(57)【要約】      （修正有）【課題】基板表面に配向異方性をもたせ、超分子複合体の均一な分子配列状態が得る。【解決手段】二色性染料がスティック状に自発的に積み重なった超分子複合体を含むコーティング液を剪断力を与えながら塗布する工程に前処理工程を設け、ガラス基板の表面に配向処理を施し、二色性染料からなる超分子複合体の配列状態を均質な分子配列状態にする。配向処理は、超分子複合体の寸法に見合った方向性のあるキズを基板表面につけ方向性を与える機械処理、基板表面につけた化学薬品に方向性を与える化学処理がある。機械処理は、ＬＣＤの製造で使われているラビング装置を用い、ステージ３に置かれたガラス基板４をローラ１の回転方向と逆方向に移動させる。化学処理は、湿式と乾式の２方式があり、湿式はガラス基板４を洗浄し、エアナイフで方向性をつけて乾かす。乾式は、ステアリン酸等をアルコールに溶かし、布にしみこませて乾燥し、ガラス基板４をラビングする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二色性染料がスティック状に自発的に積み重なった超分子複合体を含むコーティング液を基板表面に剪断力を与えながら塗布して偏光膜を製造する工程において、
前記コーティング液を塗布する工程に前処理工程を設け、
この前処理工程において前記基板表面に配向処理を施すことを特徴とする偏光膜の製造方法。
【請求項２】
前記配向処理を、
基板表面の形状を変形させて一定方向の微細溝を多数形成する機械処理とする請求項１記載の偏光膜の製造方法。
【請求項３】
前記配向処理を、
基板表面に化学薬品を塗布して形成した配向層に配向異方性を付与する化学処理とする請求項１記載の偏光膜の製造方法。
【請求項４】
前記配向異方性を付与する手段を乾式の場合はラビング、湿式の場合はエアナイフとする請求項３記載の偏光膜の製造方法。
【請求項５】
前記化学薬品をノニオン系（非イオン系）界面活性剤の希薄水溶液とする請求項３記載の偏光膜の製造方法。
【請求項６】
前記化学薬品を親水性のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の希薄水溶液とする請求項３記載の偏光膜の製造方法。
【請求項７】
前記化学薬品を疎水性の直鎖脂肪酸とする請求項３記載の偏光膜の製造方法。
【請求項８】
前記化学薬品を有機シランカップリング剤の希薄水溶液とする請求項３記載の偏光膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの製造方法に係わり、特に二色性染料のインキを塗布して偏光膜を形成する技術を適用した偏光膜の製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、液晶セルの両面に配置する偏光板は、パネル検査を合格した液晶セルの外側に接着剤を用いて貼り付けていた。
このため、スクライバで分断した液晶セルの一つ一つに偏光板を貼り合わせる必要があり、作業性が非常に悪かった。
また、貼合せ時に位置決め精度や密着強度の確保、気泡やダスト混入の防止、静電気の発生防止などさまざまな対策を必要とし、その後の工程で偏光板とパネルの密着性の強化や間に残存する気泡の除去などのためにオートクレーブ処理を行うなど、その組立てに多くの時間と労力を費やしていた。
【０００３】
この問題を解決するために、本出願人は米国Ｏｐｔｉｖａ社の開発した二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを通常のフレキソ印刷装置でガラスやプラスチック基板に直接印刷して偏光膜を作製する技術を開発し、先に出願している。この技術により偏光板の貼り付け作業を必要としない液晶セルの組立てが可能になり、ＬＣＤの生産効率が大幅にアップされた。
【０００４】
図３に、この技術を用いた偏光膜製造装置の模式図を示す。
図において、印刷方向に沿って多数の微細溝ａを有する版１１を版胴１２に取り付け、回転している版１１に横長のディスペンサ１３からインキを滴下してブレード１４で塗り広げ、液晶状態の二色性染料を微細溝ａに押し込める。
このとき、ブレード１４は版１１に接することなくわずかなギャップを設けて保持されているので、版面にインキ液の薄膜が形成される。
そして、印刷テーブル１５上に固定された被処理基板１６が版胴１２直下を通過するときに、このインキ液の薄膜が版１１から被処理基板１６に転写塗布される。
【０００５】
転写された二色性染料からなる超分子複合体は剪断力を受けて一定方向に配向し、染料分子が規則的に並び（結晶化し）偏光性能が生じる。
配向した超分子複合体は基板と平行に配列するのが理想であるが、一般的にはこの理想の配列から大なり小なりずれているのが普通である。
超分子複合体は本来その超分子複合体の長軸方向を特定の方向に揃える性質があるが、超分子複合体の配列方向は基板の表面状態に依存し、基板表面と超分子複合体の間に働く表面張力の大きさや超分子複合体の配列に関連する弾性歪みエネルギーの作用によって変化するからである。
【０００６】
超分子複合体の表面張力が基板表面の臨界表面張力より小さい場合は、基板表面と超分子複合体との間に働く力が大きいため、超分子複合体は表面を濡らして基板表面上に広がり、超分子複合体は基板に平行な配列となる。
