(57)【要約】【課題】液晶配向膜の製造において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生をなくし、液晶セルの生産性や信頼性が低下したり液晶セルの表示の外観が損なわれたりすることを防ぐ。【解決手段】高分子膜の膜面２ａに微細な凹凸形状を有する型４を押し付けて、膜面２ａのＡ点とＢ点に力を加えて膜面２ａを変形させることにより、Ａ点とＢ点の間で膜面２ａが伸縮されるＤ方向に膜面２ａを配向させる液晶配向膜の製造方法および装置であり、液晶配向膜の製造において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生を伴うことがない。このため液晶セルの生産性を高く維持でき、埃などにより液晶セルの表示の外観を損なうことがなく良好な歩留まりが得られる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向膜用膜の膜面の少なくとも２点を押圧して、前記少なくとも２点の間の方向に、前記配向膜用膜の膜面を配向させることを特徴とする液晶配向膜の製造方法。
【請求項２】
基板上に形成された配向膜用膜の膜面を配向させるための液晶配向膜の製造装置において、前記配向膜用膜の膜面の少なくとも２点を押すための凹凸形状を有する型と、前記型を固定して前記凹凸形状を前記配向膜用膜の膜面に押し付けるための押圧装置とを備えることを特徴とする液晶配向膜の製造装置。
【請求項３】
前記基板と前記型とを相対的に移動させる移動装置を備えることを特徴とする請求項２記載の液晶配向膜の製造装置。
【請求項４】
前記基板と前記型の温度を調節する温度調整部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶配向膜の製造装置。
【請求項５】
前記型は、凸点が間隔をおいて縦横に並列された前記凹凸形状を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の液晶配向膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶セルに用いる液晶配向膜の製造方法および装置に関し、特に液晶セルに用いる基板上に形成された液晶配向膜用膜の膜面を配向させる方法および装置に関するものである。ここで、液晶配向膜とは、液晶分子の方向を液晶セルの動作モードに適した状態に揃える役割を有する膜のことを意味する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶セルの基本構造は、一般に共通している。即ち、液晶セルは、対向して設けられた一対の基板をスペーサの介在により所定の間隔に保持し、基板周辺部をシール剤でシールし、基板間に液晶分子を注入した構造を有している。また、一対の基板の内面には、電極および液晶配向膜が形成されている。この基板の内面に形成された液晶配向膜は、液晶分子の方向を液晶セルの動作モードに適した状態に揃える役割を有する。
従来、液晶配向膜の製造方法としては、ラビング法（非特許文献１参照）が用いられている。ラビング法とは、基板の表面に形成されたポリイミド等の高分子膜を、ベルベット等の布で擦ることにより、高分子膜の表面に方向性を持たせる方法である。ラビング法は、単純なプロセスであるため、短時間で大量の処理が可能であり、工業的に最も頻繁に用いられている。
【０００３】
従来、液晶配向膜の製造装置としては、ラビング装置が用いられている。このラビング装置としては、特許文献１等で提案されているものがある。この提案されている装置は、ポリイミド等の高分子膜および透明電極層が形成されたガラス基板を配置するための移動可能なラビングステージと、レーヨン等の布でできたラビングクロスを巻きつけたラビングローラと、超音波振動を発生する超音波振動装置と、超音波振動装置とガラス基板およびラビングステージを連結する固定板とを備えている。
【０００４】
以上のように構成されたラビング装置により高分子膜のラビング処理を行う場合は、まず、ガラス基板をラビングステージに載せ固定板により固定する。次に、超音波振動装置を作動させ、ガラス基板に超音波振動を伝播させることにより、ガラス基板の表面に形成された高分子膜に超音波振動を与える。最後に、ラビングローラを回転させてラビングローラとラビングステージを相対的に移動させながら高分子膜の表面を擦る。
このラビング処理によって、高分子膜の表面を配向させることで、高分子膜に液晶配向膜としての機能が付与される。
