JP2010020093A - 液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配向膜の特性を高精度に制御する。
【解決手段】本発明の液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板と前記液晶層との間に配向膜が設けられた液晶装置の製造方法である。一方の基板に無機配向膜１５を形成する工程と、無機配向膜１５の表面を１未満の所定の被覆率でランダムに覆う第１有機膜を第１シランカップリング剤により形成する第１被覆工程と、第１被覆工程の後に、表面において第１有機膜に覆われていない部分を覆う第２有機膜を第１シランカップリング剤と炭素数が異なる第２シランカップリング剤により形成する第２被覆工程と、を有する。第１有機膜と第２有機膜と無機配向膜からなる配向膜１３を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶装置の製造方法に関する。

従来から液晶装置は、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の表示部として、あるいはプロジェクタのライトバルブ等として幅広く用いられている。液晶装置は、例えば画素電極と共通電極との間に挟持された液晶層、液晶層の液晶分子の配向性を制御する配向膜等を備えている。液晶層に電界が印加されると液晶分子の方位角が変化し、液晶層を通る光の偏光状態が変化する。これにより、液晶層を通った光の一部が偏光板に吸収されて所定の階調の光になり液晶装置から射出される。

ところで、前記の配向膜としては、ポリイミド等からなる高分子膜にラビング処理を施したものが知られている。ラビング処理により配向性を付与すれば、配向膜を容易に形成することが可能である。しかしながら、均一な配向性とすることや部分的に配向性を制御することが困難であることや、ラビング痕やラビング布からのダスト発生等により表示不良を生じやすいこと、過剰にラビング処理されると配向膜に損傷を生じて歩留りが低下してしまうこと等の課題がある。また、液晶プロジェクタのように高出力光源を用いる機器にあっては、光源光の吸収やその吸収熱によってポリイミド等の有機物が分解することにより、機器の特性低下や短寿命化の原因になってしまうこともある。

このような課題を解決するためには、有機物からなる配向膜に代えて無機物からなる配向膜（以下、無機配向膜と称す）を用いることが有効である。しかしながら、無機配向膜を用いると、その表面に分極した水酸基が多数存在していることや表面がポーラス状でありシール材との密着性が低くなること等に起因して、防湿性が低くなってしまう。防湿性を高める観点から、無機物と有機物とからなるハイブリッド型の配向膜も提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、無機配向膜を形成した後にその表面をシランカップリング剤により表面処理することにより、無機配向膜の表面にアルキル基（有機物）を結合させている。また、分子量が異なる２種類のシランカップリング剤を用いており、分子量が大きい方のアルキル基の立体障害による間隙を、分子量が小さい方のアルキル基で埋めるようにしている。これにより、無機配向膜表面が緻密な有機膜で覆われるので、撥水性が高くなるとともにシール材との密着性が向上する。
特開２００７−１２７７５７号公報

特許文献１の技術によれば、液晶装置の防湿性を格段に向上させることができるが、液晶装置は様々なデバイスに用いられるため配向膜に求められる特性も様々であり、所望の特性の配向膜にするためには改善すべき点がある。
特許文献１のように、無機配向膜にシランカップリング剤による表面処理を行うと、撥水性以外にも耐光性や配向性等の特性も変化する。このような特性変化は、主として無機配向膜の表面に結合するアルキル基の炭素数に依存しており、シランカップリング剤の種類を決定すると配向膜の特性が規定されてしまう。したがって、所望の特性を得るためには適切なシランカップリング剤を選択する必要があり、選択するための調査や試験に多大な労力を要してしまう。また、炭素数は自然数であるので配向膜の特性を連続的に変化させることは困難であり、特性を細かく制御することができないという不都合もある。

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、配向膜の特性を良好に制御して液晶装置を製造する方法を提供することを目的の１つとする。

