JP3721015B2 - 液晶表示セルの製造方法及び液晶表示素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示セルの製造方法及び液晶表示素子に関し，特に表示むらを抑制する液晶表示セルの製造方法及び液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に用いられる液晶表示装置について，図面を参照して以下に説明する。
図７は，従来一般に用いられる液晶表示装置の構成を示す断面図である。
図７（ａ）に示すように，従来の液晶表示装置は，液晶層３を狭持したガラス基板２と，そのガラス基板２の両面に貼付けられた偏光板１と，から成る液晶表示素子を有している。
液晶層３を狭持したガラス基板２は，上下ガラス基板２間にギャップ剤を挟んでシール剤で貼り合わせ，この上下ガラス基板２間に注入口から液晶を注入し，更に注入口を封止剤で封止して成る。
偏光板１には，ヨウ素をドーピングした延伸ポリビニルアルコール（Poly Vinyl Alcholから成るフイルム（以下ＰＶＡフィルム７と略す）が主として用いられる。
この偏光板の構成を示す断面図が図７（ｂ）である。
図７（ｂ）に示すように，偏光板１は複数の膜層からなり，前記ＰＶＡフィルム７の表裏両面には保護膜６が貼付されている。
この保護膜６は，水溶性の性質を有するＰＶＡが空気中の水分を吸収してＰＶＡフィルム７自体が著しく劣化する現象を防止するために設けられていた。
また，保護膜６の材料としては，トリアセチルセルロース（Tri Acetyl Cellulose；以下ＴＡＣと略す）が採用されることが多い。
ＴＡＣフィルム６は透明度が高くかつ光学等方性に優れているため，これらの点を考慮すると偏光を用いる液晶表示装置にはＴＡＣフィルム６は好適な材料であるといえる。
ＴＡＣフィルム６のガラス基板２貼付側の面には糊５の層が形成され，さらに糊５の層におけるガラス基板２貼付側の面には前記糊５の層を保護し，剥離可能なセパレータ４が貼付されていた。
また，ＴＡＣフィルム６のガラス基板２非貼付側の面にはシリコン粒子入りアクリル樹脂（アクリル系樹脂粘着剤）からなるＡＧ層８を介して偏光板１自体を保護する保護フィルム９が貼付されていた。
【０００３】
しかし偏光板１は変形しやすいため，液晶表示部でのコントラスト及び明るさの低下，更に着色の発生が誘発され表示むらを生じさせる場合がある。
この表示むらにより液晶表示装置の表示性能及び表示信頼性を低下させてしまうという問題があった。
特に最近の液晶表示装置の大型化による大面積の光学フィルムでは，小面積の光学フィルムを用いた場合と比較して偏光板の変形による表示むらが顕著に現れていた。
従って，液晶表示装置の大型化を実現するためにはこの表示性能及び表示信頼性の低下問題は大きな障害であった。
【０００４】
特開昭５９−２２６３２４号には液晶パネルに偏光板を貼付け後，特定温度範囲で加熱しながら加圧容器に入れて空気加圧する液晶パネルの製造方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５９−２２６３２４号に開示された液晶パネルの偏光板貼付方法では，確かに貼付時に発生する微小気泡を容易に除くことは可能である。
しかし，偏光板を貼付け後の加熱工程によりＴＡＣが変形し偏光板に応力を発生させるため，この応力によりガラス基板が応力方向に反り，液晶表示素子を変形させてしまっていた。
したがって，液晶表示部に表示むらが発生し液晶表示装置の表示性能及び表示信頼性を低下させてしまうという問題が解決されたとは認識し難い。
【０００６】
以上の従来技術における問題に鑑み本発明は，液晶表示部での表示むらを抑制し，液晶表示装置の表示性能及び表示信頼性を従来技術より向上する液晶表示セルの製造方法及び液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本出願第１の発明の液晶表示セルの製造方法は、トリアセチルセルロース層とポリビニルアルコール層とを有して成る偏光板を加熱し、製造する液晶表示セルのサイズとその加熱温度及び加熱時間によって加熱温度に依存して収束する所定の減水率に偏光板の減水率を調整する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱した後の偏光板をガラス基板に貼付ける貼付工程と、その貼付工程で偏光板をガラス基板に貼付けた後この偏光板が貼付けられたガラス基板を加熱する第２加熱工程とを有し、前記２加熱工程で加熱した後のガラス基板の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されてなることを特徴とする。
