JPS6366540A

JPS6366540A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPS6366540A
Application number: JP61212261A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Wakemoto; 博文分元; Shoichi Ishihara; 將市石原; Yoshihiro Matsuo; 嘉浩松尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-25

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】産業上の利用分野本発明は、ポリイミド配向膜を備えた液晶表示装置の製
造方法に関する。

従来の技術一般Ｋ、液晶表示装置において、良好な表示特性を得る
ためには、液晶を一定方向に配向させ、単結晶（モノド
メイン）化する必要がある。液晶をモノドメイン化する
ためには、界面効果により、液晶を一定方向に配列させ
る必要があシ、そのために液晶表示装置には、必ず配向
膜が設けられている。

配向膜の材料としては、５１ｏ２等の無機蒸着膜やポリ
イミド、ポリビニルアルコールのよウナ有機高分子薄膜
等が挙げられるが、製膜の容易さ、配向の安定性、信頼
性等の点から、ポリイミド膜をやわらかめ布でラビング
処理したものが広く使用さ九ている。

ポリイミド膜は、たとえばピロメリット酸無水物と４．
４′−ジアミノフェニルエーテルから得られるようなポ
リアミド酸の溶液を、基板上にスピンコード、印刷等に
よシ塗布した後、約３００℃で３０分から２時間程度焼
成することＫより脱水縮合させて得られる。このように
従来的３ｏｏ℃の高温処理により、構造式（１）で示す
ポリアミド酸膜を、はぼ１００チ近くイミド化閉環した
構造式（Ｄで示すポリイミド膜にして、配向膜として用
いていた。

（ＩＩ）ところで、配向膜の形成は、液晶表示装置の基板上で直
接行う必要があり、しかも、当然、液晶と接する表面に
形成する必要がある。そこで、アクティブマトリクス駆
動方式で基板上にＴＦＴを形成したシ、カラー表示のた
めのカラーフィルタを基板上に形成する場合は、これら
を形成した後に、ポリアミド酸溶液を塗布し、熱処理に
よってイミド化反応を進行させ、ポリイミド配向膜を形
成しなくてはならな−。

したがって、プラスチックフィルムのような耐熱性の低
い基板を用いた場合や、基板上に設けたＴＰＴや、カラ
ーフィルタ等が高温処理によシ特性の劣化を起こすよう
な場合には、約３００℃という高温処理は行えない。

イミド化反応を８０％以上進行させるためには、一般に
、少なくとも２００℃以上の熱処理温度が必要である。

しかし、プラスチック基板や、高分子材料を用いたカラ
ーフィルタなどでは、２００℃以上の熱処理温度には、
はとんど耐えられず、２００℃以下の温度で熱処理する
必要がある。アモルファスシリコンＴＰＴ等においても
、高温処理は特性変動を起こすことから、２００℃以下
で熱処理することが好ましい。

このような２００℃以下の熱処理温度では、一般にイミ
ド化反応は８０％以下しか進行せず、ポリイミド−ポリ
アミド酸共存膜となる。・そして、このようなポリイミ
ド−ポリアミド酸共存膜を配向膜として用いて液晶表示
装置を構成すると、以下に示すような問題がある。

たとえば、ポリイミド−ポリアミド酸共存膜は、はぼ１
００％イミド化が完結した膜に比べて、膜質がやわらか
い。そのため、液晶層内にゴミ等の異物が存在する場合
、対向ショートを起こしやすい。

また、はぼ１００％イミド化した膜に比べて、おそらく
、残存するアミド酸が原因して、電気抵抗が低いため、
とくにアクティブマトリクス方式においては、画面のち
らつき等、画質低下の原因となる。

さらに、吸湿性が高いことなどから考えて、液晶表示装
置の信頼性の観点からも、問題が発生する可能性がある
。

このような、問題点を解決するためには、２００℃、好
ましくは、それ以下の温度で、少なくとも８０％以上、
イミド化反応を完結させる必要がある。そのだめの方法
として、２つの方法が提案されている。

