液晶デイスプレイ用配向膜の製造方法

【目的】ゴミの付着や静電気の発生を伴わずに液晶配向膜を製造できる方法を提供する。
【構成】電極が形成された基板上に高分子溶液を塗布し、せん断応力を加えながら薄層化して高分子溶液薄層を形成した後、この高分子溶液薄層を乾燥して固化することにより配向膜を形成する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイに用いられる配向膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイは、従来より電卓や時計の表示素子として用いられ、また近年ではテレビやパーソナルコンピュータのディスプレイとしても実用化されている。
【０００３】液晶ディスプレイは図３に示すような構成を有している。一方のガラス基板１表面には共通電極２が形成され、この共通電極を覆うように配向膜１１が形成されている。他方のガラス基板１表面には各画素ごとに画素電極３および非線形素子４が形成され、さらに各非線形素子４を選択できるように信号電極５および走査電極６が形成されている。これらの電極などを覆うように配向膜１１が形成されている。１対のガラス基板１は、互いに電極を内側に向けるように対向して配置され、両者の間に液晶層１２が充填される。ガラス基板の外側には第１および第２の１対の偏光板１４、１５が設置される。前述した配向膜１１は、その近傍に存在する液晶分子を配向膜１１の配向方向と同じ方向に配向させる機能を有する。
【０００４】このような液晶ディスプレイの動作原理を図４（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。共通電極２と画素電極３との間に電圧が印加されていない状態では、図４（ａ）に示されるように、第１の偏光板１４を透過した入射光は配向した液晶分子１３の層により旋回されて第２の偏光板１５を透過する。一方、共通電極２と画素電極３との間に電圧が印加された状態では、図４（ｂ）に示されるように、液晶分子１３が電界と同一方向に配向するため光の旋回が起こらず、入射光は第２の偏光板１５を透過しない。以上の説明から理解されるように、配向膜は液晶ディスプレイに必要不可欠な構成要素である。
【０００５】従来、配向膜を形成する技術としては、斜方蒸着法とラビング法とが知られている。斜方蒸着法は、膜形成材料を基板に対して所定の角度で蒸着する方法である。ラビング法は、薄膜状の配向膜形成材料層を基板上に設け、薄膜を所定の方向にこすって配向膜を得る方法である。
【０００６】このうち斜方蒸着法は、配向膜を形成する蒸着工程に長時間を必要とし、しかも液晶分子に対する配向制御力が弱いという問題があり、現在ではもっぱらラビング法が実用されている。
【０００７】ラビング法は、基板上に設けられた画素電極や非線形素子をポリイミドやポリビニルアルコールなどの高分子からなる薄膜で被覆し、薄膜表面をベルベットなどの布を巻き付けたローラを回転させてこするものである。
【０００８】この方法で得られる膜の液晶配向能は、摩擦によって膜表面に形成される微小な凹凸に起因するという説と、摩擦によって高分子膜の表面が延伸されて配向するという説とがある。いずれにしても、ラビング法によれば、斜方蒸着法と比較して、液晶配向能の強い配向膜が短時間で得られるという利点がある。
【０００９】しかし、ラビング法では高分子膜の表面をベルベットなどでこするため、膜表面を汚染するおそれがあり、また高分子膜に静電気を発生させる。摩擦によって生じた静電気は膜表面にゴミを付着させるため、画素欠陥の主要因となる。さらに、非線形素子が静電気的に破壊されるため、多量の画素欠陥を生じさせる原因となる。
【００１０】これらの問題を解決するために、光化学反応を利用して高分子膜からなる微細で、かつ規則的なパターンを形成する方法が検討されてきた。例えば、レーザ光を用いて高分子膜を加工する方法（特開昭６０−６０６２４号公報）、感光性樹脂を所定のパターンに露光して現像する方法（特開昭６１−１１７２５号公報）などが開示されている。しかし、これらの方法で得られる膜は液晶配向能が不十分であり、しかもラビング法で得られる配向膜と比較して寿命や信頼性に劣るという問題があり、実用化されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、液晶配向膜の製造方法として実用化されているラビング法では、ラビング工程で配向膜の表面が汚染され、しかもラビング工程で発生する静電気により非線形素子を破壊されるという問題があった。本発明の目的は、ゴミの付着や静電気の発生を伴わずに液晶配向膜を製造できる方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶ディスプレイ用配向膜の製造方法は、電極が形成された基板上にせん断応力を加えながら薄層化された高分子溶液薄層を形成する工程と、高分子溶液薄層を乾燥し固化して配向膜を形成する工程とを具備したことを特徴とするものである。
【００１３】本発明において、電極が形成された基板上に高分子溶液薄層を形成するには、例えば２枚の基板の平滑面どうしを平行に対向させ、両基板間に高分子溶液を充填し、２枚の基板の平行度と間隔とを維持しながら基板どうしを相対的に移動させて、高分子溶液にせん断応力を加えた状態で薄層化する方法が用いられる。また、真直度が高い金属板またはプラスチック板の稜線を基板に当接して基板と板との間の隙間に高分子溶液を滴下し、基板と板とを相対的に移動させることにより、高分子溶液にせん断応力を加えた状態で薄層化してもよい。高分子溶液を薄層化する速度は、高分子の種類、溶液粘度によって異なり、乾燥して固化した後の膜厚が所望の値になるように適宜選択される。
