JPH10123542A - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示パネル等の液晶表示素子を組み立て
る際に、紫外線硬化樹脂を用いた液晶封止用シール材料
の近傍に隣接する液晶材料(32)に紫外線吸収材料を添加
したことにより、液晶材料の劣化を防止し、良好な表示
品位を液晶表示素子全面に渡って実現する。 【解決手段】 液晶パネルの組立時にパネルの一部分の
液晶に紫外線吸収剤を添加した液晶表示パネル構成を有
する。紫外線吸収剤として、ベゾトリアゾール系紫外線
吸収剤量、またはシアノ−アクリレート系紫外線吸収剤
を用いる。また、液晶封止用シール材料の近傍に隣接す
る液晶材料(32)に添加する紫外線吸収剤の添加量は、
０．５〜１．５重量％とする。紫外線硬化樹脂を用いた
液晶シール部や注入口封口部の近傍の表示エリアに発生
していた閾値電圧低下ムラが解消できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルの
画素表示領域の周辺部分、及び液晶材料を注入する注入
口付近の閾値電圧ムラを無くした表示品位の良好な液晶
表示素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルの作製方法は、大まかに
大別すると、現在以下の２種類の方法によって生産され
ている。

【０００３】第１の方法は、液晶材料を２枚のガラス基
板の間に挟み込む滴下工法である。この方法は、液晶表
示素子を組み立てる際に一方の基板の配向処理面上の画
素外部分に紫外線硬化樹脂からなるシールを印刷した
後、シール内側に液晶材料を滴下する。もう一方の配向
処理面上には、硝子基板間ギャップ厚を維持するために
球状のビーズを均一に分散している。各々の基板の配向
処理面を内側にして、真空中で張り合わせ、大気圧に戻
した後、紫外線をシール部分に照射して液晶材料を硝子
基板間に封入する。この滴下工法では、シール近傍の液
晶材料にも紫外線が僅かながら照射されるため、その部
分の液晶材料の劣化が認められていた。

【０００４】第２の方法は、２枚のガラス基板をあるギ
ャップ厚をもって張り合わせた後、内部の空気を真空中
にて液晶材料と置換する真空注入工法である。この方法
は、液晶表示素子を組み立てる際に一方の基板の配向処
理面上の画素外部分に熱硬化型樹脂からなるシールを印
刷し、もう一方の配向処理面上には、硝子基板間ギャッ
プ厚を維持するために球状のビーズを均一に分散してい
る。各々の基板の配向処理面を内側にして張り合わせ、
加熱プレスにより熱硬化樹脂の硬化を行い、空パネルを
完成する。その後、液晶と空パネル中の空気を置換す
る。均一に液晶材料が注入された時点で注入口部分を紫
外線硬化樹脂にて封口して紫外線照射により硬化する。
この真空注入工法では、封口に用いる紫外線硬化樹脂の
近傍にある液晶材料の劣化が認められていた。

【０００５】以上の第１〜２の方法においては、、液晶
表示パネルを構成する液晶封止シールは、ギャップ厚制
御と共に、耐候信頼性に於いても重要な役割を果たして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術は、液晶材料に紫外線が照射されると、分子構
造の分裂・分解が起こり、本来液晶材料が保有している
諸物性値を維持しないという問題があった。特に複屈折
率Δｎの低下により光学補償構成から液晶パネルのリタ
ーデーションがずれる場合や、不純物性イオン成分によ
る閾値電圧の低下が発生するという問題があった。とく
に、滴下工法のシール近傍、及び真空注入工法の注入口
近傍の液晶の劣化が、電圧印加された画素部において、
閾値低下となっていた。また、さらに液晶材料の劣化が
進んだ場合、電圧無印加時においても色目異常となって
認識されていた。これらの液晶材料の劣化は、紫外線が
エステル結合を有する液晶分子中に照射された場合に顕
著である。液晶分子内の結合が切れ、一部の液晶分子長
が短くなるために複屈折率の低下となり閾値低下となっ
て認識される。また、液晶材料の劣化の程度が大きい場
合、目視で認識されるという問題がある。

