JP3107089B1 - 液晶配向膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 感光性基を有する膜に液晶を配向させる機能
を付与するために行う光配向法が注目されているが、そ
の膜での感光性基の無配向固定化により異方的な光反応
が起こりにくいため配向不良が生じたり、また多くの偏
光紫外線照射量を必要とし、その製造工程においてタク
トタイムが問題となっていた。 【解決手段】 基板表面に、少なくとも感光性基を有す
るシラン系化合物を含む溶液を接触させ、シラン系化合
物を化学吸着させることにより、感光基を有する薄膜が
形成される。次いで、化学吸着していない過剰な感光基
を有するシラン化合物を洗浄液に溶解させることにより
取り除く。そして所望の方向にガスを吹き付け、洗浄液
を液切りすることより化学吸着した感光基を有する膜を
配向させる。さらに所望の方向に偏向方向を有する偏光
照射を行い、化学吸着した感光基を有する膜を配向さ
せ、液晶配向膜を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＶやコンピュー
タ画像を表示するフラットパネルディスプレイに用いら
れる液晶表示パネルにおいて、液晶配向膜の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶配向膜は、まず液晶表示パネ
ルの２つの対向電極上に少なくともポリマー系配向膜材
料を含む溶液を塗布しそれを乾燥、焼成し、製膜したポ
リマー膜にラビング法や光配向法により液晶を配向させ
る機能を付与することで製造してきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリマ
ー膜はその絶縁性のため、その膜厚による駆動電圧のロ
スや焼き付きなどの表示特性が問題となっている。ま
た、ラビング法においては、膜に強力にラビング布を擦
りつけて、膜を削りとって溝を作る必要があり、液晶パ
ネルの製造工程においてその擦りくずによる発塵や、静
電気の発生によるＴＦＴの破壊等の問題があるため、最
近は感光性基を有する膜に液晶を配向させる機能を付与
するために行う光配向法が注目されているが、その膜で
の感光性基の無配向固定化により異方的な光反応が起こ
りにくいため配向不良が生じたり、また多くの偏光紫外
線照射量を必要とし、その製造工程においてタクトタイ
ムが問題となっていた。その、解決手段の１つとして過
剰な膜材料を洗浄し、洗浄液を液切りすることより感光
基を配向させる液切り配向法がある。しかしながら、そ
の液切りは、基板表面を鉛直方向にたて、重力を用いて
液切りを行う方法であり、その製造工程においてタクト
タイムが問題となっていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の液晶配向膜の製造方法は液晶表示素子における対向す
る２つの基板表面に、少なくとも感光基を有するシラン
系化合物を含む溶液を接触させ、感光基を有するシラン
系化合物を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、化学吸着していない過剰な感光基を有す
るシラン化合物を洗浄液により取り除く洗浄工程と、所
望の方向にガスを吹き付け、洗浄液を液切りすることよ
り化学吸着した感光基を有する膜を配向させる液切り配
向工程と、所望の方向に偏向方向を有する偏光照射を行
い、化学吸着した感光基を有する膜を配向させる偏光配
向工程を備えることを特徴とする。

【０００５】この方法によると形成される膜は膜厚が薄
い化学吸着膜となり、表示特性の改善とともに、所望の
方向に洗浄液を液切りを行い、化学吸着した感光基を有
する膜を配向させる液切り配向工程により、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（偏光配向工程のみ）よりも配向不良を防
ぎ、偏光紫外線照射量を少なくすることができる。ま
た、所望の方向にガスを吹き付け、洗浄液を液切りする
ことより、洗浄液はガスを吹き付けた方向にのみ短時間
で液切りをすることができる。

【０００６】前記液晶配向膜の製造方法において、感光
性基を有するシラン化合物が直鎖状炭素鎖を有すること
が好ましい。これは、シラン化合物が基板上で整然と配
列でき、高密度に化学吸着でき、配向性の優れた液晶配
向膜を製造できる。

