JPH07159784A

JPH07159784A - 液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: JPH07159784A
Application number: JP30512493A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mochizuki; 秀晃望月; Shinya Kosako; 慎也古佐小; Yoshio Iwai; 義夫岩井; Narihiro Sato; 成広佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ラビング処理を行なわずに簡単な工程で視野角
の拡大が図れるとともに歩留りを向上することができる
液晶表示パネルの製造方法を提供する。【構成】電極（１０２，１０４）を有する一対の基板
（１０１，１０３）の対向面に熱可塑性高分子膜１０
５，１０６を形成する第１の工程と、一対の基板（１０
１，１０３）をスペーサ１０８を介して対向し液晶注入
口を残して周縁部をシール材１０９によりシールするこ
とによりセルを作成する第２の工程と、液晶注入口より
ネマチック液晶（１０７）を注入する第３の工程と、ネ
マチック液晶（１０７）の注入後ネマチック液晶のネマ
チック相−等方相転移温度以上にセルを一定時間加熱す
る第４の工程と、セルの加熱後に冷却する第５の工程と
を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示パネルの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶の電気光学特性を利用した液
晶表示パネルは、大画面化および大容量化によりＯＡ機
器への応用が盛んに進められている。現在一般に実用化
されている液晶表示パネルの動作モードとして、２枚の
ガラス製の基板間で液晶分子が９０゜ねじれた配向状態
を呈するツイステッドネマティック（ＴＮ）型と、１８
０゜〜２７０゜の捻れた配向状態を呈するスーパーツイ
ステッドネマティック（ＳＴＮ）型とがある。ＴＮ型
は、主としてアクティブマトリックス型液晶表示パネル
に用いられ、ＳＴＮ型は単純マトリックス型液晶表示パ
ネルに用いられている。

【０００３】アクティブマトリックス型液晶表示パネル
さらには小型サイズの液晶表示パネルに用いられるＴＮ
型の場合、液晶分子は、ガラス基板の界面においてガラ
ス基板に対してあるプレチルト角をもって、一方向に均
一に配向し、上下のガラス基板間で９０゜捻れた状態を
呈している。この９０゜捻れ配向状態は、一般にガラス
基板上に形成されたポリイミド薄膜からなる熱可塑性高
分子膜をレーヨン布等を用いて１方向にラビング処理
し、上下のガラス基板間でその方向が直交するよう配置
することにより得られる。

【０００４】このようなＴＮ型の液晶表示パネルに電圧
を印加すると、図３に示すように、９０゜捻れていた液
晶分子３０１が、閾値電圧以上で応答し始め、捻れ配向
状態が解けてスプレイ配向状態になり、液晶分子３０１
は分子長軸がガラス基板３０２，３０３の平面に対して
立ち上がった状態になる。しかしながら、基板法線であ
るＺ軸に対して傾斜角θに傾斜した位置Ｐで、方位角φ
を変化させながら液晶分子３０１を観察した場合、液晶
分子３０１の分子長軸の向きは方位角φの変化方向では
一様になっていない。このため、方位角φの変化方向に
より液晶分子３０１の見かけの屈折率異方性Δｎが変化
することになり、液晶層の厚みｄとの積である複屈折量
Δｎｄが変化する。したがって、偏光板の光吸収軸３０
６，３０７がラビング方向３０４，３０５に直交するよ
うに、上ガラス基板３０２および下ガラス基板３０３の
外面に偏光板を配置し、−Ｚ軸方向から光を入射した場
合、方位角φの方向の変化に伴い光の透過強度が異な
り、視野角の非対称性が発生する。

【０００５】この視野角の非対称性は中間調表示の場合
に特に問題になり、視野角の方向によりコントラスト比
が極端に低下したり、あるいは表示画像が反転する等の
表示品位の低下を招くという問題があった。このため
に、ＴＮ型の液晶表示パネルでは、近年、視野角の拡大
を図る取り組みが盛んに行われている。