【０００７】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、液晶材料の劣化を防止し、良好な表示品位を液晶表
示パネル全面に渡って実現した液晶表示素子及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示素子は、内側面に薄膜透明電極、
及び液晶配向処理薄膜を施した各々のガラス基板間に液
晶を狭持して成る液晶表示パネルにおいて、液晶表示パ
ネルを組み立てる際に、紫外線硬化樹脂を用いた液晶封
止用シール材料の近傍に隣接する液晶材料に紫外線吸収
材料を添加したことを特徴とする。

【０００９】次に本発明の液晶表示素子の製造方法は、
内側面に薄膜透明電極、及び液晶配向処理薄膜を施した
各々のガラス基板間に液晶を狭持して成る液晶表示パネ
ルにおいて、まず熱硬化樹脂による液晶封止用シールを
構成し、真空中においてセル内部の空気と液晶材料を交
換する工程で、まず大部分の液晶材料を注入し、その
後、残りの液晶材料に紫外線吸収材料を添加して注入
し、しかる後、紫外線硬化樹脂を用いて封口することを
特徴とする。

【００１０】前記本発明の液晶表示素子及びその製造方
法においては、紫外線吸収材料が、前記式（化１）で示
されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、前記式（化
２）で示されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及
び前記式（化３）で示されるシアノ−アクリレート系紫
外線吸収剤から選ばれる少なくとも一つの紫外線吸収剤
であることが好ましい。

【００１１】また本発明の液晶表示素子及びその製造方
法においては、紫外線吸収剤の添加量が、液晶材料に対
して０．５〜１．５重量％の範囲であることが好まし
い。ここで紫外線吸収剤の添加量は、液晶封止用シール
材料の近傍に隣接する液晶材料のみに対して０．５〜
１．５重量％の範囲である。紫外線吸収剤の添加量が
０．５重量％未満では、紫外光（ＵＶ光）から液晶材料
を保護する効果が低くなり、１．５重量％以上では液晶
材料を保護する効果が飽和するばかりでなく、液晶材料
の低温での結晶化が問題となる。

【００１２】また本発明の液晶表示素子の製造方法にお
いては、最初に注入する大部分の液晶材料が９５重量％
前後であり、紫外線吸収材料を添加した液晶材料が５重
量％前後であることが好ましい。

【００１３】前記において、薄膜透明電極とはインジウ
ム−スズ酸化物合金（ＩＴＯ）薄膜電極等をいう。紫外
線硬化樹脂の硬化は、重合反応を開始する光開始剤の開
裂により生じるラジカルにより始まる。よって、光開始
剤の開裂に必要な吸収波長帯域の光を照射する必要があ
る。また、材料によって、吸収波長帯域が異なり、用途
に合った材料選択が必要となる。通常、液晶表示パネル
用のシール樹脂として、この吸収波長帯域が紫外波長の
最大波長域までブロードに広がった材料系が使い易い。

【００１４】また、紫外波長帯域の短波長側は、光ポテ
ンシャルエネルギーが高いため、光開始剤の開裂速度も
速く、効率的な紫外線照射による硬化が望めるが、シー
ル樹脂に接する液晶材料の劣化も同時に発生する。この
ため、紫外線照射する場合に短波長側のカットをする必
要がある。

【００１５】しかしながら、この様な紫外線波長帯域の
分離を行うと光開始剤が開裂する確率が低下し、よって
シール硬化の時間効率が低下する。このため、実際に液
晶表示パネルを生産する場合には、シールの硬化効率と
時間効率のバランスが取れた紫外波長域での波長カット
操作が必要となる。