【０００７】前記液晶配向膜の製造方法において、感光
性基を有する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好ましい。トリクロロシラン系
化合物用いると、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、シラン系化合物を高密度に化学
吸着させることができ、配向性の優れた液晶配向膜を製
造できる。

【０００８】前記液晶配向膜の製造方法において、感光
性基を有するシラン系化合物として、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。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
物からなる被膜は液晶配向においては、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。

【０００９】前記液晶配向膜の製造方法において、感光
性基としてシンナモイル基、カルコニル基を用いること
が望ましい。これらを用いることにより少ない偏光紫外
線照射量で重合させることができ、タクトタイムの短縮
が可能である。特にカルコニル基はより少ない偏光紫外
線照射量で重合させることができる。

【００１０】前記液晶配向膜の製造方法において、化学
吸着した感光性基を有するシラン系化合物の膜が単分子
膜であることが特徴である。単分子膜であることによ
り、最表面に感光性基が露出することで所望の方向への
異方的な光反応が起こしやすくなり、光配向法（偏光配
向工程）での偏光紫外線照射量を少なくすることができ
る。また感光性基を有するシラン化合物が基板上で整然
と配列するため、配向性が優れた液晶配向膜として作用
する。

【００１１】前記液晶配向膜の製造方法において、非水
系溶媒であることが好ましい。非水系溶媒であると、感
光性基を有するクロロシラン系化合物が水分との反応を
防ぐことができる。特にシリコーンは、水分の存在が少
なく、吸湿しにくいとともに、感光性基を有するクロロ
シラン化合物と溶媒和してその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。従って、感光性基を
有する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、下地層を接触させる際に、周囲雰囲気中の水
分による悪影響を防止しつつ、下地層に露出したＯＨ基
に感光性基を有するクロロシラン系化合物を化学吸着さ
せることができる。

【００１２】前記液晶配向膜の製造方法において、感光
性基を有するシラン系化合物を含む溶液に対する前記接
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感光
性基を有するトリクロロシラン化合物を含む溶液を接触
させる前記構成であると、実質的に雰囲気中の水分の悪
影響（水分と感光性基を有するトリクロロシラン化合物
との反応）を抑制できる。

【００１３】前記液晶配向膜の製造方法において、洗浄
工程における前記洗浄を非水系溶剤を用いて行うことが
好ましい。これは未反応の感光性基を有するクロロシラ
ンを水と反応させることなく除去できる。

【００１４】前記液晶配向膜の製造方法において、洗浄
工程における前記洗浄を、相対湿度３５％以下の雰囲気
中で行うことが好ましい。これは未反応の感光性基を有
するクロロシランを水と反応させることなく除去でき
る。

【００１５】前記液晶配向膜の製造方法において、液切
り配向工程におけるガスが相対湿度３５％以下であるこ
とが好ましい。これは洗浄液中の含まれる未反応の感光
性基を有するクロロシランを水と反応させることなく洗
浄液を液切りできる。

【００１６】前記液晶配向膜の製造方法において、液切
り配向工程における液切りを相対湿度３５％以下の雰囲
気中で行うことが好ましい。これは未反応の感光性基を
有するクロロシランを水と反応させることなく除去でき
る。

【００１７】前記液晶配向膜の製造方法において、液切
り配向工程における前記液切り基板表面にスリット状に
ガスを吹き付けることにより行うことを特徴とする。こ
れにより洗浄液はスリット状にガスを吹き付けた部分に
のみがより短時間で液切りをすることができる。特に沸
点が１５０℃以上の洗浄液を用いた場合は、吹き付けガ
スによって洗浄液が蒸発することなく液切りができるの
で好ましい。さらにＮ−メチル−２ピロリジノンを用い
た場合は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。

