(57)【要約】      （修正有）【課題】不均一なラビング処理により生じる電気光学的欠陥領域を回避するとともに、静電帯電による損傷および微小粒子の汚染を防止した、ＬＣＤ用配向膜を提供する。【解決手段】高分子フィルム２１２を基板２１０上に形成後、高分子フィルムの表面上に、分子インプリンティング法により複数の微小溝構造を形成する。分子インプリンティング法の工程は、複数の溝を有する分子インプリンティングの型板２００の表面を高分子フィルム２１２に押圧する工程と、前記分子インプリンティングの型板を除去する工程を含む。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置の非ラビング配向膜を形成する方法であって、
基板上に高分子フィルムを形成する工程と、
前記高分子フィルム上に分子インプリンティング法により複数の溝を形成する工程と、
を含むことを特徴とする配向膜形成方法。
【請求項２】
前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項３】
前記基板は、プラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項４】
前記基板は、半導体基板であることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項５】
前記基板は、薄膜トランジスタアレイ基板であることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項６】
前記基板は、カラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項７】
前記高分子フィルムを形成する材料は、ポリイミド化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項８】
前記高分子フィルムを形成する材料は、ポリアミド化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項９】
前記高分子フィルムを前記基板上に形成した後、硬化処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項１０】
前記分子インプリンティング法の工程は、
複数の微小な溝を有する分子インプリンティングの型板の表面を前記高分子フィルムに押圧する工程と、
前記分子インプリンティングの型板を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
【請求項１１】
前記分子インプリンティングの型板の表面を前記高分子フィルムに押圧した後、硬化処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の配向膜形成方法。
【請求項１２】
前記硬化処理は、熱処理を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の配向膜形成方法。
【請求項１３】
前記硬化処理は、ＵＶ照射処理を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の配向膜形成方法。
【請求項１４】
前記熱処理で用いられる温度は、２００℃より低いことを特徴とする請求項１２に記載の配向膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置を製造する方法に関する。特に、本発明は、液晶表示装置の非ラビング配向膜を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶が発見されてから既に長い時間が過ぎている。早期段階では、液晶表示装置（ＬＣＤ）の応用は、小型の計算機や時計の画面に限られた。一方、半導体産業が急速に発達するにつれて、液晶表示装置技術は、著しく進歩を遂げており、昨今成熟してきている。そのため、液晶表示装置は、高性能なディスプレイに幅広く応用されている。ＬＣＤは、陰極線管ディスプレイと比較すると、より小型化および軽量化され、使いやすく、しかも放射線のないものである。その結果、ＬＣＤの市場は、成長し続けている。
【０００３】
現在まで、液晶表示装置の多くは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶表示装置である。このＴＦＴＬＣＤの製造方法は、４つの段階に分けることができる。すなわち、ＴＦＴアレイ基板の製造、カラーフィルタ基板の製造、液晶（ＬＣ）セルの組立、および液晶モジュール（ＬＣＭ）の製造からなる。ＴＦＴアレイ基板の製造およびカラーフィルタ基板の製造後では、ＬＣセルの組立は、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とを組み立て、その後ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板との間の空間に液晶を射出することにより行われる。かかる後、ＬＣＭの製造が行われる。一般には、液晶表示装置は、主にＬＣセルから構成され、このＬＣセルは、２つの透明基板と当該２つの基板間に密閉封入された液晶とから構成される。
