JPH02273718A

JPH02273718A - 液晶パネルの製造方法

Info

Publication number: JPH02273718A
Application number: JP1095778A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Watabe; 宏渡部; Kazuo Yokoyama; 和夫横山; Yasutaka Yamagishi; 庸恭山岸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-11-08
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: DE69007150D1; JPH07119910B2; EP0392840A1; KR940008529B1; EP0392840B1; KR910016242A; US5237440A; DE69007150T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、液晶表示素子である液晶パネルの製造方法及
び液晶パネル表示装置に関し、液晶の画像品質を向上す
るもの゛である。

従来の技術例えばねじれネマティック型液晶パネルは、第１３図の
構成からなり、液晶１を間に挟み、カラーフィルター２
が形成されている上基板３と、画素電極４が形成されて
いる下基板５とを配し、それぞれの基板３．５の外側に
偏光板６．７を配置するものである。それぞれの基板３
．５は、液晶１に配向性を付与するために、上下基板３
．６に高分子材料（例えば、ポリイミドなど）の配向膜
を塗布し、布でラビングを行う。このラビング方向は、
上下基板３．５で約９０度ずらして対向させている。そ
のため、液晶１はその配向方向に沿って分子が配列され
、第１４図（ａ）（ｂ）のごとく捻れる。この捻れる方
向は、液晶パネル内で全て同一方向でなければならない
。しかし、液晶１をパネル内に注入するときの流動効果
などにより、捻れる方向が逆になる逆ドメインと呼ばれ
る欠陥が一部に発生する。通常この欠陥の対策としては
、液晶１をＮ−Ｉ点（ネマティック相からアイソトロピ
ック相への変態点で、液晶１が等方性の透明となる温度
）以上、すなわち液晶１を等方性にしてパネル内に注入
するか、あるいはパネル内に注入した後に、加熱して、
−度等方性にし、自然冷却により逆ドメインをなくす方
法がよく知られている。

発明が解決しようとする課題上記従来の方法で液晶パネルは支障なく製造できていた
が、最近、画像の高精細度化が進み、画素の一つ一つに
薄膜トランジスターを設け、アクティブマトリックス方
式の液晶パネルが開発され、さらに、この画素面積を小
さくして高密度化が図られている。この場合、第１５図
のように画素面積が小さくなるにつれて薄膜トランジス
ター９および、ソース配線１０などの高さが、画素面に
対するラビング布の接触を弱くシ、その結果液晶の配向
性を弱め、逆ドメインが発生しやすくなる。

このような配向の弱さや、凹凸の形状効果による逆ドメ
インは従来の熱処理方法ではなくすことができない。

この逆ドメインの対策として、液晶に小量のコレステリ
ック液晶（例えばＣＢ１５；チッソ（株）など）と呼ば
れる旋回物質を添加することにより、液晶の旋回力を強
くする方法も使用されているが、この添加量を増加しす
ぎると、液晶の応答速度が悪くなるなど特性劣化につな
がり、添加量に限界がある。

また、液晶表示装置（特；　５９−２１３８０）にある
ように、液晶分子の配向方向を左右螺旋回転方向で異な
る構成とする方法もあるが、この効果も不十分である。

本発明は、上記の問題点を解消するもので、簡単で確実
な逆ドメイン防止を達成できる高画質の液晶パネルの製
造方法及び液晶パネル表示装置を提供するものである。

課題を解決するための手段上記の課題を解決するために、本発明は液晶を充填した
パネルを、加熱で等方性とした後、上下基板のどちらか
一方の基板側から冷却することにより、逆ドメインの発
生を防止するものである。

作　　　用上記の手段により、パネル内の液晶は等方性から異方性
に回復するとき、正常な旋回方向のドメイン化を促進し
、逆ドメイン範囲の拡大を防止するとともに、正常ドメ
インで逆ドメインを吸収する力が発生し、逆ドメインを
消滅させることができる。

実施例本発明の一実施例を第１図〜第１２図で説明する。第１
図はパネル１１内に液晶１を注入するときの断面図であ
る。パネル１１内は従来例第１３図で示すように、液晶
分子が上下基板３．５で約９０度捻られるように配向さ
れている。液晶１をこのパネル１１に注入するとき、液
晶１はあらかじめ等方性になる温度にされており（例え
ば、ねじれネマティック液晶がＬ　Ｉ　Ｘ０Ｎ−９１５
０；チッソ（株）であればＮ−Ｉ点８８℃以上の温度）
、パネル１１も８８℃以上に加熱されている。この状態
で、液晶１をパネル１１内に注入（注入方法は、例えば
真空注入法；特公昭５８−４９８５３）する。このとき
の液晶１は等方性で、配向方向や旋回方向の影響を受け
ない状態、つまり中立状慈になっている。