【００１８】前記液晶配向膜の製造方法において、液切
り配向工程の所望の配向方向と、前記偏光配向工程の所
望の配向工程とのなす角が４５゜以下であることを特徴
とする。基本的には前記偏光配向工程の所望の配向工程
とのなす角が０゜であることが明らかである。しかしな
がらこの場合、基板端面と所望の配向方向が直角である
と、液切り配向工程において基板端面に直角にスリット
状にガスを吹き付ける、つまり基板端面とスリットが平
行になるので、端面に洗浄液が残りやすくなる。したが
って、偏光配向工程後の液晶配向性も考慮し、前記偏光
配向工程の所望の配向工程とのなす角が４５゜以下が望
ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態では、ま
ず、液晶表示素子における対向する２つの基板表面に、
少なくとも感光性基を有するシラン系化合物を含む溶液
を接触させ、感光基を有するシラン系化合物を化学吸着
させることにより感光基を有する薄膜が形成される。次
いで、化学吸着していない過剰な感光基を有するシラン
化合物を洗浄液に溶解させることにより取り除く。そし
て所望の方向にガスを吹き付け、洗浄液を液切りするこ
とより化学吸着した感光基を有する膜を配向させる配向
させる。さらに所望の方向に偏向方向を有する偏光照射
を行い、化学吸着した感光基を有する膜を配向させ、液
晶配向膜を製造する。この方法によると形成される膜は
膜厚が薄い化学吸着膜となり、表示特性の改善ととも
に、所望の方向に洗浄液を液切りを行い、化学吸着した
感光基を有する膜を配向させる液切り配向工程により、
感光性基が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、所望の方向
にガスを吹き付け、洗浄液を液切りすることより、洗浄
液はガスを吹き付けた方向にのみ短時間で液切りをする
ことができる。

【００２０】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の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。

【００２１】上記本発明製造方法においては、用いるこ
とができるシラン化合物としては、下記のものを例示す
ることができる。 （１）ＳｉＹｐＣｌ₃−ｐ （２）ＣＨ₃−（ＣＨ₂）_rＳｉＹ_qＣｌ_3-q （３）ＣＨ₃（ＣＨ₂）_sＯ（ＣＨ₂）_tＳｉＹ_qＣｌ_3-q （４）ＣＨ₃（ＣＨ₂）_u−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（ＣＨ₂）_v−
ＳｉＹ_qＣｌ_3-q （５）ＣＦ₃ＣＯＯ（ＣＨ₂）_wＳｉＹ_qＣｌ_3-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。

【００２２】トリクロロシラン系化合物の具体例して
は、下記（６）−（１４）に示す化合物が例示できる。 （６）ＣＦ₃（ＣＨ₂）₉ＳｉＣｌ₃ （７）ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉ＯＳｉＣｌ₃₃ （８）ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（ＣＨ₂）₁₀Ｓｉ
Ｃｌ₃ （９）ＣＨ₃ＣＯＯ（ＣＨ₂）₁₅ＳｉＣｌ₃ （１０）ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇−（ＣＨ₂）₂−ＳｉＣｌ₃ （１１）ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇−Ｃ₆Ｈ₄−ＳｉＣｌ₃ （１２）Ｃ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ₂）₆−
Ｏ−ＳｉＣｌ₃ （１３）C6H5-CO-CH=CH-C6H4-O-(CH2)6-O-SiCl3 （１４）C6H5-CH=CH-CO-C6H4-O-(CH2)6-O-SiCl3 ここで化合物（１２）は感光性のシンナモイル基、化合
物（１３）（１４）も感光性のカルコニル基のを有し、
紫外線を照射することにより、感光性基部が重合する。

【００２３】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もしくはアル
コキシ基に置き扱えたイソシアネート系シラン化合物も
しくはアルコキシ系シランに置き換えることができる。
たとえば、クロロシラン（６）をイソシアネート系シラ
ン化合物もしくはアルコキシ系シラン化合物に置き換え
ると化合物（１５）、（１６）になる。 （１５）ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃ （１６）ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＮＣＯ）₃ イソシアネート系シラン化合物もしくはアルコキシ系シ
ラン化合物を用いると、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。

【００２４】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。

【００２５】下記化学式（１）に、シラン系化合物とし
てＣＦ₃−（ＣＦ₂）₇−（ＣＨ₂）₂−ＳｉＣｌ₃（化合物
（１０））をガラス基板に接触させた場合における説明
図を示す。