逆に超分子複合体の表面張力が基板表面の臨界表面張力より大きい場合は、基板表面と超分子複合体との間に働く力よりも超分子複合体の間に働く力の方が大きいため、超分子複合体は表面に広がらず球状になり、超分子複合体は基板に垂直な配列となる。
また、基板表面が滑らかでない場合は、超分子複合体は弾性歪みエネルギーが極小となる状態、すなわち超分子複合体が弾性歪みを受けない方向に配列する。
【０００７】
超分子複合体が基板と平行になるかどうかは基板の表面状態によるが、基板表面に吸着した水分やガスなどの影響や、超分子複合体が基板と接触することで実効的な臨界表面張力の大きさが変化し、表面張力の大小と超分子複合体の配向の関係が必ずしも成立しなくなる。
また、基板はＬＣＤメーカにより表面の弾性歪みエネルギーの状態が少しづつ異なっている。
このため、基板表面に塗布された超分子複合体は均一な配向を得ることができず、理想の配列からずれてしまう。
均一な配向を得るためには、何らかの方法で基板表面に配向異方性をもたせる必要がある。
【０００８】
そこで本発明は、基板表面に配向異方性をもたせることにより、超分子複合体の均一な配列状態が得られるようにすることを目的になされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【００１０】
すなわち、本発明の偏光膜の製造方法は、二色性染料がスティック状に自発的に積み重なった超分子複合体を含むコーティング液を基板表面に剪断力を与えながら塗布して偏光膜を製造する工程において、前記コーティング液を塗布する工程に前処理工程を設け、この前処理工程において前記基板表面に配向処理を施すことにより上記目的が達成される。
【００１１】
また、本発明の偏光膜の製造方法は、前記配向処理を基板表面の形状を変形させて一定方向の微細溝を多数形成する機械処理とする。
【００１２】
また、本発明の偏光膜の製造方法は、前記配向処理を基板表面に化学薬品を塗布して形成した配向層に配向異方性を付与する化学処理とする。
【００１３】
また、好ましくは、前記配向異方性を付与する手段を乾式の場合はラビング、湿式の場合はエアナイフとする。
【００１４】
また、好ましくは、前記化学薬品をノニオン系（非イオン系）界面活性剤の希薄水溶液とする。
【００１５】
また、好ましくは、前記化学薬品を親水性のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の希薄水溶液とする。
【００１６】
また、好ましくは、前記化学薬品を疎水性の直鎖脂肪酸とする。
【００１７】
また、好ましくは、前記化学薬品を有機シランカップリング剤の希薄水溶液とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明を実施した偏光膜の製造方法は、二色性染料がスティック状に自発的に積み重なった超分子複合体を含むコーティング液を印刷装置やコーティング装置を用いて剪断力を与えながら塗布する工程に前処理工程を設け、この前処理工程においてガラス基板の表面に配向処理を施すことにより、ガラス基板に塗布したときの二色性染料からなる超分子複合体の配列状態を均質な分子配列状態にするものである。
配向処理には、超分子複合体の寸法に見合った方向性のあるキズを基板表面につけて方向性を与える機械処理と、基板表面につけた化学薬品に方向性を与える化学処理がある。
化学薬品に方向性を与える手段は乾式の場合ラビング、湿式の場合エアナイフである。
【００２０】
図１に、本発明を実施した機械処理の模式図を示す。
機械処理は、ＬＣＤの製造で使われているラビング装置をそのまま用いる。
図において、ラビング装置のローラ１にレーヨンなどの布２を巻き付け、ローラ１を回転させながらステージ３に置かれたガラス基板４をローラ１の回転方向と逆方向に移動させる。
これにより、ガラス基板４の表面が一定方向に擦られて平行で細かな多数の溝が形成される。
界面に凹凸がある場合は一般に無歪状態をとれないので、塗布された超分子複合体は弾性歪エネルギーが極小となるように配列する。
その結果、溝と超分子複合体の相互作用により、超分子複合体の配列の方位を溝の方向に揃えることができる。
そのため、コーティング方向とラビング方向を変えても、超分子複合体の配向はコーティング方向に係わりなく、ラビング方向に一致する。
【００２１】
ラビング処理を施すと、従来のラビングなしの場合に比べ、偏光性能が最大約２０％向上する。
実験の結果、コーティング方向Ａとラビング方向Ｂの角度θが小さいほど偏光性能は向上し、図４（ａ）のθ＝０°（コーティング方向Ａとラビング方向Ｂが一致）では約２０％、図４（ｂ）のθ＝１５°では約１０％、図４（ｃ）のθ＝３０°では約５％、図４（ｄ）のθ＝４５°では約５％それぞれアップすることが分かった。
【００２２】
偏光膜は、ユーザの要求によってさまざまな方向があり、それぞれの要求に応じて超分子複合体を基板に対して斜めに配向させる必要がある。
従来のラビングなしのコーティング方法では、図５（ａ）に示すように、基板Ｐに超分子複合体を斜めに配向させる場合、コーティング方向Ａを変えることはできないので、テーブルＴを回転して基板Ｐを斜めにする必要がある。