１つは、可溶性ポリイミドを用いる方法で、これは、分
子構造を改変することにより、ポリイミドの溶解性を高
め、すてにイミド化が完結したポリイミド状態で溶液を
塗布し、溶媒を蒸発させることにより、ポリイミド膜を
得るものである。この方法では、確実に、はぼ１ｏｏ％
近くイミド化した膜が得られるが、得られた膜が通常の
脱水イミド化によって得られるものより、やわらかかっ
たり、湿度等の製膜環境のコントロールが難かしいなど
の欠点がある。

もう１つの方法は、イミド化反応の促進剤を加える方法
である。イミド化反応は、たとえばピリジン、キノリン
などの有機塩基や酸等により融媒作用をうけることが知
られている。溶液中では、このような促進剤を反応系中
に添加することにより、イミド化反応は、より低温で起
こるようになり、触媒を加えない場合に比べて、同温度
でより高いイミド化反応率を示す。

発明が解決しようとする問題点しかし、ポリアミド酸溶液を塗布して配向膜のような数
１００〜２０００人程度の薄膜を形成する場合は、１０
０℃以下の低温で溶媒（一般に、Ｎ−メチルピロリドン
やＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド等が用いられている）
が蒸発してしまう。

このため、蒸気圧の高いイミド化促進剤を用いた場合は
、溶媒と共に留去してしまい、イミド化促進の効果が全
くない。

また、蒸発しにくいイミド化促進剤を用いた場合でも、
溶媒が蒸発してしまうことによ、って・促進剤の移動度
が大きく低下してしまい、１１とんど促進効果をもたら
さない。また、イミド化促進剤が、膜中にそのまま残る
ことになシ、電気特性等に、悪影響を与えることも考え
られる。

、このように、ポリアミド酸溶液を塗布後、加熱イミド
化を行う場合、イミド化促進剤を用いない場合は勿論、
促進剤を用いた場合でも、通常のイミド化条件では、２
００℃以下で８０係以上イミド化した配向膜は得られな
い。

問題点を解決するための手段ポリアミド酸溶液を塗布した後、１密閉容器中加圧下に
おいて加熱する。この際、ポリアミド酸溶液中に、有機
酸無水物を含有させる。その後、常圧または減圧下に、
２００℃以下の温度で加熱し、溶媒を蒸発させて、ポリ
イミド配向膜を得る。

作　　用常圧下、開放系の製膜条件では、特に配向膜のような数
１００〜２０００人程度の薄膜を形成する場合、ポリア
ミド酸溶液を塗布後、加熱により溶媒が、すばやく蒸発
してしまう。そのため、系が硬くなり、閉環に必要な分
子運動が抑制されて反応が停止する。反応をさらに進ま
せるためには、分子運動が可能となる軟化点以上に温度
を上げる必要がある。この軟化点は、イミド化反応率と
ともに上昇するために４ｓｏ％以上のイミド化率を達成
するためには、２ｏｏ℃以上の高温で製膜する必要があ
る。

しかし、溶媒が蒸発しないように密閉容器中、加圧下に
加熱することにより、分子運動の自由度が高まシ、さら
に、イミド化によシ発生する水を有機酸無水物で除去す
ることによって、常圧下、開放系の場合に比べて、同温
度でより高いイミド化反応率を達成できる。

実施例本発明の液晶表示装置の製造方法において、ポリイミド
配向膜の作製方法以外は、一般の液晶表示装置と何ら変
わりがないため、その部分について゛は省略し、ポリイ
ミド膜の作製方法についてのみ、以下Ｃ・で述べる。

本発明において、基板上にスピンコードまたは印刷によ
り塗布されるポリアミド酸溶液の溶媒としては、Ｎ−メ
チルピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジメチルポルムアミド、Ｎ、
Ｎ−ジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶媒、
さらに、ポリナミド酸の溶解性に応じて、エチルセロン
ルプ、プチルセロンルプ、エチルカルピトール、ブチル
カルピトール、シクロヘキサノール、ジグライム、ジア
セトンアルコール等のエーテル、アルコール系溶媒を単
独で、あるいは、前記非プロトン性極性溶媒と混合して
使用できる。

常圧での沸点が２５０℃以下の有機酸無水物としては、
無水酢酸、無水プロピオン酸等が挙げられ、これらは、
加水分解により生成する酢酸、プロピオン酸も常圧での
沸点が２５０℃以下である。

