JP3236586B2 - Method for manufacturing substrate with liquid crystal alignment film - Google Patents
Method for manufacturing substrate with liquid crystal alignment filmInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネル用
部材である液晶配向膜付き基板の製造方法に関し、より
詳しくは偏光紫外線を用いて被膜構成分子を一定方向に
配向させる液晶配向膜の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a substrate having a liquid crystal alignment film as a member for a liquid crystal display panel, and more particularly, to a method for manufacturing a liquid crystal alignment film in which molecules constituting a coating film are aligned in a certain direction using polarized ultraviolet rays. About the method.
【従来の技術】従来、液晶表示パネル用の液晶配向膜
は、電極の形成された基板の表面に成膜性を有する化合
物を溶解した溶液を塗布し、焼成して被膜となし、しか
る後にこの被膜の表面を布等で一定方向に強く擦る方法
(ラビング法)により製造されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal alignment film for a liquid crystal display panel is formed by applying a solution in which a compound having a film forming property is dissolved on the surface of a substrate on which electrodes are formed, and baking to form a film. It is manufactured by a method (rubbing method) of strongly rubbing the surface of the coating with a cloth or the like in a certain direction.
【0002】ところが、ラビング法によると、布や被膜
表面から発生する繊維くずや擦りくずが表示ムラの原因
となるとともに、擦りによって静電気が発生し、この静
電気が基板上に形成されたトランジスタを損傷させる原
因となる。更に、基板面積が大きい場合にはラビングむ
らが生じ、このむらが液晶配向欠陥の原因となる。However, according to the rubbing method, fiber scraps and scraps generated from the surface of a cloth or a coating cause display unevenness, and rubbing generates static electricity, which damages a transistor formed on a substrate. This can cause Furthermore, when the substrate area is large, rubbing unevenness occurs, and this unevenness causes a liquid crystal alignment defect.
【0003】そこで、このような問題を解消するため
に、光配向法が開発され実用化されつつある。光配向法
は偏光紫外線を用いて被膜構成分子を一定方向に配向さ
せる方法であり、基板面に直接接触しない非接触式であ
るので、擦りくずの発生や静電気の発生といった問題が
生じない。しかしながら、この技術は未だ発展途上の技
術であり、例えば配向のために大量の紫外線を必要とす
る、製造時間が長くなる、十分な配向性が得れないなど
の課題を抱えている。よって、配向性の向上とともに一
層の生産性の向上が求められている。[0003] In order to solve such a problem, a photo-alignment method has been developed and put into practical use. The photo-alignment method is a method of orienting coating constituent molecules in a certain direction using polarized ultraviolet rays, and is a non-contact type which does not directly contact the substrate surface, so that problems such as generation of scraps and generation of static electricity do not occur. However, this technique is still an evolving technique, and has problems such as requiring a large amount of ultraviolet light for orientation, prolonging the production time, and failing to obtain sufficient orientation. Therefore, further improvement in productivity as well as improvement in orientation is required.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、より少ない紫外線照射量でもって液晶配向性に優れ
た配向膜を製造できる方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, an object of the present invention is to provide a method capable of producing an alignment film having excellent liquid crystal alignment with a smaller amount of ultraviolet irradiation.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、偏光紫外
線を用いた光配向法に関し鋭意研究を行い、被膜構成分
子が動き易い状態で偏光紫外線を照射すると配向効率が
格段に高まることを見いだし、下記構成の本発明を完成
するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies on a photo-alignment method using polarized ultraviolet light, and have found that when polarized ultraviolet light is irradiated in a state where the film constituent molecules are easily moved, the alignment efficiency is significantly improved. The present inventors have completed the present invention having the following configuration.
【0006】すなわち、本発明は、液晶表示パネル用基
板の表面に感光性基を有する化合物を塗布し塗膜を形成
する塗膜形成工程と、前記塗膜面に偏光紫外線を照射
し、偏光紫外線の偏光方向に対応する方向に化合物分子
を配向させる紫外線照射工程と、前記紫外線照射工程の
後、前記塗膜を焼成する焼成工程とを、少なくとも備え
る液晶配向膜付き基板の製造方法であることを特徴とす
る。That is, the present invention provides a coating film forming step of applying a compound having a photosensitive group to the surface of a liquid crystal display panel substrate to form a coating film, and irradiating the coating film surface with polarized ultraviolet light. An ultraviolet irradiation step of orienting the compound molecules in a direction corresponding to the polarization direction of, and a baking step of baking the coating film after the ultraviolet irradiation step, a method for manufacturing a substrate with a liquid crystal alignment film, at least comprising: Features.
【0007】この構成は、基板面に化合物を塗布した
後、基板を焼成する前に塗膜面に偏光紫外線を照射する
ことを特徴とするが、焼成前であると塗膜が未だ硬化し
ていないので、塗膜構成分子が動き易い状態にある。し
たがって、この段階の塗膜に偏光紫外線を照射すると、
より少ない偏光紫外線エネルギーでもって塗膜構成分子
を特定方向に配向させることができる。他方、偏光紫外
線照射により特定方向に配向させられた分子は、その後
行う焼成工程において、特定方向への配向性(異方性)
を保持したままで重合・硬化または再配列する。よっ
て、上記構成によると、ラビングレスの液晶配向膜付き
基板を生産効率よく製造することができる。This configuration is characterized in that after coating the compound on the substrate surface and before baking the substrate, the coating film surface is irradiated with polarized ultraviolet light. However, before the firing, the coating film is still hardened. Therefore, the coating film constituting molecules are easily moved. Therefore, when the coating film at this stage is irradiated with polarized ultraviolet light,
The coating film constituting molecules can be oriented in a specific direction with less polarized ultraviolet energy. On the other hand, the molecules oriented in a specific direction by irradiation with polarized ultraviolet rays will have orientation (anisotropic) in a specific direction in a subsequent firing step.
Polymerization / curing or rearrangement while maintaining Therefore, according to the above configuration, a rubbingless substrate with a liquid crystal alignment film can be manufactured with high production efficiency.
【0008】上記構成の本発明製造方法は、更に次のよ
うに構成することができる。前記紫外線照射工程を、感
光性基を有する化合物分子同士を偏光紫外線の偏光方向
に対応する方向に光重合反応させる工程とし、前記焼成
工程を、化合物分子同士および/又は化合物分子と基板
面とを熱重合反応させる工程とすることができる。The manufacturing method of the present invention having the above configuration can be further configured as follows. The ultraviolet irradiation step is a step of causing a photopolymerization reaction between compound molecules having a photosensitive group in a direction corresponding to the polarization direction of polarized ultraviolet light, and the baking step is performed by causing the compound molecules and / or the compound molecule to adhere to the substrate surface. A step of performing a thermal polymerization reaction can be provided.
【0009】一般に、分子集合群に偏光紫外線を照射す
ると、紫外線エネルギーを受けて分子が偏光紫外線に対
応する特定の方向に配向する。しかし、物理的・化学的
拘束力の弱い配向であると、その後外部からエネルギー
が加わると、そのエネルギーに対応する方法に再配向
し、最初の配向状態が変化してしまうことになる。然る
に、上記構成では、紫外線照射工程において化合物分子
を偏光方向に対応する方向に光重合反応させ、化合分子
相互を化学的に連結結合させる。よって、配向状態が安
定化し、その後外部より加わるエネルギー(焼成時の熱
や配向膜面に対する擦り等)によって配向状態が変化し
難い。In general, when a group of molecules is irradiated with polarized ultraviolet rays, the molecules receive ultraviolet energy and the molecules are oriented in a specific direction corresponding to the polarized ultraviolet rays. However, if the orientation is weak in physical and chemical constraints, when energy is subsequently applied from the outside, the orientation is re-oriented to a method corresponding to the energy, and the initial orientation state changes. However, in the above configuration, in the ultraviolet irradiation step, the compound molecules are photopolymerized in a direction corresponding to the polarization direction, and the compound molecules are chemically linked to each other. Therefore, the alignment state is stabilized, and the alignment state is unlikely to change due to externally applied energy (heat during firing, rubbing against the alignment film surface, and the like).
