板の表面に形成される配向膜に特徴を有する液晶表示装置及びその製造方法に関する。

ＡＶ機器やＯＡ機器の表示装置として、薄型、軽量、低消費電力等の利点から液晶表示装置が広く用いられている。この液晶表示装置は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子がマトリクス状に形成された一方の基板（以下、ＴＦＴ基板と呼ぶ。）と、カラーフィルター（ＣＦ）やブラックマトリクス（ＢＭ）等が形成された他方の基板（以下、ＣＦ基板と呼ぶ。）との間に液晶が挟持された液晶パネルと、液晶パネルにバックライト光を照射するバックライトユニットなどを備えている。

図１０は、従来の液晶パネルを構成するＣＦ基板又はＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。液晶パネルの製造に際して、配向膜塗布工程において、ＣＦ基板及びＴＦＴ基板の双方に配向材を塗布し、配向膜を形成している。この配向膜の形成方法としては、配向膜印刷方式、インクジェット方式などが挙げられ、両方式ともに配向膜塗布後、仮乾燥工程を経て配向膜本焼成を行うことで熱イミド化し、必要とする配向膜を得ている。この配向膜は、一般的に、シール材４を塗布するシール領域より内側の表示領域を覆うように形成される（上記配向膜の形成に関しては、例えば、下記特許文献１、２参照）。

特開２００３−２２２８８７号公報 特開２００６−７８９３０号公報

図１１に、従来の液晶パネルの端部〜表示領域間の断面構造を示す。図１１に示すように、ＴＦＴ基板２及びＣＦ基板３の対向面には、表示領域を覆うように配向膜６が形成されているが、液晶パネルにバイアスが印加されると、シール材４からの残存不純物イオンが表示領域内に侵入し、配向膜６表面上に吸着してしまう。また、液晶パネルにバイアスが印加されると、シール材４の未硬化成分も経時的に染み出しが発生し、表示領域内の配向膜６に吸着してしまう。その結果、残存不純物イオンや未硬化成分などの汚染物質が定着した画素内にはシミ、ムラなどの表示不良が発生してしまう。

そこで、上記特許文献１では、シール材４と表示領域の間の基板表面に凹凸を形成し、汚染物質が表示領域に到達する前に吸着される配向膜の表面積を増大させる方法を開示している。図１２に、特許文献１の液晶パネルの端部〜表示領域間の断面構造を示す。図１２に示すように、基板表面に形成した凹凸部１０で配向膜６の表面積を大きくすることによって汚染物質を吸着させる効果を高めることはできるが、この方法では、汚染物質の表示領域への侵入を十分に抑制することはできない。

また、上記特許文献２では、ＴＦＴ基板の表示領域とシール材の形成領域とで囲まれた領域に形成した配向膜と、ＣＦ基板の表示領域とシール材の形成領域とで囲まれた領域に形成した配向膜とで特性が異なる、即ち配向膜が対向面で帯電特性が異なることにより、表示領域とシール材の形成領域とで囲まれた領域と表示領域とに電位差を生じさせ、表示領域とシール材の形成領域とで囲まれた領域に不純物イオンを吸着させる方法を開示している。図１３に、特許文献２の液晶パネルの端部〜表示領域間の断面構造を示す。図１３に示すように、配向膜６ａ、６ｂに電位差を生じさせることで不純物イオンと異なる電荷を示す配向膜表面部にはその不純物イオンを吸着させる効果をもたらすことは出来るが、同一の電荷を示す配向膜側においては吸着が阻害され、不純物イオンは画素内に拡散することが考えられる。その結果、長期の信頼性試験により最終的に画素内にシミ、ムラなどの表示不良が発生する可能性がある。

このように、少なくとも一方の基板において、表示領域からシール材４の間に形成させた配向膜は表示領域内の配向膜と膜構造が同一である為、シール材４からの残存不純物イオン及びシール材４の未硬化成分が表示領域内まで侵入し易く、最終的に配向膜表面上に吸着され、これによって表示品質が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、シール材の残存不純物イオンや未硬化成分に起因する表示不良を抑制し、信頼性を格段に向上させることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、一対の基板の対向面に配向膜が形成され、少なくとも一方の基板の表示領域の外側にシール材が形成され、前記一対の基板間に液晶材が封入される液晶表示装置において、前記配向膜は、少なくとも前記表示領域を覆うように形成される第１の配向膜と、前記第１の配向膜の外側かつ前記シール材の内側の領域に形成される第２配向膜とで構成され、前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜よりもイオン性不純物の吸着性が高いものである。

本発明においては、前記第２の配向膜は、ポーラスな膜構造を有することが好ましい。前記ポーラス膜の確認には、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とを各々切り出し、自動ガス吸着量測定装置（日本ベル（株）製 Belsorp 18 plus-T）を用いて測定する。得られた吸脱着等温線から細孔分布及び細孔容積を、細孔径２ｎｍ以下をMolecular-Probe法（MP法）、細孔径２ｎｍ〜２００ｎｍをDollimore-Heal法（DH法）により求めることが可能である。

