JPH09105937A

JPH09105937A - 液晶表示素子の配向膜形成方法

Info

Publication number: JPH09105937A
Application number: JP26165795A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamoto; 本武志山; Hitoshi Tomii; 井等富; Makoto Hasegawa; 誠長谷川; Muneharu Akiyoshi; 吉宗治秋; Akiko Ueno; 埜亜希子上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】配向膜材料の使用効率を高くすることを可能
にするとともに、均一な膜厚分布を有する配向膜を形成
することを可能にする。【解決手段】電極が形成された透明基板上にインクジ
ェットノズルを用いて配向膜形成溶液の膜を形成する工
程を連続して複数回行い、複数回の塗布する工程のうち
少なくとも１回の塗布する工程においては前記配向膜形
成溶液は配向膜材料を含んでいることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子の配向
膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点をもつ液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やデスクトップパーソナルコンピュータ等のパーソナル
ＯＡ機器の表示装置として積極的に用いられている。液
晶表示素子（以下ＬＣＤともいう）のほとんどは、捩れ
ネマティック液晶を用いており、表示方式としては、こ
の中でも旋光モードと複屈折モードとの２つの方式に大
別できる。

【０００３】旋光モードのＬＣＤは、例えば９０度捩れ
た分子配列をもつツイステッドネマティック（ＴＮ）形
液晶であり、原理的に白黒表示で、高いコントラスト比
と良好な階調表示性を示す。また応答速度が速い（数十
ミリ秒）ことから、時計や電卓、単純マトリクス駆動
や、スイッチング素子を各画素毎に具備したアクティブ
マトリクス駆動で、また、カラーフィルタと組み合わせ
たフルカラーの表示の液晶テレビなど（ＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor）−ＬＣＤやＭＩＭ（Metal Insulator
Metal ）−ＬＣＤ）に応用されている。

【０００４】一方、複屈折モードの表示方式のＬＣＤ
は、一般に９０度以上捩れた分子配列をもつスーパーツ
イスト（ＳＴ）形液晶で、急唆な電気光学特性をもつた
め、各画素ごとにスイッチング素子（薄膜トランジスタ
やダイオード）がなくても単純なマトリクス状の電極構
造でも時分割駆動により容易に大容量表示が得られる。
これらの液晶表示素子の表示を均一に行うためには基板
表面全面に液晶分子を均一に配向させることが必要であ
る。

【０００５】液晶表示素子は、２枚の基板の電極の間に
液晶組成物を挟持し、２枚の基板の電極から液晶組成物
に電圧を印加し表示を行うものであり、電圧を印加した
時に均一な表示を行うためには、液晶分子にプレチルト
角（液晶分子の分子軸と配向膜表面とのなす角）を予め
与えることが必要である。このように、配向膜はプレチ
ルト角を与えることも重要な役割として担っている。

【０００６】従来、これらの液晶表示素子の配向膜の形
成は、電極等が形成された基板上に例えばポリイトミド
等の有機高分子化合物からなる薄膜をオフセット印刷に
より形成した後、布などで軽く摩擦すること（ラビング
処理）によって行うのが一般的である。

【０００７】オフセット印刷によって配向膜を形成する
方法は、図５に示すように、まずアニロックスローラ５
２上にノズル５０を介して配向膜材料、例えばポリイミ
ドを滴下し、ドクターローラ５１をアニロックスローラ
５２に押付けることによって上記滴下されたポリイミド
の厚さが均一となるように伸ばす。そしてこの均一とな
るように伸ばされたポリイミド膜を、版胴５３上に設け
られた印刷版５４上に転写し、印刷版５４上に転写され
たポリイミド膜を基板２０の表面に更に転写し、配向膜
２２を形成する。

【０００８】また、電極等が形成された基板表面に例え
ばポリイミド等の高分子化合物を直接に散布することに
よって配向膜を形成する方法も考えられている（特開昭
５４−２１８６２号公報、特開昭６３−１０６７２７号
公報参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】オフセット印刷によっ
て配向膜を形成する方法においては、印刷版５４上に平
坦化された配向膜材料の膜を基板表面に転写することに
より配向膜を形成するため、膜厚の均一性はかなり良
い。しかし、ドクタローラ５１とアニロックスローラ５
２上に配向膜材料を塗布する必要があるため、配向膜材
料の使用効率が低いという問題がある。

