JP3095542B2 - Method for producing polysilane alignment film - Google Patents

Method for producing polysilane alignment film

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JP3095542B2 JP24379392A JP24379392A JP3095542B2 JP 3095542 B2 JP3095542 B2 JP 3095542B2 JP 24379392 A JP24379392 A JP 24379392A JP 24379392 A JP24379392 A JP 24379392A JP 3095542 B2 JP3095542 B2 JP 3095542B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶配向膜等に適用可
能なポリシラン配向膜の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing a polysilane alignment film applicable to a liquid crystal alignment film and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリシランは、Si−Si結合からなる
主鎖を有する高分子化合物であり、この主鎖の特性を利
用して、特に薄膜の形で各種材料への応用が進められて
いる。例えば、ポリシラン薄膜は、分子の方向、即ちS
i−Si主鎖の方向に沿って大きな分極率を有するた
め、当該薄膜上では、同方向に沿って液晶分子が強く配
向することが確認されている。この特性に基づき、液晶
表示素子における配向膜、即ち、その液晶と接する表面
において液晶分子を一定方向に配向させる膜(液晶配向
膜)としてポリシラン薄膜を用いれば、当該素子の性能
向上が期待できる。
2. Description of the Related Art Polysilane is a polymer compound having a main chain consisting of Si--Si bonds, and its characteristics of this main chain are being applied to various materials, particularly in the form of thin films. For example, a polysilane thin film has a molecular orientation, ie, S
It is confirmed that the liquid crystal molecules are strongly aligned along the i-Si main chain along the direction of the i-Si main chain along the i-Si main chain. Based on this characteristic, if a polysilane thin film is used as an alignment film in a liquid crystal display element, that is, a film (liquid crystal alignment film) for aligning liquid crystal molecules in a certain direction on a surface in contact with the liquid crystal, the performance of the element can be expected to be improved.

【0003】従来より、ポリシラン薄膜は、スピンコー
ト法、キャスト法、LB法(ラングミュア -ブロジェッ
ト法)等の多種に亘る一般的な製膜プロセスによって形
成されている。しかしながら、これらプロセスによって
形成されたポリシラン薄膜では、ポリシラン分子の配向
が一定ではない。このため、Si−Si主鎖の特性が充
分に機能せず、各種材料として期待される性能が達成さ
れない。例えば、当該ポリシラン薄膜が上述したような
液晶配向膜として用いられる場合では、Si−Si主鎖
が一定方向に配向していないことに起因して、膜表面全
体に亘って液晶分子を均一且つ規則的に配向させること
ができない。
Conventionally, polysilane thin films have been formed by various general film forming processes such as spin coating, casting, and LB (Langmuir-Blodgett). However, in the polysilane thin film formed by these processes, the orientation of the polysilane molecules is not constant. For this reason, the characteristics of the Si-Si main chain do not function sufficiently, and the performance expected as various materials is not achieved. For example, in the case where the polysilane thin film is used as a liquid crystal alignment film as described above, the liquid crystal molecules are uniformly and regularly distributed over the entire film surface due to the Si-Si main chain not being oriented in a certain direction. Orientation cannot be achieved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたもので、その課題とするところは、Si
−Si主鎖が、全面に亘って秩序良く一定方向に配向し
たポリシラン配向膜を得ることの可能な、ポリシラン配
向膜の製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polysilane alignment film, which can obtain a polysilane alignment film in which a Si main chain is uniformly and uniformly aligned in a certain direction over the entire surface.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明のポリシ
ラン配向膜の製造方法は、 (a)基板上にポリシラン薄膜を形成する工程と、
According to the present invention, there is provided a method for producing a polysilane alignment film, comprising the steps of: (a) forming a polysilane thin film on a substrate;

【0006】(b)前記ポリシラン薄膜に、特定の一方
向に振動成分を有するエネルギー線を吸収させることに
よって、前記ポリシラン薄膜中のポリシラン分子のう
ち、前記エネルギー線の振動成分の方向と略直交する方
向に配向した成分を選択的に残存させる工程とを具備す
る。
(B) By making the polysilane thin film absorb an energy ray having a vibration component in a specific direction, of the polysilane molecules in the polysilane thin film, the direction of the vibration component of the energy ray is substantially orthogonal. Selectively leaving the component oriented in the direction.

