JPH05341290A

JPH05341290A - 液晶パネルの製造方法

Info

Publication number: JPH05341290A
Application number: JP15383292A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ono; 好弘大野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-24
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JP3127576B2

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶パネルの配向方法に係わり、従来法であ
るラビングにより引き起こされていた課題を解決する。【構成】液晶パネルの配向膜として、光硬化性樹脂を
用いて樹脂層を紫外線光で縞状に露光し配向処理とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時計・電卓・パーソナ
ルコンピュータ・ＴＶなどのディスプレイに使用されて
いる液晶パネルの配向方法に係わっている。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、透明電極上に配向膜を
形成した上下基板の間に液晶を挟み、電極間に電圧を印
加して液晶分子を配列させることで表示を行う。

【０００３】従来の配向膜の形成方法は、印刷法・ロー
ルコート法等の方法で有機高分子の塗膜を形成し、加熱
硬化後ラビング法、すなわち基板上に形成された配向膜
表面をサラシ・ナイロン・レーヨン等の布で一方的にラ
ビングする（こする）ことにより配向させる方式であっ
た。

【０００４】有機高分子としては、ポリイミド系樹脂を
用いるのが一般的である。これは、ラビングプロセスに
よって得られた配向膜の配向性が、その後の製造プロセ
スや長時間の使用でも変化しないことが求められてお
り、ポリイミド系樹脂は、ガラス転位点が高いこと、耐
薬品性が良いこと、配向の制御性と安定性が優れている
ことから、現在の配向膜材料の主流となっている。

【０００５】こうして得られる配向膜の配向のメカニズ
ムは、まだ完全には解明されていないが、例えば１）ラビングによる配向膜の表面形状の変化２）ラビングによる配向膜の主鎖の一方向配列等の説がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の配
向方法は、配向膜をラビングするために、下記の様な液
晶パネル製造上の課題を有している。

【０００７】１．布でラビングを行うために、ラビング
工程内でホコリ・ダストが発生し、液晶パネル基板に付
着するため、液晶パネルの上下ショートの原因となった
り、液晶パネルのパネルギャップの不均一を生じさせた
り、又、表示部に残ることにより表示部のコントラスト
ムラ・配向不良等の画質のダウンを引き起こしたりして
いる。

【０００８】２．布でラビングを行う時、布が汚れてい
た場合、配向膜に汚れを転写することになる。イオン成
分が転写された場合は、転写部分で電流値が大となる現
像や、液晶の立ち上がり電位（スレッシュホールド電
位）が変化し、コントラストムラを発生させたりする原
因になる。又、イオン成分以外であっても、配向不良を
生じさせる原因にもなる。

【０００９】３．布でラビングを行うため、微視的にラ
ビング面を見るとラビング方向が一定方向となっていな
い。このため、液晶の配向方向はパネル面内で微妙にば
らついており、液晶パネルのコントラスト比を下げる原
因になっている。

【００１０】４．ラビング時に基板上に力が加えられる
ために、配向膜下の膜が損傷を受けやすい。例えば、カ
ラーフィルタ基板の配向を行う場合、カラーフィルタ層
が有機系の樹脂で作られているため、傷が入りやすくな
る。

【００１１】５．ラビング工程は、布と基板という絶縁
物同士をこすり合わせるため静電気が発生する。この静
電気は、まわりのホコリ・ダスト・ゴミを吸着する原因
ともなるが、近年アクティブ素子として脚光を浴びてい
るＴＦＴ素子（ＴｈｉｎｆｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）・ＭＩＭ素子（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ
−Ｍｅｔａｌ）を破壊する原因ともなっている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明における液晶パネ
ルの製造方法は、基板上に光硬化性樹脂をコーティング
した後、縞状に光の強弱をつけて露光硬化した光硬化性
樹脂層を配向膜として用いることにより前記の課題を解
決するものである。

【００１３】

【作用】本発明の方法により、液晶パネルが配向する理
由はまだ解明されていないが、現在は以下のように推論
している。

【００１４】１．光硬化性樹脂層が、縞状に光の強弱を
つけて露光硬化されるため、強く露光された部分と弱く
露光された部分で内部応力が異なり、この２つの部分の
間で力が生じ、光硬化性樹脂の分子鎖が前記力の方向に
向かって配列（配向）する。この分子鎖に沿って、液晶
分子が配向する。