【００１０】一方、配向膜材料を基板表面に散布するこ
とによって配向膜を形成する方法は、配向膜材料の使用
効率はかなり良いが、オフセット印刷方式のように間接
部材（ドクタローラ５１およびアニロックスローラ５
２）上で平坦化させる工程がないため、均一な膜厚分布
を得るこが困難であるという問題がある。

【００１１】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、配向膜材料の使用効率を高くすることができ
るとともに、均一な膜厚分布を有する配向膜を形成する
ことのできる液晶表示素子の配向膜形成方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子の配向膜形成方法の第１の態様は、電極が形成された
透明基板上にインクジェットノズルを用いて配向膜形成
溶液の膜を形成する工程を連続して複数回行い、複数回
の塗布する工程のうち少なくとも１回の塗布する工程に
おいては前記配向膜形成溶液は配向膜材料を含んでいる
ことを特徴とする。

【００１３】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第２の態様は、第１の態様の形成方法におい
て、前記配向膜形成溶液としては前記配向膜材料の濃度
が異なる少なくとも２種類のものが使用されることを特
徴とする。

【００１４】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第３の態様は、第１または第２の態様の形成方
法において、前記複数回の塗布する工程のうち少なくと
も１回の塗布する工程においては塗布位置を前の工程の
塗布位置からずらして行うことを特徴とする。

【００１５】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第４の態様は、第３の態様の形成方法におい
て、前記塗布位置のずれは、塗布ピッチの半分であるこ
とを特徴とする。

【００１６】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第５の態様は、第２乃至第４の態様のいずれか
の形成方法において、第１回目に塗布される前記配向膜
形成溶液は、濃度の薄いものであることを特徴とする。

【００１７】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第６の態様は、第５の態様の形成方法におい
て、第１回目に塗布される前記配向膜形成溶液は、前記
配向膜材料の溶媒のみからなることを特徴とする。

【００１８】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第７の態様は、第２乃至第４の態様のいずれか
の形成方法において、第１回目に塗布される前記配向膜
形成溶液は、濃度の濃いものであることを特徴とする。

【００１９】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第８の態様は、第２乃至第４の態様のいずれか
の形成方法において、最終回に塗布される前記配向膜形
成溶液は、濃度の薄いものであることを特徴とする。

【００２０】また本発明による液晶表示素子の配向膜形
成方法の第９の態様は、第８の態様の形成方法におい
て、最終回に塗布される前記配向膜形成溶液は、前記配
向膜材料の溶媒のみからなることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明による液晶表示素子の配向
膜形成方法の第１の実施の形態を図１および図２を参照
して説明する。この実施の形態の形成方法のフローチャ
ートを図１に示し、工程断面図を図２に示す。まず、透
明電極が形成されたガラス基板２を中性洗剤を用いて洗
浄後、１２０℃で２０分間乾燥させる（図１のステップ
Ｆ２参照）。

【００２２】次に図２（ａ）に示すように上記基板２の
表面に配向膜形成溶液１２、例えば配向膜材料ＡＬ−１
０５１（商品名（日本合成ゴム社製））の２．０重量％
溶液（溶媒はγ−ブチルラクトン）をインクジェットノ
ズル７を用いて噴射塗布する（図１のステップＦ４参
照）。使用したインクジェットノズルは３０孔のピエゾ
式インクジェットノズルであり、配向膜形成溶液１２の
供給量が０．０５ｍｌ／ｍｉｎ、塗布時間が５秒（基板
２０のサイズが１０．４インチの場合）の条件下で例え
ば１００μｍのピッチ（液晶表示素子の画素ピッチ）で
塗布を行う。

【００２３】上記１回目の塗布の後、続けて図２（ｂ）
に示すように第２回目の塗布を、同じインクジェットノ
ズル７から上記配向膜形溶液を噴射することにより行う
（図１のステップＦ６参照）。

【００２４】このように配向膜形成溶液１２を２回塗布
した基板２を１００℃で１５秒間乾燥した後、１８０℃
で３０分間加熱焼成し、塗布された配向膜形成溶液１２
中の溶媒を除去する（図１のステップＦ８参照）。この
とき基板２に形成された配向膜１２の膜厚の分布を調べ
たところ、５００±８０オングストロームと良好な均一
性を示していた（図２（ｃ）参照）。