【0010】更に、上記構成では、化合物分子同士およ
び/又は化合物分子と基板面とを熱重合反応させる焼成
工程を採用しているので、この焼成工程により塗膜中の
化合物分子が重合硬化して堅固な被膜が形成されるとと
もに、この堅固な被膜が基板面に強力に結着される。よ
って、この構成によると、安定した配向性を有し、かつ
耐久性および基板面への結着性に優れた液晶配向膜付き
基板を得られる。Further, in the above-described structure, a baking step of thermally polymerizing the compound molecules and / or the compound molecules with the substrate surface is employed, so that the baking step causes the compound molecules in the coating film to polymerize and harden. A firm film is formed, and the firm film is strongly bonded to the substrate surface. Therefore, according to this configuration, it is possible to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film having stable alignment properties, and having excellent durability and binding properties to the substrate surface.
【0011】ここで、上記光重合反応とは、偏光紫外線
の偏光方向に対応する方向の感光性基が光エネルギーを
受けて励起されて、感光性基部分を介して分子相互が化
学的に連結結合(架橋結合)される反応をいう。また、
熱重合反応とは、焼成時の熱エネルギーにより、分子相
互および/または分子と基板面とが化学反応することを
いう。熱重合反応としては、脱水縮合反応が例示でき
る。Here, the photopolymerization reaction means that a photosensitive group in a direction corresponding to the polarization direction of polarized ultraviolet rays is excited by receiving light energy, and molecules are chemically linked to each other via the photosensitive group portion. It refers to a reaction that is bonded (cross-linked). Also,
The thermal polymerization reaction refers to a chemical reaction between molecules and / or molecules and a substrate surface due to thermal energy at the time of firing. Examples of the thermal polymerization reaction include a dehydration condensation reaction.
【0012】本発明製造方法においては、また前記紫外
線照射工程を、化合物分子同士を偏光紫外線の偏光方向
に対応する方向に光重合反応させることのできる紫外線
量で紫外線照射する工程とし、前記焼成工程を、塗膜中
の化合物を熱溶融させることのできる温度で加熱する工
程とすることができる。In the method of the present invention, the step of irradiating the ultraviolet rays may be a step of irradiating the compound molecules with ultraviolet rays in an amount capable of causing a photopolymerization reaction between the compound molecules in a direction corresponding to the polarization direction of the polarized ultraviolet rays. May be a step of heating at a temperature at which the compound in the coating film can be thermally melted.
【0013】この構成は、化合物分子が光重合する程度
の偏光紫外線量を照射し、かつ塗膜の化合物を熱溶融さ
せることのできる温度で焼成する点に特徴を有するが、
固体状の化合物集合群を溶融温度以上の温度で加熱する
と、溶融により分子相互の拘束が解き放たれるので、個
々の化合物分子が動き易くなる。よって、熱溶融後の冷
却過程で化合物分子が再配列され、緻密で均質な被膜が
形成される。そして、化合物分子の再配列に際しても、
化合物分子の異方性、配向性が影響するので、紫外線照
射工程で形成した配向状態が維持され、その結果とし
て、この構成によると、緻密で均質なラビングレスの配
向膜を生産性よく製造することができる。なお、この構
成は、熱重合性を有しない化合物を用いた場合に特に有
効である。This structure is characterized in that the compound is irradiated with a polarized ultraviolet ray to such an extent that the compound molecules are photopolymerized and baked at a temperature at which the compound of the coating film can be melted by heat.
When the solid compound aggregate is heated at a temperature equal to or higher than the melting temperature, the binding between the molecules is released by the melting, so that the individual compound molecules can move easily. Therefore, the compound molecules are rearranged in the cooling process after the heat melting, and a dense and uniform film is formed. And when rearranging compound molecules,
Since the anisotropy and orientation of the compound molecules influence, the alignment state formed in the ultraviolet irradiation step is maintained. As a result, according to this configuration, a dense and uniform rubbingless alignment film is manufactured with high productivity. be able to. This configuration is particularly effective when a compound having no thermopolymerizability is used.
【0014】上記本発明の各態様における焼成工程で
は、好ましくは400℃以下の温度で焼成を行うのがよ
い。焼成温度が400℃を越えると、偏光紫外線照射に
より形成させた配向が消失するとともに、配向膜材料の
分解が始まる等の不都合が生じるからである。In the firing step in each of the above aspects of the present invention, firing is preferably performed at a temperature of 400 ° C. or less. If the firing temperature exceeds 400 ° C., the alignment formed by the irradiation of polarized ultraviolet rays disappears, and inconveniences such as the decomposition of the alignment film material being started occur.
【0015】本発明製造方法においては、以上に記載し
た各構成における塗膜形成工程を、感光性基を有する化
合物を溶媒に溶解または分散した溶液となし、この溶液
を液晶表示パネル用基板の表面に塗布する工程と、化合
物溶液の塗布の後、塗布面から溶媒を除去する乾燥工程
とを備えたものとすることができる。この構成である
と、基板面に感光性基を有する化合物を薄く均一に塗布
することができるとともに、塗布面から溶媒を除去した
後に偏光紫外線を照射するので、紫外線エネルギーが塗
膜中の溶媒に吸収されることがない。よって、偏光紫外
線照射量との関係における配向効率が一層高まる。In the manufacturing method of the present invention, the step of forming a coating film in each of the above-described structures is performed by dissolving or dispersing a compound having a photosensitive group in a solvent, and the solution is formed on the surface of a substrate for a liquid crystal display panel. And a drying step of removing the solvent from the application surface after the application of the compound solution. With this configuration, the compound having a photosensitive group can be thinly and uniformly applied to the substrate surface, and since polarized light is irradiated after removing the solvent from the coated surface, ultraviolet energy is applied to the solvent in the coating film. It is not absorbed. Therefore, the alignment efficiency in relation to the amount of polarized ultraviolet light irradiation is further increased.
【0016】また、乾燥工程を備えた上記製造方法にお
いては、乾燥工程の後、塗膜面を洗浄液で洗浄する洗浄
工程を付加することができる。塗膜面を洗浄すると、過
剰の化合物分子が除去されて単分子層状の塗膜が形成で
き、単分子層状の極薄の塗膜であると、偏光紫外線照射
工程における照射効果が高まる。よって、効率よく液晶
配向特性に優れた配向膜が得れる。In the above-described manufacturing method having a drying step, a washing step of washing the coating film surface with a washing liquid after the drying step can be added. When the coating surface is washed, excess compound molecules are removed to form a monomolecular layer-like coating film. When the monomolecular layer-like ultrathin coating film is used, the irradiation effect in the polarized ultraviolet irradiation step is enhanced. Therefore, an alignment film having excellent liquid crystal alignment characteristics can be obtained efficiently.
【0017】本発明製造方法においては、以上に記載し
た各構成において、前記化合物として感光性基を有する
ポリイミドまたは感光性基を有するポリイミド前駆体を
用いることができる。ところで、ポリイミドは成膜性や
耐薬品性がよいことから、従来より配向膜材料として使
用されており、ポリイミド配向膜の製造方法としては、
基板への塗布→乾燥→焼成→ラビング処理の製造手順が
採用されている。従来法において製造の最終段階で配向
処理(ラビング処理)が行われている理由は、焼成前の
軟弱な塗膜にラビング処理を行うと塗膜が変形等するこ
と、及びポリアミック酸などのポリイミド前駆体を使用
した場合、焼成により前駆体を熱重合してポリイミドに
した後、配向処理をすべきと考えられていたためであ
る。In the production method of the present invention, in each of the structures described above, a polyimide having a photosensitive group or a polyimide precursor having a photosensitive group can be used as the compound. By the way, since polyimide has good film-forming properties and chemical resistance, it has been conventionally used as an alignment film material.