また、本発明においては、前記第２の配向膜中の主鎖となるジアミン鎖は、前記第１の配向膜中の主鎖となるジアミン鎖よりも長い構成とすることができる。前記ジアミン鎖の確認には、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とを採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計（日本電子（株）製 ＪＭＳ−ＧＣｍａｔｅII）、液体クロマトグラフ質量分析計（日本電子（株）製 ＪＭＳ−Ｔ１００ＬＣ型）を用いて測定する。これよりジアミン鎖の構造情報が得られる。

また、本発明においては、前記第２の配向膜のイミド化率は、前記第１の配向膜のイミド化率よりも低い構成とすることができる。前記イミド化率の確認には、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とを採取し、フーリエ変換赤外分光光度計（日本分光（株）製 ＦＴ／ＩＲ-６１０）を用いて測定する。採取した配向膜をＫＢｒ錠剤法にてＩＲスペクトルを測定し、イミド環由来のピーク高さ比よりイミド化率を算出することが可能である。

また、本発明においては、前記第２の配向膜の膜厚は、前記第１の配向膜の膜厚よりも大きい構成とすることができる。前記配向膜の膜厚の確認には、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とを各々切り出し、ＦＩＢ-ＳＥＭ複合装置（ＳＩＩ（株）製 ＳＭＩ３０５０ＳＥ）を用いて測定する。これより配向膜の膜厚情報が得られる。

また、本発明は、少なくとも、基板表面に配向膜を塗布する塗布工程と、前記配向膜を仮乾燥する仮乾燥工程と、前記配向膜を焼成する焼成工程と、ラビング工程と、ラビング洗浄工程と、をこの順に有する液晶表示装置の製造方法において、前記塗布工程では、少なくとも表示領域を覆うように前記配向膜を形成し、前記仮乾燥工程から前記ラビング洗浄工程までの間に、前記表示領域外側の前記配向膜を改質し、吸着性を付与するものである。

本発明においては、前記仮乾燥工程において、前記表示領域外側の乾燥温度を局所的に上げ、前記表示領域外側にポーラスな配向膜を形成する構成とすることができる。

また、本発明においては、前記焼成工程から前記ラビング洗浄工程までの間に、前記表示領域外側に対してプラズマアッシングを局所的に行い、前記表示領域外側にポーラスな配向膜を形成する構成とすることができる。

また、本発明は、少なくとも、基板表面に配向膜を塗布する工程と、前記配向膜を仮乾燥する工程と、前記配向膜を焼成する工程と、ラビング工程と、ラビング洗浄工程と、をこの順に有する液晶表示装置の製造方法において、前記塗布工程では、表示領域内側よりも前記表示領域外側の方が膜厚が大きくなるように前記配向膜を塗布し、前記表示領域外側の前記配向膜の吸着性を高めるものである。

本発明においては、前記塗布工程において、前記表示領域内側に対向する部分よりも前記表示領域外側に対向する部分の方が、表面のレリーフ数又はレリーフ凸部面積が小さい配向版、又は、レリーフ高さが大きい配向版を使用して、前記表示領域外側の前記配向膜を厚く印刷する構成とすることができる。

また、本発明においては、前記塗布工程において、インクジェット塗布装置を用い、前記表示領域内側よりも前記表示領域外側の方が、配向材の吐出量又は吐出数が大きくなるように塗布条件を設定し、前記表示領域外側の前記配向膜を厚く形成する構成とすることができる。

このように、ＣＦ基板及びＴＦＴ基板の双方に形成する配向膜を、少なくとも表示領域を覆う第１の配向膜と、第１の配向膜よりも外側かつシール材よりも内側の第２の配向膜とで構成し、第２の配向膜を、第１の配向膜に比べてイオン性不純物の吸着性が高い膜質とすることにより、第２の配向膜でシール材からの不純物イオンの侵入或いは経時的なシール材成分の染み出しを抑制することができ、信頼性が格段に向上した高品質の液晶表示装置を提供することが可能となる。

本発明の液晶表示装置及びその製造方法によれば、少なくとも表示領域を覆う配向膜よりも外側の領域にポーラス構造の配向膜を形成することにより、シール材からの汚染物質が表示領域内に侵入、定着しないようにすることができる。また、ポーラス構造の配向膜の膜厚を厚くすることにより、汚染物質を吸着させる実効表面積を増加させることができ、汚染物質の吸着効率を向上させることが可能となる。

そして、この効果により、信頼性が格段に向上した高品質の液晶表示装置を提供することが可能となる。また、液晶パネルの狭額縁構造を維持しながら実効的な不純物の吸着効率を向上させることもできる。更に、同一配向材料を使用することにより簡易な工程で本発明の構造を実現することができ、品種切り替えの手間を省いて、使用量の削減、リードタイムの短縮を図ることもできる。

従来技術で示したように、液晶パネルにバイアスが印加されると、シール材からの残存不純物イオンが表示領域内に侵入し、また、シール材４の未硬化成分も経時的に染み出し、これらの不純物イオンや未硬化成分などの汚染物質が表示領域内の配向膜６に吸着してしまい、汚染物質が定着した画素内にはシミ、ムラなどの表示不良が発生するという問題があった。

ここで、汚染物質等の配向膜への吸着原理として、配向膜中のポリアミック酸（未反応成分）に不純物イオンが引き寄せられていることが考えられる。すなわち、通常、配向膜焼成工程によりポリアミック酸からポリイミドを生成させるのであるが、この熱イミド化された配向膜にはポリアミック酸が残渣として少なくとも１０〜１５％は存在している。

