JP3027523B2 - 液晶用配向膜の形成方法 - Google Patents

液晶用配向膜の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の液
晶パネルに用いられている液晶用配向膜の形成方法に関
する。特に、ネマティック液晶分子、反強誘電性液晶分
子や強誘電性液晶分子に代表されるスメクティック液晶
分子の配向に有用な液晶用配向膜の形成方法に関する。
【従来の技術】液晶表示装置は、情報機器におけるディ
スブレイなどマン・マシーン・インターフェースとして
は、是非必要となる技術である。特に、最近、コンピュ
ーター端末等において、小型化を達成するのに、液晶表
示装置の役割は極めて重要となってきている。また、オ
ーディオ・ヴィデオ装置において、映像表示装置におい
て、液晶表示装置が以前にもまして、重要になってき
た。これらの液晶表示装置においては、液晶分子の配向
は、従来より最も一般的に採用されているのが、ガラス
や石英あるいは透明樹脂フィルムなどの上に透明電極な
どを適宜形成した基板上に、ポリイミドなどの樹脂膜を
形成し、このポリイミドなどの樹脂膜をいわゆるラビン
グ処理し、かかるラビング処理された液晶用配向膜に、
液晶分子を接触させることにより配向膜近房の液晶分子
を配向させる方式が採用されている。この技術内容は、
日本学術振興会情報科学用有機材料第142委員会第5
8回合同研究会資料(平成5年11月11日〜12日開
催)などに詳細が掲載されている。
【発明が解決しようとする課題】この、ラビング法、す
なわちポリイミドやポリアミドなどの配向膜用素材を多
数の高速運動をする繊維束(例えば、ラシャの毛足の長
めのものや鹿皮など)の摩擦により配向膜を延伸させる
手法においては、局部的に摩擦が強くなったり弱くなっ
たりすることによる、液晶分子の配向の不均一性が生起
しがちである。また、繊維束を使用するため摩耗による
前記繊維束の微細な切断屑の発生、配向膜の削れ屑の発
生等、これが液晶パネルに混入し、歩留まりを低下させ
る不都合が生じる。本発明は上記の様な問題点がなく、
液晶分子の配向の均一性が優れ、微細な屑などの発生の
ない機械的強度の大きい液晶用配向膜の形成方法を提供
することを目的とする。
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1番目の発明の液晶用配向膜の形成方法
は、光エネルギーで重合可能な反磁性有機化合物からな
るモノマーを、平行磁場のもとで、基板に沈積させ、沈
積と同時に光を照射して前記モノマーを重合させて前記
基板上に樹脂膜を形成することを特徴とする。前記第1
液晶用配向膜の形成方法の発明においては、反磁性有
機化合物からなるモノマーが、芳香族環を含む反磁性有
機化合物であることが好ましい。また、前記第1の液晶
用配向膜の形成方法の発明においては、反磁性有機化合
物からなるモノマーが、下記化学式で示されるブテン酸
−ヘキシル−シアノジベンジル−エーテルであることが
好ましい。
【化2】
【発明の実施の形態】通常、よく使われているネマティ
ック液晶や、反強誘電性液晶分子や強誘電性液晶分子に
代表されるスメクティック液晶分子の配向法としては、
ラビング法に代表される液晶分子の配向法がかなりの水
準にある。しかし、このラビング法は、高速に動く繊維
束と摩擦さるべき基板との接触状態に微妙な制御を要す
る。この制御は半ば、経験的になされているのが現状で
ある。この制御が理想的でないと、液晶表示において、
スジ等のムラを発生させる。ラビング法は上記の様な機
械的なマクロな方法であり、必然的にムラが発生しやす
い。本発明による方法は、光エネルギーで重合可能な
磁性有機化合物からなるモノマー(以下単にこれを反磁
性有機化合物と略称することがある。)を、平行磁場の
もとで、基板上に沈積させ、沈積と同時に光を照射して
前記モノマーを重合させて前記基板上に樹脂膜を形成す
ることにより、沈積する反磁性有機化合物が平行磁場で
均一にその分子の方向がそろえられて沈積されるので、
磁場で非接触状態で制御されて液晶用配向膜が形成され
るため、ムラが無く原理的に均一な液晶分子の配向が可
能となり、液晶表示装置に組み込んだ場合に於いて表示
の一様性も確保される。また、従来法では、配向膜の削
り屑や、前記繊維束の切断屑が発生し、これが液晶パネ
ルに混入し、液晶表示装置に適用した場合にその製造の
歩留まりを低下させる。本発明による方法は、従来の様
なラビングを必要としないので、磨耗や削れなどによっ
て生じる屑の発生が原理的に全く無く、この点からも液
晶表示装置に適用した場合にその製造の歩留まりの向上
を促進し得る。そして、反磁性有機化合物として、光エ
