JPH0627468A

JPH0627468A - 配向膜の形成方法

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Publication number: JPH0627468A
Application number: JP20742492A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Hide; 史朝秀; Keiichi Nito; 敬一仁藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-04
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3154142B2

Abstract

(57)【要約】【構成】配向膜形成に先立って、ガラス基板11上の少
なくとも透明導電膜12に赤外線ランプ13から赤外線を照
射する。赤外線照射は、分光分布の 0.5〜3.0 μｍの範
囲内にある成分が50mW／cm²以上のエネルギーで透明導
電膜に到達するように行う。然る後、配向膜前駆体をス
ピンコート法によって透明導電膜上に塗布し、この塗膜
を熱処理して配向膜とする。【効果】配向膜前駆体をスピンコートすることによ
り、透明導電膜に対する濡れ性、吸着性が改善され、塗
布斑の無い均一な塗布がなされ、形成される配向膜も均
一になって信頼性の高いものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配向膜の形成方法に関
し、特に、液晶表示装置（以下、ＬＣＤと呼ぶ）用配向
膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図11はＬＣＤの構造を示す断面図であ
る。

【０００３】即ち、２板のガラス基板１、２が対向し、
これらの対向面側に、夫々透明導電膜３、６及び配向膜
８、８がこの順に被着し、配向膜８、８間に液晶セル９
が挟まれ、液晶セル９及び配向膜８、８は、液晶セル９
の厚さを所定寸法にするためのガラス製スペーサ10によ
って囲まれ、ＬＣＤが構成される。配向膜８は、液晶注
入に先立ってラビング処理が施され、分子の配列が所定
の方向に揃えられ、これによって液晶の分子が配向せし
められる。

【０００４】透明導電膜３、６の形状を、図11の XII−
XII 線拡大断面図である図12及び同XIII−XIII線拡大断
面図である図14に示す。

【０００５】一方の透明導電膜３は、規則的に配列した
多数の画素電極４とこれに接続する同数の信号電極５と
からなり、信号電極５の端子部５ａがスペーサ10外のガ
ラス基板１上に延設されている。

【０００６】他方の透明電極６は、スペーサ10に囲まれ
た部分が共通電極７となり、その端子部７ａがスペーサ
10外のガラス基板２上に延設されている。

【０００７】表示は、信号電極５に選択的に電気信号を
入力することにより、選択された画素電極４に電圧が印
加されてこの画素電極にのみに対応する液晶セル部分が
透光性になることによってなされる。

【０００８】透明導電膜は、上記の形状のほか、図14に
示すように、一方のガラス基板と他方のガラス基板と
に、互いに直交する方向に沿って縞状に形成された電極
Ｘ₁、Ｘ₂、・・・、Ｘ_m及びＹ₁、Ｙ₂、・・・、Ｙ
_nとし、両電極が交差する多数の箇所を画素とするもの
がある。この構造のＬＣＤでは、電極Ｘ₁、Ｘ₂、・・
・、Ｘ_mとＹ₁、Ｙ₂、・・・、Ｙ_nとに選択的に電気
信号を入力することにより、画素に対応する液晶セル部
分を選択的に透光性にして表示がなされる。

【０００９】透明導電膜上に配向膜を形成する方法とし
ては、無機配向膜材料の斜め蒸着による方法及び有機配
向膜材料の塗布による方法がある。斜め蒸着による方法
では、配向のための後のラビング工程が不要であるとい
うメリットがあるが、蒸着に長時間を要する。塗布によ
る方法のうち、スピンコート法は作業時間が短くて済む
ので特に有利である。

【００１０】配向膜の材料としては、ポリイミドが一般
に用いられているが、ポリイミドをスピンコート法によ
って塗布するのには、短時間に塗布を完了させるので、
塗料の粘度を充分に小さくする必要がある。然し、この
要請に応えられる溶媒の種類が少なく、このため、均一
な膜厚が得られ難く、従って配向性が不充分になる。

