(57)【要約】【課題】高精細液晶素子であっても配向欠陥の発生を確実に防止して高い歩留まりで製造することができる液晶素子の製造方法を提供する。【解決手段】加熱・急冷による再配列処理を行った液晶セルアレイ板Ａｃを基台１５上に載置し、この液晶セルアレイ板Ａｃの上側に位置したマザーガラス基板１´表面に、ゴムローラ１６を、ギャップＧが略半分になる程度にマザーガラス基板１´を撓ませることができる圧力で押し当て、マザーガラス基板１´表面に沿ってその略全面にわたり一通り回転移動させる。これにより、欠陥配向状態の液晶分子を所期の正常な捩れ配向状態に再配列させることができる。【選択図】図３
2005106960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に常温下でネマティック相をなす液晶が封入されている液晶セルを加熱して前記液晶をアイソトロピック相とする加熱工程と、
前記液晶セルを冷却してアイソトロピック相に在る前記液晶をネマティック相に戻す冷却工程と、
液晶がネマティック相に戻された前記液晶セルの基板外面に対して一部分づつ外面全体にわたり圧力を加える加圧工程とを有することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項２】
前記加圧工程においては、前記液晶セルの基板外面に対しローラ部材を押圧することを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項３】
前記加圧工程は、前記液晶セルの基板外面に偏光板を貼着する際に同時に行うことを特徴とする請求項２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項４】
前記加圧工程においては、前記液晶セルの基板外面に対し、ロッド部材の先端を間欠的に打ち当てることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶分子を再配列させる工程を備えた液晶素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子の製造工程においては、通常、ラビング等の配向処理が施された配向膜が被着されている一対の電極基板を所定の間隙を保って接合して液晶セルを形成した後、この液晶セルの双方の配向膜表面が対向する空間内に液晶を注入する。
【０００３】
しかし、上記液晶注入工程においては、液晶注入開始から終了までの間に液晶の注入速度や流動状態が変化することが避けられず、その結果、液晶の注入が完了しその注入口を封止した段階では、液晶分子が配向膜の配向処理方向で規制される状態に配向しない配向欠陥が発生する。例えば液晶分子を捩れ（ツイスト）配列させるツイステッドネマチック液晶層の場合においては、所謂ツイスト方向が逆方向のリバースツイスト、ツイスト角度が不足したアンダーツイスト、ツイスト角度が大きすぎるオーバーツイスト等の各種のツイスト配向欠陥が発生し、表示素子の場合には表示ムラを引き起こす原因となる。
【０００４】
従来、上述した液晶分子の配向欠陥を解消するため、特許文献１にも示されるように、液晶分子の再配列処理を行っている。この再配列処理は、液晶セルにネマチック液晶を注入・封止した後、この液晶セルを液晶がネマティック相からアイソトロピック（等方）相を示す温度まで加熱し、この後、この液晶セルを急冷して再び液晶をネマティック相に戻すものである。
【特許文献１】特開２００３−８４２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、近年、液晶素子の高精細化が進み、上述の加熱・冷却による液晶分子の再配列処理を行っても、各種の配向欠陥が多発することがあり、これが原因となって、例えば高精細液晶表示素子においては配向欠陥が画素単位で多発して表示欠陥を引き起こし液晶表示素子の歩留まりが低下するという問題が発生している。
【０００６】
