JPS5831320A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は均一な配向膜を有し耐環境性に優れた信頼性の
高い液晶表示素子を製造する方法に関する０ 液晶の光学的異方性を利用して表示装置に応用すること
はよく知られている。この表示方法として主に使用され
ているのは、正の誘電異方性を有したネマティック液晶
化合物を配向し旋光性を変化させて表示に用いている、
いわゆるＴＮＦＩＥ型の液晶表示素子である。

この〒口ｌ型液晶表示素子では、その動作原理が電場に
より液晶の配向を制御しその際の光学的性質を利用する
ものであるため、液晶の配向の均一性、安゛定性が特に
重要となる。液晶の配向を目的として絶縁性配向膜を設
けるが、配向膜は配３　・ 向性だけでなく液晶に対する安定性、耐湿、耐水、耐熱
性などの耐環境性に優れているものでなければならない
。例えば液晶中に水分などの異種物質が含まれると、極
端に表示品位が損なわれる。

配向膜としては従来、蒸着忙よって得た酸化けい素膜を
窒化ボロン粉のついた研摩布でこすったもの、斜方蒸着
法で得た酸化けい素膜、または有機高分子材料、特に、 で示されるようなポリイミド系膜を設けた後、研摩布で
こすったものが利用されてきた。しかし前者の蒸着法は
量産性が８題であシ、後者のポリイミド系膜は高温、高
湿、高圧下などでの厳しい環境下では長期の信頼性に不
安があったシ高価であるなどの欠点がある。

また配向膜は液晶表示素子の駆動電圧を一定に保つため
に均一であることが要求され、一般的には１００ム〜２
ｏｏｏムの薄膜が用いられる。

従来このような薄膜を形成する方法としては。

回転塗布法、流し塗り、浸漬塗シ、スプレー塗布、抵抗
加熱もしくは電子ビーム加熱による蒸着法、スパッタリ
ング法などが知られている。

回転塗布法においては、各基板ごとに化合物溶液を塗布
しなければならないため、塗布に要する時間が長いとい
う欠点を有している。また比較的大きな面積を有する基
板面に薄膜を形成するよう６ベ。

な場合には、基板内の中央部と周辺部とにおいて膜厚が
著しく異なるようになシ、均一な膜厚を得ることができ
なくなる。また基板面にはその全域にかけて薄膜が形成
されるため、液晶表示素子用基板の場合には、この基板
面に形成された端子群などを前記薄膜から露出させるの
に端子群上の薄膜を除去するという複雑な工程を必要と
する。

また前記回転塗布性以外の薄膜形成法においても、端子
群形成領域の保護または膜除去の操作工程、真空作業な
どを必要とするための量産性に乏しいなどの欠点を有し
ている。

本発明は、表示の均一性、安定性に重要な役割をはたす
配向膜として新しい材料を見い出すとともに、一般の印
刷に使用されている凸版印刷法を利用して均一な厚みの
薄膜を所望の形状に形成する方法を開発し、配向性、耐
環境性、量産性に優れた液晶表示素子の製造方法を提供
するものである０ 本発明における配向膜は、３．３’、４．４’−ジ　□
フェニールテトラカルボン酸＝無水物または２゜３．３
’、４’−ジフェニールテトラカルボン酸＝無水物と、
芳香族ジアミンとを有機極性溶媒中で縮重合して得られ
るポリアミック酸溶液を印刷塗布、熱硬化したポリイミ
ド膜である。

芳香族ジアミンとしては、４．４’−ジアミノジフェニ
ールエーテル単独またはとの４．４′−ジアミノジフェ
ニールエーテルと他の芳香族ジアミン（例えばＰ−フェ
ニレンジアミン　ａ　、　４／−ジアミノ−３，３′−
ジメチルジフェニール、４．４’−シアミノジフェニー
ルチオエーテル、　４　、４’−ジアミノジフェニール
メタンなど）との混合物などが良い。

有機極性溶媒としては、Ｋ−メチ／Ｌ／−２−ピロリド
ン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｈ，Ｈ−ジメチル
ホｐムアミド、フェノールなどの単独または混合物のポ
リアミック酸を溶解する溶媒を用いる。

