JPH08262446A

JPH08262446A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08262446A
Application number: JP6133495A
Authority: JP
Inventors: Katsufumi Omuro; 克文大室; Yoshiro Koike; 善郎小池; Takashi Tsuyuki; 俊露木; Yoji Suzuki; 洋二鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置の製造方法に関し、電圧保持率
を高く保ち、在留直流電圧を低減することができる紫外
線照射によって配向分割する手段を提供する。【構成】基板上に形成された配向膜に部分的に紫外線
を照射することにより画素内に部分的にプレチルト角が
異なる領域を形成する液晶表示装置の製造方法におい
て、紫外線を照射して画素内に部分的にプレチルト角が
異なる領域を形成したポリイミド、ポリビニルアルコー
ル等の配向膜を有する２枚の基板をスペーサを介して貼
り合わせて空の液晶パネルを形成し、この空の液晶表示
パネルを高湿雰囲気中に放置して配向膜中の水分濃度を
高くした後に、液晶を注入する。配向膜にテトラエチル
アンモニウムテトラフルオロボレイト等のイオン性物質
を添加しても、水分濃度を高めた液晶を用いても、また
は、イオン性物質を添加した液晶を用いても、これと同
様の効果を挙げることができ、これらを組み合わせるこ
ともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の製造方
法、特に紫外線を部分的に照射して画素内に配向状態の
異なる複数の領域を形成し、液晶分子のプレチルト角を
部分的に制御して視覚特性を改善することを特徴とする
液晶表示装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の視覚特性を改善するため
に、１画素レベルの大きさの領域に例えば２つの配向状
態を実現する広視野角液晶表示装置においては、１画素
内に２種類の配向膜を用いる方法が知られている。

【０００３】図５は、１画素内に複数種類の配向膜を有
する広視野角液晶表示装置の構成説明図である。この図
において、１は第１の基板、２はブラックマトリクス、
３は電極、４は第１の配向膜、５は第２の配向膜、６は
第２の基板、７は電極、８はデータバスライン、９は第
１の配向膜、１０は第２の配向膜、１１は液晶である。

【０００４】この広視野角液晶表示装置においては、画
素領域に開口を有するブラックマトリクス２、電極３、
第１の配向膜４、第２の配向膜５を有する第１の基板１
と、電極７、データバスライン８、第１の配向膜９、第
２の配向膜１０を有する第２の基板６を、第１の基板１
と第２の基板６を外側にして間隙を保って対向して配置
し、この第１の基板１と第２の基板６の間隙にツイスト
ネマチック型の液晶１１が注入されている。

【０００５】そして、第１の基板１の上に積層して形成
されている第１の配向膜４と第２の配向膜５のうち、第
２の配向膜５は画素内に開口を有するようにパターニン
グされており、第２の基板６の上に積層して形成されて
いる第１の配向膜９と第２の配向膜１０のうち、第２の
配向膜１０は画素内の、第１の基板１の第２の配向膜５
の開口に対向しない位置に開口を有するようにパターニ
ングされている。

【０００６】そして、第１の基板１の上に形成された第
１の配向膜４と開口を有する第２の配向膜５が同時にラ
ビングされ、第２の基板６の上に形成された第１の配向
膜９と開口を有する第２の配向膜１０が同時にラビング
される。その結果、ある画素内の微小な領域における第
１の基板１の第２の配向膜５の開口から露出した第１の
配向膜４と、第２の基板の第２の配向膜１０とで、微小
な領域Ａを形成している。

【０００７】また、微小な領域Ａに隣接して、第１の基
板１の第２の配向膜５と、第２の基板６の第２の配向膜
１０の開口から露出した第１の配向膜９とで微小な領域
Ｂを形成している。この図には、微小な領域Ａ，Ｂの液
晶１１の分子がツイストしていく様子が示されており、
液晶分子はこの図の平面に対して手前側に見えている端
部に丸印を付けて示されている。