【０００６】第１の提案例として、ＴＮ型の液晶表示パ
ネルの画素を２つの配向状態の異なる領域に分割して視
野角の拡大を図る方式（例えばケー・タカトリ，ケー・
スミヨシ，ワイ・ヒライ，エス・カネコ：ジャパンデ
ィスプレイ ’９２，５９１頁，１９９２年；K.Takato
ri,K.Sumiyoshi,Y.Hirai,S.Kaneko:JAPAN DISPLAY '92,
PP.591,(1992) ）が提案されている。しかしこの方式で
は、１画素の配向領域を２分割するために露光や２度の
ラビング処理を行う必要があり、プロセス工程が複雑に
なる。

【０００７】そこで、第２の提案例として、工程を簡素
化して、視野角を拡大する別の方式が提案されている
（ワイ・トコ，ティー・スギヤマ，ケー・カトー，ワイ
・イイムラ，エス・コバヤシ：エスアイディー９３
ダイジェスト，６２２頁，１９９３年；Y.Toko,T.Sugiy
ama,K.Katoh,Y.Iimura,S.Kobayashi:SID 93 DIGEST,PP.
622,(1993)）。この方式は、ラビング処理を施さずに液
晶分子をランダムに配向させることで、配向状態の異な
る領域を多数形成し、これにより視野角の拡大を図るも
のである。

【０００８】この第２の提案例を図１を用いて説明す
る。すなわち、ＴＮ型の液晶表示パネルにおいて、１０
１は上側ガラス基板、１０２はセグメント電極、１０３
は下側ガラス基板、１０４はコモン電極、１０５，１０
６はポリイミド薄膜、１０７はカイラルネマチック液晶
層、１０８はスペーサー、１０９はシール材、１１０は
偏光板である。

【０００９】つぎにこの液晶表示パネルの製造方法につ
いて説明する。シート抵抗値が３０Ω／□である酸化イ
ンジュウム・錫（ＩＴＯ）を有する上側ガラス基板１０
１をフォトリソグラフィ法によりパターン化し、４本の
ストライプ状のセグメント電極１０２を得る。同様の手
法を用いて下側ガラス基板１０３上に４本のコモン電極
１０４を形成する。セグメント電極１０２とコモン電極
１０４はそれぞれ直交するように配置される。このよう
なガラス基板１０１，１０３上には熱可塑性高分子膜と
しておのおの厚さが８０ｎｍであるポリイミド薄膜１０
５，１０６が印刷法により形成されている。ポリイミド
薄膜はＰＳＩ−Ａ−２２０１（チッソ石油化学（株)
製）を用いた。ポリイミド薄膜は液晶分子をガラス基板
面に水平または数度のプレチルト角をもって配向させる
作用を持っている。

【００１０】つぎに下側ガラス基板１０３上またはポリ
イミド薄膜１０６上にプラスチックからなる球状のスペ
ーサ１０８（ミクロパール：積水ファイン（株) 製）を
均一に分散させる。スペーサの球径は５μｍである。上
側ガラス基板１０１の周辺部に熱硬化型のシール材１０
９（ストラクトボンド：三井東圧化学（株) 製）を液晶
注入口を設けて印刷形成し、セグメント電極１０２とコ
モン電極１０４が直交するように上下のガラス基板１０
１，１０３を貼り合わし、所定の温度でシール材１０９
を完全硬化させる。

【００１１】つぎに屈折率異方性が０．１３４であるネ
マチック液晶に右捻れのカイラル物質（Ｒ−１０１１：
メルク製）を添加し、セルギャップｄに対してその自発
捻れピッチｐの値がｄ／ｐ＝０．２５となるように濃度
調整する。このような条件で作製したカイラルネマチッ
ク液晶１０７を加温して等方性状態にして、ガラス基板
１０１，１０３間に真空注入法により注入する。この時
ガラス基板１０１，１０３もカイラルネマチック液晶１
０７のネマチック相−等方相転移温度（ＮＩ点）以上の
温度に加温されている。カイラルネマチック液晶１０７
が完全に充填された後、液晶表示パネルを徐冷して、液
晶注入口を封止樹脂により封口する。

