(57)【要約】【目的】偏光膜を印刷して形成する技術を利用して従来の偏光板が与えていた表示品位や耐湿性、耐熱性などへの影響を低減する全く新しいタイプの液晶セルとその製造プロセスを提案する。【構成】２枚のガラス基板１の内側に順番に透明電極２、ＳｉＯ２膜３、偏光膜４、配向膜５を積層して液晶材料６の薄層を挟み込み、周辺にシール材７を巡らせてセルを気密封着する。偏光膜４は、二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを印刷方向に沿って多数の微細溝を有する版に塗布して薄膜を形成し、この薄膜を版から転写塗布して成膜する。液晶材料６の液晶分子は配向膜５に直接接触し、液晶材料６の層厚に相当するセルのギャップはスペーサ８の直径で制御される。【選択図】      図１
2004246092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二色性染料を一定の方向に配向させた偏光膜を直接または間接的にセルの内側に印刷して形成することを特徴とする液晶セル。
【請求項２】
洗浄した基板に透明電極を形成するパターニング工程と、
この基板に配向膜を塗布して焼成・ラビングする配向処理工程と、
スペーサを散布して２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ工程と、
貼り合わせた基板を所定サイズのパネルに分断するパネル分断工程と、
このパネルに液晶材料を注入する液晶注入工程と、
パネル検査に合格したセルの両面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付け工程と、
からなる液晶セルの組立て工程において、
前記配向処理工程の前に基板面に偏光膜を印刷塗布して安定化させる偏光膜の印刷・安定化工程を設け、
しかして前記偏光板貼付け工程を不要にすることを特徴とする液晶セルの製造方法。
【請求項３】
前記偏光膜を形成するプロセスにおいて、
この偏光膜の上に塗布した配向膜のパターンをレジストにして表示領域以外の偏光膜をエッチングすることを特徴とする請求項２記載の液晶セルの製造方法。
【請求項４】
前記偏光膜を形成するプロセスにおいて、
塗布された偏光膜を乾燥後、
ＢａＣｌ２水溶液（８〜２０ｗｔ％）にて偏光膜を安定化することを特徴とする請求項２記載の液晶セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの製造方法に係わり、特に二色性染料のインキを印刷して偏光膜を形成する技術を適用した有効な液晶セルの構成とその製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、液晶セルの両面に配置する偏光板は、パネル検査を合格した液晶セルの外側に接着剤を用いて貼り付けていた。
このため、スクライバで分断した液晶セルの一つ一つに偏光板を貼り合わせる必要があり、作業性が非常に悪かった。
また、貼合せ時に位置決め精度や密着強度の確保、気泡やダスト混入の防止、静電気の発生防止などさまざまな対策を必要とし、その後の工程で偏光板とパネルの密着性の強化や間に残存する気泡の除去などのためにオートクレーブ処理を行うなど、その組立てに多くの時間と労力を費やしていた。
【０００３】
この問題を解決するために、本出願人は米国Ｏｐｔｉｖａ社の開発した二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを通常のフレキソ印刷装置でガラスやプラスチック基板に直接印刷して偏光膜を作製する技術を開発し、先に出願している。この技術により偏光板の貼り付け作業を必要としない液晶セルの組立てが可能になり、ＬＣＤの生産効率が大幅にアップされた。
また、従来の偏光板はＬＣＤの最表面に配置されていたためディスプレイ全体の表示品位や耐湿性、耐熱性などに大きな影響を与えていたが、この技術を利用してこれらの影響を低減する方法も同時に明らかになった。
【０００４】
そこで本発明は、偏光膜を印刷して形成する技術を利用して従来の偏光板が与えていた表示品位や耐湿性、耐熱性などへの影響を低減する全く新しいタイプの液晶セルとその製造プロセスを提案することを目的になされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【０００６】