【００１５】２．光硬化性樹脂は、露光の強弱により光
硬化度が異なる。光硬化が進むにつれて樹脂の体積変化
が起こり、体積変化の大きい部分と小さい部分で微視的
な凹凸が生じ、この凹凸が液晶の配向に寄与している。

【００１６】基板上にコーティングされた樹脂を、縞状
に強弱をつけて光硬化することにより、上記１あるいは
２あるいは１と２の相乗効果等によって液晶の配向膜と
して使用できるものが得られた。

【００１７】又、縞状に露光された光硬化性樹脂層上
に、現在一般的に用いられている配向膜を形成すること
で、配向膜表面張力あるいは分子鎖等を変えることがで
き、液晶のプレチルト角・配向安定性を大幅に高めるこ
とができる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を用いて詳細に説明する。

【００１９】（実施例１）厚さ１．１ｍｍの石英ガラス
１０２に、スパッタ法により１５００オングストローム
の厚さのＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）膜１０４を
形成した後、フォトリソプロセスにより所望のパターン
を形成し、本実施例で説明する液晶パネルの前面基板と
した。また、同様の方法で後面基板を得た。

【００２０】次に、前記前面基板の配向処理を行った。
配向処理の手順は、以下のようである。

【００２１】まず、第１プロセスとして、前面基板に感
光樹脂フィルム１０５として厚さ３０ミクロンの東京応
化工業製オーディルＶＡ−４３０を、１．５ｋｇの加圧
下、摂氏８０度の加熱下で圧着した。

【００２２】第２プロセスとして、感光性樹脂層の面内
に、強く露光・硬化された部分と、弱く露光・硬化され
た部分を縞状に設けた。

【００２３】本実施例では、回析格子を通して感光性樹
脂を露光する方法を用いた。

【００２４】回析格子としては、図２に示すパターンを
持った石英フォトマスクを用いた。遮光部１０１は、金
属クロムが１０００オングストローム形成された層であ
り、斜線で示してある。本実施例では、この金属クロム
層の幅を５ミクロンとした。又、光透過部２０２の金属
クロム層幅も同様に５ミクロンとした。

【００２５】使用したＵ．Ｖ．ランプは、主波長が４３
０ナノメートルの水銀ランプで、回析格子と感光性樹脂
層の距離は４０ミクロンとし、図２に示すように露光し
た。Ｕ．Ｖ．照射量は１０００ｍＪとした。

【００２６】図３に示すように、Ｕ．Ｖ．光３０３は主
に直進し、図２の光透過部１０２の真下の感光性樹脂層
を露光・架橋（硬化）させるが、一部の光は回析光３０
４としてＣｒ層２０１の下へも回り込む。

【００２７】回析光３０４及び光の位相のズレによる干
渉で感光性樹脂層に当る光の強度は、模式図的に示すと
図３のようになる。ただし、Ｕ．Ｖ．ランプの光には他
の波長の光が含まれており、実際の光の強度パターンは
非常に複雑な形状になる。

【００２８】以上のように、感光性樹脂層に当る光の強
度の強い部分は、架橋が進み応力が高まる。又、光強度
の弱い部分は架橋の進行速度が遅く応力は弱い。

【００２９】従って、光硬度が弱く照射される部分は、
両側の光強度のより強い部分の応力の影響を受け、感光
性樹脂ポリマーが力に沿って分子配列もしくは体積変化
を起こし、樹脂表面に微細的な凹凸が形成されるものと
考えられる。

【００３０】以上のプロセスにより前面基板の配向処理
を行ったが、後面基板も同様のプロセスで配向処理を行
った。

【００３１】最後に、得られた前面基板と後面基板を、
所定の液晶パネルの組立プロセスに沿って貼り合わせ、
図１の液晶パネルを作製した。

【００３２】まず、前面基板１０１にスクリーン印刷に
より幅３ｍｍで、熱硬化性のエポキシ樹脂１０３を印刷
し、前面基板上にパネルギャップを維持するためのギャ
ップ材（直径７ミクロンのガラスビーズ材）をばらま
き、後面基板１０２を貼り合わせた。

【００３３】１．５ｋｇ／ｃｍ² の圧力をかけながら、
摂氏１５０度で２時間熱圧着を行った後、液晶１０６を
真空封入法で液晶パネルの中に注入した。この後、液晶
の封入口をＵ．Ｖ．硬化樹脂で硬化した。

