JPS6139913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は有機高分子薄膜の形成方法、特に印
刷法により膜厚の均一な有機高分子薄膜の側面に
関する。 近年、半導体素子の絶縁被膜、あるいは液晶表
示素子の配向制御膜に有機高分子薄膜が使用され
るようになつている。 特に、液晶表示素子の場合には、ガラス基板上
に透明導電体薄膜および有機高分子膜を順次形成
した後、前記有機高分子膜を特定方向にラビング
することにより、この有機高分子膜と接触するツ
イストネマチツク型液晶を良好に配向制御できる
ことが知られている（特開昭49―107751参照）。
このようにして形成される配向制御膜は、液晶表
示素子の駆動電圧を一定に保つためできるだけ均
一であることが要求される。一般には100〜2000
Åの薄膜が用いられるが、その膜厚の均一性は±
20％以内であることが望ましい。 従来、このような薄膜を形成する方法としては
回転塗布機によつて回転された基板面に粘液状の
有機高分子材を塗布し、これにより、均一な膜厚
を得る回転塗布方法が広く用いられている。 しかし、この方法は、各基板ごとに有機高分子
材を塗布しなければならないため、作業が煩雑に
なり、かつ塗布に要する時間が長いという欠点を
有する。しかも、比較的大きな面積を有する基板
面に有機高分子膜を形成するようなときは、基板
の中央部と周辺部とにおいて、膜の厚さが著しく
異なるようになり、均一な膜厚が得られない。更
に、基板面にはその全域にかけて薄膜が形成され
るため、たとえば液晶表示素子用基板の場合、こ
の基板面に形成された端子群等を前記薄膜から露
出させるように、前記端子群等の面に予め可剥性
保護被膜を形成し、前記薄膜形成後、端子群等上
に形成された薄膜を前記可剥性保護被膜とともに
除去するか、あるいは、基板面に薄膜を形成した
後、端子群等以外の領域にフオトレジスト等のマ
スクを形成し、前記マスクから露出されている薄
膜を、溶剤、薬剤、プラズマ等により除去し、し
かる後に前記マスクをすべて溶剤その他適当な手
段を用いて除去する等の煩雑な工程を必要とす
る。 前記回転塗布法のほか、薄膜形成法としては、
流し塗り、浸漬塗りあるいは吹付（スプレー）塗
布法等があるが、流し塗り、浸漬塗りにおいて
は、端子群の形成領域の保護あるいは膜除去が必
要な点、回転塗布法の場合と同様であり、また、
吹付（スプレー）塗布法においては、次のような
欠点を有する。すなわち、選択的に薄膜を形成す
るには、所望の形状に加工した着脱可能なマスク
を使用することにより、原理的には所望の部分の
み薄膜を形成することができるが、実際には、膜
厚の均一性が得がたく、吹付けられた液がマスク
の裏面にもぬれ広がり、所望の部分以外にも薄膜
が形成される等の問題が生ずる。この問題を解決
するため基板とマスクの間に間隙を設ける手段が
考えられるが、吹付液の裏まわりを完全に防止す
ることは困難であり、かつ作業が煩雑となつてい
る。 それ故、本願発明者は、一般の印刷に使用され
る平板オフセツト印刷方式に着目し、均一な膜厚
の薄膜を所望の形状に形成できないかを考察し
た。第１図は従来の平板オフセツト印刷方式に使
用されるオフセツト校正機を示す説明図である。
同図において、版定盤１および印刷定盤２が並設
されている。版定盤１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３が配設
され、この凸版３上には印刷インキ４が塗布され
ている。また印刷定盤２上には、被印刷体５が配
置されている。一方、前記凸版３上の印刷インキ
４面および被印刷体５面に面接触して回転するゴ
ムブランケツト胴６が配置され、このゴムブラン
ケツト胴６の中心軸は図中一点鎖線に示した軌跡
を描く。なお、ゴムブランケツト胴６は胴体部６
ａの側面にゴムブランケツトシート６ｂが被着さ
れて構成されている。前記ゴムブランケツト胴６
が図中ＡからＢへ移動する際、前記凸版３上の印
刷インキ４はゴムブランケツト胴６の側面にパタ
ーンどおりに付着し、この付着した印刷インキ
４′は、ゴムブランケツト胴６がＢからＣへ移動
する際、被印刷体５面に印刷層４″として付着す
る。この結果、版定盤１上の印刷パターンは、ゴ
ムブランケツト胴６を介して、そのまま印刷定盤
２上の被印刷体５面に転写されることになる。 このように構成されたオフセツト校正機は、印