本発明の液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板と前記液晶層との間に配向膜が設けられた液晶装置の製造方法であって、前記一方の基板に無機配向膜を形成する工程と、前記無機配向膜の表面を１未満の所定の被覆率でランダムに覆う第１有機膜を第１シランカップリング剤により形成する第１被覆工程と、前記第１被覆工程の後に、前記表面において前記第１有機膜に覆われていない部分を覆う第２有機膜を前記第１シランカップリング剤と炭素数が異なる第２シランカップリング剤により形成する第２被覆工程と、を有し、前記第１有機膜と前記第２有機膜と前記無機配向膜からなる配向膜を形成することを特徴とする。

このようにすれば、第１被覆工程で第１有機膜の被覆率を制御することにより、配向膜における第１有機膜と第２有機膜との比率を制御することが可能になる。形成された配向膜の特性としては、第１有機膜のみで構成した場合と第２有機膜のみで構成した場合との間の前記比率に応じた特性になる。したがって、第１有機膜のみで構成した場合の特性、及び第２有機膜のみで構成した場合の特性を把握しておき、前記比率を制御することにより、所望の特性の配向膜を得ることができる。よって、所望の特性を得るためにシランカップリング剤を選択する労力を格段に低減することや、既存のシランカップリング剤を１種類だけ用いても実現しえない特性の配向膜を得ること等が可能になり、様々なデバイスに対応可能な液晶装置を製造することが容易化される。

また、前記第１被覆工程は、前記表面に前記第１シランカップリング剤を反応させる表面処理と、前記表面処理により形成された有機膜の一部を除去することにより前記第１有機膜を形成する除去処理と、を含み、前記除去処理の処理条件を制御することにより前記有機膜の除去量を制御して、前記有機膜を前記所定の被覆率にすることもできる。

シランカップリング剤の種類によっては、無機配向膜上に初期的に形成された有機膜が起点となり面方向にネットワークを形成されることがある。このような場合には、シランカップリング剤による表面処理のみで、高精度な被覆率の第１有機膜を形成することが困難である場合もある。前記のようにすれば、除去処理の処理条件を制御することにより、第１有機膜の被覆率を制御するので、表面処理においては被覆率を考慮する必要がなくなる。したがって、第１シランカップリング剤を飽和量まで反応させることができ、均一な有機膜を形成することができる。一方、除去処理においては有機膜においてランダムな部分に化学反応が生じるので、処理条件を制御することにより、有機膜の除去量を制御することができる。よって、均一な有機膜から所定の除去量を除去することができ、被覆率を高精度にすることができる。

また、前記第１被覆工程では、前記無機配向膜の表面に前記第１シランカップリング剤を反応させる反応条件を制御することにより、前記第１有機膜を前記所定の被覆率にすることもできる。
このようにすれば、有機膜の一部を除去して被覆率を制御する場合よりも除去処理を省くことができ、工数が減ることにより生産性が高くなる。

また、前記除去処理では、前記有機膜に紫外線を照射することにより該有機膜の一部を除去し、前記紫外線の照射強度及び前記紫外線の照射時間のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記除去量を制御することもできる。
このようにすれば、紫外線を照射することにより、第１シランカップリング剤の有機基と無機配向膜側との結合が切れて有機膜が除去される。また、照射強度及び紫外線の照射時間のうちの少なくとも一方を制御すれば、除去量を高精度に制御することができ、所定の被覆率の第１有機膜を形成することができる。

また、前記除去処理では、前記有機膜をオゾン雰囲気に曝露することにより該有機膜の一部を除去し、前記オゾン雰囲気のガス濃度及び前記オゾン雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記除去量を制御することもできる。
このようにすれば、オゾン雰囲気に曝露されることにより第１シランカップリング剤の有機基と無機配向膜側との結合が切れて、有機膜が除去される。また、オゾン雰囲気のガス濃度及びオゾン雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御すれば、除去量を高精度に制御することができ、所定の被覆率の第１有機膜を形成することができる。