本発明の課題は、高精細液晶素子であっても配向欠陥の発生を確実に防止して高い歩留まりで製造することができる液晶素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の液晶素子の製造方法は、一対の基板間に常温下でネマティック相をなす液晶が封入されている液晶セルを加熱して前記液晶をアイソトロピック相とする加熱工程と、前記液晶セルを冷却してアイソトロピック相に在る前記液晶をネマティック相に戻す冷却工程と、液晶がネマティック相に戻された前記液晶セルの基板外面に対して一部分づつ外面全体にわたり圧力を加える加圧工程とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液晶素子の製造方法によれば、リバースツイストやオーバーツイスト等の配向欠陥状態にトラップされている液晶分子に対して加熱と急冷によるエネルギー的揺さぶりを作用させることにより、大部分の欠陥配向液晶分子をそのトラップから解放させて配向膜の規制力に沿わせることができ、且つ、加熱と急冷によっては解放されない欠陥配向液晶分子に対してはさらに圧力による種類の異なるエネルギー的揺さぶりを作用させることにより、略全ての欠陥配向液晶分子を配向膜の規制力に沿った所期の配向状態に配列させることができる。その結果、配向欠陥による表示ムラ等の動作不良の無い高品質な液晶素子を高い歩留りで製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の液晶素子の製造方法においては、加圧工程における加圧方法として、前記液晶セルの基板外面に対しローラ部材を押圧する方法を採用することが好ましく、これにより、液晶素子を損傷することなく確実且つ容易に液晶分子を再配列させることができる。またこの場合、このローラによる押圧工程を、液晶セルに偏光板を貼着する際に同時に行うことが好ましく、これにより、新たに加圧による再配列工程を増やすことなく液晶分子の配向欠陥を確実に解消することができる。
【００１０】
さらに、本発明の液晶素子の製造方法においては、加圧工程における加圧方法として、液晶セルの基板外面に対し、ロッド部材の先端を間欠的に打ち当てる方法を採用することが好ましく、これにより、液晶分子の配向欠陥がより確実に解消される。
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態としての液晶素子の製造方法により製造されるアクティブマトリックス型液晶表示素子の要部を示す模式的断面図で、図２はそのアクティブマトリックス型液晶表示素子の製造工程示すフローチャート図である。
【００１２】
図１において、一対のガラス基板１、２が所定の間隙を保ってシール材（不図示）により接合されている。一方のガラス基板１の他方のガラス基板２に対向させた表面（以下、内面という）には、透明導電材からなる複数の画素電極３がマトリクス状に配設されている。各画素電極には、それぞれ、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、ＴＦＴと略記する)４が付設されている。各ＴＦＴ４は、画素電極３間において互いに直交する方向へ格子状に敷設された図示しないソースラインとゲートラインに、それぞれ電気接続されている。そして、これら画素電極３及びＴＦＴ４等を覆ってシール材により囲まれた領域の略全域にわたり配向膜５が被着されている。この配向膜５には、所定方向へラビング法により配向処理が施されている。
【００１３】
他方のガラス基板２の内面には、上記一方のガラス基板１の画素電極３間に対応させて遮光膜としてのブラックマトリクス６が格子状に敷設され、ブラックマトリクス６で囲まれた領域つまり画素電極３に対応する領域には、カラーフィルタを構成する赤、緑、青の各色要素フィルタ７ａ、７ｂ、７ｃが配設されている。そして、これら各色要素フィルタ７ａ、７ｂ、７ｃ及びブラックマトリクス６を覆って保護絶縁膜８が被着され、この上に１枚板状の対向電極９と配向膜１０が順次積層されている。したがって、画素電極３の配設位置に対応して両電極３、９が対向する画素が形成される。
【００１４】
以上の様に構成された液晶セルにおける両ガラス基板１、２の各配向膜５、１０が対向する空間内には、ネマチック液晶Ｌｃが封入されている。封入されたネマチック液晶Ｌｃは、配向膜５、１０の配向処理方向に基づく配向規制力を受け、液晶分子が本実施形態では一方の例えば配向膜１０から他方の配向膜５に向けて約９０°の角度にわたり捩れ配列し、ツイストネマチック液晶層Ｌｃが形成されている。
【００１５】
ツイストネマチック液晶層Ｌｃが挟持された液晶セルＣの両ガラス基板１、２の各外面には、位相差板１１、１２がそれぞれ設置され、各位相差板１１、１２にはそれぞれ偏光板１３、１４が積層されている。
【００１６】
次に、上述のように構成されたアクティブマトリックス型液晶表示素子の製造方法について、図２のフローチャート図に基づき説明する。
ＴＦＴ４等が形成されたガラス基板（以下、ＴＦＴ基板という）と対向電極１０等が形成されたガラス基板（以下、対向基板という）とは、それぞれ、別工程で併行して製造される。本実施形態においては、複数個分の液晶表示素子の基板を採取できる大きさのマザーガラス基板上にそれぞれ複数個のＴＦＴ基板及び対向基板が形成される。
