JP3015434B2 - 液晶配向膜、その製造方法及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
液晶配向膜、その製造方法及びそれを用いた液晶表示素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は液晶配向膜、この液晶配向膜を製造する方
法、及びこの液晶配向膜を用いた液晶表示素子に関す
る。
法、及びこの液晶配向膜を用いた液晶表示素子に関す
る。
（従来の技術） 液晶は、従来より小型フラットパネルディスプレーの
本命として、電卓、時計などに広く用いられている。ま
た、最近では、自動車用ディスプレー、パーソナルコン
ピュータ用ディスプレーとしても用いられている。更
に、小型液晶テレビのような動画用ディスプレーにも応
用され始めている。
本命として、電卓、時計などに広く用いられている。ま
た、最近では、自動車用ディスプレー、パーソナルコン
ピュータ用ディスプレーとしても用いられている。更
に、小型液晶テレビのような動画用ディスプレーにも応
用され始めている。
これらのいずれの場合においても、液晶セルの基本構
造はほとんど共通している。液晶セルは、対向して設け
られた１対の基板（これらの内面には電極及び液晶配向
膜が形成されている）をスペーサを介在させて所定の間
隔を表示させ、基板の周縁部をシール剤でシールし、液
晶を封入した構造を有している。
造はほとんど共通している。液晶セルは、対向して設け
られた１対の基板（これらの内面には電極及び液晶配向
膜が形成されている）をスペーサを介在させて所定の間
隔を表示させ、基板の周縁部をシール剤でシールし、液
晶を封入した構造を有している。
前述した液晶配向膜は、液晶を一定の方向に並べる作
用を有する。液晶の配向のさせ方は、基板に平行な方向
に配向させる方式と、基板に垂直な方向に配向させる方
式とが知られている。このうち、基板に平行な方向に配
向させる方式が多用されている。
用を有する。液晶の配向のさせ方は、基板に平行な方向
に配向させる方式と、基板に垂直な方向に配向させる方
式とが知られている。このうち、基板に平行な方向に配
向させる方式が多用されている。
従来、液晶配向膜は以下のような方法により形成され
ている。
ている。
（１）基板の表面にポリイミド、ポリビニルアルコール
などの高分子膜を形成し、ベルベットなどの布でこする
ことにより、高分子膜の表面に方向性を持たせる。この
方法はラビング法と呼ばれる。
などの高分子膜を形成し、ベルベットなどの布でこする
ことにより、高分子膜の表面に方向性を持たせる。この
方法はラビング法と呼ばれる。
（２）SiOのような金属酸化物などを、基板に対して一
定角度をもたせて蒸着させることにより、表面に方向性
を持たせる。この方法は、斜方蒸着法と呼ばれる。
定角度をもたせて蒸着させることにより、表面に方向性
を持たせる。この方法は、斜方蒸着法と呼ばれる。
これらの方法のうち、（１）のラビング法は最も頻繁
に用いられる。この方法は、基板に高分子膜を形成した
後、布でこするという単純なプロセスであるため、短時
間で、大量の処理が可能であるという利点がある。しか
し、この方法には以下のような欠点があるため、大型で
精密な液晶表示素子への利用には限界があることが指摘
され始めている。すなわち、膜を布でこするため多量の
静電気が蓄積し、この静電気により薄膜トランジスタの
破壊やゴミの付着などが生じる；布が基板に直接接触す
ると基板が汚染される；という２点である。
に用いられる。この方法は、基板に高分子膜を形成した
後、布でこするという単純なプロセスであるため、短時
間で、大量の処理が可能であるという利点がある。しか
し、この方法には以下のような欠点があるため、大型で
精密な液晶表示素子への利用には限界があることが指摘
され始めている。すなわち、膜を布でこするため多量の
静電気が蓄積し、この静電気により薄膜トランジスタの
破壊やゴミの付着などが生じる；布が基板に直接接触す
ると基板が汚染される；という２点である。
一方、（２）の斜方蒸着法は、以下のような欠点があ
るため、ほとんど使用されていない。すなわち、蒸着過
程に長時間を要する；液晶のプレチルト角が大きくな
る；配向制御力が弱い；という３点である。
るため、ほとんど使用されていない。すなわち、蒸着過
程に長時間を要する；液晶のプレチルト角が大きくな
る；配向制御力が弱い；という３点である。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、表面の汚染、静電気の発生を伴うことな
く、短時間で形成できる優れた液晶配向膜、その製造方
法、及びそれを用いた液晶表示素子を提供することを目
的とする。
く、短時間で形成できる優れた液晶配向膜、その製造方
法、及びそれを用いた液晶表示素子を提供することを目
的とする。
（課題を解決するための手段と作用） 本発明の液晶配向膜は、一定方向に沿って縞状に形成
された収縮部位と、該収縮部位に隣接して形成された延
伸部位とを有する高分子膜からなることを特徴とするも
のである。
された収縮部位と、該収縮部位に隣接して形成された延
伸部位とを有する高分子膜からなることを特徴とするも
のである。
本発明の液晶配向膜の製造方法は、基板上にスピンナ
ー法または印刷法により高分子溶液を塗布し、乾燥して
高分子膜を形成する工程と、前記高分子膜の表面に、所
定方向に沿って縞状に光を照射し、照射部分に収縮部位
を、該照射部分に隣接する非照射部分に延伸部位を形成
することを特徴とする。
ー法または印刷法により高分子溶液を塗布し、乾燥して
高分子膜を形成する工程と、前記高分子膜の表面に、所
定方向に沿って縞状に光を照射し、照射部分に収縮部位
を、該照射部分に隣接する非照射部分に延伸部位を形成
することを特徴とする。
本発明の液晶表示素子は、表面に電極及び液晶配向膜
が形成され、互いに対向して設けられた１対の基板の間
に、液晶を封入した液晶表示素子において、前記液晶配