【００１１】

【発明に至る過程】そこで、ポリイミドを直接スピンコ
ートするのではなく、ポリイミドの前駆体であるポリア
ミック酸をスピンコートしてから、このポリアミック酸
の塗膜をイミド化させてポリイミド膜とすることが考え
られる。ポリアミック酸は酸であることから多くの種類
の溶媒と相性が良く、溶媒選択の自由度が大きく、従っ
て塗料の粘度調整が容易である。

【００１２】ところが、ポリアミック酸の塗料は透明導
電膜に対する濡れ性が良好ではなく、また吸着し難く、
透明導電膜上を完全に塗布することが困難である。この
ため、図15に示すように、塗料が塗布された領域31と塗
布されていない領域32とが、スピンコート時の回転中心
Ｏを中心とする扇形に出現するようになる。ポリアミッ
ク酸塗料が塗布された領域31の表面は青味を帯びた透明
になるので、他の領域32と識別できる。

【００１３】本発明者は、鋭意研究の結果、上記の塗布
に先立って、透明導電膜に特定波長範囲内の光を照射す
ることにより、透明導電膜に対するポリアミック酸塗料
の濡れ性や吸着性が改善され、塗布斑の無い良好な塗膜
が得られることを見出した。本発明は上記の知見によっ
てなされたものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであって、透明導電膜上に配向膜
を均一に形成できる、配向膜の形成方法を提供すること
を目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基体表面上に
配向膜を形成するに際し、前記基体表面に導電膜を形成
する工程と、分光分布の 0.5〜6.0 μｍの範囲内にある
成分が10mW／cm²以上のエネルギーで到達するように、
少なくとも前記導電膜に光照射を行う工程と、基体の前
記光照射を行った面を、前記配向膜の前駆体で被覆する
工程と、前記前駆体を熱処理して前記配向膜とする工程
とを有する、配向膜の形成方法に係る。

【００１６】本発明において、前駆体による被覆をスピ
ンコート法によって行うのが生産性の観点から有利であ
り、光照射を、分光分布の 0.5〜3.0 μｍの範囲内にあ
る成分が50mW／cm²以上のエネルギーで到達するように
行うのが一層望ましい。また、本発明において、光照射
の直後にスピンコートを行うのが更に一層望ましい。

【００１７】

【作用】導電膜を配向膜の前駆体で被覆するのに先立っ
て、前記の光照射を行うことにより、上記の被覆が良好
な状態でなされる。これは、前記の光照射によって導電
膜の表面が活性化され、この表面活性化により、導電膜
に対する被覆材料塗料の濡れ性が良好になることに起因
するものと考えられる。

【００１８】また、光照射の直後に上記の被覆を行うこ
とにより、導電膜表面の活性化状態が充分に保たれて良
好な濡れ性を示しているうちに被覆がなされ、好結果が
得られるものと考えられる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２０】＜実施例１＞ガラス基板表面に、透明導電
膜材料として広く使用されているＩＴＯ(indiumtin oxi
de)の被膜を通例の蒸着法によって被着させた。

【００２１】図１に概略を示すように、ガラス基板11の
ＩＴＯ膜12の側で17cmの距離の位置に赤外線ランプ13を
配置した。図中、14はガラス基板11を載置する載置台で
ある。なお、ガラス基板11の寸法は43mm×50mm×１mmで
あり、ＩＴＯ膜12はパターニングせずにガラス基板11の
一方の主面の全面に形成されている。ランプ13には、岩
崎電気社製のR100／110V 250ＷＲＨ赤外線ランプを使
用した。この赤外線ランプは、図２に示す分光分布性を
有するもので、近赤外の成分を大部分とするものであ
る。

【００２２】図３は、図１の装置を使用しての、赤外線
ランプ13による照射時間と、ＩＴＯ膜12が受光する単位
面積当たりのパワーとの関係を示すグラフである。

【００２３】図３から解るように、上記パワーは、電源
投入後約30秒間経過した時点で約500mW ／cm²に到達
し、その後は、明らかな増加が認められず、飽和してい
る。従って、安定したパワーを加えるには、照射時間を
１〜３分間とするのが適当である。然し、必要に応じて
赤外線ランプ13とＩＴＯ膜12との距離及び／又は照射時
間を調整して前述の濡れ性を調整することが可能であ
る。