また、前記除去処理では、前記有機膜をプラズマ雰囲気に曝露することにより該有機膜の一部を除去し、前記プラズマ雰囲気のプラズマ密度及び前記プラズマ雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記除去量を制御することもできる。
このようにすれば、プラズマ雰囲気に曝露されることにより第１シランカップリング剤の有機基と無機配向膜側との結合が切れて、有機膜が除去される。また、プラズマ雰囲気のプラズマ密度及びプラズマ雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御すれば、除去量を高精度に制御することができ、所定の被覆率の第１有機膜を形成することができる。

また、前記第１被覆工程では、前記表面に前記第１シランカップリング剤を液相法で反応させることもできる。
液相法で反応させることにより、気相法で反応させる場合よりもシンプルな構成の処理装置によって第１シランカップリング剤を反応させることができ、イニシャルコストを下げることができる。また、気相法で反応させる場合よりも生産性を高めることもできる。また、第１シランカップリング剤が高沸点であり常温で液体である場合に、気相法で反応させる場合に比べて気化させることなくこれを良好に反応させることができる。このように、高沸点の第１シランカップリング剤を選択した場合にも前記した本発明の効果を得ることができ、第１シランカップリング剤の選択自由度が高くなる。

また、前記第１被覆工程では、前記表面に前記第１シランカップリング剤を気相法で反応させることもできる。
このようにすれば、第１シランカップリング剤が低沸点であり常温で気体である場合に、液相法で反応させる場合に比べて液化させることや溶液にすることなくこれを良好に反応させることができる。このように、低沸点の第１シランカップリング剤を選択した場合にも前記した本発明の効果を得ることができ、第１シランカップリング剤の選択自由度が高くなる。

以下、本発明の一実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。本実施形態の液晶装置の製造方法に先立ち、まず本発明により製造される液晶装置の一例を説明する。

図１（ａ）は、本発明により製造される液晶装置の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は、配向膜を拡大して示す模式図である。図１（ａ）に示すように、本例の液晶装置１は、素子基板１０（一方の基板）、素子基板１０に対向して配置された対向基板２０、及びこれら基板間に挟持された液晶層３０を備えている。本例の液晶装置１は透過型であり、対向基板２０側が光の入射側、素子基板１０側が光の射出側になっている。

素子基板１０は、例えば透明基板１０Ａを基体として形成されたアクティブマトリクス型のものである。透明基板１０Ａの液晶層３０側には、素子形成層１１が設けられている。素子形成層１１の詳細な構造を図示しないが、素子形成層１１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子、データ線や走査線等の各種配線等を有している。ＴＦＴは、データ線を介して画像信号の供給源と電気的に接続されており、走査線を介して制御信号の供給源と電気的に接続されている。素子形成層１１における液晶層３０側には、島状の画素電極１２が形成されており、画素電極１２は前記ＴＦＴと電気的に接続されている。素子形成層１１と画素電極１２とを覆って第１配向膜１３（配向膜）が設けられている。また、透明基板１０Ａの液晶層３０と反対側には偏光板１４が設けられている。

対向基板２０は、透明基板２０Ａを基体としており、透明基板２０Ａの液晶層３０側にはベタ状の共通電極２１が設けられている。共通電極２１の液晶層３０側には第２配向膜２２が設けられている。透明基板２０Ａの液晶層３０と反対側には、偏光板２３が設けられている。
第１配向膜１３及び第２配向膜２２は、液晶層３０の液晶分子の配向を制御するものであり、詳細については後述する。

以上のような構成の液晶装置１において、素子形成層１１のＴＦＴに制御信号が伝達されるとこれがオンとなり、画素電極１２に画像信号が伝達される。すると、画素電極１２と共通電極２１との間に画像信号に応じた電界が印加され、この電界により液晶分子の方位角が制御される。このような状態で対向基板２０から入射した光は、偏光板２３により直線偏光になり、液晶層３０により変調されて偏光状態が変化する。変調された光は、その一部が偏光状態に応じて偏光板１４に吸収されて所定の階調を示す光となり、素子基板１０側から射出される。