【０００８】微小な領域Ａにおいては、第１の基板１の
第１の配向膜４に接する液晶の分子は、右奥から左手前
に向かう配向方向になっており、かつ、プレチルト角が
α₁となっている。中間部の液晶の分子はこの図の平面
とほぼ平行な配向方向になっており、そして、第２の基
板６の第２の配向膜１０に接する液晶の分子は、左奥か
ら右手前に向かう配向方向になっており、かつ、プレチ
ルト角がα₂となっている。。この場合、角度α₂の方
が角度α₁よりも大きい。

【０００９】一方、微小な領域Ｂにおいては、第１の基
板１の第２の配向膜５に接する液晶の分子は、右奥から
左手前に向かう配向方向になっており、かつ、プレチル
ト角がα₂となっている。中間部の液晶の分子はこの図
の平面とほぼ平行な配向方向になっており、そして、第
２の基板６の第１の配向膜９に接する液晶の分子は、左
奥から右手前に向かう配向方向になっており、かつ、プ
レチルト角がα₁となっている。この場合も、角度α₂
の方が角度α₁よりも大きい。

【００１０】このように画素内の微小な領域Ａ，Ｂで液
晶野分子の配向状態を異ならせると、広い視角でコント
ラスト比を向上することができる（特開平５−２１００
９９号公報参照）。また、これに代わる方式として、紫
外線照射、赤外線照射等によって配向膜の表面改質を行
い、液晶配向を制御する方法が考えられている。

【００１１】図６は、紫外線照射によって１画素内に部
分的に配向状態の異なる配向膜を形成する広視野角液晶
表示装置の構成説明図である。この図において、２１は
第１の基板、２２は共通電極、２３は第１の配向膜、２
４は第２の基板、２５は画素電極、２６は第２の配向
膜、２７は液晶、２８は第１の偏光板、２９は第２の偏
光板である。

【００１２】この広視野角液晶表示装置においては、共
通電極２２とプレチルト角を有する第１の配向膜２３を
有する第１の基板２１と、画素電極２５とプレチルチ角
α，γを有する第２の配向膜２６を有する第２の基板２
４を、第１の基板２１と第２の基板２４を外側にして間
隙を保って対向して配置し、この第１の基板２１と第２
の基板２４の間隙にツイストネマチック型の液晶２７が
注入されて、液晶表示パネルが形成され、その上下を第
１の偏光板２８と第２の偏光板２９によって挟んでい
る。

【００１３】この広視野角液晶表示装置を製造する際、
第２の基板２４の上に形成された画素電極２５の表面に
高いプレチルト角αを有するイミド化率１００％のポリ
イミドを溶剤に溶かしたものをスピンコートによって塗
布し、オーブン等でキュアリングし、溶剤をとばして第
２の配向膜２６を形成する。この第２の配向膜２６を、
紫外線を透過する石英からなるマスク板に、微小な領域
Ｂに対応する領域にＣｒ等の紫外線遮断材料層を有する
露光マスクを用いて３００ｎｍ以下の波長の紫外線を照
射する。

【００１４】紫外線が照射されなかった微細な領域Ｂは
配向材料として使用されたポリイミドの性質にしたがっ
て、かつ、その後のラビングによって高いプレチルト角
αを示すようになる。一方、紫外線が照射された微小な
領域Ａはその部分の第２の配向膜２６の表面エネルギー
が増加し、当初のポリイミドの性質および所定のラビン
グをした場合よりもプレチルト角γが小さくなる。これ
によって、例えば、プレチルト角αが８度、プレチルト
角βが４度、プレチルト角γが１度であるような組合せ
を作ることができる。

【００１５】前記の紫外線照射によって１画素内に部分
的に配向状態の異なる配向膜を形成する広視野角液晶表
示装置の製造方法によると、１種類の配向膜によって簡
単な工程で広視野角液晶表示装置を実現することができ
る（特開平６−２２２３６６号公報参照）。ただし、配
向膜としては、比較的高いプレチルト角を有する配向材
料を用いることが必要である。このプレチルト角は、配
向膜表面の表面エネルギーに大きく依存するパラメータ
である。

