JPH11295738A - 配向均一化処理方法およびその処理方法を用いた液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラビング処理直後の配向膜表面を非活性化す
ることにより、水分や吸着性ガス等の配向膜表面への吸
着を未然に防止し、液晶セル作製が非常に短期間である
滴下工法においても優れた表示均一性を実現する。 【解決手段】 ラビング処理直後の配向膜表面を非活性
化する、その処理手法として配向膜表面を８０℃以上、
１５０℃以下に加熱処理する、理想的には、１１０℃以
上１５０℃以下に加熱処理することにより、液晶セル作
製が非常に短期間である滴下工法においても優れた表示
均一性を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶セル作製が非常
に高速である滴下工法における優れた表示均一性を実現
した配向均一化処理方法、及びその処理方法を用いた液
晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在使用されている液晶表示素子は、上
下二枚で一対をなす電極基板の表面でネマチック液晶分
子の配列方向を９０度捩じった構造のツイストネマチッ
ク（以下、ＴＮと略す。）表示方式や上下電極板の間で
ネマチック分子の配列方向を１８０度から３００度に捩
じり、複屈折効果を利用したスーパーツイストネマチッ
ク（以下、ＳＴＮと略す。）表示方式、片側基板の櫛形
電極間での横方向電界によりスイッチングすることによ
る表示方式であるラテラル駆動の表示方式（以下、ＩＰ
Ｓと略す。）等が存在する。これらの液晶素子は液晶を
配列するために、電極基板上に配向膜を形成し、この配
向膜を布等でラビング（一方向にこする）処理すること
により、液晶がラビング処理した方向に配列する性質を
利用している。従って、液晶の表示は、かかる配向処理
によって、その表示品位、表示特性を決定づけている。

【０００３】また、特開平８−１１４８０６号公報で
は、ラビング処理後の液晶配向膜における表面エネルギ
ーの極性成分を２０（dyn/cm）以下まで非活性化するこ
とにより、表示ムラをなくし、表示品位の向上を図って
いる。しかし、従来は、配向処理後の配向膜表面に関す
る極性成分を非活性化する手段については、長時間放置
する程度の方法しかなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ラビング処理により決
定づけされた配向状態は、配向膜界面と液晶分子の相互
関係に依存している。しかしながら、表面張力を測定す
ると明らかなように、ラビング処理直後の配向膜表面
は、非常に活性な極性状態を呈している。一般には、ラ
ビング処理直後から、一定温度、一定湿度（２５℃、６
５％）の空間に放置すると徐々に表面極性が低下してい
くことが知られている。

【０００５】この表面極性の低下は、放置空間に存在す
る水分や吸着性ガス、例えばシロキサンなどが配向膜表
面に極微量、表面第一層に吸着するためと考えられる。
そのため、ラビング処理後、長時間放置することが可能
であれば、液晶セルの組立工程において表面極性の影響
を十分に排除することが可能となる。しかし、放置時間
が十分に確保できなければ、液晶セルの品質を一定に保
つことが困難となり、表示特性の均一でない液晶セルが
でき上がるという問題点があった。

【０００６】また、液晶表示素子の製造方式の一つであ
る滴下方式を用いた場合、ラビング処理工程と液晶セル
の組立工程が非常に短時間となる。このため、配向膜表
面に液晶材料を滴下するときに多成分液晶の混合である
材料中で極性の強い成分から選択的に吸着される可能性
が大きい。

【０００７】また、ラビングバフなどの大きな異物を取
り除くためのラビング処理後の純水洗浄工程において
も、配向膜表面は不純物の汚染に対して非常に敏感であ
った。これら表示均一性のマージンを広げるため、ラビ
ング処理直後における表面極性の活性の高い状態から低
い状態へ移行させる一手段として、長時間の基板放置を
必要としていた。しかしながら、現実的な製造時間内で
は長時間の放置は困難であり、非常に淡いながらも表示
不具合が発生するという問題点があった。

【０００８】ラビング直後に非常に活性な状態にある配
向膜表面極性を低下させるには、基板表面温度を上げる
ことにより、非常に短時間に均一配向性、各種配向膜界
面吸着起因の表示ムラ不具合に対して有効であることが
分かった。

【０００９】本発明では、ラビング処理直後の配向膜表
面を非活性化するために、ラビング処理直後に加熱処理
する、表示品位及び表示特性の良好な配向均一化処理方
法、及びその処理方法を用いた液晶表示素子を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明にかかる配向均一化処理方法は、電極を有する
２枚のガラス基板上に設けた配向膜の表面に所定のラビ
ングによる配向処理を行い、互いに配向処理面を内側に
して対向させるセル構成に用いる配向均一化処理であっ
て、ラビング処理後に配向膜表面の極性を非活性化する
ことを特徴とする。

