JPH03252541A - 液晶セルの不純物イオン検査方法 - Google Patents

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１明は、液晶セルの基板上に形成された配向膜の表面
に存在しているイオン性不純物を検査する、液晶セルの
不純物イオン検査方法に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶セルは、一対の透明基板間に液晶を封入したもので
、前記一対の基板の対向面にはそれぞれ表示用の透明電
極が形成されており、その上には配向膜が形成されてい
る。

ところで、この液晶セルは、その基板上に形成された配
向膜の表面に種々のイオン性不純物が存在しているため
、このイオン性不純物が基板間に封入された液晶中に溶
出して、表示特性および信頼性に悪影響を及ぼすという
問題をもっている。

これは、液晶の比抵抗が液晶中の不純物イオンの濃度に
よって左右されるためであり、液晶中に不純物イオンが
あると、液晶層の比抵抗が下がって電流が流れやすくな
るから、印加電圧に対する液晶の動作特性が低下し、て
液晶表示素子の表示特性が悪くなるし、また、液晶層に
電流が流れることは液晶の劣化につながるために、信頼
性も悪くなる。

したがって、前記配向膜の表面に存在しているイオン性
不純物の種類および量を知ることは、液晶セルの表示特
性および信頼性を改善する上で重要であり、配向膜表面
にどのようなイオン性不純物がどの程度存在しているか
が分かれば、これらイオン性不純物が入り込まないよう
に配向膜の形成プロセスおよび形成条件を選んで、表示
特性および信頼性の高い液晶セルを得ることができる。

この配向膜表面の不純物を検査する方法としては、従来
、電子プローブあるいはイオンプローブを用いて配向膜
表面の元素分析を行なう検査方法と、光子プローブを用
いて化学的構造を分析する方法（例えばフーリエ変換赤
外吸収スペクトル法）とが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記電子プローブあるいはイオンプロー
ブを用いる検査方法は、測定される元素が配向膜表面の
種々の不純物の総和に応じた値であるため、不純物の有
無は分かるが、液晶の信頼性を直接左右する微量のイオ
ン性不純物の種類およびその量は検査できず、したがっ
て、配向膜表面にどのようなイオン性不純物がどの程度
存在しているかを知ることはできなかった。

一方、光子プローブを用いる検査方法例えばフーリエ変
換赤外吸収スペクトル法による検査方法は、有機官能基
の種類によって吸収波長域が異なるため、原理的には不
純物の種類およびその量をある程度判別することができ
るが、微量なイオン性不純物はほとんど検出できなかっ
た。

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、配向膜表面のイオン
性不純物をほとんど漏れなく抽出してその種類および量
を知ることができる、液晶セルのイオン性不純物検査方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、液晶セルの基板上の配向膜表面に溶媒を滴下
して配向膜表面の付着物を前記溶媒に溶出させるととも
にこの滴下溶媒を回収する工程と、回収物に純水を混入
し、これに超音波を印加して液中のイオン性不純物を水
相に移す工程と、イオン性不純物を水相に移した液中の
固形異物を除去した後、この液中のイオン性不純物をイ
オンクロマトグラフ分析によりイオン分析する工程とか
らなることを特徴とするものである。

〔作用〕

すなわち、本発明は、配向膜表面の付着物を溶媒に溶出
させてこの溶媒とともに回収し、回収物に純水を混入し
た液中のイオン性不純物を水相に移して、このイオン性
不純物をイオンクロマトグラフ分析によりイオン分析す
るものであり、この検査方法によれば、配向膜表面のイ
オン性不純物をほとんど漏れなく抽出してその種類およ
び量を知ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示したも
ので、第１図はイオン性不純物の検査工程図、第２図は
検査手順図である。

この実施例は、液晶セルの組立て前に、配向膜表面のイ
オン性不純物を検査する方法であり、イオン性不純物の
検査は、ガラスからなる透明基板１面に透明電極２を形
成しその上にポリイミド樹脂からなる配向膜３を形成す
るとともにこの配向膜３の表面をラビング処理して液晶
セル用の基板を完成した後に、次のような手順で行なう
。

まず、上記完成した基板１を洗浄し、配向膜３の表面に
付着しているゴミ等を除去する（第２図の工程Ａｌ）。

次に、第１図（ａ）に示すように、基板１を一定面積、
例えば１０ｃｍＸ１０ｃｍの大きさに切断する（第２図
の工程Ａ２）。

次に、第１図（ｂ）に示すように、切取った基板１を傾
けて図示しない支持具に支持させ、その上端側から配向
膜３の表面に、配向膜表面のイオン性不純物を溶出させ
る不純物抽出溶媒１０を一定量（例えば１０■ｇ）滴下
する（第２図の工程Ａ３）　　。