【０００４】
カラーフィルタ基板およびＴＦＴアレイ基板の組立前には、これら２つの透明基板の対向する２つの内面がそれぞれ配向膜で被覆されていなければならない。ここで、液晶分子の配向方向は、配向膜のラビング方向により決定される。
従来の配向膜の製造方法は、膜印刷、焼成、およびラビングを含む。膜印刷の工程では、ポリイミド溶液を、時計回り（または、反時計回り）に回転するアニロックスロール上にディスペンサにより落とし、反時計回り（または、時計回り）に回転するドクターブレードがアニロックスロール上にポリイミド層を分布させる。その後、ポリイミド層を、所望のパターンを有する印刷ロールに転写し、そこからコーティング材をプレートに転写する。次に、配向層中の溶媒を除去するとともに、脱水化および環化により配向膜を重合し且つイミド化するようにして、焼成工程を行う。焼成温度は、一般に１８０℃より低く、また焼成工程は、炉、ホットプレート、またはＩＲで熱処理により行う。最後に、ラビング工程を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、配向層を製造する従来の装置を表す図である。図１を参照すると、プレート１００は、移動プラットフォーム１０２上に配置される。ラビング布１０４は、ロール１０６上に配置され、ロール１０６に沿って巻回し、基板１００上のポリイミド層（図示せず）をこする。これにより、配向膜の配向能を向上する。ラビング布の材料としては、合成繊維、木綿、またはナイロンを用いることができる。ラビング処理では、ラビング布がロール表面に取り付けられるため、回転ロールによってラビング布を基板表面上の配向膜にこすりつけるようにする。よって、配向層の表面には、一定方向の真っ直ぐな溝が形成される。ここで、ポリイミド分子はラビング方向と一直線となるため、液晶分子は、一定方向にポリイミド分子に沿って配向する。
【０００６】
ラビング処理では、繊維の欠陥、または繊維上の塵の付着などによりラビングの均一性が損なわれることがある。仮に、ラビングが不均一であると、平行な方向に巻回する際中に曲がりくねった欠陥領域が生じることとなり、プレチルト角の角度に差異をもたらし、電気光学的な欠陥領域となる。さらに、ラビング処理中に生じる静電帯電により、ＴＦＴ装置の性能を下降させることになる。また、ラビング布上に汚染物質や塵があることで、ＬＣセルの収率が低下する。かかるラビング布を用いた配向膜のラビング処理は、一般的に用いられているものであるが、ラビング布の表面特性を制御し静電帯電を低減することが重要となっている。よって、塵の汚染および静電気の問題を生じることなく、配向膜を形成する方法を改良する必要がある。
【０００７】
本発明は、不均一なラビング処理により生じる電気光学的欠陥領域を回避しＬＣＤへの利用に適した配向膜を製造する方法を提供するものである。
本発明は、磨耗により生じる静電帯電によりＴＦＴ装置の性能が悪化するのを防ぎＬＣＤへの利用に適した配向膜を製造する方法を提供するものである。
本発明は、磨耗により微小粒子の汚染を回避しＬＣＤへの利用に適した配向膜を製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下で具体的に且つ幅広く説明するように、液晶表示装置用の配向膜の形成方法を提供するものである。高分子フィルムは、基板上に形成した後、分子インプリンティング法を用いて処理され、当該高分子フィルムの表面上に複数の微小溝を形成する。高分子フィルムは、ポリイミド化合物またはポリアミド化合物から形成される。分子インプリンティング法は、分子インプリンティングの型板の表面を高分子フィルムに押圧する工程を有する。ここで、分子インプリンティングの型板の表面は、高分子フィルムに対してエンボスを有し、微小溝を生じさせる。高分子フィルムは、分子インプリンティングの型板を高分子フィルムに押し付ける前或いは後で、熱処理またはＵＶ放射により硬化することができる。高分子フィルムを硬化する熱処理の温度は、好ましくは、２００℃より低い。その後、分子インプリンティングの型板は、溶媒、酸性溶液、または機械的力を用いて高分子フィルムから分離される。そして、この分子インプリンティングの型板を除去した後、液晶分子を配向するための高分子フィルムが得られ、高分子フィルム中の微小溝がＬＣ分子を微小溝の方向に沿って配向することができる。
【０００９】
分子インプリンティングの型板は、基板の表面上に傾斜蒸発によりシリコン酸化膜を形成することで得られる。基板材料は、プラスチック、または金属、または他の耐腐食性材料で構成することができる。またその代わりに、基板は、マイクロマニピュレーションにより処理し、微小な溝を生じさせることができ、この微小な溝を有する基板を分子インプリンティングの型板とする。
【００１０】
