JPH05119307A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
液晶表示装置およびその製造方法Info
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- JPH05119307A JPH05119307A JP34146991A JP34146991A JPH05119307A JP H05119307 A JPH05119307 A JP H05119307A JP 34146991 A JP34146991 A JP 34146991A JP 34146991 A JP34146991 A JP 34146991A JP H05119307 A JPH05119307 A JP H05119307A
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Abstract
含む塗布液から形成されたシリカ系被膜を液晶表示セル
の透明電極上に有する液晶表示装置、電極板の画素電極
上および/または対向電極板のカラーフィルターと透明
電極の間に前記シリカ系被膜が形成された液晶表示セル
を備えたカラー液晶表示装置、および前記塗布液を塗布
して得られた塗膜に酸化雰囲気中で加熱および/または
紫外線照射を施してシリカ系被膜を形成する工程を含む
液晶表示装置の製造方法。 【効果】 前記塗布液を用いて形成したシリカ系被膜
は、膜形成時の収縮ストレスに基づくクラックの発生が
なく、しかも塗布液組成物の分解により被膜中に発生す
るボイドがなく、緻密で表面が平坦化されており、この
ため、上記構成の液晶表示装置は、液晶表示セル中に封
入された液晶の配向乱れ、および色むらなどの画像むら
がほとんどなく、長期間にわたって優れた画像を表示す
ることができる。
Description
製造方法に関し、さらに詳しくは、膜形成時の収縮スト
レスに基づくクラックの発生がなく、しかも塗布液組成
物の分解により被膜中に発生するボイドがなく、緻密で
表面が平坦化された絶縁性のシリカ系被膜が、液晶表示
セルの電極上に形成された液晶表示装置、特に液晶表示
装置がカラー液晶表示装置である場合には、さらにこの
ような優れた性質を有する被膜が液晶表示セルのカラー
フィルター上に形成された液晶表示装置、および上記の
ようなシリカ系被膜が液晶表示セル中に形成されている
液晶表示装置の製造方法に関する。
TOなどの透明電極、ポリイミドなどの高分子薄膜から
なる配向膜が順次積層されている一対の透明電極付基板
を、それぞれの透明電極同士が向かいあうようにスペー
サを介して対向させ、一対の透明電極間に設けられた隙
間に液晶を封入した液晶表示セルが知られている。
に含まれている異物やスペーサによって配向膜が傷つけ
られたりして、上下の電極間に導通が生じ、この導通に
起因する表示不良が発生することがあった。
に発生する静電気が透明電極に放電されると、その発熱
によって配向膜が部分的に破壊され、配向不良が生じる
こともある。
膜と配向膜の間に、透明絶縁膜を形成することが提案さ
れている(特開平1−150115号公報、特開平2−
221923号公報など)。
密性が不充分で、また焼成過程で膜収縮が生じて収縮ス
トレスが大きくなるため、膜にクラックが生じ易いとい
う問題点がある。
ラス基板上にTFT(薄膜トランジスタ)などからなる
画素電極が積層された電極板の画素電極と、ガラス基板
上にカラーフィルターおよび透明電極が順次積層された
対向電極板の透明電極との間に液晶層を有する液晶表示
セルと該液晶表示セルの両側に一対の偏光板を備えたマ
トリックス形カラー液晶表示装置が知られている(電子
材料、27巻、NO.2、32〜36頁(1988)参
照)。
ルは、電極板から画素電極が突出し、対向電極板からカ
ラーフィルターが突出しており、電極表面に段差があ
る。このため、セルギャップが不均一になり、セルギャ
ップに均一である場合に比較して、液晶表示セル中に封
入された液晶の配向乱れ、および色むらなどの画像むら