この不純物抽出溶媒１０としては、プロトン溶媒（純水
、アルコール、グリコール、フェノール等）と、双極子
モーメントの大きな極性非プロトン溶媒（アセトン、ア
セトニトリル、ＤＭＦ等）との混合溶媒が適しているが
、この実施例では、純水と、双極子モーメントが２．５
以上、誘電率が１５以上のアセトン［（ＣＨｉ　）２　
Ｃｏ１とを調製したものを用いており、また純水に対す
るアセトンの混合比（体積比）は、溶媒１０による配向
膜３のダメージを防ぐために５０ｖｏ１％以下にしてい
る。さらに、溶媒自体が不純物を含んでいると、イオン
性不純物の微量分析が難しくなることがあるため、この
実施例では、純水として、導電度が０．５μＳ／Ｃ■以
下で、かつポアサイズ０．２２μ■のフィルタで粒状物
質を除去した高純度のものを用い、アセトンとして、電
子工業用で最純（Ｅ　Ｐ）以上の高純度のものを用いて
いる。また、溶媒の調製用容器や後述する回収容器等は
、ポリエチレンまたはポリテトラフロロエチレン製の容
器をよく洗浄して用いる。

このように配向膜３の表面に溶媒１０を滴下すると、こ
の溶媒１０は配向膜３の表面全体に流れ広がって配向膜
表面を流下し、その過程で、配向膜表面の各種イオン性
不純物が溶媒１０中に溶出するとともに、基板１の切断
時に配向膜表面に付着したガラス粉等の固形異物も溶媒
１０とともに洗い流される。なおこの場合、溶媒１０が
配向膜３の表面に触れるために、配向膜３のポリイミド
樹脂も溶媒１０中に溶出するが、その量は極めて微量で
あり、したがって配向膜３の表面がダメージを受けて配
向性を失うことは少ない。

そして、配向膜３の表面を流下して配向膜表面の付着物
を溶出させた滴下溶媒１０は、第１図（ｂ）に示すよう
に基板１の下端から流れ落ちて回収容器１１に回収され
る（第２図の工程Ａ４）。

次に、第１図（ｃ）に示すように、回収容器１１に回収
した回収液（配向膜表面の付着物を溶出させた溶媒）１
０ａを別の容器１２にｌ１１ｇ採取しく第２図の工程Ａ
５）、この採取した回収液１０ａに、これと同ｌ１（Ｃ
ａｎ）の高純度の純水１３を加えて混合する（第２図の
工程Ａ６）。

次に、上記回収液１０ａと純水１３との混合液に超音波
を印加して第１図（ｄ）に示すように攪拌し、この混合
液中のイオン性不純物を水相に移す（第２図の工程Ａ７
）。

次に、イオン性不純物を水相に移した上記混合液を遠心
分離機により遠心分離して固形異物（ガラス粉等）を除
去しく第２図の工程Ａ８）、さらにこの液をポアサイズ
０．４５μ−のディスポーサブルフィルタに通して、微
細な固形異物も除去（第２図の工程Ａ９）した後、第１
図（ｅ）に示すように、この液をマイクロシリンジ１４
によりイオンクロマトグラフ分析器１５に一定量（例え
μ ば２０／ｊり注入して（第２図の工程Ａｌ０）、イオン
クロマトグラフ分析によるイオン分析を行なう（第２図
の工程Ａ１１）。

このイオンクロマトグラフ分析器１５によるイオン分析
は、検出しようとする各種不純物イオンの混合標準溶液
（例えば陰イオンの分析の場合は、Ｆ−、Ｃｊ！　−、
ＮＯ２−、Ｂｒ　−、Ｎ０３ＳＯ４−、ＣＮ−等の混合
溶液、陽イオンの分析の場合は、Ｌｌ　”、Ｎａ”、Ｎ
Ｈ４、に＋等の混合溶液）を用い、この標準溶液につい
てイオンクロマトグラフィを行なって、得られたピーク
の保持時間およびピーク量を求め、同様に注入液のイオ
ンクロマトグラフィを行なって、そのピーク保持時間お
よびピーク量を標準溶液のそれと比較することにより、
注入液中の各種不純物イオンを定性および定量する方法
で行なう。なお、上記のイオンクロマトグラフ分析器１
５の検出器としては、電気導電度検出器または電気化学
検出器を用いる。