【００１７】
まず、ステップＳ1、Ｓ´1において、複数個のＴＦＴ基板が形成されたＴＦＴ側マザー基板と、複数個の対向基板が形成された対向側マザー基板とが、それぞれ、別々の工程に併行して投入される。そして、個々の工程において、ポリイミド樹脂を材料として配向膜を塗布しこれを焼成して硬化させ、ポリイミド配向膜を形成する（ステップＳ2、Ｓ´2）。次いで、双方の工程でそれぞれ、各配向膜に対しラビング処理が所定の方向に施され（ステップＳ3、Ｓ´3）、この後、各マザー基板が洗浄される（ステップＳ4、Ｓ´4）。
【００１８】
次に、ＴＦＴ側マザー基板において各ＴＦＴ基板の形成エリア毎にシール材を塗布する（ステップＳ5）。この後、ＴＦＴ側マザー基板に対向側マザー基板を位置を合せて貼り合わせ（ステップＳ6）、次いで、正確にアライメントを行いつつ両マザー基板を圧着させ所定の基板間隙を保持した状態でシール材を硬化させる（ステップＳ7）。これにより空の液晶セルを複数個備える液晶セルアレイ板が完成する。
【００１９】
次いで、空の各液晶セル内にネマチック液晶を注入し、注入が完了したら各注入口を封止材で封止する（ステップＳ8）。液晶の注入は、真空雰囲気中における毛管現象を利用した後に外気導入による気圧差を利用して円滑に行う。
【００２０】
そしてこの後、液晶の封入が完了した液晶セルに対し、液晶分子の再配列処理をおこなう。本発明に係わる再配列処理は、加熱・急冷による前段階処理（ステップＳ９）と加圧による後段階処理（ステップＳ10）の２段階にわたって行われる。
【００２１】
前段階の加熱・急冷処理においては、ネマチック液晶が封入されたままの液晶セルをＮ−Ｉ点以上の温度に加温してネマチック相（Ｎ相）の液晶を等方相のアイソトロピック相（Ｉ相）に転移させ、その後、急激に冷却してネマチック相に戻す。具体的には、例えば、液晶セルアレイ板をオーブンでＮ−Ｉ点以上の温度に加熱し、これをオーブンから取り出した後に直ちに冷風を吹き付けるか、或いは冷水等の冷たい液体中に浸漬する等の方法により、封入されている液晶全体を均一に高速度で冷却する。この場合の冷却速度は、１℃／分よりも高速度であればよく、好ましくは、１０℃／分以上の高速度で、例えば１７０℃前後が最も好ましい。
【００２２】
後段階の加圧処理においては、図３に示すように、加熱・急冷による再配列処理を行った液晶セルアレイ板Ａｃを基台１５上に載置し、上側に位置した例えばＴＦＴ側マザーガラス基板１´の外面に円筒状のゴムローラ１６を所定の圧力で押し当て、ＴＦＴ側マザーガラス基板１´の一方の端部から他方の端部まで回転移動させる。この場合の押し当て圧力としては、基板間のギャップＧが略半分になる程度にＴＦＴ側マザーガラス基板１´を撓ませることができればよい。なお、ゴムローラ１６の長さがＴＦＴ側マザーガラス基板１´の幅よりも短い場合は、全面が一通り押圧されるように複数回にわたりコースを変えて回転移動させる。また、１回の押圧回動では充分に再配列効果が得られない場合は、往復またはそれ以上の回数にわたり回動させてもよい。
【００２３】
上述のゴムローラ１６を用いた押圧回動操作により、前段階の加熱・急冷処理により再配列されずに欠陥配向状態のままである液晶分子も再配列され、略全ての画素において液晶分子が９０°にわたり捩れ配列した正常な配向状態が得られる。
【００２４】
即ち、加熱・急冷による再配列処理を受けたままの液晶セルにおいては、加熱・急冷処理によりもたらされるエネルギー的揺さぶりでは欠陥配向状態から解放されない液晶分子が存在する。このような欠陥配向状態の液晶分子は、高精細化により画素密度が高められた本実施形態のアクティブマトリックス型液晶表示素子のような液晶表示素子に多く発生する。これは、高精細化により図１にも示されるＴＦＴ側ガラス基板１の配向膜５表面の凹凸の密度が高まり、ラビングによる配向処理が不十分な部分が増すためである。
【００２５】
そこで、本発明の方法によれば、加熱・急冷処理を終えた液晶セルに対して、加圧処理という加熱・急冷処理とは種類の異なるエネルギー的揺さぶりを作用させる。これにより、加熱・急冷処理では欠陥配向状態から解放されなかった液晶分子も速やかに解放され、略全ての画素において液晶分子が一方の配向膜表面から他方の配向膜表面に向けて９０°にわたり捩れ配列した正常な液晶分子の配向状態が得られる。
【００２６】
