JP4458583B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配向膜を備えた液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、一対の絶縁基板の間に液晶材料が封入されてなり、各絶縁基板にあって液晶材料と接する面にはそれぞれ配向膜が設けられている。この一対の配向膜は、初期状態（電圧無印加時）における液晶材料の配向の様式を決定するものであり、液晶材料と接する表面に多数の微細な溝が互いに平行に形成されたものである。
【０００３】
ノーマリホワイトモードのツイストネマティック液晶である場合、例えば、上記一対の配向膜は、溝の方向が互いに略垂直になるように配置され、各絶縁基板の外面側に貼り付けられる偏光板は、偏向方向がそれぞれの配向膜に一致するようにして、互いに略垂直に配置される。このような一対の配向膜の作用により、電圧無印加時の液晶分子は、一方の配向膜から他方の配向膜へと近づくにつれて、一方の配向膜の溝に沿った方向から、他方の配向膜の溝に沿った方向へと徐々に配向方向を変える。そのため、液晶層が略９０°の偏光性を持ち光を透過することとなる。すなわち、液晶表示装置の各画素は、電圧無印加のときに白表示を行う。一方、電圧印加時には液晶層の偏光性が失われて黒表示を行う。
【０００４】
このような液晶表示装置を製造する際には、上記一対の絶縁基板がそれぞれ作成された後、例えば、いずれかの絶縁基板の四周に沿ってシール材が配され、このシール材を介して両絶縁基板が貼り合わされる。これにより、近接配置される一対の絶縁基板と四周のシール材とからなるセル構造体が形成される。次いで、このセル構造体中の狭小な空間に液晶材料が封入される。
【０００５】
液晶材料が封入されたセル構造体は、「再配向処理」に供される。これは、セル構造体の全体を一旦加熱した後に室温付近まで冷却する操作により、液晶材料の配向状態を安定化または向上させる処理である。再配向処理は、主として、液晶材料の注入時に乱れた配向膜の配向を本来の配向に戻すための、一種のアニーリング処理である。
【０００６】
従来の再配向処理においては、昇温した恒温室中にて加熱した後、空冷を行っていた。例えば、図４のフローチャートに示すように、１００℃に設定された恒温室中に１００℃３０分間保持した後、室温の空気を送り込んで空冷していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように作成された液晶表示装置において、画像表示面の縁部に、液晶材料の配向が所定の配向と大きく異なる異常配向（ツイストリバース）が発生することがあり、ツイストリバースがある程度以上発生すると液晶表示装置の表示品位を損なうため、問題となっていた。
【０００８】
本発明者は、画像表示面の縁部におけるツイストリバースの発生の原因について鋭意検討した結果、まず、再配向処理の冷却工程に問題があることを突きとめた。すなわち、冷却工程の条件を種々変化させて見たところ、ツイストリバースの発生が充分に少ないかほとんど認められない場合があることを見いだした。
【０００９】
本発明者は、さらに検討を行った結果、特に冷却工程における、セル構造体の表面温度のばらつき、すなわち、セル構造体の表面についての最高温度と最低温度との差を、所定範囲内に抑えることにより、ツイストリバースの発生を充分に抑えることが出来ることを見いだした。
【００１０】
なお、１００℃に加熱したセル構造体を、従来技術にしたがい、ある送風条件下に空冷した場合、ツイストリバースに起因する表示品位の不良が見られたが、この冷却工程中におけるセル構造体の表面温度のばらつきを測定したところ、約４０℃にも達していた。また、この冷却工程における平均冷却速度は、例えば０．２７℃／秒であって、１００℃から２５℃までの冷却に約２８０秒といった比較的長い時間を要していた。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、配向膜を備えた液晶表示装置の製造方法において、ツイストリバースの発生を充分に抑えることにより表示品位の不良を防止することができる方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の液晶表示装置の製造方法は、一の主表面上に配線パターン及びこれを覆う第１配向膜が設けられた第１基板と、一の主表面上に少なくとも第２配向膜が設けられた第２基板とを、これら基板間の距離を一定に保持するための支持体が挟まれ、前記の第１及び第２配向膜が対向配置されるようにして貼り合わせて、セル構造体を作成する工程と、前記セル構造体中に液晶材料を封入する液晶封入工程とを備え、さらに、この液晶封入工程の後に、前記の第１及び第２配向膜による前記液晶材料の配向状態を安定化または向上させる再配向処理のために、前記セル構造体を加熱する加熱工程と、これに続いて前記セル構造体を冷却する冷却工程とを備えた液晶表示装置の製造方法において、前記冷却工程において、前記セル構造体の表面についての最高温度と最低温度との温度差が３０℃以下に保たれることを特徴とする。請求項４の液晶表示装置の製造方法は、前記加熱工程が、前記セル構造体を８０〜１２０℃のホットプレートの間に８０〜１５０秒間保持することにより行われ、前記冷却工程が、前記セル構造体を２０〜３０℃のコールドプレートの間に保持することにより行われることを特徴とする。