【０００８】
したがって，本出願第１の発明の液晶表示セルの製造方法によれば，主にＴＡＣの収縮による偏光板の収縮が抑制され，偏光板の収縮によるガラス基板の反りも抑制される。
これによって，ガラス基板及び偏光板の反りがほとんどなくなり，液晶表示部での表示むらを抑制することができる。
【０００９】
第２加熱後の前記偏光板が貼付けられた前記ガラス基板の平坦精度が所定値以上に管理されれば，偏光板面の面積を考慮してＴＡＣ収縮の度合いを制御することにより，主にＴＡＣ収縮による偏光板の収縮を偏光板の面積を考慮して抑制される。
【００１０】
これによって，その偏光板の面積ではガラス基板及び偏光板の反りがほとんどなくなり，液晶表示部での表示むらを抑制することができる。
ここで，平坦精度とは，測定対象物である偏光板を平面上に静止して設置した場合，この平面に接する偏光板の表面上の任意の点から平面までの距離の２乗と偏光板面の面積との比の逆数の最小値を示す。
また所定値とは，偏光板を加熱（第１加熱）し，この加熱後の偏光板をガラス基板に貼付けた後，この偏光板が貼付けられたガラス基板を加熱（第２加熱）するにあたって設定される数値である。
具体的には，偏光板が貼付けられた前記ガラス基板の平坦精度を高くすることを目的として，実験的にあるいはシミュレーションによる計算を用いて予め設定される数値である。
【００１１】
第２加熱後の前記偏光板が貼付けられた前記ガラス基板の反り率が所定値以下に管理されれば，偏光板の大きさを考慮してＴＡＣ収縮の度合いを制御することにより，主にＴＡＣ収縮による偏光板の収縮を偏光板の大きさを考慮して抑制することができる。
【００１２】
これによって，その偏光板の大きさではガラス基板及び偏光板の反りがほとんどなくなり，液晶表示部での表示むらを抑制することができる。
ここで，反り率とは測定対象物である偏光板を平面上に静止して設置した場合，この平面に接する偏光板面上の任意の点から平面までの距離と偏光板の長手方向（偏光板が正方形の場合は任意の一の辺方向）の寸法との比の最大値を示す。
また所定値とは，偏光板を加熱（第１加熱）しこの加熱後の偏光板をガラス基板に貼付た後，この偏光板が貼付けられたガラス基板を加熱（第２加熱）するにあたって設定される数値である。
具体的には，偏光板が貼付けられた前記ガラス基板の反り率を低くすることを目的として，実験的にあるいはシミュレーションによる計算を用いて予め設定される数値である。
【００１３】
第１加熱後の前記偏光板の減水率が所定値以下であれば，ＴＡＣに水分を含有することによる偏光板の収縮が抑制され，更に偏光板の収縮によるガラス基板の反りも抑制される。
これによって，ガラス基板及び偏光板の反りがほとんどなくなり，液晶表示部での表示むらを抑制することができる。
【００１４】
ここで，減水率とは，偏光板を加熱することによって除去される水分の割合である。
但し，偏光板を構成する各層のうち，最も水分を多く含有していると思われるＴＡＣの単体に関して，各温度毎の減水率を測定することが困難であるため，本発明では温度変化による偏光板の質量変化率を減水率とする。
具体的には測定対象物である偏光板の第１加熱前後の質量比を示すものである。
すなわち，減水率（％）は，
減水率（％）＝第１加熱後の偏光板の質量（ｋｇ）×１００／第１加熱前の偏光板の質量（ｋｇ）
と，表すことができる。
また所定値とは，偏光板を加熱（第１加熱）することにより，偏光板の減水率を高くすることを目的として，実験的にあるいはシミュレーションによる計算を用いて予め設定される数値である。
【００１５】
前記偏光板の前記２加熱工程で加熱した後のガラス基板の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されれば，偏光板の第２加熱後の偏光板が貼付けられたガラス基板の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されてなる。