【００２６】

【化１】

【００２７】化学式（１）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、また湿度が低い雰囲気中
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。

【００２８】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
化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート（３
Ｍ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１種単独で用いてもよいし、相溶する
するものなら２種以上を組み合わせて用いるのもよい。
特にシリコーンは、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。従って、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、下地層を接触させる際に、周囲雰
囲気中の水分による悪影響を防止しつつ、下地層に露出
したＯＨ基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。

【００２９】また液晶表示素子における対向する２つの
基板表面としては一般的に、電極材料のＩＴＯ膜やＡｌ
膜をはじめ、保護膜のＳｉＯ₂膜やＳｉＮ_x膜、カラーフ
ィルターなどのアクリル系やシリコーン系などのポリマ
ー平坦化膜がある。本発明においてはこのうち、ＳｉＯ
₂膜やＳｉＮ_x膜は十分にシラン化合物の吸着部位（ＯＨ
基）を確保でき優れた配向特性を有する液晶配向膜を形
成できる。一方、電極材料のＩＴＯ膜やＡｌ膜などはシ
ラン化合物の吸着部位（ＯＨ基）が少なく、カラーフィ
ルターなどのアクリル系やシリコーン系などのポリマー
平坦化膜はそれがほとんど存在しないため、親水化（Ｏ
Ｈ基を生成もしくは増やす）処理が必要である。この親
水化処理として、これらの上にＳｉＯ₂膜やＳｉＮ_x膜を
設けること、もしくはＵＶ−Ｏ₃処理により表面にＯＨ
基を生成させる方法が有効である。

【００３０】また、本発明で適用できる洗浄方法は浸
漬、蒸気洗浄などがある。特に蒸気洗浄は基板全表面上
の化学吸着していない過剰なシラン化合物を蒸気の浸透
力により強力に取り除くことができる。これらの方法に
使用できる洗浄溶剤として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１種単独で用いてもよ
いし、相溶するするものなら２種以上を組み合わせて用
いるのもよい。

【００３１】さらに、本発明では液切り配向方法とし
て、基板表面にガスを吹き付けることにより洗浄液の液
切りを行う。その１つの手段としてスリット状にガスを
吹き付けることにより行うが、これにはエアナイフが有
効である。これにより洗浄液はガスを吹き付けた方向に
のみ短時間で液切りをすることができる。特に沸点が１
５０℃以上の上記の洗浄液を用いた場合は、吹き付けガ
スによって洗浄液が蒸発することなく液切りができるの
で好ましい。特にＮ−メチル−２ピロリジノンを用いた
場合は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。

【００３２】さらに、本発明で照射する偏光紫外線は３
００〜４００ｎｍ付近に波長分布を有するものであれば
よく、その照射量は３６５ｎｍで概ね５０〜２０００ｍ
Ｊ／ｃｍ²であればよい。特に１０００ｍＪ／ｃｍ²以上
では、前記液晶表示素子の配向がホモジニアス配向にな
りやすく。逆に１００ｍＪ／ｃｍ²未満では前記液晶表
示素子の配向がプレチルト配向になりやすい。

【００３３】以下、実施例に基づいて本発明の内容を説
明する。

【００３４】（実施例１）まず、本発明の液晶配向膜を
用いた液晶表示素子を簡単に説明する。図１に示すよう
に、マトリックス状に載置された第１の電極群とこの電
極群を駆動するトランジスタ群を有する第１の基板上、
および第１の電極群と対向するように載置したカラーフ
ィルタ群と第２の電極を有する第２の基板上に液晶配向
膜がある。これらの第１と第２の基板とを電極が対向す
るように位置あわせをしており、中心部にはビーズが分
散され、端面にはスペーサ入り接着剤が塗布され、約５
μｍのギャップを構成するように固定してある。そして
第１と第２の基板の隙間にＴＮ液晶が注入され、第１と
第２の裏面にはノーマリーホワイトになるように偏光板
が貼り付けられている。

