JP2001125107A - 配向膜の製造方法及び液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配向膜を形成する工程の短縮化を可能にし、
配向膜の配向性を広範囲で制御することを可能にする、
配向膜の製造方法及びコントラストの良い表示品質の優
れた液晶表示装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 透明電極１１ａ、１２ａを形成した基板
１１、１２の表面上に、可溶性の配向性高分子を所定の
溶媒に溶解した配向性高分子溶液を塗布し、配向性高分
子溶液膜１１ｂ１、１２ｂ１を形成した後、配向性高分
子溶液膜１１ｂ１、１２ｂ１に表面温度が１５０℃〜２
００℃になるように、マイクロ波を照射することによ
り、乾燥し、配向性高分子膜１１ｂ２、１２ｂ２を形成
する。その後、ラビング法などの配向処理を行うことに
より配向膜１１ｂ、１２ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配向膜の製造方法及
び液晶装置の製造方法に係り、特に可溶性の配向性高分
子を所定の溶媒に溶解した配向性高分子溶液を用いる配
向膜の製造方法及び液晶装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に一般の単純マトリックスタイプの
液晶装置１００の概略断面図を示し、この液晶装置の構
造を簡単に説明する。

【０００３】図３に示すように、基板１０１と対向基板
１０２とをそれぞれの基板の周縁部においてシール材１
０４を介して所定間隔で貼着し、基板１０１、対向基板
１０２間に液晶を封入することにより液晶セルが形成さ
れる。基板１０１と対向基板１０２の内面上にはそれぞ
れ透明電極１０１ａ、１０２ａが形成されている。透明
電極１０１ａ、１０２ａを形成した基板１０１、１０２
の内面上にはさらに液晶を配向させるための配向膜１０
１ｂ、１０２ｂが形成されている。また、基板１０１及
び対向基板１０２の間の距離を一定に保つためのガラス
やプラスチック、セラミックなどから形成される球状の
スペーサー１０３が基板１０１、対向基板１０２間に配
置されている。液晶セルに注入されている液晶は配向膜
１０１ｂ及び１０２ｂの配向性に従って配向され、液晶
層１０５が形成される。また、図示は省略しているが、
液晶セルの裏表には偏光板などが取り付けられている。

【０００４】従来から、ＴＮ(Twisted Nematic)モード
やＳＴＮ(Super Twisted Nematic)モードなどの液晶表
示装置においては、液晶分子を所定の方向に配向させる
ための配向膜を形成する方法として、透明電極１０１
ａ、１０２ａを形成した基板１０１、１０２上に配向性
を有するポリイミド膜などの配向性高分子膜を形成した
後、荷重下で配向性高分子膜の表面をレーヨン、ナイロ
ンなどの布で一定方向にこする（ラビングする）ラビン
グ法や配向性高分子膜の上方の所定の方向から紫外線を
照射する方法などにより配向処理を施す方法が知られて
いる。

【０００５】配向性高分子膜を形成する方法としては、
配向性を有する可溶性ポリイミド等の可溶性の配向性高
分子を所定の溶媒に溶解した配向性高分子溶液をスピン
コート法や印刷法などの方法により、透明電極１０１
ａ、１０２ａを形成した基板１０１、１０２上に均一に
塗布し、配向性高分子溶液膜を形成した後、溶媒を除去
し乾燥することにより形成する方法が一般的に行われて
いる。

【０００６】上記の方法によれば、用いる配向性高分子
の分子構造とラビング法や紫外線照射などによる配向処
理との組合せにより、配向膜の配向方向やプレティルト
角を制御することが可能となり、液晶の配向を制御する
ことができる。

【０００７】ガラス等の耐熱性材料を基板とした時の従
来の配向性高分子溶液膜の乾燥は、配向性高分子溶液膜
を形成した単数又は複数の基板を高温炉に入れ、約２０
０℃で１〜２時間程度乾燥させる方法、液晶表示装置の
製造工程において、１８０℃〜２００℃に設定された赤
外炉下を２０分から３０分間かけて通過させる方法など
により行われている。

【０００８】一方、ポリカーボネート、ポリアクリレー
ト、ポリエーテルサルフォン等の柔軟性があり、ガラス
等に比較して熱膨張が大きく、耐熱性の低い有機高分子
材料から形成される厚さ０．２ｍｍ以下のプラスチック
フィルムを基板とする時には、前記の有機高分子材料の
耐熱温度が最高１２０℃であるため、用いる配向性高分
子溶液の溶媒の沸点を１２０℃以下に調整し、配向性高
分子溶液膜の乾燥は高温炉や赤外炉で１２０℃以下で３
時間以上加熱することにより行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ガラス等の耐熱性材料
を基板とする時には、従来の配向性高分子溶液膜の乾燥
工程においては高温炉を用いた場合で１時間以上、赤外
炉を用いた場合でも２０分以上の時間がかかり、さらに
プラスチックフィルムを基板とする時には１２０℃以下
の低温で加熱しなければいいけないので、３時間以上の
長時間を要するため、生産効率が非効率的であった。

