JPH0519265A - 液晶配向膜の形成方法 - Google Patents

液晶配向膜の形成方法

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JPH0519265A
JPH0519265A JP3175115A JP17511591A JPH0519265A JP H0519265 A JPH0519265 A JP H0519265A JP 3175115 A JP3175115 A JP 3175115A JP 17511591 A JP17511591 A JP 17511591A JP H0519265 A JPH0519265 A JP H0519265A
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JP
Japan
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solvent
polyimide
liquid crystal
film
substrate
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JP3175115A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hiramoto
廣幸 平本
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、液晶分子を所定の方向に配向させ
るための配向膜を形成する方法に係わり、均一で薄い液
晶配向膜を比較的簡単な装置によって形成する方法を提
供することを目的とする。 【構成】 ポリイミドないしポリイミド前駆体を溶媒に
溶かした溶剤(3)をスピンコート法により基板(1)
面に塗布する工程と、前記溶剤が塗布された基板面を所
定の遮光パターン(11)を有するマスク(7)下で遠
紫外光に露光し、前記パターンで遮蔽された部分以外の
遠紫外光に露光された部分(9)の前記溶剤を灰化して
除去し、前記パターンで遮蔽された部分(8)にポリイ
ミド膜を生成する工程と、生成したポリイミド膜表面を
ラビングして配向膜を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶分子を所定の方向
に配向させるための配向膜を形成する方法に係わり、特
に均一で薄いポリイミド薄膜を配向膜として形成する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置においては、表面に電極を
形成した基板を対向させて液晶セルを形成し、セル内空
間に液晶を収容している。
【0003】液晶が完全な絶縁体ではなく、また電極等
と液晶が接触すると好ましくない不純物混入等が生じる
ため、通常、基板表面は絶縁物で保護する。
【0004】また、液晶分子の配向を制御するため、通
常基板表面に配向機構を設ける。そこで、液晶分子を配
向させるために基板表面に配向剤を均一に塗布し、ラビ
ング等により配向処理をして配向膜を形成することが行
われる。
【0005】液晶分子の配向剤としてポリイミド樹脂等
が使用されている。ポリイミドは耐熱性高分子であり、
融点、軟化点が高く、熱分解や熱劣化がおこりにくく、
高温でも機械的強度が高く、耐薬品性にも優れている。
【0006】基板表面を全面ポリイミドで覆ってしまう
と、電極も絶縁物で覆われてしまう。そこで、ポリイミ
ド膜は基板表面の取出電極部分以外の表示部分にのみ選
択的に形成される。
【0007】従来の技術による配向膜の形成方法は、印
刷法あるいは転写法などを用いて液晶用基板の表面に所
定パターンでポリイミド材料の高分子溶剤を塗布し、焼
成により溶媒を蒸発させてポリイミド膜を形成し、その
後配向処理をしていた。
【0008】ところで、対向電極間で液晶層と配向膜と
は直列接続されたキャパシタンス同等の構成を形成す
る。電極間に印加した電圧を効率よく液晶層に印加する
には、配向膜のキャパシタンスは、液晶層のキャパシタ
ンスに比べて大きければ大きいほどよい。さらに、配向
膜が厚い場合は、電荷が配向膜に残留し、残像表示現象
を引き起こす。
【0009】すなわち、配向膜はできるだけ薄いことが
望ましい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、印
刷法あるいは転写法などを用いているために、成膜装置
が大がかりであることと、印刷スクリーンや転写ローラ
が基板と接触する工程があるために基板へのゴミの付着
が多かった。
【0011】また、印刷法や転写法による成膜は、膜の
均一性に劣るため、可能な膜厚はせいぜい500〜10
00Å程度であり、それより薄い膜を形成することはで
きなかった。
【0012】本発明の目的は、均一で薄い液晶配向膜を
比較的簡単な装置によって形成する方法を提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶配向膜の形
成方法は、ポリイミドないしポリイミド前駆体を溶媒に
溶かした溶剤をスピンコート法により基板面に塗布する
工程と、前記溶剤が塗布された基板面を所定のマスクパ
ターン下で遠紫外光に露光し、前記マスクパターンで遮
蔽された部分以外の遠紫外光に露光された部分の前記溶
剤を灰化して除去し、前記マスクパターンで遮蔽された
部分にポリイミド膜を生成する工程と、生成したポリイ
ミド膜表面をラビングして配向膜を形成する工程とを含
む。
【0014】
【作用】ポリイミド材料が溶けた溶剤をスピンコート法
により基板表面に塗布することにより、溶剤を薄く均一
に塗布することができる。マスクパターンを使って溶剤
が塗布された基板を遠紫外線により露光すると、マスク
で遮蔽された部分は遠紫外線のエネルギがおよばず、高
分子配向剤が残留してポリイミド膜を生成できる。
【0015】マスクで覆われない部分の溶剤は、遠紫外
線に露光されることにより、ポリイミド材料の化学結合
が遠紫外光のエネルギにより切れ、灰化して除去でき
る。残ったポリイミド膜をラビング処理することによ
り、パターン状の配向膜を形成することができる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例による
配向膜形成方法を説明する。
【0017】まず、図2において、たとえばガラスで形
成された基板1上に配向膜が形成される。基板1を半導
体装置製造用のスピナー装置の高速回転台2上に載せて
回転させたまま、基板1の表面に、たとえば化学式1に