向膜が、所定方向に沿って縞状に形成された収縮部位
と、該収縮部位に隣接して形成された延伸部位とを有す
る高分子膜からなることを特徴とするものである。
が形成され、互いに対向して設けられた１対の基板の間
に、液晶を封入した液晶表示素子において、前記液晶配
向膜が、所定方向に沿って縞状に形成された収縮部位
と、該収縮部位に隣接して形成された延伸部位とを有す
る高分子膜からなることを特徴とするものである。
本発明において、液晶配向間を構成する高分子膜は、
充分な強度を有し、液晶に溶解しないことが好ましい。
液晶配向膜を構成する高分子膜としては、例えば光硬化
性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることがで
きる。
充分な強度を有し、液晶に溶解しないことが好ましい。
液晶配向膜を構成する高分子膜としては、例えば光硬化
性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることがで
きる。
光硬化性樹脂とは、光の照射により、ラジカル重合、
カチオン重合、アニオン重合などの機構で重合する感光
性官能基を有する樹脂をいう。感光性官能基としては、 アクリロイル基（CH2＝CH−COO−）、 メタクリロイル基（CH2＝Ｃ（CH3）−COO−）、 アクリルアミド基（CH2＝CH−CONH−）、 マレイン酸ジエステル基（−OCOCH＝CH−COO−）、 アリル基（CH2＝CH−CH2−）、 ビニルエーテル基（CH2＝CH−Ｏ−）、 ビニルチオエーテル基（CH2＝CH−Ｓ−）、 ビニルアミノ基（CH2＝CH−NH−）、 グリシジル基 アセチレン性不飽和基（−Ｃ≡Ｃ−） などが挙げられる。これらのうち、重合速度、膜の密着
性及び耐熱性の観点から、アクロイル基、メタクロイル
基、又はアクリルアミド基を有する光硬化樹脂が特に優
れている。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、２種
以上を混合して用いてもよい。
カチオン重合、アニオン重合などの機構で重合する感光
性官能基を有する樹脂をいう。感光性官能基としては、 アクリロイル基（CH2＝CH−COO−）、 メタクリロイル基（CH2＝Ｃ（CH3）−COO−）、 アクリルアミド基（CH2＝CH−CONH−）、 マレイン酸ジエステル基（−OCOCH＝CH−COO−）、 アリル基（CH2＝CH−CH2−）、 ビニルエーテル基（CH2＝CH−Ｏ−）、 ビニルチオエーテル基（CH2＝CH−Ｓ−）、 ビニルアミノ基（CH2＝CH−NH−）、 グリシジル基 アセチレン性不飽和基（−Ｃ≡Ｃ−） などが挙げられる。これらのうち、重合速度、膜の密着
性及び耐熱性の観点から、アクロイル基、メタクロイル
基、又はアクリルアミド基を有する光硬化樹脂が特に優
れている。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、２種
以上を混合して用いてもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、塩素化ポリエ
チレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ
ビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリ
ル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリアミド、ポリ
カーボネート、セルロース系プラスチック、スチレン・
アクリロニトリル共重合体、ポリイミドなどが挙げられ
る。これらのうち、膜形成の容易さ、膜の密着性などの
観点から、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセター
ル、アクリル樹脂、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポ
リアミド、又はポリイミドが特に優れている。これらの
樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用い
てもよい。
チレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ
ビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリ
ル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリアミド、ポリ
カーボネート、セルロース系プラスチック、スチレン・
アクリロニトリル共重合体、ポリイミドなどが挙げられ
る。これらのうち、膜形成の容易さ、膜の密着性などの
観点から、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセター
ル、アクリル樹脂、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポ
リアミド、又はポリイミドが特に優れている。これらの
樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用い
てもよい。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、
ジアリルフタレート樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、
ブトジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプ
レンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、
エチレン・プロピレンゴムなどが挙げられる。これらの
うち、膜形成の容易さ、膜の密着性及び耐熱性の観点か
ら、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂が特に優れ