【００２４】赤外線照射時間を２分間とし、照射終了直
後に、ガラス基板を図示しない回転テーブルに移し、Ｉ
ＴＯ膜12上に0.14mlのポリアミック酸（ポリイミドの前
駆体）溶液を滴下する。滴下する位置は、ガラス基板11
の重心位置の上である。この溶液は、5.97重量％のポリ
アミック酸を含有し残部が溶剤からなる日産化学工業社
製Sun Ever ＲＮ−721(0621）に更に溶剤として同社製
の21型シンナーを添加したものである。21型シンナーの
添加量は、ポリアミック酸がポリアミック酸溶液に対し
て3.75重量％になるように調整してする。

【００２５】上記のポリアミック酸溶液滴下後に、図示
しない駆動手段によって回転テーブルを回転させ、ガラ
ス基板11を、その重心を中心として主面内で1000rpm で
４秒間、続いて3500rpm で30秒間、回転させる。この回
転時の回転テーブルへのガラス基板11の固定は、通例の
スピンコートにおけると同様に、減圧吸着によるのが簡
単である。この回転により、溶液は、遠心力によってＩ
ＴＯ膜上に拡げられ、これを被覆する。

【００２６】次に、恒温器中で、ガラス基板に、80℃に
15分間、 240℃に１時間加熱の熱処理を施し、ポリアミ
ック酸をイミド化させてポリイミドとすると供に、溶剤
を蒸発、除去する。

【００２７】このイミド化の一般的な反応スキームを下
記式に示す。ポリアミック酸１が熱処理工程で脱水閉環
し、ポリイミド２となる。

【式１】ここで、Ｒ¹、Ｒ²で表した部分の構造は、生成するポ
リイミドの特性に大きく影響するため、液晶配向膜とし
て使用する場合は、液晶表示素子各々の要求特性、製造
プロセスに合う構造を選択することが必要である。例え
ば下記表１に示すような構造を有する材料が発表されて
いる。

【００２８】

【表１】

【００２９】上記のようにしてＩＴＯ膜上を被膜したポ
リイミド被膜の面積比（ＩＴＯ膜の面積に対するポリイ
ミド被膜の面積の割合）及びポリイミド被膜の厚さは、
下記表１に示す通りである。表２には、比較のため、赤
外線照射を行わず、その他は上記の例と同様にしたとき
（比較例）の値を併記してある。

【００３０】表２から、スピンコートに先立って赤外線を照射するこ
とにより、ＩＴＯ膜上の略全面に亘ってポリイミドの被
膜が形成され、ポリイミド膜の厚さが一様になることが
理解できよう。

【００３１】なお、ＩＴＯ膜を、ガラス基板上に全面被
着ではなく、図12及び図13に示した多数の画素電極４及
び信号電極５の形状にパターニングした場合も、ガラス
基板及びＩＴＯ膜上に表２の実施例と同様の結果を示す
ポリイミド樹脂の配向膜が形成された。

【００３２】この例において、ＩＴＯ膜と赤外線ランプ
との距離及び／又は赤外線ランプの種類（但し、図２と
同様の分光分布特性を示し、スペクトル線強度が異なる
もの）を変えることにより、ＩＴＯ膜の受光パワーを変
化させたところ、下記表３に示す結果が得られた。

【００３３】

【００３４】註）×印は面積比50％程度を、△印は同60〜75％を、○
印は同75〜85％を、◎印は同85〜95％を示し、括弧を付
した数値は具体例の条件及び結果を示す。

【００３５】表３から解るように、赤外線照射パワーが
50mW／cm² 未満では照射時間を長くしても被着面積増大
の効果が顕著ではなく、上記パワーが50mW／cm² 以上で
上記効果が明らかに認められる。