図５（ａ）にポリアミック酸の分子構造例を示す。ポリアミック酸はカルボニル基を有しており、ＣＯ−ＯＨ基に不純物イオンであるＮａ、Ｋが引き寄せられることで吸着する。また、不純物イオン以外の汚染物質においては微細な孔に入り込み、各々の分子量サイズに応じた細孔に物理的に吸着している。

そこで、本発明では、少なくとも表示領域を覆うように形成される配向膜の外側に、該配向膜に比べてイオン性不純物の吸着性が高い膜質を有するポーラス配向膜を形成し、このポーラス配向膜によって汚染物質を表示領域の外側で効率的に吸着し、表示領域内に汚染物質が侵入、定着しないようにする。以下、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る液晶パネルを構成するＣＦ基板又はＴＦＴ基板の構成を示す平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ’部分の構造を示す断面図である。また、図３は、図２の丸で囲んだ部分を拡大した図である。

図１及び図２に示すように、配向膜塗布工程においては、一般にＣＦ基板及びＴＦＴ基板の表面に配向材を塗布して配向膜を形成する。このとき、画素がマトリクス状に配列される表示領域を覆うように配向膜６を形成すると共に、配向膜６の外側の領域、例えば表示領域とシール材４で囲まれるシール領域との間に、配向膜６に比べて不純物の吸着性の高いポーラスな膜構造のポーラス配向膜７を形成し、不純物を表示領域の外側で効率的に吸着できるようにする。なお、配向膜６は、少なくとも表示領域を覆う領域に形成されていればよく、ポーラス配向膜７は、表示領域の外側に形成されていればよい。

ここで、液晶材５を封入することで液晶材５とシール材４の表層部は接触し、シール材４の表層部よりＮａ、Ｋ、Ｃｌなどの残存不純物イオンが液晶材５中へと移動し始める。この残存不純物イオンは液晶パネルにバイアスが印加されるとより顕著に移動し、配向膜表面に吸着する。また、液晶パネルにバイアスが印加された状態の場合には、シール材４の未硬化成分などが経時的に溶出し始め、同様に配向膜表面に吸着する。

しかしながら、本実施形態の構造では、表示領域よりも外側の領域にポーラス配向膜７が形成されているため、残存不純物イオンや未硬化成分などの汚染物質はポーラス配向膜７に効率的に吸着され、表示領域内へ侵入・定着することを防止することが出来る。その結果、信頼性が格段に向上した高品質の液晶表示装置を提供することが可能となる。

図３（ａ）は上記ポーラス配向膜７の構造を模式的に示した図であり、ポーラス配向膜７は、その表面のみならず、内部にも細孔９を有し、イオン吸着層８として機能する。Ｎａ、Ｋ、Ｃｌなどの残存不純物イオンに対しては、略５０ｎｍ以下の細孔９の径（メソ孔からマイクロ孔）が効果的に吸着させられ、シール材４の未硬化成分に対しては、２０ｎｍ〜２００ｎｍの細孔９の径（メソ孔からマクロ孔）が効果的に吸着させられるので、細孔９の径としてはこの範囲に設定すると良い。本発明であるこのポーラス配向膜７の細孔９の径は略５０ｎｍ以下が好ましく、メソ孔からマイクロ孔まで幅広い細孔分布を有しているものが特に有効である。

上記ポーラス配向膜７の形成方法として、例えば、配向膜塗布工程中の仮乾燥工程において、表示領域外側の配向膜塗布領域の乾燥温度を部分的に高温に上げる手法がある。これより、配向材中の溶剤を急速に飛ばすこと及びイミド化促進で膜が疎になり、ポーラスな膜を形成することが出来る。

また、別の形成方法として、プラズマ処理装置などのアッシング装置により表示領域外側の配向膜塗布領域の配向膜に対し、アッシング処理を行って微細な孔を開けることでポーラスな膜を形成することも可能である。

また、配向材の中に後に溶剤で抽出可能な物質を混合し、この配向膜を表示領域外側の配向膜塗布領域に形成した後、上記溶剤を用いて上記物質を抽出して微細な孔を形成する方法もある。この場合、抽出可能な物質は配向材成分が溶解しないものを使用する必要がある。

また、更に配向材に微細なフィラーを混合して表示領域外側の配向膜塗布領域に製膜した後、フィラーを物理的に除去して微細な孔を形成させる方法もある。

図４のフローを参照して説明すると、配向膜塗布工程中の仮乾燥工程でポーラス配向膜を形成させるレベリング工程を設ける製造方法や、配向膜焼成工程からラビング洗浄工程間にポーラス配向膜を形成させるアッシング工程、溶剤抽出工程及びフィラー除去工程を設けるなどの製造方法が提案できる。このとき、よりポーラスな膜を形成させる為にも、上記ポーラス配向膜形成工程を組み合わせて実施することが望ましい。

また、不純物の吸着効率を向上させるために、図３（ｂ）のように、表示領域外側のポーラスな配向膜を付与する領域の配向膜厚を厚くすることで、実効的な吸着表面積を増加させることもできる。本発明の表示領域の配向膜厚は、パネル品種毎に１０ｎｍ〜２００ｎｍ範囲から膜厚設定がされており、表示領域外側のポーラス配向膜厚を表示領域の前記配向膜厚よりも厚くすることが不純物の吸着をより効果的なものとする。