すなわち、本発明の液晶セルは、二色性染料を一定の方向に配向させた偏光膜を直接または間接的にセルの内側に印刷して形成することにより上記目的が達成される。
【０００７】
また、本発明の液晶セルの製造方法は、洗浄した基板に透明電極を形成するパターニング工程と、この基板に配向膜を塗布して焼成・ラビングする配向処理工程と、スペーサを散布して２枚の基板を貼り合わせる基板貼合せ工程と、貼り合わせた基板を所定サイズのパネルに分断するパネル分断工程と、このパネルに液晶材料を注入する液晶注入工程と、パネル検査に合格したセルの両面に偏光板を貼り付ける偏光板貼付け工程からなる液晶セルの組立て工程において、前記配向処理工程の前に基板面に偏光膜を印刷塗布して安定化させる偏光膜の印刷・安定化工程を設けて前記偏光板貼付け工程を不要にすることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の液晶セルの製造方法は、前記偏光膜を形成するプロセスにおいて、この偏光膜の上に塗布した配向膜のパターンをレジストにして表示領域以外の偏光膜をエッチングすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の液晶セルの製造方法は、前記偏光膜を形成するプロセスにおいて、塗布された偏光膜を乾燥後、ＢａＣｌ２水溶液（８〜２０ｗｔ％）にて偏光膜を安定化することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１に、本発明を実施した液晶セルの断面図を示す。
図ではＳＴＮ型などシンプルマトリクス方式のＬＣＤの例を示す。
液晶セルは、２枚のガラス基板１の内側に順番に透明電極２、ＳｉＯ２膜３、偏光膜４、配向膜５を積層して液晶材料６の薄層を挟み込み、周辺にシール材７を巡らせてセルを気密封着する構成である。
偏光膜４は、二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを印刷方向に沿って多数の微細溝を有する版に塗布して薄膜を形成し、この薄膜を版から転写塗布して成膜する。
液晶材料６の液晶分子は配向膜５に直接接触し、液晶材料６の層厚に相当するセルのギャップはスペーサ８の直径で制御される。
ガラス基板１にアルカリガラスを用いるとそのアルカリ成分が液晶中に溶け出してコントラストの低下、画質の劣化を招くことがある。
このため、図に示すように透明電極２と偏光膜４の間、あるいはガラス基板１と透明電極２の間にＳｉＯ２膜３を形成してガラス基板１をアンダーコートする。
【００１２】
図２に、偏光膜印刷装置の模式図を示す。
偏光膜印刷装置は、米国Ｏｐｔｉｖａ社の開発した二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを通常のフレキソ印刷装置で塗布したり、他の剪断力を与えるコーティング装置で塗布して偏光膜４を作製する。
図において、印刷方向に沿って多数の微細溝ａを有する版１１を版胴１２取り付け、回転している版１１に横長のディスペンサ１３からインキを滴下してブレード１４で塗り広げ、液晶状態の二色性染料を微細溝ａに押し込める。
このとき、ブレード１４は版１１に接することなくわずかなギャップを設けて保持されているので、版面にインキ液の薄膜が形成される。
そして、印刷テーブル１５上に固定されたガラス基板１が版胴１２直下を通過するときに、このインキ液の薄膜が版１１からガラス基板１に転写塗布される。
【００１３】
図３に、本発明を実施した液晶セルの製造工程の流れを示す。
また、図４に、製造工程の平面図と断面図を示す。
液晶セルは、まず、よく洗浄したガラス基板１に蒸着法あるいはスパッタ法などによってＩＴＯ膜を成膜し、その上にレジスト材を塗布してマスクのパターンを露光し、エッチングを行って透明電極２をパターニングし、その後でレジスト材を除去する。（工程１０１）。
洗浄後、透明電極２の上に電極パターンに対応するＳｉＯ２膜３を印刷により塗布する（工程１０２）。
次に、ガラス基板１の全面に偏光性を示す膜を形成するインキを用いて偏光膜４を印刷したり、他の剪断力を与えるコーティング装置で塗布して、その後乾燥させる（工程１０３）。
偏光膜４を塗布するときは、バーコータ、スロットダイ、版などにより剪断力をかけて偏光膜４の二色性染料からなる分子を一定方向に配向させる。
また、塗布と乾燥を安定して行うためには温度は２３℃、湿度は６０％より高い方が望ましい。
