JP2003287756A - 機能性膜及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

機能性膜及びそれを用いた液晶表示素子

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JP2003287756A
JP2003287756A JP2003114216A JP2003114216A JP2003287756A JP 2003287756 A JP2003287756 A JP 2003287756A JP 2003114216 A JP2003114216 A JP 2003114216A JP 2003114216 A JP2003114216 A JP 2003114216A JP 2003287756 A JP2003287756 A JP 2003287756A
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Yukio Nomura
幸生 野村
Kazufumi Ogawa
小川　　一文
Tadashi Otake
忠 大竹
Naoko Takebe
尚子 武部
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シラン系化合物を被膜成分とし、撥水性、耐久
性、耐熱性に優れた機能性膜及びその製造方法、並びに
それを用いた液晶表示素子及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】基材表面に、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ
3（ただしＸはハロゲン、アルコキシ基およびイソシア
ネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合
物であり、ｎは０以上の整数である。）で表される、加
水分解させることのできる化合物を含む下地層溶液を接
触させ、３００℃未満の温度で乾燥して下地層を形成
し、この下地層の表面にシラン系化合物を含む溶液を接
触させ、シラン系化合物分子を化学吸着させた後、当該
基材を３００℃以上の温度で焼成することを特徴とす
る。これにより、基材表面の性質を改質することを目的
とするシラン系化合物からなる機能性膜の撥水性、耐久
性、耐熱性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基材表面の性質を
改質するために基材表面に形成される機能性膜およびそ
の製造方法、並びにそれを液晶配向膜として用いた液晶
表示素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、基材表面の性質を改質して基
材表面に撥水性、防汚性や液晶を配向させる機能を付与
する手段が用いられており、このような手段の１つとし
て、トリクロロシラン系化合物やシランカップリング剤
等を溶解した溶液を基材に塗布し被膜成分を基材表面に
化学吸着させる方法がある。この方法によると、被膜成
分である溶質分子が化学吸着により基材に強力に結合す
るので、耐久性に優れた被膜が形成できる。しかし、基
材表面に水酸基等の活性水素が少ないと、吸着分子密度
が小さい粗な被膜となる。このような被膜では、十分に
表面改質の目的を達成することはできない。
【０００３】そこで、活性水素密度の小さい基材に対し
ては、予めＳｉＯ2などを主剤するゾルゲル溶液を塗布
し焼成して、基材表面に活性水素密度の高い下地層を形
成した後、シランカップリング剤等を含むコーティング
溶液を塗布する手法により、下地層を介して基材にコー
ティング膜を結合・固定する方法が採用されている。こ
の方法によると、基材に直接コーティング溶液を塗布す
る方法に比べて、被膜の耐久性を高めることができる。
しかしながら、この手法を用いて作製された従来技術に
かかる機能性膜は、基材との密着性、被膜の均一性、耐
久性等の点で未だ十分とは言えず、更なる改善が望まれ
ている。
【０００４】ところで、シランカップリング剤やトリク
ロロシラン系化合物等を含む溶液に、予めＳｉＯ2を混
合しておき、混合物を直接基材に塗布することにより、
下地層形成作業を簡便化し、かつ活性水素密度を高める
方法も考えられる。しかしこの方法によると、溶液を乾
燥する過程でシランカップリング剤やトリクロロシラン
系化合物等が基板と機能性膜の間の界面に偏析し、基板
と機能性膜の密着力をあげることはできない。
【０００５】また、機能性膜の耐久性は、下地層の耐久
性にも依存し、更なる耐久性の向上にはＳｉＯ2膜より
も耐久性に優れた下地層が望まれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みな
されたものであり、基材に対する被覆均一性や密着性、
耐久性に優れた機能性膜を作製することのできる機能性
膜およびその製造方法を提供することを目的とする。ま
た、該機能性膜を液晶配向膜として用いた液晶表示素
子、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の機能性膜は以下に述べる構成を有する。
【０００８】（１）本発明の第１の態様に係る機能性膜
は、基材表面に下地層を介して形成された機能性膜に於
いて、前記下地層は、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ
3（ただし、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシ
アネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官
能基であり、ｎは０以上の整数である。）で表される、
加水分解させることのできる化合物により形成された薄
膜であって、シロキサン結合を介して該基材上に結合固
定され、下記構造式（１）で表される構造単位を含む薄
膜であり、前記機能性膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結
合基を有するシラン系化合物分子の集合群が前記下地層
に化学結合により化学吸着されてなる薄膜である。
【０００９】
【化９】 （但し、ｎは０以上の整数である。） 上記の構成によれば、上記構造式（１）で示すように、
下地層の構成分子相互が重合すると共に、構成分子の一
部は基材と化学結合しているので、基材に強力に固着し
た下地層とすることができる。さらに、この下地層に、
機能性膜を構成するシラン系化合物分子が高密度に化学
吸着するので、耐久性に優れた均一で良質の機能性膜と
することができる。
【００１０】（２）本発明の第２の態様に係る機能性膜
は、基材表面に下地層を介して形成された機能性膜に於
いて、前記下地層は、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2
（ただし、Ｘ'はアルコキシ基を表し、ｎは０以上の整
数である。）で表される、加水分解させることのできる
化合物により形成された薄膜であって、−Ｏ−Ａｌ結合
を介して該基材上に結合固定され、下記構造式（２）で
表される構造単位を含む薄膜であり、前記機能性膜は、
分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有するシラン系化合物
分子の集合群が前記下地層に化学結合により化学吸着さ
れてなる薄膜である。
【００１１】
【化１０】 （但し、ｎは０以上の整数である。） 下地層は、上記構造式（２）で表される構造単位を含
み、−Ｏ−Ａｌ結合を介して基材上に結合固定されてい
るので、耐久性、例えば耐磨耗性や耐熱性に優れてい
る。よって、上記構成によると、上記下地層上に機能性
膜を形成することにより、極めて耐久性などに優れた薄
膜とすることができる。
【００１２】（３）本発明の第３の態様に係る機能性膜
は、基材表面に下地層を介して形成された機能性膜に於
いて、前記下地層は、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ
3（ただし、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシ
アネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官
能基であり、ｎは０以上の整数である。）で表される、
加水分解させることのできる化合物、およびＸ'−（Ａ
ｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ基を
表し、ｎは０以上の整数である。）で表される、加水分
解させることのできる化合物により形成された薄膜であ
って、シロキサン結合および−Ｏ−Ａｌ結合を介して前
記基材上に結合固定され、下記構造式（１）および構造
式（２）で表される構造単位を含む薄膜であり、前記機
能性膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有するシラ
ン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結合により
化学吸着されてなる薄膜である。
【００１３】
【化１１】 （但し、ｎは０以上の整数である。） 上記の構成において、下地層は、上記構造式（１）およ
び（２）で表される、相互に異なる構造単位を含んだ薄
膜であり、Ｓｉ系とＡｌ系の化合物同士が分子レベルで
相互に入り乱れた緻密な構造を有している。よって、こ
の下地層を介して基材上に設けられる機能性膜は、緻密
性が高く耐久性に優れたものとすることができる。下地
層の緻密性が高いと、表層に於ける吸着部位が高密度に
存在する結果、より多くのシラン系化合物分子が該吸着
部位に化学吸着するからである。
【００１４】上記第１〜第３の態様に係る機能性膜にお
いては、さらに以下に述べる構成要素を付加することが
できる。
【００１５】すなわち、上記（１）〜（３）に於ける上
記シラン系化合物分子は、トリクロロシラン系化合物分
子とすることができる。トリクロロシラン系化合物分子
であると、それ自身の重合反応を起こすことなく、下地
層に露出したＯＨ基に直接共有結合により結合（化学吸
着）するため、該トリクロロシラン系化合物分子を高密
度に化学吸着させることができ、撥水性、液晶配向性等
の表面改質効果が劣化し難い機能性膜を製造できる。
【００１６】また、上記シラン系化合物分子は直鎖状炭
素鎖を有しているのが好ましい。直鎖状炭素鎖を備えて
いると、シラン系化合物分子が基板上で整然と配列し
て、高密度に化学吸着でき、撥水性、液晶配向性等の表
面改質効果が劣化し難いからである。
【００１７】上記直鎖状炭素鎖はアルキル基もしくはフ
ルオロアルキル基を備えさせることができる。アルキル
基もしくはフルオロアルキル基を有するシラン化合物か
らなる被膜は撥水性や防汚性に優れる点で好ましく、ま
た撥水性に優れる被膜であると、下地層と基材の間に水
分が侵入するのを防止する。よって、一層耐久性が向上
する。また、液晶配向膜として使用する場合には、ホモ
ジニアス、プレチルト、ホメオトロピック配向などあら
ゆる配向に制御できる。
【００１８】上記直鎖状炭素鎖は感光性基を備えさせる
ことができる。
【００１９】また、上記直鎖状炭素鎖に於ける感光性基
部は、所望の方向に重合固定させることができる。これ
により、耐久性が向上した機能性膜を提供することがで
きると共に、該機能性膜を液晶配向膜として使用する場
合には、配向安定性に優れたものとすることができる。
【００２０】さらに、上記感光性基が、下記化学式
（３）で表されるシンナモイル基とすることができる。
【００２１】
【化１２】 また、上記感光性基は、下記化学式（４）で表されるカ
ルコニル基とすることも可能である。
【００２２】
【化１３】 感光性基としてシンナモイル基やカルコニル基を用いれ
ば、少ない偏光紫外線照射量で重合させることができる
ので、紫外線の照射工程におけるタクトタイムの短縮を
図ることが可能である。
【００２３】上記（１）〜（３）に於ける機能性膜は、
単分子層状の薄膜とすることができる。単分子層状の薄
膜であると、膜表面側に同一の官能基が配列するので、
該官能基に起因して発揮される機能性膜の機能の向上が
図れる。例えば上記官能基がＣＦ3基である場合、単分
子層でない薄膜に比べてＣＦ3基が機能性膜の膜表面側
に多く露出するため撥水性を向上させることができる。
また、配向性に優れた機能性膜とすることができ、液晶
配向膜として好適に形成することができる。
【００２４】上記（１）〜（３）に於ける機能性膜を構
成する上記シラン系化合物分子の集合群は、所定方向に
配向させることができる。この様な構成とすることによ
り、近傍の液晶分子を所望の方向に配向させることが可
能な液晶配向膜とすることができる。
【００２５】上記基材は、ガラス、ステンレスおよびア
ルミ酸化物より選択される何れか１つからなるものとす
ることができる。これにより、ガラス、ステンレスまた
はアルミ酸化物からなる基材に、耐久性に優れた機能性
膜を形成することができる。以上に述べた機能性膜を製
造する方法としては、以下に述べる（４）〜（６）の態
様を採用することができる。ここで、（４）〜（６）は
上記した第１〜第３の態様にそれぞれ対応する。
【００２６】（４）上記第１の態様に対応する、本発明
の機能性膜の製造方法は、基材表面に、Ｘ−（ＳｉＯＸ
2）n−ＳｉＸ3（ただしＸはハロゲン、アルコキシ基お
よびイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくと
も一種の官能基であり、ｎは０以上の整数である。）で
表される、加水分解させることのできる化合物を含む下
地層溶液を接触させ、乾燥して下地層を形成する下地層
形成工程と、前記下地層の形成された基材表面にシラン
系化合物を含む溶液を接触させ、シラン系化合物を基材
表面に化学吸着させることにより薄膜を形成する薄膜形
成工程と、薄膜形成工程の後、当該基材を焼成する焼成
工程と、を備える。
【００２７】上記方法では、下地層形成工程においては
下地層の乾燥に止め、焼成を行わないが、この方法であ
ると乾燥過程で下地層の表面近傍に存在するＳｉＸ3 が
水分と反応してＯＨ基を有するものに変化し、シラン系
化合物の吸着部位としての活性水素の密度が高まる一
方、焼成を行わないので焼成時の温度により活性水素が
失われることがない。このような下地層にシラン系化合
物を含む溶液を接触させると、高密度に存在する活性水
素部位にシラン系化合物分子が化学結合（化学吸着とも
いう）するので、シラン系化合物分子が高密度に化学吸
着してなる薄膜を形成させることができる。
【００２８】そして、上記方法では、製造工程の最終段
階で基材に対する焼成を行うが、この焼成により、下地
層の構成分子相互が重合固化して一層強く基材に結着す
るとともに、構成分子の一部は基材と化学結合する。よ
って、下地層を基材に強力に固着させることができる。
【００２９】以上から、上記製造方法によると、基材に
強力に固着した下地層を介してシラン系化合物からなる
薄膜が均一に基材に結合固定されてなる良質の機能性膜
を製造することができ、この機能性膜は耐久性等に優れ
る。
【００３０】なお、シラン系化合物は、ＲpＳｉ（Ｏ
−）3-p（Ｒは置換基、Ｐ は１〜３の整数である。）の
形で下地層を有する基材表面に共有結合により結合（化
学吸着）する。
【００３１】（５）上記第２の態様に対応する、本発明
の機能性膜の製造方法は、基材表面に、Ｘ'−（ＡｌＯ
Ｘ'）n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ基を表
し、ｎは０以上の整数である。）で表される加水分解さ
せることのできる化合物を含む下地層溶液を接触させ、
乾燥して、下地層を形成する下地層形成工程と、前記下
地層の形成された基材表面にシラン系化合物を含む被膜
形成溶液を接触させ、シラン系化合物分子を基材表面に
化学吸着させることにより被膜となす被膜形成工程と、
前記被膜形成工程の後、当該基材を焼成する焼成工程
と、を備える。
【００３２】上記方法における下地層形成工程において
は、下地層の乾燥に止め、焼成を行わないことを特徴と
する。この構成であると、乾燥過程で下地層の表面近傍
に存在するＡｌ−Ｘ'が水分と反応してＡｌ−ＯＨ基を
有するものに変化し、シラン系化合物分子の吸着部位と
しての活性水素の密度が高まる一方、焼成を行わないの
で焼成時の温度により活性水素が失われることがない。
このような下地層にシラン系化合物を含む溶液を接触さ
せると、高密度に存在する活性水素部位にシラン系化合
物分子が化学結合（化学吸着ともいう）する。よって、
シラン系化合物分子が高密度かつ均一に化学吸着してな
る薄膜を形成することができる。
【００３３】また、上記方法では、製造工程の最終段階