図１（ｂ）に示すように、第１配向膜１３は、無機配向膜１５と有機部１６とからなっている。有機部１６は、分子量が異なる複数のシランカップリング剤の各々により無機配向膜１５が表面処理されて形成されている。ここでは、複数のシランカップリング剤として第１、第２シランカップリング剤の２種類を用いており、有機部１６は、第１シランカップリング由来の第１アルキル基１６１ａからなる第１有機膜と、第２シランカップリング剤由来の第２アルキル基１６２ａからなる第２有機膜とから構成されている。第１アルキル基１６１ａの炭素数としては例えば４〜６程度であり、第２アルキル基１６２ａの炭素数としては例えば１０〜１８程度である。

無機配向膜１５の表面は、第１有機膜により部分的かつランダムに覆われている。無機配向膜１５の表面において第１有機膜に覆われていない部分は、第２有機膜により覆われている。第１配向膜１３は、無機配向膜１５の表面における第１有機膜の被覆率が制御されており、これにより第２有機膜１５２の被覆率が規定されている。本例では、第２配向膜２２も第１配向膜１３と同様の構成になっており、第１アルキル基からなる第１有機膜と、第２アルキル基からなる第２有機膜とから構成されている。

ここでいう被覆率とは、所定のアルキル基が無機配向膜の表面に結合しうる飽和量（数）と、前記所定のアルキル基が実際に結合している量（数）との比率のことである。被覆率は、接触角を評価すること等により測定可能である。例えば、無機配向膜にシランカップリング剤による表面処理を十分に行って、アルキル基を飽和量まで結合させる。そして、例えば水に対する接触角を測定するとともに、質量分析等によりアルキル基に含まれる炭素の総量を測定する。これにより、被覆率が１００％である場合の接触角が求まる。また、表面処理の処理条件を変化させることにより結合したアルキル基の量を調整しつつ、接触角と炭素の総量とを測定する。得られた炭素の総量を被覆率が１００％である場合と比較することにより、被覆率が求まるとともに接触角と関係付けられる。このように、被覆率と接触角との相関関係を調べておけば、接触角を測定することにより被覆率が求まるので、例えば表面処理の処理条件と被覆率とを関連付けることが容易になる。

第１配向膜１３の特性は、無機配向膜１５の特性に有機部１６の特性を加味したものになっている。有機部１６の特性は、第１アルキル基１６１ａと第２アルキル基１６２ａとの比率に応じて、第１有機膜のみの特性と第２有機膜のみの特性との間の特性になる。例えば、有機膜が１種類のアルキル基のみで構成されていると、有機膜の特性がアルキル基の炭素数でほぼ規定される。炭素数は自然数であるので、アルキル基の種類を選択して炭素数を変化させても有機膜の特性を細かく制御することができない。
しかしながら、本例の第１配向膜１３は、各々の第１アルキル基１６１ａと第２アルキル基１６２ａとの比率が制御されることにより特性が高精度に制御されており、所望の特性になっている。

制御する特性としては、液晶装置１を適用するデバイスの用途に応じて適宜選択することができ、例えば撥水性（防湿性）、耐光性、配向性等が挙げられる。撥水性を高める観点では、第１、第２アルキル基のうちの炭素数が多い方（ここでは第２アルキル基１６２ａ）の比率を高くすればよい。耐光性を確保する観点では、炭素数が少ない方（ここでは第１アルキル基１６１ａ）の比率を高くすればよい。配向性を制御する観点では、炭素数が少ない方の比率を高くすれば液晶分子のプレチルト角を大きくすることができ、炭素数が多い方の比率を高くすればプレチルト角を小さくすることができる。
このように、液晶装置１にあっては、デバイスの用途に応じて第１配向膜１３及び第２配向膜２２の特性が高精度に制御されていることにより、高性能なデバイスを構成可能な良好な液晶装置になっている。