【００１３】
これにより、再配向処理の工程における、ツイストリバースの発生を充分に抑えることができ、したがって、ツイストリバースに起因する表示品位の不良を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について、図１〜３を参照して説明する。
【００１５】
図１は、実施例に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートであり、図２は、液晶表示装置を構成する、アレイ基板及び対向基板を示す模式的な斜視図である。
【００１６】
実施例の液晶表示装置は、例えば画像表示領域の対角寸法が１３．３インチのＴＮ−ＴＦＴ（ツイストネマチック液晶・薄膜トランジスタ）型である。
【００１７】
ガラス基板上にスイッチ用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４を含む配線パターンが形成されたアレイ基板１１と、ガラス基板上にカラーフィルタ２２が形成された対向基板２１とが、これら基板１１，２１間の距離を一定に保持する、スペーサ及びシール材３０を介して貼り合わされる。
【００１８】
アレイ基板１１は、図２中に模式的に示すように、ガラス基板上の周縁部以外の領域（画像表示領域）に、信号線や走査線などの配線１３と、これら配線１３により画される画素ごとに配置される、ＴＦＴ１４及び画素電極１５とを備え、図示しないが、これら配線パターンを覆う最表層に液晶配向膜を備える。ここで、各画素電極１５がそれぞれの画素の開口部に相当し、配線１３は画素電極１５間の非開口部に延びるように配置される。液晶配向膜は、例えば、ポリイミド樹脂からなる膜を形成した後、ラビングにより微細な溝を形成する配向処理を加えたものである。
【００１９】
図２中に模式的に示すように、アレイ基板１１は、さらに、ガラス基板上の周縁部（画像非表示の「額縁」領域）に、駆動回路１７と、外部接続用の電極パッド１８とを備える。
【００２０】
対向基板２１は、カラーフィルタ２２と、これを覆う、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）の透明導電膜からなる共通電極と、さらにこの共通電極を覆い対向基板２１の最表層をなす液晶配向膜とを備える。カラーフィルタ２２は、赤色フィルタ２２Ｒ、緑色フィルタ２２Ｇ及び青色フィルタ２２Ｂが、この順で繰り返されるようにして、ストライプ状に配列されたものである。隣合う二つの着色膜の間には、細帯状の光吸収体２２ＢＭが配置されている。
【００２１】
シール材３０は、アレイ基板１１と対向基板２１とを接着して貼り合わせるとともに、液晶材料の注入後において、この液晶材料を封止保持するためのものであるが、基板１１，２１間の距離を一定に保持する支持体の役割も果たす。しかし、多くの場合、画像表示領域内に複数のスペーサが配置されて、基板１１，２１間の距離のばらつきが抑えられる。スペーサは、いずれかの基板１１，２１上に散布される微小球、またはいずれかの基板１１，２１上に形成される微小突起として形成される。
【００２２】
上記のようにアレイ基板１１と対向基板２１とを貼り合わせてセル構造体１を作成した後、液晶材料を注入し、注入口３１を封止する。
【００２３】
そして、液晶材料を封入したセル構造体１を再配向処理に供する。再配向処理は、ホットプレートによる加熱と、これに続くコールドプレートによる冷却とにより、以下のように行った。
【００２４】
予め、一対のホットプレートを温度１００℃に、一対のコールドプレートを２５℃に調整しておいた。そして、セル構造体１を、一対のホットプレートの間に１２０秒間保持した後、直ちに、一対のコールドプレートの間へと移した。
【００２５】
コールドプレートとしては、充分な熱容量または温度調整機能を備えるものをＤ採用した。これにより、実施例の範囲においては、コールドプレート間に保持されるセル構造体１の表面温度のバラツキ、すなわち、最も冷却の遅れた個所の温度（最高温度）と最も冷却の進んだ個所の温度（最低温度）との差が、冷却開始から完了に至るまで、常に３０℃以下、好ましくは２５℃以下に保たれるようにした。
【００２６】
コールドプレートは、例えば、充分な厚さ及び縦横の寸法を有する、鉄やアルミ等の金属ブロックであり、この金属ブロック中に常温の水などの冷媒を循環させる配管が備えられていても良い。
【００２７】