【００１０】また、プラスチックフィルムを基板とする
時に配向性高分子溶液の溶媒の沸点を１２０℃以下に調
整するために、溶媒中の低沸点溶媒の比率を高くし、ま
た低沸点溶媒の比率の高い溶媒にも溶解できるようにポ
リイミドの分子構造を変えて、対応している。

【００１１】例えば、ガラスなどの耐熱性材料からなる
基板の場合にはポリイミド溶液として、Ｎ−メチル−２
−ピロリドンやγ−ブチロラクトンなどの沸点が２２０
℃付近の主溶媒と、エチレングリコールモノエチルエー
テルやエチレングリコールモノブチルエーテルなどの沸
点が８０℃付近の低沸点溶媒とを８対２などの割合で混
合し、沸点を１５０〜１８０℃とした溶媒にポリイミド
を溶解したものが用いられる。

【００１２】しかしながら、プラスチックフィルムを基
板とする場合には溶媒に占めるエチレングリコールモノ
エチルエーテルやエチレングリコールモノブチルエーテ
ルなどの低沸点溶媒の割合を高くしなければならず、溶
解できるポリイミドの分子構造に制限が生じるようにな
る。その結果、ポリイミドの分子構造の制限により、得
られる配向膜の配向性に制限が生じるという問題があ
る。

【００１３】また、従来技術による配向性高分子溶液膜
の乾燥工程では溶媒が完全に除去されず、残留溶媒が配
向膜の配向性に影響を与え、配向性に制限が生じるとい
う問題がある。配向膜の配向性により液晶の配向が制御
されるため、配向膜の配向性が制限される場合には得ら
れる液晶表示装置の表示性能が制限される。特に配向膜
に高プレティルト角が得られないため、配向膜に高プレ
ティルト角を必要とするＳＴＮモードでは表示性能に限
界があるという問題がある。

【００１４】例えば、ＳＴＮモードで、液晶を２４０度
ツイストさせるためには配向膜のプレティルト角を５〜
６度、液晶を２５０〜２５５度ツイストさせるためには
配向膜のプレティルト角を７〜８度に設定する必要があ
る。しかしながら、低沸点溶媒の比率を高くしたポリイ
ミド溶液を用いた場合には、次の工程であるラビング法
又は紫外線照射などによる配向処理と合わせても４〜５
度のプレティルト角を得るのが限界であり、その結果、
液晶を２４０度ツイストさせるのが限界である。

【００１５】また、強制的に２４０度以上までツイスト
をさせることも可能だが、その際にはセル厚の分布の表
示品質への影響が大きくなるという問題が生じる。

【００１６】ＳＴＮモードの液晶表示装置においては、
Δｎ・ｄ値（但し、Δｎは液晶の屈折率、ｄはセル厚）
の変化により光の透過率が変化することが知られてお
り、Δｎ・ｄ値の変化、すなわちセル厚ｄの分布が大き
いと光透過率すなわち明るさに分布が発生するため、コ
ントラストが低下する。Δｎ・ｄ値の変化すなわちセル
厚ｄの分布が大きいと、ＳＴＮモードでは位相差板で独
特の黄色や青色の着色をなくし、白黒に補償することが
行われるが、このとき、光学特性が悪化し、表示に色む
らが生じてしまう。また、セル厚ｄに分布があると液晶
の急峻性が悪化し、コントラストが低下する。このよう
にＳＴＮモードの液晶表示装置においてはセル厚ｄの分
布が大きいと、コントラストが低下し、表示に色むらが
生じるため、表示品質が悪化することが知られている
が、通常はセル厚ｄの分布が±０．１〜０．２μｍ以上
の時にこの問題は生じる。しかしながら、強制的に２４
０度以上までツイストさせた場合においてはセル厚ｄの
分布が±０すなわちセル厚の分布が全くない状態にの
み、表示品質は良好となるが、現実的にはセル厚の分布
をなくすことは不可能であるため、得られる液晶表示装
置はコントラストが悪く、表示品質の悪いものとなる。