【００３５】この第１と第２の基板の電極群のエリアに
シラン化合物としＣ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ₆Ｈ₄−
Ｏ−（ＣＨ₂）₆−Ｏ−ＳｉＣｌ₃を用意し、１０^-3 ｍｏ
ｌ／Ｌ のＣ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ₆Ｈ₄−Ｏ−
（ＣＨ₂）₆−Ｏ−ＳｉＣｌ₃／ヘキサメチルジシロキサ
ンのシラン化合物の溶液を作製した。そして、相対湿度
を５％以下とした無水雰囲気で、このシラン化合物溶液
に、下地層（未焼成）の形成され第１と第２の基板に印
刷機を用いて１μｍ（液膜）塗布した（薄膜形成工
程）。この後、相対湿度を５％以下とした無水雰囲気
で、この第１と第２と基板をキシレンに浸漬洗浄し、引
き上げ（洗浄工程）、相対湿度を５％以下とした無水雰
囲気で、第１と第２の基板を液晶表示素子に組み合わせ
たときにそれぞれの基板のキシレンの液切り方向が左ね
じれ９０゜になるように相対湿度を５％以下としたガス
を用いたエアナイフで液切りを行い、第１と第２と基板
上に形成された膜を液切り方向に配向させた（液切り配
向工程）。さらに通常雰囲気下で液切り方向と偏向方向
が同じ方向になるように偏光紫外線を４００ｍＪ／ｃｍ
²（ａｔ ３６５ｎｍ）照射し、偏向方向に感光性基部
を架橋させ、形成された膜を偏向方向に配向させた（偏
光配向工程）。この作製法の概念図を図２に示す。そし
て、上述した液晶配向膜を有する第１と第２を基板液晶
表示素子として組み立て、ＴＮ型液晶表示素子Ａを製作
した。

【００３６】（比較例１）液切り配向工程において、エ
アナイフを用いる方法を洗浄液から鉛直方向に引き上げ
る方法に代えたこと以外は、実施例１と同様に従来法の
ＴＮ型液晶表示素子Ｂを製作した。

【００３７】［液切り条件と製造性、表示特性］これら
の表示素子の液晶の液切り速度および初期配向調べた。
結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】以上の結果より、本発明の方法によれば従
来法と比べ液晶配向膜が表示特性は変わらないもの製造
性は優れていることがわかる。

【００４０】（実施例２）シラン化合物（薄膜成分）と
して、Ｃ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ₆Ｈ₄−Ｏ−（ＣＨ
₂）₆−Ｏ−ＳｉＣｌ₃に代えて、Ｃ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−
ＣＯ−Ｃ₆Ｈ₄−Ｏ−（ＣＨ₂）₆−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）
₃を用いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２
にかかる基板Ｃを作製した。

【００４１】［シラン化合物の違いと表示特性］実施例
３にかかるＴＮ型液晶表示素子Ｃと前記実施例１のＴＮ
型液晶表示素子Ａを用いて、これらの表示素子の液晶の
初期配向および表示特性としてコントラストを調べた。
結果を表２に示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】この結果から、シラン化合物としては、表
示特性の点でトリクロロシラン系化合物が優れているこ
とがわかる。これはトリクロロシラン系化合物用いる
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、シラン系化合物を高密度に化学吸着させること
ができ、配向性の優れた液晶配向膜を製造できるからで
ある。

【００４４】（実施例３）薄膜形成工程のシラン化合物
をＣ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ₆Ｈ₄−Ｏ−（ＣＨ₂）₆
−Ｏ−ＳｉＣｌ₃（カルコニル基含有）から、Ｃ₆Ｈ₅−
ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ₂）₆−Ｏ−ＳｉＣｌ
₃（シンナモイル基含有）、Ｃ₁₀Ｈ₂₁ＳｉＣｌ₃（感光性
基なし）に代えたこと以外は実施例１と同様にてＴＮ型
液晶表示素子Ｄ、Ｅを製作した。

【００４５】［感光性基と表示特性］実施例３にかかる
ＴＮ型液晶表示素子Ｅ、Ｆと前記実施例１のＴＮ型液晶
表示素子Ａ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。結果を表３に示す。