で基材に対する焼成を行うが、この焼成により、下地層
の構成分子相互が重合・固化して一層強く基材に結着す
るとともに、構成分子の一部は基材と化学結合する。よ
って、下地層を基材に強力に固着させることができる。
【００３４】更に、機能性膜の耐久性、例えば耐磨耗性
や耐熱性は、下地層の耐磨耗性や耐熱性などにより大き
く影響されるが、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2で表
される化合物からなる下地層は、ＳｉＯ2単独層（機能
性膜の本体）よりも耐久性に優れるので、上記構成によ
ると耐久性に優れた機能性膜が得られる。すなわち、上
記構成によると、強力に基材に固着した下地層を介して
シラン系化合物分子を基材に高密度かつ均一に結合固定
させることができる。そして、このようにして形成した
機能性膜は極めて耐久性等に優れたものとなる。
【００３５】なお、シラン系化合物は、ＲpＳｉ（Ｏ
−）3-p（Ｒは置換基、ｐは１〜３の整数である。）の
形で下地層を有する基材表面に共有結合により結合（化
学吸着）する。
【００３６】（６）上記第３の態様に対応する、本発明
の機能性膜の製造方法は、基材表面に、Ｘ−（ＳｉＯＸ
2）n−ＳｉＸ3（ただしＸはハロゲン、アルコキシ基お
よびイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくと
も一種の官能基であり、ｎは０以上の整数である。）で
表される加水分解させることのできる化合物と、Ｘ'−
（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ
基、ｎは０以上の整数である。）で表される加水分解さ
せることのできる化合物とからなる２成分系混合物を含
む下地層溶液を接触させ、乾燥して、下地層を形成する
下地層形成工程と、前記下地層の形成された基材表面に
シラン系化合物を含む被膜形成溶液を接触させ、シラン
系化合物分子を基材表面に化学吸着させることにより被
膜となす被膜形成工程と、前記被膜形成工程の後、当該
基材を焼成する焼成工程と、を備える。
【００３７】この方法は、下地層形成用としてＸ−（Ｓ
ｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3とＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2
とを含む２成分系下地層溶液を用いることを特徴とす
る。そしてその他の事項については前記請求項１の場合
と同様にして機能性膜を製造する方法である。この構成
であると乾燥過程で下地層の表面近傍に存在するＡｌ−
Ｘ'とＳｉ−Ｘとがそれぞれ水分と反応してＡｌ−ＯＨ
基、Ｓｉ−ＯＨ基を有する化合物に変化し、シラン系化
合物分子の吸着部位としての活性水素の密度を高める。
また、この構成においても前記請求項１と同様、焼成を
行わないので焼成時の温度により活性水素が失われるこ
とがない。
【００３８】更に、この構成では、化合物〔Ｘ−（Ｓｉ
ＯＸ2）n−ＳｉＸ3〕と化合物〔Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−
ＡｌＸ'2〕との２成分系下地層溶液を使用するが、上記
Ｓｉ系とＡｌ系の化合物からなる２成分系であると、異
なる構造の化合物同士が分子レベルで相互に入り乱れ
て、各々単独で使用する場合に比較して、緻密な構造の
下地層を形成する。この下地層は、緻密性が高い分、表
層の水酸基密度が大きいので、より多くの被膜形成分子
が化学吸着する。よって、より緻密な機能性膜が形成さ
れ、その結果として熱エネルギーに起因する撥水性の劣
化が小さくなる。上記第１〜第３の態様に係る機能性膜
の製造方法においては、さらに以下に述べる構成要素を
付加することができる。
【００３９】すなわち、前記２成分系混合物のＳｉとＡ
ｌのモル比Ｓｉ／Ａｌを１以上とすることができる。即
ち、Ｓｉ系化合物とＡｌ系化合物よりなる２成分系下地
層溶液を用いてなる下地層のＳｉとＡｌのモル比Ｓｉ／
Ａｌを１以上とすると、ＳｉＯ2単独の下地層や、Ａｌ2
Ｏ3単独の下地層に比較して、耐摩耗性、耐熱性に優れ
るとともに、モル比Ｓｉ／Ａｌが１未満の２成分系下地
層よりも耐摩耗性、耐熱性に優れた下地層が形成でき
る。そして、前記したように機能性膜の耐久性は下地層
の耐久性等に大きく依存するので、この構成によると、
耐摩耗性、耐熱性に優れた機能性膜を製造することがで
きる。
【００４０】また、前記Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3
で示される化合物は、アルコキシシランとすることがで
きる。アルコキシシランは、水分との反応や重合反応を
温度で制御しやすいとともに、水分と反応する際に塩酸
等の有害生成物を生じないので取り扱い易いという利点
を有する。したがって、上記構成であると、製造作業性
よく化学吸着部位の多い良質の下地層を形成することが
できる。また、製造の最終段階で行う焼成により下地層
を基材に強固に固着させることができ、その結果として
撥水性や耐久性に優れた機能性膜が製造できる。
【００４１】上記下地層形成工程に於ける乾燥は、下地
層溶液に含まれる溶媒を蒸発させることを特徴とする。
上記下地層形成工程における前記乾燥は３００℃未満の
温度で行うことができる。下地層の乾燥を３００℃未満
の温度で行うと、下地層の表面に露出したＡｌ−Ｘ'、
またはＳｉ−Ｘを適度に水分と反応させてＡｌ−ＯＨや
Ｓｉ−ＯＨとなすことができる一方、無用な分解反応に
より水酸基（ＯＨ）が失われない。よって、この構成で
あると基材表面の活性水素密度が顕著に高まり、その結
果、薄膜形成工程において、シラン系化合物分子を高密
度に化学吸着させることができる。
【００４２】上記焼成工程は、上記下地層に於ける構成
分子相互を重合・固化させることを特徴とする。焼成工
程における前記焼成は３００℃以上の温度で行うことが
できる。焼成温度が３００℃以上であると、下地層に含
まれる未反応分子の重合反応が十分に促進される。よっ
て、上記構成によると、下地層の硬度を高め、下地層を
基材に強力に固着させることができ、その結果として、
密着性、耐久性に優れた機能性膜が形成できる。
【００４３】被膜形成用の前記シラン系化合物として、
トリクロロシラン系化合物を用いることができる。トリ
クロロシラン系化合物は、ＯＨ基との反応性が高いの
で、無水雰囲気下で基板と接触させると、下地層表面の
ＯＨ基のみに化学結合する。したがって、被膜形成させ
るに際して、酸、アルカリ、水等を使用する必要がない
ので、トリクロロシラン系化合物自体の重合反応を生じ
させない。つまり、被膜形成成分がトリクロロシラン系
化合物であると、下地層表面のＯＨ基に結合すべき官能
基が、重合反応によって失われてしまうということがな
いので、被膜形成物質が高密度に存在する下地層表面の
ＯＨ基に確実に結合する。この結果、撥水性や耐久性に
優れた機能性膜が製造できる。
【００４４】被膜形成用の前記シラン系化合物として、
アルキル基またはフルオロアルキル基を有するシラン系
化合物を用いることができる。アルキル基もしくはフル
オロアルキル基系のシラン化合物からなる被膜は撥水性
や防汚性に優れる点で好ましく、また撥水性に優れる被
膜であると、下地層と基材との間に水分が侵入するのを
防止する。よって、一層耐久性が向上する。
【００４５】前記被膜形成溶液の溶剤として、非水系溶
剤を使用することができる。非水溶剤を用いる上記構成
であると、溶剤によりトリクロロシラン系化合物が加水
分解して反応性を失うことがないので、シラン系化合物
が下地層表面の親水性基部分に効率的に化学吸着する。
よって、下地層に強固に結合してなる機能性膜を形成す
ることができる。
【００４６】さらに、前記非水系溶剤はシリコーンとす
ることができる。シリコーンは、水分の存在が少なく、
吸湿しにくいとともに、クロロシラン系化合物と溶媒和
してクロロシラン系化合物が水分と直接接触するのを防
止するように作用する。したがって、クロロシラン系化
合物とシリコーンからなる溶液であると、下地層に接触
させる際に、周囲雰囲気中の水分による悪影響を防止し
つつ、下地層の親水性基（ＯＨ基）部分にクロロシラン
系化合物を化学吸着させることができる。
【００４７】前記被膜形成工程に於いては、前記基材表
面に対する被膜形成溶液の接触を、相対湿度３５％以下
の雰囲気中で行うことが好ましい。相対湿度を３５％以
下に保持した雰囲気中でトリクロロシラン化合物を含む
溶液を接触させる上記構成であると、実質的に雰囲気中
の水分の悪影響（水分とトリクロロシラン化合物との反
応）を抑制できる。
【００４８】上記焼成工程の後、未吸着のシラン系化合
物分子を除去する洗浄工程を行うことができる。これに
より、基板上に化学吸着したシラン系化合物からなる均
一な単分子膜を形成することができ、均一な配向性を備
えた機能性膜を実現できる。
【００４９】上記洗浄工程における洗浄剤として非水系
溶剤を使用することができる。これにより、未反応のシ
ラン系化合物を水と反応させることなく除去できる。
【００５０】さらに、上記非水系溶剤として、クロロホ
ルムを用いることができる。クロロホルムは低沸点であ
るため、洗浄後の乾燥性に優れるので好ましい。
【００５１】また、上記非水系溶剤として、Ｎ−メチル
−２ピロリジノンを用いることができる。Ｎ−メチル−
２ピロリジノンは、例えばシラン系化合物としてクロロ
シラン化合物を使用した場合に、薄膜形成工程または焼
成工程で該クロロシランと水との反応で生じたクロロシ
ランポリマーを溶解させるなど除去性に優れている。ま
た、本発明の液晶表示素子は、以下に述べる構成を有す
る。
【００５２】（７）本発明の第４の態様に係る液晶表示
素子は、それぞれ電極と液晶配向膜とを備え、対向して
配置された一対の基板の間に、液晶層が設けられた液晶
表示素子に於いて、前記液晶配向膜は、前記電極表面に
下地層を介して形成されており、前記下地層は、Ｘ−
（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただし、Ｘはハロゲン、ア
ルコキシ基およびイソシアネート基からなる群より選ば
れる少なくとも一種の官能基であり、ｎは０以上の整数
である。）で表される、加水分解させることのできる化
合物により形成された薄膜であって、シロキサン結合を
介して前記基材上に結合固定され、下記構造式（１）で
表される構造単位を含む薄膜であり、前記液晶配向膜
は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有するシラン系化
合物分子の集合群が前記下地層に化学結合により化学吸
着されてなる配向膜である。
【００５３】
【化１４】 （但し、ｎは０以上の整数である。） 上記の構成によれば、基板に強力に固着した下地層を介
して、該基板にシラン系化合物分子が高密度にかつ均一
に結合固定されている。そして、この様にして液晶配向
膜が基板上に設けられることにより、耐久性等に優れた
ものとすることができる。
【００５４】上記構成により、超薄膜の液晶配向膜を提
供でき、電気光学特性に優れた液晶表示素子を実現する
ことができる。
【００５５】（８）本発明の第５の態様に係る液晶表示
素子は、それぞれ電極と液晶配向膜とを備え、対向して
配置された一対の基板の間に、液晶層が設けられた液晶
表示素子に於いて、前記液晶配向膜は、前記電極表面に
下地層を介して形成されており、前記下地層は、Ｘ'−
（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ
基を表し、ｎは０以上の整数である。）で表される、加
水分解させることのできる化合物により形成された薄膜
であって、−Ｏ−Ａｌ結合を介して前記基材上に結合固
定され、下記構造式（２）で表される構造単位を含む薄
膜であり、前記液晶配向膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ
結合基を有するシラン系化合物分子の集合群が前記下地
層に化学結合により化学吸着されてなる配向膜である。
【００５６】
【化１５】 （但し、ｎは０以上の整数である。） 上記の構成によれば、下地層は、その構成分子相互が重
合・固化して一層強く基板に結合固定されることにより
基板に固着して形成されているので、耐摩耗性や耐熱性
に優れたものとすることができる。これにより、該下地
層上に形成された液晶配向膜は、耐摩耗性や耐熱性に優
れたものとすることができる。
【００５７】また、従来の、例えばポリイミド樹脂など
からなる配向膜を備えた液晶表示素子に於いては、液晶
層に電界を印加する際に、該配向膜での自発分極によっ
て電荷が蓄積される結果、焼き付き現象が視認されてい
た。しかし、本発明に係る液晶配向膜は、上記構成のよ
うに、シラン系化合物分子の集合群が下地層に化学吸着
してなる構成であるため、超薄膜とすることができる。
これにより、自発分極にて蓄積される電荷は、上記従来
の配向膜と比較して極めて小さく、よって焼き付きの発
生を低減し、電気光学特性に優れた液晶表示素子を実現
することができる。
【００５８】（９）本発明の第６の態様に係る液晶表示
素子は、それぞれ電極と液晶配向膜とを備え、対向して
配置された一対の基板の間に、液晶層が設けられた液晶
表示素子に於いて、前記液晶配向膜は、前記電極表面に
下地層を介して形成されており、前記下地層は、Ｘ−
（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただし、Ｘはハロゲン、ア
ルコキシ基およびイソシアネート基からなる群より選ば
れる少なくとも一種の官能基であり、ｎは０以上の整数
である。）で表される、加水分解させることのできる化
合物、およびＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただ
し、Ｘ'はアルコキシ基を表し、ｎは０以上の整数であ
る。）で表される、加水分解させることのできる化合物
により形成された薄膜であって、シロキサン結合および
−Ｏ−Ａｌ結合を介して前記基材上に結合固定され、下
記構造式（１）および構造式（２）で表される構造単位
を含む薄膜であり、前記液晶配向膜は、分子末端基に−
Ｏ−Ｓｉ結合基を有するシラン系化合物分子の集合群が
前記下地層に化学結合により化学吸着されてなる薄膜で
ある。
【００５９】
【化１６】 （但し、ｎは０以上の整数である。） 上記構成により、焼き付きの発生を低減し、電気光学特
性に優れた液晶配向膜を実現することができる。
【００６０】ここで、上記第４〜第６の態様に係る液晶
表示素子においては、さらに以下に述べる構成要素を付
加することができる。
【００６１】上記液晶配向膜を構成するシラン系化合物
分子の集合群は、パターン状となるように所定の方向
に、または複数の方向に配向させることができる。
【００６２】上記シラン系化合物分子が、感光性基を備
えた直鎖状炭素鎖を有しており、該感光性基が所望の方
向に重合固定させることができる。
【００６３】上記液晶層はプレチルト配向とすることが
できる。また、上記液晶層はホモジニアス配向とするこ
とができる。さらに、上記液晶層はホメオトロピック配
向とすることができる。
【００６４】上記液晶表示素子は、対向する上記電極が
片方の基板表面に形成されているインプレーンスイッチ
ング型液晶表示素子とすることができる。これによりイ
ンプレーンスイッチングモードで焼き付きの少ない電気
光特性に優れた液晶表示素子を提供できる。
【００６５】以上に述べた液晶表示素子を製造する方法
としては、以下に述べる（１０）〜（１２）の態様を採
用することができる。ここで、（１０）〜（１２）は上
記した第４〜第６の態様に対応する製造方法である。
【００６６】（１０）上記第４の態様に対応する液晶表
示素子の製造方法は、少なくとも何れか一方の内側に液
晶配向膜を備えた一対の基板と、上記基板間に設けられ
た液晶層であって、上記液晶配向膜により所定の配向構
造を有する液晶層とを備えた液晶表示素子の製造方法に
おいて、上記基板上に、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ 3
（ただしＸはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネ
ート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基
であり、ｎは０以上の整数である。）で表される、加水
分解させることのできる化合物を含む下地層溶液を接触
させ、乾燥して下地層を形成する下地層形成工程と、前
記下地層の形成された基板表面にシラン系化合物を含む
溶液を接触させ、シラン系化合物分子を基板表面に化学
吸着させることにより液晶配向膜を形成する薄膜形成工
程と、上記基板を焼成する焼成工程と、上記液晶配向膜
を配向処理する配向処理工程と、を備える。