ている。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、２種以
上を混合して用いてもよい。
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、
ジアリルフタレート樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、
ブトジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプ
レンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、
エチレン・プロピレンゴムなどが挙げられる。これらの
うち、膜形成の容易さ、膜の密着性及び耐熱性の観点か
ら、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂が特に優れ
ている。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、２種以
上を混合して用いてもよい。
光硬化性樹脂の場合、その一部に選択的に光を照射す
ると、照射部分は光化学的に誘起された重合反応により
収縮する。熱可塑性樹脂の場合、その一部に選択的に光
を照射すると、照射部分は温度が上昇し、引き続き冷却
により収縮する。熱硬化性樹脂の場合、その一部に選択
的に光を照射すると、照射部分は熱硬化反応により収縮
する。
ると、照射部分は光化学的に誘起された重合反応により
収縮する。熱可塑性樹脂の場合、その一部に選択的に光
を照射すると、照射部分は温度が上昇し、引き続き冷却
により収縮する。熱硬化性樹脂の場合、その一部に選択
的に光を照射すると、照射部分は熱硬化反応により収縮
する。
光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂を単
独で用いる場合、光硬化性樹脂を用いることが好まし
い。しかし、光硬化性樹脂は非照射部分の力学的強度及
び耐熱性が充分でないことが多いため、光硬化性樹脂と
熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを組
み合わせて使用することが更に好ましい。光硬化性樹脂
と、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とを併用する場合、
混合比率は、樹脂の総量に対して光硬化性樹脂が５〜99
重量％、更に50〜95重量％であることが好ましい。光硬
化性樹脂の比率が小さい場合、光硬化による収縮度合が
充分でなくなる。光硬化性樹脂の比率が大きい場合、熱
硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂による、光硬化性樹脂の非
照射部分の力学的強度及び耐熱性を補強するという硬化
が不充分となる。
独で用いる場合、光硬化性樹脂を用いることが好まし
い。しかし、光硬化性樹脂は非照射部分の力学的強度及
び耐熱性が充分でないことが多いため、光硬化性樹脂と
熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを組
み合わせて使用することが更に好ましい。光硬化性樹脂
と、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とを併用する場合、
混合比率は、樹脂の総量に対して光硬化性樹脂が５〜99
重量％、更に50〜95重量％であることが好ましい。光硬
化性樹脂の比率が小さい場合、光硬化による収縮度合が
充分でなくなる。光硬化性樹脂の比率が大きい場合、熱
硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂による、光硬化性樹脂の非
照射部分の力学的強度及び耐熱性を補強するという硬化
が不充分となる。
本発明において、液晶配向膜を構成する高分子膜とし
ては、前述した樹脂のほかに、光硬化性の官能基及び熱
硬化性の官能基の両者を有する樹脂、例えばエポキシ基
とアクリル基とを有するエポキシ−アクリル樹脂を使用
してもよい。このような樹脂としては、エポキシ樹脂
に、部分的にアクリル酸、メタクリル酸、ケイ皮酸、マ
レイン酸などを反応させることにより得られるものが挙
げられる。この場合、エポキシ樹脂としては、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂などが挙げられる。また、この他の例とし
て、メタクリル基とグリシジル基とを有するグリシジル
メタクリレート（GMA）や、グリシジル基とアクリルア
ミド基をお有するAXE（鐘淵化学工業（株）製商品名）
のような樹脂が挙げられる。
ては、前述した樹脂のほかに、光硬化性の官能基及び熱
硬化性の官能基の両者を有する樹脂、例えばエポキシ基
とアクリル基とを有するエポキシ−アクリル樹脂を使用
してもよい。このような樹脂としては、エポキシ樹脂
に、部分的にアクリル酸、メタクリル酸、ケイ皮酸、マ
レイン酸などを反応させることにより得られるものが挙
げられる。この場合、エポキシ樹脂としては、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂などが挙げられる。また、この他の例とし
て、メタクリル基とグリシジル基とを有するグリシジル
メタクリレート（GMA）や、グリシジル基とアクリルア
ミド基をお有するAXE（鐘淵化学工業（株）製商品名）
のような樹脂が挙げられる。
本発明の液晶配向膜は、多層構造としてもよい。この
場合、下層をシリコーンゴム、天然ゴムのような柔軟性
に富む材料とし、上層を前述した高分子膜とする構造が
好ましい。このような構造では、上層の収縮及び延伸の
度合を、下層によって強めることができる。
場合、下層をシリコーンゴム、天然ゴムのような柔軟性
に富む材料とし、上層を前述した高分子膜とする構造が
好ましい。このような構造では、上層の収縮及び延伸の