コールドプレート間に保持されたセル構造体１は、表面温度で見た場合、８℃／秒以上の平均冷却速度で冷却された。すなわち、１００℃から２５℃まで冷却するのに要する時間（冷却工程のタクトタイム）は、１０秒未満であった。
【００２８】
図３のグラフには、セル構造体１の表面温度のバラツキと、ツイストリバースの発生頻度との関係を示す。表面温度のバラツキは、セル構造体１の表面の数カ所に貼り付け式の熱電対を配置することにより測定し、ツイストリバースの発生は、完成した液晶表示装置を点灯させた場合の、画像表示面の縁での表示の乱れを細部まで観察することにより評価した。
【００２９】
図３中に、表面温度のバラツキが３０℃を越えるプロットが比較例として含まれているが、これは、実施例で用いたと同様のコールドプレートを局部的に加温するなど温度のバラツキを故意に大きくして得られたプロットである。しかし、熱容量や熱伝導性の充分でないコールドプレートを用いた場合に、比較例と同様の結果が得られることは別の実験により確かめられている。
【００３０】
図３から知られるように、コールドプレートの条件など冷却工程の装置・条件を工夫してバラツキを２５℃以下（２４℃及び２５℃弱のプロット）とした場合には、ツイストリバースが全く観察されなかった。また、表面温度のバラツキが約２７℃である場合には、少量のツイストリバースの発生が見られたが、表示品位にはほとんど影響がない程度であった。
【００３１】
表面温度のバラツキが３０℃弱である場合には、ツイストリバースが比較的多量に発生したが、表示品位不良とまでは言えないと判断された。これに対して、表面温度のバラツキが３０℃を越える場合には、多量のツイストリバースの発生により表示品位が不良であると判断された。
【００３２】
以上に説明したように、本実施例によると、再配向処理における冷却工程の条件を適当なものとすることにより、ツイストリバースに起因する表示品位の不良ないしは低下を充分に防止することができた。
【００３３】
しかも、空冷等による冷却に比べ、冷却工程に要する時間（タクトタイム）を大幅に短縮できた。
【００３４】
【発明の効果】
配向膜を備えた液晶表示装置の製造方法において、ツイストリバースの発生を充分に抑えることにより表示品位の不良を防止することができる方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】液晶表示装置を成すセル構造体（アレイ基板と対向基板とを貼り合わせたもの）の模式的な分解斜視図である。
【図３】再配向処理のための冷却工程における、セル構造体の表面温度のバラツキと、ツイストリバースの発生頻度との関係を示すグラフである。
【図４】従来技術に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ アレイ基板
１４ ＴＦＴ
２１ 対向基板
３０ シール材

Claims (5)

1. 一の主表面上に配線パターン及びこれを覆う第１配向膜が設けられた第１基板と、一の主表面上に少なくとも第２配向膜が設けられた第２基板とを、これら基板間の距離を一定に保持するための支持体が挟まれ、前記の第１及び第２配向膜が対向配置されるようにして貼り合わせて、セル構造体を作成する工程と、
   前記セル構造体中に液晶材料を封入する液晶封入工程とを備え、
   さらに、この液晶封入工程の後に、前記の第１及び第２配向膜による前記液晶材料の配向状態を安定化または向上させる再配向処理のために、前記セル構造体を加熱する加熱工程と、
   これに続いて前記セル構造体を冷却する冷却工程とを備えた液晶表示装置の製造方法において、
   前記冷却工程において、前記セル構造体の表面についての最高温度と最低温度との温度差が冷却開始から完了に至るまで、常に３０℃以下に保たれ、かつ、冷却速度が８℃／秒以上であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記冷却工程において、前記温度差が２５℃以下に保たれることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記冷却工程において、前記温度差が２４〜２５℃であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記加熱工程が、前記セル構造体を８０〜１２０℃のホットプレートの間に８０〜１５０秒間保持することにより行われ、前記冷却工程が、前記セル構造体を２０〜３０℃のコールドプレートの間に保持することにより行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記液晶材料がツイステッドネマチック型液晶であり、前記第１基板に画素電極のスイッチング素子として薄膜トランジスタが備えられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。

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