A manufacturing procedure of application to a substrate → drying → firing → rubbing treatment is employed. The reason why the orientation treatment (rubbing treatment) is performed at the final stage of the production in the conventional method is that when the rubbing treatment is performed on the soft coating film before firing, the coating film is deformed, and the polyimide precursor such as polyamic acid is used. This is because, when a body was used, it was considered that an alignment treatment should be performed after the precursor was thermally polymerized into a polyimide by firing.
【0018】このような従来法に対し、本発明では、ポ
リイミド、ポリイミド前駆体のいずれを用いる場合であ
っても、塗布→(乾燥→)偏光紫外線照射→焼成の製造
手順により液晶配向膜を製造するが、この製造手順であ
ると、偏光紫外線の照射効率がよいので、少ない量の偏
光紫外線の照射でもって、塗膜を構成している化合物分
子を特定方向に配向させることができる。また、ポリイ
ミド等であっても、偏光紫外線で配向処理するこの製造
方法によると、擦りくずや静電気の発生がないので、製
造歩留りや配向膜の信頼性が高まる。In contrast to such a conventional method, in the present invention, a liquid crystal alignment film is manufactured by a manufacturing procedure of coating → (drying) → polarizing ultraviolet irradiation → firing regardless of whether polyimide or polyimide precursor is used. However, according to this manufacturing procedure, since the irradiation efficiency of polarized ultraviolet light is high, the compound molecules constituting the coating film can be oriented in a specific direction by irradiation of a small amount of polarized ultraviolet light. Further, even in the case of polyimide or the like, according to this manufacturing method in which the alignment treatment is performed with polarized ultraviolet rays, there is no generation of abrasion and static electricity, so that the manufacturing yield and the reliability of the alignment film are improved.
【0019】ここで、この製造方法において、感光性基
を有す化合物(被膜材料)としてポリイミド自体を用い
る場合には、好ましくは焼成工程における焼成温度をポ
リイミドの熱溶融温度以上とする。熱溶融温度以上に加
熱すると、ポリイミド集合体が溶融して分子が動き易く
なるため、特定方向に再配列される。また、塗膜面の凹
凸が癒される結果、均一で緻密な被膜を形成することが
できる。Here, in this production method, when polyimide itself is used as the compound having a photosensitive group (coating material), the firing temperature in the firing step is preferably higher than the thermal melting temperature of the polyimide. When heated to a temperature higher than the heat melting temperature, the polyimide aggregate is melted and the molecules are easily moved, so that the polyimide aggregate is rearranged in a specific direction. Further, as a result of the unevenness of the coating film being healed, a uniform and dense coating can be formed.
【0020】他方、被膜材料としてポリイミド前駆体を
用いる場合には、好ましくはポリイミド前駆体の熱重合
温度以上で焼成し、より好ましくはポリイミド前駆体の
熱重合温度以上でかつ分解温度以下の温度で焼成する。
熱重合温度以上の温度で焼成を行うと、ポリイミド前駆
体が重合硬化してポリイミドからなる堅固な被膜を形成
することができる。なお、ポリイミド前駆体からなる塗
膜に偏光紫外線を照射すると、前駆体が特定方向に配向
するか、または前駆体が特定方向に光重合するか、また
は感光性基部分が分解する等して前駆体分子が異方性を
有するようになる。そして、この時に形成された特性
は、その後行う焼成で完全に失われることがないので、
焼成後の被膜は配向性を有するものになる。つまり、ポ
リアミド前駆体を用いた場合であっても、本発明の所定
の効果が得られる。On the other hand, when a polyimide precursor is used as the coating material, it is preferably fired at a temperature higher than the thermal polymerization temperature of the polyimide precursor, and more preferably at a temperature higher than the thermal polymerization temperature of the polyimide precursor and lower than the decomposition temperature. Bake.
When calcination is performed at a temperature equal to or higher than the thermal polymerization temperature, the polyimide precursor is polymerized and cured to form a firm film made of polyimide. When the coating film composed of the polyimide precursor is irradiated with polarized ultraviolet light, the precursor is oriented in a specific direction, or the precursor is photopolymerized in a specific direction, or the photosensitive group portion is decomposed, and so on. The body molecules have anisotropy. And since the characteristics formed at this time are not completely lost in the subsequent firing,
The fired film has orientation. That is, the predetermined effect of the present invention can be obtained even when the polyamide precursor is used.
【0021】また、以上に記載した各構成においては、
前記化合物として直鎖状炭素鎖を含むシラン系化合物を
用いることができる。直鎖状炭素鎖を含むシラン系化合
物は、化学結合により基板面に強固に結着させることが
でき、吸着分子からなる単分子層状の被膜を形成させ易
い。そして、直鎖状炭素鎖を含むシラン系化合物からな
る単分子層状の被膜(吸着分子の集合群からなる被膜)
は、偏光紫外線の照射により液晶配向性を付与するのに
好都合な構造を有するので、より少ない量の偏光紫外線
の照射により液晶配向性に優れたラビングレスの配向膜
が形成することができる。In each of the configurations described above,
As the compound, a silane compound containing a linear carbon chain can be used. The silane-based compound containing a linear carbon chain can be firmly bound to the substrate surface by chemical bonding, and it is easy to form a monomolecular layer film composed of adsorbed molecules. And, a monomolecular layer coating (a coating consisting of a group of adsorbed molecules) composed of a silane compound containing a linear carbon chain
Has a structure that is convenient for imparting liquid crystal orientation by irradiation with polarized ultraviolet rays, so that a rubbingless alignment film having excellent liquid crystal orientation can be formed by irradiation with a smaller amount of polarized ultraviolet rays.
【0022】また、以上に記載した各構成においては、
感光性基としてシンナモイル基を有する化合物を用いる
ことができる。シンナモイル基は光感応性に優れるの
で、偏光紫外線の照射により配向性を付与するのに都合
がよい。In each of the configurations described above,
A compound having a cinnamoyl group as a photosensitive group can be used. Since the cinnamoyl group is excellent in photosensitivity, it is convenient to impart orientation by irradiation with polarized ultraviolet rays.
【0023】また、以上に記載した各構成においては、
感光性基としてカルコニル基を有する化合物を用いるこ
とができる。カルコニル基の炭素炭素二重結合部分は特
に光感応性が高く、偏光紫外線の照射により炭素炭素二
重結合部分で分子同士が架橋結合して安定な配向構造を
形成する。よって、光配向性用の液晶配向膜材料として
特に都合がよい。In each of the configurations described above,
A compound having a chalconyl group as a photosensitive group can be used. The carbon-carbon double bond part of the chalconyl group has particularly high photosensitivity, and the molecules are cross-linked at the carbon-carbon double bond part by irradiation with polarized ultraviolet rays to form a stable alignment structure. Therefore, it is particularly convenient as a liquid crystal alignment film material for photo alignment.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
本発明は基板上に液晶配向膜を形成する液晶配向膜付き
基板の製造方法に関する。その典型な実施の形態は、先
ず成膜性を備えかつ感光性基を有する化合物を溶媒に溶
解し溶液となし、この溶液を液晶表示パネル用基板の表
面に塗布し乾燥して塗膜となした後、塗膜面に偏光紫外
線を照射し、塗膜中の化合物分子を特定方向に配向させ
る。しかる後、塗膜を焼成して、液晶配向特性を備えた
堅固な被膜を基板上に形成する製法である。この本発明
製造方法を従来法との関連において説明する。Embodiments of the present invention will be described.
The present invention relates to a method for manufacturing a substrate provided with a liquid crystal alignment film for forming a liquid crystal alignment film on a substrate. In a typical embodiment, a compound having film-forming properties and having a photosensitive group is first dissolved in a solvent to form a solution, and this solution is applied to the surface of a liquid crystal display panel substrate and dried to form a coating film. After that, the surface of the coating film is irradiated with polarized ultraviolet light to orient the compound molecules in the coating film in a specific direction. Thereafter, the coating is fired to form a solid coating having liquid crystal alignment characteristics on the substrate. The manufacturing method of the present invention will be described in relation to a conventional method.