【００４６】

【表３】

【００４７】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のものでも、照射量を
上げることにより、液晶の初期配向および表示特性が改
善することがわかった。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
物では、全く液晶が初期配向しないことがわかった。こ
のことは、偏光照射よりに偏向方向に感光性基が重合
し、それにそって液晶が配向したためと考えられる。

【００４８】（比較例２）シラン化合物を溶解する溶剤
として、ヘキサメチルジシロキサン（直鎖状シリコー
ン）に代えて、Ｎ−メチル−２−ピロリジノンを用いた
こと以外は、実施例２と同様にして比較例５にかかるＴ
Ｎ型液晶表示素子Ｆを作製した。

【００４９】［溶剤の違いと表示特性］比較例１にかか
るＴＮ型液晶表示素子Ｆと前記実施例１のＴＮ型液晶表
示素子Ａ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。結果を表４に示す。

【００５０】

【表４】

【００５１】シリコーン溶剤を用いた方がそれ以外の溶
剤を用いたものよりも初期配向および表示特性が優れる
ことがわかった。これは、特にシリコーンは、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。従って、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
を接触させる際に、周囲雰囲気中の水分による悪影響を
防止しつつ、下地層に露出したＯＨ基にクロロシラン系
化合物を化学吸着させることができるからである。

【００５２】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。

【００５３】［実験１］以上に記載した実施例ではシラ
ン化合物溶液への浸漬を無水雰囲気下で行ったが、ここ
では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、１０、１５、２０、２５、３
０、３５、４０％の８通り設定して行ったこと以外は、
上記実施例５と同様にして基板の外観状態を肉眼観察す
るというものである。

【００５４】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４０
％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確認さ
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。

【００５５】［実験２］以上に記載した実施例では洗浄
工程における洗浄を非水系溶剤で行ったが、ここではそ
の洗浄を水で行った。実験方法としては、洗浄工程にお
ける洗浄を水で行ったこと以外は、上記実施例１と同様
にして液晶配向膜の形成された基板の外観状態を肉眼観
察するというものである。

【００５６】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物と思われる
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。

【００５７】［実験３］以上に記載した実施例では洗浄
工程における洗浄を無水雰囲気下で行ったが、洗浄工程
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、洗浄工程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１と同様に
して液晶配向膜の形成された基板の外観状態を肉眼観察
するというものである。

【００５８】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４０
％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確認さ
れた。これらのことから、洗浄工程における洗浄は、相
対湿度３５％以下の雰囲気中で行うことが好ましい。

【００５９】［実験４］以上に記載した実施例では液切
り配向工程における吹き付けガスを無水ガスで行った
が、液切り配向工程における吹きつけガスの湿度の影響
を調べた。実験方法としては、液切り工程における吹き
つけガスの相対湿度を５、１０、１５、２０、２５、３
０、３５、４０％の８通り設定して行ったこと以外は、
上記実施例１と同様にして液晶配向膜の形成された基板
の外観状態を肉眼観察するというものである。

【００６０】上記各湿度条件で作製した基板を観察した
ところ、３０％以下の湿度では、無水ガス（５％以下）
と同様な外観の基板が得られた。その一方４０％以上の
湿度では、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付着物が確認された。これらの
ことから、液切り配向工程における吹きつけガスは、相
対湿度３５％以下の雰囲気中で行うことが好ましい。

【００６１】［実験５］以上に記載した実施例では液切
り配向工程における液切りを無水雰囲気下で行ったが、
液切り配向工程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、液切り工程における周囲雰囲
気の相対湿度を５、１０、１５、２０、２５、３０、３
５、４０％の８通り設定して行ったこと以外は、上記実
施例１と同様にして液晶配向膜の形成された基板の外観
状態を肉眼観察するというものである。

【００６２】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４０
％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付着物が確認さ
れた。これらのことから、液切り配向工程における液切
りは、相対湿度３５％以下の雰囲気中で行うことが好ま
しい。