たとえば、配向膜印刷方式の場合は、表示領域内側の配向膜塗布領域に対向する配向版表面部のレリーフ数に対し、表示領域外側の配向膜塗布領域でのレリーフ数を減らすことで対応することが出来る。この場合、表示領域内側及び表示領域外側の配向膜塗布領域のレリーフ径（レリーフ凸部面積）は一定にする必要がある。同様に、レリーフ凸部面積を小さく或いはレリーフ高さを高くすることでも対応することが出来る。また、言うまでもないが、レリーフ数の減少、レリーフ凸部面積の縮小化及びレリーフ高さの増加を組み合わせることで、より効果を発揮させることができる。また、インクジェット方式の場合は、表示領域内側の配向膜塗布領域に対して、表示領域外側の配向膜塗布領域の方の配向材吐出量或いは吐出数を増加させることで対応することが出来る。

以下、本発明について実施例を参照して説明するが、本発明の要旨を変更しない限り、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

まず、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について、図６を参照して説明する。

一般に液晶パネルは、ＴＦＴ等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスやカラーフィルタ等が形成されたＣＦ基板とを有し、これらの基板の対向面には配向処理が施された配向膜が形成されている。そして、両基板の間には所定の形状のポリマービーズ、シリカビーズ等の絶縁性のスペーサ或いはアクリル樹脂等の絶縁性の柱が配置されて所定のギャップが形成され、そのギャップに封止された液晶の配向方向を少なくとも一方の基板に形成した電極による電界で制御して画像を表示するものである。

従って、信頼性が格段に向上した高品質の液晶表示装置を製造するためには、表示領域内に汚染物質が侵入し、配向膜表面部にこの汚染物質が定着しないようにする必要がある。そこで本実施例では、以下に示す方法で液晶パネルを製造している。

図６に、本発明の液晶パネルを製造する為の配向膜塗布〜配向膜焼成工程の概略図を示す。配向膜塗布工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の表面に配向材を塗布する為に配向版を使用して印刷し、表示領域及び表示領域外側に配向膜を付与した（図６のＡ）。次の配向膜仮乾燥工程において、表示領域については略８０〜９０℃の温度、表示領域外側については前記温度よりも高い略１２０〜１５０℃の温度でレベリングが行えるように、表示領域外側に位置するホットプレート乾燥温度を局所的に上げて行った（図６のＢ）。これにより、仮乾燥工程のリードタイムの短縮化を図りながら、表示領域では印刷性が制御された配向膜を形成させ、表示領域外側ではポーラスな配向膜を形成させることが出来る。次の配向膜焼成工程において、表示領域及び表示領域外側の配向膜の本焼成を行うことにより熱イミド化し、必要とする配向膜を得た（図６のＣ）。その後、ラビング工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面に対し、レーヨンのラビングロールにてラビング処理を行った。続いてラビング洗浄・乾燥工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面、基板裏面に対し、薬液洗浄、純粋洗浄を実施した後、１８５℃の温度でＩＲ乾燥を実施した。次にシール塗布工程において、シール材（ＴＮモードの液晶表示パネルを作製する場合には、シール材の中に導通材としてＡｕボールを混合する）をＴＦＴ基板の所定の位置に外周（補助）シール及び本シールをそれぞれ閉曲線状に塗布した。続いて液晶滴下工程において、液晶材を前記本シール内側に、所定の滴下量を本シール内側領域にマトリックス状（マトリックス状に多数打点）に滴下した。その後貼り合せ工程において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を接触・加圧することで、基板間の画素部及び周辺部に液晶材を均一に拡散させ、基板間のギャップを柱にて均一に形成させた。次に、ＵＶ硬化工程への搬送の際、貼り合せ基板の勘合ずれを防止する為に、シール材の仮止めとして、外周シールに対して部分的に数箇所のＵＶ仮硬化を実施した。それから次のＵＶ硬化工程において、３０００ｍＪのＵＶ照射によりシール材を硬化させた。更に熱硬化工程において、１２０℃の温度で加熱することによりシール材を完全硬化させた。この後、作製した液晶表示パネルは、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）貼付／ＴＣＰ（Tape Carrier Package）圧接工程、基板圧接工程を経て、組立工程でバックライト光源を取り付けられ、液晶表示装置として完成した。

ここで、本実施例の液晶表示装置の信頼性試験を実施した。温度６０℃、湿度６０％環境下での駆動試験において、従来の液晶表示装置を比較として各５台ずつ実施した。その結果、試験開始５００ｈ後で従来の液晶表示装置ではパネル周辺部にムラ及び点状シミなどが発生していたが、本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生はなかった。更に、試験開始１０００ｈ後においても本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生は認められなかった。

