JPH0346625A - 液晶表示用配向膜の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明（よ　液晶配向技術を必要とする、あらゆる液晶
表示バネ瓜　電子−光学デバイスなどに利用される配向
膜製造方法に関する。

従来の技術 従来の液晶表示用配向膜の典型的な製造方法の一つ（よ
　液晶表示用基板の表面にポリイミド系などの有機薄膜
を形成した後、その有機薄膜の表面をナイロン系などの
不織布でもって特定の一方向に擦る、いわゆるラビング
処理をすることによって、主としてそのラビング方向に
液晶分子を配向させる機能をイ１与する方法であっ氾 発明が解決しようとする課題 この従来法（よ　摩滅によるゴミが発生し　そのゴミに
よる配向乱れが生じる、また有機膜１１＋の表面が摩擦
による機械的損傷　あるいは異物による引っかき傷を受
は易く、やはり配向乱れが生ヒ表示品質を損なうこと等
の課題を有する。また実用表示基板（よ　絵素電楓　絵
素カラーフィル久アクティブ素子、配線などを搭載して
おり、従って有機薄膜表面には凹凸が存在し　この凹凸
の端部から配向乱れが生じる、あるいは凹部はラビング
され方が弱く配向規制力か弱Ｌ）。特に　品枯細度の表
示基板では凹凸のピッチが短くなり、それだけ配向乱れ
（例えは逆捻れドメイン、逆デルＩ・ドメイン、非配向
領域など）が増加するという課題を持っていた 本発明は配向乱れの少なし＼　表示品質が高く、製造歩
留まりの高い配向膜の製造方法を提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明の配向膜の製造方法は　液晶表示用基板の表面に
有機膜を形成した後、前記有機膜の表面をある特定の一
方向に一様に流動する流体に接触させることによって、
前記有機膜の表面を延伸し表面分子を配向させる方法で
ある。また　使用する流体は気体であってＬ　液体であ
ってもよい。

それらは安価で、化学的に安定な物質であればよい。

作用 有機膜の表面が液晶を配向させる機能を有するのは　有
機膜の表面高分子の主鎖あるいは側鎖が配向しているこ
とによる。この表面高分子を配向させるに（よ　有機膜
表面に延伸応力を加えればよい。この延伸応力を加える
のに　従来は固体（例えは不織布の繊維）で一方向に擦
っていた　すなわちラビング処理をしていた 本発明の方法で（よ　有機膜の表面に延伸応力を加える
のに　−・方向に一様に流動する気体あるいは液体を接
触させる。この除　表面高分子は流体分子と相互作用を
もち、流体分子持っている運動エネルギーの一部を受取
在　すなわち延伸応力を受ける。

実施例 以下に　本発明の実施例について説明する。

さきに　本発明の基本的作用を更に具体的に説明する。

液晶表示用基板の表面に有機膜を形成した後、前記有機
膜の表面をある特定の一方向に一様に流動する流体に接
触させることによって、前記有機膜の表面を延伸し　表
面分子を配向させる力交　ここ玄　表面高分子が延伸応
力を受けるためには流体分子に付与すべき運動エネルギ
ーが流体分子間の相互作用エネルギーまたは流体分子と
表面高分子との相互作用エネルギーよりも常に僅かでも
大きいことが必要である。

流体が気体の場合に（よ　表面高分子に直接に接触し　
相互作用をする気体分子によって、その相Ｆ１作用と同
じ大きさの延伸応力を表面高分子が受けると近似できる
。この時の延伸応力の強さ（よ気体一分子当りの表面高
分子とのファンデアワールス相互作用の強さと単位時阻
　単位表面積当りの表面に接触する気体分子の数との積
で決まる。

一方、流体が液体の場合に（よ　液体分子間の相互作用
と、液体分子と表面高分子との間の相互作用との大小関
係によって様子が異なる。液体分子間の相互作用の方が
大きい場合に（よ　上記気体の場合と同様のモデルで近
似できる。液体分子と表面高分子との間の相互作用の方
が大きい場合に（よ表面高分子に直接に接触する液体分
子によって延伸応力を受けることは少なく、むしろ表面
に吸着した液体分子を介して間接的に延伸応力を受ける
と近似できる。この時の延伸応力の強さ（よ　液体分子
当りの液体分子間の相互作用の強さと単位時限　単位表
面積当りの表面吸着層に次々と接触する液体分子の数と
の積で決まる。

いずれにしても、延伸応力を高めるに（よ　流体分子と
有機高分子との相互作用の犬き坂　あるいは流体分子間
の相互作用の大きな流体の材質を選び、密度の高い流体
を用し＼　流体の速度を高めることが有効である。気体
は分子間相互作用が弱く、密度が低いので流動速度を高
くする。液体は密度が高いので流動速度は低くても良い
力丈　それでも流動エネルギーが粘性抵抗（分子間相互
作用）あるいは表面吸着力に打ち勝つ程度の流動速度は
必要である。