下記の［表１ａ］および［表１ｂ］は、このような方法
で陰イオンと陽イオンを検出した結果を示したもので、
表において、×はイオン非検出（イオン無し）、Δ、Ｏ
はイオン検出（イオン有り）を示している。なお、△は
電気導電度検出器を用いた検出方法では定量不能な極く
微量（検出精度の限界より少ない量）のイオン検出、○
はこの検出方法で定量可能なイオン検出（微量検出）を
示している。

［表１ａｌ ［表１ｂ］ なお、［表１ａ］および［表１ｂ］において、ＣＮ−は
電気化学検出器を用いた検出結果であり、他は電気導電
度検出器を用いた検出結果である。

この［表１ａｌおよび［表１ｂ］の検査結果は、配向膜
３の表面にあるイオン性不純物が、Ｆ−Ｃ１ｌ　−、Ｎ
Ｏｓ　−，５Ｏａ−の４種類の陰イオン不純物と、Ｎａ
”、ＮＨ４、に＋の３種類の陽イオン不純物であり、他
の陰イオン不純物（Ｎｏ□−、Ｂｒ　−、ＣＮ−）およ
び陽イオン不純物（Ｌｌ　”　）は配向膜表面に存在し
ていないことを示しており、また検出されたイオン性不
純物のうち、Ｆ−Ｓｏ、−およびＮＨ４、に＋は定量で
きない程度の極く微量な量であることを示している。な
お、上記検査においてＮＯｌが検出されたのは、空気の
混入によるものと考えられる。

また、下記の［表２］は、検出されたイオン性不純物の
うち、定量可能なＣＩ−とＮａ＋の検査液（回収液１０
ａと純水１３との混合液）中の濃度を示している。

［表２］ なお、この［表２］のイオン性不純物の濃度は、液晶セ
ルを構成する一対の基板の配向膜表面のイオン性不純物
をそれぞれ上記検査方法により同一条件で検査したとき
の、基板２枚分の濃度である。

すなわち、上記実施例の不純物イオン検査方法は、配向
膜表面の付着物を溶媒１０に溶出させてこの溶媒１０と
ともに回収し、この回収液１０ａに純水１３を混入した
混合液中のイオン性不純物を水相に移して、このイオン
性不純物をイオンクロマトグラフ分析によりイオン分析
するものであり、この検査方法によれば、配向膜表面の
イオン性不純物をほとんど漏れなく抽出してその種類お
よび量を知ることができる。したがって、配向膜表面に
どのようなイオン性不純物がどの程度存在しているかを
知ることができるから、これらイオン性不純物が入り込
まないように配向膜３の形成プロセスおよび形成条件を
選ぶことにより、表示特性および信頼性の高い液晶セル
を得ることができる。

なお、上記実施例の検査方法は、液晶セルの組立て前に
配向膜表面のイオン性不純物を検査する方法であるが、
本発明のイオン性不純物検査方法は、一対の基板間に液
晶を封入した完成セルに対しても適用することができる
。

すなわち、第３図および第４図は本発明の第２の実施例
を示したもので、第３図はイオン性不純物の検査工程図
、第４図は検査手順図である。

この実施例は、第１図（ａ）に示した基板１と、透明電
極５とポリイミド樹脂からなる配向膜６を形成するとと
もに配向膜６の表面をラビング処理したもう１枚の基板
４とを枠状のル材７を介して接着し、この一対の基板１
．４間に液晶８を封入して液晶セルを完成した後に、側
基板１．４の配向膜３，６の表面のイオン性不純物を検
査する方法であり、イオン性不純物の検査は次のような
手順で行なう。

まず、第３図（ａ）に示すように、完成した液晶セルを
一定面積、例えば１０ｃｍＸ１０ｃ■の大きさに切断し
く第４図の工程Ｂ１）、切取ったセル部分の側基板１，
４を分離する（第４図の工程Ｂ２）。このように側基板
１．４を分離すると、セル内の液晶８も、側基板１．４
の配向膜３．６の表面にそれぞれ付着して側基板１．４
に分けられる。

次に、第３図（ｂ）に示すように、上記側基板１．４を
それぞれ傾けて図示しない支持具に支持させ、側基板１
．４の上端側からそれぞれの配向膜３，６の表面に、配
向膜表面のイオン性不純物を溶出させる不純物抽出溶媒
２０を一定量（例えば１０ｍＩＩ）滴下する（第４図の
工程Ｂ３）。