【００２５】本実施の形態の形成方法を用いて配向膜を
形成した液晶表示素子の構成断面図を図４に示す。この
液晶表示素子はまず、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）
３２、透明電極３３が形成されたガラス基板３１ａ上に
本実施の形態の製造方法によって配向膜３８ａが形成さ
れる。また遮光膜３４および着色層３５が形成されたガ
ラス基板３１ｂ上にオーバコート層３６が形成され、こ
のオーバーコート層３６上に透明電極３７が形成され
る。続いて透明電極３７が形成されたガラス基板３１ｂ
上に本実施の形態の形成方法にって配向膜３８ｂを形成
する。

【００２６】このようにして形成された配向膜３８ａ、
３８ｂにラビング処理を施し、液晶分子が９０度捩れる
ように配向膜３８ａ、３８ｂ同士を内側にしてスペーサ
４０を介してガラス基板３１ａ、３１ｂを対向配置す
る。そしてシール剤３９により周囲をシールし、液晶組
成物４１を封入する。なお液晶組成物としてはＺＬＩ−
１１３２（E.Merck 社製）を用いた。ガラス基板３１
ａ、３１ｂの外側の表面には偏光板４２ａ、４２ｂが貼
着され、更に偏光板４２ａの外側にはバックライト４５
が設けられている。またガラス基板３１ａ上には外部電
源との接続を取るためのＴＡＢ（Tape Automated Bondi
ng）配線４４が設けられている。

【００２７】このようにして構成された液晶表示素子の
液晶のプレチルト角は約１．５度であった。そしてプレ
チルトの方向はラビング方向に従う方向であった。また
液晶の配向を調べたところ、９０度捩れた均一な配向が
実現されていることが確認された。

【００２８】また上記液晶表示素子を駆動してその表示
性能を検証したところ、液晶配向膜の膜厚の異常に起因
するような表示不良のない、良好な表示が得られた。

【００２９】また、配向膜の形成にインクジェット方式
を用いているため、配向膜材料の使用効率は約７０％程
度と高く、配向膜材料の供給系に残留したもの以外は全
て有効に成膜に用いられていることが分かった。

【００３０】以上説明したように本実施の形態の形成方
法においては、塗布位置の制御が可能なインクジェット
ノズルを用いて配向膜１２の重ね塗りを行っているた
め、平坦性の良い、すなわち膜厚分布が均一な配向膜を
得ることができる。

【００３１】またインクジェットノズル方式では、目詰
まりの観点から使用する配向膜形成溶液の粘度を低くす
る必要があるため、１回の塗布では所望の膜厚が得られ
ない場合があるが、重ね塗りをすることによって所望の
膜厚を得ることができるようになる。

【００３２】次に本発明の液晶表示素子の配向膜形成方
法の第２の実施の形態を図３を参照して説明する。この
実施の形態の形成方法は第１の実施の形態の形成方法に
おいて、図３に示すように第２回目の塗布を第１回目の
塗布工程に対してインクジェットノズルの位置を半ピッ
チ（５０μｍ）ずらして１００μｍピッチで塗布を行っ
たものである。

【００３３】この第２の実施の形態の形成方法によって
形成された配向膜の膜厚分布を調べたところ５００±５
０オングストロームであって、第１の実施の形態の形成
方法に比べて良好な均一性を得られる（図３（ｂ）参
照）。

【００３４】また、この第２の実施の形態の配向膜材料
の使用効率を調べたところ第１の実施の形態の形成方法
と同じく７０％であった。

【００３５】なお、上記第１および第２の実施例におい
ては、第１回目と第２回目の塗布工程に用いられる配向
膜形成溶液の濃度は同じであったが、第１回目と第２回
目とでは濃度の異なる配向膜形成溶液を用いても良い。

【００３６】特に第１回目の塗布工程に濃度の薄い配向
膜形成溶液を用い、第２回目の塗布工程に濃度の濃いも
のを用いた場合は、第１回目の配向膜形成溶液の粘度が
第２回目の配向膜形成溶液の粘度に比べて低いため、形
成される配向膜の平坦性は良くなる。