【００１６】図１は、配向膜表面の表面エネルギーとプ
レチルト角の関係図である。この図の横軸は表面エネル
ギー（ｅｒｇ／ｃｍ²）を示し、縦軸はプレチルト角
（度）を示している。この測定に用いた液晶はフッ素系
ＺＬＩ−４７９２（メルク社製）で、配向膜はポリイミ
ドＪＡＬＳ−２１４（日本合成ゴム社製）であり、ラビ
ング回数を変えることによって適宜プレチルト角を変え
た。この図によると、表面エネルギーが増加するにした
がってプレチルト角が減少する傾向があることがわか
る。一方、紫外線を配向膜に照射した場合、表面エネル
ギーが増加し、プレチルト角が低下することがわかって
いる。

【００１７】図２は、プレチルト角の紫外線照射時間依
存性説明図である。この図の横軸は紫外線照射時間（ｍ
ｉｎ）を示し、縦軸はプレチルト角（度）を示してい
る。この測定に用いた液晶はフッ素系ＺＬＩ−４７９２
（メルク社製）で、配向膜はポリイミドＪＡＬＳ−２１
４（日本合成ゴム社製）であり、紫外線強度は８ｍＷ／
ｃｍ²であった。

【００１８】この説明図によると、配向膜に紫外線を照
射すると、プレチルト角は８度程度から急激に低下し、
１０分程度の照射で殆ど０度まで減少することがわか
る。この性質を応用して、１画素レベルの領域に紫外線
照射部と非照射部を設け、プレチルト角の異なる微細な
領域を形成し、１つ以上の配向分割状態を比較的簡単な
工程で形成することができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
配向分割方法には、次に述べるような問題がある。すな
わち、図２にも示されているように、紫外線を照射して
配向膜の表面エネルギーを増大させてプレチルト角を減
少させるとき、安定して低いプレチルト角を得るために
は、紫外線照射量をできるだけ大きく、例えばこの条件
で１０分以上照射する必要がある。しかし、紫外線の照
射量を増大すると残留直流電圧が増大する。

【００２０】図３は、残留直流電圧の紫外線照射時間依
存性説明図である。この図の横軸は紫外線照射時間（ｍ
ｉｎ）を示し、縦軸は残留直流電圧（Ｖ）を示してい
る。この測定に用いた液晶はフッ素系ＺＬＩ−４７９２
（メルク社製）であり、配向膜はポリイミドＪＡＬＳ−
２１４（日本合成ゴム社製）であり、紫外線強度は８ｍ
Ｗ／ｃｍ²であった。

【００２１】この説明図によると、紫外線照射時間が長
くなるとともに残留直流電圧が増大し、紫外線照射時間
が１０分のとき残留直流電圧は１Ｖにも達していること
がわかる。この残留直流電圧が増大すると、液晶パネル
の表示品質を劣化させる焼き付き現象の原因となる。こ
のため、紫外線照射した配向膜を用いた広視野角液晶表
示装置では焼き付きが発生しやすくなる。本発明は、電
圧保持率を高く保ったままで残留直流電圧を低減するこ
とができる紫外線照射によって配向分割する液晶表示装
置の製造方法を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる、基板上
に形成された配向膜に部分的に紫外線を照射することに
より画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成
する液晶表示装置の製造方法においては、紫外線を照射
して画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成
したポリイミド、ポリビニルアルコール等の吸湿性が高
い配向膜を有する２枚の基板をスペーサを介して接着剤
を用いて貼り合わせて空の液晶表示パネルを形成した
後、この空の液晶表示パネルを高湿雰囲気中に放置して
配向膜中の水分濃度を高くして、液晶を注入する工程を
採用した。

【００２３】また、本発明にかかる、他の、基板上に形
成された配向膜に部分的に紫外線を照射することにより
画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成する
液晶表示装置の製造方法においては、テトラエチルアン
モニウムテトラフルオロボレイト（Ｅｔ４ＮＢＦ４）等
のイオン性物質を添加した配向膜に紫外線を照射して画
素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成した配
向膜を有する２枚の基板をスペーサを介して接着剤を用
いて貼り合わせて空の液晶表示パネルを形成した後、液
晶を注入する工程を採用した。

