JPH04355724A - 液晶表示素子およびその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は文字や記号、あるいは画
像の表示を行なうスーパーツイステッドネマチック（Ｓ
ＴＮ）またはスーパーツイステッドバイフリンゼントイ
フェクト（ＳＢＥ）モードの液晶表示素子およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶を用いた表示素子は、薄型，
軽量，低消費電力という特徴から、パーソナルコンピュ
ータ，ワードプロセッサなどの情報機器、またテレビな
どさまざまな用途に用いられている。

【０００３】高品位，大容量表示としては、さまざまな
液晶表示モードのなかＳＴＮないしＳＢＥモードが特に
注目されている。このモードは、相対向する基板間のネ
マチック液晶分子に１２０度〜２９０度のねじれ角をも
たせた、ツイステッドネマチック構造を有するものであ
る。液晶分子のねじれ角が９０度以上と大きいＳＴＮな
いしＳＢＥモードの液晶表示素子では、他のねじれ角の
領域が発生し、ディスクリネーションを起こしやすく表
示品位の低下を招く結果となる。これを防ぐために基板
表面において、液晶分子の基板に対する角度（プレチル
ト角）を３度〜３０度の角度で配向させている（アプラ
イドフィジックスレーターズ，４５（１０）１９８４年
１１月１５日発行）。液晶分子をある一定のプレチルト
角でしかも一定方向に配向させる代表的配向法として、
斜方蒸着法，ラビング法が挙げられる。

【０００４】斜方蒸着法は、ＳｉＯ，ＭｇＯ等の酸化物
や、Ａｕ，Ｐｔ等の金属などの無機物質を基板に対して
斜めから蒸着するものである。一方ラビング処理法は、
基板上にポリイミド，ポリアミド等の有機配向膜を形成
した後レーヨン，ナイロン，コットン等の布を巻き付け
たドラムを回転させて配向膜表面を一定方向にこするこ
とで配向処理を行なうものである（特開昭５５−１４３
５２５号公報）。液晶表示素子においてこの配向処理工
程は重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斜方蒸
着法による配向膜形成法では真空装置を使ったプロセス
であることから工程が複雑になり、蒸着膜が高価となり
液晶表示素子のコストが上昇するという問題点がある。 一方ラビング処理法は斜方蒸着法に比べ簡単な工程で液
晶表示素子を製造することができる点から配向処理法と
して従来から広く用いられてきた。

【０００６】しかし、前述のラビング処理法で均一な配
向を得るにはラビング条件の設定が非常に重要である。 配向膜表面とラビング布を巻き付けたドラムとの間隔（
押し込み量），ローラ回転数，基板の移動速度，ローラ
径がばらつくと均一なラビング処理が行なえないばかり
か極端な場合には、配向膜表面にキズ（ラビングキズ）
が発生してしまう。顕著なラビングキズはパネルとなっ
た場合キズの部分の電界に対する挙動が変化する結果、
キズに沿ってしきい値の異常な領域が発生し不良パネル
となる。

【０００７】またラビング条件を変える要因であるロー
ラ回転数，基板の移動速度，押し込み量，ローラ径を一
定にしラビングしたとしても、ガラス基板の厚みの変化
、ラビング布のロット差、機械精度の経時的変化などの
ため必ずしも常に一定のラビング強度でラビングされる
補償はない。ラビング処理法による液晶分子の配向メカ
ニズムは完全に解明されていないが、ラビング処理によ
って配向膜表面にせん断応力が加わることで表面付近の
ポリマー鎖の配向が起こり、液晶分子がポリマー鎖の配
向に従って配列することが主要因と考えられている。 つまり液晶分子の配向に配向膜表面の配向状態が大きく
影響するにもかかわらず従来の液晶表示素子ではラビン
グされた配向膜としての配向状態の規定がなかった。

【０００８】そのため、実際にパネルを組み立ててみる
までラビング処理工程の良否が判別できず、結果的に不
良率が増加するという問題点があった。すなわち基板面
内での配向膜のラビング状態が不均一だと、液晶分子の
プレチルト角がバラツキ、パネルとしてはしきい値ムラ
すなわち表示ムラ（色ムラ）となり表示品位の低下を引
き起こしてしまう。

【０００９】本発明はかかる点に鑑み、高表示品位の液
晶表示素子およびその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため、基板上に透明電極層さらにその上にラビング処
理を施した配向膜を有する電極基板を相対向するように
配置した液晶表示素子において、少なくとも一方の配向
膜の複屈折量が０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲としたもので
ある。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成により、ラビングスジが
なくまた均一なプレチルト角で配向した表示品位の良い
パネルが得られる。また配向膜の複屈折量測定は、簡単
な工程であり量産性にも適しているため、製造の工程管
理項目として導入することで液晶表示素子の製造歩留ま
りの向上にも大きく貢献する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例について詳細に述べる。 図１は本発明の一実施例の液晶表示素子の断面図である
。各々４００本の走査電極，６４０本の表示電極をスズ
を含む酸化インジウム透明電極（ＩＴＯ電極）２，８を
形成した上下２枚の２５×１６ｃｍのガラス基板１，９
を洗浄し、その後以下のポリアミック酸樹脂層あるいは
ポリピロメリット酸樹脂層を印刷で形成した。

【００１３】これらの配向膜溶液は加熱，重合してポリ
イミド樹脂層とするタイプで日産化学工業株式会社製の
ＳＥ１５０，ＳＥ４１１０，ＲＮ７１５およびチッソ石
油化学株式会社製のＰＳＩ−Ａ−２１０１，ＰＳＩ−Ａ
−２２０１を用いた。

