JPH04355726A - 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。液晶表示素子におい
てこの配向処理工程は重要である（特開昭５５−１４３
５２５号公報）。

【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。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。

【０００７】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。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。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑み、表示品位が良
く、量産性に適した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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のような問
題点を解決するために、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し
た液晶表示素子において、少なくとも一方の配向膜のラ
ビング処理後の臨界表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ〜４５
ｄｙｎ／ｃｍの範囲となるようにしたものである。

【００１０】

【作用】本発明は前述のように、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臨界表面張力
を規定し、かつその値を３０ｄｙｎ／ｃｍ〜４５ｄｙｎ
／ｃｍの範囲にすることにより、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。

【００１１】また配向膜の臨界表面張力測定は、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は本発明の液晶表示素子の断面図である。各々４０
０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で形成した上
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。印刷後８０℃で１０分間乾燥しＳ
Ｅ１５０，ＳＥ４１１０，ＲＮ７１５は２５０℃で１時
間、ＰＳＩ−Ａ−２１０１，ＰＳＩ−Ａ−２２０１は２
００℃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３，４を形成した。

【００１４】これらの配向膜３，４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５００ｒ
ｐｍ，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、すべての配向膜でラ
ビング後の臨界表面張力が約４０ｄｙｎ／ｃｍ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を形成するためのビーズを散布し、他方にシール樹脂
５を形成するための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１
５０℃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臨界表面張力が各々約３０ｄｙｎ
／ｃｍ，３５ｄｙｎ／ｃｍ，４５ｄｙｎ／ｃｍ，２５ｄ
ｙｎ／ｃｍ，５０ｄｙｎ／ｃｍ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】臨界表面張力が約３０ｄｙｎ／ｃｍ，３５
ｄｙｎ／ｃｍ，４５ｄｙｎ／ｃｍ，２５ｄｙｎ／ｃｍ，
５０ｄｙｎ／ｃｍ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とする。こ
れらグループ１〜グループ６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】○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。

【００１９】

【表１】

【００２０】以上のように、配向膜のラビング処理後の
臨界表面張力を約３０ｄｙｎ／ｃｍ〜４５ｄｙｎ／ｃｍ
の範囲に限定することにより実施例の配向膜いずれにお
いても表示品位の良好なパネルが得られた。しかし臨界
表面張力が約２５ｄｙｎ／ｃｍ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、また臨界表面張力が約５０ｄｙｎ／ｃ
ｍ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。要は、ラビング処理後の配向膜の臨界表面張
力が３０ｄｙｎ／ｃｍ〜４５ｄｙｎ／ｃｍの範囲に設定
すればよい。

【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臨界表
面張力を規定し、かつその値を３０ｄｙｎ／ｃｍ〜４５
ｄｙｎ／ｃｍ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。

【００２３】また配向膜の臨界表面張力測定は、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、前記配向膜の臨界表面張力が３０ｄｙｎ／ｃ
   ｍ〜４５ｄｙｎ／ｃｍの範囲とした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
   の臨界表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ〜４５ｄｙｎ／ｃｍ
   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。