次に、前記液晶装置１に基づいて、液晶装置の製造方法の実施形態を説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の液晶装置の製造方法を模式的に示す工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、透明基板１０Ａ上に素子形成層１１、画素電極１２をこの順に形成した後、画素電極１２上に無機配向膜１５を形成し、次いで無機配向膜１５の表面を洗浄処理する。素子形成層１１、画素電極１２については、公知の形成材料や形成方法を用いて形成すればよい。無機配向膜１５については、例えば斜方スパッタリング法や斜方蒸着法等によりシリコン酸化物を成膜することにより形成すればよい。

次いで、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように無機配向膜１５の表面に第１アルキル基１６１ａを飽和量まで結合させて、有機膜１６ａを形成する。有機膜１６ａの形成方法としては、気相法により第１シランカップリング剤を反応させる表面処理や、液相法により第１シランカップリング剤を反応させる表面処理等が挙げられる。

第１、２シランカップリング剤としては、無機配向膜１５に共有結合を介して結合する有機化合物を用いることができる。すなわち、下記の式（１）に示す分子構造を有するものを用いることができる。式（１）において、Ｙは吸着基であり、Ｒ^１、Ｒ^２は有機基を表し、Ｘ^１は加水分解基、−ＯＲ^２、−Ｃｌ、−ＯＨ等を表し、Ｒ^２は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ａは１から３の整数である。
Ｒ^１ＹＸ^１ _ａＲ^２ _{（３−ａ）}…（１）

前記吸着部位Ｙとしては、特に限定されないが、シリル基（−Ｓｉ≡）、チタニル基（−Ｔｉ≡）、スタニル基（−Ｓｎ≡）から選ばれる１種以上であることが好ましい。
例えばシリル基を含むものとしては、シラノール基（−Ｓｉ（ＯＨ）_３）、トリクロロシリル基（−ＳｉＣｌ_３）、トリエトキシシリル基（−Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３）、トリメトキシシリル基（−Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３）等を挙げることができる。

吸着部位Ｙと加水分解基Ｘ^１、有機基Ｒ^２の構造としては、チオール基（−ＳＨ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、アミノ基（−ＮＨ_２）、リン酸基（−ＰＯ_３Ｈ_２）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、スルホン酸基（−ＳＯ_３Ｈ）、リン酸クロリド基（−ＰＯ_２Ｃｌ_２）、カルボン酸クロリド基（−ＣＯＣｌ）、及びスルホン酸クロリド基（−ＳＯ_２Ｃｌ）等の加水分解性基を含む構造に置き換えることでも適用できる。

式（１）を構成する有機基Ｒ^１は、例えばアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等であり、分子構造に含まれる水素基がアミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基、フッ素原子等で置換されていてもよく、炭素鎖中に−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ＝等のヘテロ原子やベンゼン等の芳香族環が挟まっていてもよい。有機基Ｒ１の具体例としては、例えば、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、ヒドロキシフェニル基、クロロフェニル基、アミノフェニル基、ナフチル基、アンスレニル基、ピレニル基、チエニル基、ピロリル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、シクロペンチル基、シクロペンテニル基、ピリジニル基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクタデシル基、ｎ−オクチル基、クロロメチル基、メトキシエチル基、ヒドロキシエチル基、アミノエチル基、シアノ基、メルカプトプロピル基、ビニル基、アリル基、アクリロキシエチル基、メタクリロキシエチル基、グリシドキシプロピル基、アセトキシ基等を例示できる。Ｘ1 のアルコキシ基や塩素基、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合等を形成するための官能基であり、水により加水分解されてアルコールや酸として脱離する。アルコキシ基としては例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等を挙げることができる。
第１、２シランカップリング剤の具体例としては、本願の出願人による特開２００６−３５０６６号公報の段落００２３に記載されているものが挙げられる。

