JPS5860729A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造方法

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JPS5860729A
JPS5860729A JP56160595A JP16059581A JPS5860729A JP S5860729 A JPS5860729 A JP S5860729A JP 56160595 A JP56160595 A JP 56160595A JP 16059581 A JP16059581 A JP 16059581A JP S5860729 A JPS5860729 A JP S5860729A
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JP
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liquid crystal
ink
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crystal display
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JP56160595A
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Shinji Harada
真二 原田
Sumitake Yoshida
吉田 純威
Masao Hasegawa
長谷川 正生
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films

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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】 本発明は極めて低粘度で印刷適性に優れた配向膜用印刷
インクを用い、被印刷体に任意のパターン状に印刷した
後、熱硬化させることにより均一な配向膜を得ることが
できる液晶表示素子の製造方法に関する。
液晶の光学的異方性を利用して表示装置に応用すること
はよく知られている。この表示方法として主に使用され
ているのは、正の誘電異方性を有したネマティック液晶
化合物を配向し旋光性全変化させて表示に用いている、
いわゆるTNFE型の液晶表示素子である。
このTNFE型液晶表示素子では、その動作原理が電場
により液晶の配向を制御しその際の光学的性質を利用す
るものであるため、液晶の配向の均一性、安定性が特に
重要となる。
配向膜としては従来斜方蒸着法で得た酸化けい素膜また
は有機高分子材料、特にポリイミド系膜を設けた後、ラ
ビング処理したものが利用されてきた。しかし作業性、
費用面から現在では後者の有機高分子膜が主流となって
いる。
また、このようにして形成される配向膜は、液晶表示素
子の駆動電圧を一定に保つために均一であることが要求
され、一般的には100A〜2000Aの薄膜が用いら
れる。
従来このような薄膜を形成する方法としては、回転塗布
法、流し塗り、浸漬塗り、スプレー塗布。
抵抗加熱もしくは電子ビーム加熱による蒸着法。
スパッタリング法などが知られている。
回転塗布法においては、各基板ごとに化合物溶液を塗布
しなければならないため、塗布に要する時間が長いとい
う欠点を有している。また比較的大きな直積を有する基
板面に薄膜を形成するような場合には、基板内の中央部
と周辺部とにおいて膜厚が著しく異なるようになシ、液
晶表示素子の駆動電圧を一定に保つことができなくなる
。また、基板面にはその全域にかけて薄膜が形成される
ため、液晶表示素子用基板の場合には、この基板面に形
成された端子群などを前記薄膜から露出させるのに端子
群上の薄膜を除去するという複雑な工8を必要とする。
また前記回転塗布性以外の薄膜形成法においても、端子
群形成領域の保護または膜除去の操作工程、真空作業な
どを必要とするため、量産性に乏しいなどの欠点を有し
ている。
また一般の印刷に使用されている凸版印刷を用いて配向
膜を形成する方法が考えられる。
第1図四〜0は従来のオフセット校IE機を利用した凸
版オフセント印刷方法を説明するための図である。
図において、1はインキ塗布板であり、このインキ塗布
