JPH02173614A

JPH02173614A - 液晶素子の配向膜形成方法

Info

Publication number: JPH02173614A
Application number: JP32755388A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sakamoto; 正典坂本; Yukio Suzuki; 幸夫鈴木; Takaki Takato; 孝毅高頭; Kazuyuki Haruhara; 一之春原; Yasushi Kawada; 靖川田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は液晶素子を構成する透明電極基板の表面に配向
膜を形成する方法に関する。

（従来の技術）液晶素子は腕時計、電卓、テレビなどの表示装置として
広く使用されている。この液晶素子は、２枚の透明電格
基板を対向させ、スペーサを介して近接保持してセルを
形成し、このセルの内部に液晶材料を注入した構造を有
している。そして、前記透明電極基板の対向面には液晶
分子を一方向に配列させるために、一方向に配向処理が
施された配向膜が設けられている。

従来、配向膜の形成方法としては、透明電極基板の表面
にＳｉＯなどの無機物を斜方蒸着させる方法が知られて
いるが、斜方蒸着法では大型基板上に均一な蒸着膜を形
成することが困難であり、液晶配向力の低い配向膜しか
得られず、しかもコスト高になるため、量産技術として
は不適当である。

そこで、配向膜の形成方法としては、透明電極基板の表
面に配向膜を構成するポリイミドなどの樹脂材料の溶液
をスピンコード法やオフセット印刷法などにより塗布し
、乾燥した後、布などで一方向にラビングする方法が最
も実用性の高い方法として用いられている。このように
ラビング処理を施すのは、スピンコード法やオフセット
法などにより形成された樹脂薄膜は、そのままでは液晶
。

分−’ｒ−＋配向させる作用を示さず、ラビング処理に
よってはじめて液晶分子を配向させる作用を示すように
なるためである。

このラビング処理の作用については、長い間解明されて
いなかったが、近年、ラビング処理により樹脂薄膜表面
の高分子鎖が配向し、これによって液晶分子を配向させ
る作用を示すようになるとの報告がなされている。実際
に、配向した高分子が強い液晶配向力を示すことはよく
知られている。

しかし、ラビング処理では基板上に形成された樹脂ＲＨ
を布などでこするため、以下のような問題が生じる。す
なわち、ラビング処理により生じた静電気が放電するこ
とにより、基板表面に形成された透明電極のパターンや
薄膜トランジスタなどを破壊したり、特性を劣化させた
りしてしまう。

また、ラビング処理ではゴミの発生が甚だしいため、ラ
ビング時にゴミによって表面キズが発生したり、液晶素
子中にゴミが挟み込まれる原因になっている。

（発明が解決しようとする課題）本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、ラビング処理を行うことなく、簡便に液晶配向力の
強い配向膜を形成することができ、透明電極のパターン
又は薄膜トランジスタの静電破壊や、ゴミの発生の問題
を避けることができる方法を提供することを目的とする
。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明の液晶素子の配向膜形成方法は、液晶素子を構成
する透明電極基板の表面に液晶分子を配向させる配向膜
を形成するにあたり、前記透明電極基板の表面に、配向
膜を構成する樹脂材料の溶液を接触させ、樹脂材料の溶
液にずり応力を加えて樹脂材料を流動配向させた後、乾
燥することを特徴とするものである。

本発明において、配向膜を構成する樹脂材料としては、
具体的には、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド
、ポリエステルアミド、ポリアミドアミック酸、ポリエ
ステル、ポリエステルイミド、ポリエーテルスルホンの
群から選ばれる１種又は２種以上の混合物を挙げること
ができる。基本的には、溶媒に可溶であればいかなるも
のも使用できる。これら樹脂を適当な溶媒に溶解させ、
配向膜の膜厚に応じて溶液の粘度を調整する。

本発明において、樹脂材料の溶液にすり応力を加えて樹
脂材料を流動配向させる具体的な手段としては以下のよ
うな方法が挙げられる。

例えば、オフセット印刷法において、樹脂材料の溶液を
グラビア版からローラー表面のオフセット版に転写し、
更にオフセット版から透明電極基板に転写する際に、ロ
ーラーと透明電極基板との間に並進速度差を与える方法
がある。このためには、基板用の並進駆動機構を設ける
か、又はローラーの並進速度をローラー表面の周速度よ
りも遅くする駆動機構を設ける。この方法では、前記並
進速度差に応じて配向膜の配向性を制御できる。