刷圧が10〜40Kg/cm²と極めて高く、また、ゴムブ
ランケツト胴６のピニオンは、常時、フレーム
（版定盤１および印刷定盤２を固定するフレー
ム）上のラツクと噛み合いながら回転移動するた
め印刷ずれが少なく、数μｍ程度のインキ膜を±
30μｍ以下の印刷精度で形成することができる。 ところで、このオフセツト校正機に使用される
印刷インキは、その粘度が通常5000CP（5Pa・
Ｓ）〜200000CP（200Pa・Ｓ）であることが要求
されるほか、流動性、転移性および揺変性を有す
ることが不可決である。このために、印刷インキ
の組成には、顔料のほか、この顔料を分散させた
状態に保つ粘性の液体（ベヒクル）を添加し混錬
することが必要である。このベヒクルは合成樹
脂、天然樹脂に植物性、動物性の乾性油が添加さ
れたものである。また顔料には沈降性硫酸バリウ
ム、チタン白、鉛白、アルミナ、亜鉛華等の無機
物が主として用いられる。 しかしながら、半導体素子あるいは液晶表示素
子にそれぞれ有機高分子薄膜からなる絶縁被膜あ
るいは配向制御膜を形成する場合、有機高分子の
印刷インキは、その粘度が2000CP〜10CPと著し
く低粘度であるばかりか、揺変性がなく、この状
態で１μｍ以下特に0.01〜0.1μｍの厚さの薄膜
をその膜厚精度が±20％内になるように形成する
ことは、前記オフセツト校正機をそのまま用いて
はできないことが判明した。 その理由は、第２図に示すように、印刷インキ
４として、有機高分子材を用いた場合、ゴムブラ
ンケツト胴６が図中ＡからＢへ移動するとき、そ
の側面に印刷インキ４が附着するが、そのパター
ンの周辺において印刷インキ４のだれ部４ａが生
ずる。そして、ゴムブランケツト胴６に付着した
印刷インキ４′は前記“だれ部４ａ”を含んだパ
ターンのまま、被印刷体５面に転写され、さら
に、被印刷体５面に被着した印刷インキ４″の周
辺部においてもだれ部４ｂが生ずる。 このように、有機高分子材を印刷インキとする
ことには、その粘性が著しく低い性質を有するた
め、ゴムブランケツト胴６への転写、ゴムブラン
ケツト胴６から被印刷体５への転写時において、
それぞれ印刷インキの周辺に印刷インキのだれ部
が生じる。したがつて、印刷寸法精度はまつたく
損なわれるとともに、印刷した薄膜の膜厚を均一
に再現することは不可能となる。特に数平方セン
チメートルのベタ印刷における周辺部分の膜厚は
中央部のそれと同一にすることは極めて困難とな
る。 本発明の目的はこのような欠点を除いたもの
で、粘性が2000CP〜10CPと著しく低粘度の有機
高分子材であつても、寸法精度が良好で、かつ膜
厚が均一な印刷薄膜を選択的に形成することので
きる有機高分子薄膜の形成方法を提供するもので
ある。 以下実施例を用いてこの発明を詳細に説明す
る。 まず、第３図を用いて、この発明に係る有機高
分子薄膜の形成方法の実施例の概略を説明する。
同図はこの発明の実施において使用されるオフセ
ツト校正機の一実施例を示す構成図である。第１
図と同符号のものは同一材料を示す。第１図と異
なる構成は、版定盤１上に表面が平坦なインキ台
７が設置され、またゴムブランケツト胴６の側面
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８が配置されている。この凸版８
はゴムブランケツト胴６からゴムブランケツトシ
ート６ｂを取り外した状態にて直接胴体部６ａに
粘着材を用いて固定させるようにしてもよい。前
記インキ台７の材料は印加精度の重要な因子であ
るインキのぬれ性、面粗さ、平坦度および板厚精
度等を考慮して選択される。 なお、ゴムブランケツト胴６のインキ台７およ
び被印刷体５の印圧は0.1Kg/cm²〜５Kg/cm²のうち
特に１〜２Kg/cm²にすることが望ましく、この調
整はゴムブランケツトシート６ｂおよび凸版８の
硬度、弾性率あるいは板厚を選択することによつ
てなされる。 このようにして構成したオフセツト校正機によ
れば、ゴムブランケツト胴６が図中ＡからＢへ移
動するとき、ゴムブランケツト胴６の側面に形成
されている凸版８に、インキ台７上の印刷インキ
４が附着するが、この印刷インキ４′にだれ部４
ａが生じても、そのだれ部４ａは凸版８の周辺に
おける凹部面に生ずる。このため、ゴムブランケ
ツト胴６が図中ＢからＣへ移動して、前記凸版８
に附着した印刷インキ４′が、被印刷体５面に附