【非特許文献１】液晶若手研究会編，「液晶ディスプレイの最先端」，シグマ出版初版第２刷，１９９６年１０月１０日，１１１頁−１１３頁
【特許文献１】特開平５−２４９４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来は液晶配向膜を製造するためにラビング法が多用されているが、ラビング法には次のような問題がある。即ち、ラビング法では、配向膜となる高分子などの膜を布で擦る手法であるために、摩擦による微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生という問題が避けられない。この埃は、高精細画素電極や成膜・露光，エッチングの繰り返しによるＴＦＴ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）の形成工程において、大きな障害となるだけでなく、ラビング処理中に高分子膜の表面あるいはラビングクロスに付着してラビング筋等の欠陥を生じさせるため、液晶セルの生産性を低下させたり、液晶セルの表示の外観を損なったりするという問題がある。また、局部的な微細放電は、高分子膜自体の損傷および透明電極やＴＦＴの断線あるいは静電気破壊の原因になるため、液晶セルの信頼性を低下させるという問題がある。
【０００６】
この発明は上記のような従来のものの課題を解決するためになされたもので、液晶配向膜の製造において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生を伴うことがなく、液晶セルの生産性や信頼性が低下したり液晶セルの表示の外観が損なわれたりすることを防ぐことができる液晶配向膜の製造方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の液晶配向膜の製造方法のうち、請求項１記載の発明は、配向膜用膜の膜面の少なくとも２点を押圧して、前記少なくとも２点の間の方向に、前記配向膜用膜の膜面を配向させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の液晶配向膜の製造装置の発明は、基板上に形成された配向膜用膜の膜面を配向させるための液晶配向膜の製造装置において、前記配向膜用膜の膜面の少なくとも２点を押すための凹凸形状を有する型と、前記型を固定して前記凹凸形状を前記配向膜用膜の膜面に押し付けるための押圧装置とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の液晶配向膜の製造装置の発明は、請求項２記載の発明において、前記基板と前記型とを相対的に移動させる移動装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の液晶配向膜の製造装置の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記基板と前記型の温度を調節する温度調整部を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の液晶配向膜の製造装置の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明において、前記型が凸点が間隔をおいて縦横に並列された前記凹凸形状を有することを特徴とする。
【００１２】
この発明の方法では、配向膜となる膜の膜面の少なくとも２点を押して、前記少なくとも２点の間で伸縮されることで、該方向に沿って前記膜の膜面を配向させることができる。ここで配向とは、高分子などの膜を構成する構造の異方性を意味するものである。
さらに作用についてより詳細に説明する。膜の膜面を少なくとも２点で押すと、膜の膜面の少なくとも２点の間に力が加わり、膜の膜面が変形する。それによって、膜の表層は少なくとも２点の間で一定の方向に伸縮されるので、膜の膜面を伸縮された方向に配向させることができる。
【００１３】
なお、配向膜用の膜材料としては、一般に高分子材料が用いられている。
【００１４】
なお、押圧する点の数は、２点以上であれば限定されるものではなく、膜面の広い範囲で配向させる場合、多数の点で一度に押圧して配向処理を行っても良く、さらに、膜面と押圧点とを相対的に移動させることで、処理膜面の範囲を拡げてもよい。
【００１５】
さらに、この発明の装置では、前記膜の膜面の少なくとも２点を押すための凹凸の形状を有する型を押圧装置で上記膜面に押圧することで、上記方法の作用と同様にして膜面を配向させることができる。