【００１４】印刷後８０℃で１０分間乾燥しＳＥ１５０
，ＳＥ４１１０，ＲＮ７１５は２５０℃で１時間、ＰＳ
Ｉ−Ａ−２１０１，ＰＳＩ−Ａ−２２０１は２００℃で
２時間本硬化を行ない、膜厚５０ｎｍ〜７０ｎｍのポリ
イミドの配向膜を形成した。これらの配向膜をレーヨン
布を取り付けた直径１５０ｍｍのローラでローラ回転数
５００ｒｐｍ，基板移動速度５０ｍｍ／秒に設定し毛先
押し込み量を配向膜の種類により変化させ、すべての配
向膜３，４でラビング後の複屈折量が約１．０ｎｍにな
るように、しかも液晶分子のねじれ角が２４０度となる
ラビング方向にラビング処理を行なった。

【００１５】その後一方のガラス基板にビーズスペーサ
６を形成するビースを散布し、他方にシール樹脂５とな
るシール剤を印刷しパネルを組み立てた。シール剤は熱
硬化タイプで６０℃で４時間その後１５０℃で３時間硬
化を行なった。市販のＳＴＮ液晶組成物７を真空注入し
パネルを完成した後、偏光板を貼りつけ１／２００駆動
のモノクロ表示の液晶表示素子を完成した。これらのパ
ネル群をグループ１とする。

【００１６】次に毛先押し込み量を配向膜の種類によっ
て変化させ、ＳＥ１５０，ＳＥ４１１０，ＲＮ７１５，
ＰＳＩ−Ａ−２１０１，ＰＳＩ−Ａ−２２０１すべての
配向膜でラビング後の複屈折量が各々約０．５ｎｍ，１
．５ｎｍ，２．０ｎｍ，０．２ｎｍ，２．３ｎｍ，０．
１ｎｍになるようラビング処理をした以外はグループ１
のパネルと同様にしてパネルを完成した。

【００１７】複屈折量が約０．５ｎｍ，１．５ｎｍ，２
．０ｎｍ，０．２ｎｍ，２．３ｎｍ，０．１ｎｍのパネ
ル群を各々グループ２，グループ３，グループ４，グル
ープ５，グループ６，グループ７とする。これらグルー
プ１〜グループ７の全パネルを１／２００駆動させた時
の表示品位を（表１）に○印，△印，×印で示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】○印は表示面に表示ムラあるいはラビング
キズ等欠陥のない表示品位の良好なパネルを示す。△印
は表示面に表示ムラあるいはラビングキズ等の欠陥が目
立つ表示品位の悪いパネルを示す。×印は表示ムラある
いはラビングキズ等の欠陥が非常に多く表示品位の非常
に悪いパネルを示す。

【００２０】以上本実施例から、配向膜のラビング処理
後の複屈折量を約０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲に限定する
ことにより実施例のポリイミド配向膜いずれにおいても
表示品位の良好なパネルが得られた。しかし複屈折量が
約０．１ｎｍではラビング強度が弱いため配向が不完全
になり表示面に表示ムラが目立つ品位の低いパネルに、
また複屈折量が２．３ｎｍでは逆にラビング強度が強す
ぎたことにより表示面にラビングキズのある品位の低い
パネルとなった。配向膜の種類は塗布性，ラビング性，
配向規制力，化学的安定性からポリイミド配向膜が好ま
しい。

【００２１】なお、ラビングのローラ径，ローラ回転数
，基板移動速度は本実施例に限定されるものではなく他
の条件であってもよい。また配向膜形成は印刷法以外で
あっても何等問題ない。パネル構成も必要があればアン
ダーコートあるいはオーバーコートを形成してもさしつ
かえない。ラビング処理後の配向膜の複屈折量が０．２
ｎｍ〜２ｎｍに設定することにより本発明の効果が得ら
れることが重要である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、ラビング処理を
施した配向膜について、配向状態の評価量として複屈折
量を規定し、かつその値を０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲に
することにより、表示ムラやラビングキズがない表示品
位の優れた液晶表示素子が得られた。また配向膜の複屈
折量測定は、簡単な工程であり量産性にも適しているた
め、ラビング処理後の配向膜の工程管理項目として導入
することで液晶表示素子の製造歩留まりの向上にも大き
く貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる液晶表示素子の構造
を示す断面図

【符号の説明】

１，９　　ガラス基板 ２，８　　ＩＴＯ電極 ３，４　　配向膜 ５　　シール樹脂 ６　　ビーズスペーサ ７　　ＳＴＮ液晶

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に透明電極層さらにその上にラビン
   グ処理された配向膜を有する電極基板を相対向するよう
   に配置した液晶表示素子において、前記配向膜の複屈折
   量が０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲であることを特徴とする
   液晶表示素子。
2. 【請求項２】配向膜がポリイミドの有機高分子膜からな
   る請求項１記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】相対向するように配置した基板間に液晶分
   子のねじれ角を１２０度〜２９０度とするネマチック液
   晶を介在させたことを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示素子。
4. 【請求項４】基板上に透明電極層さらにその上に配向膜
   を有する電極基板を相対向するように配置する液晶表示
   素子の製造方法であって、前記配向膜のラビング処理後
   の複屈折量が０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲になるようラビ
   ング処理することを特徴とする液晶表示素子の製造方法
   。
5. 【請求項５】相対向するように配置した基板間に液晶分
   子のねじれ角を１２０度〜２９０度とするネマチック液
   晶を介在させたことを特徴とする請求項４記載の液晶表
   示素子の製造方法。