JPH0820634B2 - 液晶表示器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は複屈折による干渉色を利用した液晶表示器
の製造方法に関する。

（従来の技術） 液晶表示器には動作モードによりTN型、DS型、GH型、
DAP型及び熱書き込み型のもの等多くの種類があるが、
腕時計、電卓及び計測器等を始め、ほとんど多くはTN型
液晶表示器が使われている。しかし表示容量の増大化や
表示面積の大型化の要求に伴ない、TN型液晶表示器では
コントラスト不足や視覚範囲の狭さ等の問題が出てきて
おり、新しい動作モードによる液晶表示器の開発が急が
れていた。

そして近年、このような要求に応える液晶表示器とし
て、例えば特開昭60−107020号公報に記載されているSB
E（スーパーツイステッドバイアフリンジェンスエフェ
クト）型液晶表示器が注目されている。SBE型液晶表示
器の構成としては、少なくとも片面側に透明電極が形成
された透明基板を２枚対向させ、斜方蒸着やラビング等
の配向処理を施し、周囲を封着してセルとし、セル内に
ネマティック液晶を入れている。ネマティック液晶とし
てはシクロヘキサン系、エステル系、ビフェニール系及
びピリジン系液晶等が使われている。ネマティック液晶
の中にはカイラル剤が添加され、液晶分子の分子軸が18
0゜から360゜、好ましくは270゜の角度に、上下の基板
間で捩られている。また液晶分子は、基板上の配向層の
働きにより、分子軸が基板平面に対し１゜より大きい傾
斜（プレチルト）を有しており、対向基板間の距離は４
〜12μｍ程度である。

（発明が解決しようとする問題点） SBE型液晶表示器は極めて高い対向基板間の距離（ギ
ャップ）が要求され、0.1μｍ以内に押える必要があ
る。これはわずかなギャップむらでも、しきい値電圧が
変化し、点灯むらになったり、また、干渉現象により顕
著な色むらとなり表示品位を落とす。

ギャップ精度に影響を与える条件としては、部品であ
るガラス基板の平坦性、ギャップを決定するスペーサ寸
法精度、精密なガラス組立条件が考えられるが、これら
の条件が満足すべき程度であったとしても、最低限、ガ
ラス基板の平坦精度は基板２枚で0.1μｍを越えてはな
らず、他の条件の許容度を考えると、0.03μｍ程度の平
坦性が必要といえる。

一般に、液晶表示器に用いられる透明基板は、比較的
安価なソーダ石灰ガラス基板が普通である。しかしなが
ら、これはアルカリの溶出度が高いため、通常、SiO₂等
をブロッキング材としてアンダーコートした上に透明電
極を形成する。また、ソーダ石灰ガラスの製法として
は、例えばコルバーン法やフロート法があるが、いずれ
も製法に起因する凹凸が存在し、その平坦性は平坦精度
0.1〜0.15μｍが限界がある。

故に、SBE型液晶表示器にこのような基板を用いる
と、基板の表面が粗いため、前述したような対向基板間
距離の精度が得られない。例えば、配向処理としてSiO
の斜方蒸着を行った場合、蒸着むらとなって所望のチル
ト角が得られなかったり、アンダーコード処理や透明導
電膜を蒸着するとき、膜厚むらが生じるため、色むらや
しきい値電圧むらが発生し、視認性を著しく低下させて
いた。

この発明は、基板の平坦精度と研磨量の最適化を行う
ことにより、極めて高価になりやすかった薄板ガラスの
研磨加工を合理化し、生産性の向上を実現することを目
的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、複屈折制御型の液晶表示器の製造方法で
あり、セルを構成する第１及び第２基板の表示電極が形
成された側の第１主面或いはこの第１主面及び偏光板が
被着された側の第２主面を合わせて、１μｍ乃至３μｍ
研磨する工程を備えている。

（作 用） この発明は、研磨量を実験の結果から１μｍ乃至３μ
ｍと設定することにより、最小の研磨時間で被研磨基板
の平坦精度を0.15μｍ以下、そりを0.1％以下に押える
ことができ、ギャップむらもなく諸特性が安定する。

（実施例） 以下この発明の詳細を図面を参照して説明する。

液晶表示器に用いられるガラス基板は、安価なソーダ
ライムガラスとよばれているもので、種々の製法が存在
するが、コルバーン法とフロート法が一般的であり、こ
の２種類について検討を行った。また、以後、平坦精度
と称するものは、例えば触針計の針を2mm動かしたとき
に観測される最も高い部分と最も低い部分の差を、基板
全面で平均化した値である。