偏光板の第２加熱後の偏光板が貼付けられたガラス基板の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されることによって，減水率の程度及び液晶表示セルの大きさに関わらず表示不良を防止することができる。
【００１６】
ここで，前記ガラス基板の中央部と最外周部とのギャップ差とは，互いに貼り付けられた二枚のガラス基板間の間隔（ギャップ）が中央部及び最外周部においてどの程度の差を有しているかを示すものである。
また，表示不良等の判断は，限度見本と称される比較対象によって視覚官能的に認識されるものであり，前記限度見本は正常な機能を有する液晶表示素子を具備した液晶ディスプレイ又は正常な表示情報を備えた写真等が採用される。
【００１７】
トリアセチルセルロース層とポリビニルアルコール層とを有して成る偏光板を加熱し，製造する液晶表示セルのサイズとその加熱温度及び加熱時間によって加熱温度に依存して収束する所定の減水率に偏光板の減水率を調整する液晶表示セルの製造方法において，偏光板をガラス基板に貼付ける前に加熱する第１加熱工程と、第一加熱工程で加熱した後の偏光板をガラス基板に貼付ける貼付工程と，その貼付工程で偏光板をガラス基板に貼付けた後この偏光板が貼付けられたガラス基板を加熱する第２加熱工程とを有してなる液晶表示セルの製造方法によって得られる液晶表示素子であって、液晶表示素子の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されてなる液晶表示素子によれば，偏光板面の面積を考慮してＴＡＣ収縮の度合いを制御することにより，主にＴＡＣの収縮による偏光板の収縮が抑制され，偏光板の収縮によるガラス基板の反りも抑制される。
【００１８】
これによって，ガラス基板及び偏光板の反りがほとんどなくなり，液晶表示部での表示むらを抑制することができる液晶表示素子を得ることが可能になる。
液晶表示素子の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されてなる液晶表示素子によれば，液晶表示素子の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されてなることにより，減水率の程度及び液晶表示セルの大きさに関わらず表示不良を発生させることがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態の液晶表示セルの製造方法及び液晶表示素子を図１及び図２を参照して説明する。
また本明細書では，同一又は同等の部位には同一符号を付して説明する。
図１は，本発明の液晶表示素子の構成を示す断面図である。
図１に示すように，本発明の液晶表示素子は偏光板１と，ガラス基板２と，液晶層３とから構成される。
すなわち，液晶層３の両面からガラス基板２間に挟んで液晶層３を封入する。２枚のガラス基板２の液晶に接する面の裏面上にそれぞれ偏光板を貼付する。
【００２０】
次に，本発明の液晶表示素子の一部である偏光板１について図２を参照して説明する。
偏光板１はＴＡＣ層６及びＰＶＡ層７を有して成る。偏光板１はいくつかの成分が層状に形成されている。
すなわち，ＰＶＡ層７は層中心付近に形成され，ＴＡＣ層６はＰＶＡ層７の直上下層に形成される。
その他の偏光板の層は多様であるが，通常の偏光板は図２に示す構成要素から成る。
すなわち，ガラス基板２に偏光板１を貼付ける側の層から順に，セパレータ４，糊５，ＴＡＣ層６，ＰＶＡ層７，ＴＡＣ層６，ＡＧ層８，保護フィルム９から偏光板１は構成される。
セパレータ４は，糊５を保護する透明フィルムである。
偏光板１をガラス基板２に貼付けるときにセパレータ４を偏光板１から剥がし，糊５によって偏光板１がガラス基板２に貼付けられる。
ＰＶＡ層７は，バックライト等の光源からの入射光を偏光する層である。
このＰＶＡ層７は水溶性の性質があるので，空気中の水分を吸収してＰＶＡ層７が著しく劣化してしまう。
このＰＶＡ層７の劣化を防ぐためにＰＶＡ層７を保護する保護膜として，ＰＶＡ層７を挟んでＴＡＣ層６が設けられる。
ＡＧ層８は，透明のフィルムに球状粒を混在させてある。