次に注入後において、封口剤を注入口に塗布しパネル１
１を冷却する。このとき、液晶１は、冷却過程において
パネル１１全体が同時にネマティック相になるのではな
く、Ｎ−Ｉ点通過時点で、冷却効果の速い方から島状に
ネマティック相に変化していく。この変化時において、
等方性つまり中立状態の液晶１は、右ねじれ、左ねじれ
の旋回方向のカバランスがほぼ等しく、どちらにも旋回
する。従って、コレステリック液晶の添加や配向方向の
設定で、例えば右ねじれ方向に設定した場合でも、冷却
過程の変態点では、左ねじれの逆ドメインも局部的に発
生する。その発生状況を第２図に示す。

この図は、パネル１１内の液晶１を加熱後、等方性にし
たものを冷却し、等方性から異方性のネマティック相に
変態している状態を示すものであり、液晶駆動配線パタ
ーンや遮蔽マスクが形成されており、液晶パネルの一部
を２００倍に拡大している。液晶の冷却は、図の左から
右に向かって進行する。第２図において、図で白く抜け
ている部分が液晶１が等方性の状態のところで、透明に
なっている。灰色部分が、正常な右ねじれのネマティッ
ク相に変化しているところである。黒い部分が逆ドメイ
ンで左ねじれとなっているところである。

その後、この逆ドメインは、正常ドメインと同じく液晶
１が冷却されていくにつれて島状範囲を拡大していく。

このときの拡大、つまりネマティック相への変態は、正
常な右ねじれのネマティック相の方が拡大範囲が広い。

従って、従来の画素面積の大きい、配向性の強いものは
、正常ドメインが逆ドメインを吸収する。しかし、高密
度パネルのような基板の凹凸が多く、配向性の弱いもの
は、正常ドメインの力が弱く、更に自然冷却などの冷却
速度が遅いと、逆ドメインの範囲が拡大し、逆ドメイン
を吸収できなくなる。この吸収する力は配向性や、基板
の凹凸、液晶材料の影響で左右され、特に配向性が弱く
基板の凹凸多いと、逆ドメインのディスクリネージロン
ラインが凹凸に引っかかり、逆ドメインの残留につなが
る。従って、冷却過程の逆ドメインの拡大を防止し、正
常な右ねじれのネマティック相を速く拡大させることが
必要で、冷却速度を速くすることにより逆ドメインを防
止できる。

そこで、素子などの凹凸で、カラーフィルター基板３よ
り配向性が弱くなっている薄膜トランジスターが形成さ
れている、素子側の基板５を部材１２（例えば金属板）
に接触させ熱伝導を利用し急冷する。こうすることや逆
ドメインは発生しない。

また、第３図のものは、液晶注入後の封止されたパネル
１１で、このパネル１１を加熱し、冷却してもよい。こ
の場合は、液晶注入時の加熱は不用であり、また加熱時
間も、液晶注入時のように長時間（約１０分以上）の加
熱を必要としなくて、加熱による揮発で特性劣化する液
晶では特に有効で、また短時間でおこなえる。例えば上
記のＬＩＸＯＮ−９１５０では９０℃ホットプレート上
で、約２０秒でよい。これら加熱したパネル１１の冷却
手段は、図のような冷却板１２（水冷あるいはガス冷却
）のパネル吸着による熱伝導での放熱でよく、また第４
図のように冷水や冷風を直接、素子基板５に吹き付ける
方法でもよい。さらに、第５図のように冷水１３（水辺
外の液体でも可能）に素子基板５を浸せきさせてもよい
。

さらに、第８図に示す押圧治具１４でパネル１１を押圧
しながら冷却してもよい。こめ押圧治具１４は、パネル
１１のカラーフィルター側の基板３に接触する第１の部
材１５は、熱伝導の悪い部材（例えば弾性体；フッソゴ
ム）で構成し、素子側の基板５は、第２の部材１６とし
て、熱伝導のよい部材（例えば金属；アルミニウム）で
構成し、取っ手を回動することでバネ力を加え押圧する
。

