JP4133378B2

JP4133378B2 - 液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JP4133378B2
Application number: JP2003022625A
Authority: JP
Inventors: 貴典奥村; 伸田畑; 慎也峯田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: JP2004233689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Asistants）などには液晶表示素子が用いられている。液晶表示素子には、反射型と半透過型と透過型とがある。一般に、このような液晶表示素子は平行に配置された２枚の基板の間に液晶を封入した構造をしており、「液晶パネル」とも呼ばれる。反射型と半透過型の液晶パネルは、一方の基板の表面にはＡｌ，Ａｇなどで作製した反射電極を有し、他方の基板の表面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極を有する。したがって、この種の液晶パネルは厚み方向に関して非対称な構造をしている。また、透過型液晶パネルにおいても、一方の基板の表面に透明電極としてＩＴＯを有し、他方の基板の表面にＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）を有する場合などのように両基板の透明電極のタイプが異なる場合には同様に非対称な構造となる。
【０００３】
このような非対称構造の液晶パネルにおいて、液晶中に不純物が多量に存在し、なおかつ液晶中を電荷が移動できる場合、液晶パネル内に設けられた各々の電極の酸化還元電位がそもそも異なるため、電池反応が起こり、内部電界が発生する。液晶の駆動波形に直流成分がある場合、この内部電界に起因して、いわゆる焼き付きが発生する。「焼き付き」とは、長時間一定パターンの表示を行なった後にそのパターンの表示をやめても依然としてそのパターンが画面に残って見える現象である。
【０００４】
この問題を解決するために、たとえば特開平９−２４４０６８号公報（特許文献１）では、反射電極の材料にタングステンを用いることでＩＴＯとの間の酸化還元電位差を極力小さくし、電池効果に起因する内部電界の発生を防止するようにしている。また、特開平７−２１８９１６号公報（特許文献２）では、上下基板の配向膜の表面状態を異なるようにすることでイオン性不純物の吸着性を小さくして、直流成分を有する非対称な駆動波形が印加されてもイオン吸着による画面表示の影響を小さくしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２４４０６８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−２１８９１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
反射型の液晶表示素子において、タングステン製の反射電極を用いる場合、反射電極をパターニングするために特殊なエッチング液を用いる必要があり、他機種と同一ラインを共用して生産することが困難となる。また、反射電極をタングステンで形成したからといって酸化還元電位差は完全にはなくならないので結局いくらかの内部電界が発生し、焼き付きを引き起こす。さらに、タングステンの反射率は、ＡｌやＡｇより低いため、タングステン製の反射電極を用いた液晶表示素子では明るい表示を得ることができず、表示品位を極端に低下させてしまうという問題点もある。
【０００８】
さらに、特許文献１，２に示される先行技術では、不純物イオンが液晶パネル内に存在することには変わりないので、時間が経過すると、結局、電池効果をもたらし、電池反応の進行に伴って吸着量が変動することにより、表示品位が低下する。このことも問題となる。
【０００９】
そこで、本発明は、時間経過による表示品位低下や焼き付きを防止できる液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示素子の製造方法は、液晶を封入するための空間を内部に有する液晶パネルを真空中で加熱する真空アニール工程と、前記真空アニール工程の後に前記空間の中に液晶を注入する液晶注入工程とを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（製造方法）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における液晶表示素子の製造方法について説明する。まず、２枚のガラス基板を用意する。アレイ基板となるべき一方のガラス基板の表面にＡｌからなる反射電極を有するＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイを作製する。カラーフィルタ基板となるべき他方のガラス基板の表面にはＩＴＯ電極を作製する。これら２枚のガラス基板の電極を形成した側の表面に配向膜の材料となるポリイミドを塗布し、加熱によって硬化させる。こうして表面を覆うように配向膜が形成される。この配向膜としてのポリイミド膜の表面をラビング処理する。ここで用いるポリイミドの種類は特に限定するものではなく、加熱硬化後のラビング処理によって液晶配向能を発現するものであればよく、一般に市販されているポリアミック酸溶液タイプ、可溶性ポリイミド溶液タイプ、その混合タイプのいずれであっても用いることができる。またラビングの方向、強度も特に限定するものでなく、ラビング後に十分な液晶配向能を発現する条件であればよい。