【００１２】さて、このようにして作製した液晶表示パ
ネルのガラス基板１０１，１０３の表面に偏光板１１０
をその偏光軸が互いに直交するように張り付ける。下側
ガラス基板１０３より光を入射し、上側ガラス基板１０
１の上方より観察する。図２はこの提案例の液晶表示パ
ネルを１／４Dutyで駆動させた時のオフ電圧での画素内
の微視的な配向状態を表した斜視図である。図２の２０
１は液晶分子の分子長軸（ダイレクター）を表す。ガラ
ス基板１０１，１０３の界面でのダイレクターが異なる
領域（ドメイン）２０２，２０３，２０４，２０５が複
数存在し、各ドメイン間ではダイレクターの方向が異な
るために発生するディスクリネーションライン２０６が
見られた。通常の液晶表示パネルではポリイミド薄膜を
ラビングを施すために、画素内ではダイレクターの方向
が同一である１つのドメインしか見られない。この提案
例の場合ではポリイミド薄膜にラビング処理を施してい
ないために、液晶分子は熱可塑性高分子膜との分子間力
により非晶質状態となって配向し、複数のドメインが発
生したものと考えられる。各ドメイン内では液晶分子は
上下ガラス基板１０１，１０３間でｄ／ｐの設定値に応
じて捻れた配向状態を呈している。この提案例の場合、
ｄ／ｐを０．２５に設定しているので、液晶分子は上下
のガラス基板１０１，１０３間で９０゜捻れて配向して
いる。この場合、入射光は液晶層の複屈折効果により楕
円偏光状態で出射すると考えられる。

【００１３】つぎにオン電圧を印加した場合、各ドメイ
ン内の液晶分子は捻れ配向状態からスプレイ配向状態に
なるために、液晶層中（バルク）にも変形に伴う明瞭な
ディスクリネーションラインが発生する。ドメイン内で
は液晶分子はダイレクターが電界方向と平行になるよう
に配向し、入射光はほぼ直線偏光状態で液晶層を伝幡
し、出射側偏光板にてカットされ暗状態が得られる。

【００１４】つぎに、この提案例において、ネマチック
液晶１０７を加熱することなく、室温でネマチック状態
のまま注入したところ、複数のドメインは形成されたも
のの、注入時のネマチック液晶の流動に伴う配向異常が
発生してしまった。このため、二枚のクロスニコル状態
の偏光板間に挟んだ表示状態は輝度むら不良となり、実
用に耐えない品位を示した。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、第２の
提案例は、第１の提案例と比較して工程が簡略化するも
のの、ネマチック液晶を室温で注入すると、注入時の液
晶材料の流動により熱可塑性高分子膜表面で注入模様が
可視化されて表示むら不良になる。これを避けるため、
第２の提案例ではネマチック液晶を高温度で注入するこ
とが必要である。

【００１６】しかし、そのため注入時にネマチック液晶
が劣化したり、不純物が混入したりしやすく、また減圧
下で高温に曝されるため、液晶材料中の低沸点成分が蒸
発し、液晶組成が変化しやすいという問題点がある。し
たがって、この発明の目的は、ラビング処理を行なわず
に簡単な工程で視野角の拡大が図れるとともに歩留りを
向上することができる液晶表示パネルの製造方法を提供
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示パネ
ルの製造方法は、電極を有する一対の基板の少なくとも
一方の対向面に熱可塑性高分子膜を形成する第１の工程
と、一対の基板をスペーサを介して対向し液晶注入口を
残して周縁部をシール材によりシールすることによりセ
ルを作成する第２の工程と、液晶注入口よりネマチック
液晶を注入する第３の工程と、ネマチック液晶の注入後
ネマチック液晶のネマチック相−等方相転移温度以上に
セルを一定時間加熱する第４の工程と、セルの加熱後に
冷却する第５の工程とを含むものである。

【００１８】

【作用】この発明の構成によれば、ネマチック液晶をセ
ルに室温で注入し、その後高温で一定時間保持すること
で、ネマチック液晶自身の流動に起因する液晶の配向む
らを解消でき、その後冷却することで微視的には一様な
方向に液晶分子の分子長軸が配向した領域が複数存在
し、かつ各々の領域間では液晶分子の分子長軸の方向が
異なる形態を与えることができるので、配向状態の異な
る領域を多数形成でき、視野角の拡大を図ることができ
る。またラビング処理を施す必要がなく、製造工程を簡
単かつ短縮化でき、また液晶材料が劣化したり、組成変
化したりすることがなく、歩留りの低下を防止すること
ができる。