塗布されたポリアミック酸溶液は、加熱することにより
溶媒の蒸発と縮合硬化が生じ、次式のようにポリイミド
となる。

このポリイミド膜面を一定方向にラビング処理したもの
が本発明の配向膜である。

第１図はポリアミック酸溶液を被印刷体上に印刷塗布し
て所望の薄膜を得る工程の一例を説明するための図であ
る。

まず第１図（ム）に示す塗布板１の上に、ポリアミック
酸溶液を均一塗布してインク層２を形成する〔第１図（
Ｂ））。次に所望の配向膜パターンとほぼ同一形状９寸
法の凸版材３を有する印刷ドラム４を回転させ、インク
層２のインク（ポリアミック酸溶液）を凸側材３に付着
させる〔第１図（Ｃ）〕。

次に被印刷体５の上にこのインクを転写し〔第１図（Ｄ
）　）　、熱硬化させることによシ所望パターンの薄膜
６が得られる。

この薄膜印刷において特に重要々ものは塗布板１および
凸版材３である。塗布板１としては、塗布溶液のぬれ性
９面子滑性、板厚精度などを考慮して選択される。また
凸版材３はその材料が印刷精度の重要な因子であり、耐
溶剤性、硬度１弾性率１版厚の選定が重要である。

凸版印刷では特有な現象として、印圧下において印刷イ
ンクが凸版材３の周囲に広がって行き。

印刷画像が凸版材寸法よシ大きくなるという、いわゆる
マージナルという現象が生じる。この欠点を除くために
は印圧を小さくしたシ、凸版材寸法をマージナルゾーン
を見込んで小さく設計するなどの方法をとるが、基本的
には凸版材３の構造または材質によりこの欠点を削減す
ることができる。

本発明においては、凸版材の構造を第２図に示すような
レリーフ層の下にクッション層を有する構造としている
。第２図において、７は版面であルレリーフ層、８はポ
リエチレンテレフタレートのシートからなる安定フォイ
ル、９はクッション層である。安定フォイＡ／８は、レ
リーフ層７０寸法の安定性およびクッション層９へのイ
ンクの浸透によるクッション性の劣化を防ぐ。レリーフ
層７の硬度け６０’〜７０°、クッション層９はレリー
フ層７よりも軟かい３０°〜４０’の硬度である。なお
第３図はレリーフ層７の拡大部分斜視図である。

このような構造とすることによ＃）過度の印圧をり□ジ
ョン層９で吸収し、マージナルゾーン、印刷　０ むらを削減し、鮮明な印刷画像を得ることができ、配向
膜を凸版材の寸法通り高精度に形成できる。

また従来の印刷では困難であった極めて低粘度１００Ｐ
〜５Ｑ（１Ｆ　での印刷もでき、本発明においてはさら
に１ａｐに近い低粘度でも印刷が可能となる。また同一
基板内での膜厚ばらつきも±２ｏ％以内とほとんどない
。

第４図は前記三層構造の凸版材を用いポリアミック酸溶
液を印刷して配向膜を形成してなる液晶表示素子の構造
を示している。図中、１０はガラス基板、１１はガラス
基板１ｏの上に形成された透明導電膜（透明電極）、１
２は配向膜、１３はエポキシ系のシール樹脂、１４は液
晶、１６は上下の透明電極１１のコンタクト用の銀ペー
ストである。

配向膜１２の厚みは硬化後のポリイミド膜として３００
０ム以下であれば配向に関して有効であるが、望ましく
は３００ム〜１５００ムの範囲が良い。配向膜１２をあ
まシ薄ぐすると膜を均一に舞けることが困難になり、ま
た環境試験において１１　　− 比較的早い時期に表示に糸くず状の欠陥やにじみの欠陥
が発生する。一方、膜厚が比較的厚い状態になると表示
のための印加電圧を高める必要があり、また表示のコン
トラストが低下するという欠点が生じる。