【００６３】（実施例４）洗浄液をキシレンからＮ−メ
チル−２ピロリジノン用いたこと以外は、実施例１と同
様にして実施例４にかかるＴＮ型液晶表示素子Ｇを作製
した。

【００６４】［液切り方法とその処理時間］実施例１に
かかる液切りの時間は、比較例１にかかる液切りの時間
よりも短いことがわかった。これはガスにより強制的に
液切りするためである。しかしながら、実施例１ではキ
シレンの沸点が約１４０℃と低く、ガスを吹き付け条件
によっては液切り前にがキシレンが蒸発してしまい、液
切りができない。このためこのとき実施例１にかかるＴ
Ｎ型液晶表示素子Ｋでは初期配向および表示特性が不良
となることもあった。したがって実施例１にかかる洗浄
液は１５０℃以上が有効であり、特に洗浄力の優れたＮ
−メチル−２ピロリジノンが望ましい。

【００６５】（実施例５）薄膜形成工程のシラン化合物
をＣ₆Ｈ₅−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｃ₆Ｈ₄−Ｏ−（ＣＨ₂）₆
−Ｏ−ＳｉＣｌ₃に混合比で１ｍｏｌ％のＣ₈Ｆ₁₇Ｃ₂Ｈ₄
ＳｉＣｌ₃を混合したこと以外は実施例２と同様にてＴ
Ｎ型液晶表示素子Ｌを製作した。

【００６６】（実施例６）偏光照射工程の照射量を４０
０ｍＪ／ｃｍ²から１００，１０００ｍＪ／ｃｍ²に代え
たこと以外は実施例２と同様にてＴＮ型液晶表示素子
Ｍ、Ｎを製作した。

【００６７】［液晶の配向モード］実施例７にかかるＴ
Ｎ型液晶表示素子Ｌ、実施例８にかかるＴＮ型液晶表示
素子Ｌ、Ｎと前記実施例２のＴＮ型液晶表示素子Ｂを用
いて、これらの表示素子の液晶のプレチルト角を調べ
た。結果を表５に示す。

【００６８】

【表５】

【００６９】以上のことから、本発明の機能性膜では、
シラン化合物にに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
ピック配向となることが確認された。

【００７０】また、本発明の機能性膜では、偏光配向工
程で１Ｊ／ｃｍ²（ａｔ ３６５ｎｍ）以上の照射量に
よりのホモジニアス配向になることが確認された。また
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なることが確認され
た。

【００７１】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明では液晶
表示素子における対向する２つの基板表面に、少なくと
も感光性基を有するシラン系化合物を含む溶液を接触さ
せ、感光基を有するシラン系化合物を化学吸着させるこ
とにより感光基を有する薄膜が形成される。次いで、化
学吸着していない過剰な感光基を有するシラン化合物を
洗浄液に溶解させることにより取り除く。そして所望の
方向にガスを吹き付け、洗浄液を液切りすることより化
学吸着した感光基を有する膜を配向させる配向させる。
さらに所望の方向に偏向方向を有する偏光照射を行い、
化学吸着した感光基を有する膜を配向させ、液晶配向膜
を製造する。この方法によると形成される膜は膜厚が薄
い化学吸着膜となり、表示特性の改善とともに、所望の
方向に洗浄液を液切りを行い、化学吸着した感光基を有
する膜を配向させる液切り配向工程により、感光性基が
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、所望の方向にガスを吹
き付け、洗浄液を液切りすることより、洗浄液はガスを
吹き付けた方向にのみ短時間で液切りをすることができ
る。

【００７２】また、上記シラン系化合物として、アルキ
ル基もしくはフルオロアルキル基を有することにより液
晶配向においては、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。

【００７３】さらに切り配向工程において、洗浄液の沸
点が１５０℃以上の洗浄液を用いた場合は、吹き付けガ
スによって洗浄液が蒸発することなく液切りができるの
で好ましい。さらにＮ−メチル−２ピロリジノンを用い
た場合は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。