【００３６】例えば、赤外線照射時間を２分間としたと
きのパワーと被着面積比との関係を図示すると、図４に
示すようになる。

【００３７】＜実施例２＞この例では、図５に概略を示
すように、図１の赤外線ランプ13に替えて、赤外線スト
ーブ（日立ホームテック社製ＶＦ840 ＦＳＴ型）15を使
用している。赤外線ストーブ15には、２本の石英ガラス
管の赤外熱線16Ａ、16Ｂ（１本で 400Ｗ）を互いに平行
に水平に配し、これらの間に熱風循環のためのファン17
が配されている。但し、この例では、赤外熱線は下側の
16Ａのみを使用している。ガラス基板11は、ＩＴＯ膜12
の側を赤外熱線16Ａに向け、両者の距離が約20cmになる
ように、図示しない支持手段に支持させている。

【００３８】赤外熱線16Ａは、図６に示す分光分布特性
（推定分光分布）を有するもので、近赤外と遠赤外との
双方の成分を含んでいる。

【００３９】図７は、図５の装置を使用しての、赤外熱
線16Ａによる照射時間と、ＩＴＯ膜12が受光する単位面
積当たりのパワーとの関係を示すグラフである。

【００４０】図７から解るように、上記パワーは、電源
投入後約３分間経過した時点で約38.5mW／cm² に到達
し、その後は明らかな増加が認められず、飽和してい
る。従って、この例にあっては、赤外線照射時間は10分
間のオーダが適当である。

【００４１】赤外線照射を種々の時間（照射時間につい
ては後に説明する）行った直後、前記実施例１における
と同様にしてポリアミック酸溶液をＩＴＯ膜上にスピン
コートし、熱処理を施してポリイミド膜を形成した。

【００４２】この例において、赤外線照射時間とポリイ
ミド膜の面積比（前記実施例１におけると同様の面積の
割合）は、下記表４に示す通りである。

【００４３】

【００４４】なお、赤外線照射時間を10分間及び20分間
としたとき、ＩＴＯ膜に前記実施例１におけると同様の
パターニングをした場合、表４と略同様の結果が得られ
た。

【００４５】表４から次のことが理解できる。この例に
あっても、赤外線照射によるポリイミド膜面積比増大の
効果が認められるが、約 100％の被覆結果を得るために
は、20分間の照射時間を要している。

【００４６】この例において、前記実施例１におけると
同様に、ＩＴＯ膜と赤外熱線との距離及び／又は赤外熱
線のパワーを変えての実験を行った。その結果は下記表
５に示す通りである。

【００４７】

【００４８】註）×印は面積比50％程度を、△印は同60〜75％を、○
印は同75〜85％を、◎印は同85〜95％を示し、括弧を付
した数値は具体例の条件及び結果を示す。

【００４９】この例にあっては、赤外線照射パワーが10
mW／cm² 未満では被着面積増大の効果が顕著ではなく、
上記パワーが10mW／cm²以上で上記効果が明らかに認め
られる。

【００５０】例えば、赤外線照射時間を10分間としたと
きのパワーと被着面積比との関係を図示すると、図８に
示すようになる。

【００５１】以上の実施例１、２の結果から次のことが
理解できる。赤外線照射による上記効果がＩＴＯ膜に到
達する積分エネルギー量に依存すると仮定すると、照射
時間を20分間以内にし度い場合は、赤外線源からは、分
光分布の 0.5〜6.0 μｍの範囲内の成分が最低10mW／cm
²の割合（実施例２）で、同0.5〜3.0 μｍの範囲内の
成分が最低50mW／cm²の割合（実施例１）でＩＴＯ膜に
到達するようにする必要がある。特に後者の分光分布特
性を示す赤外線源を使用するのが好ましい。

【００５２】＜実施例３＞実施例２で使用した赤外熱線
（図５の16Ａ）を使用しても、これとＩＴＯ膜との距離
を小さくして赤外線照射時間を短くする（実施例１にお
ける結果に近付ける）ことが可能である。

【００５３】下記表６は、赤外熱線とＩＴＯ膜との距離
を、15cm、16cm、20cmとし、これに対応するパワーに対
し、照射時間とポリイミド膜面積比との関係を求めた表
４と同様の表である。

【００５４】

【００５５】以上、本発明の実施例を説明したが、基板
材料にはガラスのほか、透明アクリル樹脂等の透明なプ
ラスチックが使用できる。透明導電膜材料には、ＩＴＯ
のほか、例えばインジウム酸化物や錫酸化物が使用でき
る。