が生じ易いといった傾向がある。
よび対向電極板のカラーフィルター上に、ポリイミド、
アクリル系樹脂およびアルコキシシラン系の塗布液を用
いて被膜を形成して電極表面の段差を平坦化することが
行なわれている(特開平2−242226号公報)。
成された被膜は、緻密性が不充分で、また焼成過程で膜
収縮が生じて収縮ストレスが大きくなるため、膜にクラ
ックが生じ易いという問題点がある。
る問題点を解決しようとするものであって、膜形成時の
収縮ストレスに基づくクラックの発生がなく、しかも塗
布液組成物の分解により被膜中に発生するボイドがな
く、緻密で表面が平坦化されたシリカ系被膜が、液晶表
示セルの電極上に形成された液晶表示装置、特に液晶表
示装置がカラー液晶表示装置である場合には、さらにこ
のような優れた性質を有する被膜が液晶表示セルのカラ
ーフィルター上に形成された液晶表示装置、および上記
のようなシリカ系被膜が液晶表示セル中に形成されてい
る液晶表示装置の製造方法を提供することを目的として
いる。
式(I)
れ独立して水素原子または炭素原子数1〜8のアルキル
基である。)で表わされる繰り返し単位を有するポリシ
ラザンの1種または2種以上を含む塗布液から形成され
たシリカ系被膜を、電極の保護膜として、あるいは電極
表面の平坦化膜として液晶表示セルの電極上に有するこ
とを特徴としている。
カラー液晶表示装置の場合には、電極板の画素電極上お
よび/または対向電極板のカラーフィルターと透明電極
の間に、前記一般式(I)で表わされる繰り返し単位を
有するポリシラザンの1種または2種以上を含む塗布液
から形成されたシリカ系被膜を有し、前記画素電極およ
び透明電極の表面が平坦化されている。
般式(I)で表わされる繰り返し単位を有するポリシラ
ザンの1種または2種以上を含む塗布液を、液晶表示セ
ルの電極上に塗布した後、得られた塗膜に酸化雰囲気中
で加熱および/または紫外線照射を施して該塗膜を硬化
させる工程を含んで製造される。
カラー液晶表示装置の場合には、さらに対向電極板のカ
ラーフィルター上に、前記と同様にしてシリカ系被膜を
形成する工程を含んで製造される。
よびその製造方法について具体的に説明する。
ルの電極の保護膜として、あるいは電極表面の平坦化膜
として、この電極上に前記一般式(I)で表わされる繰
り返し単位を有するポリシラザンの1種または2種以上
を含む塗布液から形成されたシリカ系被膜が設けられて
いる。
3がアルキル基の場合、メチル基、エチル基およびプロ
ピル基から選ばれる1種が好ましい。特にR1、R2およ
びR 3は、いずれも水素原子である場合が好ましく、こ
の場合には、加熱時に分解するアルキル基がなく、加熱
時に膜の収縮が少なく、このため収縮ストレス時にクラ
ックが生じることが少なくなり、クラックのほとんどな
いシリカ系被膜が得られる。
単位を有するポリシラザンは、直鎖状であっても、環状
であってもよく、直鎖状のポリシラザンと環状のポリシ
ラザンとが混合して含まれていてもよい。
は、500〜10,000、好ましくは1,000〜
4,000の範囲にあることが望ましい。分子量が50
0未満では、加熱硬化時に低分子量のポリシラザンが揮
発し、得られたシリカ系被膜が多孔質になりやすく、ま
た、分子量が10,000を越えると、塗布液の流動性
が低下し、いずれにしても得られたシリカ系被膜の表面
が充分に平坦にならないという傾向がある。
液は、通常、有機溶媒中に上記ポリシラザンを溶解して
形成される。このような有機溶媒としては、ポリシラザ
ンを溶解し、塗布液に流動性を付与するものであれば特
に制限はなく、具体的には、シクロヘキサン、トルエ
ン、キシレン、ヘキシレン等の炭化水素、塩化メチレ
ン、塩化エチレン、トリクロロエタン等のハロゲン化炭
化水素、エチルブチルエーテル、ジブチルエーテル、ジ
オキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類が挙げら
れる。これらの有機溶媒は単独でもしくは2種以上を混
合して用いられる。