ネルギーで重合可能な反磁性有機化合物からなるモノマ
ーを用いて平行磁場のもとで、基板に沈積させ、沈積と
同時に光を照射して前記モノマーを重合させて前記基板
上に樹脂膜を形成させているので、より機械的強度の大
きい配向膜を形成することができる。光を照射して光エ
ネルギーで重合を行うには、通常、高圧水銀ランプを用
いて紫外光を照射する方式が簡便である。反磁性有機化
合物とは、化合物分子そのままでは磁気モーメントがな
く、外部から印加される磁場によって磁気モーメントを
生じ、しかもその磁気モーメントが磁場とは逆向きにで
きる有機化合物である。そして光エネルギーで重合可能
な反磁性有機化合物からなるモノマーとしては、ベンゼ
ン環やその縮合環の様なナフタレンその他の芳香族縮合
環などの芳香族環を有する化合物で且つ側鎖にラジカル
重合性の不飽和2重結合を有する有機化合物が用いられ
る。配向膜が形成される基板としては、通常、ガラスや
石英などの透明基板の上に液晶表示装置の液晶パネル
を形成するのに必要な透明電極が形成されたものが用い
られる。透明電極としては通称ITOと称されるインジ
ウム錫酸化物が好ましく用いられる。そしてこれらの基
板上に、反磁性有機化合物を、平行磁場のもとで沈積さ
せる場合に用いられる装置としては、特に限定するもの
ではないが、例えば次の様な装置を用いると簡便であ
る。すなわち、石英ガラスなどから作成された真空容器
を用意し、前記基板を前記真空容器内の上の方の位置に
設置する。真空容器内の下部には反磁性有機化合物を入
れるための石英ガラス等からなる容器が設けられ、この
容器に入れられた反磁性有機化合物の揮発を促進するた
めの非磁性体からなる加熱ヒーターが前記容器の近傍に
設けられている。また、反磁性有機化合物がその容器か
ら揮発して分子流となり、上方に設置された基板に至る
間の空間に平行磁場がかかるように前記真空容器の外側
には超伝導磁石が配置されている。光エネルギーで反磁
性有機化合物からなるモノマーの重合を行うために、高
圧水銀ランプが真空容器の外側で基板面を照射できる様
な位置に配置される。反磁性有機化合物をその容器から
揮発させて、上方に設置された基板に沈積させるには、
基板の角度は揮発した反磁性有機化合物の分子流の方向
に対して、すなわちほぼ垂直方向に対して30〜60度
程度傾けた角度で設置することが基板に沈積される反磁
性有機化合物の分子の向きを特定方向に傾ける上で好ま
しい。真空容器内の圧力は、例えば10-4〜10-6To
rr程度が好ましい。平行磁場にかける磁場強度は大き
ければ大きいほど好ましく、特に限定するものではない
が通常、約20テスラ以上が望ましい。尚、必要に応じ
て基板を加熱するための非磁性体からなるヒーターを基
板の後側に設置しておくことは、反磁性有機化合物の分
子流が基板方向に飛着するのを妨げない様にするために
も好ましい。反磁性有機化合物を揮発させるにはその容
器を前述したヒーターによって加熱するが、加熱温度
は、反磁性有機化合物が揮発する温度であればよく、化
合物の種類や、装置の大きさ、真空度、目的とする沈積
スピードによって適宜設定すればよく、従って必ずしも
当該化合物の沸点以上に加熱する必要はない。反磁性有
機化合物の基板への沈積厚みは特に限定するものではな
いが0.05〜1μm程度が好ましい。
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1) 基板として、ソーダライムガラス基板の主面がSiO2
でアンダーコートされ、その上に微細加工された透明電
極(ITO電極)が設けられ、更にその上にSiO2
オーバーコート層を有する基板を用いた。反磁性有機化
合物からなるモノマーとして、(化2)に示したブテン
酸−ヘキシル−シアノジベンジル−エーテル化合物を使
用した。この物質は、ベンゼン環を分子にふくんでお
り、従ってベンゼン環に起因する電子雲の故に、反磁性
的振舞いを示す反磁性有機化合物である。この反磁性有
機化合物からなるモノマーを、平行磁場のもとで、基板
上に沈積する装置として、図1に示したような装置を使
用した。図1は本発明の液晶用配向膜の形成方法に使用
する装置の概略構成断面図である。図1において、1は
主に石英ガラスからなる真空容器、2はガラス基板、3
は非磁性であるタンタルで 構成されたヒーター、4は液
体窒素を冷却剤とした超伝導電磁石、5は反磁性有機化
合物、6は石英ガラスからなり反磁性有機化合物を入れ
て揮発させるのに用いる容器、7は反磁性有機化合物を
加熱するためのタンタルからなる加熱ヒーターである。
そして、反磁性有機化合物からなるモノマーの分子流の
基板の析出面に対して、真空容器1の外部から紫外線を