【0025】従来法では、成膜性材料を含む溶液を基板
面に塗布した後、塗膜面を焼成して成膜性化合物を堅固
な被膜となし、しかる後に、被膜面にラビングを施して
配向性を付与していた。従来法でこのような製造手順を
採用したのは、焼成前の塗膜は未重合・未硬化状態であ
り軟弱であるので、この表面を布等で擦ると、塗膜が剥
がれたり変形したりする。このため、先ず焼成を行って
塗膜を重合・硬化させ、被膜を基板面に強力に結着させ
たのである。In the conventional method, after a solution containing a film-forming material is applied to a substrate surface, the surface of the coating film is baked to form a film-forming compound into a firm film, and then the film surface is rubbed. Orientation was provided. The reason for adopting such a manufacturing procedure in the conventional method is that the coating before baking is in an unpolymerized and uncured state and is soft, so if this surface is rubbed with a cloth or the like, the coating may peel or deform. I do. For this reason, baking was first performed to polymerize and cure the coating film, and the coating film was strongly bonded to the substrate surface.
【0026】また、従来では配向処理に偏光紫外線を用
いる方法であっても、焼成後に偏光紫外線を照射する手
順が採用されていた。この理由は、従来の製造ラインが
製造工程の最終段階で配向処理を行うように組み立てら
れていたこと、またこのようにすることが当該分野にお
ける常識であったこと、更には焼成前に配向処理を行う
と、焼成により配向状態が壊れてしまうと考えられてい
たこと等が挙げられる。Conventionally, even in the method using polarized ultraviolet rays for the alignment treatment, a procedure of irradiating polarized ultraviolet rays after firing has been adopted. The reason for this was that the conventional production line was assembled so as to perform the orientation treatment at the final stage of the production process, and that this was common knowledge in the art, and that the orientation treatment was performed before firing. Is considered to cause the orientation state to be broken by firing.
【0027】然るに、本発明者らが鋭意検討したろこ
ろ、従来の常識に反し、焼成前に形成した配向特性は焼
成により必ずしも失われないこと、および焼成前に偏光
紫外線を照射すると、少ない照射量で効率よく化合物分
子を一定方向に配向させることができることが判った。
すなわち、本発明では、成膜性を備えかつ感光性基を有
する化合物を基板面に塗布して塗膜となし、この塗膜に
焼成処理を施す前に、偏光紫外線を照射するが、焼成前
であると塗膜が重合・硬化していないので、塗膜を組成
する個々の分子の自由度が高い。よって、化合物分子を
より少ない量の偏光紫外線の照射で偏光紫外線の偏光方
向に対応する方向に配向させることができる。However, contrary to the conventional wisdom, the present inventors have intensively studied that the orientation characteristics formed before firing are not necessarily lost by firing, and that when polarized ultraviolet rays are irradiated before firing, less irradiation is required. It has been found that the compound molecules can be efficiently oriented in a certain direction by the amount.
That is, in the present invention, a compound having film-forming properties and having a photosensitive group is applied to a substrate surface to form a coating film, and before this coating film is subjected to the baking treatment, polarized ultraviolet rays are irradiated. In this case, since the coating film is not polymerized and cured, the degree of freedom of each molecule constituting the coating film is high. Therefore, the compound molecules can be oriented in a direction corresponding to the polarization direction of the polarized ultraviolet light by irradiating a smaller amount of the polarized ultraviolet light.
【0028】ところで、偏光紫外線照射による分子の配
向は、分子が単に偏光方向に対応する方向に配向する
場合(以下、単純配向と称する)、分子同士が偏光方
向に対応して光感応基部分(偏光紫外線を受けて励起す
る部分)で架橋結合した結果、分子集合群が異方性を有
するようになる場合(以下、架橋配向と称する)、偏
光方向に対応する光感応基部分が分解した結果、分子集
合群が異方性を有するようになる場合(以下、分解配向
と称する)の3通りが考えられるが、何れの場合であっ
ても、偏光紫外線照射により形成された配向状態が、そ
の後行う焼成によって完全に失われることはない。よっ
て、本発明製造方法によると、確実に液晶配向性を有す
る被膜が形成できるとともに、より少ない照射量でもっ
て液晶配向性に優れた被膜(液晶配向膜)が形成でき
る。By the way, when molecules are oriented simply in a direction corresponding to the polarization direction (hereinafter, referred to as simple orientation), the molecules are aligned with each other in the photosensitive group portion (hereinafter referred to as a simple orientation). When the molecular assembly group becomes anisotropic as a result of cross-linking with a part that is excited by receiving polarized ultraviolet light (hereinafter, referred to as cross-linked orientation), the result is that the photosensitive group part corresponding to the polarization direction is decomposed. There are three cases in which the molecular assembly group becomes anisotropic (hereinafter referred to as decomposition orientation). In any case, the alignment state formed by the irradiation of polarized ultraviolet light is It is not completely lost by the firing performed. Therefore, according to the production method of the present invention, a film having liquid crystal orientation can be reliably formed, and a film having excellent liquid crystal orientation (liquid crystal orientation film) can be formed with a smaller irradiation amount.
【0029】本発明製造方法における焼成工程は、2つ
の技術的意義を持っている。その一つは、化合物を熱重
合反応させることであり、他の一つは、固体状の化合物
を熱溶融温度以上に加熱して熱溶融させ、分子の自由度
を高めて分子を再配列することである。但し、再配列と
熱重合とが同時的に進行する焼成工程であってもよいこ
とは勿論である。例えば、焼成の主な目的が化合物を熱
重合反応させることにある場合、必ずしも熱溶融温度以
上に加熱する必要はないが、熱溶融温度以上に加熱し
て、化合物分子の再配列と熱重合反応を同時進行的に起
こさせてもよい。なお、焼成によって分子を再配列する
と、均一(均質)で緻密な被膜が形成できる。The firing step in the production method of the present invention has two technical significances. One is to cause the compound to undergo a thermal polymerization reaction, and the other is to heat the solid compound to a temperature higher than the heat melting temperature and melt it, increase the degree of freedom of the molecules, and rearrange the molecules. That is. However, needless to say, a firing step in which rearrangement and thermal polymerization proceed simultaneously may be employed. For example, if the main purpose of baking is to cause the compound to undergo a thermal polymerization reaction, it is not necessary to heat the compound to a temperature higher than the heat melting temperature. May occur simultaneously. When the molecules are rearranged by firing, a uniform (homogeneous) and dense film can be formed.
【0030】本発明製造方法で使用する偏光紫外線の強
度としては、光感応性基部分が励起されて架橋反応が生
じる程度とするのが好ましい。架橋結合による異方性
(または配向状態)は、立体構造的に安定であるので、
より優れた液晶配向特性が得られるからである。The intensity of the polarized ultraviolet light used in the production method of the present invention is preferably such that the light-sensitive group is excited to cause a crosslinking reaction. Since the anisotropy (or orientation state) due to cross-linking is sterically structurally stable,
This is because better liquid crystal alignment characteristics can be obtained.
【0031】また、焼成温度としては、一般には150
℃以上とし、好ましくは150〜400℃、より好まし
くは150〜250℃とする。150℃未満の温度であ
ると重合硬化反応が不十分になることがあり、また基板
との結着が不十分になることがある一方、焼成温度を高
くしすぎると、化合物が分解し良好な被膜が得られなく
なるからである。The firing temperature is generally 150
C. or higher, preferably 150 to 400C, more preferably 150 to 250C. When the temperature is lower than 150 ° C., the polymerization curing reaction may be insufficient, and the binding with the substrate may be insufficient. This is because a film cannot be obtained.