固形分濃度は、3〜35重量%であることが望ましい。
特にこの液晶表示装置が、カラー液晶表示装置の場合に
は、さらに対向電極板のカラーフィルター表面を平坦化
するために、このカラーフィルターと透明電極の間に、
上述したようなシリカ系被膜が形成されている。
液晶表示装置の具体的な実施態様を説明する。図1に
は、本発明に係るカラー液晶表示装置の1例につき、そ
の特徴的な部分が概略的に示されている。
るカラー液晶表示装置1は、ガラス基板21a上にアル
カリパッシベーション膜21b、複数の画素電極21
c、シリカ系被膜21dおよび配向膜21eが順次積層
された電極板21とガラス基板22a上にアルカリパッ
シベーション膜22b、カラーフィルター22c、シリ
カ系被膜22d、透明電極22eおよび配向膜22fが
順次積層された対向電極板22を有する液晶表示セル2
と、この液晶表示セルの両側に一対の偏光板3、4とを
備えている。このうち、シリカ系被膜21dおよび22
dは、前記一般式(I)で表わされる繰り返し単位を有
するポリシラザンの1種または2種以上を含む塗布液か
ら形成されている。
極板22とは、それぞれのガラス基板21aおよび22
aを外側にして、複数の画素電極21cのそれぞれと複
数のカラーフィルターR、G、Bのそれぞれが対向する
ように配置されている。また、この電極板21と対向電
極板22との間の隙間には液晶23が封入されている。
透明電極22eとの間には不図示の回路が形成され、こ
の回路はカラー液晶表示装置1本体に接続されている。
また、対向電極板22のパッシベーション膜22b上に
形成されたカラーフィルター22cは、R(レッドフィ
ルター)、G(グリーンフィルター)、B(ブルーフィ
ルター)の複数のカラー要素からなり、各カラー要素が
互いに隣接するように規則正しく配列され、これにより
カラー液晶表示装置1本体から送られてくる表示信号に
より特定の画素電極21cと透明電極22eとの間に形
成された回路が作動し、表示信号に対応したカラー画像
が対向電極板22の外側に配置された偏光板4を通して
観察できるようになっている。
いて、カラー液晶表示装置1の内部に光源を具備し、偏
光板3の裏側から液晶表示セル2に向けてバックライト
を照射するようにしてもよい。また電極板21のガラス
基板21a上に必ずしもアルカリパッシベーション膜2
1bおよび配向膜21eを形成する必要はなく、また対
向電極板22のガラス基板22a上にアルカリパッシベ
ーション膜22bおよび配向膜22fを形成する必要は
ない。さらに電極板21のシリカ系被膜21d上に必要
に応じてこのシリカ系被膜21dおよび配向膜21eと
は異なる被膜を形成することも可能である。
置は、上記カラー液晶表示装置1に限定されることはな
く、様々な態様が可能である。以上に説明したような本
発明に係る液晶表示装置は、前記一般式(I)で表わさ
れる繰り返し単位を有するポリシラザンの1種または2
種以上を含む塗布液を、液晶表示セルの電極上に塗布し
た後、得られた塗膜に酸化雰囲気中で加熱および/また
は紫外線照射を施して該塗膜を硬化させる工程を含んで
製造され、この工程で上述したようなシリカ系被膜が電
極上に形成される。
カラー液晶表示装置の場合には、さらに対向電極板のカ
ラーフィルター上に、前記と同様にしてシリカ系被膜を
形成する工程を含んで製造される。
および紫外線照射を施す」とは、1)塗膜を加熱しなが
ら紫外線照射すること、2)塗膜を加熱した後、該塗膜
に紫外線照射すること、3)塗膜に紫外線照射した後、
該塗膜を加熱することなどを意味する。
ー液晶表示装置の液晶表示セルに用いられる対向電極板
のカラーフィルター上に塗布液を塗布して塗膜を形成す
る際には、スプレー法、スピンコート法、ディップコー
ト法、ロールコート法、スクリーン印刷法、転写印刷法
などの塗布方法が採用される。
酸化雰囲気としては、たとえば酸素含有ガス、オゾン含
有ガス、水蒸気含有ガスなどが挙げられ、このガスに
は、通常、空気またはN2ガスが用いられる。
は、前記塗膜の加熱は、通常、300〜900℃、好ま