ここで凹凸の形状を有する型とは、要するに高分子膜の膜面に押し付けたときに、高分子膜の膜面に力を加えてその膜面を伸縮させるような形状を有する型であればいかなるものでもよい。具体的には、例えばナノサイズの微細な凹凸形状を有するナノインプリント用モールド等を使用することができる。
すなわち、凹凸形状を有する型は、配向させる間隔に応じて凹凸形状を有するものであればよく、凹凸形状自体が特定の形状に限定されるものではない。好適には、型面に凸点が間隔をおいて縦横に並列された凹凸形状とすることにより、該凸点間で配向を行うことができる。凸点の間隔は本発明としては特に限定されるものではないが、例えば数μｍの間隔で凸点を配置することができる。この際に凸点は、膜面に損傷を与えない程度にできるだけ小さな面積で頂上面を有しているのが望ましい。
前記凹凸形状の形成方法は、本発明としては特に限定をされるものではなく、フォトエッチングやドライエッチングなどの手法を利用することもできる。
【００１６】
上記型は、押圧装置に固定されて膜の押圧に供される。この固定方法は特に限定されるものではなく、押圧装置による押圧動作が型に伝達されるものであればよく、型が押圧装置において移動可能（例えば水平方向など）となっていてもよい。
押圧装置における押圧力は、膜の配向が押圧によって十分になされることと、押圧によって膜に損傷を与えないことを考慮して定めれば良く、本発明としては特定の押圧力に限定されるものではない。
また、押圧による配向に際し、前記基板と前記型の温度を調節するのが望ましい。高分子膜の膜面に型を押し付けるときに、基板と型の温度を調節することにより、膜材料の流動や変形が促進され、良好な、膜面の配向の制御性が得られ、配向を容易に行うことができる。なお、温度調整は、適宜のヒータなどを用いた温度調整部により行うことができる。
また、膜の広い範囲を相対的に小さな面積の型で行う場合、基板と型とを相対的に移動させて押圧を行うことで膜の広い範囲に亘って押圧・配向を行うことができる。この移動は、基板を移動ステージ上に設置して、移動ステージを移動させることによって行ったり、型を押圧装置において移動させたり、押圧装置自体を移動させることによって行うことができる。装置の複雑化を招かないためには、移動ステージに基板を設置して移動を行うのが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の液晶配向膜の製造方法によれば、配向膜用膜の膜面の少なくとも２点を押圧して、前記少なくとも２点の間の方向に、前記配向膜用膜の膜面を配向させるので、配向膜用膜の膜面を擦ることなく前記配向膜用膜の膜面を配向させることができ、液晶配向膜の製造工程において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生を伴うことがなく、液晶セルの信頼性が低下したり液晶セルの表示の外観が損なわれたりすることを防ぐ効果がある。
【００１８】
また、本発明の液晶配向膜の製造装置によれば、基板上に形成された配向膜用膜の膜面を配向させるための液晶配向膜の製造装置において、前記配向膜用膜の膜面の少なくとも２点を押すための凹凸形状を有する型と、前記型を固定して前記凹凸形状を前記配向膜用膜の膜面に押し付けるための押圧装置とを備えるので、液晶配向膜の製造装置において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生を伴うことがなく、液晶セルの生産性が低下することを防ぐ効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は、この発明の一実施形態による液晶配向膜の製造装置を示す断面図であり、図２は、型面を示す。また、図３はこの発明の一実施形態による液晶配向膜の製造方法の工程を示す一部断面図である。
【００２０】
図１において、基板１上に配向膜用膜として高分子膜２が形成されており、該基板１は移動ステージ３の上に固定されている。基板１上に形成された高分子膜２の上方には、高分子膜２の膜面２ａの少なくとも２点に力を加えるための微細な凹凸形状を有する型４が取り付けられた、押圧装置としての加圧装置５が配置されている。移動ステージ３の基板１を固定する面には、基板１の温度を調節する第１調整部６ａが取り付けられており、加圧装置５には、型４を取り付ける部分には、型４の温度を調節する第２調整部６ｂが取り付けられている。
【００２１】
以上のように構成された液晶配向膜の製造装置により高分子膜２の膜面２ａを配向させる場合は、まず、加圧装置５に微細な凹凸形状を有する型４を取り付けて、基板１を移動ステージ３の上に固定する。型４の凹凸形状は、図２に示すように、多数の凸部４ａが縦横に間隔をおいて並列されて構成されている。