【0007】本発明の方法によれば、工程(a)におい
て、一般的なプロセスに従ってポリシラン薄膜が形成さ
れる。次に、工程(b)において、ポリシラン薄膜中の
ポリシラン分子のうち、照射されたエネルギー線の振動
成分と同一方向または近接する方向に配向している成分
については、当該エネルギー線を吸収して異なる構造の
分子に変化すると共に、低分子量化する。一方、エネル
ギー線の振動成分の方向と略直交する方向に配向してい
る成分は、分子構造が変化せず選択的に残存する。即
ち、工程(b)の後において薄膜中に存在するポリシラ
ン分子は、ある一方向に配向した成分だけが残存する。
こうして、ポリシラン分子が一定方向に秩序良く配向し
た薄膜、即ち配向膜が得られる。以下、本発明を詳細に
説明する。
According to the method of the present invention, in step (a), a polysilane thin film is formed according to a general process. Next, in the step (b), of the polysilane molecules in the polysilane thin film, a component oriented in the same direction or a direction close to the vibration component of the irradiated energy ray absorbs the energy ray and differs therefrom. It changes into a molecule with a structure and the molecular weight is reduced. On the other hand, the component oriented in a direction substantially perpendicular to the direction of the vibration component of the energy ray selectively remains without changing the molecular structure. That is, in the polysilane molecules present in the thin film after the step (b), only a component oriented in a certain direction remains.
Thus, a thin film in which the polysilane molecules are orientated in a certain direction, ie, an alignment film, is obtained. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0008】本発明の方法において使用され得るポリシ
ランは、Si−Si主鎖を有する高分子化合物であれば
特に限定されない。具体例としては、下記一般式(1)
で表される反復単位を有するポリシランが挙げられる。
[0008] The polysilane that can be used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer compound having a Si-Si main chain. As a specific example, the following general formula (1)
And a polysilane having a repeating unit represented by the following formula:

【0009】[0009]

【化1】 式中、R1 ,R2 ,Xは夫々以下のものを示す。 R1 :炭素数1〜24の置換もしくは非置換アルキル
基、または炭素数6〜24の置換もしくは非置換アリー
ル基。 R2 :炭素数1〜24の2価の有機基。
Embedded image Where R 1 , R 2 , X indicate the following, respectively. R 1 : A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms. R 2 : Divalent organic group having 1 to 24 carbon atoms.

【0010】X:水酸基、アミノ基、カルボン酸基、ま
たはアミド結合、エステル結合、カルバメート結合、及
びカーボネート結合から成る群より選ばれた少なくとも
一種を有する親水基。
X: a hydroxyl group, an amino group, a carboxylic acid group, or a hydrophilic group having at least one selected from the group consisting of an amide bond, an ester bond, a carbamate bond, and a carbonate bond.

【0011】この反復単位(1)を有するポリシラン
は、Si−Si主鎖に対し、一方の側鎖には親水基Xを
有し、他方の側鎖に疎水基R1 を有する点、即ち両親媒
性である点で特徴的である。
The polysilane having the repeating unit (1) has a hydrophilic group X on one side chain and a hydrophobic group R 1 on the other side chain with respect to the Si—Si main chain. , Ie, amphiphilic.

【0012】本発明の方法における工程(a)では、多
種に亘る製膜プロセスが採用され得る。その具体例とし
ては、ロールコーター法、スピンキャスト法、LB法等
が挙げられる。
In the step (a) of the method of the present invention, various kinds of film forming processes can be adopted. Specific examples thereof include a roll coater method, a spin cast method, and an LB method.

【0013】これらの方法のうち、ロールコーター法及
びスピンキャスト法では、まず、ポリシランを有機溶媒
に溶解し、得られたポリマー溶液を所定の基板上に塗布
する。続いて、塗布後の基板をホットプレートまたは乾
燥機を使用して乾燥し、所定の膜厚を有するポリシラン
薄膜を形成する。
Among these methods, in the roll coater method and the spin casting method, first, polysilane is dissolved in an organic solvent, and the obtained polymer solution is applied on a predetermined substrate. Subsequently, the substrate after application is dried using a hot plate or a drier to form a polysilane thin film having a predetermined thickness.

【0014】一方、LB法による薄膜の形成は、上述し
たような反復単位(1)を有する両親媒性のポリシラン
を用いて行われる。まず、反復単位(1)を有するポリ
シランを有機溶媒に溶解し、得られたポリマー溶液を水
等の液面上に滴下する。このとき、反復単位(1)を有
するポリシランでは、親水基Xが液面に接し、疎水基R
1 が液面から遠ざかるような配向をとるため、非常に安
定した単分子膜が形成される。次に、この単分子膜を所
定の表面圧に圧縮し、膜面積を制御して該表面圧を一定
に保った状態で、予め疎水化処理等を施した基板を膜面
に対して垂直な方向に浸漬し、その後引上げる。この操
作において、基板の浸漬時もしくは引上げ時、またはそ
の両方において、基板上に前記単分子膜が移しとられ
る。引続き、この基板を浸漬する操作を複数回繰り返
し、基板上にポリシラン薄膜(累積膜)を得る。以上の
LB法による操作は、一般的なLB膜作製装置を用いて
行うことができる。
On the other hand, the formation of a thin film by the LB method is performed using an amphiphilic polysilane having the repeating unit (1) as described above. First, a polysilane having the repeating unit (1) is dissolved in an organic solvent, and the obtained polymer solution is dropped on a liquid surface such as water. At this time, in the polysilane having the repeating unit (1), the hydrophilic group X comes into contact with the liquid surface and the hydrophobic group R
1 Is oriented so as to move away from the liquid surface, so that a very stable monomolecular film is formed. Next, the monomolecular film is compressed to a predetermined surface pressure, and while the surface area is controlled and the surface pressure is kept constant, a substrate previously subjected to a hydrophobic treatment or the like is perpendicular to the film surface. Immerse in the direction, then pull up. In this operation, the monolayer is transferred onto the substrate during immersion and / or withdrawal of the substrate. Subsequently, this operation of immersing the substrate is repeated a plurality of times to obtain a polysilane thin film (cumulative film) on the substrate. The above operation by the LB method can be performed using a general LB film manufacturing apparatus.