板1の上には、印刷すべきパターン形状に対応して凸部
が設けられた凸版2が設けられており、この凸版2には
印刷インキ3が塗布される〔同図(B)〕。次に固定体
4上に設けられたゴムブランケット胴に凸版2上の塗布
インキが転写される〔同図(C11゜この転写された塗
布インキ5は被印刷体6へ再度転写され、パターン印刷
は完了する〔同図q〕。すなわちインキ塗布板1上の凸
版印刷パターンは、ゴムブランケット胴を介して、その
まま再度被印刷体6へ転写される。
このような構成のオフセント校正機は、印刷圧が10匂
/ cr/I〜40にり/ cnlと極めて高く、被印
刷体が液晶表示素子基板のようなガラス板の場合には基
板を破損し易いことや、2度の転写が行われるため、凸
版の印刷パターン寸法を忠実に再現することが難しいな
どの問題がある。さらにこのオフセット校正機に使用さ
れる印刷インキは、その粘度が通常、100Cpを超え
る粘度が要求されるため、液晶表示素子に必要とされる
配向膜形成にaa記の方法およびインキ粘度で膜厚を1
00A〜200OAに形成することは極めて困難となる
印刷パターンを高精度でかつ均一な薄膜とするためには
、ポリアミック酸溶液が低濃度である必要があり、その
ためには溶剤を含めた印刷適性に優れた低粘度印刷イン
キの組成および印刷方法が重要である。
本発明は以上の点に鑑み、印刷方法および配向膜用印刷
インキに改良を加え、前記欠点を解決したものである。
第2図(A)〜p)は本発明方法に用いる凸版印刷方法
を説明するための図である。
まず第2図(イ)に示すインキ塗布板γ上に予め均一に
印刷インキ8を塗布する〔同図(B)〕。次に所望の配
向膜と同一形状および寸法を有し固定体e上に設けた凸
版材10Ic、塗布板7上のインキを付着させる〔同図
(C) )。この凸版材10に付着させたインキ11を
被印刷体12に転写し〔同図(D)]、これ金熱硬化さ
せて薄膜を得る。
この印刷方法では印圧を0.1にり/ Ca〜5 Kg
 / caと小さくでき、しかも低粘度の印刷インキが
使用できる。ところで100〜2000Aの薄膜を形成
するには、ポリアミック酸溶液と数パーセントという極
めて低@度、低粘度にすることが要求されるため、この
凸版印刷方法は前記所望の薄膜を得るのに大変有効であ
る。
凸版印刷では特有な現象として、印圧下において印刷イ
ンクが凸版材1oの周囲に広がって行き、印刷画像が凸
版材寸法より大きくなるという、いわゆるマージナルと
いう現象が生じる。この欠点を除くためには印圧を小さ
くしたり、凸版材寸法をマージナルゾーンを見込んで小
さく設計するなどの方法をとるが、基本的には凸版材1
0の構造または材質によりこの欠点を削減することがで
きる。
本発明においては、凸版材の構造を第3図に示すよう−
なレリーフ層の下にクッション層を有する構造としてい
る。第3図において、13は版面であるレリーフ層、1
4はポリエチレンテレフタレートのシートからなる安定
フォイル、15はクッション層である。安定フォイル1
4は、レリーフ層13の寸法の安定性およびクッション
層15へのインクの浸透によるクッション性の劣化を防
ぐ。
レリーフ層13の硬度は600〜7o0、クッション層
16はレリーフ層13よりも軟かい3oO〜4Φ0の硬
度である。なお第4図はレリーフ層1321.め拡大韻
分斜視図である。このような構造とすることにより過度
の印圧をクッション層16で吸収し、マージナルゾーン
、印刷むらを削減し、鮮明な印刷画像を得ることができ
、配向膜を凸版材の寸法通り高精度に形成できる。また
著しく低粘度(1cp〜20cp )の溶液が使用可能
である。
次に本発明方法に用いる配向膜用を印刷インキとしては
、ポリアミック酸を後述する希釈溶剤により100cp
以下の粘度に希釈したものを用いる0 まず前記ポリアミック酸溶液としては、3.3’。
4.4′−ジフェニールテトラカルボン酸無水物、2、
 3.3’、 4’−ジフェニールテトラカルボン酸無
水物、ピロメリット酸無水物、べ/シフエノンテトラカ
ルボン酸無水物などの酸無水物単独またはこれらの混合
物と、芳香族ジアミンとを重合して得られるポリアミッ
ク酸溶液を用いることができる。
芳香族ジアミンとしては、4,4′−ジアミノジ−フェ
ニールエーテル単独またはこの4,4′−ジアミノジフ
ェニールエーテルと他の芳香族ジアミン(例えばP−フ