本発明では、微小溝が分子インプリンティングの型板のエンボスに相補的に形成されている。そのため、配向膜の微小溝の方向または外形は、分子インプリンティングの型板のエンボスの方向または外形を制御することにより、要求に応じて的確に作成することができる。また、深さＡとピッチＢとの比率を制御することにより、ＬＣ分子の配向を、ホモジニアス配向またはホメオトロピック配向の何れかに制御することができる。本発明に記載の配向膜の形成における製造方法によれば、微小溝は、１つの画素中に少なくとも２つの異なる方向で形成することができ、これにより液晶表示装置の幅広い視野角を提供する。
【００１１】
結論として、本発明の配向膜の形成方法は、静電帯電による損傷および微小粒子の汚染などの従来の問題点を回避することができる。さらに、本発明の方法は、微小溝の深さ、幅、および方向を正確に制御することができ、ＬＣ分子の配向を制御して、ＬＣＤの広い視野角を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述した一般的記載および以下の詳細な説明は、何れも具体例であり、請求項にて示した本発明をより詳しく説明することを意図するものであると理解されよう。
なお、添付図面は、本発明を更に理解するためのものであり、本明細書中に組み込まれその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を示すものであり、詳細な説明とともに、本発明の趣旨を説明するのに役立つものである。
【００１３】
本発明は、配向膜を形成する方法を提供する。配向膜は、分子インプリンティング法を用いて分子インプリンティングの型板の表面を高分子フィルムに押圧することにより形成される。ここで、分子インプリンティングの型板の表面は、高分子フィルムに対してエンボスを有しており、高分子フィルムの表面に複数の微小溝構造を形成する。本発明の方法によれば、微小溝の深さ、ピッチ、および方向は、良好に制御され、その結果、ＬＣ分子の配向方向が正確に制御され、液晶モニターの視野角が広がる。よって、従来のラビング法で生じた静電帯電による損傷および微小粒子の汚染が回避される。
【００１４】
以下の段落では、本発明による配向層の製造方法を詳細に説明する。
（実施形態１）
本発明の好適な一実施形態に係る分子インプリンティングの型板を示す図２を参照する。分子インプリンティングの型板２００は、基板２００の表面に傾斜蒸発によりシリコン酸化膜２０４を形成することによって基板２０２上に形成される。シリコン酸化膜２０４は、ＬＤ配向に望ましい微小溝パターンのエンボスを有する。すなわち、エンボスの突出部は、連続して形成された微小溝に相補的となっている。他方、エンボスの非突出部は、実際、微小な溝部２０６（即ち、微小溝）である。この微小な溝部２０６は、深さＡ、ピッチＢ（または、２つの隣接する突出部の中心間距離）、および延出方向（図中、二重矢印で示した）を有する。基板２０２の材料は、プラスチック、または金属、または他の耐腐食性材料で構成することができる。またその代わりに、基板２００は、マイクロマニピュレーションにより処理し、微小な溝を生じさせることができる。また、深さＡとピッチＢとの比率を制御することにより、ＬＣ分子の配向を、ホモジニアス配向またはホメオトロピック配向の何れかに制御することができる。例えば、ＬＣ分子は、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）モードで垂直方向に配向するとともに、横電界方式（ＩＰＳ）モードで平行方向に配向する。両モード共に液晶表示装置として幅広い視野角を提供する。
【００１５】
ＬＣセルの組立製造工程は、ＴＦＴアレイの製造工程およびカラーフィルタ基板の製造工程を行った後、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とを組み立てることにより行う。しかし、ＬＣセルの組立製造工程の前段で、ＬＣ分子の配向を制御する配向膜を、ＴＦＴアレイ基板およびカラーフィルタ基板の各表面に形成する。
【００１６】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の好適な一実施形態に係る配向膜の製造方法における製造工程を示す断面図である。図３Ａを参照すると、高分子フィルム２１２は、基板２１０上に形成される。基板２１０は、ＴＦＴアレイ基板、またはカラーフィルタ基板の何れでも良い。一般に、高分子フィルム２１２を形成する材料は、ポリイミド高分子、またはポリアミド高分子である。そして、分子インプリンティング法を用いて、複数の微小溝を高分子フィルム２１２の表面上に形成する。この分子インプリンティング法では、分子インプリンティングの型板２００を高分子フィルム２１２に対して下方（図中矢印２１４の方向）へ押圧する工程を有する。図３Ｂを参照すると、分子インプリンティングの型板２００が高分子フィルム２１２に押圧され、押印された高分子フィルム２１２ａを形成する。分子インプリンティングの型板２００のエンボスによって、エンボスの突出部に相補的な微小溝２１６が押印された高分子フィルム２１２ａに形成される。次いで、高分子フィルム２１２ａを、熱処理またはＵＶ照射の何れかにより硬化する。