【００１２】
これら２枚のガラス基板に対して、常法に従って、スペーサを散布し、シール材を塗布ないし印刷する。２枚のガラス基板を、シール材を挟み込むように重ね合わせ、シール材のキュア温度に応じて熱圧着処理を行なう。シール材の種類、スペーサの種類についても特に限定するものではなく、一般に製品化されているものを用いることができる。またシール材の印刷のパターンも特に限定するものではなく、真空注入用シールパターン、毛細管注入用シールパターンのいずれも用いることができる。
【００１３】
熱圧着処理を行ない、シール材を硬化させた後、このガラス基板の複合体を液晶パネルとして使用すべきサイズに切断し、液晶を注入する前の状態、すなわちいわゆる「空（から）の液晶パネル」の状態で、真空アニール工程として、約１．３３×１０^-1ｋＰａ（約１Ｔｏｒｒ）、１５０℃の条件下で１時間維持する処理を行なった。その後、液晶注入工程として、シールパターンに応じた方法で液晶材料を注入する。さらに、封止材で注入口を封止した。ここで用いる封止材の種類は特に限定するものではなく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。
【００１４】
作製した液晶パネルの上下２枚のガラス基板のうち、ＩＴＯ電極を設けたガラス基板の外側に偏光板を貼付した。偏光板の仕様は特に限定するものではなく、液晶パネルの上下基板に十分な電圧を印加したときに、印加しないときに比べてその反射率が変化する仕様であればよい。
【００１５】
こうして作製した液晶パネルをサンプルＮｏ．１とする。
（実験）
この液晶パネルの上下のガラス基板からそれぞれ端子を取り出し、５Ｖｐ−ｐ、６０Ｈｚの矩形波を印加した。この状態では印加電圧の正極性、負極性に対応した反射光の振動が見られる。印加電圧にバイアス成分を徐々に増加するように印加していき、反射光の振動が見られなくなるバイアス電圧の値Ｖinnerを求めた。この電圧値は液晶パネルの有する電池効果を相殺する電圧値に相当する。したがって、この電圧値は液晶パネルに存在する電池効果の程度を評価するために用いることができ、Ｖinnerの値が小さいほど好ましいということができる。
【００１６】
（作用・効果）
上述のように反射光の振動を観察した結果、本実施の形態で作製した液晶パネルではＶinnerが２０ｍＶと非常に小さく、電池効果が低減されていることが確認できた。
【００１７】
さらにこの液晶パネルに、白と黒とからなる格子縞模様を１０００時間表示し、その後、反射率が完全白表示時の５０％（以下、この状態を「相対反射率５０％」という。）となるような電圧を印加して表示を行なったところ、焼き付きは見られず良好な特性を示した。また、表示品位の低下は見られなかった。
【００１８】
このほかに、同様の製造方法で、真空アニール処理の条件をそれぞれ変えてサンプルＮｏ．２〜Ｎｏ．５を作製した。さらに、比較例として、真空アニール処理の条件をそれぞれ変えてサンプルＮｏ．６および７を作製した。
【００１９】
サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．７における真空アニール処理の条件と、Ｖinnerの測定結果と、焼き付きの観察結果とを整理したものを表１に示す。焼き付きの観察結果は、焼き付きが見られなかったものを○、若干見られたものを△、はっきりと見られたものを×として扱っている。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１に示した結果のうち、サンプルＮｏ．６とそれ以外とを比較すれば、焼き付きを防止するには、真空アニール工程の際に２０℃といった常温ではなく１３０℃以上の高温に加熱することが必要であることが読み取れる。また、サンプルＮｏ．７とそれ以外とを比較すれば、圧力は、ある程度以下にすることが必要であることがわかる。なお、本明細書で「真空」あるいは「真空状態」とは、厳密な意味での真空、すなわち圧力０の状態のみを指すのではなく、圧力が約１．３３×１０^-1ｋＰａ（約１Ｔｏｒｒ）以下の状態のように、大気圧に比べて十分低い状態も含むものとする。
【００２２】
表１に示したＶinnerの測定結果を参照すると、温度を１７０℃としたサンプルＮｏ．４が最も小さくなっている。これは真空アニール工程の際に特に高い温度とすることで、電池効果の原因となる不純物をより確実に除去できたためと推察される。したがって、真空アニール工程の際には液晶パネルを損傷しない範囲でなるべく高い温度とすることが好ましいと考えられる。しかし、工程を実施する上で現実的には、１５０℃以上とすることが好ましいといえる。サンプルＮｏ．３をＮｏ．１と比較すると、温度は１３０℃であっても、処理時間を２時間と長くすることで同じＶinnerの値を実現できている。しかし、生産性の観点からは、処理時間は短くすることが好ましく、その意味では、サンプルＮｏ．１のように、約１．３３×１０^-1ｋＰａ（約１Ｔｏｒｒ）以下で１５０℃以上に加熱した状態を１時間以上継続することが好ましい。