度合を、下層によって強めることができる。
本発明の液晶配向膜は、所定方向に沿って縞状のパタ
ーンに形成された収縮部位と、該収縮部位に隣接して形
成された延伸部位とを有する高分子膜からなっている。
本発明の液晶配向膜は、高分子膜の表面に、所定方向に
沿って縞状に光を照射し、照射部分に収縮部位を、該照
射部分に隣接する皮照射部分に延伸部位を形成すること
により製造することができる。例えば、一定間隔で縞状
に遮光部が形成されたホトマスクの透光部を通して、高
分子膜に平行光線を照射する方法を用いることができ
る。また、光をプリズムを通して干渉縞を発生させた
後、高分子膜に平行光線を照射する方法を用いることも
できる。
ーンに形成された収縮部位と、該収縮部位に隣接して形
成された延伸部位とを有する高分子膜からなっている。
本発明の液晶配向膜は、高分子膜の表面に、所定方向に
沿って縞状に光を照射し、照射部分に収縮部位を、該照
射部分に隣接する皮照射部分に延伸部位を形成すること
により製造することができる。例えば、一定間隔で縞状
に遮光部が形成されたホトマスクの透光部を通して、高
分子膜に平行光線を照射する方法を用いることができ
る。また、光をプリズムを通して干渉縞を発生させた
後、高分子膜に平行光線を照射する方法を用いることも
できる。
前者の方法を、第１図（ａ）〜（ｄ）及び第２図を参
照して、より具体的に説明する。第１図（ａ）に示すよ
うに、基板１（図示しない電極が形成されている）の表
面に高分子溶液を塗布する。高分子溶液の塗布方法は、
スピンナー法、印刷法のいずれでもよい。この後、乾燥
して高分子膜（液晶配向膜）２を形成する。第１図
（ｂ）に示すように、基板１上にホトマスク３を設置し
て、ホトマスク３を通して高分子膜２に光４を照射す
る。ホトマスク３は、第２図に示すように、マスク基板
11の表面に、所定方向に沿って縞状に遮光部12が形成さ
れ、これら遮光部12に隣接する部分が縞状の透光部13と
なっている。第１図（ｃ）に示すように、ホトマスク３
の透光部13を通過した光４が照射された高分子膜２の部
分では、前述したように例えば光硬化性樹脂の光硬化が
起こり、収縮が生じて収縮部位５が形成される。そし
て、光が照射されなかった高分子膜２の部分では、この
部分に隣接する収縮部位５の収縮に伴って、図中矢印で
示す方向に応力が働き、延伸が生じて延伸部位６が形成
される。第１図（ｄ）に示すように、このようにして形
成された高分子膜２に液晶分子９が接触すると、液晶分
子９は高分子膜２の収縮方向及び延伸方向に沿って配向
する。また、結果的に、収縮部位５の表面が窪んで高分
子膜２の表面に凹凸が生じているので、形状的な異方性
の効果により液晶分子９は高分子膜２の表面の凹凸に沿
って配向しやすくなる。
照して、より具体的に説明する。第１図（ａ）に示すよ
うに、基板１（図示しない電極が形成されている）の表
面に高分子溶液を塗布する。高分子溶液の塗布方法は、
スピンナー法、印刷法のいずれでもよい。この後、乾燥
して高分子膜（液晶配向膜）２を形成する。第１図
（ｂ）に示すように、基板１上にホトマスク３を設置し
て、ホトマスク３を通して高分子膜２に光４を照射す
る。ホトマスク３は、第２図に示すように、マスク基板
11の表面に、所定方向に沿って縞状に遮光部12が形成さ
れ、これら遮光部12に隣接する部分が縞状の透光部13と
なっている。第１図（ｃ）に示すように、ホトマスク３
の透光部13を通過した光４が照射された高分子膜２の部
分では、前述したように例えば光硬化性樹脂の光硬化が
起こり、収縮が生じて収縮部位５が形成される。そし
て、光が照射されなかった高分子膜２の部分では、この
部分に隣接する収縮部位５の収縮に伴って、図中矢印で
示す方向に応力が働き、延伸が生じて延伸部位６が形成
される。第１図（ｄ）に示すように、このようにして形
成された高分子膜２に液晶分子９が接触すると、液晶分
子９は高分子膜２の収縮方向及び延伸方向に沿って配向
する。また、結果的に、収縮部位５の表面が窪んで高分
子膜２の表面に凹凸が生じているので、形状的な異方性
の効果により液晶分子９は高分子膜２の表面の凹凸に沿
って配向しやすくなる。
本発明の液晶配向膜は、非常に簡単に製造することが
でき、しかもラビング法の欠点である、静電気の蓄積に
よる薄膜トランジスタの破壊及びゴミの付着や、基板の
汚染などを避けることができる。
でき、しかもラビング法の欠点である、静電気の蓄積に
よる薄膜トランジスタの破壊及びゴミの付着や、基板の
汚染などを避けることができる。
本発明においては、膜全体、特に光の非照射部分の力
学的強度及び耐熱性を高めるために、光照射による加工
に前又は後に、加熱処理を施してもよい。また、同様の
目的で、光照射による加工の前又は後に、それよりも弱
い光で全面露光してもよい。
学的強度及び耐熱性を高めるために、光照射による加工
に前又は後に、加熱処理を施してもよい。また、同様の
目的で、光照射による加工の前又は後に、それよりも弱
い光で全面露光してもよい。
本発明において、液晶配向膜を構成する高分子膜の収
縮部位及び延伸部位の幅は、0.1〜100μｍ、好ましくは
１〜50μｍである。0.1μｍ未満では、大きな面積を有
する高分子膜に微細なパターンを描くことが困難とな
る。100μｍを超えると、粗雑なパターンとなり、液晶
を充分に配向させることができなくなる。また、延伸部
位の収縮部位に対する比率は、１〜100、好ましくは５
〜10の範囲である。
縮部位及び延伸部位の幅は、0.1〜100μｍ、好ましくは
１〜50μｍである。0.1μｍ未満では、大きな面積を有
する高分子膜に微細なパターンを描くことが困難とな
る。100μｍを超えると、粗雑なパターンとなり、液晶
を充分に配向させることができなくなる。また、延伸部
位の収縮部位に対する比率は、１〜100、好ましくは５
〜10の範囲である。
本発明において、液晶配向膜を構成する高分子膜の厚
みは、10〜1000nm、好ましくは10〜100nmである。10nm