また、透明電極基板を樹脂溶液中に浸漬し、基板面を溶
液面に対してほぼ垂直にして、基板を溶液中より一定方
向に引き上げる方法がある。この場合、引き上げ速度に
ついては、樹脂の種類、溶媒、粘度により最適な速度が
違ってくるが、一般に８〜５０ｃｍ／１ｔＨであること
が望ましい。これは、引き上げ速度が速すぎると膜厚の
均一性が損なわれ、一方引き上げ速度が遅すぎると充分
な配向性が得られなくなるためである。この方法では、
溶液の粘度、基板の引き上げ速度などにより配向膜の膜
厚、配向性を制御できる。

また、透明電極基板表面に樹脂材料の溶液を塗布し、加
圧板により溶液を一定方向に押し広げる方法がある。こ
の場合、樹脂材料の溶液の粘度を１ポイズ以上、より好
ましくは５〜５ｏポイズの範囲に：Ａ整することが望ま
しい。粘度が１ボイズ未満では基板表面に塗布した樹脂
材料の溶液の流動性が高いため、高分子鎖を配向させる
ことができない。一方、粘度が例えば１００ボイズ以上
と高いと加圧板を用いても基板表面に樹脂材料の溶液を
均一に押し広げることができず、また応力をかけた方向
にスジが入るなどの問題が生じ、高分子鎖を良好に配向
させることができない。この方法では、溶液の粘度など
により配向膜の膜厚、配向性を制御できる。

なお、この他にも、透明電極基板表面に延伸した高分子
フィルムを貼付する方法も考えられるが、この方法では
フィルムの膜厚を約３−以下にすることができないので
好ましくない。これは、配向膜の膜厚が厚いと、使用時
に電極間に印加した信号電圧が配向膜に分配される割合
が多くなり、液晶に有効に印加されなくなるためである
。

（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１〜２０及び比較例１〜４第１図は本発明方法を実施するために用いられたオフセ
ット印刷機の概略構成図である。第１図において、基板
１とグラビア版４との間には、オフセット版２を貼付し
た２００ｍ＋＊径のオフセットローラー３が配置されて
いる。ローラー３はローラー回転駆動機構により回転角
速度ω（ラジアン／秒）で回転し、これに連動してロー
ラー並進駆動機構により１００ω（ａｍ　／秒）の並進
速度で並進する。また、通常のオフセット印刷機と異な
り、基板１も基板並進駆動機構によりローラー３の進行
方向に対して正方向又は逆方向にｖ（ａｍ／秒）の並進
速度で並進する。

このオフセット印刷機を用い、以下のようにして配向膜
を形成する。まず、グラビア版４上に樹脂溶液を塗布し
、ローラー３を逆回転させてグラビア版４からオフセッ
ト版２へ樹脂溶液を転写する。次に、ローラー３を正回
転させてオフセット版２から基板１へ樹脂溶液を転写す
る。この際、基板１をｖ（ｍｍ／秒）の並進速度で並進
させて、ローラー３と基板１との間に並進速度差を与え
る。

この場合、基板１とオフセット版２表面との間隙をｄと
すると、ｖ／ｄ（１／秒）のずり速度勾配ができる。ｄ
はほぼ１ｔｒｍであるから、ｖ−０，１ｍｍ／秒程度で
も、１０’（１／秒）のずり速度基ができる。

第１表に示すように所定濃度に調整したポリイミド又は
ポリアミック酸のＮ−メチルピロリドン溶液を、ローラ
ーの回転角速度及び基板の並進速度を第１表に示す値に
設定し、前記のようにして基板上にオフセット印刷した
後、速やかにホットプレート上に載せて加熱し、溶媒を
蒸発させて第１表に示す膜厚の配向膜を得た。

なお、比較例１〜４では基板の並進速度が０であり、樹
脂溶液にずり応力がかかっていない。また、比較例２．
４では基板の並進速度０で配向膜を形成した後、ラビン
グ処理を行った。