しくは400〜800℃の温度で行われる。酸化雰囲気
中で塗膜に加熱および紫外線照射を施す場合には、前記
塗膜の加熱温度を150〜400℃に低下させても、酸
化雰囲気中で塗膜に前記温度の加熱を施す場合と同程度
に塗膜を硬化させることができ、また酸化雰囲気中で塗
膜に前記温度の加熱を施す場合に比較して加熱時間を短
縮することができる。
塗布液から得られた塗膜に加熱および/または紫外線照
射を施すと、ポリシラザン中のSi−N結合がSi−O
結合に変化するだけで両者の結合間距離はほとんど変化
せず、加熱および/または紫外線照射の前後において塗
膜の収縮が起こらない。
製造方法では、従来のアルコキシシラン系塗布液から形
成したシリカ系被膜に比較して、アルコキシシランのS
iOH基同士が脱水縮合を行なう過程で生じる収縮が生
じることはなく、このため膜形成時の収縮ストレスに基
づくクラックの発生がなく、しかも塗布液組成物の分解
により被膜中に発生するボイドがなく、緻密でしかも凹
凸表面の平坦化能に優れたシリカ絶縁膜を形成すること
が可能である。特に上述したようなカラー液晶表示装置
の液晶表示セルに用いられている画素電極およびカラー
フィルターのような凹凸がある表面に、その凹凸を平坦
化する程度に厚くシリカ系被膜を形成しても、シリカ系
被膜にクラックなどが発生するなく、凹凸表面を平坦化
することができる。
および22bを形成する際に、本発明に係る前記一般式
(I)で表わされる繰り返し単位を有するポリシラザン
の1種または2種以上を含む塗布液を用いると、アルカ
リパッシベーション機能を有する被膜が形成され、同時
にガラス基板の表面が平坦化されるという効果が得られ
る。
ば、膜形成時の収縮ストレスに基づくクラックの発生が
なく、しかも塗布液組成物の分解により被膜中に発生す
るボイドがなく、緻密で表面が平坦化された絶縁性のシ
リカ系被膜が、液晶表示セルの電極上に形成された液晶
表示装置、特に液晶表示装置がカラー液晶表示装置であ
る場合にはさらにこのようなシリカ系被膜が液晶表示セ
ルのカラーフィルター上に形成された液晶表示装置、お
よびこのような優れた性質を有するシリカ系被膜が液晶
表示セル中に形成されている液晶表示装置の製造方法が
提供される。
性質を有し、このため透明電極の保護膜として好適であ
り、また、カラー液晶表示装置の液晶表示セルに用いら
れているガラス基板上に画素電極を有する電極板の画素
電極、およびガラス基板上にカラーフィルターを有する
対向電極板のカラーフィルターの表面に前記シリカ系被
膜を形成すると、これらの表面が平坦化され、液晶表示
セルのセルギャップを均一にすることができる。
板に形成された液晶表示セルを具備する本発明に係る液
晶表示装置によれば、液晶表示セル中に封入された液晶
の配向乱れ、および色むらなどの画像むらがほとんどな
く、長期間にわたって優れた画像を表示することができ
る。
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
レン300mlを入れ、−5℃に冷却した。次いでこの
フラスコ内にジクロロシラン30.0gを加え、攪拌し
ながらさらにNH3ガスを2時間吹き込んでジクロロシ
ランとNH3との反応生成物を含む溶液を得た。得られ
た溶液から沈澱をろ過して除去した後、ろ液を減圧して
ろ液から溶媒を除去することにより、樹脂状のポリシラ
ザンA(分子量2,700)を得た。
して固形分濃度20重量%であるポリシラザンAを含む
塗布液(A)を調製した。この塗布液(A)を、ガラス
基板にITO透明導電膜が形成されたITO基板(旭硝
子(株)製20Ωタイプ)上にディッピング法により塗
布し、200℃で乾燥した後、湿潤N2(酸素濃度1
%)中にて450℃で1時間焼成して、ITO基板上に
膜厚1,000オングストロームのシリカ系被膜を形成
した。
を行なった。 (1)耐擦傷性 プラスチック製消しゴムに2kgの荷重をかけ、シリカ
系被膜上を200回摺動させた後の状態を目視により観
察した。
シリカ系被膜上に貼着してピーリングテストを行ない、