ところが、テーブルＴを回転するとテーブルＴが傾くことがあり、テーブルＴが傾かないようにするためには０．０１ｍｍ以下の精度を必要とするので、テーブルＴの回転装置に多くの費用がかかる。
また、図５（ｂ）に示すように、基板ＰよりテーブルＴの方が大きい場合、基板Ｐを斜めにして全面にコーティング液を塗布すると、コーティング液が基板Ｐからはみ出すので、毎回テーブルＴを洗浄・乾燥しなければならなくなる。
また、図５（ｃ）に示すように、基板ＰとテーブルＴが同じ大きさの場合、基板Ｐを載せるテーブルＴを斜めにしてコーティング液を塗布すると、幅方向で必要な液量が異なるので、コーティング液の出力調整が複雑になる。
本発明のコーティング方法は、超分子複合体の配向がラビング方向に一致し、ラビング方向を変えるのは簡単なので、基板を斜めにする必要がなく、このような問題は発生しない。
【００２３】
機械処理の場合、レーヨン系の布２でラビングすると、超分子複合体はすべて同様の分子配列状態を示す。また、布２の材質をレーヨン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）と変化させると、極性等の違いによりそれぞれ異なった配向性能を示す。
このため、コーティング液の組成の違いによって布２の材質を使い分けるのが望ましい。
【００２４】
図２に、本発明を実施した化学処理の概念図を示す。
化学処理は、湿式と乾式の２つの方式があり、湿式はガラス基板４を薬液に浸したり、シャワーやスプレーで薬液をかけたりしてガラス基板４を洗浄し、エアナイフで方向性をつけて乾かす。
このとき、家庭用の研磨材付きスポンジで擦り、その後、エアナイフで水を切ってもよい。
あるいは、家庭用の湿式スポンジにクレンザをつけて擦り、すすいだ後、エアナイフで水を切ってもよい。
乾式は、例えばステアリン酸をアルコールに溶かしたアルコール溶液を布にしみこませて乾燥し、この布をローラに巻き付けてガラス基板４をラビングする。
布には、例えば医療用のガーゼやフェルトなど固い材質のものを用いる。
これにより、ガラス基板４の表面に化学結合または分子間力による化学薬品の薄い配向層を形成し、この配向層にエアナイフやラビングによって配向異方性を付与する。
その結果、超分子複合体はガラス基板４の表面に形成した配向層材料の配向性を引き継いで一定方向に配列する。
【００２５】
具体的にはノニオン系の界面活性剤を１０００倍に希釈して布につけ、この布で基板表面を拭いて界面活性剤の水溶液を一定方向に塗布する。
この後、乾いた布で同じ方向に拭き上げると効果がある。
あるいは、基板を湿式洗浄してすすいだ後、濡れたところに上記界面活性剤を５０〜１００ｐｐｍにした液を塗布して水と置換し、その後エアナイフで水を切る。
この水を切ったときのエアの方向に剪断力を与えて塗布すると偏光性能は向上する。
界面活性剤は疎水性の部分と親水性の部分からなっているが、親水性のポリエチレングリコール（分子量２００〜２００００）は界面活性剤と同様の効果がある。
また、疎水性のステアリン酸は固体であるが、布につけてこすりつけるとポリプロピレン、テフロン（登録商標）と同様の傾向がある。
また、シランカップリング剤の溶液で基板を処理した後、エアナイフで液を切ると同様の効果がある。
なお、湿式で処理した基板にラビングを施しても方向性を与える効果がある。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、超分子複合体の配列方向は基板の表面状態によってさまざまな方位をとるが、本発明によれば、前処理工程において基板表面に配向処理を施して配向異方性をもたせるので、基板表面に塗布した超分子複合体の配列方向を理想の方位に制御することができる。
これにより、偏光膜の偏光性能が向上し、実際に配向処理を施した方向に沿って超分子複合体を塗布した結果、偏光性能は約２０％向上した。一方、この方向と垂直に超分子複合体を塗布した結果、偏光性能は約５０％低下した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した機械処理の模式図である。
【図２】本発明を実施した化学処理の概念図である。
【図３】本発明を実施した偏光膜製造装置の模式図である。
【図４】コーティング方向とラビング方向の説明図である。
【図５】コーティング方向と基板の設置方向の説明図である。
【符号の説明】
１            ローラ
２            布
３            ステージ
４            ガラス基板
１１            版
１２            版胴
１３            ディスペンサ
１４            ブレード
１５            印刷テーブル
１６            被処理基板
Ａ            コーティング方向
Ｂ            ラビング方向
Ｐ            基板
Ｔ            テーブル
ａ            微細溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004271560.tif 000006
【図５】
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