未満では、液晶を充分に配向させることができなくな
る。1000nmを超えると、配向膜の抵抗が増加するため、
液晶表示素子の動作に悪影響を与える。
みは、10〜1000nm、好ましくは10〜100nmである。10nm
未満では、液晶を充分に配向させることができなくな
る。1000nmを超えると、配向膜の抵抗が増加するため、
液晶表示素子の動作に悪影響を与える。
本発明に係る液晶表示素子は、第３図に示すような構
造を有しており、以下のようにして製造される。まず、
電極（図示せず）が形成された基板１の表面に前述した
方法により収縮部位及び延伸部位が縞状に形成された液
晶配向膜２を形成する。１対の基板１を、液晶配向膜２
が形成された面を対向させてスペーサ７により所定の間
隔を保持した状態で、基板１の周縁部をシール剤８で接
着する。注入口から１対の基板１の間に液晶９を封入
し、注入口を封じる。
造を有しており、以下のようにして製造される。まず、
電極（図示せず）が形成された基板１の表面に前述した
方法により収縮部位及び延伸部位が縞状に形成された液
晶配向膜２を形成する。１対の基板１を、液晶配向膜２
が形成された面を対向させてスペーサ７により所定の間
隔を保持した状態で、基板１の周縁部をシール剤８で接
着する。注入口から１対の基板１の間に液晶９を封入
し、注入口を封じる。
本発明において、基板表面に形成された電極は、単純
マトリックス方式でも、アクティブマトリックス方式で
もよい。このうち後者では、基板上の各画素ごとに薄間
トランジスタ（TFT）が形成されているので、表示特性
を改善することができる。
マトリックス方式でも、アクティブマトリックス方式で
もよい。このうち後者では、基板上の各画素ごとに薄間
トランジスタ（TFT）が形成されているので、表示特性
を改善することができる。
本発明において、使用される液晶は特に限定されず、
ツイステッドネマティック（TN）液晶、スーパーツイス
テッドネマテック（STN）液晶、強誘電性液晶（キラス
メクティック液晶）など、どのような液晶をもちいても
よい。ただし、TN液晶は従来から広く用いられている
が、この液晶を用いた表示方式では応答速度が不充分で
あることや、クロストークが発生するなどの問題がある
ため、動画用の大画面ディスプレーなど、速い応答速度
が要求されるものへの応用は困難である。STN液晶はね
じれ角が250〜360゜であり、ねじれ角が90゜であるTN液
晶と比較して、コントラストを増大させるのに有利であ
る。強誘電性液晶を用いた素子は、液晶材料と配向膜と
の相互作用により自発分極を発生させ、この自発分極と
電場との相互作用により液晶を駆動させる方式であるの
で、応答速度を改善するのに有利である。
ツイステッドネマティック（TN）液晶、スーパーツイス
テッドネマテック（STN）液晶、強誘電性液晶（キラス
メクティック液晶）など、どのような液晶をもちいても
よい。ただし、TN液晶は従来から広く用いられている
が、この液晶を用いた表示方式では応答速度が不充分で
あることや、クロストークが発生するなどの問題がある
ため、動画用の大画面ディスプレーなど、速い応答速度
が要求されるものへの応用は困難である。STN液晶はね
じれ角が250〜360゜であり、ねじれ角が90゜であるTN液
晶と比較して、コントラストを増大させるのに有利であ
る。強誘電性液晶を用いた素子は、液晶材料と配向膜と
の相互作用により自発分極を発生させ、この自発分極と
電場との相互作用により液晶を駆動させる方式であるの
で、応答速度を改善するのに有利である。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１〜11 以下の原料を用い、これらを第１表に示す組成比（重
量部）で配合してＡ〜Ｆの６種の高分子組成物を調製し
た。
量部）で配合してＡ〜Ｆの６種の高分子組成物を調製し
た。
熱可塑性樹脂：ポリイミド樹脂（住友ベークライト
（株）製商品名CRC−6011A） 光硬化製樹脂：固体アクリル系樹脂Ｉ（三菱油化（株）
製商品名ユピマーUV SA−4100） 光硬化製樹脂：液状アクリル系樹脂II（新中村化学工業
（株）製商品名KNE ESTER U−6PHA） 増感剤：ベンジルジメチルケタール（長瀬産業製商品名
イメガキュアー651） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ａ〜Ｆを、洗浄されたガラス基
板上に、スピンナーにより塗布した後、180℃で60分間
加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μｍの高分子膜を形成
した。この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯より
ホトマスクを通して1400mJ/cm2の平行光線を照射した。
ホトマスクのパターンは、第２表に示す延伸部位の幅に
対応する幅を有する遮光部が、収縮部位の幅に対応する
幅の間隔を隔てて縞状に形成されたものである。この結
果、収縮部位及びこれに隣接する延伸部位を有する液晶
配向膜が形成される。
（株）製商品名CRC−6011A） 光硬化製樹脂：固体アクリル系樹脂Ｉ（三菱油化（株）
製商品名ユピマーUV SA−4100） 光硬化製樹脂：液状アクリル系樹脂II（新中村化学工業
（株）製商品名KNE ESTER U−6PHA） 増感剤：ベンジルジメチルケタール（長瀬産業製商品名
イメガキュアー651） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ａ〜Ｆを、洗浄されたガラス基
板上に、スピンナーにより塗布した後、180℃で60分間
加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μｍの高分子膜を形成
した。この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯より
ホトマスクを通して1400mJ/cm2の平行光線を照射した。