示す化学式のポリアミック酸を低極性溶媒のγ─ブチル
ラクトンに溶かした溶剤3をノズル4から滴下させる。
【0018】
【化1】
【0019】次に、図1に示すように配向剤の溶剤3が
塗布された基板1をヒータ5の上に配置し、ヒータ5に
より基板1を200°〜250°Cで加熱しつつ、低圧
水銀ランプ6から発射する遠紫外線10で露光する。
【0020】このとき、低圧水銀ランプ6と基板1との
間に遠紫外線10を遮断する材料、たとえばクロムCr
等の金属で形成されたパターン11を有する石英ガラス
等でできた透過マスク7を配置する。マスク7上のパタ
ーン11は所望の配向膜の形状とする。
【0021】溶剤3が塗布された面の内、遠紫外線が照
射されたハッチングで示した領域9については、遠紫外
線のエネルギにより化学結合が切れる一方、活性酸素が
発生し、高分子溶剤3を灰化(アッシング)する。
【0022】すなわち、その活性酸素が酸素ラジカルと
なって溶剤3の高分子と化学反応を起こし、有機物を酸
化し、最終的にはCO2 (二酸化炭素)とH2 O(水)
にする。
【0023】この過程をより詳細に述べると、遠紫外線
は185nmおよび254nmの波長の紫外線を有し、
この波長のエネルギにより活性酸素O* が発生する。そ
の発生過程は以下のように考えられる。
【0024】3O2 +185nm紫外線→2O3 ,O3
+254nm紫外線→O* +O2 また、これらの紫外線のエネルギEは、 E=hc/λ (h:プランク定数=6.626×10
-27 erg・sec,c:光速度=2.998×1010
cm・sec-1,λ:波長) により、185nm紫外光は155kcal/mol,
254nm紫外光は133kcal/molである。
【0025】ポリアミック酸又はポリイミド構造中の化
学結合は、C−N,C−O,C−H,C−C,C=C,
N−Hであり、これらの結合の内、C=Cが最も強く結
合しておりその結合エネルギは145kcal/mol
である。
【0026】185nmの紫外光のエネルギはこの化学
結合のエネルギより高い。そのために、遠紫外線の照射
によりこれらの結合は分断される。分断された各成分は
活性酸素と反応して酸化してCO2 とH2 Oとなり、容
易に除去されてしまう。
【0027】マスク7で遠紫外線の照射が遮断された領
域8については上述の灰化はおこらず、加熱により溶媒
が溶剤3から蒸発して化学式2にしめすポリイミド膜が
残る。
【0028】
【化2】
【0029】以上の工程で形成したポリイミド膜8をラ
ビング処理して配向膜とする。以上説明した実施例によ
ると、下記のような優れた利点を有する。
【0030】(1).従来技術の印刷法や転写法による
ポリイミド膜の塗布に比べ、スピンコート法による膜の
形成によれば、膜の均一性が向上する。
【0031】(2).膜の均一性が向上することによっ
て、ポリイミド膜の膜厚を薄くできる。従来は500〜
1000Åが限界であったが、本発明によれば、100
〜200Åの膜厚も可能である。膜厚が薄くできること
は特に強誘電性液晶に対して効果が大きい。
【0032】(3).配向膜のパターニングがフォトリ
ソグラフィー方式であるためパターンの精度が高い。
【0033】(4).同じくパターニングがフォトリソ
グラフィー方式であるため膜面と非接触であり、ゴミの
付着が少ない。
【0034】(5).パターニングと同時にアニールす
るために、従来のパターニング後の焼成工程が不要とな
り、作業時間の短縮が図れる。
【0035】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、スピンコート法により
高分子溶剤を塗布した後、遠紫外線をマスクを通して照
射して配向膜をパターニングするので、均一で薄い液晶
配向膜を比較的簡単な装置によって精度よく形成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例による配向膜形成方法を実施
するための装置の側面図である。
【図2】 本発明の実施例による配向膜形成方法の最初
の工程を説明するための外観図である。
【符号の説明】
1 基板 2 回転台 3 溶剤 4 ノズル 5 ヒータ 6 低圧水銀ランプ 7 マスク 8 ポリイミド膜 9 灰化領域 10 遠紫外線 11 (遮光)パターン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】
【化1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】3O2 +185nm紫外線→2O3 ,O3
+254nm紫外線→O* +O2 また、これらの紫外線のエネルギEは、 E=hc/λ (h:プランク定数=6.626×10
-27 erg・sec,c:光速度=2.998×1010
cm・sec-1,λ:波長) により、185nm紫外光は154kcal/mol,
254nm紫外光は113kcal/molである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】
【化2】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリイミドないしポリイミド前駆体を溶
    媒に溶かした溶剤をスピンコート法により基板面に塗布
    する工程と、 前記溶剤が塗布された基板面を所定の遮光パターンを有
    するマスク下で遠紫外光に露光し、前記遮光パターンで
    遮蔽された部分以外の遠紫外光に露光された部分の前記
    溶剤を灰化して除去し、前記遮光パターンで遮蔽された
    部分にポリイミド膜を生成する工程と、 生成したポリイミド膜表面をラビングして配向膜を形成
    する工程とを含む液晶配向膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 前記露光工程において、前記基板は所定
    温度で加熱される請求1記載の液晶配向膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記溶剤は、ポリアミック酸をγ−ブチ
    ルラクトンに溶かしたものであり、前記露光工程の加熱
    により、前記溶媒を蒸発させてポリイミド膜にする請求
    項2記載の液晶配向膜の形成方法。
JP3175115A 1991-07-16 1991-07-16 液晶配向膜の形成方法 Pending JPH0519265A (ja)

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