図３（ａ）は、気相法による表面処理方法を示す模式図である。ここでは、図３（ａ）に示すような処理装置５０を用いて表面処理を行う例を説明する。処理装置５０は、反応容器５１、反応容器５１内に収容された基板保持部５２、反応ガス供給部５３、ガス循環装置５４、排気装置５５等を備えている。

反応容器５１にはヒータ等の温度制御装置（図示略）が設けられており、反応容器５１内の雰囲気温度を制御することが可能になっている。反応ガス供給部５３は、シランカップリング剤を含んだ溶液を蒸発させて反応ガスとし、反応ガスとキャリアガスとの混合ガスＧを反応容器５１内に供給するようになっている。反応ガス供給部５３において、反応ガスの単位体積に含まれるシランカップリング剤のモル量（濃度）や、供給する反応ガスの流量等を制御することが可能になっている。ガス循環装置５４は、反応容器５１内の雰囲気ガスを循環させるようになっている。排気装置５５は、反応容器５１内の雰囲気ガスを排気するようになっており、これにより反応容器５１内の圧力を制御することが可能になっている。

成膜装置５０を用いて表面処理を行うには、無機配向膜１５が形成された基板１０Ａを基板保持部５２により保持させる。そして、第１アルキル基を有する第１シランカップリング剤を含んだ溶液を反応ガス供給部５３により蒸発させて反応ガスとするとともに、反応容器５１内に供給する。供給された反応ガスに含まれる第１アルキル基が無機配向膜１５の表面に結合して、有機膜が得られる。供給する反応ガスの濃度や流量、反応容器５１内の雰囲気温度、処理時間のうちの１以上を制御することにより、無機配向膜１５を覆う有機膜の被覆率を制御することができる。

図３（ｂ）は、液相法による表面処理方法を示す模式図である。ここでは、図３（ｂ）に示すような処理装置６０を用いて表面処理を行う例を説明する。処理装置６０は、浸漬槽６１、及び基板保持部６２を備えている。基板保持部６２には、被処理基板を保持しつつ浸漬層６１に出し入れする移動手段（図示略）が設けられており、移動手段において被処理基板の移動速度（引き上げ速度）を制御することが可能になっている。

処理装置６０を用いて表面処理を行うには、浸漬層６１に第１シランカップリング剤を含んだ溶液Ｌを貯留しておき、無機配向膜１５が形成された透明基板１０Ａを基板保持部６２により保持させる。そして、前記移動手段により透明基板１０Ａを浸漬層６１中の溶液Ｌに浸漬し、この状態で透明基板１０Ａを所定時間保持する。そして、移動手段により所定の引き上げ速度で透明基板１０Ａを引き上げることにより、有機膜が得られる。溶液Ｌにおける第１シランカップリング剤のモル濃度、引き上げ速度、浸漬時間、浸漬する回数のうちの１以上を制御することにより、無機配向膜１５を覆う有機膜の被覆率を制御することができる。

前記のような気相法あるいは液相法による表面処理において、第１シランカップリング剤を含んだ溶液の溶媒としては、例えば芳香族系溶媒、長鎖アルキル系溶媒、脂環族炭化水素系溶媒、含ハロゲン溶媒等が挙げられる。非水系の溶媒を用いることにより、表面処理前に第１シランカップリング剤と水分との反応を防止することができ、第１シランカップリング剤の劣化を防止することができる。

本実施形態では、図３（ａ）に示した気相法による表面処理を行うことにより、有機膜（単分子膜）１６ａを形成する。具体的には、例えば第１シランカップリング剤としてヘキシルトリメトキシシランを用い、キャリアガスとして窒素を用いる。反応ガスの流量を１０ｓｃｃｍとし、キャリアガスの流量を５０００ｓｃｃｍとする。そして、処理温度１６０℃にて２時間処理を行うことによりが得られる。ここでは、第１アルキル基１６１ａを飽和量まで結合させることにより、無機配向膜１５の表面をほぼ完全に覆う（被覆率が略１００％の）有機膜１６ａを形成する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、有機膜１６ａの一部を除去するとともにその除去量を制御することにより、所定の被覆率の第１有機膜を形成する（除去処理）。有機膜１６ａの一部を除去する方法としては、有機膜１６ａに紫外線を照射する方法や、有機膜１６ａをオゾン雰囲気に曝露する方法、有機膜１６ａをプラズマ雰囲気に曝露する方法等が挙げられる。