次に、本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について、図７を参照して説明する。

図７に、本実施例の液晶パネルを製造する為の配向膜塗布〜プラズマアッシング工程の概略図を示す。前記した第１の実施例と同様に、配向膜塗布工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の表面に配向材を塗布する為に配向版を使用して印刷し、表示領域及び表示領域外側に配向膜を付与した（図７のＡ）。次の配向膜仮乾燥工程においては、表示領域、表示領域外側共に８０℃の温度でレベリングを行い（図７のＢ）、続く配向膜焼成工程において２３０℃の温度で本焼成を行い必要とする配向膜を得た（図７のＣ）。次に、ポーラスな配向膜を形成させる為のプラズマアッシング工程を通した（図７のＤ）。ここでは、表示領域外側の配向膜に対し、局所的なアッシング処理を行った。処理ガスとして酸素或いは窒素と酸素の混合ガスを使用し、リモート式のプラズマヘッドを駆動させてアッシング処理したい表示領域外側に局所的にプラズマを照射し、微細な孔を開けることでポーラスな配向膜を形成した。その後、ラビング工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面に対し、レーヨンのラビングロールにてラビング処理を行った。続いてラビング洗浄・乾燥工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面、基板裏面に対し、薬液洗浄、純粋洗浄を実施した後、１８５℃の温度でＩＲ乾燥を実施した。次にシール塗布工程において、シール材（ＴＮモードの液晶表示パネルを作製する場合には、シール材の中に導通材としてＡｕボールを混合する）をＴＦＴ基板の所定の位置に外周（補助）シール及び本シールをそれぞれ閉曲線状に塗布した。続いて液晶滴下工程において、液晶材を前記本シール内側に、所定の滴下量を本シール内側領域にマトリックス状（マトリックス状に多数打点）に滴下した。その後貼り合せ工程において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を接触・加圧することで、基板間の画素部及び周辺部に液晶材を均一に拡散させ、基板間のギャップを柱にて均一に形成させた。次に、ＵＶ硬化工程への搬送の際、貼り合せ基板の勘合ずれを防止する為に、シール材の仮止めとして、外周シールに対して部分的に数箇所のＵＶ仮硬化を実施した。それから次のＵＶ硬化工程において、３０００ｍＪのＵＶ照射によりシール材を硬化させた。更に熱硬化工程において、１２０℃の温度で加熱することによりシール材を完全硬化させた。この後、作製した液晶表示パネルは、ＡＣＦ貼付／ＴＣＰ圧接工程、基板圧接工程を経て、組立工程でバックライト光源を取り付けられ、液晶表示装置として完成した。尚、ラビング工程をプラズマアッシング工程前に実施してもポーラス配向膜７の形成状態は同様に良好であった。

ここで、本実施例の液晶表示装置の信頼性試験を実施した。温度６０℃、湿度６０％環境下での駆動試験において、従来の液晶表示装置を比較として各５台ずつ実施した。その結果、試験開始５００ｈ後で従来の液晶表示装置ではパネル周辺部にムラ及び点状シミなどが発生していたが、本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生はなかった。更に、試験開始１０００ｈ後においても本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生は認められなかった。

次に、本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について説明する。

前記した第２の実施例と同様に、配向膜塗布〜配向膜焼成までを行い、表示領域及び表示領域外側に必要とする配向膜を得た。次のプラズマアッシング工程において、表示領域外側の配向膜に対して局所的なアッシング処理を行う為、表示領域外側以外の基板表面上をマスクで覆った。そして固定式プラズマヘッドにてダイレクトに基板全面にプラズマを照射し、表示領域外側のみに微細な孔を開けることでポーラスな配向膜を形成した。その後、ラビング工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面に対し、レーヨンのラビングロールにてラビング処理を行った。続いてラビング洗浄・乾燥工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面、基板裏面に対し、薬液洗浄、純粋洗浄を実施した後、１８５℃の温度でＩＲ乾燥を実施した。次にシール塗布工程において、シール材（ＴＮモードの液晶表示パネルを作製する場合には、シール材の中に導通材としてＡｕボールを混合する）をＴＦＴ基板の所定の位置に外周（補助）シール及び本シールをそれぞれ閉曲線状に塗布した。続いて液晶滴下工程において、液晶材を前記本シール内側に、所定の滴下量を本シール内側領域にマトリックス状（マトリックス状に多数打点）に滴下した。その後貼り合せ工程において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を接触・加圧することで、基板間の画素部及び周辺部に液晶材を均一に拡散させ、基板間のギャップを柱にて均一に形成させた。次に、ＵＶ硬化工程への搬送の際、貼り合せ基板の勘合ずれを防止する為に、シール材の仮止めとして、外周シールに対して部分的に数箇所のＵＶ仮硬化を実施した。それから次のＵＶ硬化工程において、３０００ｍＪのＵＶ照射によりシール材を硬化させた。更に熱硬化工程において、１２０℃の温度で加熱することによりシール材を完全硬化させた。この後、作製した液晶表示パネルは、ＡＣＦ貼付／ＴＣＰ圧接工程、基板圧接工程を経て、組立工程でバックライト光源を取り付けられ、液晶表示装置として完成した。

ここで、本実施例の液晶表示装置の信頼性試験を実施した。温度６０℃、湿度６０％環境下での駆動試験において、従来の液晶表示装置を比較として各３台ずつ実施した。その結果、試験開始５００ｈ後で従来の液晶表示装置ではパネル周辺部にムラ及び点状シミなどが発生していたが、本実施例の液晶表示装置では第２の実施例と同様にシミ、ムラの発生はなかった。更に、試験開始１０００ｈ後においても本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生は認められなかった。