【0015】上記の如くLB法によって形成されるポリ
シラン薄膜では、ほとんどのSi−Si主鎖が基板表面
と平行に配列し、しかも多くのポリシラン分子のSi−
Si主鎖が液面からの基板の引上げ方向に配向してお
り、膜全体に亘って分子の配列状態が既に制御されてい
る。従って、工程(a)としてLB法を採用すれば、最
終的にポリシラン分子がより高秩序に配向した配向膜を
得ることができる。
[0015] In the polysilane thin film formed by the LB method as described above, most of the Si-Si main chains are arranged parallel to the substrate surface, and the Si-Si of many polysilane molecules is formed.
The Si main chain is oriented in the direction in which the substrate is pulled from the liquid surface, and the arrangement state of the molecules is already controlled over the entire film. Therefore, if the LB method is adopted as the step (a), an alignment film in which the polysilane molecules are aligned in a higher order can be finally obtained.

【0016】本発明の方法における工程(b)では、ポ
リシラン薄膜に吸収させるエネルギー線として、例え
ば、紫外線が用いられる。当該工程では、紫外線を偏向
プリズム等の偏光子に通すことによって、特定の一方向
に振動成分を有するエネルギー、線、即ち偏光UVと
し、工程(a)で得られたポリシラン薄膜に照射する。
ここで、エネルギー線の照射量は、好ましくは約0.1
mJ/cm2 〜10 J/cm2 程度とする。
In the step (b) of the method of the present invention, for example, ultraviolet rays are used as energy rays to be absorbed by the polysilane thin film. In this step, ultraviolet rays are passed through a polarizer such as a deflecting prism, so that energy or a line having a vibration component in one specific direction, that is, polarized UV, is applied to the polysilane thin film obtained in the step (a).
Here, the irradiation amount of the energy ray is preferably about 0.1
mJ / cm 2 -10 J / cm 2 Degree.

【0017】このとき、ポリシラン薄膜中のポリシラン
分子のうち、照射されたUVの振動成分と同一方向また
は近接する方向に配向している成分については、Si−
Si主鎖がUVを吸収してシロキサン構造(Si−O構
造)からなる分子に変化し、且つ低分子量化する。一
方、UVの振動成分の方向と略直交する方向に配向して
いる成分については、Si−Si主鎖が変化せず残存す
る。
At this time, of the polysilane molecules in the polysilane thin film, the components oriented in the same direction or in the direction close to the irradiated UV vibration component are Si-
The Si main chain absorbs UV and changes into molecules having a siloxane structure (Si-O structure), and the molecular weight is reduced. On the other hand, for the component oriented in a direction substantially perpendicular to the direction of the UV vibration component, the Si-Si main chain remains without change.

【0018】工程(b)では、ポリシラン薄膜に吸収さ
れるエネルギー線の振動成分の方向を適宜設定すること
によって、当該薄膜中の特定の方向に配向するポリシラ
ン分子のみを意図的に残存させることができる。ひいて
は、あらゆる分子配列状態を有するポリシラン配向膜を
自在に製造することが可能になる。
In the step (b), by appropriately setting the direction of the vibration component of the energy ray absorbed in the polysilane thin film, it is possible to intentionally leave only the polysilane molecules oriented in a specific direction in the thin film. it can. As a result, it becomes possible to freely produce a polysilane alignment film having any molecular arrangement state.

【0019】尚、工程(a)においてLB法によりポリ
シラン薄膜を形成した場合、当該薄膜では、エネルギー
線の照射前に既にSi−Si主鎖の多くが液面からの基
板の引上げ方向に配向している。従ってこの場合、工程
(b)では、薄膜に吸収させるエネルギー線の振動成分
の方向を上記基板の引上げ方向と略直交する方向に設定
し、前記引上げ方向とは大きく異なる方向に配向した少
数のSi−Si主鎖を他の構造に変化させることが好ま
しい。こうして、ポリシラン分子が前記基板の引上げ方
向に高秩序に配向してなる配向膜を得ることができる。
When a polysilane thin film is formed by the LB method in the step (a), in the thin film, most of the Si—Si main chain is already oriented in the direction of pulling the substrate from the liquid surface before irradiation with energy rays. ing. Therefore, in this case, in the step (b), the direction of the vibration component of the energy ray to be absorbed by the thin film is set to a direction substantially perpendicular to the pulling direction of the substrate, and a small number of Si atoms oriented in a direction greatly different from the pulling direction. It is preferable to change the -Si main chain to another structure. Thus, an alignment film in which the polysilane molecules are oriented in the pulling direction of the substrate in a high order can be obtained.

【0020】本発明の方法、及び同方法によって形成さ
れるポリシラン配向膜は、液晶表示素子における配向
膜、即ち液晶配向膜に応用され得る。以下に、本発明の
方法によって得られるポリシラン配向膜を液晶配向膜と
して用いた液晶表示素子について、図1及び図2を参照
して説明する。
The method of the present invention and the polysilane alignment film formed by the method can be applied to an alignment film in a liquid crystal display element, that is, a liquid crystal alignment film. Hereinafter, a liquid crystal display device using a polysilane alignment film obtained by the method of the present invention as a liquid crystal alignment film will be described with reference to FIGS.