更に、配向膜が形成された基板を用いてセルを組立て、
ねじれネマチック型液晶を注入して液晶素子を作製した
。これらの液晶素子について、１ｃｍ２あたりの配向欠
陥数を調べ、配向膜の配向力を評価した。その結果を第
１表に併記する。

第１表から明らかなように、本発明方法により形成され
た配向膜は、実用上充分な配向力を示している。

実施Ｎ２Ｌ２２第２図に示すように、基板１１を基板支持体１２に取付
け、容器１３に収容された樹脂材料の溶液１４中に浸漬
した後、基板１１面を溶液１４面に対してほぼ垂直にし
て、基板支持体１２及び基板１１を溶液１４中より一定
方向に引き上げ、そのまま乾燥して配向膜を形成した。

実施例２Ｉ樹脂材料の溶液としてポリイミド／チーブチロラクトン
溶液を用い、この溶液の粘度を２０センチポイズに調整
し、この溶液に基板支持体に取付けた基板を浸漬した後
、基板面を溶液面に対してほぼ垂直にして１５ｃｍ／ｓ
ｉｎの速さで引き上げた。そのまま１５分間放置した後
、１００℃のオーブンに移し、溶媒を蒸発させ、！！厚
１−の配向膜を得た。

この配向膜は良好な配向力を示すことが確認された。

実施例２２樹脂材料の溶液としてポリアミック酸／Ｎ−メチルピロ
リドン溶液を用い、この溶液の粘度を１５センチボイズ
に調整し、この溶液に基板支持体に取付けた基板を浸漬
した後、基板面を溶液面に対してほぼ垂直にして８（至
）／ｍｌｎの速さで引き上げた。

そのまま１５０℃のオーブンに移し、溶媒を蒸発させた
。更に、再度前記溶液中に基板支持体を浸漬し、３０ｃ
ｍ／ｓｉｎの速さで基板支持体の軸方向に液面に対して
垂直に引き上げ、そのまま３０分間放置した後、オーブ
ンで溶媒を蒸発させ、膜厚２ｐの配向膜を得た。

この配向膜は良好な配向力を示すことが確認された。

実施例２３．２４第３図に示すように、基板２１上に樹脂材料の溶液２２
を塗布した後、加圧板２３で溶液２２を一定方向に押し
広げ、そのまま乾燥して配向膜を形成した。

実施例２３樹脂材料の溶液としてポリイミド／チーブチロラクトン
溶液を用い、この溶液の粘度を１０ボイズに調整し、こ
の溶液を基板上に塗布した後、加圧板で押し広げた。こ
れをす早＜　１００℃のホットブレート上に移し、溶媒
を蒸発させ、膜厚１趨の配向膜を得た。

この配向膜は良好な配向力を示すことが確認された。

実施例２４樹脂材料の溶液としてポリアミック酸／Ｎ−メチルピロ
リドン溶液を用い、この溶液の粘度を５ボイズに調整し
、この溶液を１００℃のホットプレート上に載せた基板
上に塗布した後、加圧板で押し広げた。これを１５０℃
で１時間キュアし、膜厚５００人の配向膜を得た。

この配向膜は良好な配向力を示すことが確認された。

［発明の効果］以上詳述したように本発明方法によれば、ラビング処理
を行うことなく、簡便に液晶配向力の強い配向膜を形成
することができ、透明電極のパターン又は薄膜トランジ
スタの静電破壊や、ゴミの発生の問題を避けることがで
き、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において配向膜を形成するため
に用いられたオフセット印゛刷機の概略構成図、第２図
は本発明の他の実施例における配向膜の形成方法を示す
説明図、第３図は本発明の更に他の実施例における配向
膜の形成方法を示す説明図である。１・・・基板、２・・・オフセット版、３・・・オフセ
ットローラー　４・・・グラビア版、１１・・・基板、
１２・・・基板支持体、１３・・・容器、１４・・・樹
脂材料の溶液、２１・・・基板、２２・・・樹脂材料の
溶液、２３・・・加圧板。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

液晶素子を構成する透明電極基板の表面に液晶分子を配
向させる配向膜を形成するにあたり、前記透明電極基板
の表面に、配向膜を構成する樹脂材料の溶液を接触させ
、樹脂材料の溶液にずり応力を加えて樹脂材料を流動配
向させた後、乾燥することを特徴とする液晶素子の配向
膜形成方法。