この不純物抽出溶媒２０としては、アセトン。

アセトニトリル、ＤＭＦ等が適しているが、この実施例
では、双極子モーメントが２．５以上、誘電率が１５以
上の高純度のアセトン［（ＣＨ３）２ＣＯＩを用いてい
る。

このように側基板１，４の配向膜３，６の表面に溶媒２
０を滴下すると、この溶媒２０は配向膜３．６の表面全
体に流れ広がって配向膜表面を流下し、配向膜３，６上
の液晶８が溶媒２０で洗い流されるとともに、配向膜表
面の各種イオン性不純物が溶媒２０中に溶出し、また配
向膜表面に分散しているギャップ材等の固形異物も溶媒
２０とともに洗い流される。

そして、配向膜３，６の表面を流下して配向膜表面の付
着物を溶出させた滴下溶媒２０は、第３図（ｂ）に示す
ように側基板１，４の下端から流れ落ち、この溶媒２０
に溶解した液晶８とともに１つの回収容器２１に回収さ
れる（第４図の工程Ｂ４）。

次に、回収容器２１に回収した回収液（配向膜表面の付
着物を溶出させた溶媒と液晶）２０ａを加熱して溶媒（
アセトン）２０を蒸発させ（第４図の工程Ｂ５）、第３
図（ｃ）に示すように、回収液２０ａから分離した残液
８ａを回収容器２１内に残す。なお、この回収容器２１
内の残液８ａは、主成分である液晶８中に、配向膜表面
から溶媒２０に溶出したイオン性不純物等の付着物およ
び液晶８中のイオン性不純物（配向膜表面から液晶中に
溶出したものを含む）が混入した液である。

次に、第３図（Ｃ）の状態で回収容器２１内の残液８ａ
を精秤して液晶８の重量を求める（第４図の工程Ｂ６）
。なお、回収容器２１内の残液８ａは、液晶８が主成分
で、イオン性不純物等が微少量混入したものであるから
、残液８ａの重量を液晶８の重量と見なすことができる
。

次に、第３図（ｄ）に示すように、上記回収容器２１内
の液晶８を主成分とする残液８ａに、高純度のアセトン
２２（配向膜表面に滴下５した不純物抽出溶媒２０と同
じアセトンを用いる）と高純度の純水２３とを同量ずつ
（例えば１　　ｍｌずつ）加えて混合する（第４図の工
程Ｂ７）。

次に、上記残液８ａとアセトン２２と純水２３との混合
液に超音波を印加して第３図（ｅ）に示すように攪拌し
、この液１０ａ中のイオン性不純物を水相に移す（第４
図の工程Ｂ８）。

次に、イオン性不純物を水相に移した上記混合液を遠心
分離機により遠心分離して固形異物（ガラス粉等）を除
去しく第４図の工程Ｂ９）、さらにこの液をポアサイズ
０．４５μ−のデイスポーサブルフィルタに通して、微
細な固形異物も除去（第４図の工程ＢＩＯ）した後、第
３図（ｆ）に示すように、この液をマイクロシリンジ２
４によりイオンクロマトグラフ分析器２５に一定量（例
えば２０ａｇ）注入して（第４図の工程Ｂ１１）、イオ
ンクロマトグラフ分析によるイオン分析を行なう（第４
図の工程Ｂ１２）。

なお、上記イオンクロマトグラフ分析器２５は前記第１
の実施例で使用した分析器１５と同じものであり、この
イオンクロマトグラフ分析器２５によるイオン分析は、
第１の実施例と同様に、検出しようとする各種不純物イ
オンの混合標準溶液を用いて、注入液中の各種不純物イ
オンを定性および定量する方法で行なう。

下記の［表３ａ］および［表３ｂ］は、上記方法で陰イ
オンと陽イオンを検出した結果を示したもので、表にお
いて、×はイオン非検出（イオン無し）、△、Ｏ１◎は
イオン検出（イオン有り）を示している。なお、Δは電
気導電度検出器を用いた検出方法では定量不能な極く微
量（検出精度の限界より少ない量）のイオン検出、Ｏ２
０はこの検出方法で定量可能なイオン検出を示しており
、Ｏは微量検出、◎は顕著な検出を示している。

［表３ｂ］ なお、［表３ａ］および［表３ｂｌにおいて、ＣＮ−以
外は電気導電度検出器を用いた検出結果、ＣＮ−は電気
化学検出器を用いた検出結果であり、ＣＮ−の検出結果
△は、極く微量のイオンを検出したことを示している。