図２戻って、２段階にわたる再配列処理を受けた液晶セルアレイ板は、次工程で個々の液晶セルに分断される（ステップＳ11）。分断された液晶セルに対してその両側のガラス基板外面に位相差板を貼着し（ステップＳ12）、ついで両位相差板の上に偏光板をそれぞれ貼着することにより、図１に示すアクティブマトリックス型液晶表示素子が得られる。
【００２７】
以上のように、本実施形態の製造方法によれば、液晶が注入されたままの液晶セルの再配列処理を加熱・急冷による前段階処理と加圧による後段階処理の２段階にわたって行うから、加熱・急冷処理によっては解放されない欠陥配向液晶分子に対してさらに加圧処理による種類の異なるエネルギー的揺さぶりを作用させて、略全ての画素において欠陥配向液晶分子を配向膜の規制力に沿った所期の配向状態に配列させることができる。その結果、配向欠陥による表示ムラ等の動作不良の無い高品質なアクティブマトリックス型液晶表示素子を高い歩留りで製造することが可能となる。
【００２８】
次に本発明の他の実施形態について、図４に基づき説明する。
本実施形態の製造方法においては、後段階の加圧による再配列処理を、図４に示すように、リニアモータにより往復直線移動されるピントンロッド１７のゴムパッド１８を設置した先端面を基台１５上に載置された液晶セルアレイ板Ａｃの表面に間欠的に当接させることにより行う。この場合、ピストンロッド１７とこれを往復直線移動可能に保持するリニアモータが内蔵されたシリンダ１９からなる局部押圧装置全体を液晶セルアレイ板Ａｃ表面に沿って適正速度で移動させ、ピストンロッド１７先端のゴムパッド１８を液晶セルアレイ板Ａｃ表面全体に肩たたき方式により適正圧力で均等に間欠当接させる。これにより、上記実施形態のゴムローラ１６による再配列処理による場合と同様に、加熱・急冷による再配列処理では解消されなかった欠陥配向状態の液晶分子をより確実に解消することができる。また、ピストンロッド１７先端に設置されたゴムパッド１８を液晶セルアレイ板Ａｃのマザーガラス基板外面に間欠当接させるから、マザーガラス基板１´を損傷する虞もない。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ゴムローラによる加圧再配列処理は、偏光板貼り付け工程（図２のステップＳ13）において偏光板をゴムローラで伸ばしながら貼着する際に同時に行うこともできる。この場合のゴムローラの押圧力は、偏光板を貼着するだけの圧力よりも当接するガラス基板をギャップの半分程度撓ませることができるだけ大きく設定する。この方法によれば、加圧による再配列処理工程を新たに設けることなく、加熱・急冷再配列処理だけでは解消されなかった欠陥配向を解消することができる。
【００３０】
また、加圧による再配列処理として、図３のゴムローラによる方法と図４のピストンロッドによる方法とを重複して行ってもよい。この方法によれば、それぞれの加圧再配列処理を単独で行う場合よりもより確実に加熱・急冷再配列処理だけでは解消されなかった欠陥配向を解消することができる。
【００３１】
さらに、本発明の方法は、上述した液晶セルアレイ板から個々の液晶セルを切り出すアレイ方式に限らず、大型液晶表示素子等の製造方法のように、最初から個々の液晶セルの大きさに切断したガラス基板を用いる製造方法にも好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の製造方法による製造される液晶表示素子の要部を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての製造方法を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の一実施形態としての製造方法における加圧再配列処理工程を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態としての製造方法における加圧再配列処理工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２    ガラス基板
３      画素電極ソースドライバチップ
４      ＴＦＴ
５      配向膜(前)
６      ブラックマトリクス
７      カラーフィルタ
８      絶縁保護膜
９      対向電極
１０    配向膜(後)
１１、１２  位相差板
１３、１４  偏光板
１６    ゴムローラ
１７    ピストンロッド
【図１】
2005106960.tif 000003
【図２】
2005106960.tif 000004
【図３】
2005106960.tif 000005
【図４】
2005106960.tif 000006