【００６７】（１１）上記第５の態様に対応する液晶表
示素子の製造方法は、少なくとも何れか一方の内側に液
晶配向膜を備えた一対の基板と、上記基板間に設けられ
た液晶層であって、上記液晶配向膜により所定の配向構
造を有する液晶層とを備えた液晶表示素子の製造方法に
おいて、上記基板上に、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'
2（ただし、Ｘ'はアルコキシ基を表し、ｎは０以上の整
数である。）で表される、加水分解させることのできる
化合物を含む下地層溶液を接触させ、乾燥して下地層を
形成する下地層形成工程と、前記下地層の形成された基
板表面にシラン系化合物を含む溶液を接触させ、シラン
系化合物分子を基板表面に化学吸着させることにより液
晶配向膜を形成する薄膜形成工程と、上記基板を焼成す
る焼成工程と、上記液晶配向膜を配向処理する配向処理
工程と、を備える。
【００６８】（１２）上記第６の態様に対応する液晶表
示素子の製造方法は、少なくとも何れか一方の内側に液
晶配向膜を備えた一対の基板と、上記基板間に設けられ
た液晶層であって、上記液晶配向膜により所定の配向構
造を有する液晶層とを備えた液晶表示素子の製造方法に
おいて、上記基板上に、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ 3
（ただしＸはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネ
ート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基
であり、ｎは０以上の整数である。）で表される、加水
分解させることのできる化合物と、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）
n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ基、ｎは０以上
の整数である。）で表される加水分解させることのでき
る化合物とからなる２成分系混合物を含む下地層溶液を
接触させ、乾燥して下地層を形成する下地層形成工程
と、前記下地層の形成された基板表面にシラン系化合物
を含む溶液を接触させ、シラン系化合物分子を基板表面
に化学吸着させることにより液晶配向膜を形成する薄膜
形成工程と、上記基板を焼成する焼成工程と、上記液晶
配向膜を配向処理する配向処理工程と、を備える。
【００６９】上記第４〜第６の態様に係る液晶表示素子
の製造方法においては、さらに以下に述べる構成要素を
付加することができる。
【００７０】すなわち、上記焼成工程の後、未吸着のシ
ラン系化合物分子を除去する洗浄工程を行うことができ
る。
【００７１】さらに、上記洗浄工程の後、上記洗浄剤を
所望の液切り方向に液切りして、上記液晶配向膜を構成
するシラン系化合物分子を該液切り方向に配向させる液
切り配向工程を行うことができる。これにより、液晶配
向膜を構成するシラン系化合物分子を液切り方向に配向
させることができるので、液切り配向工程後に配向処理
を行う際に、例えば光配向法に於いては紫外線の照射量
を低減させたり、或いはラビング処理法に於いては処理
回数を低減させるなど、該配向処理の処理条件を緩和す
ることができる。
【００７２】さらに、上記配向処理工程は、ラビング処
理により上記液晶配向膜に於けるシラン系化合物分子を
所望の方向に配向させるラビング配向工程とすることが
できる。これにより、ラビング条件が緩和され、ラビン
グ法により膜が削りとられることなく所望の方向にシラ
ン系化合物分子を配向させた液晶配向膜を製造できる。
【００７３】また、上記液晶配向膜が感光性基を備えた
シラン系化合物分子の集合群からなる場合、上記配向処
理工程は、上記液晶配向膜の形成された基板面に偏光を
照射し、シラン系化合物分子相互を架橋反応させること
により、液晶分子を特定方向に配向させることができる
配向規制力を付与する偏光配向工程とすることができ
る。化学吸着した感光性基を有する膜を配向させる液切
り配向工程あるいはラビング配向工程により、感光性基
を所望の方向へ異方的な光反応を起こしやすくなり、従
来の光配向法（偏光配向工程）よりも偏光紫外線照射量
を少なくすることができる。また、静電気の発生の原因
となるラビング処理を行うことなく配向処理を行うこと
ができ、焼き付きの発生を抑制するなど電気光学特性に
優れた液晶表示素子を提供することができる。
【００７４】さらに、上記偏光配向工程において照射す
る偏光の光強度は波長３６５ｎｍで１Ｊ／ｃｍ2以上と
することができる。これにより、液晶層の配向構造をホ
モジニアス配向とすることができ、インプレーンスイッ
チングモードの液晶表示素子などに好適に適用すること
ができる。
【００７５】また、上記シラン系化合物を含む溶液に、
５ｍｏｌ％以下のフロオロアルキル基を有するシラン化
合物を混合することができる。これにより、液晶層に於
ける配向構造をホメオトロピック配向とすることができ
る。
【００７６】
【発明の実施の形態】本発明の機能性膜の製造方法で
は、 （１）Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただし、Ｘはハ
ロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート基からなる
群より選ばれる少なくとも一種の官能基であり、ｎは０
以上の整数である。）で表される、加水分解させること
ができる化合物、 （２）Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但し、Ｘ'はア
ルコキシ基、ｎは０以上の整数である。）で表される加
水分解させることができる化合物（以下、下地層形成物
質）、または （３）Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（但し、Ｘはハロ
ゲン、アルコキシ基およびイソシアネート基からなる群
より選ばれる少なくとも一種の官能基であり、ｎは０以
上の整数である。）で表される加水分解させることがで
きる化合物と、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但
し、Ｘ'はアルコキシ基、ｎは０以上の整数である。）
で表される加水分解させることのできる化合物との混合
物を用いて作製した下地層溶液を、例えばガラス製の基
板表面に塗布し、溶剤を乾燥することにより、ガラス製
基板上に下地層を形成する。
【００７７】次いで、この下地層の上にシラン系化合物
を含む溶液を塗布し、溶剤を乾燥する。これにより、シ
ラン系化合物の分子が下地層表面に化学吸着するので、
この後、ガラス製基材を焼成し、下地層を基板に強固に
固着させる。
【００７８】この製造方法によると、シラン系化合物分
子を下地層に強力かつ均一に結合させることができると
ともに、製造の最終段階で行う焼成により下地層を基材
に強力に固着させることができる。よって、全体として
ガラス製基板に強固かつ均一に結合固定された機能性膜
を製造することができる。このような機能性膜である
と、長期に渡って表面改質被膜として好適に機能する。
これに対し、下地層形成時に焼成を行う従来の製法によ
ると、焼成時の温度により下地層表面の水酸基が失われ
るため、十分にシラン系化合物の吸着部位（ＯＨ基）を
確保できない。したがって、従来法で製造された機能性
膜は、本発明法で製造された機能性膜に比べ、密着性、
均一性、耐久性が劣るものとなる。
【００７９】ここで、上記本発明製造方法においては、
下地層形成時の乾燥を３００℃未満の温度で行うのがよ
く、好ましくは５０℃〜２００℃、より好ましくは８０
℃〜１５０℃で行うのがよい。乾燥温度を３００℃以上
とすると、下地層成分であるＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−Ａ
ｌＸ'2が重合し、またはＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'
2とＸ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3とが重合し、下地層表
面の活性水素が失われるからである。そして、乾燥効率
と下地層形成物質の重合の両面を考慮すると、５０℃〜
２００℃の温度が好ましく、より好ましい乾燥温度とし
ては８０℃〜１５０℃が推奨される。８０℃〜１５０℃
の温度であると、下地層表面のＡｌ−Ｘ'、または２成
分系におけるＡｌ−Ｘ'とＳｉ−Ｘが適度に水分と反応
して下地層表面の活性水素が増加する一方、過度な分解
を招かない。
【００８０】他方、製造の最終段階で行う焼成工程にお
ける焼成は、３００℃以上の温度で行うのがよく、好ま
しくは３００℃〜５００℃、より好ましくは４００℃〜
５００℃の温度で行うのがよい。３００℃未満の温度で
あると、下地層成分であるＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−Ａｌ
Ｘ'2の重合反応、またはＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'
2とＸ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3との重合反応が十分に
進行しないため、硬度の小さい下地層となり、基材との
結合力も弱いものとなる。その一方、焼成温度を５００
℃以上とすると、下地層形成物質や薄膜成分であるシラ
ン系化合物が分解する恐れが生じる。よって、焼成効率
と分解の両面からすると、４００℃〜５００℃の温度で
焼成するのがよい。
【００８１】なお、上記シラン系化合物を含む溶液と
は、シラン系化合物が溶剤に溶解した溶液を意味する
が、シラン系化合物の一部が未溶解状態であってもよ
い。このような溶液の典型としては、過飽和状態の溶液
がある。
【００８２】上記本発明製造方法において、Ｘ−（Ｓｉ
ＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただしＸはハロゲン、アルコキシ
基およびイソシアネート基からなる群より選ばれる少な
くとも一種の官能基であり、ｎは０以上の整数であ
る。）で示される化合物としては、例えば下記する一般
式で表される化合物が挙げられる。
【００８３】なお、上記したごとく、水分との反応や重
合反応を温度で制御し易いとともに、水分と反応した際
に塩酸等の有害生成物を生じないので取扱い易い等の理
由から、下記化合物のうち特にアルコキシシランが好ま
しい。 （１）ＳｉＸ4 （ｎ＝０に相当） （２）ＳｉＸ3−Ｏ−ＳｉＸ3 （ｎ＝１に相当） さらに具体的な化合物としては （３）Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 （４）Ｓｉ（ＯＣＨ3）3−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （５）Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （６）Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （７）Ｓｉ（ＮＣＯ）4 （８）Ｓｉ（ＮＣＯ）3−Ｏ−Ｓｉ（ＮＣＯ）3 （９）ＳｉＣｌ4 （１０）ＳｉＣｌ3−Ｏ−ＳｉＣｌ3 （１１）Ｓｉ（ＯＣＨ3）3−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 上記本発明製造方法において、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−
ＡｌＸ'2（但し、Ｘ'はアルコキシ基、ｎは０以上の整
数である。）で示される化合物としては、例えば下記す
る一般式で表される化合物が挙げられる。 （１２）ＡｌＸ'3（ｎ＝０に相当） （１３）ＡｌＸ'2−ＡｌＸ'2（ｎ＝１に相当） さらに具体的な化合物としては （１４）Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）3 （１５）Ａｌ（ＯＣＨ3）2−Ｏ−Ａｌ（ＯＣＨ3）2 （１６）Ａｌ（ＯＣＨ3）2−Ｏ−Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）2 他方、本発明で用いることができるシラン化合物として
は、下記の化合物を例示することができる。 （１７）ＳｉＹpＣｌ3-p （１８）ＣＨ3（ＣＨ2）sＯ（ＣＨ2）tＳｉＹqＣｌ3-q （１９）ＣＨ3（ＣＨ2）u−Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）v
−ＳｉＹqＣｌ3-q （２０）ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）wＳｉＹqＣｌ3-q （２１）ＣＨ3−（ＣＨ2）rＳｉＹqＣｌ3-q 但し、ｐは０〜３の整数、ｑは０〜２の整数、ｒは１〜
２５の整数、ｓは０〜１２の整数、ｔは１〜２０の整
数、ｕは０〜１２の整数、ｖは１〜２０の整数、ｗは１
〜２５の整数を示す。また、Ｙは、水素、アルキル基、
アルコキシル基、含フッ素アルキル基または含フッ素ア
ルコキシ基である。
【００８４】トリクロロシラン系化合物の具体例して
は、下記（２２）−（３４）に示す化合物が例示でき
る。 （２２）ＣＨ3ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3 （２３）ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15Ｓ
ｉＣｌ3 （２４）ＣＨ3（ＣＨ2）6Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9Ｓ
ｉＣｌ3 （２５）ＣＨ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3 （２６）ＣＦ3（ＣＦ2）7−（ＣＨ2）2−ＳｉＣｌ3 （２７）ＣＦ3（ＣＦ2）5−（ＣＨ2）2−ＳｉＣｌ3 （２８）ＣＦ3（ＣＦ2）7−Ｃ6Ｈ4−ＳｉＣｌ3 （２９）ＣＦ3（ＣＨ2）9ＳｉＣｌ3 （３０）ＣＨ3（ＣＨ2）9ＯＳｉＣｌ3 （３１）ＣＨ3（ＣＨ2）9Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）10Ｓ
ｉＣｌ3 （３２）Ｃ6Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）6−
Ｏ−ＳｉＣｌ3 （３３）Ｃ6Ｈ5−ＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（Ｃ
Ｈ2）6−Ｏ−ＳｉＣｌ3 （３４）Ｃ6Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（Ｃ
Ｈ2）6−Ｏ−ＳｉＣｌ3 ここで化合物（３２）は感光性基としてのシンナモイル
基を有し、化合物（３３）および（３４）も感光性基と
してのカルコニル基を有しており、紫外線を照射するこ
とにより、感光性基部を重合させることができる。
【００８５】さらに、上記クロロシラン系化合物の代わ
りに、クロロシリル基をイソシアネート基に置き扱えた
下記一般式（３５）−（３９）で表されるイソシアネー
ト系シラン化合物を用いることができる。 （３５）ＳｉＹp（ＮＣＯ）4-p （３６）ＣＨ3−（ＣＨ2）rＳｉＹq（ＮＣＯ）3-q （３７）ＣＨ3（ＣＨ2）sＯ（ＣＨ2）tＳｉＹq（ＮＣ
Ｏ）3-q （３８）ＣＨ3（ＣＨ2）u−Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）v
−ＳｉＹq（ＮＣＯ）3-q （３９）ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）vＳｉＹq（ＮＣＯ）3-q 但し、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗおよびｘは、前
記と同様である。イソシアネート系シラン化合物の具体
例しては、下記（４０）−（４７）に示す化合物が例示
できる。 （４０）ＣＨ3ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＮＣＯ）3 （４１）ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15Ｓ
ｉ（ＮＣＯ）3 （４２）ＣＨ3（ＣＨ2）6Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9Ｓ
ｉ（ＮＣＯ）3 （４３）ＣＨ3 ＣＯＯ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＮＣＯ）3 （４４）ＣＨ3（ＣＨ2）9Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （４５）ＣＦ3（ＣＦ2）7−（ＣＨ2）2−Ｓｉ（ＮＣ