【００１７】
図３Ｃに示すように、分子インプリンティングの型板２００を取り除く。このとき、分子インプリンティングの型板２００を高分子フィルム２１２ａから分離するのは、溶媒（図示せず）、酸性溶液（図示せず）、または機械的力によって行う。このようにして、液晶分子を配向するための高分子フィルム２１２ａが得られ、高分子フィルム２１２ａ内の微小溝２１６がＬＣ分子を微小溝の方向に沿って配向することができる。
【００１８】
（実施形態２）
本実施形態に示す方法は、上述の方法と類似している。ただし、異なる点は、製造工程の実行順番である。上述の実施形態では、硬化工程は、分子インプリンティングの型板２００を高分子フィルム２１２に押圧した後で高分子フィルムに対して行っている。しかしながら、本実施形態では、図３Ａに示すように、高分子フィルム２１２を基板２１０上に形成した後、まず第一に高分子フィルムを硬化し、それから分子インプリンティングの型板２００を硬化された高分子フィルムに対して押圧する。また同様に、ここで示した方法によれば、従来のラビング方法で生じた静電帯電による損傷および微小粒子の汚染の問題を回避することができる。さらに、微小溝の深さ、ピッチ、および方向を良く制御することにより、ＬＣ分子の配向方向が正確に制御され、液晶モニターの視野角を広くすることができる。
【００１９】
（実施形態３）
図４は、本発明の他の好適な実施形態に係り、広視野角を有する配向膜の形成に用いられる分子インプリンティングの型板を示す上面図である。本発明で示された分子インプリンティング法では、配向膜に形成された微小溝は、分子インプリンティングの型板のエンボスの突出部と正確に相補的である。しかしながら、従来のラビング法では、微小溝の方向を制御するのが難しい。従来のラビング処理と比較すると、本発明では、配向膜の微小溝の方向または外形は、分子インプリンティングの型板のエンボスの方向または外形を制御することにより、要求に応じて適切に作成することができる。図４を参照すると、ここでは、分子インプリンティングの型板の画素範囲を一例として取り挙げるが、分子インプリンティングの型板４００は、傾斜蒸発を用いて基板の表面にシリコン酸化膜を堆積することにより、或いはマイクロマニピュレーションを通して処理することにより、微小な溝を生成して得られる。この分子インプリンティングの型板４００では、微小な溝は、４相で配列され、４つの異なる方向４０２、４０４、４０６および４０８（矢印で図示）に延びている。このように、分子インプリンティングの型板４００の微小溝が異なる方向に配列されているため、分子インプリンティングの型板４００により押印される配向膜は、１つの画素中に４つの異なる方向の微小溝を有することになる。配向については、１つの画素中のＬＣ分子は、微小溝の４つの方向に沿って配向され、これにより、液晶モニターの視野角が広がる。
【００２０】
なお、本発明の範囲および趣旨を逸脱しないかぎり、本発明の構成に対して多様な変形および変更を施しうることは、当業者にとって自明なことである。またこの点を考慮すると、本発明は、添付の請求項の範囲およびそれと等価な範囲内において本発明の変形および変更を包含しうるものといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】配向層を製造する従来の装置を示す図である。
【図２】本発明の好適な一実施形態による分子インプリンティングの型板を示す図である。
【図３Ａ】本発明の好適な一実施形態による配向膜の製造方法における製造工程を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の好適な一実施形態による配向膜の製造方法における製造工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の好適な一実施形態による配向膜の製造方法における製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の他の好適な実施形態に係り、広視野角を有する配向膜を形成するための分子インプリンティングの型板を示す上面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  プレート、１０２  移動プラットフォーム、１０４  ラビング布、１０６  ロール、２００  分子インプリンティングの型板、２０２  基板、２０４  シリコン酸化膜、２０６  微小溝、２１０  基板、２１２  高分子フィルム、２１２ａ  押印された高分子フィルム、２１４  方向、２１６  微小溝、４００  分子インプリンティングの型板、４０２  方向、４０４  方向、４０６  方向、４０８  方向
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【外国語明細書】
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