【0032】また、乾燥温度としては、150℃未満、
好ましくは50〜150℃、より好ましくは80〜15
0℃とする。乾燥温度が150℃以上であると、熱重合
反応(硬化反応)が起き、偏光紫外線照射による化合物
分子の配向が円滑になされなくなるので好ましくなく、
80℃未満であると、溶媒を十分に除去することができ
にくくなるからである。The drying temperature is less than 150 ° C.
Preferably 50 to 150 ° C, more preferably 80 to 15
0 ° C. When the drying temperature is 150 ° C. or higher, a thermal polymerization reaction (curing reaction) occurs, and the orientation of the compound molecules due to the irradiation of polarized ultraviolet rays is not smoothly performed.
If the temperature is lower than 80 ° C., it becomes difficult to sufficiently remove the solvent.
【0033】なお、本発明製造方法における塗布方法に
は特段の制限はなく、例えばスピンコート法、ローラ塗
布法等が使用できる。また、成膜性を備えかつ感光性基
を有する化合物を溶媒に溶解して溶液となし、この溶液
に基板を浸漬する方法によってもよい。The coating method in the production method of the present invention is not particularly limited, and for example, a spin coating method, a roller coating method and the like can be used. Alternatively, a method in which a compound having film forming properties and having a photosensitive group is dissolved in a solvent to form a solution, and the substrate is immersed in this solution may be used.
【0034】本発明製造方法で使用する感光性基を有す
る化合物としては、感光性に優れることから、シンナモ
イル基(化1)を有する化合物が好ましく、より好まし
くはカルコニル基(化2)を有する化合物がよい。これ
らの化合物であると、少ない偏光紫外線照射量で光配向
できる。The compound having a photosensitive group used in the production method of the present invention is preferably a compound having a cinnamoyl group (Chemical Formula 1), and more preferably a compound having a chalconyl group (Chemical Formula 2). Is good. With these compounds, photo-alignment can be performed with a small amount of polarized ultraviolet light irradiation.
【0035】[0035]
【化1】 Embedded image
【0036】[0036]
【化2】 Embedded image
【0037】また、成膜性や成膜後の被膜の液晶材料に
対する化学的安定性(耐薬品性)に優れることから、感
光性基を有するポリイミドまたは感光性基を有するポリ
イミド前駆体を使用するのがよい。In addition, a polyimide having a photosensitive group or a polyimide precursor having a photosensitive group is used because it has excellent film-forming properties and chemical stability (chemical resistance) of a film after the film is formed on a liquid crystal material. Is good.
【0038】また、より好ましくは感光性基を有しかつ
直鎖状炭素鎖を含むシラン系化合物がよい。直鎖状炭素
鎖を含むシラン系化合物であると、単分子層状の極薄の
被膜を形成することができ、効率よく液晶配向性に優れ
た配向膜を形成することができる。また、シラン系化合
物は、ポリイミドよりも低い温度で重合硬化させること
ができるとともに、基板に対する結着性に優れる。Further, a silane compound having a photosensitive group and containing a linear carbon chain is more preferable. When the silane compound contains a linear carbon chain, a monomolecular layer-like ultra-thin film can be formed, and an alignment film having excellent liquid crystal alignment can be formed efficiently. In addition, the silane-based compound can be polymerized and cured at a lower temperature than polyimide, and has excellent binding properties to a substrate.
【0039】上記した感光性基を有するポリイミドとし
ては、化3に示す一般式で表される化合物が例示でき
る。Examples of the above-mentioned polyimide having a photosensitive group include a compound represented by the following general formula.
【0040】[0040]
【化3】 Embedded image
【0041】但し、化3のRは炭化水素基、含酸素炭化
水素基、もしくは含フッ素炭化水素基、R’は炭化水素
基、含酸素炭化水素基、含フッ素炭化水素基、含硫黄炭
化水素基を示し、nは1以上の整数を示す。表1に代表
的なR、R’の組合せを列記する。Wherein R is a hydrocarbon group, an oxygen-containing hydrocarbon group, or a fluorine-containing hydrocarbon group, and R ′ is a hydrocarbon group, an oxygen-containing hydrocarbon group, a fluorine-containing hydrocarbon group, or a sulfur-containing hydrocarbon. And n represents an integer of 1 or more. Table 1 lists typical combinations of R and R '.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】また、ポリイミド前駆体としては、例えば
ポリアミック酸やポリアミドが例示できる。Examples of the polyimide precursor include polyamic acid and polyamide.
【0044】次ぎに、ポリイミドまたはポリイミド前駆
体を用いる液晶配向膜の製造方法について説明する。先
ず、ポリイミド前駆体を用いる方法を説明する。ポリア
ミック酸などの前駆体溶液を基板に塗布し、溶媒を乾燥
させた後、塗膜面に偏光紫外線を照射して前駆体分子を
特定方向に配向させる。この配向等は、上記した〜
(単純配向、架橋配向、分解配向)の何れであってもよ
い。次いで、塗膜の形成された基板を前駆体の熱重合温
度以上の温度で焼成して、特定方向に配向した前駆体分
子相互が熱重合し、液晶配向性を有するポリイミド被膜
となす。Next, a method for producing a liquid crystal alignment film using polyimide or a polyimide precursor will be described. First, a method using a polyimide precursor will be described. After a precursor solution such as polyamic acid is applied to the substrate and the solvent is dried, the surface of the coating film is irradiated with polarized ultraviolet rays to orient the precursor molecules in a specific direction. This orientation and the like are described above.
(Simple orientation, cross-linking orientation, decomposition orientation). Next, the substrate on which the coating film is formed is fired at a temperature equal to or higher than the thermal polymerization temperature of the precursor, and the precursor molecules oriented in a specific direction are thermally polymerized to form a polyimide film having liquid crystal orientation.
【0045】下記化4に焼成によりポリイミドが形成さ
れる重合過程を例示する。The polymerization process in which polyimide is formed by firing is shown in the following chemical formula 4.
【0046】[0046]
【化4】 Embedded image
【0047】化4のRは炭化水素基、含酸素炭化水素
基、もしくは含フッ素炭化水素基、R’は炭化水素基、
含酸素炭化水素基、含フッ素炭化水素基、含硫黄炭化水
素基、nは1以上の整数である。R is a hydrocarbon group, an oxygen-containing hydrocarbon group or a fluorine-containing hydrocarbon group, R ′ is a hydrocarbon group,
An oxygen-containing hydrocarbon group, a fluorine-containing hydrocarbon group, a sulfur-containing hydrocarbon group, and n is an integer of 1 or more.
【0048】他方、ポリイミド自体を用いる場合には、
先ずポリイミドをn−メチル−2−ピロリジノン(NM
P)などの溶媒に溶解して溶液となす。そして、この溶
液を基板に塗布し、乾燥してポリイミド塗膜を形成し、
この塗膜面に偏光紫外線を照射して、上記した〜
(単純配向、架橋配向、分解配向)の何れかの反応を生
じさせる。なお、安定した液晶配向性を付与する観点か
らは、偏光紫外線照射により架橋配向させるのが好まし
い。On the other hand, when using polyimide itself,
First, polyimide is converted to n-methyl-2-pyrrolidinone (NM
Dissolve in a solvent such as P) to form a solution. Then, apply this solution to the substrate and dry to form a polyimide coating,
Irradiating this coating film surface with polarized ultraviolet light,
(Simple orientation, cross-linking orientation, decomposition orientation). From the viewpoint of providing stable liquid crystal alignment, it is preferable to perform cross-linking alignment by irradiation with polarized ultraviolet light.
【0049】次いで、基板面をポリイミドの熱溶融温度
以上の温度で焼成する。この焼成により、塗膜が熱溶融
してポリイミド分子が自由に動けるようになり、冷却過
程でポリイミド分子が再配列されて、緻密で密度の均一
なポリイミド膜が形成される。そして、この被膜は液晶
配向性を有するものとなる。Next, the substrate surface is fired at a temperature equal to or higher than the heat melting temperature of the polyimide. By this baking, the coating film is melted by heat and the polyimide molecules can move freely, and the polyimide molecules are rearranged in the cooling process, so that a dense and uniform-density polyimide film is formed. This coating has liquid crystal orientation.