ェニレンジアミン、−4,4’−ジアミノ−3,3′−
ジメチルジフェニール、4.4’−ジアミノジフェニー
ルチオエーテル、4.4’−ジアミノジフェニールメタ
ンなど)との混合物などが良い。
希釈のための溶剤としては、N−メチル−2−ピロリド
ンを用いる。なおN、N−ジメチルアセトアミド、N−
N−ジメチルホルムアミド、ン。
ノールなどの単独または混合物のポリアミック酸を溶解
する溶媒を用いることもできる。
ところで簿膜印刷においては、インキ塗布板や凸版材に
対する印刷インキのぬれ性が良好であることが要求され
、゛まだ転移性、レベリング性などを有することが不可
欠であるため、これらの性質を有する添加剤が必要とな
る。
この添加剤としては前記希釈溶剤よりも沸点または蒸気
圧が低い有機溶剤を用いる。例えば正ヘキシルアルコー
ル、第2へブチルアルコール、第2オクチルアルコール
、シクロヘキサノール、フェノール類、ベンジ)Vアル
コール、クレゾール、フェニルメチルカルビノールなど
である。
これらの添加剤を単独または各種混合したものを前記希
釈溶剤の中に入れてポリアミック酸溶液を希釈し、粘度
を100cp以下としたものが本発明の配向膜印刷用イ
ンキである。この配向膜印刷用インキはぬれ性、転移性
、レベリング性に優れており、インキ塗布時にも溶剤の
乾操、粘度変化などの経時変化はほとんどない。
このようにして得られた配向膜用印刷インキを、第3図
に示すようなりッション層を有する凸版材を用い、凸版
印刷法により被印刷体にパターン状に印刷形成し、熱硬
化後の厚みを100A〜200OAにしたものを液晶用
配向膜として使用する0 第6図は前記三層構造の凸版材を用いポリアミック酸溶
液を印刷して配向膜を形成してなる液晶表示素子の構造
を示している。図中、16はガラス基板、17はガラス
基板16の上に形成された透明導電膜(透明電極)、1
8は配向膜、19はエポキシ系のシール樹脂、20は液
晶、21は上下の透明電極17のコンタクト用の銀ペー
ストである。
配向膜をeooA〜200OAの膜厚とした液晶表示素
子について、120℃、2気圧の“プレッシャークツカ
ーと85℃、86チ相対湿度中での環境試験を行っ之と
ころ、前者の条件では40時間〜45時間以上、後者の
条件においては1000時間〜150o時間以−ヒ、配
向性を乱すことなく良好な表示品質を示し、従来よりも
信頼性が向上した。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 液晶表示素子用の配向膜印刷材料として、ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸無水物、ピロメリット酸無水物、4
.4’−ジアミノジフェニールエーテルとから得られる
ポリアミック酸浴−液を使用する。印刷インキとしては
前記ポリアミック酸をN−メチル−2−ピロリドントヘ
ンジルアルコールとの混合物で希釈し、粘度を20cp
とした。
次に、液晶表示用電極パターンが形成された上下ガラス
基板を十分に洗浄した後、被印刷体とするO 印刷機には前記三層構造の凸版材が取り付けられており
、凸版材表面(レリーフ層)にはインクの転移性を良く
するために線数が120線/ fnch、階調が5゛0
チの網点を形成している。また凸部の段差は0.2rr
rmである。インク塗布板には面子滑性、板厚精度の優
れた研摩ガラスを用い、表面は十分に洗浄する○塗布板
へのインク塗布はロールコー)  タを用いる。インク
塗布板および被印届(准の印圧は2 K9 / cvr
とする。
以上の条件で液晶表示用上・下ガラス基板に印刷し、印
刷直後に200℃で20分間熱処理で溶剤を乾燥させた
後、350℃で20分間熱処理しポリアミック酸をポリ
イミドにする。
膜が得られた0またポリアミック酸溶液の濃度を変化さ
せることにより各種の膜厚の薄膜を形成した0 互いに直交する方向に行う。次にエポキシ樹脂と酸無水
物硬化剤、フィラーとしてのメルクおよび、直径10μ
mの酸化アルミニウム球をスペーサ材として混入したエ
ポキシ樹脂組成物のシール材を用いてシールし、上下電
極コンタクト用銀ペーストを塗り、液晶を注入し封口し
て第6図に示した液晶表示素子を形成した。
試作した各種の配向膜厚d(A)の液晶表示素子を12
0℃、2気圧のプレッシャークツカー(試験A)および
86℃、86チ相対湿度中に放置(試験B)L耐環境性
の試験を行った。この結果全第1表に示す。表には糸く
