(57)【要約】【課題】  液晶表示装置の表示品位を向上させる。【解決手段】    一対の基板の各々表面上に電極パターンを形成する工程と、電極パターンの上に配向膜を形成する工程と、配向膜をラビング処理する工程と、ラビング処理した配向膜にプラズマを照射する工程と、プラズマを照射した配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持して液晶セルを形成する工程とを含む液晶表示素子の製造方法を提供する。【選択図】  図２
2009116167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の各々表面上に電極パターンを形成する工程と、
前記電極パターンの上に配向膜を形成する工程と、
前記配向膜をラビング処理する工程と、
前記ラビング処理した前記配向膜にプラズマを照射する工程と、
前記プラズマを照射した配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持して液晶セルを形成する工程と
を含む液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記プラズマの照射は、前記配向膜が形成された基板を搬送しながらもしくはプラズマヘッドを移動させながら行う請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記プラズマが大気圧プラズマである請求項１または２記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子（ＬＣＤ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤの作製においては、基板上方に配向膜を形成後、ラビング処理を施す。特開２００５−２３４２５４号公報において、配向欠陥の少ないラビング処理の方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３４２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＣＤ製造工程において、ラビング後の洗浄が不十分であると、ラビング布ゴミ及びラビングによる静電気等で付着した微小ゴミが配向膜表面に残留したままセル化され、ゴミ自体の視覚認識による表示欠陥、もしくはゴミ付近の液晶配向の乱れによる表示欠陥が生じる。
【０００５】
単純マトリクス型ＬＣＤでは、ラビング処理後にエアーブローを施す程度の表面処理しか行わず、特に洗浄などを行うことなく重ね合わせることが多かった。ラビング後は強力な静電気が発生するため、エアーブロー程度では完全に微小ゴミを除去することができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、表示品位の向上した液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、一対の基板の各々表面上に電極パターンを形成する工程と、前記電極パターンの上に配向膜を形成する工程と、前記配向膜をラビング処理する工程と、前記ラビング処理した前記配向膜にプラズマを照射する工程と、前記プラズマを照射した配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟持して液晶セルを形成する工程とを含む液晶表示素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表示品位の向上した液晶表示素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照して、実施例により作製する液晶表示素子の製造方法の概略を説明する。図１は、液晶表示素子の概略断面図である。
【００１０】
２つのガラス基板１Ａ、１Ｂの各々の表面上に透明であるインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）膜をＣＶＤ、蒸着、スパッタなどにより形成し、フォトリソグラフィーにて所望のＩＴＯ電極パターン２および外部取出し配線２ｌを形成する。ガラス基板として板厚０．７ｍｍ、基板サイズ縦１５０ｍｍ×横３００ｍｍの青板ガラスを用い、洗浄機を用いて洗浄を行った。ここではアルカリ性洗剤を用いたブラシ洗浄、純水によるブラシ洗浄、エアーナイフによる水切り、ＩＲ（赤外線）及びＵＶ（紫外線）洗浄を行った。なお、ＩＴＯの厚さは８００Åである。
【００１１】
ＩＴＯ電極パターン２が付いたガラス基板１Ａ、１Ｂ上にフレキソ印刷にて絶縁膜４を形成する。この絶縁膜４は必須では無いが、上下基板間の短絡防止のため形成しても良い。絶縁膜形成方法としてフレキソ印刷の他に、メタルマスクを用い、蒸着やスパッタなどの方法を行っても良い。
【００１２】
次に、絶縁膜４の上に絶縁膜４とほぼ同じパターンの配向膜５をフレキソ印刷等で形成する。次にラビング処理を施す。ラビングは布を巻いた円筒状のロールを高速に回転させ、配向膜５上を擦る工程である。
【００１３】