詳しくは，シリコン粒子入りアクリル樹脂（アクリル系樹脂粘着剤）をＴＡＣ層６の表面に塗布してＡＧ層８が形成されている。
このＡＧ層８により光を適度に乱反射させ，液晶表示素子表面での表示体の読み取りを容易にすることができる。
保護フィルム９は，直下層のＡＧ層８を保護するフィルムである。
また，通常の液晶表示装置と同様に液晶を封入する２枚のガラス基板２の液晶層３に面する面上には，データ電極（図示せず），カラーフィルタ（図示せず）及び走査電極（図示せず）が形成されている。
表示面側の偏光板１を貼付けるガラス基板２にデータ電極，カラーフィルタが設けられ，光源側の偏光板１を貼付けるガラス基板２に走査電極が設けられる。
【００２１】
本発明の液晶表示セルの製造方法を図１乃至図４までを参照して説明する。
本発明の液晶表示セルの製造方法の工程の流れを図１乃至図３を参照して説明する。
但し，説明の簡略化のため，偏光板を構成する各層のうち，ＰＶＡ層及びＴＡＣ層以外の層については，その説明を省略する。
図３は，本発明に係る液晶表示セルの製造方法における偏光板内の水分の挙動を示す模式図である。
まず，偏光板１をガラス基板２に貼付ける前に，偏光板１を適切な加熱容器（恒温槽が特に望ましい）に入れ，加熱（第１加熱）する。
これによって偏光板１内に含有される水分の挙動を示す模式図である図３のように，ＴＡＣ層６内に含まれる水分がＴＡＣ層６内で拡散し，ＴＡＣ層６から蒸発発散する。
これによって，第１加熱済みの前記偏光板の減水率は所定値以下に管理される。
次に，図４に示すように，偏光板１からセパレータ４を剥がし，糊５によって偏光板１をガラス基板２に貼付ける。
その後，偏光板１とガラス基板２との間に生じる気泡の除去等を目的として，偏光板１が貼付けられたガラス基板２を加熱（第２加熱）する。
この第２加熱は，偏光板１自身の変形を避けるために１００℃以下の温度に設定される。
また，第２加熱の加熱時間は少なくとも約２分以上に設定され，より好ましくは１０分以上加熱を行う。
必要があれば更に，偏光板１が貼付けられたガラス基板２を密封された容器（例えば，ロータリポンプやドライポンプ等）に封入し圧力をかけてもよい。
この場合，かける圧力は通常約１〜約６（ｋｇｆ／ｃｍ２）である。
加圧する媒体としてエアー等の流体を用い，偏光板１が貼付けられたガラス基板２を加圧する。
これによって，偏光板１及び／又はガラス基板２面の凹凸により偏光板１とガラス基板２面との間に発生する気泡を除去することができる。
以上の製造工程により，液晶層を狭持したガラス基板とそのガラス基板の両面に貼付けられた偏光板とから成る液晶表示素子が完成する。
完成した上記の液晶表示素子は平坦精度が所定値以上に管理される。
また，完成した上記の液晶表示素子は反り率が所定値以下に管理される。
したがって，液晶表示部での表示むらを抑制し，液晶表示装置の表示性能及び表示信頼性を従来技術より向上することが可能になる。
【００２２】
以上本発明の実施の形態の液晶表示装置及びその製造方法によれば，ＴＡＣ層６の収縮による偏光板１の収縮が抑制され，偏光板１の収縮によるガラス基板２の反りも抑制される。液晶表示素子の平坦精度を所定値以上に管理される。
液晶表示素子の平坦精度を所定値以下に管理することができる。
これによって，ガラス基板２及び偏光板１の反りがほとんどなくなり，液晶表示部での表示むらを抑制することができる。
【００２３】
（実施例）
本発明に係る液晶表示装置の一実施例について，図面を参照して以下に説明する。
まず，本発明に係る液晶表示装置の一実施例として，偏光板に含有される水分を可及的に除去するために，所定の温度に保たれた恒温槽内に同一の大きさの偏光板をそれぞれ一定時間放置した。その結果を図５に示す。
ここで，図６とともに後述するが，平坦精度は前記減水率が液晶表示素子の大きさ及び，液晶表示素子の中央部と最外周部とのギャップに依存することから，本発明の実施例においては，減水率に基づいた説明をする。
図５は，湿度３０％下における同一の偏光板の各温度毎の減水率を示すグラフである。
但し，偏光板を構成する各層のうち，最も水分を多く含有していると思われるＴＡＣの単体に関しては，各温度毎の減水率を測定することが困難であるため，本実施例では温度変化による偏光板の質量変化から減水率を算出した。