この押圧治具１４を用いれば、パネル１１は注入前に治
具１４に組み込んだ状態で工程を流すことができ、液晶
注入、注入口封止、を経て加熱工程に入り、冷却工程で
押圧治具１４を冷却すれば熱伝導の差で、素子基板５側
から冷却される。また、押圧することでパネル１１と第
２の部材１６はより密着度が増し、熱伝導の効率が向上
する。

これらの冷却速度は実験では、パネル温度が約１００°
Ｃのとき、冷却板１２の温度は２０″Ｃとし、材料を熱
伝導の良好なアルミニウムで表面を酸化処理したものを
用いた。この冷却板１２にパネル１１の素子基板５を吸
着或は接触させると、パネル内の液晶１は約２０秒で等
方性から異方性になり、逆ドメインの発生は減少した。

また、氷水１３（水温的３℃）に加熱されたパネルの素
子基板５を浸せきさせると、パネル１１内の液晶は約５
秒で等方性から異方性になり、逆ドメインは発生しなか
った。

これらの効果の一例を第７図に示す。この図では、基板
の配向力の強弱差をラビング条件などで行ってもよいが
、逆ドメインがより顕著にでてくるコレステリック液晶
の添加量で差を明確にした。

この図からも急冷が効果があり、しかも素子５側からの
急冷で逆ドメインの発生を防止できることが確認できた
。この効果はコレステリック液晶がなくても、微量でも
正常なネマティック相にできることから、液晶の配合や
、配向性の強弱に対して関係なく高品質の液晶パネルが
製造可能である。

この発明は、例えばラビングなどによる配向強度の評価
にも用いることができ、冷却速度を変化させたときの逆
ドメイン発生率で評価が可能である。

以上が逆ドメイン防止の冷却方法の一実施例であるが、
さらに量産化や高品質化のために次のような加熱手段を
用いると効果が向上できる。

液晶パネルの製造では、画質の欠陥として逆ドメインの
ほかに、多様な欠陥が発生することがある。その１つに
液晶１を封入した後で、高温の熱処理を必要とするもの
があり、この場合、注入直後で逆ドメイン防止を行って
もこの高温熱処理時に、素子側冷却をしなければならな
い。したがって、逆ドメインの防止工程をその後に行う
場合、パネルの加熱をカラーフィルター基板３側からお
こない、第８図のようにパネル１１の一部に透過光量を
検出する光センサ−１８などの検出手段を設け、液晶の
加熱による異方性から等方性に変化する過程を管理する
ことにより、短時間で確実に加熱時間の制御が可能であ
る。

また、冷却工程においても、Ｎ−Ｉ点通過時点のネマテ
ィック相への変態が判断でき、必要以上の冷却をなくす
ことができる。このとき、パネル１１の上下に偏光板６
．７を配置しておく。この偏光板６．７の配置は、ノー
マリブラックでもよく、ノーマリホワイトでもよい。つ
まり、通常では光を透過しないノーマリブラックでは、
液晶が等方性になると光を透過し、通常光を透過するノ
ーマリホワイトでは、液晶が等方性になると光を遮断す
る。このことを、例えば光センサ−１８で検出する。こ
の検出は、透過でもよく、第９図のような反射でもよい
。その後、パネル１１の素子基板５側を吸着して冷却す
る。この構成では、パネル１１の熱容量にもよるが、や
＜２ｃｍ角のパネルで加熱に約２０秒、冷却で約１０秒
程度の短時間で逆ドメイン防止が可能である。

次に、本発明の簡単な構成での逆ドメイン防止技術を装
置に組み込んだ一実施例における液晶パネル表示装置を
第１０図〜第１２図で説明する。

液晶パネル１１とそのパネル１１の背後からレーザー光
を照射できる半導体レーザー１９と、素子を形成した基
板５に冷風、もしくは放熱板２０を設けた構成（第１０
図）や、第１１図のように熱電性能の大きいＮ形、Ｐ形
半導体２１．２２を、金属片で交互に電気的に直列に接
合したサーモモジュールをパネル１１に設置し、電流を
反転することにより加熱、冷却をおこなう。尚、半導体
２１．２２には、それぞれ金属２３．２４が取り付けら
れている。