【００１７】そこで、本発明は上記問題点を解決し、透
明電極を形成した基板上に配向性高分子溶液を塗布する
ことにより配向性高分子溶液膜を形成した後、乾燥する
工程において、工程の短縮化を可能とし、また、基板に
影響を与えず、配向性高分子溶液膜のみを高温にし、溶
媒の完全除去を可能とすることにより、高プレティルト
角を有する配向膜を実現し、配向膜の配向性を広範囲で
制御することを可能にする、配向膜の製造方法及びコン
トラストの良い優れた表示品質の液晶表示装置の製造方
法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、液晶を所定の方向に配向させ
るための配向膜を基板上に形成するにあたり、基板の表
面上に、可溶性の配向性高分子を所定の溶媒に溶解した
配向性高分子溶液を塗布し、配向性高分子溶液膜を形成
した後、マイクロ波を照射することを特徴とする。

【００１９】また、液晶層を挟持する対向する２枚の基
板の内表面上に、順次透明電極と液晶を所定の方向に配
向させるための配向膜が形成されてなる液晶表示装置の
製造方法において、前記透明電極を形成した前記基板の
表面上に、可溶性の配向性高分子を所定の溶媒に溶解し
た配向性高分子溶液を塗布し、配向性高分子溶液膜を形
成した後、マイクロ波を照射することにより乾燥し、前
記配向膜を形成することを特徴とする。

【００２０】以上の手段によれば、配向性高分子溶液膜
にマイクロ波を照射することにより深部に存在する溶媒
分子も激しく振動されるため、短時間の乾燥を可能にす
る。また、配向性高分子溶液膜に、マイクロ波を照射す
ることにより基板を高温にすることなく、配向性高分子
溶液膜のみを高温にできるため、基板への影響が少な
く、高沸点溶媒を用いた配向性高分子溶液も使用できる
ため、用いる配向性高分子の分子構造が制限されず、さ
らに、マイクロ波を照射することにより深部に存在する
溶媒も激しく振動され、溶媒を完全に除去することが可
能となるため、高プレティルト角を有する配向膜を実現
し、配向膜の配向性を広範囲に制御することを可能にす
る。さらに、配向膜の配向性が広範囲に制御されること
により、液晶の配向が広範囲に制御されるため、コント
ラストの良い優れた表示品質の液晶表示装置を提供する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。図１に本発明に係る実施形態の液
晶表示装置１０の製造方法を示す工程図を示し、説明す
る。

【００２２】図１(a)、(b)に示すように、基板１１と対
向基板１２の表面上にはそれぞれ透明電極１１ａ、１２
ａを形成する。基板１１及び対向基板１２として、ポリ
カーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルサルフ
ォン等の有機高分子材料から形成される厚さ０．２ｍｍ
以下のプラスティックフィルムを用いる。また、図面上
では簡略化のために２本の１１ａ、１本の１２ａのみを
示しているが、実際の液晶表示装置として必要な画素数
に合わせた数（例えば、数１０本〜数１００本）の１１
ａ、１２ａを形成するものとする。

【００２３】次に、図１(c)、(d)に示すように、配向性
を有する可溶性ポリイミドなどの可溶性の配向性高分子
を所定の溶媒に溶解した配向性高分子溶液をスピンコー
ト法や印刷法などにより、透明電極１１ａ、１２ａを形
成した基板１１、１２の表面上に均一に塗布し、物理吸
着させることにより配向性高分子溶液膜１１ｂ１、１２
ｂ１を形成する。このとき、乾燥後の最終膜厚が５０〜
１００ｎｍ程度となるように形成する。

【００２４】その後、図１(e)、(f)に示すように配向性
高分子溶液膜１１ｂ１、１２ｂ１に配向性高分子溶液膜
の表面温度が１５０〜２００℃になるように、電力が１
０００〜２０００Ｗの間に設定されたマイクロ波を照射
することにより、乾燥し、配向性高分子膜１１ｂ２、１
２ｂ２を形成する。

【００２５】次に、図１(g)、(h)に示すように、配向性
高分子膜１１ｂ２、１２ｂ２の表面にラビング法や紫外
線照射などにより配向処理を行うことにより配向膜１１
ｂ、１２ｂが形成される。

【００２６】図１(i)に示すように配向膜１１ｂを形成
した基板１１の表面上にガラスやプラスチック、セラミ
ックなどから形成される球状のスペーサー１３を散布
し、スペーサー１３を介して配向膜１２ｂを形成した基
板１２を配向膜が互いに対向するように設置し、周縁部
をシール材１４で固定し、液晶セルを作製する。この液
晶セルに液晶を注入すると、液晶は配向膜１１ｂ及び１
２ｂの配向性に従って配向され、液晶層１５が形成され
る。最後に図示は省略しているが、液晶セルの裏表に偏
光板などを取り付け、液晶表示装置１０を作製する。