Ｏ）3 （４６）ＣＦ3（ＣＦ2）5−（ＣＨ2）2−Ｓｉ（ＮＣ
Ｏ）3 （４７）ＣＦ3（ＣＦ2）7−Ｃ6Ｈ4−Ｓｉ（ＮＣＯ）3 さらに、本発明では、一般式ＳｉＹk（ＯＡ）4-k（但
し、Ｙは前記と同様、Ａはアルキル基、ｋは０、１、２
または３）で表されるアルコキシ系シラン化合物を用い
ることが可能である。中でも、ＣＦ3−（ＣＦ2）n−
（Ｒ）l−ＳｉＹp（ＯＡ）3-p（ｎは１以上の整数、好
ましくは１〜２２の整数、Ｒはアルキル基、ビニル基、
エチニル基、アリール基、シリコンもしくは酸素原子を
含む置換基、ｌは０または１、Ｙ、Ａおよびｐは前記と
同様）で表されるアルコキシ系シラン化合物が、防汚性
を高める点で優れている。但し、本発明で使用できるア
ルコキシ系シラン化合物は上記に限定されるものではな
く、これ以外にも、例えば一般式ＣＨ3−（ＣＨ2）r−
ＳｉＹq（ＯＡ）3- qおよびＣＨ3−（ＣＨ2）s−Ｏ−
（ＣＨ2）t−ＳｉＹq（ＯＡ）3-q、ＣＨ3−（ＣＨ2）u
−Ｓｉ（ＣＨ3）2−（ＣＨ2）v−ＳｉＹq（ＯＡ）3-q、
ＣＦ3ＣＯＯ−（ＣＨ2）v−ＳｉＹq（ＯＡ）3-q（但
し、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ＹおよびＡは、
前記と同様）などが使用できる。アルコキシ系シラン系
化合物の具体例としては、たとえば下記に示す（４７）
−（７１）を挙げることができる。 （４７）ＣＨ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （４８）ＣＦ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （４９）ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3）3 （５０）ＣＨ3（ＣＨ2）6Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3）3 （５１）ＣＨ3（ＣＨ2）9Ｓｉ（ＮＣＯ）3 （５２）ＣＨ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （５３）ＣＦ3（ＣＦ2）5（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （５４）ＣＦ3（ＣＦ2）7−Ｃ6Ｈ4−Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （５５）ＣＨ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （５６）ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （５７）ＣＨ3（ＣＨ2）6Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （５８）ＣＦ3（ＣＨ2）6Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （５９）ＣＨ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （６０）ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （６１）ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （６２）ＣＦ3（ＣＦ2）9（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （６３）ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （６４）ＣＦ3（ＣＦ2）5（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （６５）ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ6Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3 （６６）ＣＦ3（ＣＦ2）9（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （６７）ＣＦ3（ＣＦ2）5（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 （６８）ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣＨ3（ＯＣ2
Ｈ5）2 （６９）ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ
3）2 （７０）ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ
Ｃ2Ｈ5 （７１）ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ
ＣＨ3 なお、イソシアネート系またはアルコキシ系のシラン化
合物として例示した（２０）−（７１）の化合物を用い
ると、化学結合に際し塩酸が発生しないため、装置の損
傷がなく作業がしやすいというメリットがある。
【００８６】ここで、シラン化合物を用いて基材表面に
薄膜を形成するプロセスを説明するとともに、本発明を
実施するための要素としての溶剤および基材について説
明する。シラン系化合物としてＣＦ3−（ＣＦ2）7−
（ＣＨ2）2−ＳｉＣｌ3をガラス製基板（ガラス板）に
接触させた場合の反応を、下記化学反応式に示す。な
お、このガラス製基板にはすでに下地層が形成されてい
るものとする。
【００８７】
【化１７】 上記化学反応式に示す最初の反応ステップ（脱塩化水素
反応）は、一般に化学吸着反応と呼ばれている反応であ
り、ＯＨ基を有する基材にシラン化合物溶液を接触させ
ると、脱塩化水素反応が生じてシラン化合物分子の一端
が基材表面のＯＨ基部分に化学結合する。この反応はシ
ラン化合物のＳｉＣｌ基とＯＨ基との反応であるから、
シラン化合物溶液中に水分が多く含まれていると、基材
との反応が阻害される。よって、反応を円滑に進行させ
るには、ＯＨ基等の活性水素を含まない非水系溶剤を用
いるのが好ましく、また湿度の低い雰囲気中で行うこと
が好ましい。なお、湿度条件については、下記実験の部
で詳細に説明する。
【００８８】本発明で好適に使用できるシラン化合物の
溶剤としては、水を含まない炭化水素系溶剤、フッ化炭
素系溶剤、シリコーン系溶剤などが例示でき、石油系の
溶剤で使用可能なものとしては、例えば石油ナフサ、ソ
ルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパ
ラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリ
ン、灯油、リグロイン、ジメチルミリコーン、フェニル
シリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエステルシ
リコーンなどを挙げることができる。また、フッ化炭素
系溶剤としては、フロン系溶剤や、フロリナート（３Ｍ
社製品）、アフルード（旭ガラス社製品）などが使用で
きる。これらの溶剤は１種を単独で用いてもよく、或い
は相溶するもの同志を２種以上組み合わせて用いてもよ
い。
【００８９】また、本発明を適用できる基材の要件とし
ては、組成式Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但し、
Ｘ'はアルコキシ基、ｎは０以上の整数である。）で表
される化合物を含む溶液、または組成式Ｘ−（ＳｉＯＸ
2）n−ＳｉＸ3（但し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基お
よびイソシアネート基、ｎは０以上の整数である。）で
表される化合物と、組成式Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−Ａｌ
Ｘ'2（但し、Ｘ'はアルコキシ基、ｎは０以上の整数で
ある。）で表される化合物との混合物を含む２成分系溶
液を塗布、添着、付着等（これらを接触と総称する）と
することができ、かつ焼成に耐えるのであればよい。こ
のような条件を満たす基材としては、ガラス、セラミッ
クス、アルミ酸化物や、アルミニウム、ステンレスなど
の金属が例示できる。なお、耐熱性を有するプラスチッ
クに対しても本発明製造方法が適用できることは勿論で
ある。
【００９０】また、本発明の機能性膜を液晶配向膜とし
て液晶表示素子に適用する場合には、該機能性膜は以下
の方法で製造することができる。
【００９１】先ず、上記したのと同様の手順にて、ＩＴ
Ｏからなる電極などが形成された基板上に下地層を形成
する（下地層形成工程）。さらに、該下地層上に液晶配
向膜としての機能性膜を形成した後（薄膜形成工程）、
基板を焼成する（焼成工程）。
【００９２】焼成工程の後、未反応のシラン系化合物を
除去するため、液晶配向膜が形成された基板を、洗浄剤
にて洗浄する（洗浄工程）。ここで、前記洗浄剤として
は、水を含まない炭化水素系溶剤、フッ化炭素系溶剤、
シリコーン系溶剤などが例示でき、石油系の溶剤として
使用可能なものとしては、たとえば石油ナフサ、ソルベ
ントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフ
ィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、
灯油、リグロイン、ジメチルシリコーン、フェニルシリ
コーン、アルキル変性シリコーン、ポリエステルシリコ
ーンなどを挙げることができる。また、フッ化炭素系溶
媒には、フロン系溶媒や、フロリナート（３Ｍ社製
品）、アフルード（旭ガラス社製品）などが使用でき
る。これらは単独で用いてもよく、或いは相溶するもの
なら２種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、クロ
ロホルムは洗浄後の乾燥性に優れるため好ましい。ま
た、Ｎ−メチル−２ピロリジノンは薄膜形成工程もしく
は焼成工程でクロロシランと水との反応で生じたクロロ
シランポリマーの除去性に優れる。
【００９３】続いて、上記洗浄工程の後、洗浄剤の液切
りを行う。すなわち、洗浄液の液切り方向が、液晶配向
膜を配向処理する際の配向処理方向に概ね一致するよう
に、基板を引き上げる（液切り配向方向）。これによ
り、液晶配向膜を構成する膜構成分子を液切り方向に傾
斜させ、仮配向させることができる。続いて、上記基板
を乾燥させることにより、洗浄剤を除去する。
【００９４】次に、液切り方向に仮配向させた液晶配向
膜を配向処理する。例えば、液晶配向膜を構成する膜構
成分子が感光性基を有する場合には、偏光紫外線を照射
することにより配向処理する（偏光配向工程）。このと
き、液切り方向と偏光紫外線の偏光方向とはほぼ一致す
るように設定されている。これにより、感光性基同士に
よる光重合反応により、偏光方向に沿うようにして架橋
結合させることができ、膜構成分子の配向を固定させる
ことができる。ここで、上記感光性基としては、下記化
学式（５）に示すシンナモイル基や、下記化学式（６）
に示すカルコニル基等が例示できる。
【００９５】
【化１８】 これらの感光性基が偏光紫外線を照射されると、上記化
学式（５）および（６）に於ける炭素−炭素二重結合部
分の少なくとも１つの結合手を介して隣り合う膜構成分
子が架橋結合した構造となる。尚、上記カルコニル基が
シンナモイル基よりも偏光紫外線に対する感度が良好な
点を勘案すると、感光性基としてカルコニル基を使用す
るが好ましい。これにより、偏光紫外線の照射量を低減
することができ、偏光配向工程に於けるタクトタイムの
短縮が図れる。上記偏光配向工程に於ける、偏光紫外線
の照射条件としては、偏光紫外線の波長分布が３００〜
４００ｎｍ付近に分布していればよく、また照射量は波
長３６５ｎｍにおいて約５０〜２０００ｍＪ／ｃｍ2の
範囲内であればよい。特に、１０００ｍＪ／ｃｍ2以上
では、ホモジニアス配向構造とすることができる。その
反対に１００ｍＪ／ｃｍ2未満ではプレチルト配向構造
とすることができる。
【００９６】一方、液晶配向膜を構成する膜構成分子に
感光性基が存在しない場合には、光配向法に代えてラビ
ング処理をする。この場合においても、液切り方向とラ
ビング処理方向とがほぼ一致するように設定する。これ
により、膜構成分子は予めラビング処理方向に配向して
いるため強く擦る必要がなく、従来のラビング処理と比
較してラビング条件を緩和することができる。上記ラビ
ング処理に於けるラビング条件としては、ラビングの溝
部分の幅および深さが概ね０．０１〜０．５μｍの範囲
内であればよい。
【００９７】
【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明の内容を具
体的に説明する。 （実施例１）本実施例は、第１の態様に係る機能性膜に
対応する。
【００９８】Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただしＸ
はハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート基から
なる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であり、ｎ
は０以上の整数である。）で示される化合物として、Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）4を用意し、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4／ＨＣｌ
／水／イソブロピルアルコール＝１／０．０１／５／２
５（モル比）の下地層溶液を作製した。この下地層溶液
にガラス板を浸漬した後、１ｍｍ／秒の速度で引き上げ
ガラス板の表面に下地層溶液を塗布し、８０℃の温度で
１５分間乾燥してＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4からなる未焼成の
下地層をガラス板の表面に形成した。
【００９９】次に、シラン化合物としてＣ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4
ＳｉＣｌ3を用意し、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3／Ｃ8Ｆ18
＝１／９９（体積比）のシラン化合物溶液を作製した。
そして、相対湿度を５％以下とした無水雰囲気下で、こ
のシラン化合物溶液に、下地層（未焼成）の形成された
前記ガラス板を浸漬し、１ｍｍ／秒の速度で引き上げる
手法によりガラス板表面にシラン化合物溶液を塗布し
た。この後、ガラス板表面の溶剤（Ｃ8Ｆ18）を蒸発さ
せ、更にこのガラス板を４００℃で１５分焼成した。こ
のようにして機能性膜を有する基板Ａ１を作製した。
【０１００】この方法の製造フローを説明する概念図を
図１に示す。図１（ａ）はガラス板に下地層溶液を塗布
し乾燥したとき、下地層成分であるＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4
が加水分解してＯＨ基が導入された様を示している。ま
た、図１（ｂ）は、前記下地層にシラン化合物溶液を塗
布したとき、シラン系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣ
ｌ3）がＯＨ基部分に化学吸着した様を示している。更
に、図１（ｃ）は、基板を焼成することにより、下地層
成分が重合した様を示している。
【０１０１】なお、以下では、機能性膜の形成されたガ
ラス板を基板と称し、また下地層形成時に焼成を行わず
に、シラン化合物溶液を塗布した後に焼成を行う方法を
後焼成法と称することとする。 （比較例１）前記下地層溶液が塗布されたガラス板に対
し、８０℃・１５分間の乾燥に代えて、４００℃・１５
分間の焼成を行う方法により下地層（焼成下地層）を形
成したこと、及びシラン化合物溶液が塗布されたガラス
板に対し、４００℃・１５分間の後焼成を行わなかった
こと以外は、前記実施例１と同様にして、機能性膜を有
する基板Ｂ１を作製した。
【０１０２】この方法の概念図を図２に示す。図２
（ａ）はガラス板に下地層溶液を塗布し乾燥したとき、
下地層成分であるＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4が加水分解してＯ
Ｈ基が導入された様を示している。また図２（ｂ）は、