【００２４】また、本発明にかかる、他の、基板上に形
成された配向膜に部分的に紫外線を照射することにより
画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成する
液晶表示装置の製造方法においては、紫外線を照射して
画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成した
配向膜を有する２枚の基板をスペーサを介して接着剤を
用いて貼り合わせて空の液晶表示パネルを形成した後、
この空の液晶表示パネルに水分濃度を高めた液晶を注入
する工程を採用した。

【００２５】また、本発明にかかる、他の、基板上に形
成された配向膜に部分的に紫外線を照射することにより
画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成する
液晶表示装置の製造方法においては、紫外線を照射して
画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成した
配向膜を有する２枚の基板をスペーサを介して接着剤を
用いて貼り合わせて空の液晶表示パネルを形成した後、
この空の液晶表示パネルにテトラエチルアンモニウムテ
トラフルオロボレイト（Ｅｔ４ＮＢＦ４）等のイオン性
物質を添加した液晶を注入する工程を採用した。

【００２６】また、前記各工程をいずれか２つ以上を組
み合わせる工程を採用することができる。

【００２７】

【作用】本発明の発明者らは、紫外線照射方式の配向分
割液晶表示装置の問題である残留直流電圧の増加を防ぐ
方法として、配向膜面、または液晶中の水分濃度を増加
させて電荷の移動を容易にすることによって、電圧保持
率を高く保ったままで、残留直流電圧の低減を行うこと
を考えた。

【００２８】図４は、残留直流電圧の紫外線照射時間依
存性説明図である。この図の横軸は紫外線照射時間（ｍ
ｉｎ）を示し、縦軸は残留直流電圧（Ｖ）を示してい
る。この測定に用いた液晶はフッ素系ＺＬＩ−４７９２
（メルク社製）であり、配向膜はポリイミドＪＡＬＳ−
２１４（日本合成ゴム社製）であり、紫外線強度は８ｍ
Ｗ／ｃｍ²であった。

【００２９】この説明図によると、加湿処理を施さない
場合は、先にみたように、紫外線を１０分間照射した場
合は残留直流電圧が１Ｖ程度あるのに対して、配向膜に
加湿処理を施した場合は紫外線を１０分間照射した場合
でも０．２Ｖ程度であり、大幅に減少させることができ
ることがわかる。

【００３０】この残留直流電圧を減少させる現象は、液
晶中の水分濃度を増加させることによっても起こる。ま
た、配向膜中または液晶中にテトラエチルアンモニウム
テトラフルオロボレイト（Ｅｔ４ＮＢＦ４）等のイオン
性物質を混入することによっても残留直流電圧減少させ
ることができることがわかった。本発明によると、紫外
線照射による配向分割液晶表示装置の特性および信頼性
を向上することができ、また、今後要求される広視野角
高諧調液晶表示装置を実現することができる。

【００３１】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明の実施例を説明する。ＩＴ
Ｏ電極を形成したガラス基板にポリイミドからなる配向
膜を形成した後、このガラス基板を２枚、配向膜を内側
にし、スペーサを散布して一定の間隙を間隙を保って配
置し、その周辺をシール剤を用いて封止して空の液晶表
示パネルを形成する。

【００３２】この空の液晶表示パネルを相対湿度１００
％の高湿槽に一定時間放置した後、液晶を真空注入す
る。この際、空の液晶表示パネルを高湿槽に放置する時
間を変えることによって残留直流電圧を制御することが
できる。この方式によって残留直流電圧を減少すること
ができる。

【００３３】この実施例のポリイミドからなる配向膜に
代えて、ポリビニルアルコール等の吸湿性のよい配向膜
を用いることができる。また、この実施例において、テ
トラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイト（Ｅｔ
４ＮＢＦ４）等のイオン性物質を添加した配向膜を用
い、これに紫外線を照射して画素内に部分的にプレチル
ト角が異なる領域を形成した後、液晶を注入することに
よってもこの実施例とほぼ同じ残留直流電圧減少効果を
得ることができる。

