JP4170123B2 - 液晶表示パネル及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビやディスプレイ等の液晶表示パネルに関し、特に光重合性の材料を含む液晶を滴下注入法で封入し、その後液晶を感光する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられている液晶表示パネルは、２枚の基板の間に液晶を封入し、この液晶の電気光学異方性を利用して電気的な刺激を光学的なスイッチングに利用する表示装置である。液晶が有する屈折率異方性を利用し、液晶に電圧を印加することで、この屈折率異方性の軸の向きを変えることで、液晶パネルの透過光の明るさを制御している。
【０００３】
この様な液晶表示パネルにおいては、液晶に電圧が印加されていない状態での液晶分子の並び方を制御することが非常に重要になってくる。初期の並び方が安定していないと、液晶に電圧を印加した際の液晶分子の方向が不安定となり、結果的に屈折率の制御ができなくなる。
【０００４】
従って、初期形成角度（プレチルト角）の制御が重要である（特許文献１参照）。
【０００５】
この様に、光感光性の材料を含む液晶材料では、初期形成角が重要である。さらに液晶パネルを滴下注入法で作成する場合、液晶も液晶を封止するシール剤も、どちらも感光性の材料であるため、感光する光と材料の特性を制御することが重要になってきた。
【０００６】
【特許文献１】
特開2002-357830号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特に光硬化性のシール剤を感光させる際に、液晶材料をわずかでも感光してしまうと、液晶材料内で不完全な重合反応が開始されてしまうという課題がある。例えば、不完全な重合反応によって、液晶パネルの表示性能が劣化してしまうという課題がある。また、滴下注入法では、液晶材料が広がりきる前に液晶材料の固化が発生するなどの問題もある。
【０００８】
特に、液晶材料に電圧を印加しながら感光することが必要な液晶パネルの場合には、液晶材料を感光させる工程が、液晶パネル製造プロセスの後の工程として設定される。このため、シール剤の感光と液晶材料の感光という２回の感光工程の間には、時間が空いたり、他の工程が挿入されたりする。
【０００９】
従って、光硬化性のシール剤を感光する工程の後、そして電圧を印加しながら液晶材料を感光する工程までに、液晶が不完全な重合をしないことが重要な課題である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、光硬化性のシール剤と光重合性の液晶材料との感光波長領域を分離すると共に、シール剤の感光から液晶材料の感光までの間に、液晶が不完全な重合を起こさないよう液晶材料を調整し、かつ画面の焼き付きなどの性能劣化を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、液晶表示装置の製造方法であって、一方の基板上に重合性材料と光重合開始剤を含有する液晶材料を滴下する工程と、光硬化性材料からなるシール剤を介して前記一方の基板と他方の基板とを貼り合わせる工程と、当該貼り合わせた基板に第１の波長を有する光を照射して前記シール剤を光硬化させる工程と、前記第１の波長より短い第２の波長を有する光を照射して前記液晶材料を光重合させる工程とを有し、前記液晶中の前記光重合開始剤の濃度ｘが、
０＜ｘ≦０．００２（ｗｔ％）
であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法にある。
【００１２】
この様に、液晶材料と光硬化性のシール剤との感光波長を分離すると共に、液晶材料に含まれる光重合開始剤の濃度を上記したとおり調整することによって不完全な重合を防止し、液晶パネルの表示性能の劣化を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、本発明の保護範囲は、以下の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【００１４】
（発明の実施の形態例）
図１は、本発明の実施の形態例における液晶表示装置の一部断面図（１）である。また、図２は、本発明の実施の形態例における液晶表示装置の一部断面図（２）である。これらの図において、同一部分には同一の符号を付ける。
【００１５】
まず、図１（１）において、第１の基板１と第２の基板２の間に、液晶材料３がシール剤４によって封止されている。この液晶材料３は、液晶分子と共に、重合性材料と光重合開始剤とを含有している。この光重合開始剤は、濃度ｘを
０＜ｘ≦０．００２（ｗｔ％）
となるように調整されている。液晶材料３と基板１の間には共通電極５が、また液晶材料３と第２の基板２との間には画素電極６が存在し、共通電極５と画素電極６の間に、直流もしくは交流の電圧を印加する構造となっている。またカラーフィルタ７は光源からの光の余分な輝線を吸収する機能を有する。またそれぞれの基板の表面にはポリイミドなどの配向膜が形成されていてもよい。