【００１６】そこで、紫外線硬化樹脂による液晶封止シ
ールを硬化する場合に紫外波長が近傍となる表示領域の
液晶材料に照射された時点で同時に吸収させるため、こ
の領域の液晶材料のみに紫外線吸収材料を添加する。紫
外線吸収材料の存在により紫外波長光は、表示領域液晶
材料まで届かない。また、液晶表示パネルが完成後、加
熱アニール処理することにより、表示エリア周辺部分に
局在化していた紫外線吸収材料は、十分に熱拡散し最終
的な濃度が一桁低下するため、結晶化による表示欠陥等
の悪影響を与えない。

【００１７】本発明の構成では、液晶材料に４００ｎｍ
以下の波長に吸収帯を持つ一種以上の紫外線吸収剤を添
加したことにより、パネル作製時に照射される紫外線に
より液晶材料が劣化することを最小限にとどめ、良好な
表示品位を液晶パネル全面に渡って実現した構成を有し
ている。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。 （実施例１）まず、光学応答評価に用いたテストセルに
ついて説明する。前処理として、ガラス基板上にインジ
ウム・スズ酸化物薄膜電極（ＩＴＯ電極）を互いに直行
する様な短冊状に形成した２枚の基板を用意した。それ
ぞれの基板上に芳香族系ポリアミック酸溶液（チッソ石
油化学製ＰＳＩ−Ａ−２２０１）をスピンコート法によ
り膜厚８００オングストローム（８０ｎｍ）となるよう
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。次に、各々の基板（第１基板，第２基板）の配
向膜表面を通常のラビング法により、第１基板，第２基
板の配向膜表面間に液晶材料の長軸の方向が２５０゜回
転したツイスト角構成となるような配向処理を施した
（基板前工程）。

【００１９】次に、第１基板のＩＴＯ電極画素外に液晶
封止（シール）用の紫外線硬化性樹脂に所定の径を持つ
グスファイバーを０．１重量％混合し所定の線幅にてス
クリーン印刷した。前記シール樹脂の内側に液晶材料を
必要量滴下し、また、第２基板のラビング処理した表面
には、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。これら第１ガラス基板、第
２ガラス基板をラビング処理面が互いに内側になるよう
に真空中にて張り合わせ、大気中にてシール樹脂部分に
ガラス基板外から紫外線を線状に照射した。この後、液
晶材料の液晶−等方相転移温度以上にて所定の時間以
上、加熱アニール処理して実験セル（１）を形成した
（図１、２）。図１〜２において、１，５はＩＴＯ電
極、２は紫外線硬化樹脂（シール樹脂）、３はガラス基
板、４は第１ガラス基板、６はプラスチックビーズ、７
はガラス繊維、８は紫外線硬化樹脂、９はＩＴＯ電極、
１０は第２ガラス基板、１１は液晶材料である。

【００２０】また、同様の工法にて、液晶材料の滴下パ
ターンを（図５（Ｃ））に示す様に液晶封止シール樹脂
近傍の１列分に紫外線吸収剤を添加した液晶材料とし実
験セル（２）を得た（図５（Ｂ））。図５（Ｂ）におい
て、２５は液晶材料の部分、２６は紫外線吸収剤添加部
分である。また図５（Ｃ）において、２７は滴下点の液
晶材料、２８は滴下点の紫外線吸収剤添加部分である。
紫外線吸収剤としては前記式（化１）で示されるベンゾ
トリアゾール系紫外線吸収剤を、液晶封止用シール材料
の近傍に隣接する液晶材料に対して１．０重量％となる
ように添加した。

【００２１】実験セル（１），（２）について、液晶封
止シールから画素内方向へ向けて（図５（Ａ））、閾値
電圧測定を行った結果を図６に示す。図５（Ａ）におい
て、２３は正規閾値電圧、２４は閾値電圧低下部分であ
る。この評価結果より明かにシール近傍の液晶材料に紫
外線吸収剤を添加した場合に閾値電圧低下が抑制されて
いることが確認できた。この閾値電圧の抑制分により、
シール近傍の閾値電圧低下による表示ムラは、完全に認
識されなくなった。