【００３４】このようにして得られた液晶パネルを、偏
光板を直交ニコルに貼り合わせ、電気光学特性を測定し
たところ、図５に示す電圧透過率曲線が得られ、十分配
向されていることがわかった。

【００３５】又、肉眼でパネル全体の点燈検査を行った
が、配向不良を起こしている部分は見られなかった。

【００３６】本実施例では、光硬化層のストライプ露光
法として回析格子法を用いたが、その他の方法として、
ニュートンリングに代表される２光束干渉法、高い反射
率を持つ２つの面を接近させて、面内で繰り返し反射さ
せた光速を用いる多光速干渉法、あるいは光マスクの光
透過部分に薄膜の金属膜を形成する等の手段により、光
透過率を部分的に変える方法等の手段でも同様の結果が
得られた。

【００３７】（実施例２）実施例１と同様のプロセス
で、実施例１と同様の光硬化性樹脂をストライプ露光し
た基板に、配向膜としてポリイミド（ＡＬ１２５４日
本合成ゴム（株）製）をスピンコート法により５００オ
ングストロームの厚さで形成し、摂氏１５０度で３０分
間焼成した後、前記基板を実施例１と同様に貼り合わ
せ、液晶パネルを作った。

【００３８】電気光学特性、液晶の配向性とも、実施例
１と同様の結果が得られた。

【００３９】（実施例３）実施例１と同様のプロセス
で、実施例１と同様の光硬化性樹脂層を形成した基板
に、配向膜としてポリイミド（ＳＰ７４０東レ（株）
製）をスピンコート法により５００オングストロームの
厚さで形成し、摂氏１００度で３０分間焼成した後、実
施例１と同様のプロセスで縞状の露光を行い、摂氏１５
０度で３０分間焼成した。

【００４０】前記基板を実施例１と同様に貼り合わせ、
液晶パネルを作った。

【００４１】電気光学特性、液晶の配向性とも、実施例
１と同様の結果が得られた。

【００４２】（実施例４）実施例１と同様のプロセス
で、光硬化性樹脂として光硬化性ポリイミド（パイメル
（登録商標）旭化成（株）製）を用いて液晶パネルを作
ったところ、電気光学特性、液晶の配向性とも実施例１
と同様の結果が得られた。

【００４３】以上の実施例では、光硬化性樹脂とＵ．
Ｖ．露光の組み合わせを用いたが、他の電磁波、例えば
電子線を用いてその電子線照射により硬化可能な樹脂を
用いた組み合わせでも同様の結果が得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上の実施例からわかるように、本発明
はラビングを行うことなく、露光プロセスを用いて液晶
を配向させることのできるものである。

【００４５】従って、従来のラビング配向での課題を解
決するものとしてラビング工程がないためホコリ・ダ
ストが発生しない。配向面への汚れの転写プロセスが
ない。フォトプロセスを用いるため配向性が均一であ
る。基板に力がかからないため配向膜あるいはカラー
フィルタが損傷を受けない。静電気の発生するプロセ
スがないため、アクティブ素子を破壊する恐れがない。
等の大きな効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における液晶パネルの断面図
である。

【図２】本発明の実施例における回析格子の平面図で
ある。

【図３】本発明の実施例における光硬化性樹脂の露光
状態を示す概念図である。

【図４】本発明の実施例における基板面に達する光エ
ネルギー強度の模式図である。

【図５】本発明の実施例における液晶パネルの電気光
学特性を示す図である。

【符号の説明】

１０１，１０２基板１０３シール部１０４透明電極１０５光硬化性樹脂１０６液晶２０１Ｃｒ２０２透明基板３０３Ｕ．Ｖ．光３０４回析光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に光硬化性樹脂層を形成した後、
縞状に光の強弱をつけて露光硬化した該光硬化性樹脂層
を配向膜として用いたことを特徴とする液晶パネルの製
造方法。
【請求項２】基板上に光硬化性樹脂をコーティングし
た後、縞状に光の強弱をつけて露光硬化した光硬化性樹
脂膜層の上に、液晶パネルの配向膜を形成したことを特
徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項３】基板上に光硬化性樹脂をコーティングし
た後、光硬化性樹脂層上に液晶パネルの配向膜を形成
し、該光硬化性樹脂層を縞状に光の強弱をつけて露光硬
化することにより、配向処理を行ったことを特徴とする
液晶パネルの製造方法。