前記下地層を焼成したために、下地層表面のＯＨ基の一
部が失われた様を示している。更に、図２（ｃ）は、少
ないＯＨ基にシラン系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4 ＳｉＣｌ
3）が化学吸着した様を示している。
【０１０３】なお、比較例１は従来技術にかかる方法で
あり、この方法で下地層形成時に行う焼成を前焼成法と
称することとする。 （比較例２）下地層を全く施さない無処理のガラス板を
用い、このガラス板を前記シラン化合物溶液に浸漬し１
ｍｍ／秒の速度で引き上げ、Ｃ8Ｆ18を蒸発させて比較
例２にかかる機能性膜を有する基板Ｃ１を作製した。こ
の方法における概念図を図３に示す。
【０１０４】図３（ａ）はガラス板表面におけるＯＨ基
の存在状態を示すものであり、図３（ｂ）は、少ないＯ
Ｈ基にシラン系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が化
学吸着した様を示している。
【０１０５】〔膜作製条件と耐久性〕上述の基板Ａ１、
Ｂ１、Ｃ１を用いて、下地層の有無、焼成条件の違いと
接触角との関係を調べた。接触角の測定は次のようにし
て行った。基板Ａ１〜Ｃ１の各々について、食器洗い用
スポンジを用い２ｋｇｆの荷重を加えて１００００回擦
り、この間、２０００回毎に基板の汚れをエタノールを
用いた超音波洗浄により除去し、しかる後に被膜形成面
に水１０μｌを滴下し接触角を測定した。測定結果を図
４に示す。
【０１０６】図４より明らかなように、本発明にかかる
製造方法で製造した基板Ａ１（実施例１）は、当初の接
触角が大きく、またスポンジでの擦りによっても接触角
の低下が殆ど認められなかった。これに対し、前焼成法
にかかる基板Ｂ１（比較例１）は、上記基板Ａ１に比較
し当初の接触角が小さく、またスポンジでの擦りによっ
て接触角が大幅に低下する傾向が認められた。更に、下
地層を設けなかった基板Ｃ１（比較例２）は、上記基板
Ｂ１よりも当初の接触角が小さく、またスポンジでの擦
りによる接触角の低下も大きかった。
【０１０７】以上の結果から、本発明にかかる製造方法
によると、撥水性および耐久性に優れた機能性膜が形成
できることが確認された。
【０１０８】なお、上記結果は次のように考察できる。
すなわち、基板Ａ１では、下地層が基板面に強固に固着
され、この下地層にシラン化合物の分子が均一かつ強力
に化学結合し、良質の薄膜を形成しているために、当初
の接触角が大きく、かつ擦りによっても接触角の低下を
招く薄膜の剥離が生じなかったものと考えられる。他
方、下地層を前焼成した基板Ｂ１では、焼成により基板
表面の水酸基が失われために、基板Ａ１に比べ均一性や
結着強度の小さい被膜が形成されたと考えられる。ま
た、下地層を有しない基板Ｃ１では、シラン化合物分子
が結合すべき活性水素部位が少ないために、基板に直接
結合していない宙ぶらりんのシラン化合物分子を有する
不均一な薄膜が形成され、その結果として当初の接触角
が小さく、擦りに対する抵抗性が小さくなったものと考
えられる。 （実施例２）Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただしＸ
はハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート基から
なる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であり、ｎ
は０以上の整数である。）で示される化合物として、Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）4に代えて、Ｓｉ（ＮＣＯ）4を用いたこ
と以外は前記実施例１と同様にして、実施例２にかかる
基板Ｄ１を作製した。
【０１０９】〔下地層成分の違いと耐久性〕上記実施例
１にかかる基板Ａ１と実施例２にかかる基板Ｄ１とを、
３００℃に加熱した空気中に１００時間放置した。この
間、２０時間毎に基板の汚れをエタノールを用いて超音
波洗浄し除去し、しかる後に被膜形成面に水１０μｌを
滴下して接触角を測定した。この測定法を以下、加熱耐
久試験法という。
【０１１０】測淀結果を図５に示す。なお、基板Ａ１と
基板Ｄ１とは、下地層を形成する物質が異なるのみであ
る。
【０１１１】図５から明らかなように、下地層成分とし
て、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4を用いた実施例１の基板Ａ１
が、Ｓｉ（ＮＣＯ）4を用いた実施例２の基板Ｄ１より
当初の接触角が大きく、また接触角の経時的な低下も小
さかった。この結果より、下地層成分としてはイソシア
ネートシランよりもアルコキシランの方が、機能性膜の
撥水性および耐久性を高めることができる点で優れてい
ることが判る。 （実施例３）シラン化合物（薄膜成分）として、Ｃ8Ｆ
17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3に代えて、Ｃ8Ｆ1 7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ
2Ｈ5）3を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、
実施例３にかかる基板Ｅ１を作製した。
【０１１２】〔シラン化合物の違いと耐久性〕実施例３
の基板Ｅ１と前記実施例１の基板Ａ１を用いて、薄膜成
分の違いと耐久性の関係を、上記加熱耐久試験法で調べ
た。
【０１１３】測淀結果を図６に示す。図６より、両基板
の当初の接触角は同じであったが、シラン化合物として
Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3を用いた基板Ａ１（実施例１）
は、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3を用いた基板Ｅ１
（実施例３）よりも経時的な接触角の低下が少ないこと
が認められた。この結果から、シラン化合物としては、
耐久性の点でトリクロロシラン系化合物が優れているこ
とが判る。 （実施例４）シラン系化合物を溶解するための溶剤とし
て、Ｃ8Ｆ18に代えてヘキサメチルジシロキサン（直鎖
状シリコーン）を用いたこと以外は、実施例１と同様に
して、実施例４にかかる基板Ｆ１を作製した。
【０１１４】〔溶剤の違いと耐久性〕前記加熱耐久試験
法を用いて、実施例４の基板Ｆ１と実施例１の基板Ａ１
の性能を比較した。
【０１１５】測淀結果を図７に示す。図７より、両基板
の当初の接触角は同じであったが、シラン化合物を溶解
するための溶剤として、ヘキサメチルジシロキサンを用
いた基板Ｆ１（実施例４）は、Ｃ8Ｆ18を用いた基板Ａ
１（実施例１）よりも経時的な接触角の低下が少ないこ
とが認められた。この結果から、シラン化合物を溶解す
るための溶剤としては、高温耐久性の機能性膜が得られ
る点で、ヘキサメチルジシロキサンが優れていることが
判る。
【０１１６】なお、シクロヘキサメチルトリシロキサン
（環状シリコーン）を用いた場合においても、上記と同
様な結果が得られた。 （実施例５）シラン系化合物として、Ｃ10Ｈ21ＳｉＣｌ
3を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例
５にかかる基板Ｇ１を作製した。 （実施例６）シラン化合物としてＳｉＣｌ4を用いたこ
と以外は前記実施例１と同様にして、実施例６にかかる
基板Ｈ１を作製した。
【０１１７】〔防汚性試験〕上記基板Ｇ１（実施例５）
と基板Ｈ１（実施例６）、及び前記基板Ａ１（実施例
１）の被膜性能を比較するため、各々の基板について防
汚性試験を行った。防汚性試験の方法は、次の通りであ
る。先ず、砂糖／醤油＝１／１（重量比）からなるシロ
ップを基板上に０．２ｃｃ滴下し、３００℃で１５分焼
き付ける。この後、こびりつきを濡れふきんで拭き取
り、再び上記シロップ０．２ｃｃを基板上に滴下し、３
００℃で１５分焼き付け、上記と同様にしてこびりつき
を拭き取る。このサイクルをこびりつきが拭き取れなく
なるまで繰り返し、その回数を数えた。その結果を表１
に示す。
【０１１８】
【表１】 表１の結果をシラン化合の種類と防汚性との関係で防汚
性が良い順に表すと、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3（基板Ａ
１）＞＞Ｃ10Ｈ21ＳｉＣｌ3（基板Ｇ１）＞＞ＳｉＣｌ4
（基板Ｈ１）であり、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3とＣ10Ｈ
21ＳｉＣｌ3とが良好な防汚性を示し、特にＣ8Ｆ17Ｃ2
Ｈ4ＳｉＣｌ3の防汚性が優れていた。他方、ＳｉＣｌ4
は、殆ど防汚性を有していなかった。
【０１１９】これらの結果から、防汚性を高めるために
は、アルキル基やフルオロアルキル基を有するシラン系
化合物を用いるのが好ましい。
【０１２０】〔実験〕以上に記載した実施例ではシラン
化合物溶液への浸漬引き上げを無水雰囲気下で行った
が、ここでは下地層の形成された基板にシラン化合物溶
液を塗布する際における周囲雰囲気中の湿度の影響を調
べた。実験方法としては、シラン化合物溶液への基板の
浸漬引き上げ時における周囲雰囲気の相対湿度を５、１
０、１５、２０、２５、３０、３５、４０％の８通り設
定して行ったこと以外は、上記実施例４と同様にして機
能性膜の形成された基板の作製を行い、機能性膜の形成
時と形成後における基板の外観状態を肉眼観察するとい
うものである。
【０１２１】上記各湿度条件で作製した基板を観察した
ところ、３０％以下の湿度条件では、無水雰囲気下（５
％以下）と同様な外観の基板が得られた。その一方、４
０％以上の湿度条件では、明らかに雰囲気中の水分とシ
ラン化合物との反応物と思われる白色の生成物が確認さ
れた。また、このような白色生成物は、湿度３５％では
殆ど観察されなかった。これらのことから、基板に対す
るシラン化合物溶液の接触は、相対湿度３５％以下の雰
囲気中で行うことが好ましい。 （実施例７）本実施例は、第２の態様に係る機能性膜に
対応する。
【０１２２】Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但し、
Ｘ'はアルコキシ基、ｎは０以上の整数である。）で表
される化合物として、Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）3を用意し、Ａ
ｌ（ＯＣ2Ｈ5）3／ＨＣｌ／水／イソプロピルアルコー
ル＝１／０．０１／５／２５（モル比）の下地層溶液を
作製した。この下地層溶液にガラス板を浸漬した後、１
ｍｍ／秒の速度で引き上げガラス板の表面に下地層溶液
を塗布し、８０℃の温度で１５分間乾燥してＡｌ（ＯＣ
2Ｈ5）3からなる未焼成の下地層をガラス板の表面に形
成した。
【０１２３】次に、シラン化合物としてＣ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4
ＳｉＣｌ3を用意し、またこの化合物を溶解する溶剤と
てＣ8Ｆ18を用意して、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3／Ｃ8Ｆ
18＝１／９９の組成比（容積比）のシラン化合物溶液を
作製した。そして、相対湿度を５％以下とした無水雰囲
気下で、このシラン化合物溶液に、下地層（未焼成）の
形成された前記ガラス板を浸漬し、１ｍｍ／秒の速度で
引き上げる手法によりガラス板表面にシラン化合物溶液
を塗布した。この後、ガラス板表面の溶剤（Ｃ8Ｆ18）
を蒸発させ、更にこのガラス板を４００℃で１５分焼成
した。このようにして機能性膜を有する基板Ａ２を作製
した。
【０１２４】この方法の製造フローを説明するための概
念図を図８に示す。図８（ａ）はガラス板に下地層溶液
を塗布し乾燥したときにおける下地層の状態を模式的に
表した図である。図８（ａ）に示すように、下地層溶液
を塗布し焼成温度以下の温度で乾燥すると、先ずガラス
板表面近傍に位置するＡｌ（ＯＣ2Ｈ5）3がガラス板表
面のＯＨ基と脱アルコール反応して結合（−Ｏ−）する
一方、基板のＯＨ基と結合しない大多数のＡｌ（ＯＣ2
Ｈ5）3分子は、周囲に微量に存在する水分（例えば空気
中の湿度）と反応する。これにより下地層が基板に結合
固定されるとともに、下地層の表面のＯＨ基が増大す
る。
【０１２５】図８（ｂ）は、前記下地層にシラン化合物
溶液を塗布したときの状態を示す模式図であり、シラン
系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が下地層表面のＯ
Ｈ基部分に化学結合（吸着）した様子を示している。更
に、図８（ｃ）は、焼成後の基板の状態を示す図であ
り、下地層の構成分子同士が重合した様子を示してい
る。
【０１２６】なお、以下では、機能性膜の形成されたガ
ラス板を基板と称し、また下地層形成時に焼成を行わず
に、シラン化合物溶液を塗布した後に焼成を行う方法を
後焼成法と称することとする。 （比較例３）前記下地層溶液が塗布されたガラス板に対
し、８０℃・１５分間の乾燥に代えて、４００℃・１５
分間の焼成を行う方法により下地層（焼成下地層）を形
成したこと、及びシラン化合物溶液が塗布されたガラス
板に対し、４００℃・１５分間の後焼成を行わなかった
こと以外は、前記実施例７同様にして、機能性膜を有す
る基板Ｂ２を作製した。
【０１２７】この方法の概念図を図１５に示す。図１５
（ａ）はガラス板に下地層溶液を塗布し乾燥したときの
様子を模式的に示した図であり、この図は前記図１
（ａ）と同様である。図１５（ｂ）は、前記下地層を焼
成した状態を示しており、焼成により下地層表面のＯＨ
基の一部が失われる様子を示している。更に、図１５
（ｃ）は、少ないＯＨ基にシラン系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2
Ｈ4ＳｉＣｌ3）が化学吸着した様子を示している。
【０１２８】なお、比較例３は従来技術にかかる方法で
あり、この方法で下地層形成時に行う焼成を前焼成法と
称することとする。 （比較例４）下地層を全く施さない無処理のガラス板を
用い、このガラス板を前記シラン化合物溶液に浸漬し１
ｍｍ／秒の速度で引き上げ、Ｃ8Ｆ18を蒸発させて比較
例４にかかる機能性膜を有する基板Ｃ２を作製した。こ
の方法を説明するための概念図を図１６に示す。
【０１２９】図１６（ａ）はガラス表面の状態を示す図
であり、図１６（ｂ）はガラス板表面に下地層成分であ
るＡｌ（ＯＣ2Ｈ5）3を塗布した様子を示す図である。
図１６（ｂ）に示すがごとく、ガラスに直接被膜形成用
のシラン系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）を塗布し
た場合には、ガラス基板上に存在する少ない量のＯＨ基
にシラン系化合物（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が化学吸
着することになるので、密度が粗な被膜が形成されるこ
とになる。
【０１３０】〔膜作製条件と耐久性〕上述の基板Ａ２、
Ｂ２、Ｃ２を用いて、下地層の有無、焼成条件の違いと
接触角との関係を調べた。接触角の測定は次のようにし
て行った。基板Ａ２〜Ｃ２の各々について、食器洗い用
スポンジを用い２ｋｇｆの荷重を加えて５００００回擦
り、この間、５０００回毎に基板の汚れをエタノールを
用いた超音波洗浄により除去し、しかる後に被膜形成面
に水１０μｌを滴下し接触角を測定した。この測定法を
以下、擦り耐久試験法という。測定結果を図９に示し
た。
【０１３１】図９より明らかなように、本発明にかかる
製造方法で製造した基板Ａ２（実施例７）は、当初の接
触角が大きく、またスポンジでの擦りによっても接触角
の低下が殆ど認められなかった。これに対し、前焼成法
にかかる基板Ｂ２（比較例３）は、上記基板Ａ２に比較
し当初の接触角が小さく、またスポンジでの擦りにより
接触角が低下する傾向が認められた。更に、下地層を設
けなかった基板Ｃ２（比較例４）については、上記基板
Ｂ２よりも当初の接触角が小さく、スポンジでの擦りに
よる接触角の低下も大きかった。
【０１３２】以上の結果から、本発明にかかる製造方法
によると、撥水性および耐久性に優れた機能性膜が形成
できることが確認された。
【０１３３】上記結果を図８、１５、１６に基づいて考
察する。前焼成を行わない基板Ａ２において優れた接触
角および擦り耐久性が得られたのは、被膜形成溶液の塗
布時に下地層表面のＯＨ基密度が高いので、下地層表面
にシラン化合物の分子が均一かつ高密度に化学結合した
良質の薄膜が形成され、かつその後の焼成により下地層
構成分子相互や被膜構成分子相互が重合して強固な構造
を形成するためであると考えられる。
【０１３４】これに対し、基板Ａ２に比較し下地層を前
焼成した基板Ｂ２の擦り耐久性等が劣るのは、前焼成に