紫外線を照射する方法を採用する場合には、紫外線の強度、照射時間のうちの少なくとも一方を制御することにより除去量を制御することができる。オゾン雰囲気に曝露する方法を採用する場合には、オゾン雰囲気のガス濃度、オゾン雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御することにより除去量を制御することができる。プラズマ雰囲気に曝露する方法を採用する場合にはプラズマ雰囲気のプラズマ密度、プラズマ雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御することにより除去量を制御することができる。

いずれの方法を採用した場合でも、有機膜１６ａを構成する第１アルキル基１６１ａのうちのいずれが除去されるかは確率により定まるので、形成された第１有機膜が無機配向膜１５を覆う部分はランダムに分布するようになる。ここでは、有機膜１６ａをオゾン雰囲気に曝露するとともに有機膜１６ａに紫外線を照射して、有機膜１６ａの一部を除去する。例えば、照射する紫外線として波長が１７２ｎｍのエキシマを用い、処理時間を１分程度とする。

次いで、図２（ｄ）に示すように、無機配向膜１５において有機膜１６ａを除去したことにより露出した部分に、第２アルキル基１６２ａを結合させる。具体的には、第２アルキル基１６２ａを含んだ第２シランカップリング剤により表面処理を行うことにより、露出した部分に選択的に第２アルキル基１６２ａが結合する。表面処理としては、前記した液相法、気相法のいずれを用いてもよい。ここでは、第２シランカップリング剤としてオクタデシルトリメトキシシランを用いて、気相法により第２アルキル基１６２ａを結合させる。

このようにして、第１アルキル基１６１ａからなる第１有機膜と、第２アルキル基１６２ａからなる第２有機膜とから構成された有機部１６を形成する。これにより、無機配向膜１５と有機部１６とからなる第１配向膜１３が得られる。そして、透明基板１０Ａの第１配向膜１３と反対側に偏光板１４を設けること等により、図１に示した素子基板１０が得られる。

また、素子基板１０とは別に対向基板２０を形成する。例えば、透明基板２０Ａ上に共通電極２１を形成し、共通電極２１上に第１配向膜１３と同様にして第２配向膜２２を形成する。そして、透明基板２０Ａの第２配向膜２２と反対側に偏光板２３を設けること等により、対向基板２０が得られる。
そして、第１配向膜１３、第２配向膜２２が内側になるように、素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせるとともに、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶層３０を封止すること等により、図１に示した液晶装置１が得られる。

以上のような製造方法によれば、被覆率が略１００％の有機膜１６ａを形成した後にその一部を除去することにより所定の被覆率の第１有機膜を形成しているので、第１アルキル基１６１ａと第２アルキル基１６２ａとが所定の比率とされた有機部１６を形成することができる。これにより、有機部１６を所望の特性にすることができ、第１配向膜１３は無機配向膜１５の特性に有機部１６の特性を加味した特性になるので、所望の特性の第１配向膜１３を形成することができる。したがって、液晶装置を適用するデバイスに求められる特性に応じて、液晶層３０配向を高精度に制御可能な第１配向膜１３を形成することができ、高性能なデバイスを構成することが可能な良好な液晶装置１を製造することができる。

なお、前記実施形態では、被覆率が略１００％の有機膜１６ａを形成した後に除去処理を行って所定の被覆率の第１有機膜を形成しているが、前記した表面処理の処理条件を調整することにより被覆率を制御して除去処理を行わないで第１有機膜を形成することも可能である。このようにすれば、除去処理を行わないので生産性を高めることができる。また、前記実施形態では、気相法による表面処理を行って第１、第２有機膜を形成しているが、液相法により行ってもよい。液相法によれば、気相法に比べて生産性を格段に高めることができ、また処理装置のコストを下げることもできる。また、第１有機膜を液相法で形成し第２配向膜を気相法で形成することや、第１有機膜を気相法で形成し第２有機膜を液相法で形成すること、第１、第２有機膜をいずれも液相法で形成することもできる。