配向膜５の形成後、大気圧プラズマを照射して表面処理を行う。なお、配向膜形成・表面処理の詳細な工程については、ＬＣＤの種類毎の実施例において説明する。
【００１４】
シール材６を所定のパターンにスクリーン印刷する。シール材６の形成にはスクリーン印刷の代わりにディスペンサを用いても良い。シール材には熱硬化性のＥＳ−７５００（三井化学製）を用いるが、光硬化性のものや、光・熱併用型シール材でも良い。このシール材６は直径６μｍの大きさのグラスファイバーを数％含んでいる。
【００１５】
導通材７を所定の位置に印刷する。ここではシール材ＥＳ−７５００に６．５μｍのＡｕめっきを施したスチレンボールを数％含んだものを導通材７として所定の位置にスクリーン印刷する。
【００１６】
シール材パターン６及び導通材パターン７は上側の基板１Ｂにのみ形成し、下側の基板１Ａにはギャップコントロール材を乾式散布法にて散布する。ギャップコントロール材には６μｍのプラスチックボールを用いる。
【００１７】
２つの基板１Ａ、１Ｂを、配向膜５が内側になるよう所定の位置で重ね合わせセル化し、プレスした状態で熱処理によりシール材６を硬化する。
【００１８】
次にスクライバー装置によりガラス基板に傷をつけ、ブレイキングにより所定の大きさ、形に分割して空セルを作成する。
【００１９】
上記の空セルに毛細管現象を利用した注入法でナノメートルサイズの金属粒子含有液晶３を注入し、その後エンドシール材で注入口を封止する。その後ガラス基板の面取りと洗浄を行い、液晶表示素子１０１を作成する。
【００２０】
以下、ＬＣＤの種類毎に実施例を説明する。
【００２１】
（実施例１）
実施例１では、ツイストネマチック（ＴＮ）−ＬＣＤの製造を対象とする。配向膜として、ＴＮ用の低プレチルト角水平配向膜材料（日産化学製、ＳＥ−４１０）を用いる。この配向膜を基板上方に印刷後、本焼成を行う（１８０℃〜２５０℃、１時間〜２時間）。ここでは１８０℃で１．５時間熱処理を行う。
【００２２】
配向処理としてラビングを行う。ラビングは液晶層が基板面において９０度ツイストするように施す。
【００２３】
ラビング後に大気圧プラズマ（ＡＰ）による表面処理を行う。
【００２４】
図２を参照する。図２は、大気圧プラズマＡＰによる配向膜処理の概略図である。図示のように、電極２、配向膜５が形成された基板１を矢印の方向に搬送し、上方から配向膜５に向けて大気圧プラズマＡＰを照射する。大気圧プラズマＡＰはプラズマ電極９間にガス供給源ＧＳからプラズマ生成用ガスが供給され、電極間に電源ＰＳから例えば交流電圧が印加されて生成される。生成したプラズマはノズル１０から基板上に照射される。プラズマ条件は電力４．５ｋＷ、窒素ガス流量３００ｌ／ｍｉｎ、ドライエアー流量３００ｍｌ／ｍｉｎである。ノズルヘッドと配向膜表面との距離は３ｍｍである。
【００２５】
ここでは搬送速度を３ｍ／ｍｉｎと１ｍ／ｍｉｎの２種類とし、前者を弱いＡＰ処理条件、後者を強いＡＰ処理条件とする。なお、ノズルの幅は１５０ｍｍ程度である。ＡＰ処理後にエアーブローを行う。
【００２６】
その後、基板にメインシールパターンをスクリーン印刷もしくはディスペンサにて形成し、ギャップコントロール剤を散布する。そして２つの基板を貼りあわせて空セルを形成する。空セルの空隙部分に大日本インキ化学工業製のＳＴＮ用液晶（Δｎ＝０．０９３）を真空注入法（毛細管現象を利用した方法）で注入し、ＴＮ−ＬＣＤを完成する。
【００２７】
なお、液晶セルの形成は、一方の基板にシール材を塗布して枠を作り、その枠に液晶を滴下してから他方の基板を貼りあわせるＯＤＦ（滴下注入）法を用いても良い。
【００２８】
上記の方法により、ＡＰ処理無し、ＡＰ処理弱、ＡＰ処理強の３種類の液晶表示素子を作製し、それらのプレチルト角を複数点測定した。測定はクリスタルローテーション法を用い、６つの微小エリア（０．５ｍｍΦ）に光を当て測定した。
【００２９】
図３を参照して、ＡＰ処理の効果について検討する。図３は、各素子のプレチルト角の表である。図示のように、ＡＰ処理を行わなかった（エアーブローのみ）場合、６つのエリアのプレチルト角は１．４２７６°〜１．９７９５°である。その最大値と最小値の差は０．５５１９°である。また、セル内に０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の微小ゴミが見られた。
【００３０】
一方、ＡＰ処理を施したセルのプレチルト角を見ると、未処理のものに比べ低いプレチルト角であり、また最大値と最小値の差も少ない。ＡＰ処理弱の場合、６点のプレチルト角は０．９３９７９°〜１．０３１７°であり、最大値と最小値の差は０．０９１９１°である。ＡＰ処理強の場合、６点のプレチルト角は０．６４６９４°〜０．７５６５７°であり、最大値と最小値の差は０．１０９６３°である。
【００３１】
一般的にプレチルト角が低いほど、マルチプレックス駆動のＴＮ−ＬＣＤのコントラストが高くなるため、ＡＰ処理を施すことが好ましいといえる。プレチルト角のばらつきの幅も小さくなるため、表示の均一性が高くなるであろう。また、ＡＰ処理を行った場合、未処理の際に見られた微小ゴミは観察されなかった。微小ゴミは静電気によって配向膜上に付着すると考えられる。ＡＰ処理を行うと静電気が除去されるため（静電気除去効果は確認済み）、微小ゴミが付着しなくなったものと考えられる。
