JP5525226B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
このような液晶表示装置では、液晶分子を基板面に対して所定の方向に並べる(すなわち、配向させる)ことが一般的に必要とされているが、従来の配向技術としては、基板上にポリイミドなどから成る配向膜を形成した後にラビング処理を施すこと(ラビング配向膜の形成)により液晶分子を配向させる方法が知られている。ラビング処理は、レーヨンや綿などの布を巻いたローラーを、回転数及びローラーと基板との距離を一定に保った状態で回転させ、配向膜の表面を一方向に擦ることにより行われる。
(1)ラビング処理は、配向膜に大きなキズを生じさせることがあり、そのキズが液晶表示装置の黒表示時において光漏れの原因となり、液晶表示装置のコントラストを低下させる。
(2)ラビング処理によって、配向膜が剥がれたり、ローラーに巻いた布から毛が脱落する結果、均一なセル厚が得られず、液晶表示装置の表示ムラが発生する。
(3)基板上に形成したTFT素子などによる段差により、ラビングされない部分が生じたり、配向膜が剥がれることがある。
(4)ラビング処理は、ラビングの定量化が難しく、管理が難しい。
(6)基板とローラーとの間の摩擦によって生じる静電気により、基板上に形成したTFT素子が壊れる。
(7)基板サイズが大きくなると、基板やローラーのたわみの影響が大きくなり、均一なラビング処理が困難になって歩留まりが低下すると共に、ラビング処理のための装置を大きくする必要があるため、投資コストが増大する。
IPSモード液晶表示装置においては、原理上、基板上に数μm程度の幅を持つ細長い電極(櫛歯電極)を多数配設する必要があり、基板上に微細な段差構造が形成される。そのため、IPSモード液晶表示装置においては、この段差構造に伴い、上記のようなラビング処理に起因した問題が数多く見られる。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ラビング処理に起因する問題を防止し、ラビング処理を行わなくても優れた配向制御性を有するIPSモード液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
図1は本発明の液晶表示装置の断面図、図2は本発明の液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図及び上面図である。
図1において、液晶表示装置は、互いに対向して配置されたアレイ基板1及び対向基板2と、アレイ基板1と対向基板2との間に狭持された液晶層5と、アレイ基板1上に設けられ、アレイ基板1面及び対向基板2面に対して平行な電界を液晶層5に印加する電極3と、アレイ基板1及び対向基板2の液晶層5と接触する面に設けられた下地膜4とを備えている。また、液晶層5は、液晶6と共にポリマー7を含有しており、このポリマー7の存在によって液晶6が配向制御されている。
電極3はアレイ基板1上に形成される。電極3の形成方法としては、特に限定されることはなく、公知の方法に準じて形成させればよい。
下地膜4は、電極3を形成したアレイ基板1及び対向基板2上に形成される。下地膜4の形成方法としては、特に限定されることはなく、公知の方法に準じて形成させればよい。具体的には、スピンコートした後に加熱処理する方法や、樹脂フィルムを貼着する方法、蒸着法を用いる方法などを用いることができる。
下地膜4の厚さは、特に限定されることはなく、使用する材料に応じて適宜設定すればよいが、一般的に0.005〜0.25μm、好ましくは0.01〜0.15μmの範囲である。
液晶層5は、光重合性モノマーを配合し、重合させることによって形成されたポリマー7を含有する。
光重合性モノマーとしては、特に限定されることはなく、一般的に公知のものを使用することができる。また、日本シーベルヘグナー株式会社から販売されているActilane421、Actilane441、Actilane450や、DIC株式会社から販売されているULC−000−K1などの市販の光重合性モノマーを用いてもよい。
P1−A1−(Z1−A2)n−P2 (1)
上記一般式(1)中、P1及びP2は官能基であり、それぞれ独立してアクリレート、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ又はエポキシ基であり;A1及びA2は環構造を有し、それぞれ独立して1,4−フェニレン又はナフタレン−2,6−ジイル基であり;Z1は−COO−若しくは−OCO−基又は単結合であり;nは0、1又は2である。
より好ましい光重合性は、次の式(1a)〜(1c)で表される化合物である。