着するのは、印刷すべきパターン形状に対応して
形成された凸版８の表面の印刷インキ４′のみと
なる。この場合、凸版８の周辺における凹部面に
だれた印刷インキは被印刷体５に附着しないで、
図中Ｃの位置でそのまま残つているが、この印刷
インキは容易に除去することができる。 したがつて、このような方法によれば、粘性が
2000CP〜10CPと著しく低粘度の有機高分子材を
用いても、寸法精度を±50μｍの範囲内で、しか
も１〜0.005μｍの厚さの薄膜を±20％の膜厚精
度で形成することができるようになる。なお、こ
の方法によつて薄膜を形成できる有機高分子の材
料として、フエノールノボラツク樹脂、ポリエス
テル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹
脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ
ビニルブチラール、ポリイミド、ポリスルフオン
等の熱可塑性樹脂、あるいは天然ゴム、スチレン
―ブタジエンゴム、ポリイソブチレン、ニトリル
ゴム等のエラストマー等の皮膜性の有機高分子物
質は全て薄膜を形成できることが判つた。 以下、具体的な実施例について説明をする。 実施例 １ FE型液晶表示素子の配向制御膜の材料とし
て、ポリイミドイソインドロキナゾリンジオン
（ポリイミド樹脂の一種、日立化成〓製、）を用い
る。印刷インキ４として前記樹脂の６重量％のＮ
―メチルピロリドン溶液（粘度：400CP）を使用
する。そして、表示部面積が12mm×47mmのFE型
液晶表示用電極パターンが形成された上、下ガラ
ス基板をそれぞれ被印刷体５とする。印刷機とし
ては手動オフセツト校正機（KD型、〓中西鉄工
所製）を用意し、厚さ1.65mmのブランケツトシー
ト６ｂ（Ｋ―110型、金陽社製）を胴体部６ａに
巻き、その上に11.9×46.9mmに切断したゴム硬度
（HsA）73゜のエチレンプロピレンターポリマー
（以下ETPという）製の凸版８を粘着剤で貼り付
けて、ゴムブランケツト胴６を形成する。インキ
台７としてはガラス板の表面に酸化インジウムを
蒸着したものを用いる。印刷インキ４である前記
有機高分子溶液をロールコータを用いて前記イン
キ台７の酸化インジウム蒸着面に着肉し、ゴムブ
ランケツト胴６のインキ台７および被印刷体５の
印圧は１Kg/cm²とする。このような条件のものと
で液晶表示装置の上、下ガラス板に印刷された印
刷層４″に300℃の熱処理を30min間行い前記印刷
層４″を硬化させる。この結果、膜厚800±150Å
の有機高分子薄膜が形成される。次いで、ガーゼ
を用いて有機高分子薄膜面をラビングする。この
ラビング方向は、上板ガラス板と下板ガラス板と
はそれぞれ異なり、互いに直交するようにする。
そして、各上、下ガラス板の間隙を10μｍに保
ち、液晶封入口の微少部分を除いてエポキシ接着
剤でシールする。これにより、液晶表示装置の外
囲器が構成される。次に、減圧下でアゾキシ系液
晶、ネマテイツクフエーズ５（メルク社製）に10
重量％のＰ―シアノフエニル―P′―ブチルベンゾ
エート（CPBB）を混合したものを前記外囲器内
に封入し、封入口をエポキシ系接着剤で封止す
る。 このように構成した液晶表示装置を二枚の偏光
板を用いて観察したところ全面に亘つて液晶層が
ツイスト配列しているのが認められた。 なお、このように構成した液晶表示装置の動作
寿命試験後の配向制御膜の配向劣化の程度を、回
転塗布法によつて形成した配向制御膜のそれと比
較して、顕微鏡および肉眼で観察した。その結果
を下表に示す。なお、動作試験条件としては、55
℃の恒温槽中で、12V、32Hzのパルスを印加して
行ない、それぞれ６個の試料を選んで行なつた。

【表】

【表】 この表から明らかなように、回転塗布法で形成
した薄膜を配向制御膜として用いた場合、500時
間から配向劣化が顕微鏡観察で認めることがで
き、また2000時間後はすべて配向劣化を認めるこ
とができるのに対し、この実施例によつて形成し
た配向制御膜を用いた場合、2000時間経過しても
全く異常が認められない。 この理由は、被印刷体面に対し垂直方向に圧力
をかけながら有機高分子溶液を印刷するため、電
極およびガラス面上に緻密な膜が形成されるから
だと推考できる。 実施例 ２ FE型液晶表示素子の配向制御膜の材料とし
て、KERIM1D500（ポリイミド樹脂の一種、ロ