【0021】図1は、当該液晶表示素子の断面構造を示
す図である。同図において、111及び112 はガラス
等の素材で形成された基板であり、夫々の対向面には、
ITO(Indium Tin Oxide)等の素材からなる透明電極
121 (表示電極)及び122 (走査電極)が形成され
ている。透明電極121 及び122 の表面には、夫々、
液晶配向膜131 及び132 が形成されている。更に、
液晶配向膜131 及び132 の間には、液晶14が封入
されている。
FIG. 1 is a diagram showing a sectional structure of the liquid crystal display device. In the figure, reference numerals 11 1 and 11 2 denote substrates formed of a material such as glass.
ITO (Indium Tin Oxide), a transparent electrode 12 1 (display electrode) made of material and 12 2 (scanning electrodes) are formed. The transparent electrode 12 1 and 12 2 of the surface, respectively,
Liquid crystal alignment films 13 1 and 13 2 are formed. Furthermore,
Liquid crystal 14 is sealed between the liquid crystal alignment films 13 1 and 13 2 .

【0022】このような構造の素子において、液晶配向
膜131 及び132 には、本発明の方法により形成され
るポリシラン配向膜が用いられている。即ち、液晶配向
膜131 及び132 は、夫々透明電極121 及び122
上で本発明の方法を適用することによって形成されたポ
リシラン配向膜である。この配向膜のポリシラン分子の
配向によって、封入された液晶14の分子の配向が制御
される。
In the device having such a structure, a polysilane alignment film formed by the method of the present invention is used as the liquid crystal alignment films 13 1 and 13 2 . That is, the liquid crystal alignment films 13 1 and 13 2 correspond to the transparent electrodes 12 1 and 12 2, respectively.
It is a polysilane alignment film formed by applying the method of the present invention above. The orientation of the molecules of the enclosed liquid crystal 14 is controlled by the orientation of the polysilane molecules in the orientation film.

【0023】尚、この場合、液晶配向膜131 及び13
2 として用いられるポリシラン配向膜は半導体性を有す
るため、表示電極等の駆動部上では、短絡防止の観点か
ら、例えばポリシラン分子を全てシロキサン構造に変化
させるか、あるいは予めポリイミド等の絶縁性高分子膜
を形成して絶縁性を高めることが好ましい。図2は、図
1における液晶配向膜131 を構成するポリシラン分子
の配向状態、及びこれによって制御される液晶分子の配
向状態を模式的に示す。
In this case, the liquid crystal alignment films 13 1 and 13
Since the polysilane alignment film used as 2 has a semiconducting property, for example, all polysilane molecules are changed to a siloxane structure on the driving unit such as a display electrode, or an insulating polymer such as polyimide is used in advance to prevent short circuit. It is preferable to form a film to increase the insulating property. 2, the alignment state of the polysilane molecules constituting the liquid crystal alignment film 13 1, and the alignment state of the liquid crystal molecules is controlled by this is shown schematically in Figure 1.

【0024】同図において、液晶配向膜131 では、S
i−Si主鎖を有するポリシラン分子21が、一定方向
に配向しているのに対し、ポリシラン分子21の配向方
向以外では、Si−O構造からなるシロキサン分子22
がランダムに配列している。この液晶配向膜131 は、
本発明の方法に従って、Si−Si主鎖がランダムに配
列しているポリシラン薄膜に対し、一定方向に振動成分
を有する偏光UVを吸収させることによって形成された
ものである。即ち、前述したポリシラン薄膜に、この偏
光UVを照射すると、前記偏光UVの振動成分の方向2
4に対し略直交する方向に配向したSi−Si主鎖が残
存し、一方、前記偏光UVの振動成分の方向24と同一
方向または近接する方向に配向したSi−Si主鎖は、
UVを吸収してシロキサン構造に変化して低分子量化
し、この結果、上記の如くポリシラン分子21の配向状
態が形成されている。
In FIG. 1 , the liquid crystal alignment film 131 has S
While the polysilane molecules 21 having the i-Si main chain are oriented in a certain direction, the siloxane molecules 22 having the Si—O structure are not oriented other than the orientation direction of the polysilane molecules 21.
Are randomly arranged. This liquid crystal alignment film 13 1
According to the method of the present invention, a polysilane thin film in which Si-Si main chains are randomly arranged is formed by absorbing polarized UV having a vibration component in a certain direction. That is, when the above-mentioned polarized UV is irradiated to the above-mentioned polysilane thin film, the direction 2 of the vibration component of the polarized UV is obtained.
The Si-Si main chain oriented in a direction substantially perpendicular to 4 remains, while the Si-Si main chain oriented in the same direction as or near the direction 24 of the vibration component of the polarized UV light is:
It absorbs UV and changes into a siloxane structure to reduce the molecular weight, and as a result, the orientation state of the polysilane molecules 21 is formed as described above.