【００２２】（実施例２）実施例１において基板前工程
まで行った第１ガラス基板、第２ガラス基板を用いて、
第１基板のＩＴＯ電極画素外に熱硬化性樹脂に所定の径
を持つグスファイバーを０．１重量％混合し、所定の線
幅にてスクリーン印刷した。また、第２基板のラビング
処理した表面には、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。その後、第１
基板、第２基板をラビング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て、空セルを
得た。空セル中の空気と液晶材料を真空置換して所定ギ
ャップ厚となったところで紫外線硬化樹脂で注入口を塞
ぎ、紫外線照射により硬化して封口した。この後、液晶
材料の液晶−等方相転移温度以上にて所定の時間以上、
加熱アニール処理して実験セル（３）を得た（図３、図
４）。図３〜４において、１２はＩＴＯ電極、１３は紫
外線硬化樹脂（シール樹脂）、１４はガラス基板、１５
は紫外線硬化樹脂、１６は第１ガラス基板、１７はＩＴ
Ｏ電極、１８はプラスチックビーズ、１９は紫外線硬化
樹脂、２０はＩＴＯ電極、２１は第２ガラス基板、２２
は液晶材料である。

【００２３】また、同様の工法にて、注入口付近の液晶
材料に紫外線吸収剤を添加した。具体的には、液晶材料
の注入終了直前に紫外線吸収剤の添加された液晶材料に
交換した。紫外線吸収剤としては前記式（化１）で示さ
れるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を、液晶封止用
シール材料の近傍に隣接する液晶材料に対して１．０重
量％となるように添加した。このようにして実験セル
（４）を得た（図７（Ｂ））。図７（Ｂ）において、３
１は液晶材料の部分、３２は紫外線吸収剤添加部分、３
３は紫外線照射ランプ、３４は紫外線遮蔽マスクであ
る。

【００２４】実験セル（３）、（４）について、注入口
封口樹脂部分から画素内方向へ向けて（図７（Ａ））、
閾値電圧測定を行った結果を図８に示す。図７（Ａ）に
おいて、２７は滴下点の液晶材料、２８は滴下点の紫外
線吸収剤添加部分である。この評価結果より明かに封口
樹脂近傍の液晶材料に紫外線吸収剤を添加した場合に、
閾値電圧低下が抑制されていることが確認できた。ただ
し、真空注入工法では、液晶材料中の極性分子や不純物
イオン成分等が注入口付近に吸着するため、工法上の違
いも含めて実施例１の場合とは、僅かな電圧差が生じ
る。この閾値電圧の抑制分により、シール近傍の閾値電
圧低下による表示ムラは、完全に認識されなくなった。

【００２５】（実施例３）実施例３では、ベゾトリアゾ
ール系の紫外線吸収剤（化１）を実験セル構成（２）で
作製し、紫外線吸収剤の添加量を変化させて閾値電圧測
定を行った。測定結果を図９に示す。ベンゾトリアゾー
ル系紫外線吸収剤の添加量０．５重量％以上により閾値
低下として認識できなかった。また、添加濃度１．５重
量％以上において閾値電圧低下抑制効果が飽和した。ま
た、液晶表示パネルが完成後、加熱アニール処理するこ
とにより、表示エリア周辺部分に局在化していた紫外線
吸収材料は、十分に熱拡散し最終的な濃度が一桁低下す
るため、表示状態に悪影響を与えなかった。また、前記
（化３）のシアノ−アクリレート系の紫外線吸収剤につ
いても同程度の効果があった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、液晶表示
パネル等の液晶表示素子を組み立てる際に、紫外線硬化
樹脂を用いた液晶封止用シール材料の近傍に隣接する液
晶材料に紫外線吸収材料を添加したことにより、液晶材
料の劣化を防止し、良好な表示品位を液晶表示素子全面
に渡って実現できる。また本発明の製造方法は、前記本
発明の液晶表示素子を効率良く合理的に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の滴下工法を用いて作製し
た実験セル（１）を表した模式平面図。