光重合性モノマーは、液晶層5中で0.1〜5質量%となるように配合される。光重合性モノマーの配合量が0.1質量%未満であると、液晶6の配向制御が十分でない。一方、光重合性モノマーの配合量が5質量%を超えると、未反応の光重合性モノマーが残る可能性があり、液晶6の液晶特性を阻害してしまう。
まず、上記の光重合性モノマー8及び液晶6を含む液晶材料を、アレイ基板1と対向基板2との間に封入する(工程(a))。
ここで、液晶材料の封入方法としては、特に限定されることはなく、公知の方法に準じて封入すればよい。具体的には、液晶滴下注入法(ODF)により行えばよい。或いは、アレイ基板1と対向基板2とを貼り合わせた後、毛細管現象を利用して液晶材料をアレイ基板1と対向基板2との間に注入してもよい。
ここで、加熱条件は、形成した液晶5の種類に応じて適宜調節すればよく、特に限定されないが、一般的に加熱温度は60〜150℃、加熱時間は10分〜1時間である。また、磁場の印加条件は、特に限定されることはなく、使用する液晶材料の種類や作製する液晶表示装置の大きさにあわせて適宜調節すればよいが、永久磁石や超伝導磁石を用い、磁束密度が0.5〜10Tの磁場を印加すればよい。さらに、冷却は室温(25℃)まで冷却すればよく、その際の降温速度は1℃/分〜5℃/分であることが好ましい。降温速度が1℃/分未満であると、工程時間が長くなり、実用的でない場合がある。一方、降温速度が5℃/分を超えると、液晶5の配向制御が十分でない場合がある。
ここで、光照射の条件は、特に限定されることはなく、使用する光重合性モノマーの種類にあわせて適宜調節すればよいが、例えば、300〜400nmの波長を有する紫外線を照射する場合、露光量を0.1〜10J/cm2とすることが好ましい。
(実施例1)
この実施例では、光重合性モノマーとしてULC−001−K1(DIC株式会社製)を用い、光重合性モノマーの配合量と液晶の配向制御性との関係を調べた。
ITOからなる櫛歯電極を形成したガラス基板、及び対向基板としてのガラス基板上にポリイミド膜を形成した後、液晶滴下法を用い、正の誘電異方性を有する液晶と光重合性モノマーとを含む液晶材料を基板間に封入した(図2(a))。次に、得られたパネルを、液晶が等方相を示す温度(75℃)以上の温度(110℃)に加熱した後、ガラス基板に対して平行に磁場(磁束密度:1T)を印加しながら5℃/分の降温速度で室温(25℃)まで冷却した(図2(b))。次に、紫外線(波長:365nm)を照射し(露光量:1J/cm2)、光重合性モノマーを重合させた(図2(c))。このようにして得られた液晶表示装置(サンプルNo.1〜7)の両側に、偏向板をクロスニコルにして設け、黒輝度を測定した。
また、比較のために、光重合性モノマーを配合せず、ラビング処理を施すことによって作製した液晶表示装置(サンプルNo.8)についても黒輝度を測定した。
黒輝度は、輝度計(株式会社トプコン製、BM−5)を用いて測定した(以下の実施例でも、同じ輝度計を用いて測定を行った)。その結果を表1に示す。
この実施例では、様々な光重合性モノマーを用いて実施例1と同様の評価を行った。
光重合性モノマーとしてActilane421、Actilane441、Actilane450(日本シーベルヘグナー株式会社製)を用いた。また、磁場印加の際に、パネルを液晶が等方相を示す温度(75℃)以上の温度(110℃)に加熱した後、ガラス基板に対して平行に磁場(磁束密度:1T)を印加したこと以外は、実施例1と同様にして液晶表示装置を作製し(サンプルNo.9〜16)、黒輝度を測定した。その結果を表2に示す。
この実施例では、磁場印加時の加熱温度を変えて液晶の配向制御性を調べた。なお、磁場印加時の磁束密度(5T)及び加熱温度以外は、実施例1と同様にして液晶表示装置を作製し(サンプルNo.17〜24)、黒輝度を測定した。その結果を表3に示す。
Claims (1)
- アレイ基板上に、基板面に対して平行な電界を液晶層に印加する電極を形成する工程と、
前記電極を形成したアレイ基板及び対向基板上に下地膜を形成する工程と、
0.1〜5重量%の光重合性モノマー及び正の誘電異方性を有する液晶を含む液晶材料を前記アレイ基板と前記対向基板との間に封入する工程と、
前記液晶が等方相を示す温度以上に加熱した後、前記アレイ基板面及び前記対向基板面に対して平行に磁場を印加しながら冷却する工程と、
光照射により光重合性モノマーを重合させて、液晶を配向制御するためのポリマーを形成する工程と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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