【0025】ここで、液晶配向膜131 を構成する分子
のうち、Si−Si主鎖を有するポリシラン分子21
は、主鎖の方向に沿って大きな分極率を有するため、液
晶分子23に対する配向制御能を有する。一方、シロキ
サン分子22等の他の分子は液晶分子23の配向にはほ
とんど寄与しない。よって、液晶分子23は、液晶配向
膜131 の表面付近においてポリシラン分子21の配向
方向に沿って秩序良く配向している。例えば、ブチル
(m-ヒドロキシフェニル)ポリシランを用いた場合、こ
のSi−Si主鎖に沿ってP型液晶分子が秩序良く配向
する。
[0025] Here, among the molecules constituting the liquid crystal alignment film 13 1, polysilane molecule 21 having a Si-Si backbone
Has a large polarizability along the direction of the main chain, and thus has an alignment control ability for the liquid crystal molecules 23. On the other hand, other molecules such as the siloxane molecules 22 hardly contribute to the alignment of the liquid crystal molecules 23. Thus, the liquid crystal molecules 23 are ordered well aligned in the vicinity of the surface of the liquid crystal alignment film 13 1 along the alignment direction of the polysilane molecule 21. For example, when butyl (m-hydroxyphenyl) polysilane is used, the P-type liquid crystal molecules are aligned with good order along the Si-Si main chain.

【0026】尚、このようなポリシラン配向膜を液晶配
向膜として用いた液晶表示素子では、どのような種類及
び分子量の液晶分子を用いてもよい。但し、N型液晶分
子を用いた場合、液晶分子の配向状態が若干変化する。
また、前記液晶表示素子は、一般的な液晶表示方式、即
ち、単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方
式の何れのタイプについても適用され得る。但し、後者
のタイプに適用される場合、表示電極に接する形で、薄
膜トランジスタ(TFT)、MIM素子等の駆動素子が
実装される。
In a liquid crystal display device using such a polysilane alignment film as a liquid crystal alignment film, liquid crystal molecules of any type and molecular weight may be used. However, when N-type liquid crystal molecules are used, the alignment state of the liquid crystal molecules slightly changes.
In addition, the liquid crystal display device can be applied to a general liquid crystal display system, that is, any of a simple matrix system and an active matrix system. However, when applied to the latter type, a driving element such as a thin film transistor (TFT) or an MIM element is mounted in contact with the display electrode.

【0027】ところで、従来より、液晶配向膜は、基板
上にポリイミド等の絶縁性高分子膜を形成し、その表面
にラビング処理、即ち膜表面を繊維状物質によって被覆
されたローラによって擦る(ラビングする)処理を施
し、液晶分子に対する配向制御能を付与することによっ
て形成されている。しかしながら、この方法では、ラビ
ング処理の際に静電気が発生し、素子の汚染及び破壊が
引き起こされる。また、ラビング処理は精度が不充分で
あるため、得られた液晶配向膜には、液晶分子に対する
配向制御能が膜全体に亘って均一に付与されない。
Conventionally, as a liquid crystal alignment film, an insulating polymer film such as polyimide is formed on a substrate, and the surface of the film is subjected to a rubbing treatment, that is, the film surface is rubbed with a roller covered with a fibrous substance (rubbing). ) Treatment to give alignment controllability to liquid crystal molecules. However, in this method, static electricity is generated during the rubbing treatment, which causes contamination and destruction of the device. Further, since the rubbing treatment is insufficient in accuracy, the obtained liquid crystal alignment film is not uniformly provided with the ability to control the alignment of liquid crystal molecules over the entire film.

【0028】これに対し、上述したように本発明の方法
を適用して形成したポリシラン配向膜を液晶配向膜とし
て用いた場合、当該方法がポリシラン薄膜形成及び偏光
UV照射といった化学的プロセスのみを採用しているこ
とに起因して、静電気の発生もなく、素子の汚染、破壊
等が防止される。また、得られたポリシラン配向膜から
なる液晶配向膜は、配向制御能も膜全面に亘ってムラな
く付与されており、更に、可視光領域にある光の吸収が
少ないため、光透過性にも優れている。ひいては、この
ようなポリシラン配向膜を液晶配向膜とした液晶表示素
子では、V−T特性、動画表示状態等の諸性能がより改
善される。
On the other hand, when the polysilane alignment film formed by applying the method of the present invention as described above is used as a liquid crystal alignment film, the method employs only a chemical process such as polysilane thin film formation and polarized UV irradiation. Due to this, no static electricity is generated, and contamination and destruction of the element are prevented. In addition, the obtained liquid crystal alignment film composed of a polysilane alignment film has an alignment control ability evenly provided over the entire surface of the film, and furthermore, has a small absorption of light in a visible light region, and thus has a light transmittance. Are better. As a result, in a liquid crystal display device using such a polysilane alignment film as a liquid crystal alignment film, various performances such as a VT characteristic and a moving image display state are further improved.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を実施例に沿って更に詳細に説
明する。尚、これら実施例は、本発明の理解を容易にす
る目的で記載されるものであり、本発明を特に限定する
ものではない。 実施例1 [ポリシラン配向膜の形成]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to embodiments. These examples are described for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and do not particularly limit the present invention. Example 1 [Formation of polysilane alignment film]