【００３７】なお、第１回目の塗布工程で配向膜材料の
溶媒（例えばγ−ブチルラクトン）のみからなる配向膜
形成溶液を用い、第２回目の塗布工程で配向膜材料を含
む配向膜形成溶液を用いた場合は、形成される配向膜の
平坦性は更に良くなる。

【００３８】また、第１回目の塗布工程で濃度の濃い配
向膜形成溶液を用い、第２回目の塗布工程で濃度の薄い
配向膜形成溶液を用いた場合は、形成される配向膜と基
板との密着性が良好となる。そしてこの場合は第１回目
に濃度の薄いものを塗布し、第２回目に濃度の濃いもの
を塗布した場合に比べて、溶媒が多く含まれている濃度
の薄い層からの溶媒の蒸発量が多くなり、溶媒の除去工
程の時間を短縮することができる。なお最終（第２回
目）の塗布工程で溶媒のみからなる配向膜形成溶液を用
いた場合は溶媒の除去時間を更に短縮することができ
る。

【００３９】なお、上記の実施の形態においては塗布工
程は２回であったが、複数回行っても良いことは云うま
でもない。この場合、少なくとも１回の塗布工程におい
ては塗布する配向膜形成溶液は配向膜材料を含んでいる
必要がある。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、配向
膜材料の使用効率を高くすることができるとともに、均
一な膜厚分布を有する配向膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配向膜形成方法の第１の実施の形態の
処理手順を示すフローチャート。

【図２】第１の実施の形態の形成方法の工程断面図。

【図３】第２の実施の形態の形成方法を説明する説明
図。

【図４】本発明の配向膜形成方法によって配向膜が形成
された液晶表示素子の構成断面図。

【図５】オフセット印刷方式による配向膜の形成を説明
する説明図。

【符号の説明】

２基板７インクジェットノズル１２配向膜（配向膜形成溶液）３１ａ、３１ｂガラス基板３２ＴＦＴ３３透明電極３４遮光膜３５着色層３６オーバーコート層３７透明電極３８ａ、３８ｂ配向膜３９シール剤４０スペーサ４１液晶組成物４２ａ、４２ｂ偏光板４４ＴＡＢ配線４５バックライト５０ノズル５１ドクタローラ５２アニロックスローラ５３版胴５４印刷版６０異物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋吉宗治神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者上埜亜希子神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極が形成された透明基板上にインクジェ
ットノズルを用いて配向膜形成溶液の膜を形成する工程
を連続して複数回行い、複数回の塗布する工程のうち少
なくとも１回の塗布する工程においては前記配向膜形成
溶液は配向膜材料を含んでいることを特徴とする液晶表
示素子の配向膜形成方法。
【請求項２】前記配向膜形成溶液としては前記配向膜材
料の濃度が異なる少なくとも２種類のものが使用される
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の配向膜
形成方法。
【請求項３】前記複数回の塗布する工程のうち少なくと
も１回の塗布する工程においては塗布位置を前の工程の
塗布位置からずらして行うことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の液晶表示素子の配向膜形成方法。
【請求項４】前記塗布位置のずれは、塗布ピッチの半分
であることを特徴とする請求項３記載の液晶表示素子の
配向膜形成方法。
【請求項５】第１回目に塗布される前記配向膜形成溶液
は、濃度の薄いものであることを特徴とする請求項２乃
至４のいずれかに記載の液晶表示素子の配向膜形成方
法。
【請求項６】第１回目に塗布される前記配向膜形成溶液
は、前記配向膜材料の溶媒のみからなることを特徴とす
る請求項５記載の液晶表示素子の配向膜形成方法。
【請求項７】第１回目に塗布される前記配向膜形成溶液
は、濃度の濃いものであることを特徴とする請求項２乃
至４のいずれかに記載の液晶表示素子の配向膜形成方
法。
【請求項８】最終回に塗布される前記配向膜形成溶液
は、濃度の薄いものであることを特徴とする請求項２乃
至４のいずれかに記載の液晶表示素子の配向膜形成方
法。
【請求項９】最終回に塗布される前記配向膜形成溶液
は、前記配向膜材料の溶媒のみからなることを特徴とす
る請求項８記載の液晶表示素子の配向膜形成方法。