【図２】 同、滴下工法を用いて作製した実験セル
（１）の断面を表した模式図。

【図３】 本発明の別の実施例の真空注入工法を用いて
作製した実験セル（３）を表した模式平面図。

【図４】 同、真空注入工法を用いて作製した実験セル
（３）の断面を表した模式図。

【図５】 （Ａ）は本発明の一実施例の実験セル（１）
の閾値電圧測定経路を表した模式図。（Ｂ）は実験セル
（２）の加熱アニール処理前の紫外線吸収剤添加液晶の
液晶表示エリア内の分布を表した模式図。（Ｃ）は実験
セル（２）において紫外線吸収剤を添加した液晶材料、
及び液晶材料のみを滴下した状態を表した模式図。

【図６】 本発明の一実施例の実験セル（１），（２）
の閾値電圧測定結果を表した図。

【図７】 （Ａ）は本発明の別の実施例の実験セル
（３）の閾値電圧測定経路を表した模式図。（Ｂ）は実
験セル（４）の加熱アニール処理前の紫外線吸収剤添加
液晶の液晶表示エリア内の分布を表した模式図、及び注
入口部分の紫外線硬化樹脂への紫外線照射を表した模式
図。

【図８】 本発明の別の実施例の実験セル（３），
（４）の閾値電圧測定結果を表した図。

【図９】本発明の一実施例の紫外線吸収剤の添加量と閾
値電圧低下との関係を表した図（測定部分は、シール位
置より１０ｍｍの位置）。

【符号の説明】

１，５，９，１２，１７，２０ ＩＴＯ電極 ２，１３ 紫外線硬化樹脂（シール樹脂） ３，１４ ガラス基板 ４，１６ 第１ガラス基板 ６，１８ プラスチックビーズ ７ ガラス繊維 ８，１５，１９ 紫外線硬化樹脂 １０，２１ 第２ガラス基板 １１，２２ 液晶材料 ２３，２９ 正規閾値電圧 ２４，３０ 閾値電圧低下部分 ２５，３１ 液晶材料の部分 ２６，３２ 紫外線吸収剤添加部分 ２７ 滴下点の液晶材料 ２８ 滴下点の紫外線吸収剤添加部分 ３３ 紫外線照射ランプ ３４ 紫外線遮蔽マスク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側面に薄膜透明電極、及び液晶配向処
   理薄膜を施した各々のガラス基板間に液晶を狭持して成
   る液晶表示パネルにおいて、液晶表示パネルを組み立て
   る際に、紫外線硬化樹脂を用いた液晶封止用シール材料
   の近傍に隣接する液晶材料に紫外線吸収材料を添加した
   ことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 内側面に薄膜透明電極、及び液晶配向処
   理薄膜を施した各々のガラス基板間に液晶を狭持して成
   る液晶表示パネルにおいて、まず熱硬化樹脂による液晶
   封止用シールを構成し、真空中においてセル内部の空気
   と液晶材料を交換する工程で、まず大部分の液晶材料を
   注入し、その後、残りの液晶材料に紫外線吸収材料を添
   加して注入し、しかる後、紫外線硬化樹脂を用いて封口
   することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 紫外線吸収材料が、下記式（化１）で示
   されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、下記式（化
   ２）で示されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、及
   び下記式（化３）で示されるシアノ−アクリレート系紫
   外線吸収剤から選ばれる少なくとも一つの紫外線吸収剤
   である請求項１または２に記載の液晶表示素子及びその
   製造方法。 【化１】 【化２】 【化３】
4. 【請求項４】 紫外線吸収剤の添加量が、液晶材料に対
   して０．５〜１．５重量％の範囲である請求項１〜３の
   いずれかに記載の液晶表示素子及びその製造方法。
5. 【請求項５】 最初に注入する大部分の液晶材料が９５
   重量％前後であり、紫外線吸収材料を添加した液晶材料
   が５重量％前後である請求項２に記載の液晶表示素子の
   製造方法。