なお配向膜１２の厚みが６００ム〜１０００ムの範囲内
であれば、電極セグメント見えということが生じないの
でよシ表示品質は良くなるＱまた配向膜１２を塗布する
場合、ガラスや電極との接着性を高めるためにカップリ
ング剤などを塗布しても良い。

このようにして得られた液晶表示素子は１２０℃、２気
圧プレツシヤークツカー環境試験および８６℃、８６チ
相対湿度中での環境試験において、それぞれ４５時間以
上および１５００時間以上配向性を乱すことがなく良好
な表示品質を示した。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ ３．３’、４．４’−、ジフェニールテトラ次ルボンに
＝無水物、４　、　ａ′−ジアミノジフェニールエーテ
ルに少量のＰ−フェニレンジアミンを加えたジアミン、
有機極性溶媒であるＮメチ／Ｌ’−２−ピロリドンより
ポリアミック酸溶液を作る。粘度が高い場合はＮメチ１
ｖ−２−ピロリドンを希釈液として使用する。印刷イン
クとしては流動性、転移性、転移性、揺変性を有するこ
とが不可欠であるため、インクの組成としては顔料のほ
か、この顔料を分散させた状態に保つ粘度調整液体（ベ
ヒク／Ｉ／）を添加しても良い。インク粘度は２００ｐ
である。

次に、液晶表示用電極パターンが形成された上・下ガラ
ス基板を十分に洗浄した後、被印刷体とする０ 印刷機には前記三層構造の凸版材が取り付けられており
、凸版材表面（レリーフ層）にはインクの転移性を良く
するために線数が１２０線／１ｎｃｈ　。

階調が６０％の網点を形成している。また凸部の段差は
０．２１１１である。インク塗布板には面子滑性、板厚
精度の優れた研摩ガラスを用い、表面は十分に洗浄する
。塗布板へのインク塗布はローμコータを用いる。イン
ク塗布、板および被印刷体の印圧３　　７ は２ν／ｃＩＬ２とする。

以上の条件で液晶表示用上・下ガラス基板に印刷し、印
刷直後に２００”Ｃで２０分間熱処理で溶剤を乾燥させ
た後、３６０℃で２０分間熱処理しポリアミック酸をポ
リイミドにする。

この結果、膜厚８０ｏム±２ｏｏムの薄膜が得られた。

またポリアミック酸溶液の濃度を変化させることにより
各種の膜厚の薄膜を形成した。

次に、この薄膜の膜面をラビング処理する。ラビングの
方向は上ガラス基板と下ガラス基板とで互−に直交する
方向に行う。次にエポキシ樹脂と酸無水物硬化剤、フィ
ラーとしてのタルクおよび、直径１０／ｊｌｌの酸化ア
ルミニウム球をスペーサ材として混入したエポキシ樹脂
組成物のシール材を用いてシールし、上下電極コンタク
ト用銀ペーストを塗り、液晶を注入し封口して第４図に
示した液晶表示素子を形成した。

試作した各種の配向膜厚ｄ〔ム〕の液晶表示素子ト２ｏ
”（、，２気圧のプレッシャークツカー、Ｑ試験ム）お
よび８６℃、８６％相対湿度中処放４ 置（試験Ｂ）Ｌ耐環境性の試験を行−だ。この結果を下
記の表に示す。表には糸くず状またはにじみの欠陥が発
生した時間を示した。またこの表には−きりと見える場
合である。

（以下余白） １５　　、 実施例２ ２　、３　、３’　、　４’−ジフェニールテトラカル
ボン酸−無水物、４．４’−ジアミノジフェニールエー
テルのジアミン、有機極性溶媒であるＮメチμｍ２−ピ
ロリドンよりポリアミック酸溶液を作シ、実施例１と同
じ方法で印刷、硬化し液晶表示素子を作った。この液晶
表示素子について試験ム、試験Ｂを行ったところ実施例
１とほぼ同じ結果が得られた。また電極の見え具合も同
じであった。

以上のように本発明方法は、配向膜の形成の際に所定の
組成−のポリアミック酸溶液を用い、クッション層を有
する凸版材により印刷し、熱硬化させて配向膜を形成し
ているので、耐環境性に優れ信頼性の高い液晶表示素子
を得ることができる。