次に、本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について説明する。

前記した第１の実施例と同様に、配向膜塗布工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の表面に配向材を塗布する為に配向版を使用して印刷し、表示領域及び表示領域外側に配向膜を付与した（図６のＡ）。このときの印刷版は表示領域内の配向膜塗布領域に対向する配向版表面部のレリーフ数に対し、表示領域外の配向膜塗布領域でのレリーフ数を減らしたものを使用しており、表示領域外側の配向膜厚が表示領域の膜厚よりも厚く形成されるようにしている。次の配向膜仮乾燥工程において、第１の実施例と同様に、表示領域については８０℃の温度でレベリングを、表示領域外側については前記８０℃の温度より高い１２０℃でレベリングが行えるように表示領域外側に位置するホットプレート乾燥温度を局所的に上げて、表示領域外側のみにポーラスな配向膜を形成させた（図６のＢ）。次の配向膜焼成工程において、表示領域及び表示領域外側の配向膜の本焼成を２３０℃の温度で行うことにより熱イミド化し、必要とする配向膜を得た（図６のＣ）。これにより、第１の実施例よりも表示領域外側のポーラスな配向膜面積が増加し、実効的な吸着表面積を増加させることが出来た。その後、ラビング工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面に対し、レーヨンのラビングロールにてラビング処理を行った。続いてラビング洗浄・乾燥工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面、基板裏面に対し、薬液洗浄、純粋洗浄を実施した後、１８５℃の温度でＩＲ乾燥を実施した。次にシール塗布工程において、シール材（ＴＮモードの液晶表示パネルを作製する場合には、シール材の中に導通材としてＡｕボールを混合する）をＴＦＴ基板の所定の位置に外周（補助）シール及び本シールをそれぞれ閉曲線状に塗布した。続いて液晶滴下工程において、液晶材を前記本シール内側に、所定の滴下量を本シール内側領域にマトリックス状（マトリックス状に多数打点）に滴下した。その後貼り合せ工程において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を接触・加圧することで、基板間の画素部及び周辺部に液晶材を均一に拡散させ、基板間のギャップを柱にて均一に形成させた。次に、ＵＶ硬化工程への搬送の際、貼り合せ基板の勘合ずれを防止する為に、シール材の仮止めとして、外周シールに対して部分的に数箇所のＵＶ仮硬化を実施した。それから次のＵＶ硬化工程において、３０００ｍＪのＵＶ照射によりシール材を硬化させた。更に熱硬化工程において、１２０℃の温度で加熱することによりシール材を完全硬化させた。この後、作製した液晶表示パネルは、ＡＣＦ貼付／ＴＣＰ圧接工程、基板圧接工程を経て、組立工程でバックライト光源を取り付けられ、液晶表示装置として完成した。

ここで、本実施例の液晶表示装置の信頼性試験を実施した。温度６０℃、湿度６０％環境下での駆動試験において、従来の液晶表示装置を比較として各５台ずつ実施した。その結果、試験開始５００ｈ後で従来の液晶表示装置ではパネル周辺部にムラ及び点状シミなどが発生していたが、本実施例の液晶表示装置では第１の実施例と同様にシミ、ムラの発生はなかった。更に、試験開始１５００ｈ後においても本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生は認められず良好な表示状態であった。

次に、本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について、図８を参照して説明する。

図８に、本実施例の液晶パネルを製造する為の配向膜塗布〜プラズマアッシング工程の概略図を示す。配向膜塗布工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の表面に配向材を塗布する為にインクジェット塗布装置により、表示領域及び表示領域外側に配向膜を付与した（図８のＡ）。このとき配向材の吐出条件であるが、表示領域内側の配向膜塗布領域に対して、表示領域外側の配向膜塗布領域の方の吐出量及び吐出数を増加させており、表示領域外側の配向膜厚が表示領域の膜厚よりも厚くなるように形成した。次の配向膜仮乾燥工程においては、表示領域、表示領域外側共に８０℃の温度でレベリングを行い（図８のＢ）、続く配向膜焼成工程において２３０℃の温度で本焼成を行い必要とする配向膜を得た（図８のＣ）。次に、ポーラスな配向膜を形成させる為のプラズマアッシング工程を通した（図８のＤ）。ここで、第２の実施例と同様に表示領域外側の配向膜に対し、局所的なアッシング処理を行った。処理ガスとして酸素或いは窒素と酸素の混合ガスを使用し、リモート式のプラズマヘッドで局所的にプラズマを照射し、微細な孔を開けることでポーラスな配向膜を形成させた。この結果、第２の実施例よりも表示領域外側のポーラスな配向膜面積が増加し、実効的な吸着表面積を増加させることが出来た。その後、ラビング工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面に対し、レーヨンのラビングロールにてラビング処理を行った。続いてラビング洗浄・乾燥工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面、基板裏面に対し、薬液洗浄、純粋洗浄を実施した後、１８５℃の温度でＩＲ乾燥を実施した。次にシール塗布工程において、シール材（ＴＮモードの液晶表示パネルを作製する場合には、シール材の中に導通材としてＡｕボールを混合する）をＴＦＴ基板の所定の位置に外周（補助）シール及び本シールをそれぞれ閉曲線状に塗布した。続いて液晶滴下工程において、液晶材を前記本シール内側に、所定の滴下量を本シール内側領域にマトリックス状（マトリックス状に多数打点）に滴下した。その後貼り合せ工程において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を接触・加圧することで、基板間の画素部及び周辺部に液晶材を均一に拡散させ、基板間のギャップを柱にて均一に形成させた。次に、ＵＶ硬化工程への搬送の際、貼り合せ基板の勘合ずれを防止する為に、シール材の仮止めとして、外周シールに対して部分的に数箇所のＵＶ仮硬化を実施した。それから次のＵＶ硬化工程において、３０００ｍＪのＵＶ照射によりシール材を硬化させた。更に熱硬化工程において、１２０℃の温度で加熱することによりシール材を完全硬化させた。この後、作製した液晶表示パネルは、ＡＣＦ貼付／ＴＣＰ圧接工程、基板圧接工程を経て、組立工程でバックライト光源を取り付けられ、液晶表示装置として完成した。

