JP4972433B2 - 液晶配向膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性樹脂基板上に液晶材料を配向させるための配向膜を塗布しあるいは配向処理を行う方法に関する。

従来の液晶表示素子の製造方法としてガラス基板を用いる方法が主流であり、大型の液晶表示素子や、中小型の液晶表示素子が作製され、液晶テレビやパソコン用モニター、携帯電話などに使用されている。ガラス基板を用いた液晶表示素子は落下させるとガラスが破損したり、重量が重く、また薄板化すると、生産時に割れが生じて量産性が劣るなどの欠点がある。このため、ガラス基板に比べ破損しにくく、軽量である樹脂基板を用いた液晶表示素子（以下、樹脂基板使用液晶表示素子という）が作製されている。樹脂基板使用液晶表示素子ではパッシブマトリクス駆動のＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマティック）での量産が行われているが、アクティブマトリックス駆動に比べ、大画面化が難しくアクティブマトリックスに比べ、コントラストが劣り、高精細化を行いにくい欠点があった。そこで、近年、アクティブマトリックス駆動の樹脂基板使用液晶表示素子の開発が活発になってきている。

樹脂基板を使用することの利点の一つとして、基板に柔軟性があるため、フレキシブルな表示素子を作製できることが挙げられるが、基板を加工する際には、柔軟であることによる障害が起きることがある。
即ち、配向剤の塗布や配向処理は、通常、基板をステージに吸着した状態で行うが、樹脂基板は柔軟であるため、吸着によって基板の一部だけを固定した場合、吸着面の外周辺で、吸着面において基板に与えられた応力に由来する歪み・膨らみを生じ、配向剤の塗布や配向処理を行う基板内での位置に、ずれが生じるおそれがある。処理位置にずれが生じると、塗布時には塗布ムラの、配向処理時には配向ムラが発生することとなり、完成した液晶表示素子の品質が低下することになるため、望ましくない。

従って、本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、本発明の目的は、樹脂基板を載せるステージを改善することで、塗布ムラ・配向ムラの生じない、高品質な液晶配向膜を製造することが可能な製造方法を提供することにある。

上記の問題を解決するために、本発明に係わる液晶配向膜の製造方法は、可撓性樹脂基板上に配向剤を塗布する際あるいはラビングにより配向処理を行う際、処理ステージ上に、（Ａ）処理面を吸着する機構および（Ｂ）処理面の流れ方向における前後に基板を添わせる傾斜部と傾斜下部に設置した押さえ機構とを設け、これらの機構によって基板を固定して上記塗布およびラビングを行うことを特徴とする。

本発明によれば、塗布ムラ、配向ムラの生じない、高品質液晶配向膜を製造することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳しく説明する。図１は、従来の、樹脂基板へ配向剤を塗布又は配向膜をラビングする装置の断面図である。図１に示されているように、従来の装置は吸着機構と押さえ機構を具備し、樹脂基板の柔軟性のために、押さえ機構の近傍で歪みを生じやすい。
この歪みが、基板のステージ吸着面に対する密着を損ない、吸着による基板の固定が不完全になる。基板の吸着が不完全な場合、フレキソ印刷のような配向剤の塗布方法では、印刷版の基板に対する粘着性が勝るため、塗布時に基板がステージから引き剥がされるなどのトラブルが生じる。
また、ラビング工程においては、歪みによって生じた段差によって、ラビングの密度にバラつきが生じ、配向ムラなどの不具合が生じる。

図２は本発明の実施形態に係わる配向剤を塗布又は配向膜をラビングする装置の断面図である。図２に示されているように、この装置は吸着機構と段差部、基板押さえ機構を具備する。吸着によって生じた基板の歪みを段差部で吸収し、更に押さえ機構によって、基板をしっかりと固定することが出来る。

また、図３に示されているように、本発明の装置はロール状に巻取られた可撓性樹脂基板に対応させることも出来る。ロールから引出された樹脂基板を使用することにより、製造時の歩留まりを高めることが出来る。

本発明に使用できる可撓性樹脂基板としては、原則的に、この目的で当業者に知られている全ての可撓性樹脂基板を使用することが出来る。好ましくは、例えばポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポチエチレンナフタレート，トリアセチルセルロース，ポリアミド，ポリイミド，ポリメチルメタクリレート，ポリシクロオレフィン，シクロオレフィンコポリマー，架橋型エポキシ樹脂，架橋型アクリル樹脂，架橋型シリコーン樹脂，不飽和ポリエステル，ポリサルホン，ポリエーテルサルホン，ポリカーボネート，ポリアリレート等からなる基板が挙げられる。しかし、これらに限定されるものではない。可撓性樹脂基板の厚みは、薄すぎると応力に対する耐性が弱くなるため断裂やしわ・歪みが生じやすくなり、厚すぎると変形しにくいことによる折れなどの不具合が生じやすくなる。このため厚みの範囲としては、好ましくは５０〜３，０００μｍであり、１００〜１，０００μｍが特に好ましい。