【００１１】かかる構成により、水分や吸着性ガス等の
配向膜表面への吸着を未然に防止することができ、様々
な表示ムラを生じさせないことが可能となる。次に、上
記課題を解決するために本発明にかかる配向均一化処理
方法は、ラビング処理後に配向膜表面の極性を非活性化
する手法として加熱アニール処理したことを特徴とす
る。

【００１２】かかる構成により、ラビング処理直後の配
向膜表面の極性を非活性化することができ、水分や吸着
性ガス等の配向膜表面への吸着を未然に防止すること
で、様々な表示ムラの生じさせないことが可能となる。

【００１３】次に、上記課題を解決するために本発明に
かかる配向均一化処理方法は、ラビング処理直後に、配
向膜表面を８０℃以上、１５０℃以下に加熱処理する、
理想的には、１１０℃以上１５０℃以下に加熱処理する
ことが好ましい。

【００１４】８０℃未満では、加熱処理として不十分な
ため配向膜表面の極性を非活性化するにいたらず、表示
ムラが解消されない。１１０℃以下では、条件によって
は、淡い表示ムラが残存する可能性がある。また、１５
０℃以上では、ラビング処理効果が薄れる可能性があ
る。配向膜のプレチルト角は、その硬化温度に少なから
ず依存するためである。

【００１５】次に、上記課題を解決するために本発明に
かかる液晶表示素子は、電極を有する２枚のガラス基板
上に配向膜を形成し、その表面に所定のラビングによる
配向処理を行い、互いの配向処理面を内側に対向配置
し、この間に液晶層を挟持させる液晶セル構成におい
て、ラビング処理後に配向膜表面の極性を非活性化する
ことを特徴とした配向均一化処理方法を用いて得られた
ことを特徴とする。

【００１６】かかる構成により、表示ムラのない液晶表
示素子を提供することができる。また、本発明にかかる
配向均一化処理方法、及びその処理方法を使用した液晶
表示素子として、ＳＴＮ（スーパーツイストネマチッ
ク）表示方式、ＴＮ（ツイストネマチック）表示方式、
ＩＰＳ（ラテラル駆動の）表示方式のいずれを採用して
もかまわない。

【００１７】本発明は、表示方式の違いを問わないもの
であり、代表的な表示方式であるＳＴＮ表示方式、ＴＮ
表示方式、ＩＰＳ表示方式のいずれにおいても同等の効
果が期待できるからである。

【００１８】

【実施例】まず、評価用に用いた液晶表示素子（１２イ
ンチ相当のＳＴＮパネルをモデルに用いた）の構成につ
いて述べる。

【００１９】第１のガラス基板上にインジウム・スズ酸
化物薄膜電極（ＩＴＯ電極）を所定の膜厚に成膜した。
また、パターニングは、電極幅２８０ミクロン、電極間
隔２０ミクロンの短冊状透明電極とした。

【００２０】また、第２のガラス基板上にＩＴＯ電極を
所定の膜厚に成膜した。また、パターニングは、第１の
ガラス基板とＩＴＯ成膜面が重なるように組み合わせた
場合に、第１のガラス基板の各短冊状電極と直角方向に
成るように画素の電極線幅２８０ミクロン、電極間隔２
０ミクロンにて形成した。さらに絶縁膜を印刷、焼成し
形成した。

【００２１】それぞれのガラス基板上にプレチルト角７
度を有する配向膜（サンプルＡ）、脂環系ポリアミック
酸溶液をスピンコート法により膜厚８０ｎｍと成るよう
に塗布した。８０℃、１５分の仮硬化熱処理後、２２０
℃、１時間の熱硬化処理を行い、ポリイミド配向膜を形
成した。

【００２２】次に各々のガラス基板の配向膜表面を正規
配向の方向のラビング処理を行った。ラビング処理直
後、本実施例サンプルの配向均一化処理方法であるが、
まず第１、第２の両ガラス基板を同様に扱う場合につい
て説明する。

【００２３】放置時間をゼロとしたラビング処理直後に
滴下したサンプルをＡ、ラビング処理直後から長時間
（６時間）放置したサンプルをＢとした。また、ラビン
グ処理直後にバッチ処理により、加熱温度６０、８０、
１００、１２０、１５０℃のそれぞれについて３０分間
処理したサンプルをそれぞれＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇとし
た。さらに、インラインを考慮してラビング処理直後に
プレート処理により、加熱温度１００、１１０、１５０
℃のそれぞれについて処理時間１、２、５分としたサン
プルをそれぞれＨ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐと
した。それぞれの条件は、（表１）にまとめる。