【００２７】本発明によれば、マイクロ波を照射するこ
とにより配向性高分子溶液膜の深部に存在する溶媒分子
も激しく振動されるため、配向性高分子溶液膜を効率よ
く、短時間で乾燥することができる。また、配向性高分
子溶液膜の表面温度を１５０〜２００℃に設定しても、
基板の温度は１２０℃以下に維持されるため、基板への
影響が少なく、プラスティックフィルムを基板とする時
でも、耐熱性基板用の高沸点溶媒を用いた配向性高分子
溶液を用いることができるため、使用できる配向性高分
子溶液の選択の幅が広がる。さらに、マイクロ波を照射
することにより深部に存在する溶媒分子も激しく振動さ
れるため、溶媒は完全に除去される。このため、従来技
術では配向膜のプレティルト角４〜５度が限界であった
のに対し、本発明によれば、６度以上の高プレティルト
角を有する配向膜を得ることができる。この結果、配向
膜の配向性を広範囲に制御することができる。さらに、
配向膜の配向性が広範囲に制御されることにより、液晶
のツイスト角を広範囲で制御でき、コントラストの良い
優れた表示品質の液晶表示装置を提供することができ
る。

【００２８】次に、前記の実施形態により製造された液
晶表示装置１０を備えた電子機器の具体例について説明
する。

【００２９】図２(a)は携帯電話の一例を示した斜視図
である。図２(a)において、２００は携帯電話本体を示
し、２０１は前記の液晶表示装置１０を備えた液晶表示
部を示している。

【００３０】図２(b)はワープロ、パソコンなどの携帯
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図２(b)
において、３００は情報処理装置、３０１はキーボード
などの入力部、３０３は情報処理本体、３０２は前記の
液晶表示装置１０を備えた液晶表示部を示している。

【００３１】図２(c)は腕時計型電子機器の一例を示し
た斜視図である。図２(c)において、４００は時計本体
を示し、４０１は前記の液晶表示装置１０を備えた液晶
表示部を示している。

【００３２】図２(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器
は、前記の液晶表示装置１０を備えたものであるので、
コントラストの良い表示品質の優れたものとなる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
向性高分子溶液膜にマイクロ波を照射することにより、
配向性高分子溶液膜の深部に存在する溶媒分子も激しく
振動されるため、配向性高分子溶液膜の乾燥工程の時間
の短縮化を可能にし、また、基板に影響を与えず、配向
性高分子溶液膜のみを高温にし、溶媒の完全除去を可能
とすることにより、高プレティルト角を有する配向膜を
実現し、配向膜の配向性を広範囲で制御することを可能
にする、配向膜の製造方法及びコントラストの良い優れ
た表示品質の液晶表示装置の製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明に係る実施形態の液晶表示装置
の製造方法を示す工程図である。

【図２】 図２(a)は上記実施形態により製造された液
晶表示装置を備えた携帯電話の一例を示す図、図２(b)
は上記実施形態により製造された液晶表示装置を備えた
携帯型情報処理装置の一例を示す図、図２(c)は上記実
施形態により製造された液晶表示装置を備えた腕時計型
電子機器の一例を示す図である。

【図３】 図３は一般の単純マトリックスタイプの液晶
表示装置の構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】 １０ 液晶表示装置 １１ 基板 １２ 対向基板 １１ａ、１２ａ 透明電極 １１ｂ、１２ｂ 配向膜 １１ｂ１、１２ｂ１ 配向性高分子溶液膜 １１ｂ２、１２ｂ２ 配向性高分子膜 １３ スペーサー １４ シール材 液晶層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶を所定の方向に配向させるための配
   向膜を基板上に形成するにあたり、基板の表面上に、可
   溶性の配向性高分子を所定の溶媒に溶解した配向性高分
   子溶液を塗布し、配向性高分子溶液膜を形成した後、マ
   イクロ波を照射することを特徴とする、配向膜の製造方
   法。
2. 【請求項２】 液晶層を挟持する対向する２枚の基板の
   内表面上に、順次透明電極と液晶を所定の方向に配向さ
   せるための配向膜が形成されてなる液晶表示装置の製造
   方法において、前記透明電極を形成した前記基板の表面
   上に、可溶性の配向性高分子を所定の溶媒に溶解した配
   向性高分子溶液を塗布し、配向性高分子溶液膜を形成し
   た後、マイクロ波を照射することにより乾燥し、前記配
   向膜を形成することを特徴とする、液晶装置の製造方
   法。