JP4149156B2 - 液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルの製造方法に関し、特に液晶表示パネル内に滴下注入法で液晶を注入する液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、薄型軽量、低電圧駆動、低消費電力等の長所を生かしパーソナルコンピュータ、テレビ、デジタルカメラ等の表示デバイスとして広く使用されるようになった。液晶表示装置の表示品位向上のために、いろいろな技術が提案されている。マルチドメイン垂直配向方式（ＭＶＡ：Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ方式）は、広い視野角を実現し、高い表示品位を実現した技術である。これに、液晶滴下注入方式を組み合わせることで、より安定した表示品位と生産性が実現される。
【０００３】
液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、一般にガラス等の２枚の透明基板間に液晶を封入した構造であり、一方の基板であるＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ：カラーフィルタ）基板にはブラックマトリックス、カラーフィルタ、共通電極および配向膜等が形成され、他方の基板であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ ＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板には薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）、ゲートバスライン、ドレインバスライン、画素電極および配向膜等が形成されている。
【０００４】
２枚の透明基板間に液晶を注入する方法の一つとして滴下注入法がある。これは、２枚の基板の何れか一方の基板に表示領域を囲むようにシール材を塗布し、減圧雰囲気中で液晶を基板の表示領域上に滴下した後、他方の基板を重ね合わせ大気圧に戻した後シール材を紫外線照射等により硬化する。
次に、図６および図７を用いて、このような従来の液晶パネル組立工程の例を説明する。先ず、出来上がったＣＦ基板、ＴＦＴ基板の共通電極、画素電極上に配向膜を形成するのに先立って、両基板を洗浄する（ステップＳ１）。次に基板上にポリイミド溶液を印刷法により塗布し（ステップＳ２）、まづ８０°Ｃ、１分間程度の低温で焼成し（ステップＳ３）、次に１９０°Ｃ、１０分程度の高温で焼成して配向膜を硬化する（ステップＳ４）。ここで基板は、一旦保管される。次に、図６の（ａ）に示すように、ＣＦ基板、ＴＦＴ基板の何れかの第１の基板１の表示領域２を囲むように光硬化樹脂等のシール材３を塗布し（ステップＳ５）、減圧雰囲気中で、図６の（ｂ）に示すごとく液晶４を基板１の表示領域２上に滴下し（ステップＳ６）、次に図６の（ｃ）のごとく他方の第２の基板５を重ね合わせ加圧し（ステップＳ７）、その後大気圧に戻してシール材３を紫外線等により硬化して（ステップＳ８）、図６の（ｄ）に示す液晶表示パネル６が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ方式に滴下注入法を適用した際に問題となるのは、配向膜に吸着した水分である。配向膜に吸着した水分は、液晶保持率の低下を招き、液晶表示パネルにおける、残像、焼きつき等の表示品位低下の原因となる。しかしながら、滴下注入法では、配向膜形成後に膜に吸着した水分を除去する手段、工程を有していない。すなわち、焼成による配向膜硬化時の水分除去が最後の機会であり、それ以降の保管、組み立ての時に付着した水分は除去されない。そのため、他の注入法の場合と比較して、水分に起因する表示品位の低下がみられるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１の発明では、基板の表面に配向膜を形成し、これにシール材を塗布し、表示領域に液晶を滴下した後、基板を貼り合わせる液晶表示パネルの製造方法において、シール材の塗布直前における配向膜の吸着水分量が４ｗｔ％未満であることを特徴とする。請求項２の発明では、基板の表面に配向膜を形成し、これにシール材を塗布し、表示領域に液晶を滴下した後、基板を貼り合わせる液晶パネルの製造方法において、配向膜形成後、少なくとも該貼り合わせ完了までの期間、該基板を湿度４０％未満の環境下に置くことを特徴とする。請求項３の発明では、配向膜形成後の基板を乾燥空気または乾燥不活性ガスの環境下に置くことを特徴とする。請求項４の発明では、基板の表面に配向膜を形成し、これにシール材を塗布し、表示領域に液晶を滴下した後、基板を貼り合わせる液晶表示パネルの製造方法において、配向膜形成後、貼り合わせ完了までの期間に、該基板が湿度４０％以上の環境に暴露される時間が３０分未満であることを特徴とする。請求項５の発明では、基板の表面に配向膜を形成し、これにシール材を塗布し、表示領域に液晶を滴下した後、基板を貼り合わせる液晶表示パネルの製造方法において、配向膜形成後、液晶滴下の少なくとも３０分前までに、基板を１００°Ｃ以上１８０°Ｃ以下で少なくとも２０分間加熱することを特徴とする。すなわち、本発明は、基板の配向膜形成後、貼り合わせ完了までの期間に、配向膜に吸着する水分量を一定量以下に制御することにより、液晶表示パネルの残像等の発生を防ぎ、表示品位の良い液晶表示装置を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
表１は、シール材塗布直前における基板の配向膜の吸水率（ｗｔ％）と組み立てた液晶表示パネルの残像レベルを観測した結果を示すものである。表１によると、配向膜の吸水率が２％、３％においては、残像の発生はなく、４％では、注意深く観察すれば残像が確認できるレベルであり、５％、６％となると、はっきりとわかる残像発生のレベルであった。つまり、配向膜の吸水率を４％未満に保持できれば、残像発生のない液晶表示パネルを製造できることがわかる。
【０００８】
【表１】