より基板表面の水酸基が失われるために不均一で結着点
の少ない被膜が形成されるためと考えられる。また、下
地層を有しないガラス基板をそのまま用いた基板Ｃ２で
は、シラン化合物分子が結合すべき活性水素部位が少な
いために、基板に直接結合していない宙ぶらりんのシラ
ン化合物分子を有する不均一な薄膜が形成され、その結
果として当初の接触角が小さく、擦りに対する抵抗性が
小さくなったものと考えられる。 （実施例８）本実施例は、第３の態様に係る機能性膜に
対応する。
【０１３５】Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（但し、Ｘ
はハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート基から
なる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であり、ｎ
は０以上の整数である）で示される化合物と、Ｘ'−
（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但し、Ｘ'はアルコキシ
基、ｎは０以上の整数である。）で表される化合物から
なる混合物（加水分解できるもの）として、Ｓｉ（ＯＣ
2Ｈ5）4およびＡｌ（ＯＣ2Ｈ5）3を用意して、両化合物
の混合比をＳｉのモル数／Ａｌモル数（分子／分母）で
表すとき、１０／９０、２５／７５、５０／５０、７５
／２５、９０／１０、１００／０の６通りの混合比の２
成分系下地層溶液を作製した。そして、これらの２成分
系下地層溶液を用いて下地層を形成した。これ以外の事
項については、前記実施例７と同様にして、実施例８に
かかる基板Ｄ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、Ｉ２を作製
した。
【０１３６】〔下地層成分の違いと擦り耐久性〕上記実
施例７にかかる基板Ａ２と実施例８にかかる基板Ｄ２〜
Ｉ２の耐久性の違いを、上記擦り耐久試験法で調べた。
測定結果を図１０に示した。
【０１３７】図１０から明らかなように、Ａｌ（ＯＣ2
Ｈ5）3を単独で用いた基板Ａ２は、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4
を単独で用いた基板Ｉ２よりも、初期接触角および擦り
耐久性が顕著に優れていた。また、接触角の経時的低下
は、基板Ａ２（実施例７）、基板Ｄ２、基板Ｅ２、基板
Ｆ２、基板Ｇ２、基板Ｈ２、基板Ｉ２（基板Ｄ２〜Ｉ
２；実施例８）の順に大きくなった。
【０１３８】上記結果から、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−Ａ
ｌＸ'2（但し、Ｘはアルコキシ基、ｎは０以上の整数で
ある。）で表される化合物を単独で使用すると、耐磨耗
性に優れた機能性膜を得ることができることが判った。
なお、擦りによって接触角が小さくなるのは、表面改質
被膜を構成する分子（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4−）が擦りによっ
て次第に基板表面から失われるためと考えられる。この
ことから上記結果は、下地層の強度ないし硬度を反映し
たものであり、Ｓｉの配合割合が増加するに従い下地層
の強度ないし硬度が小さくなり、その結果として擦りに
よって接触角がより大きく劣化したものと考えられる。
【０１３９】〔下地層成分の違いと温度耐性〕上記実施
例７にかかる基板Ａ２と実施例８にかかる基板Ｄ２〜Ｉ
２の温度耐性の違いを加熱耐久試験法で調べた。具体的
には、３００℃に加熱した空気中に１０００時間放置し
た。この間、１００時間ごとに基板の汚れをエタノール
を用いて超音波洗浄して除去し、しかる後に被膜形成面
にに水１０μｌを滴下して接触角を測定した。測定結果
を図１１に示した。
【０１４０】図１１より、加熱耐久試験法における接触
角の経時的変化は、基板Ｉ２（１００／０）＞基板Ａ２
（０／１００）＞基板Ｄ２（１０／９０）＞基板Ｅ２
（２５／７５）＞基板Ｆ２（５０／５０）＞基板Ｇ２
（７５／２５）＞基板Ｈ２（９０／１０）の順に小さく
なることが認められた。
【０１４１】これらの結果から、下地層溶液をＸ−（Ｓ
ｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（但し、Ｘ'はハロゲン、アルコキ
シ基およびイソシアネート基、ｎは０は以上の整数であ
る。）で表される化合物と、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−Ａ
ｌＸ'2（但し、Ｘはアルコキシ基、ｎは０は以上の整数
である。）で表される化合物とを混合して用いると、撥
水性における耐熱性が向上することが確認された。更
に、上記２成分系下地層溶液におけるＳｉ／Ａｌ比を１
以上にすると、一層耐熱性に優れた機能性膜が製造でき
ることが判った。なお、上記結果は、下地層の緻密性と
密接に関係しており、下地層が緻密な基板ほど優れた温
度耐性が得られるものと考えられる。 （実施例９） Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（但し、Ｘはハロゲン、
アルコキシ基およびイソシアネート基）で表される化合
物として、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4に代えてＳｉ（ＮＣＯ）4
を用いたこと以外は前記実施例８の基板Ｈ２（Ｓｉ／Ａ
ｌ＝９０／１０）と同様にして、実施例９にかかる基板
Ｊ２を作製した。
【０１４２】［下地層成分の種類と耐久性］上記実施例
８にかかる基板Ｈ２と実施例９にかかる基板Ｊ２の温度
耐性を上記加熱耐久試験法で調べた。その結果を図１２
に示した。
【０１４３】図１２から明らかなように、下地層の成分
として、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4とＡｌ（ＯＣ2Ｈ5）3を用い
た実施例８の基板Ｈ２は、Ｓｉ（ＮＣＯ）4とＡｌ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）3を用いた実施例９の基板Ｊ２に比較し、当初
の接触角が大きいとともに、接触角の経時的変化も小さ
かった。この結果より、イソシアネートシランを用いた
２成分系下地層溶液よりもアルコキシシランを用いた２
成分系下地層溶液の方が、機能性膜の撥水性および耐久
性を高めることができる点で優れていることが判る。 （実施例１０）シラン化合物（機能性膜の主剤）とし
て、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3に代えて、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4
Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3を用いたこと以外は、実施例７と同
様にして実施例１０にかかる基板Ｋ２を作製した。な
お、実施例１０は１成分系の下地層が用いられたもので
ある。
【０１４４】［シラン化合物の違いと耐久性］実施例１
０にかかる基板Ｋ２と前記実施例７の基板Ａ２を用い
て、薄膜成分（機能性膜の主剤）の違いと耐久性の関係
を、上記加熱耐久試験法で調べた。その結果を図１３に
示した。
【０１４５】図１３より両基板の当初の接触角は同じで
あったが、シラン化合物としてＣ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）3を用いた基板Ｋ２（実施例１０）よりも、Ｃ8
Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3を用いた基板Ａ２（実施例７）の
方が、接触角の経時的な低下が顕著に少ないことが認め
られた。この結果から、機能性膜の主剤としてのシラン
化合物としては、耐久性の点でトリクロロシラン系化合
物が好ましい。 （実施例１１）シラン化合物を溶解させる溶剤として、
Ｃ8Ｆ18に代えて、ヘキサメチルジシロキサン（直鎖状
シリコーン）を用いたこと以外は、実施例７と同様にし
て実施例１１にかかる基板Ｌ２を作製した。
【０１４６】［溶剤の違いと耐久性］上記加熱耐久試験
法を用いて、実施例１１の基板Ｌ２と実施例７の基板Ａ
２の性能を比較し、シラン化合物を溶解させる溶剤の違
いと耐久性の関係を調べた。その結果を図１４に示し
た。
【０１４７】図１４より両基板の当初の接触角は同じで
あったが、ヘキサメチルジシロキサンを用いた基板Ｌ２
（実施例１１）は、Ｃ8Ｆ18を用いた基板Ａ２（実施例
７）よりも経時的な接触角の変化が少ないことが認めら
れた。この結果から、シラン化合物を溶解するための溶
剤としては、高温耐久性に優れた機能膜が得られる点
で、ヘキサメチルジシロキサンが好ましい。なお、シク
ロヘキサメチルトリシロキサン（環状シリコーン）を用
いた場合においても、上記と同様な結果が得られた。 （実施例１２）機能性膜の主剤としてのシラン化合物と
して、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3に代えて、Ｃ10Ｈ21Ｓｉ
Ｃｌ3を用いたこと以外は、実施例７と同様にして、実
施例１２にかかる基板Ｍ２を作製した。 （実施例１３）機能性膜の主剤としてのシラン化合物と
して、Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3に代えて、ＳｉＣｌ4を
用いたこと以外は、実施例７と同様にして、実施例１３
にかかる基板Ｎ２を作製した。
【０１４８】〔シラン化合物の種類と防汚性の関係〕機
能性膜の主剤としてのシラン化合物の種類のみが相違す
る上記基板Ａ２（実施例７）、基板Ｍ２（実施例１
２）、基板Ｎ２（実施例１３）を用いて、基板表面の防
汚性の良否を防汚性試験により調べた。
【０１４９】防汚性試験は、次のようにして行った。ま
ず、砂糖／醤油＝１／１（重量比）からなるシロップを
基板上に０．２ｃｃ滴下し、３００℃で１５分間焼き付
ける。この後、こびりつきを濡れふきんで拭き取り、再
び上記シロップ０．２ｃｃを基板上に滴下し、３００℃
で１５分焼き付け、上記と同様に拭き取る。このサイク
ルをこびりつきが拭き取れなくなるまで繰り返し、その
回数を数えた。その結果を表２に示した。
【０１５０】
【表２】 表２から明らかなように、防汚性（良い順）は、基板Ａ
２（Ｃ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）＞＞基板Ｍ２（Ｃ10Ｈ21
ＳｉＣｌ3）＞＞基板Ｎ２（ＳｉＣｌ4）であり、基板Ｎ
２に比較して基板Ａ２、Ｍ２が高い防汚性を示し、特に
基板Ａ２の防汚性が優れていた。この結果から、機能性
膜の防汚性を高めるためには、好ましくはアルキル基や
フルオロアルキル基を有するシラン化合物を用い、より
好ましくはフルオロアルキル基を有するシラン化合物を
用いるのがよいことが判る。
【０１５１】〔製造雰囲気中の湿度の影響〕以上の実施
例７〜１３等ではシラン化合物溶液への浸漬・引き上げ
を相対湿度５％以下の無水雰囲気下で行った。しかし、
シラン化合物溶液を塗布する際における周囲雰囲気中の
相対湿度の高低は、薄膜形成反応に大きく影響を与え
る。そこで、下地層の形成された基板にシラン化合物溶
液を塗布する際における周囲雰囲気中の湿度の影響を調
べる実験を行った。
【０１５２】実験方法としては、シラン化合物溶液への
基板の浸漬・引き上げ時における周囲雰囲気の相対湿度
を５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０％の
８通り設定して行ったこと以外は、上記実施例１１と同
様にして機能性膜の形成された基板の作製を行い、機能
性膜の形成時と形成後における基板の外観状態を肉眼観
察するというものである。
【０１５３】上記各湿度条件で作製した基板を観察した
ところ、３０％以下の湿度条件では、無水雰囲気下（５
％以下）と同様な外観の基板が得られた。その一方、４
０％以上の湿度条件下では、明らかに雰囲気中の水分と
シラン化合物との反応物と思われる白色の生成物が認め
られた。これらのことから、基板に対するシラン化合物
溶液の接触は、相対湿度３５％以下の雰囲気中で行うこ
とが好ましい。次に、本発明の機能性膜を液晶配向膜に
適用した場合の実施例について述べる。 （実施例１４）本実施例に係る液晶表示素子は、以下に
述べる方法にて作製した。先ず、図１７に示すように、
マトリックス状に形成された第１の電極群１と、この電
極を駆動するトランジスタ群２とを有する第１の基板３
上に、下地層７を形成した。
【０１５４】すなわち、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3
（但し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネ
ート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基
であり、ｎは０以上の整数である。）で表される化合物
として、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4を用意し、Ｓｉ（ＯＣ
2Ｈ5）4／ＨＣｌ／水／イソブロピルアルコール＝１／
０．０１／５／２５（モル比）の下地層溶液を調製し
た。そして、この下地層溶液を、第１の基板３に於ける
第１の電極群１が形成されている領域に印刷機を用いて
塗布した。このときの塗布膜は約１μｍとなるようにし
た。さらに、この塗布膜を８０℃で１５分間乾燥してＳ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）4からなる未焼成の下地層７を第１の基
板３の表面に形成した（下地層形成工程）。
【０１５５】次に、シラン系化合物としてＣ6Ｈ5−ＣＨ
＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（ＣＨ 2）6−Ｏ−ＳｉＣｌ
3を用意し、またこの化合物を溶解させる溶剤としてヘ
キサメチルジシロキサンを用意して、１０-3ｍｏｌ／Ｌ
のＣ6Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（ＣＨ2）
6−Ｏ−ＳｉＣｌ3／ヘキサメチルジシロキサンのシラン
化合物溶液を調製した。そして、相対湿度を５％以下と
した無水雰囲気下で、このシラン化合物溶液に、下地層
７（未焼成）の形成された第１の基板３に印刷機を用い
て塗布した（薄膜形成工程）。塗布した液膜の厚みは約
１μｍとした。この後、第１の基板３表面に残存する溶
剤（ヘキサメチルジシロキサン）を蒸発させ、さらにこ
の第１の基板３を３００℃で１５分間焼成して液晶配向
膜４を形成した（焼成工程）。
【０１５６】上記焼成工程の後、液晶配向膜４が形成さ
れた第１の基板３を、非水系溶剤であるクロロホルム中
に浸漬して洗浄した（洗浄工程）。さらに、第１の基板
３を所望の方向に立てた状態でクロロホルムより引き上
げてクロロホルムを液切りした（液切り配向工程）。こ
れにより、液晶配向膜４を構成する分子を、引き上げ方
向とは反対側の液切り方向に傾斜させて配向させること
ができた。
【０１５７】液切り配向工程の後、液切り方向と偏光方
向が同じ方向になるように、４００ｍＪ／ｃｍ2（波
長：３６５ｎｍ）の偏光紫外線を照射した（偏光配向工
程）。これにより、液晶配向膜４としての機能性膜を構
成する分子を、偏光方向に沿って感光性基の部分で架橋
結合させた。このようにして、第１の基板３上に、膜構
成分子が偏光方向に配向した液晶配向膜４としての機能
性膜を形成した。
【０１５８】一方、順にカラーフィルター群１３と、第
２の電極１４とが設けられた第２の基板６についても、
上記と同様の工程を行うことにより、下地層５および所
定の方向に配向処理された液晶配向膜５を形成した。
【０１５９】さらに、第１の基板３上にビーズを散布し
ておき、かつ該基板３の縁部に、塗布形状が枠状となる
ようにスペーサ入り接着剤８を塗布した。続いて、第１
の電極群１と第２の電極１４とが平行に相対し、セルギ
ャップが約５μｍとなるように第１の基板３と第２の基
板６とを貼り合わせた。このとき、第１の基板３上に設
けられた液晶配向膜４の配向処理方向と、第２の基板６
上に設けられた液晶配向膜５に於ける配向処理方向との
相対的な交差角が、９０°となるように位置合わせして
おいた。
【０１６０】次いで、第１の基板３および第２の基板６
間に、液晶材料を注入して捻れ角が９０°のＴＮ配向を
有する液晶層１０を形成した。また、第１の基板３およ
び第２の基板６の外面には、ノーマリーホワイトモード
となるように光学軸方向を設定した偏光板１１・１２を
それぞれ設けた。以上により、本実施例に係るＴＮ型の
液晶表示素子Ｏを作製した。