【0030】ブチル(m-ヒドロキシフェニル)ポリシラ
ン(平均分子量200,000)をシクロヘキサノンに
溶解し、得られた濃度0.224重量%の溶液を用い、
LB法に従って、透明基板上にポリシラン薄膜(LB
膜)を形成した。尚、LB法の条件を以下の如く設定
し、累積数2,4,6,10,20,30,40,50
の8種類のLB膜を形成した。 ・pH:7.0 ・製膜速度(基板の浸漬 -引上げ速度):5mm/cm ・表面圧力:20 dyn/cm ・水温:15.2〜15.3℃ ・室温:21〜23℃ ・基板上への単分子膜転写方法:垂直浸漬法
Dissolve butyl (m-hydroxyphenyl) polysilane (average molecular weight: 200,000) in cyclohexanone, and use the obtained solution having a concentration of 0.224% by weight.
According to the LB method, a polysilane thin film (LB) is formed on a transparent substrate.
Film) was formed. The conditions of the LB method are set as follows, and the cumulative numbers 2, 4, 6, 10, 20, 30, 40, 50
8 types of LB films were formed.・ PH: 7.0 ・ Film formation speed (substrate immersion-pulling speed): 5 mm / cm ・ Surface pressure: 20 dyn / cm ・ Water temperature: 15.2-15.3 ° C. ・ Room temperature: 21-23 ° C. ・ Substrate Method of transferring monolayer on top: vertical immersion method

【0031】続いて、平行露光機(PLA−105:ニ
コン社製)を用い、前記LB膜の表面に対して、紫外線
透過可能な偏光プリズムを介して、紫外線照射、即ち偏
光UVの照射を行った。紫外線照射量を毎分44 mJ/cm
2 に、照射時間を6分間に設定した。
Subsequently, using a parallel exposure machine (PLA-105: manufactured by Nikon Corporation), the surface of the LB film is irradiated with ultraviolet rays, that is, polarized UV rays, through a polarizing prism capable of transmitting ultraviolet rays. Was. UV irradiation at 44 mJ / cm per minute
Two The irradiation time was set to 6 minutes.

【0032】次に、紫外線照射後のLB膜、及び比較の
ため紫外線未照射のLB膜について、夫々の偏光UVス
ペクトル二色比の値から、配向秩序度Sを求めた。尚、
配向秩序度Sは、膜を構成する分子の配列及び配向状態
を定量的に表す物理量であり、下式に従って算出され
る。 S=(R−1)/(R+2) R=偏光UVスペクトル
二色比
Next, the degree of orientational order S was determined from the values of the dichroic ratios of the polarized UV spectrum of the LB film after irradiation with the ultraviolet light and the LB film not irradiated with the ultraviolet light for comparison. still,
The degree of orientational order S is a physical quantity that quantitatively represents the arrangement and orientation state of the molecules constituting the film, and is calculated according to the following equation. S = (R-1) / (R + 2) R = polarization UV spectrum dichroic ratio

【0033】図3に、LB膜の層数と配向秩序度との関
係を示す。但し、累積数0のときの配向秩序度は、後述
するような同一のポリシラン分子についてキャスト法に
よって形成された薄膜(キャスト膜)における配向秩序
度の値で近似した。
FIG. 3 shows the relationship between the number of LB films and the degree of orientational order. However, the degree of orientational order when the cumulative number was 0 was approximated by the value of the degree of orientational order in a thin film (cast film) formed by the casting method using the same polysilane molecule as described later.

【0034】同図に示す結果より、LB膜の層数、即ち
累積数が多いほど、ポリシラン分子が高秩序に配向して
いることが判る。また、偏光UVを照射することによっ
て配向秩序度が著しく向上し、優れたポリシラン配向膜
が形成されていることが判る。 [液晶表示素子での評価]
From the results shown in the figure, it is understood that the polysilane molecules are oriented in a higher order as the number of layers of the LB film, that is, the cumulative number is larger. Further, it can be seen that the degree of orientational order is significantly improved by irradiating polarized UV, and that an excellent polysilane orientation film is formed. [Evaluation with liquid crystal display element]

【0035】上記ポリシラン配向膜が形成された基板の
うち、LB膜の層数が同じもの2枚ずつを組み合わせ、
夫々常法に従って液晶セルの作製及び液晶の封入を行っ
た。こうして、前記ポリシラン配向膜を液晶配向膜とし
て有する液晶表示素子を作製した。
Of the substrates on which the polysilane alignment film is formed, two substrates having the same number of LB films are combined, and
The production of a liquid crystal cell and the enclosing of a liquid crystal were performed in accordance with the conventional methods. Thus, a liquid crystal display device having the polysilane alignment film as a liquid crystal alignment film was manufactured.