【０００９】
配向膜に吸着する水分は、基板の周囲の環境によるものである。従って、配向膜への水分の吸着を防ぐには、保管環境および組み立て環境の湿度を低くすることが挙げられる。通常、液晶表示パネルの製造環境の湿度は４５％〜６０％程度にコントロールされている。
図１は、配向膜硬化後の基板の放置時間と配向膜の吸水率の関係を示すグラフである。通常の製造環境である室内温度２５°Ｃ、湿度ＲＨ５０％の場合は放置開始から配向膜の吸水率は徐々に増加して約２時間後に６ｗｔ％となり、その後６ｗｔ％にて飽和している。一方、室内温度２５°Ｃ、湿度ＲＨ３８％の環境の場合は、放置開始から配向膜の吸水率は増加するが約１時間後に３ｗｔ％となり、その後３ｗｔ％にて飽和している。図１より、湿度を下げることで、環境中の水分量が減少し、結果として、配向膜に吸着する水分量も減少することがわかる。しかしながら、環境の湿度を下げることは、静電気による障害の原因となってしまう。従って、製造環境全てにわたって湿度を下げることは好ましくない。そこで、水分吸着の可能性のある工程、すなわち、配向膜硬化後の基板保管環境の間、および配向膜硬化後の基板貼り合わせ工程の間のみ、湿度を低下させるだけでよい。
【００１０】
そこで、本発明の第１の実施例では、図２に示すように、配向膜形成後、少なくとも貼り合わせ完了まで湿度４０％未満の環境にて保管、組み立てを行う。配向膜形成までの条件は従来と同様であり、また、その後の基板の貼り合わせまでの工程も従来と同じであるが環境条件が異なる。ここで、貼り合わせ完了とは、基板にシール材を塗布（シール形成）し、液晶を滴下し、２つの基板を重ね合わせるまでをいう。なお、一般に、液晶滴下から貼り合わせまでの工程は、真空に近い減圧雰囲気中で行われるので、当然この間は湿度４０％未満の条件は満たすこととなり、配向膜硬化から液晶滴下工程までの間、湿度４０％未満の雰囲気に保持すればよい。
【００１１】
次に、本発明の第２の実施例では、図３に示すように、湿度４０％未満の環境下で保管、組み立てを行う代わりに、基板上にドライエアをパージしながら保管、組み立てを行う。こうして得られた液晶表示パネルも前記実施例と同等の表示品位を持つ。なお、ドライエアの代わりに、乾燥窒素ガスあるいは乾燥アルゴンガス等の乾燥ガスを用いてもよい。ここで、乾燥ガスの種類は問わないが、基板、環境、人体等への影響を考慮すると、不活性ガスであることが望ましい。
【００１２】
表２は、ドライエアパージの効果を示すもので、ドライエアパージ前に湿度が５０％であったものが、ドライエアパージ後に１０％となり、湿度４０％未満の環境を満足している。
【００１３】
【表２】

【００１４】
本発明の第３の実施例では、図４に示すように、湿度４０％未満の環境下で保管、組み立てを行う代わりに、３０００Ｐａ以下に減圧した環境下で行うもので、この場合も環境の湿度を低下させた場合と同等の効果を得ることができる。
表３は、基板の保管環境における残像のレベルを示すもので、通常環境（２５°Ｃ、ＲＨ５０％）で２４時間保管した後、基板を組み立てたものは、残像の発生が認められた。しかし、２５°Ｃ、ＲＨ３８％に湿度を下げた環境、ドライエアパージ環境、２０Ｔｏｒｒ（約２６６６Ｐａ）の減圧環境下の場合は、何れも、残像の発生は認められなかった。
【００１５】
【表３】