【０１６１】この方法の製造フローを説明するための概
念図を図１８に示す。図１８（ａ）は第１の基板３に下
地層溶液を塗布し乾燥したときにおける下地層７の状態
を模式的に表した図である。図１８（ａ）に示すよう
に、下地層溶液を塗布し焼成温度以下の温度で乾燥する
と、先ず第１の基板３表面近傍に位置するＳｉ（ＯＣ2
Ｈ5）3が第１の基板３および第１の電極群１表面のＯＨ
基と脱アルコール反応して結合（−Ｏ−）する一方、第
１の基板３のＯＨ基と結合しない大多数のＳｉ（ＯＣ2
Ｈ5）3分子は、周囲に微量に存在する水分（例えば空気
中の湿度）と反応する。これにより下地層７が第１の基
板３に結合固定されるとともに、下地層７の表面のＯＨ
基が増大する。
【０１６２】図１８（ｂ）は、前記下地層７にシラン化
合物溶液を塗布したときの状態を示す模式図であり、シ
ラン系化合物（Ｃ6Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ
−（ＣＨ2）6−Ｏ−ＳｉＣｌ3）が下地層７表面のＯＨ
基部分に化学結合（吸着）した様子を示している。更
に、図１８（ｃ）は、焼成後の基板の状態を示す図であ
り、下地層７の構成分子同士が重合した様子を示してい
る。
【０１６３】図１８（ｄ）は、下地層７表面に化学吸着
したシラン系化合物を液切り配向したときの状態を示す
模式図であり、洗浄液の液切り方向に液晶配向膜５の構
成分子が傾斜して配向している様子を示している。さら
に、図１８（ｅ）は、偏光配向工程後の液晶配向膜５の
配向状態を示す図であり、液晶配向膜５の構成分子にお
ける感光性基同士が偏光方向に平行な方向に沿うように
して架橋した状態を示している。 （比較例５）前記下地層溶液が塗布された第１および第
２の基板に対し、８０℃・１５分間の乾燥に代えて、３
００℃・１５分間の焼成を行う方法により下地層（焼成
下地層）を形成したこと、及びシラン化合物溶液が塗布
された第１および第２の基板に対し、４００℃・１５分
間の後焼成を行わなかったこと以外は、前記実施例１４
と同様にしてＴＮ型の液晶表示素子Ｐを製作した。 （比較例６）下地層を全く施さない第１および第２の基
板を用い、これらの基板に前記シラン化合物溶液を実施
例７と同様に塗布し、ヘキサメチルジシロキサンを蒸発
させて、液晶配向膜としての機能性膜を形成した。さら
に、前記実施例１４と同様にして比較例６に係るＴＮ型
の液晶表示素子Ｑを製作した。
【０１６４】［膜作製条件と表示特性］上述の液晶表示
素子Ｏ、Ｐ、Ｑを用いて、液晶の初期配向と、表示特性
を評価するためのコントラストとを調べた。結果を表３
に併記する。
【０１６５】
【表３】 この表から明らかなように、本発明の機能性膜を液晶配
向膜として用いた液晶表示素子Ｏには、配向欠陥が全く
みられないことが確認された。
【０１６６】一方、液晶表示素子Ｑの液晶の初期配向お
よび表示特性がかなり劣化しているのは、第１および第
２の基板表面の電極材料ＩＴＯには、シラン化合物の吸
着サイトとなる活性水素を有する表面水酸基がほとんど
存在しないためと考えられる。よって、シラン系化合物
が下地層に吸着するための吸着サイトを増やす本発明の
効果は、液晶配向膜として使用した場合においても極め
て高いと言える。
【０１６７】なお、本願発明者等は、洗浄工程および液
切り配向工程を行わない以外は、上記実施例１４と同様
の方法で作製した液晶表示素子についても、初期配向お
よびコントラストを調べた。また、液切り配向工程に於
ける液切り方向と偏光配向工程に於ける偏光方向とを相
違させた以外は、上記実施例１４と同様の方法で作製し
た液晶表示素子についても同様に調べた。その結果、液
晶配向膜を構成する分子は偏光方向に配向し、該液晶配
向膜近傍の液晶分子も偏光方向に配向することがわかっ
たが、液晶表示素子Ｏと同様の初期配向性および表示特
性は得られなかった。そこで、偏光配向工程に於ける偏
光紫外線照射量を、上記実施例１４の場合よりも増やす
ことで、液晶表示素子Ｏの特性に近づけることが分かっ
た。以上のことから、予め洗浄剤の液切り方向を偏光紫
外線の偏光方向と平行となるようにすることで、従来の
光配向法よりも偏光紫外線の照射量を低減できることが
分かった。これは、偏光紫外線を照射する前に、洗浄剤
の液切りにより液晶配向膜の膜構成分子を偏光方向に平
行となるように予め仮配向させた結果、偏光紫外線照射
の際には偏光方向に感光性基の異方的な光反応が起こし
やすくなり、これにより偏光紫外線照射量を少なくでき
たと考えられる。
【０１６８】また、下地層溶液Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−Ｓ
ｉＸ3（ただしＸはハロゲン、アルコキシ基およびイソ
シアネート基、ｎは０は以上の整数である。）で表され
る化合物とＸ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただしＸ'
はアルコキシ基）で表される化合物との、加水分解させ
ることができる混合物の組成を変えて、実施例７の同様
にして液晶表示素子を作製したが、いずれの場合も、液
晶表示素子Ｏとほぼ同じ表示液晶の初期配向および表示
特性を示した。
【０１６９】また、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（但
し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート
基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であ
り、ｎは０以上の整数である）で示される化合物と、
Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ' 2（但し、Ｘ'はアルコキ
シ基、ｎは０以上の整数である。）で表される化合物か
らなる混合物（加水分解できるもの）として、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4およびＡｌ（ＯＣ2Ｈ5）3を用意して、両化合
物の混合比を変えて、上記実施例１４と同様にして液晶
表示素子を作製した場合も、液晶表示素子Ｏとほぼ同様
の初期配向および表示特性を示すことが分かった。 （実施例１５）シラン化合物（薄膜成分）として、Ｃ6
Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（ＣＨ2）6−Ｏ
−ＳｉＣｌ3（カルコニル基含有）に代えて、Ｃ6Ｈ5−
ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）6−Ｏ−ＳｉＣｌ
3（シンナモイル基含有）を用いた以外は、実施例１４
と同様にして、実施例１５に係るＴＮ型の液晶表示素子
Ｒを製作した。 （実施例１６）シラン化合物（薄膜成分）として、Ｃ6
Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（ＣＨ2）6−Ｏ
−ＳｉＣｌ3（カルコニル基含有）に代えて、Ｃ10Ｈ21
ＳｉＣｌ3（感光性基なし）を用いた以外は、実施例１
４と同様にして、実施例１６に係るＴＮ型の液晶表示素
子Ｓを製作した。
【０１７０】[シラン化合物の違いと表示特性]実施例１
５および実施例１６にかかるＴＮ型の液晶表示素子Ｒ、
Ｓと、上記実施例１４に係る液晶表示素子Ｏを用いて、
液晶の初期配向および表示特性としてコントラストを調
べた。その結果を表４に併記する。
【０１７１】
【表４】 表４から明らかな様に、カルコニル基を有するシラン化
合物のほうが、シンナモイル基を有するものより、液晶
の初期配向および表示特性が優れていることがわかる。
ただし、シンナモイル基を有するシラン化合物からなる
液晶配向膜の場合でも、偏光紫外線の照射量を増大させ
ることにより、液晶分子の初期配向状態および表示特性
を改善できることがわかった。これは、偏光紫外線に対
する感光性基の感度がカルコニル基＞シンナモイル基で
あるためと考えられる。また、感光性基を有しないシラ
ン化合物からなる液晶配向膜を備えた液晶表示素子Ｓで
は、液晶分子が所望の方向に配向せず、配向特性が劣化
していることが分かった。以上のことから、液晶表示素
子Ｏ、Ｒに於いては、偏光紫外線の照射よりに偏向方向
に沿うようにして感光性基が重合した結果、液晶分子が
配向したためと考えられる。 （実施例１７）偏光配向工程をラビング配向工程に代え
たこと以外は、実施例１４と同様にしてＴＮ型の液晶表
示素子Ｔを製作した。なお、ラビング処理に於けるラビ
ング方向は、液切り配向方向と平行として、ナイロン布
（繊維経１６〜２０μｍ、毛の長さ３ｍｍ）を使用し、
押し込み０．４ｍｍ、スピード５００ｍ／分で液晶配向
膜表面をこすった。
【０１７２】［配向方法と表示特性］実施例１７にかか
るＴＮ型の液晶表示素子Ｔと、上記実施例１４に係るＴ
Ｎ型の液晶表示素子Ｏを用いて、液晶の初期配向および
表示特性としてコントラストを調べた。その結果を表５
に併記する。
【０１７３】
【表５】 表５から明らかな様に、顕微鏡観察では液晶配向膜の表
面に多数のラビング筋が見られたが、液晶配向膜Ｏと同
様に液晶分子は所望の方向に配向し、配向欠陥は確認さ
れなかった。また、コントラストの高い表示特性も得ら
れた。
【０１７４】なお、シラン化合物（薄膜成分）として、
Ｃ6Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（ＣＨ2）6−
Ｏ−ＳｉＣｌ3（カルコニル基含有）に代えて、Ｃ10Ｈ
21ＳｉＣｌ3（感光性基なし）を用いることにより、液
晶表示素子Ｔに於いて感光性基の存在が液晶分子の初期
配向や表示特性に影響を与えるかどうかについて検討し
た。その結果、Ｃ10Ｈ21ＳｉＣｌ3を用いた場合であっ
ても、液晶表示素子Ｔと同様の初期配向を示し、かつ表
示特性が得られた。よって、液晶分子の初期配向はラビ
ング処理によるものと確認された。
【０１７５】また、本願発明者等は、洗浄工程および液
切り配向工程を行わない以外は、上記実施例１４と同様
の方法で作製した液晶表示素子についても、初期配向お
よびコントラストについて調べた。また、液切り配向工
程に於ける液切り方向とラビング工程に於けるラビング
処理方向とを相違させた以外は、上記実施例１４と同様
の方法で作製した液晶表示素子についても同様に調べ
た。その結果、液晶配向膜を構成する分子はラビング処
理方向に配向する結果、該液晶配向膜近傍の液晶分子も
ラビング処理方向に配向することがわかったが、液晶表
示素子Ｔと同様の良好な初期配向性および表示特性は得
られなかった。そこで、ラビング工程に於けるラビング
条件を変え、強く擦ることで、上記実施例１７の液晶表
示素子Ｔの特性に近づけることが分かった。ただし、こ
のとき液晶配向膜表面にラビングくずが認められた。以
上のことから、予め洗浄剤の液切り方向をラビング処理
方向と平行となるようにすることで、従来のラビング処
理よりも強く擦らないで済み、かつ液晶配向膜が削り取
られるのを防止できることが分かった。これは、ラビン
グ処理を行う前に、洗浄剤の液切りにより液晶配向膜の
膜構成分子をラビング処理方向に平行となるように予め
仮配向させた結果、ラビング処理の際には膜構成分子を
配向処理しやすくなったことによる。
【０１７６】［実験２］以上に記載した実施例では、洗
浄工程における洗浄剤として非水系溶剤を使用した場合
について述べたが、本実験では洗浄剤として水を使用し
た。実験方法としては、洗浄工程における洗浄剤を水で
行ったこと以外は、上記実施例１４と同様にして液晶配
向膜を形成した。さらに、形成された液晶配向膜の外観
状態を肉眼観察を行った。
【０１７７】上記洗浄工程で作製した基板を観察したと
ころ、明らかに水とシラン化合物との反応によると思わ
れる白色の生成物が確認され、それを取り除くことがで
きなかった。これらのことから、洗浄工程における溶媒
として水を含まない非水系溶剤で行うことが好ましい。 （実施例１８）洗浄工程における洗浄剤としてクロロホ
ルムに代えて、Ｎ−メチル−２−ピロリジノンを用いた
以外は、上記実施例１４と同様にして液晶表示素子を製
作した。
【０１７８】本実施例では、洗浄工程に於いて、過剰に
存在する未反応のシラン化合物の除去性を観察した。実
施例１４に使用したクロロホルムに比べ、本実施例に於
いて使用したＮ−メチル−２−ピロリジノンは、その除
去性に優れていることがわかった。したがって、洗浄工
程におけるＮ−メチル−２−ピロリジノンの使用は薬液
の安全性を考慮すれば量産性を向上させることができ
る。 （実施例１９）シラン化合物（薄膜成分）として、Ｃ6
Ｈ5−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ6Ｈ4−Ｏ−（ＣＨ2）6−Ｏ
−ＳｉＣｌ3（カルコニル基含有）に、混合比で１ｍｏ
ｌ％のＣ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3を混合させた混合物を使
用した以外は、上記実施例１４と同様にして、本実施例
１９に係る液晶表示素子Ｕを作製した。 （実施例２０）偏光配向工程に於いて偏光紫外線の照射
量として４００ｍＪ／ｃｍ2に代えて、１００ｍＪ／ｃ
ｍ2にした以外は、上記実施例１４と同様にして本実施
例に係るＴＮ型の液晶表示素子Ｖを製作した。 （実施例２１）偏光配向工程に於いて偏光紫外線の照射
量として４００ｍＪ／ｃｍ2に代えて、１０００ｍＪ／
ｃｍ2にした以外は、上記実施例１４と同様にして本実
施例に係るＴＮ型の液晶表示素子Ｗを製作した。
【０１７９】［液晶の配向モード］上記実施例１９にか
かる液晶表示素子Ｕ、実施例２０にかかる液晶表示素子
Ｖおよび実施例２１にかかる液晶表示素子Ｗと、前記実
施例１４の液晶表示素子Ｏとについて、液晶配向膜近傍
の液晶分子のプレチルト角をそれぞれ調べた。その結果
を、下記表６に併記する。
【０１８０】
【表６】 以上のことから、シラン化合物に５ｍｏｌ％以下のフロ
オロアルキル基を有するシラン化合物を混合することに
より、ホメオトロピック配向が可能な液晶配向膜にでき
ることが確認された。
【０１８１】また、本発明の機能性膜では、偏光配向工
程で１Ｊ／ｃｍ2（波長：３６５ｎｍ）以上の照射量に
て偏光紫外線を照射することより、ホモジニアス配向が
可能な液晶配向膜にできることが確認された。さらに、
照射量が１００ｍＪ／ｃｍ2以下では、ＴＮ液晶に最適
なプレチルト角５〜１０゜のプレチルト配向にできるこ
とが確認された。
【０１８２】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明では、ガ
ラス板等の基材に水酸基等を有する下地層を形成し、こ
の下地層を焼成することなく、その表面にシラン系化合
物を化学吸着させ、しかる後に焼成を行う製造方法を採
用した。このような製造方法であると、下地層表面によ
り多くの活性水素を存在させることができるので、シラ
ン系化合物の接触により、高密度でシラン系化合物分子
を化学結合させることができる。
【０１８３】そして、本発明では製造の最終段階で行う
焼成により、下地層を強力に固化させ基材に強固に結着
させる。このような本発明製造方法によると、均一かつ
強力に基材に結合固定してなる機能性膜が形成でき、こ
のような機能性膜であると、撥水性や液晶配向性等の所
望の表面改質効果が長期にわたって発揮される。
【０１８４】更に、本発明では、Ｘ−（ＳｉＯＸ）n−
ＳｉＸ2（但し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイ
ソシアネート基、ｎは０以上の整数である。）を下地層
形成成分として使用するが、この化合物を用いると極め
て堅固な下地層を形成でき、その結果として撥水性や擦
り耐久性に優れた機能性膜とすることができる。
【０１８５】更に、本発明の他の態様では、Ｘ'−（Ａ
ｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但し、Ｘ'はアルコキシ基、ｎ
は０以上の整数である。）を下地層形成成分として使用
するが、この化合物を用いると極めて堅固な下地層を形
成でき、その結果として撥水性や擦り耐久性に優れた機
能性膜とすることができる。
【０１８６】また、本発明のさらに他の態様では、Ｘ'
−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（但し、Ｘはアルコキシ
基、ｎは０以上の整数である。）と、Ｘ−（ＳｉＯ
Ｘ2）n−ＳｉＸ3（但し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基
およびイソシアネート基、ｎは０以上の整数である。）
とを混合した２成分系下地層形成成分を使用するが、こ
れによると撥水性等の所望の表面改質効果が熱劣化しに
くい優れた機能性膜とすることができる。
【０１８７】また、上記機能性膜に、液切り乾燥法や紫