ーヌ・プーラン社・仏国）を用いる。印刷インキ
４として前記KERIM1D500の３重量％のＮ―メ
チルピロリドン溶液（粘度：140CP）を使用す
る。被印刷体５、印刷機、およびブランケツトシ
ート６ｂとしては、実施例１と同じものを用い、
凸版８の材料はゴム硬度が50゜のブライト（主成
分プチルゴム、加貫ローラ〓製）を用いる。この
凸版８は15mm×51mm×1.6mm（厚さ）のゴム板
（ブライト）を平面研磨機を用いて凸状に加工す
る。凸部の寸法は被印刷体５（12.0mm×47.0mm）
との接触による拡がりを考慮して、それぞれ0.05
mm少なく11.95mm×46.95mmとする。そして凸部の
段差は0.3mmとし、この凸部の表面には0.2mmピツ
チで深さ0.1mmのＶ形の溝を縦横に切る。インキ
台７としては、厚さ１mmのガラス板上に厚さ0.2
mmのパイフロン（ポリアミド樹脂、日立化成〓）
フイルムを貼付したものを用いる。印刷インキ４
であるKERIM1D溶液をロールコータを用いて前
記インキ台のパイフロンフイルム上に着肉し、ゴ
ムブランケツト胴６のインキ台７および被印刷体
５の印圧を0.5Kg/cm²とする。このような条件のも
とで、液晶表示装置の上、下ガラス基板に印刷さ
れた印刷層に250℃の熱処理を30min間行ない前
記印刷層を硬化させる。この結果、膜厚は輪かく
部を除いて400±80Åであつた。輪かく部の膜厚
は中央に比べて薄く0.05mm幅で300±60Åであつ
た。次いで実施例１同様に、ラビングを施こし、
各上、下ガラス基板で外囲器を構成し、NP―５
に10重量％のCPBBを混合した液晶を前記外囲器
に封入する。このように構成した液晶表示装置に
おいても、全面に亘り液晶層がツイスト配列して
いることが認められた。 実施例 ３ FE型液晶表示素子の配向制御膜の印刷インキ
４として、シランカツプリング剤99部、ポリビニ
ルアルコール１部からなるＮ―メチルピロリドン
溶液（４重量％）を用いる。この溶液の粘度は20
（CP）であり、この溶液中に0.1重量％のクロム
酸アンモンを添加する。実施例１と同条件で印刷
した後、印刷層４″に150℃の熱処理を30min行な
い、また、水銀灯を用いて12万ルツクスの照度で
10min露光する。次いで、200℃の熱処理を1hour
行なうことにより乾燥する。この結果、膜厚が
200±40Åの薄膜が得られる。そして実施例１同
様に、ラビングを施こし、各上、下ガラス板で外
囲器を構成し、NP―５に10重量％のCPBBを混合
した液晶を前記外囲器に封入する。このように構
成した液晶表示装置においても、全面に亘り液晶
層がツイスト配列していることが認められ、わず
か周辺部に100μｍ〜500μｍ直径の旋光性ドメイ
ンが数十箇所認められるにすぎなかつた。 以上述べたように、この発明に係る有機高分子
薄膜の形成方法によれば、粘性が2000CP〜10CP
と著しく低粘度の有機高分子材であつても、寸法
精度が良好で、かつ膜厚が均一な印刷薄膜を選択
的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の印刷に使用されるオフセツト校
正機の説明図、第２図は前記オフセツト校正機を
用いて著しく低粘度の有機高分子材を印刷する場
合の欠点を示す説明図、第３図はこの発明に係る
有機高分子薄膜の形成方法の実施例の概略を説明
する図である。 １……版定盤、２……印刷定盤、３，８……凸
版、４……印刷インキ、５……被印刷体、６……
ゴムブランケツト胴、６ａ……胴体部、６ｂ……
ゴムブランケツトシート、７……インキ台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブランケツト胴の側面に、印刷パターンの形
   状に対応した凸部を有する凸版を設けたオフセツ
   ト校正機を使用し、前記凸版面に附着させた粘度
   2000CP〜10CPの有機高分子溶液を無機質な被印
   刷体面に印刷することを特徴とした有機高分子薄
   膜の形成方法。 ２ ブランケツト胴の被印刷体面に対する印圧を
   0.1Kg/cm²〜５Kg/cm²とした特許請求の範囲第１項
   記載の有機高分子薄膜の形成方法。 ３ 被印刷体面に印刷される有機高分子薄膜の膜
   厚を１μｍ〜0.005μｍとした特許請求の範囲第
   １項記載の有機高分子薄膜の形成方法。