【００１６】
また、基板が通常の製造環境下に暴露される時間を３０分未満にすることにより、配向膜への水分吸着を４ｗｔ％未満に抑えることができる。例えば、湿度４０％未満の保管庫から配向膜硬化済の基板を取り出し、湿度５５％の通常環境エリアを経由して、湿度４０％未満のシール塗布工程に運搬される場合、３０分未満で運搬を完了するようにする。さらに、液晶滴下工程への運搬が必要であれば、それぞれの運搬時間の合計が３０分未満になるように調整する。すなわち、湿度４０％以上の雰囲気に晒される時間の合計が３０分未満になるように調整する。こうして得られた液晶表示パネルは前記実施例の場合と同等の表示品位を持つ。なお、通常は、シール材を塗布した基板の表示領域に液晶滴下し、他方の基板を重ね合わせて貼り合わせ工程を行うが、作業の効率を上げるため、一方の基板にシール材を塗布し、他方の基板に液晶滴下してから貼り合わせ工程に進む場合もある。
【００１７】
これまでの実施例は、配向膜硬化後の配向膜への水分の吸着を防ぐものであるが、すでに、吸着した水分を除去する方法も挙げられる。そこで、実施例４では、図５に示すように、熱処理工程（ステップＳＨ）を追加する。
シール材塗布の少なくとも３０分前までに、配向膜硬化済の基板をクリーンオーブンで、１００°Ｃ、２０分間保持し、その後、シール材を塗布し、真空中で液晶滴下、貼り合わせを行う。すなわち、実施例４では、熱処理以前の基板保管環境、運搬環境によらず、熱処理後３０分以内にシール材塗布を行い、真空環境に移行する。こうすることで、前記実施例の場合と同等の表示品位を有する液晶表示パネルを得ることができる。
【００１８】
表４は、熱処理の効果を示すもので、基板を通常の環境（２５°Ｃ、ＲＨ５０％）に２４時間放置した後８０°Ｃで１時間熱処理したものは、残像の発生が見られたが、通常の環境に２４時間放置した後１００°Ｃで２０分間熱処理した場合は、残像の発生は認められなかった。この理由は、熱処理温度が低い場合は、時間をかけても水分が除去されにくいものと考えられる。
【００１９】
【表４】

【００２０】
表５は、このように、一旦、熱処理した基板を放置した場合の影響を調べたものである。熱処理された基板も、温度が低下すれば再び水分を吸着する。熱処理後の基板を通常環境（２５°Ｃ、ＲＨ５０％）に１時間放置した後に基板の貼り合わせを行ったものは、残像の発生が認められ、放置時間０、即ち直ぐに貼り合わせを行った場合は残像の発生はなく、放置時間３０分の場合は、注意深く観察すれば確認できる残像発生レベルであった。なお、湿度ＲＨ３８％の環境であれば、熱処理した後の基板を１時間放置した場合でも、残像の発生は認められず良好な表示品位の液晶表示パネルが得られた。
【００２１】
【表５】

【００２２】
すなわち、通常環境下に１時間以上放置された基板でも１００°Ｃ以上１８０°Ｃ以下の温度で２０分以上保持することにより、配向膜硬化直後の状態まで水分量を減少することができる。この熱処理の温度については、高温の方がより効果的であるが、あまり高温にすると、配向膜の分解反応が進行してしまう。また、ポリアミック酸タイプの配向膜の場合、膜のイミド化反応が進行し、イミド化率の制御が困難になる。これらは、液晶の配向性に影響し、表示品位にも大きく影響してしまうので、熱処理温度は１００°Ｃ以上、１８０°Ｃ以下となるようにする。また、熱処理時間が２０分以下であると、吸着された水分を十分に除去できない。
【００２３】
なお、この熱処理工程を、さらに３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気中で行うことにより、水分の離脱が早まり、基板に付着した水分の除去はより容易になる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の保管、組み立て時において、基板の配向膜に対する水分の吸着を防ぐことができるので、残像のない液晶表示パネルを製造することができ、液晶表示装置の表示品位の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 放置時間と配向膜の吸水率の関係を示す図。
【図２】 本発明の第１の実施例による液晶表示パネル製造方法の説明図。
【図３】 本発明の第２の実施例による液晶表示パネル製造方法の説明図。
【図４】 本発明の第３の実施例による液晶表示パネル製造方法の説明図。
【図５】 本発明の第４の実施例による液晶表示パネル製造方法の説明図。
【図６】 液晶滴下注入法の説明図。
【図７】 従来の液晶表示パネル製造方法の説明図。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 表示領域
３ シール材
４ 液晶
５ 第２の基板
６ 液晶表示パネル

Claims (1)

1. 基板の表面に配向膜を形成し、これにシール材を塗布し、表示領域に液晶を滴下した後、基板を貼り合わせる液晶表示パネルの製造方法において、
   前記シール材の塗布直前における配向膜の吸着水分量が４ｗｔ％未満であり、
   前記配向膜硬化後、少なくとも貼り合わせ完了までの期間、前記基板を３０００Ｐａ以下に減圧した環境下に置き、
   前記環境下に置く処理の後３０分以内に前記シール材塗布または前記液晶滴下の何れか早い方の工程を行うこと
   を特徴とする液晶表示パネルの製造方法。

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