【００１４】また、本発明においては、任意の基材上に前述したのと同様な方法でせん断応力を加えた状態で薄層化された高分子溶液薄層を形成し、この薄層を電極が形成された基板上に圧接して基材を剥離し、基板上に高分子溶液薄層を転写してもよい。この際、基材としてはプラスチックフィルム、またはドラムもしくは無端ベルトを用いることが好ましい。プラスチックフィルムのような柔軟な基材を用いた場合には、高分子溶液を基板に転写した後、基材を容易に剥離することができる。また、ドラムまたは無端ベルトを用いた場合には、１個所で高分子溶液を塗布し、他の個所で高分子溶液薄層を基板に転写することができ、作業を連続化できる。
【００１５】本発明において、高分子溶液薄層を乾燥して固化させる手段は、高分子の種類によって適宜選択される。熱可塑性または熱硬化性樹脂を用いた場合には、熱風により高分子溶液を加熱して硬化させる。光硬化性樹脂を用いた場合には、紫外線照射装置により乾燥して固化させる。また、両者を併用してもよい。
【００１６】
【作用】本発明の方法を用いれば、高分子溶液を塗布し、せん断応力を加えて配向させた後、乾燥して固化させるので、効率的に配向膜を形成できるうえ、配向膜表面を汚染することがない。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
実施例１
【００１８】図１に示すように、共通電極２が形成されたガラス基板１と、画素電極３などが形成されたガラス基板１とを対向させた。なお、ガラス基板１の裏面には、予め熱および紫外線を遮蔽するための遮蔽板２４を設けておいた。両方の基板の間に光硬化性ポリイミド樹脂（商品名ＣＵＲ−４１４４、株式会社東レ製）の溶液２１を注入し、矢印で示した方向へガラス基板１を移動させてせん断応力を加えながら、ガラス基板１の表面に樹脂液薄層を形成した。
【００１９】さらに、温風発生装置２２から１３０℃に加熱した温風を樹脂液薄層の表面に吹き付け、樹脂液２１に含まれる有機溶媒などの揮発性成分を蒸発させ、同時に紫外線照射装置２３から紫外線を樹脂液薄層に照射し、乾燥・固化させてポリイミド薄層からなる配向膜１１を形成した。得られたガラス基板１を用いて図３に示す構造を有する液晶ディスプレイを作製した。得られた液晶ディスプレイには画素欠陥が全く認められなかった。
実施例２
【００２０】配向層形成用の樹脂として実施例１で用いたＣＵＲ−４１４４の代わりに、光硬化性ポリイミド樹脂（商品名ＣＲＣ−６０８１ｘ、住友ベークライト株式会社製）の溶液を用いた以外は実施例１と同様にして、ガラス基板上にポリイミド薄膜を形成し、さらに液晶ディスプレイを作製した。本実施例で得られたディスプレイも画素欠陥のない良好なものであった。
実施例３
【００２１】ポリイミドフィルム（商品名カプトン、製造元デュポン社）を矩形に切断し、図２に示すように、このフィルム２５の一稜線部分をガラス基板１の表面に当接した。ガラス基板１とフィルム２５とで構成される狭角部に光硬化性ポリイミド樹脂（商品名ＰＩＭＥＬ−５０００、旭化成工業株式会社製）の溶液２１を滴下し、ガラス基板１とフィルム２５とを相対的に移動させることにより、ガラス基板１上に光硬化性ポリイミド樹脂液膜を形成した。この樹脂液膜に熱風発生装置２２から熱風をあて、紫外線照射装置２３から紫外線を照射して樹脂液膜を乾燥させるとともに固化させた。このガラス基板を３００℃で１時間乾燥した後、実施例１と同様にして、液晶ディスプレイを作製した。本実施例で得られたディスプレイも画素欠陥のない良好なものであった。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法では、ガラス基板上に高分子溶液を塗布し、せん断応力を加えながら薄層化して高分子溶液薄層を形成した後、この高分子溶液薄層を乾燥して固化することにより配向膜を形成しているので、ゴミの付着や静電気の発生を伴わずに液晶配向膜を製造でき、ひいては画素欠陥のない液晶ディスプレイを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の一例を示す説明図。
【図２】本発明の方法の他の例を示す説明図。
【図３】液晶ディスプレイの構成図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は液晶ディスプレイの動作原理を示す説明図。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…共通電極、３…画素電極、４…非線形素子、５…信号電極、６…走査電極、１１…配向膜、１２…液晶層、１３…液晶分子、１４、１５…偏光板、２１…樹脂液、２２…熱風発生装置、２３…紫外線照射装置、２４…遮蔽板、２５…ポリイミドフィルム。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電極が形成された基板上にせん断応力を加えながら薄層化された高分子溶液薄層を形成する工程と、高分子溶液薄層を乾燥し固化して配向膜を形成する工程とを具備したことを特徴とする液晶ディスプレイ用配向膜の製造方法。

【図１】