【0050】本発明製造方法では被膜材料として直鎖状
炭素鎖を含むシラン系化合物を好適に用いることができ
るが、このようなシラン系化合物として下記一般式で示
される化合物が例示できる。In the production method of the present invention, a silane compound containing a linear carbon chain can be suitably used as a coating material. Examples of such a silane compound include compounds represented by the following general formula.
【0051】YpSiX3−p ・・(式8) ただし、Xは、ハロゲン、イソシアネート基、アルコキ
シ基、Yは感光性基を有する炭化水素基、感光性基を有
する含酸素炭化水素基、感光性基を有する含フッ素炭化
水素基、感光性基を有する含珪素炭化水素基、pは0か
ら3までの整数である。以下に代表的なシラン化合物を
例示する。YpSiX3-p (Formula 8) wherein X is a halogen, an isocyanate group, an alkoxy group, Y is a hydrocarbon group having a photosensitive group, an oxygen-containing hydrocarbon group having a photosensitive group, and a photosensitive group. And a silicon-containing hydrocarbon group having a photosensitive group, and p is an integer of 0 to 3. The following are representative silane compounds.
【0052】C6H5CH=CH(CH2)6SiCl3 ・・(式9)C6H5CH = CH (CH2) 6SiCl3 (Equation 9)
【0053】 C6H5CH=CH(CH2)6Si(CH3)2(CH2)10SiCl3 ・・(式10)C6H5CH = CH (CH2) 6Si (CH3) 2 (CH2) 10SiCl3 (Equation 10)
【0054】 C6H5CH=CH(CH2)6Si(OC2H5)3 ・・(式11)C6H5CH = CH (CH2) 6Si (OC2H5) 3 (Formula 11)
【0055】 C6H5CH=CH(CH2)6Si(NCO)3 ・・(式12)C6H5CH = CH (CH2) 6Si (NCO) 3 (Formula 12)
【0056】 CF3C6H4CH=CH(CH2)6OSi(OC2H5)3 ・・(式13)CF3C6H4CH = CH (CH2) 6OSi (OC2H5) 3 (Equation 13)
【0057】これらのシラン系化合物は、基板面に容易
に化学結合するとともに、150〜200℃の低い焼成
温度で重合硬化させることができる。また、これらのシ
ラン化合物は、化学吸着分子の集合群からなる極薄の単
分子膜を形成させ易い。更に、これらのシラン化合物か
らなる焼成前の塗膜に、偏光紫外線を照射すると、より
少ない照射量で特定方向に架橋結合させることができ
る。以上から、これらのシラン化合物を配向膜材料とし
て用いると、光配向におけるタクトタイムの短縮と配向
性の向上とを同時に実現でき、このうち特に上記(式
9)、(式10)の化合物が好ましく、これらを用いる
と、生産効率よく光配向性配向膜を形成することができ
る。These silane compounds can be easily chemically bonded to the substrate surface and polymerized and cured at a low firing temperature of 150 to 200 ° C. Further, these silane compounds easily form an extremely thin monomolecular film composed of a group of chemisorbed molecules. Furthermore, when the coating film made of these silane compounds before calcination is irradiated with polarized ultraviolet light, it can be cross-linked in a specific direction with a smaller irradiation amount. From the above, when these silane compounds are used as the alignment film material, the shortening of the tact time and the improvement of the alignment property in the optical alignment can be realized at the same time. By using these, a photo-alignment alignment film can be formed with high production efficiency.
【0058】ここで、図1を参照しながら、本発明製造
方法を化学的に説明する。図1は、上記(式9)を被膜
材料として用いた場合における配向膜の製造過程を示す
図である。基板面に上記(式9)のシラン化合物溶液を
塗布すると、シラン化合物と基板表面の水酸基との間で
脱塩酸反応が起き、シラン系化合物が基板面にシロキサ
ン結合する。この反応が脱塩酸反応1である。この化学
吸着反応により化学吸着分子の集合群からなる化学吸着
膜が形成される。なお、このような反応により化合物分
子が基材表面に化学結合する反応は、一般に化学吸着反
応と称されている。Here, the manufacturing method of the present invention will be described chemically with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a process of manufacturing an alignment film when the above (Equation 9) is used as a coating material. When the silane compound solution of the above formula (9) is applied to the substrate surface, a dehydrochlorination reaction occurs between the silane compound and the hydroxyl group on the substrate surface, and the silane compound is siloxane-bonded to the substrate surface. This reaction is the dehydrochlorination reaction 1. The chemisorption reaction forms a chemisorption film composed of a group of chemisorption molecules. The reaction in which the compound molecule chemically bonds to the substrate surface by such a reaction is generally called a chemisorption reaction.
【0059】上記シロキサン結合は、シラン化合物のS
iCl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反応が阻害され、更に周
囲雰囲気に多くの水分が含まれていると、基板面への化
学吸着が阻害される。よって、基板面への化学吸着反応
を円滑に進行させるために、塗布工程においては、OH
基等の活性水素を含まない非水系溶剤を用い、かつ35
%RH以下程度の雰囲気中で塗布作業を行うのが好まし
い。The siloxane bond is formed by the S of the silane compound.
Since the reaction is a reaction between iCl groups and OH groups, if the silane compound solution contains a large amount of water, the reaction is hindered. If the surrounding atmosphere contains a large amount of water, the chemical adsorption to the substrate surface may occur. Be inhibited. Therefore, in order to smoothly advance the chemisorption reaction on the substrate surface, in the coating process, OH
Use a non-aqueous solvent not containing active hydrogen such as
The coating operation is preferably performed in an atmosphere of about% RH or less.
【0060】図1における乾燥工程は、シラン化合物溶
液の溶媒を除去することを目的とする乾燥であるが、図
1ではこの乾燥を35%RHを越える湿度を含む空気中
で行った場合を示してある。湿度を含む空気中で乾燥を
行うと、溶媒の乾燥と同時進行的に化学吸着したシラン
化合物の残余のCl部分と水分との間で脱塩酸反応2が
生じ、Cl部分が不活性化する。なお、無水雰囲気中で
溶媒除去を行った後、基板表面を湿度に晒す方法で脱塩
酸反応2を行ってもよい。The drying step in FIG. 1 is for the purpose of removing the solvent of the silane compound solution, and FIG. 1 shows a case where this drying is performed in air containing a humidity exceeding 35% RH. It is. When drying is performed in air containing humidity, a dehydrochlorination reaction 2 occurs between the remaining Cl portion of the silane compound chemically adsorbed and the water simultaneously with the drying of the solvent, and the Cl portion is inactivated. After removing the solvent in an anhydrous atmosphere, the dehydrochlorination reaction 2 may be performed by exposing the substrate surface to humidity.
【0061】図1における紫外線照射工程は、化学吸着
分子の炭素・炭素二重結合部分の結合手を介して架橋反
応(光重合)させる工程であり、この工程により吸着分
子が特定方向に架橋する結果、被膜が配向性を有するよ
うになる。The ultraviolet irradiation step in FIG. 1 is a step of causing a cross-linking reaction (photopolymerization) through a bond of a carbon-carbon double bond portion of a chemisorbed molecule. In this step, the adsorbed molecule is cross-linked in a specific direction. As a result, the coating has an orientation.
【0062】図1における焼成工程は、OH部分を脱水
することにより、化学吸着分子同士または化合物吸着分
子と基板とをシロキサン結合する過程である。この反応
は、高温により分子相互を重合する反応であるので、本
明細書ではこのような反応を熱重合反応と称する。この
熱重合反応により、化学吸着膜が一層堅固な被膜とな
る。The firing step in FIG. 1 is a process in which OH portions are dehydrated to form siloxane bonds between chemically adsorbed molecules or between compound adsorbed molecules and the substrate. Since this reaction is a reaction in which molecules are polymerized at high temperature, such a reaction is referred to as a thermal polymerization reaction in this specification. By this thermal polymerization reaction, the chemically adsorbed film becomes a more firm film.