【００１４】
その後、偏光膜４の安定化を行い、リンス、乾燥させる（工程１０４）。
偏光膜４を形成するインキは溶媒が水なので塗布工程後、膜が乾燥しても水に接すると膜が崩れる。その為に乾燥後水に溶けなくする為に安定化処理を行う。
安定化処理は、ＢａＣｌ２を８〜２０ｗｔ％の水溶液にして偏光膜４をその水溶液に２〜１０秒間浸して処理する。その後純水で偏光膜４が塗布された基板をリンスさせ、余分なＢａＣｌ２水溶液をなくし、エアナイフで純水を切って、８０℃から１２０℃位で基板を乾燥させる事により基板の水分を完全に乾燥させる。この様な工程により基板全面に偏光機能を持つ薄膜を水などに安定させた状態で形成できる。
【００１５】
次に、ＰＩ印刷と硬化を行う（工程１０５）。
ＰＩ印刷は、有機溶剤で希釈したポリイミドの溶液をフレキソ印刷装置で塗布し、偏光膜４の上に配向膜５のパターンを印刷する。
硬化は、８０℃前後の加熱温度で溶剤を乾燥した後、焼成してポリイミドを完全に硬化させる。
【００１６】
次に、エッチング、リンス、乾燥を行う（工程１０６）。
エッチングは、数％のアルカリ水溶液に基板を浸してから純水でシャワする事により配向膜５が無いところの偏光膜４を溶かし出して除去する。
これにより、簡単に偏光膜４の表示領域だけを残すことができる。
安定化された偏光膜４でもアルカリ水溶液に接する事により剥される。この時の薬液の温度は２０℃から４０℃くらいが望ましい。
【００１７】
次に、レーヨンなどの布を巻き付けたローラを回転させながら配向膜５を一定方向に擦るラビング処理を行い、液晶分子の配向方位を一定方向に揃える（工程１０７）。
この処理で配向膜ポリイミドのポリマー主鎖がラビング方向に延伸され、この延伸方向に沿って液晶分子が配列するものと考えられる。
【００１８】
次に、一方の基板にセルギャップを制御するためのスペーサを散布する（工程１０８）。
次に、基板と対向基板を一体に貼り合わせ・封着するためのシール材を他方の基板に塗布する（工程１０９）。
次に、シール材が塗布された基板とスペーサが散布された基板を精度よく重ね合わせ、圧着貼り合わせる（工程１１０）。
次に、貼り合わせた基板を所定のセルギャップになるまで加熱プレスで締め付け、シール材を加熱硬化させる（工程１１１）。
次に、多面取りの基板から所定サイズの個々のパネルに分割するなどの分断を行う（工程１１２）。
次に、パネルに液晶材料を注入し、注入口封止後のパネルに付着している液晶材料やゴミ、汚れなどを洗浄する（工程１１３）。
次に、異物やキズ、分断不良、偏光子間での色むらやセルギャップむら、配向不良などの外観検査や、黒点や白点の有無、各種配向欠陥の有無、点・線表示欠陥の有無などの点灯検査を行う（工程１１４）。
以上により液晶セルの組立が終了する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二色性染料を一方向に配向させた偏光膜をセルの内側に印刷して形成するので、ガラス基板の厚みだけ視野角が広くなる。
また、偏光膜がガラス基板で保護されるので、偏光板にキズを付きにくくするためのハードコート処理や静電気の帯電防止処理なども不要になる。
また、ＬＣＤの用途拡大や表示品位を保つ上で重要な特性である耐湿性や耐熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した液晶セルの断面図である。
【図２】偏光膜印刷装置の模式図である。
【図３】本発明を実施した液晶セルの製造工程の流れ図である。
【図４】本発明を実施した液晶セルの製造工程の平面図と断面図である。
【符号の説明】
１            ガラス基板
２            透明電極
３            ＳｉＯ２膜
４            偏光膜
５            配向膜
６            液晶材料
７            シール材
８            スペーサ
１１            版
１２            版胴
１３            ディスペンサ
１４            ブレード
１５            印刷テーブル
ａ            微細溝
【図１】
2004246092.tif 000003
【図２】
2004246092.tif 000004
【図３】
2004246092.tif 000005
【図４】
2004246092.tif 000006