ず状またはにじのみの欠陥が発生した時間を示した。ま
たこの表にはTt極上セグメント見え具合の結果につい
ても示している。○印は電極が見えない場合、Δ印はや
や児える場合、X印ははっきりと見える場合である。
以下余白 実施例2 液晶表示素子の配向膜印刷材料として、3.3’。
4.4′−ジンエニー元テトラカルボン酸無水物と、4
.4′−ジアミノジフェニールエーテルに少量のP−7
エニレンジアミンを加えたものとから得られるポリアミ
ック酸溶液を使用する。印刷インキとしては前記ポリア
ミック酸溶液iN−メチル−2−ピロリドンと第2オク
チルアルコールおよびシクロヘキサノールとの混合物で
希釈し、粘度を20cpとした。
この印刷インキを用い、実施例1と同様に液晶表示素子
を作り、環境試験を行った。その結果をfX2表に示す
以下余白 実姉例3 液晶表示素子の配向膜印刷材料として、ピロメリット酸
無水物と4,4′−ジアミノジフェニールエーテルとか
ら得られるポリアミック酸溶液を使用する。印刷インキ
としては前記ポリアミック酸をN−メチル−2−ピロリ
ドンとフェノールとの混合物で希釈し、粘度を20cp
とした。
この印刷インキを用い、実施例1と同様に液晶表示素子
を作り、環境試験を行ったところ第1表に示した実施例
1とほぼ同じ結果を示した。
以上のように本発明方法は、配向膜の形成の際Vこ所定
の組成のポリアミック酸溶液を用い、クノンヨン層を有
する凸版材により印矧]シ、熱硬化させて配向膜を形成
しているので、耐環境性に優れ信頼性の高い液晶表示素
子を得ることができる。
また本発明方法においては凸版印刷法を用いているため
、電極端子群上の配向膜を取り除くための複雑な工程が
不要となり、生産工程が簡易化され生産性を大幅に向上
でき、生産の自動化が極めて容易となり量産性に優れた
ものとなる。しかも凸版材としてクッション層を有する
ものを用いているため、過度の印圧を吸収し凸版材の寸
法通りの印刷をすることができ、また印刷インクとして
も著しく低粘度のものを用いることができるので、高精
度の印刷画像を得ることができる。従って液晶配向膜の
膜厚および寸法が極めて高精度で実現できるため、高品
質、高信頼性を有する液晶表示素子を得ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図四〜p)は一般的な凸版オンセット印刷工程を説
明するための図、第2図^〜p)け本発明方法における
印刷工程の一例を説明するための図、第3図は同印刷工
程において用いる凸版材の斜視図、第4図は同凸版材の
レリーフ層の拡大斜視図、第5図は本発明方法の一実施
例により製造された液晶表示素子の断面図である。 8・・・・・・インク層、1o・・・・・・凸版材、1
3・・・・・レリーフ層、15・・・・・・クソシタン
/I!、16・−・・・・ガラス基板、17・・・・・
・透明導電膜(透明電極)、18・・・・・・配向膜、
20・・・・・・液晶。 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方のガラス基板に透明電極を有する
    2枚のガラス基板間に液晶層を介在させて構成される液
    晶表示素子の前記電極を被ってガラス基板上に配向膜を
    形成する際に、ポリアミック酸浴FfN−メチル−2−
    ピロリドンとこのN−メチル−2−ピロリドンより沸点
    または蒸気圧が低い有機溶剤とからなる混合物により1
    00cp以下の粘度に希釈したものを配向膜用印刷イン
    キとし、クッション層を有する凸版材により所定のパタ
    ーン状に凸版印刷し、熱硬化させて配向膜を形成する液
    晶表示素子の製造方法0
  2. (2)ポリアミック酸溶液が、3. 3’、  4. 
    4’−シフ土ニールテトラカルボン酸無水物、2+ 3
    13’+47−ジフニニールテトラカルボン酸無水物、
    ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン
    酸無水物などの酸無水物単独またはこれらの混合物と芳
    香族ジアミンとを重合して得られるポリアミック酸溶液
    である特許請求の範囲第(1)項記載の液晶表示素子の
    製造方法。
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