【００３４】（第２実施例）空の液晶表示パネルに、液
晶（ＺＬＩ−４７９２：メルク社製）の水分濃度を高め
た液晶を注入するときも、第１実施例とほぼ同様に残留
直流電圧を減少することができる。（第３実施例）空の液晶表示パネルに、液晶（ＺＬＩ−
４７９２：メルク社製）中に、テトラエチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレイト（Ｅｔ４ＮＢＦ４）等のイオ
ン製物質を混入した液晶を注入するときも、第１実施例
とほぼ同様に残留直流電圧を減少することができる。

【００３５】また、前記の各工程のいずれか２つ以上を
組み合わせることによっても、第１実施例とほぼ同様に
残留直流電圧を減少することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
比較的簡単な工程を加えることによって、紫外線照射に
よる配向分割液晶表示装置の特性および信頼性を向上す
ることができ、液晶表示装置の技術分野において寄与す
るところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】配向膜表面の表面エネルギーとプレチルト角の
関係図である。

【図２】プレチルト角の紫外線照射時間依存性説明図で
ある。

【図３】残留直流電圧の紫外線照射時間依存性説明図で
ある。

【図４】残留直流電圧の紫外線照射時間依存性説明図で
ある。

【図５】１画素内に複数種類の配向膜を有する広視野角
液晶表示装置の構成説明図である。

【図６】紫外線照射によって１画素内に部分的に配向状
態の異なる配向膜を形成する広視野角液晶表示装置の構
成説明図である。

【符号の説明】

１第１の基板２ブラックマトリクス３電極４第１の配向膜５第２の配向膜６第２の基板７電極８データバスライン９第１の配向膜１０第２の配向膜１１液晶２２共通電極２３第１の配向膜２１第１の基板２５画素電極２６第２の配向膜２４第２の基板２７液晶２８第１の偏光板２９第２の偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者露木俊神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者鈴木洋二神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された配向膜に部分的に紫
外線を照射することにより画素内に部分的にプレチルト
角が異なる領域を形成する液晶表示装置の製造方法にお
いて、紫外線を照射して画素内に部分的にプレチルト角
が異なる領域を形成した配向膜を有する２枚の基板をス
ペーサを介して接着剤を用いて貼り合わせて空の液晶表
示パネルを形成した後、この空の液晶表示パネルを高湿
雰囲気中に放置して配向膜中の水分濃度を高くして、液
晶を注入することを特徴とする液晶表示装置の製造方
法。
【請求項２】配向膜として、ポリイミド、ポリビニル
アルコール等の吸湿性のよい配向膜を用いることを特徴
とする請求項２に記載された液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】基板上に形成された配向膜に部分的に紫
外線を照射することにより画素内に部分的にプレチルト
角が異なる領域を形成する液晶表示装置の製造方法にお
いて、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイ
ト等のイオン性物質を添加した配向膜に紫外線を照射し
て画素内に部分的にプレチルト角が異なる領域を形成し
た配向膜を有する２枚の基板をスペーサを介して接着剤
を用いて貼り合わせて空の液晶表示パネルを形成した
後、液晶を注入することを特徴とする液晶表示装置の製
造方法。
【請求項４】基板上に形成された配向膜に部分的に紫
外線を照射することにより画素内に部分的にプレチルト
角が異なる領域を形成する液晶表示装置の製造方法にお
いて、紫外線を照射して画素内に部分的にプレチルト角
が異なる領域を形成した配向膜を有する２枚の基板をス
ペーサを介して接着剤を用いて貼り合わせて空の液晶表
示パネルを形成した後、この空の液晶表示パネルに水分
濃度を高めた液晶を注入することを特徴とする液晶表示
装置の製造方法。
【請求項５】基板上に形成された配向膜に部分的に紫
外線を照射することにより画素内に部分的にプレチルト
角が異なる領域を形成する液晶表示装置の製造方法にお
いて、紫外線を照射して画素内に部分的にプレチルト角
が異なる領域を形成した配向膜を有する２枚の基板をス
ペーサを介して接着剤を用いて貼り合わせて空の液晶表
示パネルを形成した後、この空の液晶表示パネルにテト
ラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイト等のイオ
ン性物質を添加した液晶を注入することを特徴とする液
晶表示装置の製造方法。
【請求項６】請求項１から請求項５までのいずれか２
つ以上を組み合わせることを特徴とする液晶表示装置の
製造方法。