【００１６】
また、図１（２）に示すとおり、オーバーコート８をカラーフィルタと画素電極との間に形成してもよい。オーバーコート８を挿入することにより、図示しないバスラインと画素電極６との容量を小さくすることができる。
【００１７】
以下、図１の（１）、（２）を用いて、両者に共通の製造工程を説明する。
【００１８】
まず、第２の基板２に光硬化性のシール剤４を形成し、シール剤で囲まれたパネル部分に公知の滴下注入法によって、液晶材料を複数箇所滴下し、上部から基板１を貼り合わせて、液晶材料をシール剤で囲まれたパネル部に均一に行き渡るようにする。この時既に、第１の基板１及び第２の基板２には、カラーフィルタ７、共通電極５、画素電極６等が形成されており、その形態は、上記したとおりである。
【００１９】
次に、第１の基板側から第１の光ａを基板全面に照射してシール剤４を硬化する。この時に、第１の光ａは液晶材料３にも照射される。第１の光ａは、液晶材料３内の重合反応が起こらない長波長を多く含んだ光である。その波長はおよそ４００ｎｍ以上であり、殆ど可視光領域に含まれる波長を有する光である。
【００２０】
この際、光の波長分布を制御するために、光源の種類だけでなく低波長カットフィルタなど各種のフィルタを組み合わせて使用することも可能である。重合性材料や光重合開始剤の反応する波長域がブロードである、光源からの光の短波長成分を完全に遮断できない等の理由から、不完全な重合反応をすべて除去することは難しいが、前述のように光重合開始材の濃度を低い値にとどめることで抑制することができる。
【００２１】
第１の光は第１の基板１側から基板全面に照射するのみならず、第２の基板側からでも、第１、第２の基板の双方から各基板全面に照射してもよい。
【００２２】
第１の光を照射してから、不完全な重合反応を抑制するためにイエロー灯の環境下、即ち紫外線を含まない環境下で後工程のプロセスを行なう。
【００２３】
液晶の封止を滴下注入法で行なった場合、一般的に次に列挙する後工程を行なう。まず、ＮＩ転移点以上の温度で基板をアニールし、再配向させる工程である。再配向させると、全ての液晶分子は、基板と垂直に配向するか又は水平に配向する。また、純水洗浄工程や、表示画面の切断工程などである。
【００２４】
最後に、液晶材料を完全に感光する第２の光ｂを第１の基板１側から照射する。第２の光ｂは、液晶材料３が含む重合性材料が重合を開始するように、短波長側の強い光を多く含んでいるため、完全な重合反応が開始する。この完全な重合反応が終わるまで、第２の光２の照射を継続し、重合反応終了後に照射をやめる。
【００２５】
この第２の光２を照射する間、共通電極５と画素電極６の間に電圧を印加する。電圧を印加することによって、初期形成角度の制御(プレチルト)を行なうことができる。従って、電圧を印加しない状態であっても液晶分子は、一定の角度を保持したまま安定な状態にあり、ランダムな角度をとることがない。
【００２６】
次に、図２を用いて、その構造と製造工程について説明する。
【００２７】
図２において、図１（１）、（２）に示した構造との差異は、カラーフィルタ７が第１の基板１側にあり、更に共通電極６がカラーフィルタ７と液晶材料３との間に形成されていることである。この様に、カラーフィルタを第１の基板１に形成した効果は、製造工程の説明で行なう。
【００２８】
次に製造工程について説明する。
【００２９】
まず、第１の基板１側から、第１の光ａを基板全面に照射して、シール剤４を固化する。この時液晶材料に向かう光はカラーフィルタ７がカットする効果がある。また、カラーフィルタを透過して液晶材料がわずかに感光されてしまっても、液晶材料内の光重合開始剤を上記したとおり制御してあるので、不完全な重合反応は最小限にとどめられる。
【００３０】
次に、シール剤を固化した後は、第２の基板２側から、第２の光ｂを照射する。この時、液晶には電圧を印加して、初期形成角度の制御、即ちプレチルトを行なう。
【００３１】
以上、説明した製造工程によって硬化した光硬化型のシール剤と、プレチルトさせるために電圧を印加しながら感光させた光重合性の液晶材料とからなる液晶パネルにおいて、表示性能の劣化（以下、焼き付き現象）を低減させるため、各種の重合性材料、光重合開始剤、及び液晶分子について検討した。その結果、光重合開始剤は第２の光の照射量を減らし、短時間で重合反応が終了するため生産性の向上には寄与するが、画像の焼き付きの原因となっていることが判明した。
【００３２】
電圧を印加することによって液晶分子の初期形成角度を規定する液晶の場合、第２の光ｂ照射時の重合反応を助ける光重合開始剤の濃度が高いと、重合に要する時間は短くなるが、完成品としての液晶パネルでは表示画面の焼き付き現象は悪化することが分かった。また、液晶材料中に光重合開始剤を全く添加しなかった場合は、重合に要する時間は長くなるものの、完成品の表示画像の焼き付き現象は、相対的に軽減する。従って、焼き付き現象を改善するには、光重合開始剤の濃度は低い方がよい。