【００１９】

【実施例】この発明の第１の実施例の液晶表示パネルの
製造方法について、図１を参照しながら説明する。図１
は液晶表示パネルの基本的な構成を示す。すなわち、１
０１は上側ガラス基板、１０２はセグメント電極、１０
３は下側ガラス基板、１０４はコモン電極、１０５，１
０６は熱可塑性高分子膜、１０７はカイラルネマチック
液晶層，１０８はスペーサー，１０９はシール材，１１
０は偏光板である。

【００２０】第１の工程は、透明電極を有する一対の基
板の少なくとも一方の対向面に熱可塑性高分子膜を形成
するものである。まず、シート抵抗値が３０Ω／□であ
る酸化インジュウム・錫（ＩＴＯ）を有する上側ガラス
基板１０１をフォトリソグラフィ法によりパターン化
し、４本のストライプ状のセグメント電極１０２を得
る。同様の手法を用いて下側ガラス基板１０３上に４本
のコモン電極１０４を形成する。セグメント電極１０２
とコモン電極１０４はそれぞれ直交するように配置され
る。このようなガラス基板１０１，１０３上にはおのお
の厚さが８０ｎｍである熱可塑性高分子膜１０５，１０
６を回転塗布法により形成した。用いた熱可塑性高分子
膜材料は、ポリウレタン（ＭＳ−５５１０：三菱重工
（株）製、Ｔｇ＝６３℃）のｍークレゾール溶液で、塗
布後、１６０℃のオーブン中で３０分乾燥する。

【００２１】第２の工程は、一対のガラス基板１０１，
１０３をスペーサ１０８を介して対向し、液晶注入口を
残して周縁部をシール材１０９によりシールすることに
よりセルを作成する。すなわち、下側ガラス基板１０３
上または熱可塑性高分子膜１０６上にプラスチックから
なる球状のスペーサ１０８（ミクロパール：積水ファイ
ン(株)）を均一に分散させる。スペーサの球径は５μｍ
である。上側ガラス基板１０１の周辺部に熱硬化型のシ
ール材１０９（ストラクトボンド：三井東圧化学(株)
製）を液晶注入口を設けて印刷形成し、セグメント電極
１０２とコモン電極１０４が直交するように上下のガラ
ス基板１０１、１０３を貼り合わし、所定の温度でシー
ル材１０９を完全硬化させ、これによりセルを作成す
る。

【００２２】第３の工程は、液晶注入口よりネマチック
液晶を注入して液晶注入口を封口する。すなわち、屈折
率異方性が０．１３４であるシアノ系ネマチック液晶に
右捻れのカイラル物質（Ｒ−１０１１：メルク製）を添
加し、セルギャップｄに対してその自発捻れピッチｐの
値がｄ／ｐ＝０．２５となるように濃度調整する。この
ような条件で作製したカイラルネマチック液晶を室温
（ネマチック状態）で、ガラス基板１０１，１０３間に
真空注入法により注入する。その後液晶注入口を封口す
る。

【００２３】第４の工程は、ネマチック液晶の注入後、
セルすなわちガラス基板１０１，１０３およびカイラル
ネマチック液晶１０７をネマチック相−等方相転移温度
（ネマチック−アイソトロピック温度：ＮＩ点）以上の
温度、たとえばカイラルネマチック液晶１０７が完全に
等方相となる温度（この実施例では１２０℃）に３時間
加熱保持する。

【００２４】第５の工程は、セルの加熱後室温まで冷却
する。このようにして作製した液晶表示パネルは図２に
示す複数のドメインが作成された。また第２の提案例と
同様にガラス基板１０１，１０３に偏光板１１０を張り
付け、下側ガラス基板１０３より光を入射し、上側ガラ
ス１０１の上方より観察するとともに、たとえば１／４
Dutyで駆動したときの動作は第２の提案例と同様に、オ
フ状態で明状態となり、オン状態で暗状態が得られた。