【0036】これら各素子について、封入された液晶分
子の配向状態を評価した。この評価は、従来のラビング
法により形成された液晶配向膜を有する素子に対し、画
像表示特性を比較することによって行われた。即ち、ラ
ビング法により形成された液晶配向膜を有する素子にお
ける表示特性を1として比較した。図4に、これらポリ
シラン配向膜を液晶配向膜として有する液晶表示素子に
ついて、液晶分子の配向状態(表示特性)との関係を示
す。
With respect to each of these devices, the alignment state of the enclosed liquid crystal molecules was evaluated. This evaluation was performed by comparing the image display characteristics with an element having a liquid crystal alignment film formed by a conventional rubbing method. That is, the comparison was made with the display characteristic of the device having the liquid crystal alignment film formed by the rubbing method as 1. FIG. 4 shows the relationship between the alignment state (display characteristics) of liquid crystal molecules in a liquid crystal display element having such a polysilane alignment film as a liquid crystal alignment film.

【0037】同図に示す結果より、LB膜の層数が多い
ほど、ポリシラン配向膜においてポリシラン分子が高秩
序に配向することに起因して、液晶分子の配向状態が向
上していることが判る。 実施例2 [ポリシラン配向膜の形成]
From the results shown in the figure, it can be seen that as the number of layers of the LB film is larger, the orientation state of the liquid crystal molecules is improved due to the higher order orientation of the polysilane molecules in the polysilane orientation film. . Example 2 [Formation of polysilane alignment film]

【0038】ブチル(m-ヒドロキシフェニル)ポリシラ
ン(平均分子量200,000)をシクロヘキサノンに
溶解し、得られた濃度2.5重量%の溶液を用い、スピ
ンキャスト法に従って、透明基板上にポリシラン薄膜
(キャスト膜)を形成した。スピンキャスト法の条件は
以下の如く設定した。 ・スピナー回転数:500rpm.,5sec 、2500rpm.
25sec ・室温:22℃
A butyl (m-hydroxyphenyl) polysilane (average molecular weight: 200,000) was dissolved in cyclohexanone, and the resulting solution having a concentration of 2.5% by weight was used to spin-cast a polysilane thin film on a transparent substrate. Cast film) was formed. The conditions of the spin casting method were set as follows. -Spinner rotation speed: 500rpm, 5sec, 2500rpm.
25sec ・ Room temperature: 22 ℃

【0039】続いて、平行露光機(PLA−105:ニ
コン社製)を用いて、前記キャスト膜の表面に対して、
紫外線透過可能な偏光プリズムを介して、紫外線照射、
即ち偏光UVの照射を行った。尚、本実施例では、照射
量を毎分44 mJ/cm2 に設定し、照射時間を、3分、6
分、9分、12分、15分と変化させ、紫外線照射量の
異なる5種類のキャスト膜を得た。
Subsequently, using a parallel exposure machine (PLA-105: manufactured by Nikon Corporation), the surface of the cast film was
UV irradiation through a polarizing prism capable of transmitting UV light,
That is, irradiation of polarized UV was performed. In this example, the irradiation amount was 44 mJ / cm 2 per minute. And the irradiation time is 3 minutes, 6
Minutes, 9 minutes, 12 minutes, and 15 minutes to obtain five types of cast films having different ultraviolet irradiation amounts.

【0040】次に、紫外線を6分間照射したキャスト
膜、及び比較のため紫外線未照射(照射時間0)のキャ
スト膜について、実施例1と同様に、配向秩序度Sを求
めたところ、紫外線が照射されたキャスト膜ではS=
0.5、未照射のキャスト膜ではSが略0であった。
尚、図3に、この紫外線を照射したキャスト膜における
配向秩序度の値を、LB膜の層数0における値としてプ
ロットした。
Next, for the cast film irradiated with ultraviolet rays for 6 minutes and the cast film not irradiated with ultraviolet rays (irradiation time 0) for comparison, the orientation order S was determined in the same manner as in Example 1. In the irradiated cast film, S =
S was about 0 in the unirradiated cast film.
In FIG. 3, the value of the degree of orientational order in the cast film irradiated with the ultraviolet rays is plotted as the value when the number of layers of the LB film is 0.

【0041】以上の結果より、キャスト法によって形成
されたポリシラン薄膜に対し偏光UVを照射することに
よって、配向秩序度が著しく高められ、優れたポリシラ
ン配向膜が形成されていることが判る。 [液晶表示素子での評価]
From the above results, it can be seen that by irradiating the polysilane thin film formed by the casting method with polarized UV, the degree of orientational order is remarkably increased, and an excellent polysilane oriented film is formed. [Evaluation with liquid crystal display element]

【0042】上記ポリシラン配向膜が形成された基板の
うち、紫外線の照射時間が同じもの2枚ずつを組み合わ
せ、夫々常法に従って液晶セルの作製及び液晶の封入を
行った。こうして、前記ポリシラン配向膜を液晶配向膜
として有する液晶表示素子を作製した。尚、比較のた
め、紫外線未照射のキャスト膜が形成された基板1組を
用いて液晶表示素子を作製した。これら各素子につい
て、実施例1と同様の方法で、封入された液晶分子の配
向状態(表示特性)を評価した。
Of the substrates on which the polysilane alignment film was formed, two substrates each having the same ultraviolet irradiation time were combined, and a liquid crystal cell was fabricated and a liquid crystal was sealed in accordance with a conventional method. Thus, a liquid crystal display device having the polysilane alignment film as a liquid crystal alignment film was manufactured. For comparison, a liquid crystal display device was manufactured using one set of substrates on which a cast film not irradiated with ultraviolet light was formed. For each of these devices, the orientation state (display characteristics) of the sealed liquid crystal molecules was evaluated in the same manner as in Example 1.