テスト後のシリカ系被膜の表面状態を目視により観察し
た。
カ系被膜を形成したITO基板を1分間浸漬させ、この
前後のシリカ系被膜の膜厚を測定し、この膜厚の変化の
大きさからシリカ系被膜の緻密性を評価した。
のようにして得られた2枚のシリカ系被膜付ITO基板
を用いて液晶表示セルを形成し、得られた液晶表示セル
をそれぞれ液晶表示装置本体に装着し、液晶表示セル/
液晶表示装置本体間の回路を接続して液晶表示装置を製
造した。
動させ、液晶表示セルの表示画面に画像を形成したとこ
ろ、色むらなどの画像むらのない優れた画像が観察され
た。
(A)を塗布し、120℃で乾燥した後、高圧水銀ラン
プとオゾナイザーを備えた紫外線照射装置で紫外線を5
分間照射した。
素濃度1%)中にて200℃で30分間加熱してITO
基板上に膜厚1,500オングストロームのシリカ系被
膜を形成した。
同様の評価を行なった。評価結果を表1に併記する。ま
た、上記のようにして得られた2枚のシリカ系被膜付I
TO基板を用いて、実施例1と同様にして液晶表示セル
および液晶表示装置を順次製造した。
動させ、液晶表示セルの表示画面に画像を形成したとこ
ろ、実施例1と同様に色むらなどの画像むらのない優れ
た画像が観察された。
ジクロロシラン34.2gを用いた以外は、実施例1と
同様にしてポリシラザンB(分子量1,200)および
塗布液(B)を順次製造した。
様にしてITO基板上にシリカ系被膜を形成し、得られ
たシリカ系被膜につき、実施例1と同様の評価を行なっ
た。評価結果を表1に併記する。
リカ系被膜付ITO基板を用いて、実施例1と同様にし
て液晶表示セルおよび液晶表示装置を順次製造した。こ
のようにして得られた液晶表示装置を作動させ、液晶表
示セルの表示画面に画像を形成したところ、実施例1と
同様に色むらなどの画像むらのない優れた画像が観察さ
れた。
ロソルブ200gを加えて希釈し、0.01重量%HC
l水溶液96gを加えてテトラメトキシシランの加水分
解反応を行なった。室温で1時間反応させた後、テトラ
メトキシシラン(分子量2,500)を含む塗布液を調
製した。
てITO基板上にシリカ系絶縁膜を形成し、得られたシ
リカ系絶縁膜につき、実施例1と同様の評価を行なっ
た。評価結果を表1に併記する。
リカ系被膜付ITO基板を用いて、実施例1と同様にし
て液晶表示セルおよび液晶表示装置を順次製造した。こ
のようにして得られた液晶表示装置を作動させ、液晶表
示セルの表示画面に画像を形成したところ、色むらなど
の画像むらが観察され、その画像品質は、実施例1〜3
の液晶表示装置で得られた画像に比較して劣っていた。
μ段差のライン アンドスペースでモデル的に段差を形
成したアルミニウム基板上にスピンコート法で塗布し
た。得られた塗膜を150℃で2分間乾燥した後、湿潤
N2(酸素濃度1%)中で450℃で1時間焼成して前
記アルミニウム基板上に膜厚5,000オングストロー
ムのシリカ系被膜を形成した。
測定した。またこのシリカ系被膜にクラックが生じてい
るか否かを同膜の断面を走査電子顕微鏡で観察した。
板を0.5重量%HF溶液に5分間浸漬した前後の膜厚
からエッチングレートを算出した。結果を表2に示す。
るようなシリカ系被膜を有する電極板および対向電極板
を形成し、さらにこれらの電極板および対向電極板を用
いて液晶表示セルを組付け、得られた液晶表示セルをそ
れぞれ液晶表示装置本体に装着し、液晶表示セル/液晶
表示装置本体間の回路を接続してカラー液晶表示装置を
製造した。
置を作動させ、液晶表示セルの表示画面に画像を形成し
たところ、色むらなどの画像むらのない優れたカラー画
像が観察された。
布液(A)を塗布した後、得られた塗膜を120℃で2
分間加熱し、次いでこの塗膜に高圧水銀ランプとオゾナ
イザーを備えた紫外線照射装置で紫外線を5分間照射し
た。
2(酸素濃度1%)中にて200℃で30分間加熱して
ITO基板上に膜厚1,500オングストロームのシリ
カ系被膜を形成し、得られたシリカ系被膜につき、実施
例4と同様の評価を行なった。
4と同様にして電極板および対向電極板、これらの電極