【００２５】この実施例によれば、ネマチック液晶をセ
ルに室温で注入し、その後高温で一定時間保持すること
で、ネマチック液晶自身の流動に起因する液晶の配向む
らを解消でき、その後冷却することで微視的には一様な
方向に液晶分子の分子長軸が配向した領域が複数存在
し、かつ各々の領域間では液晶分子の分子長軸の方向が
異なる形態を与えることができるので、配向状態の異な
る領域を多数形成でき、視野角の拡大を図ることができ
る。またラビング処理を施す必要がなく、製造工程を簡
単かつ短縮化でき、また液晶材料が劣化したり、組成変
化したりすることがなく、歩留りの低下を防止すること
ができる。

【００２６】この発明の第２の実施例は、第１の実施例
の液晶表示パネルと同様の基本構成であるが、セルギャ
ップｄを７μｍとし、熱可塑性高分子膜はＰＩＸ−１４
００（日立化成（株））の５０ｎｍの膜を通常の方法に
より形成して用いた。また第１の実施例と同様の製造方
法で液晶材料を注入した。液晶材料としてはフッ素系の
リクソン６６４（チッソ（株））を用いた。封口後、１
２０℃に３時間加熱保持した後、液晶表示パネルを室温
まで冷却して図２に示すような複数のドメインを作成し
た。

【００２７】このようにして作成された液晶表示パネル
は、第２の提案例に示した流動配向不良がなく均一な表
示品位を得ることができ、第１の実施例と同様の作用効
果が得られた。なお、この発明の熱可塑性高分子膜は少
なくとも基板の一方に設けられればよいが、熱可塑性高
分子膜として用いる有機化合物としては、熱可塑性高分
子であるポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレ
タン、ポリスチレン、セルロース系高分子材料、ポリペ
プチド、たんぱく質などの中から選択し、あるいはそれ
らを組み合わせて用いることができる。また液晶材料と
しては、シアノ系やフッ素系などの通常のネマチック液
晶にカイラル剤を混合したカイラルネマチック液晶組成
物を用いることができる。さらにカイラルネマチック液
晶のコレステリックピッチｐと、液晶パネルのギャップ
ｄとの関係は、１／４≦ｄ／ｐ≦１が適当で、特に１／
４付近が最も好ましい。

【００２８】また、前記した実施例では透過型の液晶表
示パネルを用いて説明したが、特に透過型に限るわけで
はなく、一方の偏光板の表面に反射板を設けて、反射型
構成の液晶表示パネルとしても良好な表示品位を得るこ
とが確認された。また、前記した実施例ではガラス基板
を用いて説明したが、プラスチック基板の場合でも同様
の効果がある。

【００２９】

【発明の効果】この発明の液晶表示パネルの製造方法に
よれば、ネマチック液晶をセルに室温で注入し、その後
高温で一定時間保持することで、ネマチック液晶自身の
流動に起因する液晶の配向むらを解消でき、その後冷却
することで微視的には一様な方向に液晶分子の分子長軸
が配向した領域が複数存在し、かつ各々の領域間では液
晶分子の分子長軸の方向が異なる形態を与えることがで
きるので、配向状態の異なる領域を多数形成でき、視野
角の拡大を図ることができる。またラビング処理を施す
必要がなく、製造工程を簡単かつ短縮化でき、また液晶
材料が劣化したり、組成変化したりすることがなく、歩
留りの低下を防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の液晶表示パネルの基
本構成を説明する断面図である。

【図２】液晶の複数のドメイン構造を示す概念図であ
る。

【図３】ＴＮ型の液晶表示パネルの動作状態を示す概念
図である。

【符号の説明】

１０１上側ガラス基板１０２セグメント電極１０３下側ガラス基板１０４コモン電極１０５熱可塑性高分子膜１０６熱可塑性高分子膜１０７カイラルネマチック液晶層１０８スペーサ１０９シール材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤成広大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を有する一対の基板の少なくとも一
方の対向面に熱可塑性高分子膜を形成する第１の工程
と、前記一対の基板をスペーサを介して対向し液晶注入
口を残して周縁部をシール材によりシールすることによ
りセルを作成する第２の工程と、前記液晶注入口よりネ
マチック液晶を注入する第３の工程と、前記ネマチック
液晶の注入後前記ネマチック液晶のネマチック相−等方
相転移温度以上に前記セルを一定時間加熱する第４の工
程と、前記セルの加熱後に冷却する第５の工程とを含む
液晶パネルの製造方法。