外線を用いた偏光照射法を適用すると、所望の液晶配向
特性を有した液晶配向膜が得られる。
【０１８８】更にまた、このような本発明にかかる液晶
配向膜を用いると、表示性能に優れた液晶表示素子が提
供できる。
【０１８９】なお、下地層形成成分としてのＸ'−（Ａ
ｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2を単独で使用する製造方法は、擦
り洗い等を必要とする例えば料理器具等に好適に適用で
きる。また、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2とＸ−
（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3との２成分系下地層形成溶液
を使用する製造方法は、例えば電気アイロンの底部に好
適に適用でき、これにより長期にわたって皺伸ばし機能
が劣化しにくいアイロンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる機能性膜の製造方法を説明する
ための概念図である。
【図２】従来の方法にかかる機能性膜の製造方法を説明
するための概念図である。
【図３】下地層を形成しない従来方法にかかる機能性膜
の製造方法を説明するための概念図である。
【図４】擦り回数と接触角の関係を示すグラフである。
【図５】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を示
すグラフである。
【図６】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を示
すグラフである。
【図７】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を示
すグラフである。
【図８】本発明にかかる機能性膜の製造方法を説明する
ための概念図である。
【図９】擦り回数と接触角の関係を示すグラフである。
【図１０】擦り回数と接触角の関係を示すグラフであ
る。
【図１１】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を
示すグラフである。
【図１２】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を
示すグラフである。
【図１３】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を
示すグラフである。
【図１４】加熱耐久試験における接触角の経時的変化を
示すグラフである。
【図１５】従来の方法にかかる機能性膜の製造方法を説
明するための概念図である。
【図１６】下地層を形成しない従来方法にかかる機能性
膜の製造方法を説明するための概念図である。
【図１７】本発明に係る液晶表示素子の構成を示す断面
模式図である。
【図１８】本発明にかかる液晶配向膜の製造方法を説明
するための概念図である。
【符号の説明】
１ 第１の電極群 ２ トランジスタ群 ３ 第１の基板 ４ 液晶配向膜 ６ 第２の基板 ７ 下地層 １０ 液晶層 １４ 第２の電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年４月１８日（２００３．４．１
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 機能性膜及びその製造方法、並びにそ
れを用いた液晶表示素子及びその製造方法 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年４月１８日（２００３．４．１
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 機能性膜及びそれを用いた液晶表示素
子
フロントページの続き (72)発明者 大竹 忠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 武部 尚子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 HB12Y HC07 HC08 HC15 HD15 MA01 MA02 MA10 MB01 MB14

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材表面に下地層を介して形成された
    機能性膜に於いて、 前記下地層は、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただ
    し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート
    基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であ
    り、ｎは０以上の整数である。）で表される、加水分解
    させることのできる化合物により形成された薄膜であっ
    て、シロキサン結合を介して該基材上に結合固定され、
    下記構造式（１）で表される構造単位を含む薄膜であ
    り、 前記機能性膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有す
    るシラン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結合
    により化学吸着されてなる薄膜である、ことを特徴とす
    る機能性膜。 【化１】 （但し、ｎは０以上の整数である。）
  2. 【請求項２】 基材表面に下地層を介して形成された
    機能性膜に於いて、前記下地層は、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）
    n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ基を表し、ｎは
    ０以上の整数である。）で表される、加水分解させるこ
    とのできる化合物により形成された薄膜であって、−Ｏ
    −Ａｌ結合を介して該基材上に結合固定され、下記構造
    式（２）で表される構造単位を含む薄膜であり、前記機
    能性膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有するシラ
    ン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結合により
    化学吸着されてなる薄膜である、 ことを特徴とする機能性膜。 【化２】 （但し、ｎは０以上の整数である。）
  3. 【請求項３】 基材表面に下地層を介して形成された
    機能性膜に於いて、前記下地層は、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n
    −ＳｉＸ3（ただし、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およ
    びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも
    一種の官能基であり、ｎは０以上の整数である。）で表
    される、加水分解させることのできる化合物、および
    Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコ
    キシ基を表し、ｎは０以上の整数である。）で表され
    る、加水分解させることのできる化合物により形成され
    た薄膜であって、シロキサン結合および−Ｏ−Ａｌ結合
    を介して前記基材上に結合固定され、下記構造式（１）
    および構造式（２）で表される構造単位を含む薄膜であ
    り、 前記機能性膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有す
    るシラン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結合
    により化学吸着されてなる薄膜である、 ことを特徴とする機能性膜。 【化３】 （但し、ｎは０以上の整数である。）
  4. 【請求項４】 上記シラン系化合物分子が、トリクロ
    ロシラン系化合物分子であることを特徴とする、請求項
    １、請求項２または請求項３の何れか１つに記載の機能
    性膜。
  5. 【請求項５】 上記シラン系化合物分子が直鎖状炭素
    鎖を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４の
    何れか１つに記載の機能性膜。
  6. 【請求項６】 上記直鎖状炭素鎖がアルキル基もしく
    はフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項
    ５記載の機能性膜。
  7. 【請求項７】 上記直鎖状炭素鎖が感光性基を有する
    ことを特徴とする請求項５記載の機能性膜。
  8. 【請求項８】 上記直鎖状炭素鎖に於ける感光性基部
    が所望の方向に重合固定されていることを特徴とする請
    求項７に記載の機能性膜。
  9. 【請求項９】 上記感光性基が、下記化学式（３）で
    表されるシンナモイル基であることを特徴とする請求項
    ７または請求項８記載の機能性膜。 【化４】
  10. 【請求項１０】 上記感光性基が、下記化学式（４）
    で表されるカルコニル基であることを特徴とする請求項
    ７または請求項８に記載の機能性膜。 【化５】
  11. 【請求項１１】 上記機能性膜は、単分子層状の薄膜
    であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０何れ
    か１つに記載の機能性膜。
  12. 【請求項１２】 上記機能性膜を構成する上記シラン
    系化合物分子の集合群は、所定方向に配向していること
    を特徴とする請求項１ないし請求項１１の何れか１つに
    記載の機能性膜。
  13. 【請求項１３】 上記基材は、ガラス、ステンレスお
    よびアルミ酸化物より選択される何れか１つからなるこ
    とを特徴とする請求項１ないし請求項１２の何れか１つ
    に記載の機能性膜。
  14. 【請求項１４】 それぞれ電極と液晶配向膜とを備
    え、対向して配置された一対の基板の間に、液晶層が設
    けられた液晶表示素子に於いて、 前記液晶配向膜は、前記電極表面に下地層を介して形成
    されており、 前記下地層は、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただ
    し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート
    基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であ
    り、ｎは０以上の整数である。）で表される、加水分解
    させることのできる化合物により形成された薄膜であっ
    て、シロキサン結合を介して前記基材上に結合固定さ
    れ、下記構造式（１）で表される構造単位を含む薄膜で
    あり、 前記液晶配向膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有
    するシラン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結
    合により化学吸着されてなる配向膜である、ことを特徴
    とする液晶表示素子。 【化６】 （但し、ｎは０以上の整数である。）
  15. 【請求項１５】 それぞれ電極と液晶配向膜とを備
    え、対向して配置された一対の基板の間に、液晶層が設
    けられた液晶表示素子に於いて、 前記液晶配向膜は、前記電極表面に下地層を介して形成
    されており、 前記下地層は、Ｘ'−（ＡｌＯＸ'）n−ＡｌＸ'2（ただ
    し、Ｘ'はアルコキシ基を表し、ｎは０以上の整数であ
    る。）で表される、加水分解させることのできる化合物
    により形成された薄膜であって、−Ｏ−Ａｌ結合を介し
    て前記基材上に結合固定され、下記構造式（２）で表さ
    れる構造単位を含む薄膜であり、 前記液晶配向膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有
    するシラン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結
    合により化学吸着されてなる配向膜である、 ことを特徴とする液晶表示素子。 【化７】 （但し、ｎは０以上の整数である。）
  16. 【請求項１６】 それぞれ電極と液晶配向膜とを備
    え、対向して配置された一対の基板の間に、液晶層が設
    けられた液晶表示素子に於いて、 前記液晶配向膜は、前記電極表面に下地層を介して形成
    されており、 前記下地層は、Ｘ−（ＳｉＯＸ2）n−ＳｉＸ3（ただ
    し、Ｘはハロゲン、アルコキシ基およびイソシアネート
    基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基であ
    り、ｎは０以上の整数である。）で表される、加水分解
    させることのできる化合物、およびＸ'−（ＡｌＯＸ'）
    n−ＡｌＸ'2（ただし、Ｘ'はアルコキシ基を表し、ｎは
    ０以上の整数である。）で表される、加水分解させるこ
    とのできる化合物により形成された薄膜であって、シロ
    キサン結合および−Ｏ−Ａｌ結合を介して前記基材上に
    結合固定され、下記構造式（１）および構造式（２）で
    表される構造単位を含む薄膜であり、 前記液晶配向膜は、分子末端基に−Ｏ−Ｓｉ結合基を有
    するシラン系化合物分子の集合群が前記下地層に化学結
    合により化学吸着されてなる薄膜である、 ことを特徴とする液晶表示素子。 【化８】 （但し、ｎは０以上の整数である。）
  17. 【請求項１７】 上記液晶配向膜を構成するシラン系
    化合物分子の集合群は、パターン状となるように所定の
    方向に、または複数の方向に配向されていることを特徴
    とする請求項１４、請求項１５または請求項１６の何れ
    か１つに記載の液晶表示素子。
  18. 【請求項１８】 上記シラン系化合物分子が、感光性
    基を備えた直鎖状炭素鎖を有しており、該感光性基が所
    望の方向に重合固定されていることを特徴とする請求項
    １４ないし請求項１７の何れか１つに記載の液晶表示素
    子。
  19. 【請求項１９】 上記液晶層はプレチルト配向である
    ことを特徴とする請求項１４ないし請求項１８の何れか
    １つに記載の液晶表示素子。
  20. 【請求項２０】 上記液晶層はホモジニアス配向であ
    ることを特徴とする請求項１４ないし請求項１８の何れ
    か１つに記載の液晶表示素子。
  21. 【請求項２１】 上記液晶層はホメオトロピック配向
    であることを特徴とする請求項１４ないし請求項１８の
    何れか１つに記載の液晶表示素子。
  22. 【請求項２２】 上記液晶表示素子は、対向する上記
    電極が片方の基板表面に形成されているインプレーンス
    イッチング型液晶表示素子であることを特徴とする請求
    項１４ないし請求項１８、または請求項２０の何れか１
    つに記載の液晶表示素子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006276502A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Seiko Epson Corp 配向膜の形成方法、配向膜、電子デバイス用基板、液晶パネルおよび電子機器
JP2007142005A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Kagawa Univ 保護膜とその製造方法
JP2007161913A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Kagawa Univ 接着方法とそれを用いたバイオケミカルチップと光学部品
JP2008297411A (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Kagawa Univ 接着方法並びにそれを用いて作製したバイオケミカルチップ及び光学部品

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