ここで、本実施例の液晶表示装置の信頼性試験を実施した。温度６０℃、湿度６０％環境下での駆動試験において、従来の液晶表示装置を比較として各５台ずつ実施した。その結果、試験開始５００ｈ後で従来の液晶表示装置ではパネル周辺部にムラ及び点状シミなどが発生していたが、本実施例の液晶表示装置では第２の実施例と同様にシミ、ムラの発生はなかった。更に、試験開始１５００ｈ後においても本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生は認められず良好な表示状態であった。

次に、本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について、図５及び図９を参照して説明する。

前記した第１乃至第５の実施例において、表示領域外側に付与する配向膜として、ポリアミック酸の主鎖となるジアミン鎖の長いポリアミック酸分子で調合された配向材を使用して同様に液晶パネルを作製しても良い。

例えば、表示領域の配向膜には、図５（ａ）に示すようなポリアミック酸分子で調合された配向材を使用し、表示領域外側の配向膜には、図５（ｂ）に示すようなポリアミック酸の主鎖となるジアミン鎖の長いポリアミック酸分子で調合された配向材を使用する。図５（ａ）に対し、図５（ｂ）のようにポリアミック酸の主鎖となるジアミン鎖がｍ＝３以上と長いほどポリイミド分子として疎になる傾向にあるので、膜内部までＮａ、Ｋは勿論のこと、ある程度分子量のあるシール材未硬化成分においても浸透し易くなり、吸着量は大きくなる。更にはポリアミック酸のジアミン鎖中のベンゼン環の数を増やすことにより、ジアミン鎖を長くすることが出来る。表示領域外側の配向膜として、本発明のポリアミック酸の主鎖となるジアミン鎖は、ｍ＝３以上が好ましく、特に下地と前記配向膜との膜密着性を考慮するとｍ＝３〜９がより好ましい。また、表示領域外側に形成された配向膜のイミド化率を低くすることによりポリアミック酸含有量を増加させ、更にイオン吸着量を増加させることも可能である。本発明の表示領域の配向膜のイミド化率は７０〜９５％と配向材の種類で異なり、表示領域外側の配向膜のイミド化率としては、表示領域の配向膜の前記イミド化率よりも低くし、特に７０％以下とすることがより好ましい。実施例の１つとして上記構成の液晶パネルを作製し、信頼性試験を実施したので説明する。

図９に本発明の液晶パネルを製造する為の配向膜塗布及び配向膜焼成工程の概略図を示す。前記した第５の実施例と同様に、配向膜塗布工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の表面に配向材を塗布する為にインクジェット塗布装置により、表示領域及び表示領域外側に配向膜を付与した（図９のＡ）。このとき、表示領域内側の配向膜塗布領域に吐出するヘッド内シリンジには図５（ａ）の配向材を、表示領域外側の配向膜塗布領域に吐出するヘッド内シリンジには図５（ｂ）の配向材（ジアミン鎖 ｍ＝３）をそれぞれセットしており、表示領域外側の配向膜が表示領域の配向膜よりも疎な膜質のものが付与される構成にした。尚、表示領域外側の配向膜の膜厚を表示領域の膜厚よりも厚く形成することにより不純物の吸着効率を更に向上させられることは言うまでもない。次の配向膜仮乾燥工程においては、表示領域、表示領域外側共に８０℃の温度でレベリングを行い（図９のＢ）、続く配向膜焼成工程において２３０℃の温度で本焼成を行い必要とする配向膜を得た（図９のＣ）。その後、ラビング工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面に対し、レーヨンのラビングロールにてラビング処理を行った。続いてラビング洗浄・乾燥工程において、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板の配向膜面、基板裏面に対し、薬液洗浄、純粋洗浄を実施した後、１８５℃の温度でＩＲ乾燥を実施した。次にシール塗布工程において、シール材（ＴＮモードの液晶表示パネルを作製する場合には、シール材の中に導通材としてＡｕボールを混合する）をＴＦＴ基板の所定の位置に外周（補助）シール及び本シールをそれぞれ閉曲線状に塗布した。続いて液晶滴下工程において、液晶材を前記本シール内側に、所定の滴下量を本シール内側領域にマトリックス状（マトリックス状に多数打点）に滴下した。その後貼り合せ工程において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を接触・加圧することで、基板間の画素部及び周辺部に液晶材を均一に拡散させ、基板間のギャップを柱にて均一に形成させた。次に、ＵＶ硬化工程への搬送の際、貼り合せ基板の勘合ずれを防止する為に、シール材の仮止めとして、外周シールに対して部分的に数箇所のＵＶ仮硬化を実施した。それから次のＵＶ硬化工程において、３０００ｍＪのＵＶ照射によりシール材を硬化させた。更に熱硬化工程において、１２０℃の温度で加熱することによりシール材を完全硬化させた。この後、作製した液晶表示パネルは、ＡＣＦ貼付／ＴＣＰ圧接工程、基板圧接工程を経て、組立工程でバックライト光源を取り付けられ、液晶表示装置として完成した。