この［表３ａ］および［表３ｂ］の検査結果は、配向膜
３，６の表面のイオン性不純物および液晶８中のイオン
性不純物が、Ｆ−＋　ＣＤ　−、Ｂｒ５Ｑ４−、ＣＮ−
の５種類の陰イオン不純物と、Ｎａ＋　　ＮＨ４、に＋
の３種類の陽イオン不純物であり、他の陰イオン不純物
（Ｎｏ□ＮＯ３−）および陽イオン不純物（Ｌｉ”）は
配向膜表面および液晶中に存在していないことを示して
おり、また検出されたイオン性不純物のうち、Ｆ−ＣＮ
−およびＮＨ４＋は極く微量な量であることを示してい
る。このようにして、種々の液晶セルを検査したところ
、イオン性不純物のうちＣＮ−の含有濃度が高いセルは
信頼性が悪く、信頼性の良い液晶セルではＣＮ−はほと
んど検出されなかった。

また、下記の［表４］は、検出されたイオン性不純物の
うち、定量可能なＣＩ−とＮａ＋　、に＋の液晶セル中
での濃度を示したもので、この［表４］の濃度は、イオ
ン分析器２５に注入した検査液（液晶８を主成分とする
残液８ａとアセトン２２と純水２３との混合液）中の濃
度を、第４図のＢ６の工程で精秤した重量の液晶８中の
濃度に換算した値である。

［表４］ すなわち、上記第２の実施例の不純物イオン検査方法は
、液晶８を封入した完成セルを個々の基板１．４に分離
し、この両基板１．４の配向膜３゜６の表面の付着物お
よび液晶８を溶媒２０に溶出させてこの溶媒２０ととも
に回収し、この回収物にアセトン２２と純水２３とを混
入した混合液中のイオン性不純物を水相に移して、この
イオン性不純物をイオンクロマトグラフ分析によりイオ
ン分析するものであり、この検査方法によれば、配向膜
表面のイオン性不純物だけでなく、液晶８中のイオン性
不純物もほとんど漏れなく抽出してその種類および量を
知ることができる。したがって、この第２の実施例によ
れば、液晶セル内のどのようなイオン性不純物がどの程
度存在しているがを知ることができるから、これらイオ
ン性不純物が入り込まないように両基板１．４の配向膜
３，６の形成プロセスおよび形成条件を選ぶとともに、
液晶材料の精製および調合もイオン性不純物が入り込ま
ないようなプロセスとすることにより、表示特性および
信頼性のより高い液晶セルを得ることができる。

なお、上記第１および第２の実施例では、液晶セルの基
板を一定面積に切取ってその配向膜表面の付着物を溶媒
により抽出しているが、この付着物の抽出は、基板を切
断せずにその全面の配向膜について行なってもよい。こ
の場合、完成した液晶セルの不純物検査は、シール材７
から基板１゜４を剥がして両基板１．４を分離すればよ
い。

〔発明の効果〕

本発明の液晶セルのイオン性不純物検査方法は、配向膜
表面の付着物を溶媒に溶出させてこの溶媒とともに回収
し、回収物に純水を混入した液中のイオン性不純物を水
相に移して、このイオン性不純物をイオンクロマトグラ
フ分析によりイオン分析するものであるから、配向膜表
面のイオン性不純物をほとんど漏れなく抽出してその種
類および量を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示すイオ
ン性不純物の検査工程図および検査手順図、第３図およ
び第４図は本発明の第２の実施例を示すイオン性不純物
の検査工程図および検査手順図である。 １．４・・・基板、２，５・・・電極、３．６・・・配
向膜、８・・・液晶、１０．２０・・・溶媒、ｌＱａ、
２０ａ・・・回収液、 １３゜ ・・・純水、 ２・・・アセ １５゜ ２５・・・イオン分析器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液晶セルの基板上に形成された配向膜の表面に存在して
   いるイオン性不純物を検査する方法において、 前記基板上の配向膜表面に溶媒を滴下して配向膜表面の
   付着物を前記溶媒に溶出させるとともにこの滴下溶媒を
   回収する工程と、 回収物に純水を混入し、これに超音波を印加して液中の
   イオン性不純物を水相に移す工程と、イオン性不純物を
   水相に移した液中の固形異物を除去した後、この液中の
   イオン性不純物をイオンクロマトグラフ分析によりイオ
   ン分析する工程と、 からなることを特徴とする液晶セルの不純物イオン検査
   方法。