次に　流体の運動エネルギーを効率よく延伸応力に変換
させるに（よ　流体分子が有機膜表面と接する時点で、
流体の流れの方向を有機膜表面に平行にするのが理想的
である。流体の流れの方向が有機膜表面から傾斜するに
つれて、表面との衝突エネルギー（最終的には熱エネル
ギーになる）に消費されて、延伸応力への変換効率が低
下する。

従って、−様に一方向に平行流動している流体の流れを
作り、その流れの中に有機膜表面がその流れの方向と平
行になるように基板を静置させる、あるいはゆっくりと
移動させる方法が望ましい。

また　−様に一方向に回転円運動している流体の流れを
作り、その回転流動の中に有機膜表面がその円流動の接
線方向と平行となるように基板を静置させる、あるいは
ゆっくりと移動させる方法が望ましい。

この様にして得られる延伸応力によって有機膜表面の高
分子鎖を十分に配向させるに（ｌ！、その高分子鎖のミ
クロブラウン運動が起こり始める温度、即ちガラス転移
点よりも高い温度にその有機膜表面を保持しながら、流
動体と接触させる方法がまた効果的である。

また流体が気体の場合に（上　気体分子の飛走する平均
自由行程を長くし　気体分子を加速し　気体分子に効率
よく流動エネルギーを付与するために（よ　雰囲気を減
圧真空にすることがまた有効である。

実施例１ 表面に表示電極としてストライプ状透明ＩＴＯ電極とそ
のストライブ状電極間にストライプ状光遮蔽用クロムと
を交互に配したパターンをもつガラス基板を用い丸　」
二記ＩＴＯ電極の幅は１５０μｍ、　１００μｍ１　　
および５０μｍの３種類を用意しｔ−ｏ　　電柵の厚み
は５００Ａと一定とし九　電極間距離も２０μｍと一定
とした　したがって上記光遮蔽クロムの幅は２０μｍで
ある。なおりロムの厚みはすべて２５０ＯＡと一定とし
九　したがってＩＴＯ電極表面と光遮蔽クロムの表面と
の段差は２０００Ａである。次に　これらの基板表面全
面にポリイミド系有機膜剤をスピンナーを用いて塗布り
、、２５０°Ｃの温度で２時間硬化させ、厚み８００Ａ
の均一な有機膜を設けた 次に゛　有機膜の表面に延伸応力を加えて膜表面の高分
子を配向させるために　本発明の流体に接触させる方法
を用いた。流体としてノズルの先端から噴出する流速１
００ｍ／ｓｅｃの空気を用いた　空気の流線方向に対し
て有機膜面を３°の角度だけ傾けて、かつ空気の流線方
向と電極およびクロムのストライプの方向とが直交する
様に配置し　基板を１２０°Ｃの温度に保持しながら、
有機膜表面を流速］００ｍ／ｓｅｃの空気に５分間接触
させた　この様にして本発明の配向処理を行なった 一方、比較例として、従来のラビングによる有機膜表面
の配向処理を行なった　市販のナイロン製不織布を用い
てストライプの方向と直交する方向に通常のラビング処
理を行なった これらの配向処理した一対の基板を用いてセルギャプ４
．１μｍの９０°右捻れツイストネマティック型単純マ
トリックス液晶セルを組立て、ネマティック液晶（メル
クＺＬＩ−２７８８−１００にメルクＣＢ−１５を０．
１％添加）を注入し１．　　これらの液晶セルについて
、偏光顕微鏡を用いて逆ツイストドメインの発生状況を
観察した その観測の結果、発生した左捻れツイストドメインの面
積割合を表１に示机 表１　逆ツイストドメインの発生状況 これらの結果から分かるように　本発明の流体接触法に
よる配向処理では逆ツイストドメイン面１〇− 積割合は表示電極幅が５０μｍの高密度画素でも０．１
％以下であり、実用上表示品質には何等問題はない。

これに対して、従来のラビング法による配向処理では表
示電極幅が１５０μｍの低密度画素では逆ツイストドメ
イン面積割合は０．１％以下と問題はない力（１００μ
ｍ画素では逆ツイストドメイン面積割合は１％もありコ
ントラストなどの表示品質は低下する。さらに５０μｍ
の高密度画素になると逆ツイストは５％と増加し　表示
品質は著しく低下し実用上問題となる。

実施例２ ガラス基板上にＴＰＴ素子アレイ、表示電極アレイなど
を配した基板と一方ガラス基板」二に全面共通電極　さ
らにその上に派緑　　青のカラーフィルターアレイを配
した基板とを対向させて用いた　画素ピッチは縦７０μ
孔　横１００μｍであり、各画素間の光遮蔽ブラックス
トライブの幅は横線２０μｍ、縦線３０μｍである。し
たかって一画素の表示面積は縦５０μｍ×横７０μｍで
あ１す る。またＴＦＴアレイ基板表面の表示電極面を基準にし
た最大凹凸は５０００Ａであり、カラーフィルター基板
表面の最大凹凸は１μｍである。