ここで、本実施例の液晶表示装置の信頼性試験を実施した。温度６０℃、湿度６０％環境下での駆動試験において、従来の液晶表示装置を比較として各３台ずつ実施した。その結果、試験開始５００ｈ後で従来の液晶表示装置ではパネル周辺部にムラ及び点状シミなどが発生していたが、本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生はなかった。更に、試験開始１０００ｈ後においても本実施例の液晶表示装置ではシミ、ムラの発生は認められなかった。

なお、上記説明では、ＴＦＴ基板２及びＣＦ基板３の双方にポーラス配向膜７を形成する場合について記載したが、ＴＦＴ基板２又はＣＦ基板３の一方のみにポーラス配向膜７を形成しても、シール材４の残存不純物イオンや未硬化成分に起因する表示不良を抑制することはできる。

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に利用可能である。

本発明の一実施の形態における液晶パネルを構成するＣＦ基板又はＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。 本発明の一実施の形態における液晶パネルの端部〜表示領域間の構造を示す断面である。 本発明の一実施の形態におけるポーラス配向膜の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態における液晶表示装置の製造工程の一部を示すフロー図である。 ポリアミック酸の分子構造例を示す図である。 本発明の第１の実施例における配向膜塗布〜配向膜焼成工程の概略図である。 本発明の第２の実施例における配向膜塗布〜プラズマアッシング工程の概略図である。 本発明の第５の実施例における配向膜塗布〜プラズマアッシング工程の概略図である。 本発明の第６の実施例における配向膜塗布〜配向膜焼成工程の概略図である。 従来の液晶パネルを構成するＣＦ基板又はＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。 従来の液晶パネルの端部〜表示領域間の構造を示す断面図である。 従来（特許文献２）の液晶パネルの端部〜表示領域間の構造を示す断面図である。 従来（特許文献３）の液晶パネルの端部〜表示領域間の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ ＴＦＴ基板
３ ＣＦ基板
４ シール材
５ 液晶材
６、６ａ、６ｂ 配向膜
７ ポーラス配向膜
８ イオン吸着層
９ 細孔
１０ 凹凸部

Claims (11)

1. 一対の基板の対向面に配向膜が形成され、少なくとも一方の基板の表示領域の外側にシール材が形成され、前記一対の基板間に液晶材が封入される液晶表示装置において、
   前記配向膜は、少なくとも前記表示領域を覆うように形成される第１の配向膜と、前記第１の配向膜の外側かつ前記シール材の内側の領域に形成される第２配向膜とで構成され、
   前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜よりもイオン性不純物の吸着性が高いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２の配向膜は、ポーラスな膜構造を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第２の配向膜中の主鎖となるジアミン鎖は、前記第１の配向膜中の主鎖となるジアミン鎖よりも長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２の配向膜のイミド化率は、前記第１の配向膜のイミド化率よりも低いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の液晶表示装置。
5. 前記第２の配向膜の膜厚は、前記第１の配向膜の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の液晶表示装置。
6. 少なくとも、基板表面に配向膜を塗布する塗布工程と、前記配向膜を仮乾燥する仮乾燥工程と、前記配向膜を焼成する焼成工程と、ラビング工程と、ラビング洗浄工程と、をこの順に有する液晶表示装置の製造方法において、
   前記塗布工程では、少なくとも表示領域を覆うように前記配向膜を形成し、
   前記仮乾燥工程から前記ラビング洗浄工程までの間に、前記表示領域外側の前記配向膜を改質し、吸着性を付与することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 前記仮乾燥工程において、前記表示領域外側の乾燥温度を局所的に上げ、前記表示領域外側にポーラスな配向膜を形成することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記焼成工程から前記ラビング洗浄工程までの間に、前記表示領域外側に対してプラズマアッシングを局所的に行い、前記表示領域外側にポーラスな配向膜を形成することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 少なくとも、基板表面に配向膜を塗布する工程と、前記配向膜を仮乾燥する工程と、前記配向膜を焼成する工程と、ラビング工程と、ラビング洗浄工程と、をこの順に有する液晶表示装置の製造方法において、
   前記塗布工程では、表示領域内側よりも前記表示領域外側の方が膜厚が大きくなるように前記配向膜を塗布し、前記表示領域外側の前記配向膜の吸着性を高めることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
10. 前記塗布工程において、前記表示領域内側に対向する部分よりも前記表示領域外側に対向する部分の方が、表面のレリーフ数又はレリーフ凸部面積が小さい配向版、又は、レリーフ高さが大きい配向版を使用して、前記表示領域外側の前記配向膜を厚く印刷することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 前記塗布工程において、インクジェット塗布装置を用い、前記表示領域内側よりも前記表示領域外側の方が、配向材の吐出量又は吐出数が大きくなるように塗布条件を設定し、前記表示領域外側の前記配向膜を厚く形成することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。

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