ホトマスクのパターンは、第２表に示す延伸部位の幅に
対応する幅を有する遮光部が、収縮部位の幅に対応する
幅の間隔を隔てて縞状に形成されたものである。この結
果、収縮部位及びこれに隣接する延伸部位を有する液晶
配向膜が形成される。
２枚の基板を、スペーサを介して10μｍ間隔を隔てて
保持し、これらの周縁部をシール剤でシールし、ネマテ
ィック液晶（Merk社製、ZLI−1370）を封入して液晶セ
ルを作製した。各セルを偏光顕微鏡を用いて観察し、液
晶の配向性を評価した。これらの結果を第２表に示す。
第２表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
保持し、これらの周縁部をシール剤でシールし、ネマテ
ィック液晶（Merk社製、ZLI−1370）を封入して液晶セ
ルを作製した。各セルを偏光顕微鏡を用いて観察し、液
晶の配向性を評価した。これらの結果を第２表に示す。
第２表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
また、実施例１〜11では、液晶配向膜表面の汚染、キ
ズなどの欠陥は全く観察されず、静電気の発生も全く観
察されなかった。
ズなどの欠陥は全く観察されず、静電気の発生も全く観
察されなかった。
実施例12〜19 以下の原料を用い、これらを第３表に示す組成比（重
量部）で配合してＧ〜Ｍの７種の高分子組成物を調製し
た。
量部）で配合してＧ〜Ｍの７種の高分子組成物を調製し
た。
光硬化性樹脂：固体アクリル系樹脂III（油化シェルエ
ポキシ性商品名エピコート1001のグリシジル基に対し１
等量のアクリル酸を反応させて得られた樹脂） 光硬化性樹脂：固体アクリル系樹脂Ｉ（三菱油化（株）
製商品名エピマーUV SA−4100） 増感剤：ベンジルジメチルケター（長瀬産業製商品名イ
メガキュアー651） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ｇ〜Ｍを用い、実施例１〜11と
同様にして、液晶配向膜を形成し、更に液晶セルを作製
して、液晶の配向性を評価した結果を第４表に示す。第
４表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
ポキシ性商品名エピコート1001のグリシジル基に対し１
等量のアクリル酸を反応させて得られた樹脂） 光硬化性樹脂：固体アクリル系樹脂Ｉ（三菱油化（株）
製商品名エピマーUV SA−4100） 増感剤：ベンジルジメチルケター（長瀬産業製商品名イ
メガキュアー651） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ｇ〜Ｍを用い、実施例１〜11と
同様にして、液晶配向膜を形成し、更に液晶セルを作製
して、液晶の配向性を評価した結果を第４表に示す。第
４表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
また、実施例12〜19でも実施例１〜11と同様に、液晶
配向膜表面の汚染、キズなどの欠陥は全く観察されず、
静電気の発生も全く観察されなかった。
配向膜表面の汚染、キズなどの欠陥は全く観察されず、
静電気の発生も全く観察されなかった。
実施例20〜27 実施例12〜19で調製された高分子組成物Ｇ〜Ｍを用
い、洗浄されたガラス基板上に、スピンナーにより塗布
した後、100℃で30分間加熱して溶媒を飛散させ、厚さ
１μｍの高分子膜を形成した。この膜上にホトマスクを
配置し、高圧水銀灯よりホトマスクを通して1400mJ/cm2
の平行光線を照射した。この膜の全面に100mJ/cm2の平
行光線を照射して膜全体の耐熱性を向上させた。実施例
１〜11と同様にして、液晶セルを作製して、液晶の配向
性を評価した結果を第５表に示す。第５表から、液晶の
配向性が良好であることがわかる。
い、洗浄されたガラス基板上に、スピンナーにより塗布
した後、100℃で30分間加熱して溶媒を飛散させ、厚さ
１μｍの高分子膜を形成した。この膜上にホトマスクを
配置し、高圧水銀灯よりホトマスクを通して1400mJ/cm2
の平行光線を照射した。この膜の全面に100mJ/cm2の平
行光線を照射して膜全体の耐熱性を向上させた。実施例
１〜11と同様にして、液晶セルを作製して、液晶の配向
性を評価した結果を第５表に示す。第５表から、液晶の
配向性が良好であることがわかる。
実施例28〜35 実施例12〜19で調製された高分子組成物Ｇ〜Ｍを用
い、洗浄されたガラス基板上に、スピンナーにより塗布
した後、100℃で30分間加熱して溶媒を飛散させ、厚さ
１μｍの高分子膜を形成した。この膜の全面に100mJ/cm
2の平行光線を照射して膜全体の耐熱性を向上させた。
この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯よりホトマ
スクを通して1400mJ/cm2の平行光線を照射した。実施例
１〜11と同様にして、液晶セルを作製して、液晶の配向
性を評価した結果を第６表に示す。第６表から、液晶の
配向性が良好であることがわかる。
い、洗浄されたガラス基板上に、スピンナーにより塗布
した後、100℃で30分間加熱して溶媒を飛散させ、厚さ
１μｍの高分子膜を形成した。この膜の全面に100mJ/cm
2の平行光線を照射して膜全体の耐熱性を向上させた。
この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯よりホトマ
スクを通して1400mJ/cm2の平行光線を照射した。実施例
１〜11と同様にして、液晶セルを作製して、液晶の配向
性を評価した結果を第６表に示す。第６表から、液晶の
配向性が良好であることがわかる。
実施例36〜43 以下の原料を用い、これらを第７表に示す組成比（重
量部）で配合してＮ〜Ｔの７種の高分子組成物を調製し
た。
量部）で配合してＮ〜Ｔの７種の高分子組成物を調製し
た。
光硬化性樹脂：固体アクリル系樹脂III（油化シェルエ