次に、高分子膜２の温度がガラス転移温度の近傍で一定に保たれるように、基板１の温度を第１調整部６ａにより調節する。また、型４の温度が高分子膜２の温度に対応するように、型４の温度を第２調整部６ｂにより調整する。
【００２２】
この工程を示す一部断面図が第３図の（ａ）である。このとき高分子膜２の膜面２ａは、高分子の流動や変形が促進される温度で安定しており、微細な凹凸形状を有する型４により高分子膜２の膜面２ａの２点であるＡ点とＢ点に力を加えれば、そのＡ点とＢ点の間において高分子膜２の膜面２ａの良好な配向の制御性が得られる状態である。
このように、型４と高分子膜２の温度が安定した後、加圧装置５により型４を高分子膜２の膜面２ａに押し付けると、型４が有する微細な凹凸形状（凸部４ａ）が作用点として機能することで、高分子膜２の膜面２ａに力が加わりその膜面２ａが変形する。このとき、高分子膜２の膜面２ａに型４を押し付けながら、基板１の温度を第１調整部６ａにより調節し、型４の温度が高分子膜２の温度に対応するように型４の温度を第２調整部６ｂにより調整して、高分子膜２の温度を少なくともガラス転移温度より下げて粘弾性制御を行う。
【００２３】
この工程を示す一部断面図が第３図の（ｂ）である。型４を膜面２ａに押し付けると、膜面２ａのＡ点とＢ点に力が加わりその膜面２ａが変形する。型４を膜面２ａに押し付けたときの膜面２ａの応力分布は、型４の微細な凹凸形状に依存するので、微細な凹凸形状を有する型４により、膜面２ａの変形は制御される。この型４の微細な凹凸形状は、膜面２ａのＡ点とＢ点に接触する部分（凸部４ａ）の形状とその間隔により規定される。このとき、膜面２ａはＡ点とＢ点の間で一定の方向に伸縮されるので、膜面２ａのＡ点とＢ点の間で伸縮部位７が形成される。この伸縮部位７は、Ａ点とＢ点の間で伸縮されたＤ方向に配向される。この後、加圧装置５により型４を高分子膜２の膜面２ａから離して、型４を高分子膜２の膜面２ａに押し付ける前の配置に戻す。
【００２４】
この一連の工程を、移動ステージ３を少なくとも一軸方向に動かしながら繰り返すことで基板１上に形成された高分子膜２の膜面２ａの全面を配向させることができる。この液晶配向膜の製造方法および装置の発明において、型４をローラーに巻き付けて、そのローラーを高分子膜２の膜面２ａ上で転がすことで、高分子膜２の膜面２ａに力を加えるようにしてもよい。
【００２５】
この発明の一実施形態によれば、高分子膜２の膜面２ａの少なくとも２点に力を加え、その少なくとも２点間で膜面２ａを伸縮させ、その膜面２ａが伸縮されたＤ方向に配向されるので、高分子膜２の膜面２ａを擦ることなく高分子膜２を配向させることができ、液晶配向膜の製造工程において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生を伴うことがなく、液晶セルの信頼性が低下したり液晶セルの表示の外観が損なわれたりすることを防ぐ効果がある。
【００２６】
また、高分子膜２の膜面２ａの少なくとも２点に力を加えるための微細な凹凸の形状を有する型４と、その型４を固定して高分子膜２の膜面２ａに押し付けるための加圧装置５を備え、高分子膜２の膜面２ａの少なくとも２点に力を加えて、その少なくとも２点間で膜面２ａを伸縮させ、その膜面２ａが伸縮されたＤ方向に配向されるように構成したので、液晶配向膜の製造装置において微細な埃の発生や高圧静電気による微細放電の発生を伴うことがなく、液晶セルの生産性が低下することを防ぐ効果がある。
【００２７】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記説明の範囲内に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施形態における液晶配向膜の製造装置を示す断面概略図である。
【図２】同じく、型の凹凸形状を示す底面図である。
【図３】この発明の一実施形態における液晶配向膜の製造方法の工程を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    基板
２    高分子膜
２ａ  膜面
３    移動ステージ
４    型
４ａ  凸部
５    加圧装置
６ａ  第１調整部
６ｂ  第２調整部
７    伸縮部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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