上記の２種類のガラス基板の製法のうち、コルバーン
法は、溶融ガラスを垂直に引き上げた後、ベンディング
ローラーと呼ばれるローラーで水平方向に曲げられなが
ら、薄板化されていく。ガラスの平面性を決定するの
は、溶融ガラスと接しているベンディングローラーの平
面性であり、この結果、ガラスには極めて細かい波が存
在する。これにより、一般的なコルバーン法の平坦精度
は0.4μｍと大きいもので、製造法のノウハウや選別に
よりよいものを選んだとしても、0.1〜0.15μｍが限界
とされている。

一方、フロート法は溶融ガラスを溶融スズの上に流
し、スズの自由界面上で平面度を決定する。自由界面で
あるため、平面性はコルバーン法より勝るが、薄板にす
るため所定の速度で引張るとき、引張り方向に平行な波
うちが生じ、これにより通常のガラスの平坦精度は0.1
〜0.15μｍとされている。

いずれの製法のガラスでも、この平坦精度では液晶表
示器とすると色むらや表示むらが生じた。特に、コルバ
ーン法のガラスでは無秩序な色むら、フロート法のガラ
スでは1.5〜2.0μｍピッチで色むらのしまといった、セ
ル時において特徴的な現象を呈する。

故に、これらの現象を解決し、0.03μｍ以下の平坦精
度を得るため、Siウェハー、ガラスマスク及びレンズ等
に用いられている研磨加工という技術を適用するという
ことを考えた。この研磨も単に削ればよいというもので
はなく、種々な加工構成要素が存在する。即ち、研磨量
を単に増やした場合、平面性は上がるわけだが、削りす
ぎるとガラス厚が変わり、製品としての総厚や製造時に
も影響を及ぼす。例えば加工時間が長くなり、加工の合
理性やコスト性が悪化する。

この発明では研磨量を考える場合、次の３点を考慮す
ることにした。

ガラス厚 研磨されるガラスのそり 研磨されるガラスの平坦精度 このうちは、多数個取りが一般的とされている液晶
表示器用基板としての大板ガラスで1.1μｍ程度の研磨
が可能か否かの検討が必要であり、とはこれらの値
により研磨量と研磨時間が決定されることから、必要な
パラメーターである。

次に示す第１表は、コルバーン法で製造されたガラス
で片面を研磨したものを使用してセルを構成した場合の
表示の観察結果を表している。

同表におけるガラスの研磨は、オスカー方式の片面研
磨機或いはウェハー等用に用いられるものと同方式の両
面研磨機で行った。ガラスの大きさは、研磨機で研磨可
能な最大寸法の300mm角とし、厚さは通常に用いられる
厚さ（1.1mm）より薄い方をみて0.55mm、0.7mm、1.1mm
について行った。そりはガラスの長手方向の寸法（300m
m）と最下長に対するガラスの最大のうきとの比を％で
表した値で示し、0.1％未満のもの、0.1％、0.15％のも
のとした。平坦精度は、コルバーン法のガラスで0.4μ
ｍ、0.2μｍ、0.15μｍ及び0.1μｍのもの、フロート法
のガラスで0.15mm、0.1mm及び0.08mmのものを使用し、
研磨量は測定しながら0.5mm、1mm、2mm及び3mmと変えて
いった。そして、これらの基板を使用して複屈折型の液
晶表示器を構成し、セルの色むらを確認するとともに研
磨時間もチェックした。

同表からわかるように、ガラス厚が0.55mmのものは、
研磨条件を変えたがすべて破損し研磨できなかったのに
対し、0.7mmと1.1mmのものではあまり差はない。また、
平坦精度が最も良好なものにおいては、ガラスのそりは
0.1％以下が極めて良好であり、0.1％を越えると破損し
たり、厚みが片減りし芳しくない。

コルバーン法とフロート法の差はほとんどないが、や
やフロート法の方が削りにくく、所望の研磨量が出るま
で１〜２分多くかかることがわかった。両面研磨の場合
は研磨面が二面ということもあって、研磨時間は２倍か
かった。