脱水剤として用いるこれらの有機酸無水物および脱水剤
として作用した結果生成する有機酸は、最終的に溶媒と
共に蒸発してしまうことが必要な定め、常圧での沸点が
２５０℃以下であることが好ましい。また、脱水を効率
的に行って、イミド化を促進させるためには、有機酸無
水物を少なくとイｔもポリアミド酸中のカルボキシル基の０．１．、、ｅル
以上、好ましくは、０．６倍モル以上加える必要がある
。

密閉容器中、加圧下に加熱する方法として；ま、ポリア
ミド溶液分塗布した基板をオートクレーブ中で加熱する
方法、熱可塑性高分子でできた袋の中に入れ、入口を熱
圧着して密閉系とした後、加熱する方法等が考えられる
。これによって、溶媒および有機酸無水物の蒸発が抑制
される。これらの場合、密閉系内に、ポリアミド溶液を
塗布した基板以外に、酸無水物の溶液（溶媒は、ポリア
ミド溶液と同一）を設置すると、蒸発抑制がさらに効果
的である。　− 以下に具体的な実施例により説明する。

（実施例１）ピロメリット酸無水物と４，４′〜ジアミノフエニルエ
ーテルより得たポリアミド酸の４ｗｔ％Ｎ−メチルピロ
リドン溶液１００９に無水酢酸２、ＯＩを加えた溶液を
調製した。この溶液をＣａ　Ｆ２基板上にスピンコード
によって塗布シタ。

これを、ただちに、オートクレーブに入れ、１０気圧の
圧力をかけ、第１表に示したような種々の温度で１時間
加熱した後、常圧にもどし、同温度でさらに１時間加熱
した。各々の場合のイミド化反応率を、ＦＴ−ＩＲによ
’９１７２ｏａｘ−”付近のイミド環カルボニル基の伸
縮振動の吸光度より算出して、第１表に示した。比較例
として、上記ポリアミド酸の４ｗｔ％Ｎ−メチルピロリ
ドン溶液をＣａ　Ｆ　２基板上にスピンコードし、常圧
下、各温度で２時間加熱した場合のイミド化反応率を同
様に算出して示した。いずれの場合も、作製したポリイ
ミド膜の膜厚は、約１０００人であった。

第１表よシ明らかなように、有機酸無水物を、ポリアミ
ド酸溶液中のカルボキシル基とほぼ等モル１加え、加圧
下に加熱した後、残存する溶媒。

および有機酸無水物、有機酸分蒸発させて除去すること
によって、常圧下での同温度加熱に比べて、高いイミド
化反応率が得られる。

なお、比較例においては、有機酸無水物を加えていない
が、加えた場合においても、イミド化反応率は、加えな
い場合とほぼ同様の結果であった。

第１表このように、常圧では２００℃以下で、イミド化反応率
８０％以上の膜は得られないが、本実施例においては、
２００℃以下、１７０℃においてもイミド化反応率８０
％以上の膜が得られた。

発明の詳細な説明したように、本発明の方法により作製した液晶表
示装置のポリイミド配向膜は、２００℃以下の製衷温度
で８０チ以上のイミド化反応率を達成できる。

したがって、プラスチックフィルム基板を用いｆｃ場合
や、基板上に形成したＴＰＴやカラーフィルタ等ンてよ
り、２００℃以上の温度での製膜が不可能な場合でも、
充分にイミド化した、等性の優れたポリイミド配向膜を
得ること力；可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有機高分子配向膜を形成する工程が、有機酸無水
物を含むポリアミド酸溶液を基板に塗布し、密閉容器中
加圧下、２００℃以下の温度でイミド化反応を行なった
後、常圧、または減圧下に、２００℃以下の温度で加熱
することにより行われることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
（２）有機酸無水物の常圧での沸点が２５０℃以下であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表
示装置の製造方法。
（３）有機酸無水物の含有量が、ポリアミド酸中に存在
するカルボキシル基の０．１倍モル以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第２項に記載の液晶表示装置の
製造方法。
（４）有機酸無水物の加水分解により生成する有機酸の
沸点が、２５０℃以下であることを特徴とする特許請求
の範囲第３項に記載の液晶表示装置の製造方法。