また、第１有機膜、あるいは第２有機膜を形成する表面処理を行う前に、無機配向膜１５の表面を活性化する前処理を行ってもよい。前処理としては、無機配向膜１５の表面に水酸基を付与する処理等が挙げられる。これにより、被覆性や安定性、再現性を高めることができる。

また、３種類以上のシランカップリング剤を用いて、３種類以上のアルキル基からなる有機部を有する配向膜を形成してもよい。例えば、前記実施形態と同様にして図２（ｄ）に示したような有機部１６を形成した後に有機部１６の一部を除去し、次いで除去により露出した部分の無機配向膜上に第３アルキル基を結合させてもよい。この場合には、液相法による表面処理あるいは気相法による表面処理のいずれを行って第３アルキル基を結合させてもよい。有機部１６の除去量を制御することにより、第１アルキル基、第２アルキル基、第３アルキル基の割合を制御することができる。

（ａ）は液晶装置の一例を示す断面図、（ｂ）は配向膜の模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。 （ａ）は気相法、（ｂ）は液相法、による表面処理方法を示す模式図である。

符号の説明

１・・・液晶装置、１０・・・素子基板、１３・・・第１配向膜（配向膜）、１５・・・無機配向膜、１６ａ・・・有機膜、１６１ａ・・・第１アルキル基、１６２ａ・・・第２アルキル基、２０・・・対向基板、２２・・・第２配向膜（配向膜）、３０・・・液晶層

Claims (8)

1. 対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板と前記液晶層との間に配向膜が設けられた液晶装置の製造方法であって、
   前記一方の基板に無機配向膜を形成する工程と、
   前記無機配向膜の表面を１未満の所定の被覆率でランダムに覆う第１有機膜を第１シランカップリング剤により形成する第１被覆工程と、
   前記第１被覆工程の後に、前記表面において前記第１有機膜に覆われていない部分を覆う第２有機膜を前記第１シランカップリング剤と炭素数が異なる第２シランカップリング剤により形成する第２被覆工程と、を有し、
   前記第１有機膜と前記第２有機膜と前記無機配向膜からなる配向膜を形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 前記第１被覆工程は、前記表面に前記第１シランカップリング剤を反応させる表面処理と、前記表面処理により形成された有機膜の一部を除去することにより前記第１有機膜を形成する除去処理と、を含み、
   前記除去処理の処理条件を制御することにより前記有機膜の除去量を制御して、前記有機膜を前記所定の被覆率にすることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
3. 前記第１被覆工程では、前記無機配向膜の表面に前記第１シランカップリング剤を反応させる反応条件を制御することにより、前記第１有機膜を前記所定の被覆率にすることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
4. 前記除去処理では、前記有機膜に紫外線を照射することにより該有機膜の一部を除去し、前記紫外線の照射強度及び前記紫外線の照射時間のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記除去量を制御することを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
5. 前記除去処理では、前記有機膜をオゾン雰囲気に曝露することにより該有機膜の一部を除去し、前記オゾン雰囲気のガス濃度及び前記オゾン雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記除去量を制御することを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
6. 前記除去処理では、前記有機膜をプラズマ雰囲気に曝露することにより該有機膜の一部を除去し、前記プラズマ雰囲気のプラズマ密度及び前記プラズマ雰囲気に曝露する時間のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記除去量を制御することを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
7. 前記第１被覆工程では、前記表面に前記第１シランカップリング剤を液相法で反応させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
8. 前記第１被覆工程では、前記表面に前記第１シランカップリング剤を気相法で反応させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。

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