これらの一対の基板表面全面に　実施例１と同様にして
均一な厚み８００Ａのポリイミド系有機膜を設けた 次に　有機膜に対して本発明の流体接触法による配向処
理を行なっｔも　　その方法は２種類の方法によっ１．
　　その一つは流速１ｍ／ｓｅｃで円回転（半径３２ｃ
ｍ）する純水を流体として用いた　基板温度は６０°Ｃ
に保持し起　基板表面か上記円回転の接線方向と平行に
なるように　かつ純水の流線方向が縦線ストライプの方
向に対して４５°の角度になるように設置して配向処理
をし氾　もう一つの方法１瓜　１０−’気圧の減・圧下
で１２０°Ｃの温度で加熱蒸発させたＰ　ＣＨ系液晶分
子の蒸気を流体として用いた　ここで蒸気の流線方向力
丈　基板表面に対してほぼ平行になる様に　また縦線ス
トライプの方向に対して４５°の角度になるように設置
して配向処理をした ２− 一方、従来例としてラビングによる有機膜表面の配向処
理を行なった　市販のナイロン製不織布を用いて縦線ス
トライプの方向と４５°の方向に実施例１と同様に通常
のラビング処理を行なったこれらの配向処理した一対の
基板を用いて緑画素でのセルギャプが４．１μｍの９０
°右捻れツイストネマティック型液晶セル（ＴＰＴおよ
びカラーフィルター搭載）を組立て、実施例１と同様の
ネマティック液晶を注入した　これらの液晶セルについ
て、偏光顕微鏡を用いて逆ツイストドメインの発生状況
（左捻れツイストドメインの面積割合）を観測した その結果、従来のラビング法による試料では発生した逆
ツイストドメインの面積割合は１５％もみられたのに対
し　本発明の流体接触法で（よ　即ち水の円回転法およ
び液晶蒸気法のいずれにおいても逆ツイストドメインの
発生は全く検出されなかった さらに本発明の流体を用いる配向処理法ζよ　」二記の
ＴＮ配向処理例以外に　５ＴＮ（２３０”〜２７０°）
３− 配向処理　強誘電性液晶の配向処理においても、逆捻れ
などの配向乱れのない均一配向を得る」二において極め
て有効である。

な籾　前記気体の流速は］　Ｏｍ／ｓｅｃ　−７００ｍ
／ｓｅｃが望ましく、また　液体の流速は］　Ｏｃｍ／
ｓｅｃ〜］　Ｏｍ／ｓｅｅであることが望ましい。

このように　従来の固体との接触摩擦によるラビングで
（よ　表面に凹凸のある有機膜表面（よ　凸部は強くラ
ビングされるが凹部はラビングされ難いあるいはされな
いことが起こる。節板　配向乱れが生じる。

これに対し　本発明の配向処理法は　有機膜表面を流動
する液体または気体と接触させ、その流動エネルギーに
よって表面高分子を延伸配向させる。この味　液体分子
または気体分子は有機膜表面の凹部とも接触するので、
表示画素の隅々まで有機膜面を配向処理することができ
る。したがって、配向乱れの極めて少ない液晶配向状態
を得ることができる。

４ 発明の効果 以」二述べたように　本発明の流体を用いる配向処理法
（よ　従来のラビング法と比較して、逆捻れドメインな
どの配向乱れの無いあるいは極めて少ない均一液晶配向
状態を得るのに極めて有効である。

また　本発明の配向処理法（よ　従来のラビング法に比
べて、摩耗による微細ゴミ、異物の発生やイ」着が極め
て少ない。したがって、それらによる配向乱れが起こら
なＬ＼　また製造歩留まりが向上するという効果もある
。

さらに　本発明の配向処理法（よ　従来のラビング法に
比べて、処理時間を短くすることができる、また次から
次へ連続的処理が可能であるなどの量産性において優れ
ているという効果が大きし）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶表示用基板の表面に有機膜を形成した後、前
   記有機膜の表面をある特定の一方向に一様に流動する流
   体に接触させることによって、前記有機膜の表面を延伸
   し、表面分子を配向させることを特徴とする液晶表示用
   配向膜の製造方法。
2. （２）液晶表示用基板の表面に有機膜を形成した後、前
   記有機膜のガラス転移温度以上、融点以下の温度範囲に
   前記有機膜の表面を保持し、前記有機膜の表面をある特
   定の一方向に一様に流動する流体に接触させることによ
   って、前記有機膜の表面を延伸し、表面分子を配向させ
   ることを特徴とする液晶表示用配向膜の製造方法。
3. （３）ある特定の一方向に一様に流動する流体が気体で
   あることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示
   用配向膜の製造方法。
4. （４）ある特定の一方向に一様に流動する流体が液体で
   あることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示
   用配向膜の製造方法。
5. （５）有機膜の表面を流動する流体に接触させるに際し
   て、その雰囲気が減圧真空であることを特徴とする請求
   項３記載の液晶表示用配向膜の製造方法。
6. （６）ある特定の一方向に一様に流動する気体あるいは
   液体が液晶材料であることを特徴とする請求項１または
   ２記載の液晶表示用配向膜の製造方法。