ポキシ製商品名エピコート1001のグリシジル基に対し１
等量のアクリル酸を反応させて得られた樹脂） 熱硬化製樹脂：固体エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
製商品名エピコート1001） 増感剤：ベンジルジメチルケタール（長瀬産業製商品名
イメガキュアー651） 硬化剤:2−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成
工業（株）製） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ｎ〜Ｔを、洗浄されたガラス基
板上に、スピンナーにより塗布した後、100℃で30分間
加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μｍの高分子膜を形成
した。この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯より
ホトマスクを通して1400mJ/cm2の平行光線を高分子膜に
照射した。更に、150℃で120分間加熱して膜の耐熱性を
向上させた。実施例１〜11と同様にして、液晶セルを作
製して、液晶の配向性を評価した結果を第８表に示す。
第８表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
ポキシ製商品名エピコート1001のグリシジル基に対し１
等量のアクリル酸を反応させて得られた樹脂） 熱硬化製樹脂：固体エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
製商品名エピコート1001） 増感剤：ベンジルジメチルケタール（長瀬産業製商品名
イメガキュアー651） 硬化剤:2−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成
工業（株）製） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ｎ〜Ｔを、洗浄されたガラス基
板上に、スピンナーにより塗布した後、100℃で30分間
加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μｍの高分子膜を形成
した。この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯より
ホトマスクを通して1400mJ/cm2の平行光線を高分子膜に
照射した。更に、150℃で120分間加熱して膜の耐熱性を
向上させた。実施例１〜11と同様にして、液晶セルを作
製して、液晶の配向性を評価した結果を第８表に示す。
第８表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
実施例44〜51 実施例36〜43で調製された高分子組成物Ｎ〜Ｔを、洗
浄させたガラス基板上に、スピンナーにより塗布した
後、100℃で30分間加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μ
ｍの高分子膜を形成した。更に、150℃で120分間加熱し
て膜の耐熱性を向上させた。この膜上にホトマスクを配
置し、高圧水銀灯よりホトマスクを通して1400mJ/cm2の
平行光線を高分子膜に照射した。実施例１〜11と同様に
して、液晶セルを作製して、液晶の配向性を評価した結
果を第９表に示す。第９表から、液晶の配向性が良好で
あることがわかる。
浄させたガラス基板上に、スピンナーにより塗布した
後、100℃で30分間加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μ
ｍの高分子膜を形成した。更に、150℃で120分間加熱し
て膜の耐熱性を向上させた。この膜上にホトマスクを配
置し、高圧水銀灯よりホトマスクを通して1400mJ/cm2の
平行光線を高分子膜に照射した。実施例１〜11と同様に
して、液晶セルを作製して、液晶の配向性を評価した結
果を第９表に示す。第９表から、液晶の配向性が良好で
あることがわかる。
実施例52〜57 以下の原料を用い、これらを第10表に示す組成比（重
量部）で配合してＵ〜Ｚの６種の高分子組成物を調製し
た。
量部）で配合してＵ〜Ｚの６種の高分子組成物を調製し
た。
光硬化性及び熱硬化性を有する樹脂：固体エポキシ−ア
クリレート樹脂（油化シェルエポキシ製商品名エピコー
ト1001のグリシジル基に対し0.5等量のアクリル酸を反
応させて得られた樹脂） 光硬化性及び熱硬化性を有する樹脂：固体エポキシ−ア
クリルアミド樹脂（鐘淵化学工業（株）製商品名AXE） 増感剤：ベンジルジメチルケタール（長瀬産業製商品名
イメガキュアー651） 硬化剤:2−エチル−４−メチルイチマゾール（四国化成
工業（株）製） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ｕ〜Ｚを、洗浄されたガラス基
板上に、スピンナーにより塗布した後、100℃で30分間
加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μｍの高分子膜を形成
した。この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯より
ホトマスクを通して1400mJ/cm2の平行光線を高分子膜に
照射した。更に、150℃で120分間加熱して膜の耐熱性を
向上させた。実施例１〜11と同様にして、液晶セルを作
製して、液晶の配向性を評価した結果を第11表に示す。
第11表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
クリレート樹脂（油化シェルエポキシ製商品名エピコー
ト1001のグリシジル基に対し0.5等量のアクリル酸を反
応させて得られた樹脂） 光硬化性及び熱硬化性を有する樹脂：固体エポキシ−ア