照射するための高圧水銀ランプ(図示せず)を真空容器
1の外部に設置した。また、前記ソーダライムガラス基
板2の設定の角度は揮発してくる反磁性有機化合物から
なるモノマーの分子流(垂直線方向)に対して、約50
度の角度になる様に設定した。超伝導磁石4により、真
空容器1内の磁場は約20テスラの平行磁場となるよう
に設定し、真空容器1内の真空容器内の圧力はほぼ10
-6Torrにした。石英ガラスからなる容器6を加熱ヒ
ーター7で加熱して反磁性有機化合物からなるモノマー
(化2)の温度を、約370℃に保った。かつ、基板2
へのモノマーの析出時には、基板面に前記高圧水銀ラン
プにより紫外線を照射し、モノマーを光エネルギーによ
り重合して樹脂膜とした。こうして得られた液晶用配向
膜が形成された基板を用いて、その一対の基板の主面を
対向させ、しかも一対の基板の互いの角度は、配向膜の
配向方向が240度ずれて向き合う様に、且つ、約6μ
mの間隙を保ってシール材を用いて貼り合わせ、空セル
を作製した。 この空セルに充填する液晶組成物として
は、スーパーツイスティッドネマティック液晶組成物
(メルク社製 タイプ“ZLI−2293”)を用い
た。この空セルおよび液晶組成物を約95℃に加温し
た。そして空セルの間隙に、前記液晶組成物を充填して
液晶セルを得た。液晶セルを常温まで冷却した。かくし
て得られた液晶セルの液晶の配向状態を観察したとこ
ろ、非常に均一であった。偏光板を液晶セルの両側に設
け、光学特性を評価したところ、コントラストは従来の
ポリイミド配向膜を使用して同様に作製した液晶セルに
比べて約1.5倍に向上した。また、ゴミ等の発生も少
なく、従って液晶セルの不良品の発生も少なかった。
【発明の効果】以上本発明は、液晶分子の配向の均一性
が優れ、微細な屑などの発生のない液晶用配向膜の形成
方法を提供し得る。したがって本発明方法で形成された
液晶配向膜を有する基板を用いて作製された液晶表示装
置の製造歩留まりは従来のラビング法の配向膜を用いた
ものに比べて優れており、また、液晶表示装置の表示品
位の向上を実現するに有力な液晶用配向膜の形成方法を
提供し得る。しかも本発明では、反磁性有機化合物とし
て、光エネルギーで重合可能な反磁性有機化合物からな
るモノマーを用いて平行磁場のもとで、基板に沈積さ
せ、沈積と同時に光を照射して前記モノマーを重合させ
て前記基板上に樹脂膜を形成させているので、より機械
的強度の大きい配向膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液晶用配向膜の形成方法に
使用する装置の概略構成断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2 ガラス基板 3 加熱ヒーター 4 超伝導電磁石 5 反磁性有機化合物 6 石英ガラスからなる容器 7 加熱ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−263219(JP,A) 特開 平4−9008(JP,A) 特開 平6−27471(JP,A) 特開 平3−89319(JP,A) 特開 平2−6927(JP,A) 特開 昭61−76519(JP,A) 特開 昭50−51751(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 G02F 1/141 G02F 1/13 101 G09F 9/30 C08G 69/00 C08G 73/00 C08G 77/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光エネルギーで重合可能な反磁性有機化
    合物からなるモノマーを、平行磁場のもとで、基板に沈
    積させ、沈積と同時に光を照射して前記モノマーを重合
    させて前記基板上に樹脂膜を形成することを特徴とする
    液晶用配向膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 反磁性有機化合物からなるモノマーが、
    芳香族環を含む反磁性有機化合物からなるモノマーであ
    請求項1に記載の液晶用配向膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 反磁性有機化合物からなるモノマーが、
    下記化学式で示されるブテン酸−ヘキシル−シアノジベ
    ンジル−エーテルである請求項1に記載の液晶用配向膜
    の形成方法。 【化1】
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