【0063】本発明製造方法においては、感光性基がシ
ンナモイル基である化合物を好適に使用できる。シンナ
モイル基を有する化合物としては、下記に示す化合物が
例示でき、これらを配向膜材料とすると、少ない偏光紫
外線照射量で光配向できるので、液晶パネルの製造工程
におけるタクトタイムの短縮が図れる。なお、シンナモ
イル基とは、上記化1に示す化学構造をいう。In the production method of the present invention, a compound in which the photosensitive group is a cinnamoyl group can be suitably used. Examples of the compound having a cinnamoyl group include the following compounds. When these are used as an alignment film material, photoalignment can be performed with a small amount of polarized ultraviolet light irradiation, so that the tact time in the liquid crystal panel manufacturing process can be reduced. Note that the cinnamoyl group refers to the chemical structure shown in Chemical Formula 1 above.
【0064】 但し、Zは炭化水素基、含酸素炭化水素基、含フッ素炭
化水素基、含珪素炭化水素基、含硫黄炭化水素基、また
は珪素化合物であり、nは1以上の整数である。[0064] Here, Z is a hydrocarbon group, an oxygen-containing hydrocarbon group, a fluorine-containing hydrocarbon group, a silicon-containing hydrocarbon group, a sulfur-containing hydrocarbon group, or a silicon compound, and n is an integer of 1 or more.
【0065】また、上記(式14)の代表例としては、
下記(式15)が例示できる。 As a typical example of the above (Equation 14),
The following (Equation 15) can be exemplified.
【0066】更に、感光性基がシンナモイル基である化
合物としては、前記ポリイミドの置換基部R、R’部分
にシンナモイル基が導入されているものでもよい。Further, as the compound in which the photosensitive group is a cinnamoyl group, a compound having a cinnamoyl group introduced into the substituent R or R 'of the polyimide may be used.
【0067】また、n=1の時の(式14)の代表例を
例示すると、下記(式16)に示すシラン化合物を挙げ
ることができる。 X3Si−O−(CH2)6−O−CO−CH=CH−C6H5 ・・(式16) 但し、Xはハロゲン、イソシアネート基、アルコキシ基
である。As a typical example of (Formula 14) when n = 1, a silane compound represented by the following (Formula 16) can be given. X3Si-O- (CH2) 6-O-CO-CH = CH-C6H5 (Formula 16) where X is a halogen, an isocyanate group, or an alkoxy group.
【0068】また、本発明製造方法においては、感光性
基がカルコニル基(上記化2)である化合物が好適に使
用でき、このような化合物としてして下記に示す化合物
が例示できる。In the production method of the present invention, a compound in which the photosensitive group is a chalconyl group (formula 2) can be preferably used, and examples of such a compound include the following compounds.
【0069】 [0069]
【0070】 但し、Zは炭化水素基、含酸素炭化水素基、含フッ素炭
化水素基、含珪素炭化水素基、含硫黄炭化水素基、また
は珪素化合物であり、nは1以上の整数である。[0070] Here, Z is a hydrocarbon group, an oxygen-containing hydrocarbon group, a fluorine-containing hydrocarbon group, a silicon-containing hydrocarbon group, a sulfur-containing hydrocarbon group, or a silicon compound, and n is an integer of 1 or more.
【0071】上記(式17)の代表例としては、下記
(式19)が挙げられる。 The following (Equation 19) is a typical example of the above (Equation 17).
【0072】また、上記(式17)のn=1のときの代
表例としては、下記(式20)が挙げられる。 但し、Xはハロゲン、イソシアネート基、アルコキシ基
である。A typical example of the above (Equation 17) when n = 1 is the following (Equation 20). Here, X is a halogen, an isocyanate group, or an alkoxy group.
【0073】他方、(式18)の代表例としては、下記
(式21)が挙げられる。 On the other hand, the following (Equation 21) is a typical example of (Equation 18).
【0074】上記(式18)のn=1のときの代表例と
しては、下記(式22)が挙げられる。 但し、Xはハロゲン、イソシアネート基、アルコキシ基
である。A typical example of the above (Equation 18) when n = 1 is the following (Equation 22). Here, X is a halogen, an isocyanate group, or an alkoxy group.
【0075】以上に例示したカルコニル型化合物は感光
性に優れているので、これらを配向膜材料として用いた
場合には、さらに少ない偏光紫外線照射量で光配向を実
現することができ、これによりタクトタイムの更なる短
縮を図ることができる。The chalconyl-type compounds exemplified above are excellent in photosensitivity. Therefore, when these compounds are used as an alignment film material, photo-alignment can be realized with a smaller amount of polarized ultraviolet light irradiation. The time can be further reduced.
【0076】なお、感光性基がカルコニル基である化合
物が、例えば前記表1に示すポリイミドの置換基部分
R、R’にカルコニル基の導入されたものでもよい。The compound in which the photosensitive group is a chalconyl group may be, for example, a compound in which a chalconyl group is introduced into the substituents R and R 'of the polyimide shown in Table 1 above.
【0077】[0077]
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の内容を具体
的に説明する。 (第1実施例群)円形のITO(Idium tin oxide ) 電
極が表面に形成された図2に示す基板を3通り用意し
た。また、配向膜材料として化5に示すポリイミドを用
意し、これを5wt%濃度でn−メチル−2−ピロリジノ
ンに溶解し塗料溶液となした。この溶液を、ITO電極
が形成された上記基板表面に焼成後の膜厚が50nmと
なるようにスピンコートし、しかる後、120℃、10
分の乾燥を行い、膜厚50nmの塗膜を形成した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the contents of the present invention will be specifically described based on embodiments. (First Example Group) Three substrates shown in FIG. 2 having circular ITO (Idium tin oxide) electrodes formed on the surface were prepared. Further, a polyimide represented by Chemical Formula 5 was prepared as an alignment film material, and this was dissolved in n-methyl-2-pyrrolidinone at a concentration of 5 wt% to form a coating solution. This solution is spin-coated on the surface of the substrate on which the ITO electrode has been formed so that the film thickness after firing becomes 50 nm.
For 50 minutes to form a coating film having a thickness of 50 nm.
【0078】次にUVランプを用いて、それぞれの基板
の塗膜面に254nmの偏光UV光を照射エネルギーが
それぞれ0.5J/cm2 (A1)、1J/cm2 (A
2)、2J/cm2 (A3)となるように照射した。こ
の後、250℃・60分の焼成を行い、第1実施例群に
かかるA1〜A3の配向膜付き基板を作製した。Next, using a UV lamp, the coating surface of each substrate was irradiated with 254 nm polarized UV light at an irradiation energy of 0.5 J / cm 2 (A1) and 1 J / cm 2 (A
2) Irradiation was performed at 2 J / cm 2 (A3). Thereafter, baking was performed at 250 ° C. for 60 minutes to produce the substrates with alignment films A1 to A3 according to the first example group.
【0079】[0079]
【化5】 Embedded image
【0080】(第1比較例群)塗膜の乾燥に続いて25
0℃・60分の焼成を行い、次いで焼成後の塗膜面に偏
光UV光を照射したこと以外については、第1実施例群
と同様にして第1比較例群X1〜X3の配向膜付き基板
を作製した。なお、この比較例群では、偏光UV光照射
前に焼成(以下、先焼成という)を行うので、偏光UV
光照射後の焼成(以下、後焼成という)は行わない。(First Comparative Example Group)
With the alignment films of the first comparative example group X1 to X3 in the same manner as the first example group, except that baking was performed at 0 ° C. for 60 minutes, and then the polarized UV light was irradiated on the coated film surface after the baking. A substrate was prepared. In this comparative example group, baking (hereinafter referred to as pre-baking) is performed before irradiation with polarized UV light.