板を有する液晶表示セルおよび該液晶表示セルを備えた
カラー液晶表示装置を順次製造した。
置を作動させ、液晶表示セルの表示画面に画像を形成し
たところ、実施例4と同様に色むらなどの画像むらのな
い優れたカラー画像が観察された。
ジクロロシラン34.2gを用いた以外は、実施例4と
同様にしてポリシラザンBおよび塗布液(B)を順次製
造した。
様にして実施例4と同様のアルミニウム基板上にシリカ
系被膜を形成し、得られたシリカ系被膜につき、実施例
4と同様の評価を行なった。
4と同様にして電極板および対向電極板、これらの電極
板を有する液晶表示セルおよび該液晶表示セルを備えた
カラー液晶表示装置を順次製造した。
置を作動させ、液晶表示セルの表示画面に画像を形成し
たところ、実施例4と同様に色むらなどの画像むらのな
い優れたカラー画像が観察された。
ロソルブ200gを加えて希釈し、次いで0.01重量
%HCl水溶液96gを加えてテトラメトキシシランの
加水分解を行なった。室温で1時間反応させた後、アル
コキシシラン(分子量1,600)を含む塗布液が得ら
れた。
シリカ系被膜付アルミニウム基板を製造し、得られたシ
リカ系被膜につき、実施例4と同様の評価を行なった。
評価結果を表2に併記する。
対向電極板、これらの電極板を有する液晶表示セルおよ
び該液晶表示セルを備えたカラー液晶表示装置を順次製
造した。
置を作動させ、液晶表示セルの表示画面に画像を形成し
たところ、色むらなどの画像むらが観察され、その画像
品質は、実施例4〜6の液晶表示装置で得られた画像に
比較して劣っていた。
例を説明するための図面である。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記一般式(I) 【化1】 (ただし、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して水
素原子または炭素原子数1〜8のアルキル基である。)
で表わされる繰り返し単位を有するポリシラザンの1種
または2種以上を含む塗布液から形成されたシリカ系被
膜を、液晶表示セルの透明電極上に有することを特徴と
する液晶表示装置。 - 【請求項2】 ガラス基板上に画素電極が積層された電
極板の画素電極と、ガラス基板上にカラーフィルターお
よび透明電極が順次積層された対向電極板の透明電極と
の間に液晶層を有する液晶表示セルを備え、かつ前記電
極板の画素電極上および/または前記対向電極板のカラ
ーフィルターと透明電極の間に、前記一般式(I)で表
わされる繰り返し単位を有するポリシラザンの1種また
は2種以上を含む塗布液から形成されたシリカ系被膜を
有することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記一般式(I)で表わされる繰り返し
単位を有するポリシラザンの1種または2種以上を含む
塗布液を、液晶表示セルの電極上に塗布した後、得られ
た塗膜に酸化雰囲気中で加熱および/または紫外線照射
を施して該塗膜を硬化させる工程を含むことを特徴とす
る液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項4】 液晶表示装置が、ガラス基板上に画素電
極が積層された電極板の画素電極と、ガラス基板上にカ
ラーフィルターおよび透明電極が順次積層された対向電
極板の透明電極との間に液晶層を有する液晶表示セルを
備えたカラー液晶表示装置であり、前記一般式(I)で
表わされる繰り返し単位を有するポリシラザンの1種ま
たは2種以上を含む塗布液を、前記電極板の画素電極上
および/または前記カラーフィルター上に塗布した後、
得られた塗膜に酸化雰囲気中で加熱および/または紫外
線照射を施して該塗膜を硬化させる工程を含むことを特
徴とする液晶表示装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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