【００２４】

【表１】

【００２５】次に、第１のガラス基板の配向処理面に必
要ギッャプ厚を保証するためのプラスチックビーズを必
要相当量散布した。第２のガラス基板の配向処理面のＩ
ＴＯ電極画素外に熱硬化性樹脂に所定の径を持つグラス
ファイバーを１重量％混合し所定の線幅にてスクリーン
印刷した。その後、所定の方法にて液晶材料をセル内体
積に相当する量だけ第２基板のシール樹脂内側に滴下し
た。その後、第１のガラス基板、第２のガラス基板を配
向処理した表面が内側となるように張り合わせ、耐熱性
フィルムを用いた真空パックを行った後、所定条件で加
熱硬化処理した。これにより、配向均一化処理方法の評
価パネルが完成した。

【００２６】各評価パネルは、１ピクセルにかかる波形
をパネル全面に印加して評価した。評価結果は、サンプ
ルＡ、Ｃにおいて滴下痕状ムラが発生した。特にＡで
は、しきい値電圧差が明確であり、実使用に耐えない評
価であった。また、サンプルＣは、滴下痕状表示ムラが
認められるが、滴下ポイントの輪郭は、明確でなかっ
た。サンプルＢ、Ｄ、Ｈ、Ｉ、Ｋは、非常に淡いムラで
あるがパネル面内に部分的な滴下ムラとして認められ
る。サンプルＥ、Ｆ、Ｇ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐは、
パネル面内に表示ムラが無い非常に良好な表示品位であ
った。特にサンプルＧは、非常に高品質であった。

【００２７】なお、本実施例においては、テスト用評価
サンプルとしてＳＴＮ方式表示素子を用いたが、ＴＮ表
示方式、ＩＰＳ表示方式においても本発明が有効である
ことに変わりはない。また、本実施例においては、テス
ト用評価サンプルに滴下工法パネルを用いているが、セ
ル構成形態に因らず、表示均一性に対して本発明が有効
であることに変わりはない。

【００２８】以上の実施例から、ラビング処理直後に配
向膜表面を８０℃以上、１５０℃以下に加熱処理する、
理想的には、１１０℃以上１５０℃以下に加熱処理する
ことにより、従来より液晶セル作製が非常に短期間で可
能な滴下工法において課題となっていた表示不具合、ま
たは製造タクトの増大について、淡くではあるが発生し
ていた滴下痕が解消され、液晶表示素子全面に渡り、非
常に良好な表示品位が保証された。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明にかかる配向均一化
処理方法、及びその処理方法を用いた液晶表示素子によ
れば、ラビング処理直後の配向膜表面を非活性化する、
その処理手法として加熱処理することにより、液晶セル
作製が非常に短期間である滴下工法においても優れた表
示均一性を実現することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉置 勝也 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 (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を有する２枚のガラス基板上に設け
   た配向膜の表面に所定のラビングによる配向処理を行
   い、互いに配向処理面を内側にして対向させるセル構成
   に用いる配向均一化処理であって、 ラビング処理後に配向膜表面の極性を非活性化すること
   を特徴とする配向均一化処理方法。
2. 【請求項２】 ラビング処理後に配向膜表面の極性を非
   活性化する手法として加熱アニール処理する請求項１記
   載の配向均一化処理方法。
3. 【請求項３】 ラビング処理直後に、配向膜表面を８０
   ℃以上１５０℃以下に加熱処理する請求項１記載の配向
   均一化処理方法。
4. 【請求項４】 ラビング処理直後に、配向膜表面を１１
   ０℃以上１５０℃以下に加熱処理する請求項１記載の配
   向均一化処理方法。
5. 【請求項５】 電極を有する２枚のガラス基板上に配向
   膜を形成し、その表面に所定のラビングによる配向処理
   を行い、互いの配向処理面を内側に対向配置し、この間
   に液晶層を挟持させる液晶セル構成において、ラビング
   処理後に配向膜表面の極性を非活性化することを特徴と
   した配向均一化処理方法を用いて得られた液晶表示素
   子。
6. 【請求項６】 ラビング処理後に配向膜表面の極性を非
   活性化する手法として加熱アニール処理した請求項５記
   載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】 ラビング処理直後に、配向膜表面を８０
   ℃以上１５０℃以下に加熱処理した請求項５記載の液晶
   表示素子。
8. 【請求項８】 ラビング処理直後に、配向膜表面を１１
   ０℃以上１５０℃以下に加熱処理した請求項５記載の液
   晶表示素子。
9. 【請求項９】 スーパーツイストネマチック表示方式で
   ある請求項６記載の液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 ツイストネマチック表示方式である請
    求項６記載の液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 ラテラル駆動の表示方式である請求項
    ６記載の液晶表示素子。