また本発明方法においては凸版印刷法を用いているため
、電極端子群上の配向膜を取シ除くための複雑な工程が
不要となシ、生産工程が簡易化され生産性を大幅に向上
でき、生産の自動化が極めてるため、過度の印圧を吸収
し凸版材の寸法通りの印刷をすることができ、また印刷
インクとしても著しく低粘度のものを用いることができ
るので高精度の印刷画像を得ることができる。従って高
配向膜の膜厚および寸法が極めて高精度で実できるため
、高品質、高信頼性を有する液晶表素子を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ム）〜（ＤＪは本発明方法における印刷工程−
例を説明するための図、第２図は同印刷工程おいて用い
る凸版材の斜視図、第３図は同凸版のレリーフ層の拡大
斜視図、第４図は本発明力の一実施例によシ製造された
液晶表示素子の富１図である。 ２・・・・・・インク層、３・・・・・・凸版材、６・
・・・・・薄Ｌ７・・・・・・レリーフ層、９・・・・
・・クッション層、１（・・・ガラス基板、１１・・・
・・・透明゛導電膜（透明寛仁１２・・・・・・配向膜
、１４・・・・・・液晶。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１４＠１
図 第４図 手続補正書 昭和６６年１２月４　日 特許庁長官殿 ｌ事件の表示 昭和６６年特許願第１２９９０４　号 ２発明の名称 液晶表示素子の製造方法 ３補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　許　　出　　願　　入
量　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　
（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　　　　
山　　　下　　　俊　　　彦４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内 ６補正の対象 ６、補正の内容 （１）明細書第６頁第１１行目と第１２行目の間に以下
の文を挿入いたします。 「　また一般の印刷に使用されている凸版印刷を用いて
配向膜を形成する方法が考えられる。 従来のオフセット校正機を利用した凸版オフセット印刷
方法は、インキ塗布板の上に設けられた印刷すべきパタ
ーン形状に内応して凸部を有する凸版に印刷インキが塗
布され、次に固定体上に設けられだ°ゴムブランケット
胴に凸版上の塗布インキが転写される。この転写された
塗布インキは被印刷体へ再度転写され、パターン印刷は
完了する。すなわちインキ塗布板上の凸版印刷パターン
は、ゴムブランケット胴を介して、そのまま再度被印刷
体へ転写される。 このような構成のオフセット校正機は、印刷圧が１０〜
〜４０〜と極めて高く、被印刷体が液晶表示素子基板の
ようなガラス板の場　　□合には基板を破損し易いこと
や、２度の転写が行われるため、凸版の印刷パターン寸
法を忠実に再現することが難しいなどの問題がある。さ
らにこのオフセット校正機に使用される印刷インキは、
その粘度が通常、１ｏＯＣｐを超える粘度が要求される
ため、液晶表示素子に必要とされる配向膜形成に前記の
方法およびインキ粘度で膜厚を１００人〜２ｏＯｏ人に
形成することは極めて困難となる。 印刷パターンを高精度でかつ均一な薄膜とするためには
、ポリアミック酸溶液が低濃度である必要があり、その
だめには溶剤を含めた印刷適性に優れた低粘度印刷イン
キの組成および印刷方法が重要である。」 （２）同第５頁第１９行目〜第２ｏ−ｃｒ目、第６頁第
１行目〜第２行目、第１１頁第１９行目〜第２０行目お
よび第１６頁第２行目〜第３行目の「ジフェニールテト
ラカルボン酸−無水物」を「ジフェニールテトラカルボ
ン酸無水物」に補正いたします。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方のガラス基板に透明電極を有する
   ２枚のガラス基板間に液晶層を介在させて構成される液
   晶表示素子の前記透明電極を被ってガラス基板上に配向
   膜を形成する際に、下記式で示されるポリアミック酸の
   溶液を用い、クッション層を有する凸版材により所定の
   パターン状に凸版印刷し、熱硬化させて配向膜を形成す
   ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. （２）配向膜の膜厚を６００Ｘ〜１０ｏＯムにすること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の液晶表
   示素子の製造方法。