故に、これらの結果より研磨時間等を考慮すると、最
適な研磨条件は、 平坦精度≦0.15μｍ ガラス素材のそり≦0.1％ 研磨量 １〜３μｍ ガラス厚 0.7〜1.1mm であると考えられる。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、製
造工程に従って説明する。まず、２枚のコルバーン法で
製造された日本板硝子（株）製ソーダライムガラス（1.
1mm厚，平坦精度0.15μｍ）の一主面を、オスカー方式
研磨機を用いて約７分間研磨することにより、第１及び
第２基板（１），（２）を得る。第１及び第２基板
（１），（２）で研磨されたのは第１主面（1a），（2
a）側であり、研磨量は約２μｍである。続いて、第１
及び第２基板（１），（２）の第１主面（1a），（2a）
側に、それぞれ例えばSiO₂からなるアンダーコート層
（３），（４）と例えばITO（Indium Tin Oxide）から
なる導電電極（５），（６）を順次形成する。次に、第
１及び第２基板（１），（２）の第１主面（1a），（2
a）側に、導電電極（３），（４）を覆うように、それ
ぞれ例えばポリイミドからなる配向層（７），（８）が
形成する。そして、第１及び第２基板（１），（２）は
各々の第１主面（1a），（2a）が対向した状態で約７μ
ｍの間隔に保たれるように、液晶の注入口となる部分を
除いた周囲を、例えば紫外線硬化型の接着剤からなる接
着剤（９）により封止する。次に、第１及び第２基板
（１），（２）間に、カイラル剤が添加されたネマティ
ック液晶（10）を注入した後に注入口を封止する。こう
してネマティック液晶（10）は第１及び第２基板
（１），（２）間に挟持され、その分子軸はカイラル剤
の働きにより第１及び第２基板（１），（２）間で180
゜から360゜の範囲例えば270゜の捩れをもつとともに、
配向層（７），（８）の働きにより第１及び第２基板
（１），（２）の平面に対し、１゜より大きい角度例え
ば20゜の角度の傾斜を有している。そして、第１基板
（１）の第２主面（1b）側には偏光板（11）、第２基板
（２）の第２主面（2b）側には偏光板（12）と反射板
（13）が被着する。ここで偏光板（11），（12）の配置
角度は、偏光板（11），（12）の透過軸が第１基板
（１）の配向方向に対して、それぞれ右回りに約30゜、
右回りに約20゜となるように設定してある。

この実施例では、第１主面（1a），（2a）を研磨され
た第１及び第２基板（１），（２）を使用することによ
り、基板表面上の平坦精度を向上させて、アンダーコー
トを堆積するときに生じる堆積むらやITOを蒸着すると
きに生じる蒸着むらを低減させ、同時に配向処理時とし
ての斜方蒸着時の蒸着むらを低減させることができ、ま
た、対向基板間距離の精度を高めることができた。この
結果、完成した液晶表示器は色むらやしきい値電圧むら
が低減され、視認性を向上させることができた。

なお今までは、液晶表示器の第１主面（1a），（2a）
側のみ研磨した例について述べたが、第１主面（1a），
（2a）と第２主面（1b），（2b）の両面を研磨したもの
であっても、同様の効果を有することは言うまでもな
い。

［発明の効果］ この発明は、複屈折による干渉色を利用した液晶表示
器の製造方法であり、ガラス基板の第１主面、或いは第
１及び第２主面を研磨した後にセルを構成することによ
り、従来は不十分であった視感による視認性の向上を行
うことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図である。 （１）……第１基板 （２）……第２基板 （５），（６）……導電電極 （７），（８）……配向層 （10）……ネマティック液晶 （11），（12）……偏光板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１主面側に導電電極が形成された第１及
   び第２基板と、分子軸が前記第１及び第２基板の平面に
   対し１゜より大きい傾斜を有し且つ前記第１及び第２基
   板間で180゜から360゜の範囲の捩れをもって挟持されて
   いるネマティック液晶と、前記第１及び第２基板の第２
   主面側に偏光板とを備えた液晶表示器の製造方法におい
   て、前記第１及び第２基板の研磨前の厚さは0.7mm乃至
   1.1mmであり、前記第１及び第２基板の第１主面或いは
   第１及び第２主面を合わせて１μｍ乃至３μｍ研磨する
   工程を備えていることを特徴とする液晶表示器の製造方
   法。
2. 【請求項２】前記第１及び第２基板はコルバーン法或い
   はフロート法で形成されたソーダライムガラスであり、
   平坦精度0.15μｍ以下、そり0.1％以下であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示器の製造
   方法。