図５に示すように，恒温槽内の偏光板の減水率は各温度毎に所定の減水率に収束していることがわかる。
例えば，４０℃に設定された恒温槽内の偏光板１の減水率は，ほぼ２％に収束していることがわかる。
すなわち，偏光板１の熱処理においては，同一の大きさであれば，ある一定の幅を有して加熱温度に依存した減水率の調整を行うことができる。
【００２４】
次に，以上のような処理を施した偏光板を液晶表示セルに貼付け，それらを熱処理した後に表示不良発生状況を測定した。
偏光板が貼り付けられた液晶表示セルの熱処理の方法として，液晶表示セル自体を６０℃の恒温槽内に８時間放置した。
この液晶表示セルに対する熱処理によって得られた測定結果として，液晶表示セルのサイズ毎の表示不良発生状況を表１に示す。
表１からわかるように，液晶表示セルのサイズによって表示不良の発生が起こらない所定の減水率が設定される。
すなわち，前述の加熱温度によって所定の範囲内で減水率を管理することができることから，液晶表示セルのサイズとその加熱温度及び加熱時間によって減水率を調整し，表示品質の優れた液晶表示素子を作成することが可能である。
【００２５】
【表１】

【００２６】
また，正常に表示される液晶表示セルの中央部及び偏光板の収縮によって発生する応力を最も受ける液晶表示セルの最外周部のギャップ差と減水率との相関関係を示したグラフが図６である。
図６と表１とを合わせ考えると，正常な表示をする液晶表示セルの中央部と液晶表示セルの最外周部とのギャップ差がほぼ０．２μｍ以下にすると，液晶表示素子のサイズに関わらず，表示不良の発生が起こらないことがわかる。
従って，液晶表示セルに偏光板を貼り付ける前に，偏光板に含有されている水分を減少させることにより，偏光板貼付後の熱処理による偏光板の収縮を抑えることができる。
すなわち，熱処理後の偏光板が貼り付けられた液晶表示セルは，熱処理による表示不良が発生せず，表示品質の優れた液晶表示セルを得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
上述のように，本発明に係る液晶表示セルの製造方法によれば，偏光板の大きさによって減水率を管理することが可能となり，ＴＡＣ層の収縮による偏光板の収縮及び，偏光板の収縮によるガラス基板の反りを防止できる。
すなわち，前記減水率によって液晶表示素子の平坦精度を管理することも可能であり，これによって，ガラス基板及び偏光板の反りを防止し，液晶表示部における表示むらを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における一実施の形態の液晶表示素子の断面図である。
【図２】 本発明における一実施の形態の偏光板の断面図である。
【図３】 本発明における一実施の形態の偏光板内の水分の挙動を示す模式図である。
【図４】 本発明における一実施の形態の第１加熱後の偏光板を貼付した液晶表示素子の断面図である。
【図５】 本発明における一実施例の各温度毎の偏光板の減水率を示すグラフである。
【図６】 本発明における一実施例の減水率とギャップ変位との特性を示すグラフである。
【図７】 従来における液晶表示素子およびそれを構成する偏光板の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 偏光板
２ ガラス基板
３ 液晶層
４ セパレータ
５ 糊
６ ＴＡＣ層
７ ＰＶＡ層
８ ＡＧ層
９ 保護フィルム

Claims (1)

1. トリアセチルセルロース層とポリビニルアルコール層とを有して成る偏光板を加熱し、製造する液晶表示セルのサイズとその加熱温度及び加熱時間によって加熱温度に依存して収束する所定の減水率に偏光板の減水率を調整する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱した後の偏光板をガラス基板に貼付ける貼付工程と、その貼付工程で偏光板をガラス基板に貼付けた後この偏光板が貼付けられたガラス基板を加熱する第２加熱工程とを有し、前記２加熱工程で加熱した後のガラス基板の中央部と最外周部とのギャップ差が０．２μｍ以下に管理されてなることを特徴とする液晶表示セルの製造方法。

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