【００３２】
大気圧プラズマＡＰは、有機物を分解する働きがあることが知られている。そのため、配向膜のうち、他に比べて立ち上がりが大きかったり、異常な方向に立ち上がったりした側鎖、主鎖（有機結合）などが分解され、結果として低く、ばらつきの少ないプレチルト角の配向膜が得られると考えられる。なお、低いプレチルト角はラビングを弱めるなどすることで実現可能であるが、その場合プレチルト角が０°になってしまう場所が生じる等の理由から現実的ではない。そこで実施例のようにＡＰ処理を施すことが有効になる。
【００３３】
実施例１では、プレチルト角を平均１．６°から０．８°にすることにより、１／８Ｄｕｔｙ駆動のＴＮ−ＬＣＤのコントラスト比を１．５倍に高めることが出来た。
【００３４】
（実施例２）
実施例２では、スーパーツイストネマチックＳＴＮ−ＬＣＤの製造を対象とする。ガラス基板の種類・サイズや洗浄方法は実施例１と同様である。ガラス基板洗浄後、ＩＴＯ膜を形成し、その後、配向膜のフレキソ印刷を行う。ここでは配向膜としてＳＴＮ用の高プレチルト角の水平配向膜材料（日産化学製）を用いる。この配向膜を本焼成する（１８０℃〜２５０℃、１〜２時間）。ここでは２００度で１．５時間熱処理を行う。
【００３５】
次に配向膜処理としてラビングを行う。ラビングは液晶層が１８０°ツイストするように行う。
【００３６】
ラビング後にＡＰ処理を行う。ＡＰ処理の方法は図２に示したものと同様である。プラズマ条件は、電力３．０ｋＷ、窒素ガス流量３００ｌ／ｍｉｎ、ドライエアー流量３００ｍｌ／ｍｉｎ、ノズルヘッドと基板の距離３ｍｍ、搬送速度３ｍ／ｍｉｎである。
【００３７】
その後実施例１と同様の方法で液晶表示素子を完成する。ただし、注入する液晶は大日本インキ化学工業製のＳＴＮ用液晶（Δｎ＝０．１６５）である。また、偏光板はノーマリブラックとなるように配置する。
【００３８】
上記の方法でＳＴＮ−ＬＣＤのサンプルを作製した。比較のために、１枚の液晶セルのうち、１／４（面積比）の領域のみＡＰ処理を施し、残りの３／４の領域は処理を施さなかった。処理後に全面エアーブローを行った。
【００３９】
図４は、サンプルの表示部の平面図である。左１／４の領域（左領域と呼ぶこととする）がＡＰ処理を施した領域、右３／４の領域（右領域と呼ぶこととする）がＡＰ処理を施さなかった領域である。サンプルには黒表示を保つ程度の電圧、すなわち閾値電圧よりも少し小さい程度の電圧を印加した。図示のように、左領域は黒表示のままであるが、右領域においては所々に白い点状の表示欠陥（白点欠陥と呼ぶこととする）が観察された。
【００４０】
白点欠陥は、電圧無印加時には見られず、閾値付近の電圧を印加した時のみ見られるため、配向膜の局所的なプレチルト角のばらつきにより生じる欠陥であると考えられる。その後、複数のサンプルを作製したが、ＡＰ処理を施した領域については白点欠陥は確認されなかった。これは実施例１と同様の理由で、配向膜のプレチルト角のばらつきが減少し、また微小ゴミが減少したためと考えられる。
【００４１】
なお、実施例２によるサンプルではプレチルト角の測定を行えなかったものの、ＬＣＤの電圧−透過率特性はＡＰ処理の有無でほとんど差が無かったため、プレチルト角自体はＡＰ処理領域と未処理領域とで同程度と考えられる。
【００４２】
上記の実施例のように、配向膜のラビング後にＡＰ処理を行うことで、表示欠陥を減少させ、表示品質を向上させることが出来る。
【００４３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、配向膜を用いる液晶表示装置であれば、ＡＰ処理の効果は（少なくとも微小ゴミの除去に関して）期待できるであろう。適用できるＬＣＤのタイプとしては、Ｄ（Ｄｕａｌ）ＳＴＮ−ＬＣＤ、Ｆ（Ｆｉｌｍ）ＳＴＮ−ＬＣＤ、ＶＡ（垂直配向）−ＬＣＤ等が挙げられる。また、ＩＰＳ（インプレインスイッチング）やマルチドメインＶＡ、ＴＮモード等を用いたＴＦＴ−ＬＣＤにおいても、表示の均一性が向上することが期待できる。
【００４４】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】図２は、大気圧プラズマＡＰによる配向膜処理の概略図である。
【図３】図３は、各素子のプレチルト角の表である。
【図４】図４は、サンプルの表示部の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ、１Ｂ  （透明）基板
２、２ｌ  電極
３  液晶
４  絶縁膜
５  配向膜
６  シール材
７  導通材
８  偏光板
９  プラズマ発生装置
１０  ノズル
１０１  液晶表示素子
ＡＰ  大気圧プラズマ
【図１】
2009116167.tif 000003
【図２】
2009116167.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009116167.tif 000006