このような構成において、パネル１１の配向処理をあら
かじめ弱めておけば、液晶をＮ−Ｉ点以上に加熱し、そ
の後のパネル冷却速度の調整で右ねじれ、左ねじれ（逆
ドメイン）の液晶パネルが自在に設定可能となる。例え
ば、ＬＩＸＯＮ−９１５０＋ＣＢ１５の液晶を用いて、
通常布ねじれの配向をおこない、加熱後の冷却速度を徐
冷にすれば左ねじれ（逆ドメイン）のパネル、急冷にす
れば右ねじれのパネルとすることができ、捻れ方向の可
変自在な液晶表示装置ができる。このことは、右ねじれ
と左ねじれ（逆ドメイン）の特性は視野角が異なり、第
１２図のように右ねじれでは、矢印２５が主視野となり
、左ねじれ（逆ドメイン）では、矢印２６が主視野とな
り、それぞれでパネルの上下、左右の視野角が９０度反
転する。従って、視野角の異なるパネルが、同一パネル
で構成でき用途に応じた液晶表示装置ができる。

発明の詳細な説明したように、本発明によれば、高密度パネルのよ
うな配向性の難しいパネルにおいても、簡単な構成で、
確実に逆ドメインの欠陥をなくすことができ、しかも、
配向性を強めるためにラビングなどの接触を強くしたと
きの傷の発生などがなく、高歩どまりが達成できる液晶
パネルを得ることができる。

また、この逆ドメインを利用し、逆ドメインの発生、消
滅手段を組み込んだ表示装置にすることにより、パネル
の視野角可変の液晶パネル表示装置が簡単に構成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液晶パネルの製造方
法であるところの液晶注入時の構成を示す断面図、第２
図は冷却過程の変態点における逆ドメインの発生状況を
示す図、第３図は液晶注入後の構成を示す断面図、第４
図は熱伝導利用の構成を示す断面図、第５図は冷却剤利
用の構成を示図は検出手段を構成した断面図、第１０図
、第１１図は本発明の一実施例における液晶パネル表示
装置を示す断面図、第１２図は液晶パネルの視野角を示
す斜視図、第１３図は従来パネル構成の断面図、第１４
図は液晶のねじれ方向を示す斜視図、第１５図は素子基
板の断面図である。１１６．液晶、３９．、カラーフィルター基板、５．。、素子基板、８．７３０．偏光板、１１　、、、パネル
、１２９６．冷却板、１４　、、、押圧治具、１８　、
、、光センサ−ｉｅ、、、半導体レーザー　２１　、、
、Ｎ形半導体、２２　、、、Ｐ形半導体。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名１図 −−一潰　　　晶カフーフ１ル９一番植ｇＡ子ｔｃ仮ン９　ｆシ】　１慝１第２図図面の浄口３−一一力う−フ４ノνり基ネ更５−〜−木千基Ｊ叉１ｌ−−バト却玖１３−一名／に３−−一刀う−フイノυター１（淳死５−−〜素チ鋒乙、７−−−瘍光壕）／−−−パネル１３−　充ぜンナーＩ＋　　−−− Ｄラーフィルター基恢寧子暮仮ノで　ネ　　ル押圧治具ざドメイン発生状況１ｑ−−一革導林レープ”− 第１１図第１２１！１第】　３図第１５図手続補正書目式）事件の表示平成　１年　特許願第　９５７７８　　号発明の名称液晶パネルの製造方法及び液晶パネル表示装置補正をす
る者

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに対面するそれぞれの基板に電極層を形成し
、その間に液晶を封入してなる液晶パネルの製造方法に
おいて、液晶を加熱し等方性にした後、液晶をどちらか
一方の基板側から冷却して異方性にすることを特徴とす
る液晶パネルの製造方法。
（２）一方の基板はカラーフィルターを形成し、他方の
基板は薄膜トランジスターを形成した液晶パネルであっ
て、薄膜トランジスターを形成した基板側から冷却する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの製造方法
。
（３）液晶の加熱による透明点を、透過光量の変化で検
出することを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの製
造方法。
（４）加熱した液晶を冷却するとき、パネルを熱伝導の
異なる第１と第２の部材で押圧して冷却することを特徴
とする請求項１記載の液晶パネルの製造方法。
（５）液晶の等方性以上の加熱からの冷却で、冷却速度
を少なくとも１℃／秒以上の温度勾配で、少なくとも等
方性から異方性に変態するまで冷却することを特徴とす
る請求項１記載の液晶パネルの製造方法。
（６）液晶の加熱、冷却手段を内蔵したことを特徴とす
る液晶パネル表示装置。
（７）液晶のツイスト（ねじれ）角を可変としたことを
特徴とする請求項６記載の液晶パネル表示装置。
（８）液晶パネルの視野角を可変としたことを特徴とす
る請求項６記載の液晶パネル表示装置。