【００３３】
即ち、液晶材料中の光重合開始剤を、極めて僅かの添加量にしているので、第１の光を基板全面に照射した際に、わずかに不完全な重合反応が起こったとしても、画像の焼き付き現象を低減することができる。
【００３４】
光重合開始剤の重合前の液晶材料中での濃度ｘ（ｗｔ％、以下同じ）、重合性材料の重合前の液晶材料中での濃度ｙ、液晶分子の重合前の液晶材料中での濃度ｚ、焼き付き率αとしたとき、光重合開始剤の濃度ｘは、
０＜ｘ≦０．００２（ｗｔ％）であることが望ましい。特にｘが０に最も近づいた時、焼き付き率αが最も低くなる。
【００３５】
焼き付き率はαは次のようにして求めている。白黒のチェッカーパターンを液晶パネルの表示領域に長時間表示させる。その後、表示領域全面に所定の中間調を表示させ、白表示領域の輝度βと黒表示領域の輝度γとの差を（β−γ）を求め、その輝度差（β−γ）を黒表示領域の輝度γで除して焼き付き率を求める。
【００３６】
即ち、
焼き付き率α＝（（β−γ）／γ）×１００（％）
である。
【００３７】
図３は、光重合開始剤の濃度と焼き付き率との関係を示す図である。図３は横軸に光重合開始剤の濃度（ｗｔ％）をとり、縦軸に焼き付き率（％）をとっている。上記したとおり、光重合開始剤の濃度は０．００２（ｗｔ％）以下であることが好ましく、液晶材料中に光重合開始剤が全く添加されない時に焼き付き率が最も低くなる。一般的な観察者から見て、液晶パネルの表示画面の焼き付き率αが５〜６％程度であれば実用上問題なく、１０％程度になると画像の焼き付き現象が気になり出す。図３に示すグラフによって、光重合開始剤濃度が０．００２ｗｔ％以下なら焼き付き率は６％以下であり、実用上問題ない特性が得られる。
【００３８】
従って、液晶材料３中の光重合開始剤の濃度ｘを、
０＜ｘ≦０．００２（ｗｔ％）にあらかじめ調整しておくことによって、第１の光１によって基板全面を照射し、光硬化性のシール剤を感光した時に、液晶材料がわずかに感光されたとしても、ゆるやかに進む不完全な重合反応による表示性能の劣化を最小限に抑えることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、液晶材料と光硬化性のシール剤との感光波長を分離すると共に、液晶材料に含まれる光重合開始剤の濃度を上記したとおり調整することによって不完全な重合を防止し、液晶パネルの表示性能の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例における液晶表示装置の一部断面図（１）である。
【図２】本発明の実施の形態例における液晶表示装置の一部断面図（２）である。
【図３】光重合開始剤の濃度と焼き付き率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 液晶材料
４ シール剤
５ 共通電極
６ 画素電極
７ カラーフィルタ
８ オーバーコート

Claims (5)

1. 液晶表示装置の製造方法であって、
   一方の基板上に重合性材料と光重合開始剤を含有する液晶材料を滴下する工程と、
   光硬化性材料からなるシール剤を介して前記一方の基板と他方の基板とを貼り合わせる工程と、
   当該貼り合わせた基板に第１の波長を有する光を照射して前記シール剤を光硬化させる工程と、
   前記第１の波長より短い第２の波長を有する光を照射して前記液晶材料を光重合させる工程とを有し、
   前記液晶中の前記光重合開始剤の濃度ｘが、
   ０＜ｘ≦０．００２（ｗｔ％）
   であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記シール剤の硬化工程において、前記第１の波長を有する光を基板全面に照射することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 請求項１において、
   前記第１の波長が可視光領域の波長であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 請求項１において、
   前記液晶材料を第２の波長を有する光で光重合させる工程において、該液晶に電圧を印加しながら光重合させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. ２つの基板間に挟まれた液晶を封止するシール剤を有する液晶表示装置において、
   前記液晶材料は第３の波長を有する光で光重合する重合性材料と、光重合開始剤とを含有し、
   前記シール剤は第３の波長より長い第４の波長を有する光で光硬化する光硬化性材料からなり、
   前記光重合開始剤の濃度ｘが、
   ０＜ｘ≦０．００２（ｗｔ％）
   であることを特徴とする液晶表示装置。

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