【0043】図5に、これらのポリシラン配向膜を液晶
配向膜として有する液晶表示素子について、キャスト膜
に対する紫外線の照射時間と、液晶分子の配向状態(表
示特性)との関係を示す。
FIG. 5 shows the relationship between the irradiation time of ultraviolet light to the cast film and the alignment state of liquid crystal molecules (display characteristics) in a liquid crystal display element having such a polysilane alignment film as a liquid crystal alignment film.

【0044】同図に示す結果より、紫外線の照射時間が
適度に長いほど、ポリシラン配向膜においてポリシラン
分子が高秩序に配向することに起因して、液晶分子の配
向状態が向上することが判る。
From the results shown in the figure, it can be understood that the longer the irradiation time of the ultraviolet rays is, the more the polysilane molecules are oriented in the polysilane alignment film in a higher order, and thus the alignment state of the liquid crystal molecules is improved.

【0045】尚、図4に、紫外線の照射時間6分のキャ
スト膜を液晶配向膜として有する液晶表示素子の表示特
性の値を、LB膜の層数0の場合における値としてプロ
ットした。
FIG. 4 plots the values of the display characteristics of a liquid crystal display element having a cast film as a liquid crystal alignment film having a UV irradiation time of 6 minutes as values when the number of LB films is zero.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ポリシラン分子のSi−Si主鎖が、全面に亘って秩序
良く一定方向に配向したポリシラン配向膜を得ることが
できる。このポリシラン配向膜は、Si−Si主鎖の特
性を利用して液晶配向膜等の各種材料に好適に用いるこ
とができ、その工業的価値は極めて大きい。
As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to obtain a polysilane alignment film in which the Si—Si main chain of the polysilane molecule is uniformly and uniformly oriented in the entire surface. This polysilane alignment film can be suitably used for various materials such as a liquid crystal alignment film by utilizing the characteristics of the Si-Si main chain, and its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法によって形成されるポリシラン配
向膜を用いた液晶表示素子の構造を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a liquid crystal display device using a polysilane alignment film formed by a method of the present invention.

【図2】本発明の方法によって形成されるポリシラン配
向膜を液晶配向膜として用いた場合における、当該膜を
構成するポリシラン分子の配向状態、及びこれによって
制御される液晶分子の配向状態を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the alignment state of polysilane molecules constituting the film and the alignment state of liquid crystal molecules controlled by using the polysilane alignment film formed by the method of the present invention as a liquid crystal alignment film. FIG.

【図3】ポリシラン配向膜(LB膜)の層数と、ポリシ
ラン配向膜の配向秩序度との関係を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between the number of polysilane alignment films (LB films) and the degree of orientational order of the polysilane alignment films.

【図4】ポリシラン配向膜(LB膜)の層数と、液晶表
示素子における液晶分子の配向状態との関係を示す特性
図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between the number of layers of a polysilane alignment film (LB film) and an alignment state of liquid crystal molecules in a liquid crystal display element.

【図5】ポリシラン配向膜(キャスト膜)に対する紫外
線の照射時間と、液晶表示素子における液晶分子の配向
状態との関係を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an irradiation time of ultraviolet light to a polysilane alignment film (cast film) and an alignment state of liquid crystal molecules in a liquid crystal display element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

111 ,112 …基板、121 ,122 …透明電極、1
1 ,132 …液晶配向膜、14…液晶、21…ポリシ
ラン分子、22…シロキサン分子、23…液晶分子、2
4…偏光UVの振動成分の方向
11 1 , 11 2 ... substrate, 12 1 , 12 2 ... transparent electrode, 1
3 1 , 13 2 : liquid crystal alignment film, 14: liquid crystal, 21: polysilane molecule, 22: siloxane molecule, 23: liquid crystal molecule, 2
4: Direction of vibration component of polarized UV

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 伸次 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 早瀬 修二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 平3−252606(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 530 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Shinji Murai 1 Toshiba-cho, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Research Institute, Inc. (72) Shuji Hayase 1 Toshiba-cho, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Address Toshiba Research Institute, Inc. (56) References JP-A-3-252606 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337 530

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (a)基板上にポリシラン薄膜を形成す
る工程と、 (b)前記ポリシラン薄膜に、特定の一方向に振動成分
を有するエネルギー線を吸収させることによって、前記
ポリシラン薄膜中のポリシラン分子のうち、前記エネル
ギー線の振動成分の方向と略直交する方向に配向した成
分を選択的に残存させる工程と、を具備するポリシラン
配向膜の製造方法。
(A) forming a polysilane thin film on a substrate; and (b) causing the polysilane thin film to absorb an energy ray having a vibration component in a specific direction, thereby forming a polysilane in the polysilane thin film. Selectively resting, among the molecules, a component oriented in a direction substantially perpendicular to the direction of the vibration component of the energy ray.
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