クリルアミド樹脂（鐘淵化学工業（株）製商品名AXE） 増感剤：ベンジルジメチルケタール（長瀬産業製商品名
イメガキュアー651） 硬化剤:2−エチル−４−メチルイチマゾール（四国化成
工業（株）製） 溶媒:N−メチルピロリドン 得られた高分子組成物Ｕ〜Ｚを、洗浄されたガラス基
板上に、スピンナーにより塗布した後、100℃で30分間
加熱して溶媒を飛散させ、厚さ１μｍの高分子膜を形成
した。この膜上にホトマスクを配置し、高圧水銀灯より
ホトマスクを通して1400mJ/cm2の平行光線を高分子膜に
照射した。更に、150℃で120分間加熱して膜の耐熱性を
向上させた。実施例１〜11と同様にして、液晶セルを作
製して、液晶の配向性を評価した結果を第11表に示す。
第11表から、液晶の配向性が良好であることがわかる。
比較例 ポリイミド樹脂を用い、ラビング法により液晶配向膜
を形成した。この液晶配向膜の表面には、汚染及びラビ
ングによる多数のキズが観察された。また、20kV程度の
静電気が発生していることが確認された。
を形成した。この液晶配向膜の表面には、汚染及びラビ
ングによる多数のキズが観察された。また、20kV程度の
静電気が発生していることが確認された。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、極めて簡便な方
法により、液晶配向膜及びこれを用いた液晶表示素子が
得られる。また、得られた液晶配向膜は、汚染、キズ、
静電気の発生など従来のラビング法の欠点を回避するこ
とができ、その工業的価値は非常に高い。
法により、液晶配向膜及びこれを用いた液晶表示素子が
得られる。また、得られた液晶配向膜は、汚染、キズ、
静電気の発生など従来のラビング法の欠点を回避するこ
とができ、その工業的価値は非常に高い。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明による液晶配向膜の製造
方法を示す断面図、第２図は本発明により液晶配向膜を
製造する際に用いられるホトマスクの平面図、第３図は
本発明の液晶表示素子の断面図である。 １……基板、２……高分子膜（液晶配向膜）、３……ホ
トマスク、４……光、５……収縮部位、６……延伸部
位、７……スペーサ、８……シール剤、９……液晶、11
……マスク基板、12……遮光部、13……透光部。
方法を示す断面図、第２図は本発明により液晶配向膜を
製造する際に用いられるホトマスクの平面図、第３図は
本発明の液晶表示素子の断面図である。 １……基板、２……高分子膜（液晶配向膜）、３……ホ
トマスク、４……光、５……収縮部位、６……延伸部
位、７……スペーサ、８……シール剤、９……液晶、11
……マスク基板、12……遮光部、13……透光部。
Claims (6)
- 【請求項１】所定方向に沿って縞状に形成された収縮部
位と、該収縮部位に隣接して形成された延伸部位とを有
する高分子膜からなることを特徴とする液晶配向膜。 - 【請求項２】基板上にスピンナー法または印刷法により
高分子溶液を塗布し、乾燥して高分子膜を形成する工程
と、前記高分子膜の表面に、所定方向に沿って縞状に光
を照射して、照射部分に収縮部位を、該照射部分に隣接
する非照射部分に延伸部位を形成する工程とを具備した
ことを特徴とする液晶配向膜の製造方法。 - 【請求項３】前記高分子膜の表面に、所定方向に沿って
縞状に光を照射することにより、照射部分の高分子膜を
重合させて収縮部位を形成することを特徴とする請求項
２記載の液晶配向膜の製造方法。 - 【請求項４】表面に電極及び液晶配向膜が形成され、互
いに対向して設けられた１対の基板の間に、液晶を封入
した液晶表示素子において、前記液晶配向膜が、所定方
向に沿って縞状に形成された収縮部位と、該収縮部に隣
接して形成された延伸部位とを有する高分子膜からなる
ことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項５】前記延伸部位の前記収縮部位に対する比率
が、５〜10の範囲であることを特徴とする請求項４記載
の液晶表示素子。 - 【請求項６】液晶分子が、縞状に形成された収縮部位の
長手方向に直交する、高分子膜の収縮方向及び延伸方向
に沿って配向していることを特徴とする請求項４記載の
液晶表示素子。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP25212689 | 1989-09-29 | ||
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02247445A Expired - Fee Related JP3015434B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-09-19 | 液晶配向膜、その製造方法及びそれを用いた液晶表示素子 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0420670B1 (ja) |
| JP (1) | JP3015434B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH08248423A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-27 | Dainippon Ink & Chem Inc | 液晶配向膜用材料 |
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| US11360342B2 (en) * | 2018-07-25 | 2022-06-14 | Dic Corporation | Light-scattering liquid crystal device |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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