本発明に使用できる配向膜としては、例えばポリイミドやポリアミド酸、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの高分子材料の有機膜などを用いることが出来る。膜厚として好ましくは５０Åから５，０００Å、さらに好ましくは１００Åから３，０００Åである。
また本発明に基づいて製造された配向膜付き可撓性樹脂基板は、配向膜上に液晶材料を形成することにより、光学位相差膜や光学補償膜などの光学フィルムとして用いることも出来る。
光学フィルムに使用できる液晶材料としては、公知の液晶材料すべての中から選択することが出来るが、好ましくは、重合性液晶化合物、側鎖型または主鎖型の線状または架橋状液晶ポリマー、液晶オリゴマー、あるいはこれらの材料の混合物である。

実施例１
（液晶配向膜付き可撓性樹脂基板の作製）
ポリエーテルサルホン（ガラス転移温度２２３℃）を基材とする膜厚２００μｍ、幅３００ｍｍ、長さ２０ｍの可撓性樹脂基板に透明電極としてＩＴＯ膜を形成し、基板を純水にて洗浄後、液晶配向剤を、図３に例示されている構造を有するフレキソ印刷装置を用いて塗布し、仮焼成装置としてホットプレートを用い塗布面を８０℃で1分間乾燥した後、１８０℃のオーブン内で２０分間乾燥し、ＩＴＯ膜を形成した面上に乾燥平均膜厚６００Åの塗膜を形成した。この塗膜を、レーヨン製の布を巻き付けたラビングロールを有する図３に例示されている構造を有するラビング装置を用いて、ロールの回転数４００ｒｐｍ、ステージの移動速度３０ｍｍ／秒、毛足押し込み長さ０.４ｍｍでラビング処理を行い、水洗を行った後、１２０℃のオーブン内で１０分間乾燥した。配向膜の塗工状態を目視で確認したところ、均一の配向膜が形成されていた。

（液晶表示素子の作製）
配向膜付き可撓性樹脂基板を、ロールから長さ３００ｍｍにて２枚切り出し、一方の基板の配向膜形成面の外縁に、直径６μｍの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布し上側基板とした。もう一方の基板に直径６μｍの球状スペーサーを散布し下側基板とした。ツイステッドネマティック（ＴＮ）型の液晶セルを形成するため、上側基板と下側基板が９０°の角度にて相対する様（図４）に重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化させた。次いで、液晶注入口より、ネマティック型液晶（メルク社製、ＭＬＣ−６２２１）を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止した。上下にクロスニコルになる様偏光板を貼り合わせて液晶表示素子を作製した。

（液晶表示素子の評価）
２３℃にて３Ｖ（矩形波６０Ｈｚ）にて電圧を印加し、セルに表示ムラが見られるか確認した。表示状態は均一な黒表示が得られ、良好なセル品質が確認できた。

比較例１
図１に例示されているラビング装置を用いてラビング処理を行った以外は実施例１と同様に、液晶表示素子を作製し、セルの表示状態を確認した。黒表示の状態は不均一であり、セル品質は不良であった。

従来の、ロールから引出された可撓性樹脂基板に対する配向膜塗工・配向処理を行う装置の模式図。 本発明の、可撓性樹脂基板に対する配向膜塗工・配向処理を行う方法のための装置の基本構造を示す模式図。 巻出しロールと巻取りロールを備えた、本発明の可撓性樹脂基板に対する配向膜塗工・配向処理を行う方法のための装置の模式図。 ２枚の配向膜付き可撓性樹脂基板の重ね合せ方向を説明するための説明図。

Claims (1)

1. 処理ステージ上で可撓性樹脂基板上に配向剤を塗布する際あるいはラビングにより配向処理を行う際、処理ステージ上に、（Ａ）処理面を吸着する機構および（Ｂ）処理面の流れ方向における前後に基板を添わせる傾斜部と、傾斜下部に設置した押さえ機構とを設け、これらの機構によって基板を固定して上記塗布およびラビングを行うことを特徴とする、液晶配向膜の製造方法。
   

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