【００２３】
（実施の形態２）
（製造方法）
図２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における液晶表示素子の製造方法について説明する。熱圧着処理を行なったガラス基板の複合体を液晶パネルとして使用すべきサイズに切断し、空の液晶パネルを得るところまでの工程については、実施の形態１に説明したものと同じである。本実施の形態では、この空の液晶パネルに対して、真空アニール処理を行なう前に、加圧アニール工程として、大気圧または大気圧よりも高い圧力の環境下で加熱する工程を行なう。温度および圧力の変化を図２に示す。
【００２４】
加圧アニール工程の後に、実施の形態１でサンプルＮｏ．１の製造方法として説明したような真空アニール工程を行なう。さらにその後に行なう液晶注入工程以降は、実施の形態１と同様である。
【００２５】
（作用・効果）
空の液晶パネルに対して、真空状態で加熱を行なう場合、液晶パネルの各部の温度上昇は主に炉の内面からの輻射熱のみによることとなる。その場合、液晶パネルの各部を均一にかつ迅速に加熱するには多大な輻射熱を必要とする。しかし、本実施の形態のように、真空アニール工程の前に加圧アニール工程を行なうことによって、液晶パネル内部に気体が入った状態のまま加熱されることになる。その場合、液晶パネル内部の気体が熱を伝える媒体となる。したがって、輻射熱以外に気体を通じた伝導によっても液晶パネルの各部に熱が行き渡るので、液晶パネルの全体の温度を速やかに上げることができる。よって、温度を所定値まで上昇させるのに要する時間を短縮することができる。また、加熱の過程を安定させることができる。加圧アニール工程における圧力は、大気圧以上であればよいが、好ましくは大気圧の１〜５倍がよい。加圧時の気体は、乾燥した窒素や不活性ガスが好ましいが、特に限定するものではなく、使用に際して危険を伴わないガスであれば問題ない。
【００２６】
本実施の形態における製造方法によって得た液晶表示パネルにおいて、実施の形態１と同様に評価試験を行なったところ、反射光の振動が見られなくなるバイアス電圧の値Ｖinnerは１５ｍＶであった。すなわち、加圧アニール工程を追加したことで実施の形態１におけるサンプルＮｏ．１よりもＶinnerを小さくすることができた。
【００２７】
さらにこの液晶パネルに、白と黒とからなる格子縞模様を１０００時間表示し、その後、相対反射率５０％となる表示を行なったところ、焼き付きは見られず良好な特性を示した。また、表示品位の低下は見られなかった。
【００２８】
なお、ここでは真空アニール工程として実施の形態１のサンプルＮｏ．１に対して施したものと同じ条件の処理を施したが、真空アニール工程の処理条件はこれに限らず、真空中で加熱するものであればよい。
【００２９】
（実施の形態３）
（製造方法）
図３を参照して、本発明に基づく実施の形態３における液晶表示素子の製造方法について説明する。基本的には、実施の形態２と同様であるが、加圧アニール工程の後に真空アニール工程を行なうという一連のサイクルを、実施の形態２では１回行なったのみであるのに対して、実施の形態３では複数回繰返す。このときの温度および圧力の変化を図３に示す。加圧する圧力や気体の種類に関する留意事項は実施の形態２と同様である。サイクルの繰返し数は２回のみでもよいが、多ければ多いほどよい。
【００３０】
（作用・効果）
本実施の形態における製造方法によって得た液晶表示パネルにおいて、実施の形態１と同様に評価試験を行なったところ、反射光の振動が見られなくなるバイアス電圧の値Ｖinnerは１０ｍＶであった。すなわち、実施の形態２におけるサンプルよりもさらにＶinnerを小さくすることができた。
【００３１】
さらにこの液晶パネルに、白と黒とからなる格子縞模様を１０００時間表示し、その後、相対反射率５０％となる表示を行なったところ、焼き付きは見られず良好な特性を示した。また、表示品位の低下は見られなかった。
【００３２】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、時間経過による表示品位低下を防止し、焼き付きを低減した液晶パネルを生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示素子の製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示素子の製造方法に含まれる一部の工程における温度および圧力の変化を示すグラフである。
【図３】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示素子の製造方法に含まれる一部の工程における温度および圧力の変化を示すグラフである。

Claims

液晶を封入するための空間を内部に有する液晶パネルを真空中で加熱する真空アニール工程と、
前記真空アニール工程の後に前記空間の中に液晶を注入する液晶注入工程とを含み、
前記真空アニール工程の前に前記液晶パネルを大気圧よりも高い圧力の環境下で加熱する加圧アニール工程を含み、
前記加圧アニール工程と前記真空アニール工程とを交互に複数回繰返して行なう、液晶表示素子の製造方法。