【００５６】本発明の方法による工程を経てＬＣＤを製
造するには、図９に示すフローチャートに従う。

【００５７】基板に透明導電膜及び配向膜をこの順に形
成した積層体は、１つのＬＣＤに対して上下１対づつを
個別に製作するほか、図10に示すように、多数を碁盤の
目のように纏めて作製しておいて互いに直交する多数の
切断線19、20で切断して個々の積層体18とすることがで
きる。このようにすると、透明導電膜の被着及びパター
ニング並びに配向膜形成の工数を低減させられる。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、配向膜形成に当たって、少な
くとも透明導電膜を配向膜前駆体で被覆するので、溶剤
選択の自由度が高く、被覆作業が容易である。

【００５９】また、少なくとも透明導電膜に、分光分布
の 0.5〜6.0 μｍの範囲内にある成分が10mW／cm²以上
のエネルギーで到達するように光照射を行うので、配向
膜前駆体の透明導電膜に対する濡れ性や吸着性が改善さ
れ、被覆が確実になる。従って、前駆体を熱処理して形
成される配向膜も、被覆斑が無く、信頼性の高いものに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例の赤外線照射装置の概略正面図で
ある。

【図２】同、赤外線ランプの分光分布を示すグラフであ
る。

【図３】同、赤外線の照射時間とパワーとの関係を示す
グラフである。

【図４】同、照射赤外線のパワーとポリイミド膜面積と
の関係を示すグラフである。

【図５】第二の実施例の赤外線照射装置の概略斜視図で
ある。

【図６】同、赤外熱線の分光分布を示すグラフである。

【図７】同、赤外線の照射時間とパワーとの関係を示す
グラフである。

【図８】同、照射赤外線のパワーとポリイミド膜面積と
の関係を示すグラフである。

【図９】第一、第二の実施例によるＬＣＤ製造工程のフ
ローチャートである。

【図10】他の実施例による配向膜形成の要領を示す平面
図である。

【図11】ＬＣＤの概略断面図である。

【図12】図11の XII−XII 線拡大断面図である。

【図13】図11のXIII−XIII線拡大断面図である。

【図14】他のＬＣＤの透明導電膜パターンを示す平面図
である。

【図15】赤外線照射を行わずして形成された配向膜前駆
体被膜の概略平面図である。

【符号の説明】

１、２、11 ガラス基板３、６、12 透明導電膜４画素電極５信号電極７共通電極８、18 配向膜９液晶 13 赤外線ランプ 16Ａ、16Ｂ赤外熱線 19、20 切断線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体表面上に配向膜を形成するに際し、前記基体表面に導電膜を形成する工程と、分光分布の 0.5〜6.0 μｍの範囲内にある成分が10mW／
cm²以上のエネルギーで到達するように、少なくとも前
記導電膜に光照射を行う工程と、基体の前記光照射を行った面を、前記配向膜の前駆体で
被覆する工程と、前記前駆体を熱処理して前記配向膜とする工程とを有す
る、配向膜の形成方法。
【請求項２】透明基体表面上に配向膜を形成するに際
し、前記透明基体表面に透明導電膜を形成する工程と、分光分布の 0.5〜6.0 μｍの範囲内にある成分が10mW／
cm²以上のエネルギーで到達するように、少なくとも前
記透明導電膜に光照射を行う工程と、前記透明基体の前記光照射を行った面を、前記配向膜の
構成材料の前駆体でスピンコート法により被覆する工程
と、前記前駆体の被覆層を熱処理して前記配向膜とする工程
とを有する、配向膜の形成方法。
【請求項３】分光分布の 0.5〜3.0 μｍの範囲内にあ
る成分が50mW／cm²以上のエネルギーで到達するように
光照射を行う、請求項１又は２に記載された、配向膜の
形成方法。
【請求項４】光照射の直後に、基体をその重心を中心
として基体面内で高速回転させながらポリイミド前駆体
による被覆を行い、次いで、加熱によって前記ポリイミ
ド前駆体をイミド化させ、前記ポリイミド前駆体の被覆
層を配向膜とする、請求項１〜３のいずれかに記載され
た、配向膜の形成方法。