【００７４】このような本発明の製造方法によると、均
一に基板に結合固定化してなる液晶配向膜を形成でき、
しかも長期にわたって発揮される。また、量産性に優れ
た製造方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶配向膜を用いた液晶表示素
子を説明するための概念図

【図２】本発明の１つの液晶配向膜を用いた製造方法を
説明するための概念図

【図３】従来法の１つの液晶配向膜を用いた製造方法を
説明するための概念図

【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 カラーフィルタ群 ５ 第１の電極群 ６ 第１の基板 ７ 液晶配向膜 ８ スペーサー ９ 接着剤 １０ 液晶 １１，１２ 偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 平11−149077（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−246228（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−246229（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/1333

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示素子における対向する２つの基
   板表面に、少なくとも感光性基を有するシラン系化合物
   を含む溶液を接触させ、感光基を有するシラン系化合物
   を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、 化学吸着していない過剰な感光基を有するシラン化合物
   を洗浄液により取り除く洗浄工程と、 所望の方向に洗浄液を液切りすることより化学吸着した
   感光基を有する膜を配向させる液切り配向工程と、 所望の方向に偏向方向を有する偏光照射を行い、化学吸
   着した感光基を有する膜を配向させる偏光配向工程とを
   備える液晶配向膜の製造方法において、 前記液切り配向工程が、所望の方向にガスを吹き付け、
   洗浄液を液切りすることより化学吸着した感光基を有す
   る膜を配向させる工程であることを特徴とする液晶配向
   膜の製造方法。
2. 【請求項２】 前記感光基を有する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を特徴とす
   る、請求項１記載の石勝配向膜の製造方法。
3. 【請求項３】 前記感光基を有するシラン化合物が直鎖
   状炭素鎖を有することを特徴とする請求項１もしくは２
   記載の液晶配向膜の製造方法。
4. 【請求項４】 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３記載
   の液晶配向膜の製造方法。
5. 【請求項５】 感光性基がシンナモイル基であることを
   特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶配向
   膜の製造方法。
6. 【請求項６】 感光性基が、カルコニル基であることを
   特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶配向
   膜の製造方法。
7. 【請求項７】 化学吸着した膜が単分子膜であることを
   特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液晶配向
   膜の製造方法
8. 【請求項８】 前記感光基を有するシラン化合物を含む
   溶液の溶剤として、非水系溶剤を用いることを特徴とす
   る、請求項１から７のいずれかに記載の液晶配向膜の製
   造方法。
9. 【請求項９】 前記非水系溶剤がシリコーンであること
   を特徴とする、請求項８記載の液晶配向膜の製造方法。
10. 【請求項１０】 感光基を有するシラン系化合物を含む
    溶液に対する前記接触を、相対湿度３５％以下の雰囲気
    中で行うことを特徴とする請求項１から９のいずれかに
    記載の液晶配向膜の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記洗浄工程における前記洗浄を非水
    系溶剤を用いて行うことを特徴とする請求項１から１０
    のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記洗浄工程における前記洗浄を相対
    湿度３５％以下の雰囲気中で行うことを特徴とする請求
    項１から１１のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方
    法。
13. 【請求項１３】 前記液切り配向工程におけるガスが、
    相対湿度３５％以下であることを特徴とする請求項１か
    ら１２のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記液切り配向工程における液切りを
    相対湿度３５％以下の雰囲気中で行うことを特徴とする
    請求項１から１３のいずれかに記載の液晶配向膜の製造
    方法。
15. 【請求項１５】 前記液切り配向工程を、スリット状に
    ガスを吹き付けることにより行うことを特徴とする請求
    項１から１４のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 前記洗浄液の沸点が１５０℃以上であ
    ることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載
    の液晶配向膜の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記洗浄液に、少なくともＮ−メチル
    −２ピロリジノンを用いることを特徴とする請求項１６
    記載の液晶配向膜の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記液切り配向工程の所望の配向方向
    と、前記偏光配向工程の所望の配向工程とのなす角が４
    ５゜以下であることを特徴とする請求項１から１７のい
    ずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。