Firing after light irradiation (hereinafter referred to as post-firing) is not performed.
【0081】〔第1群の配向膜の評価〕試験用液晶セル
を作製し、上記で作製した各配向膜の配向特性を調べ
た。具体的には、上記で作製した配向膜付き基板2枚
(同一条件で作製したもの)を、配向膜面を内側にし、
配向方向がクロスニコルになるようにして対向させ、両
基板の間に左ねじれのTN(twist nematic)液晶を封入
し試験用液晶セルとなした。この試験用液晶セルの両外
側面に偏光板を配置し、一方面から可視光を透過させ、
他方面側で光透過の状態(明暗の状態)を目視観察する
とともに、偏光顕微鏡を用いて微細な明暗状態(ドメイ
ン状態)を観察した。更に、ITO電極に電圧ON、O
FFし、コントラスト比を求めた。これらの結果を表2
に示した。[Evaluation of First Group of Alignment Films] A test liquid crystal cell was prepared, and the alignment characteristics of the respective alignment films prepared above were examined. Specifically, the two substrates with alignment films prepared above (prepared under the same conditions) were placed with the alignment film surface inside,
The liquid crystal cells were opposed to each other so that the alignment directions became crossed Nicols, and a left-twisted TN (twist nematic) liquid crystal was sealed between both substrates to form a test liquid crystal cell. Polarizing plates are arranged on both outer surfaces of the test liquid crystal cell, and visible light is transmitted from one surface,
On the other surface side, the light transmission state (bright and dark state) was visually observed, and the minute light and dark state (domain state) was observed using a polarizing microscope. Furthermore, voltage ON, O
FF was performed and the contrast ratio was determined. Table 2 shows these results.
It was shown to.
【0082】[0082]
【表2】 [Table 2]
【0083】表2において、焼成を行う前に偏光UV光
を照射した第1実施例群A1〜3は、焼成後に偏光UV
光を照射した第1比較例群X1〜3にて比べ、いずれも
コントラスト比が顕著に大きかった。そして、後焼成法
(実施例群)と前焼成法(比較例群)の違いは、最も光
照射量が少ないA1とX1において最も顕著に現れた。
すなわち、配向性観察において、実施例A1では均一で
良好な液晶配向性が確認されたが、X1では液晶配向に
ムラがあることが確認された。また、A1とX3の比較
から、後焼成法であると、前焼成法における場合の4分
の1の偏光UV照射量でもって同等以上のコントラスト
比が得れることが確認された。As shown in Table 2, the first embodiment group A1 to A3 in which polarized UV light was irradiated before the firing was performed.
The contrast ratio was remarkably large in each of the first comparative example groups X1 to X3 irradiated with light. The difference between the post-firing method (Example group) and the pre-firing method (Comparative example group) was most conspicuous in A1 and X1 where the light irradiation amount was the smallest.
That is, in the orientation observation, uniform and good liquid crystal orientation was confirmed in Example A1, but it was confirmed that the liquid crystal orientation was uneven in X1. From the comparison between A1 and X3, it was confirmed that the post-firing method can provide a contrast ratio equal to or higher than that of the pre-firing method with a quarter of the polarized UV irradiation dose in the pre-firing method.
【0084】以上から、偏光UV光照射を焼成処理前に
行う実施例群の製造方法によると、比較例群に比べ、優
れた液晶配向性と高コントラスト比が得られることが実
証できた。なお、後焼成法による光配向効率の高さは、
生産性の向上と液晶配向特性の向上に資する。As described above, it was demonstrated that the method of manufacturing the group of examples in which polarized UV light irradiation was performed before the baking treatment provided excellent liquid crystal alignment and a high contrast ratio as compared with the group of comparative examples. In addition, the height of the photo-alignment efficiency by the post-firing method is
It contributes to improvement of productivity and improvement of liquid crystal alignment characteristics.
【0085】(第2実施例群)第1実施例群の場合と同
様、円形のITO電極が形成された基板を3通り用意し
た。他方、配向膜材料としては、シンナモイル基を有す
る上記(式15)の化合物を用意し、この化合物とn−
メチル−2−ピロリジノンを用いて5wt%濃度の塗料溶
液を作製した。そして、この塗料溶液を焼成後の膜厚が
50nmになるようにスピンコート法により基板面に塗
布し、85℃・10分間の乾燥を行って塗膜を形成し
た。(Second Embodiment Group) As in the case of the first embodiment group, three substrates on which circular ITO electrodes were formed were prepared. On the other hand, a compound of the above formula (Formula 15) having a cinnamoyl group was prepared as an alignment film material, and this compound and n-
A coating solution having a concentration of 5% by weight was prepared using methyl-2-pyrrolidinone. Then, this coating solution was applied to the substrate surface by spin coating so that the film thickness after firing became 50 nm, and dried at 85 ° C. for 10 minutes to form a coating film.
【0086】次いで、上記それぞれの基板の塗膜面に、
UVランプを用いて365nmの偏光UV光をエネルギ
ー量でそれぞれ0.25J/cm2 (A4)、0.5J
/cm2 (A5)、1J/cm2 (A6)だけ照射し
た。この後、220℃・60分の焼成を行い、第2実施
例群にかかるA4〜6の配向膜付き基板を作製した。Next, on the coating surface of each of the above substrates,
Using a UV lamp, polarized UV light having a wavelength of 365 nm was converted to an energy amount of 0.25 J / cm 2 (A4) and 0.5 J, respectively.
/ Cm 2 (A5) and 1 J / cm 2 (A6). Thereafter, baking was performed at 220 ° C. for 60 minutes to produce a substrate with an alignment film of A4 to A6 according to the second example group.
【0087】(第2比較例群)塗膜の乾燥に続いて22
0℃・60分の焼成を行い、次いで焼成後の塗膜面に偏
光UV光を照射したこと以外については、第2実施例群
と同様にして第2比較例群X4〜X6の配向膜付き基板
を作製した。なお、この比較例群も第1比較例群と同
様、先焼成を行い、偏光UV光照射後の後焼成は行わな
い。(Second Comparative Example Group)
With the alignment films of the second comparative example group X4 to X6 in the same manner as the second example group, except that baking was performed at 0 ° C. for 60 minutes, and then the polarized UV light was irradiated to the coated film surface after the baking. A substrate was prepared. In this comparative example group, similarly to the first comparative example group, pre-firing is performed, and post-firing after the irradiation of the polarized UV light is not performed.
【0088】〔第2群の配向膜の評価〕第1群における
配向膜の評価における場合と同様にして、第2群の配向
膜の配向状態を観察した。その結果を表3に示した。[Evaluation of the Second Group of Alignment Films] The alignment state of the second group of alignment films was observed in the same manner as in the evaluation of the first group of alignment films. Table 3 shows the results.
【0089】[0089]
【表3】 [Table 3]
【0090】表3の結果も、上記表2と同様の傾向であ
り、後焼成法にかかる実施例群A4〜A6は、先焼成に
かかる比較例群X4〜6にに比較し顕著にコントラスト
比が高かった。また、後焼成法であると光照射量が0.
25J/cm2 (A4)であっても良好な配向性が得ら
れるのに対し、先焼成法(X4)では配向が不十分とな
った。The results in Table 3 show the same tendency as in Table 2 above, and the contrast ratios of Examples A4 to A6 according to the post-firing method are remarkably higher than Comparative Examples X4 to X6 according to the pre-firing. Was high. Further, in the case of the post-baking method, the light irradiation amount is 0.1.
Although good orientation was obtained even at 25 J / cm 2 (A4), orientation was insufficient with the pre-baking method (X4).
【0091】ところで、第1実施例群と第2実施例群と
では、配向膜材料および偏光UV光の波長が異り、第1
実施例群(表2)では、配向膜材料としてポリイミド
(化5)が用いられ、偏光UV光として254nmの波
長が使用されている。これに対し、第2実施例群(表
3)では、配向膜材料としてシンナモイル基を有する化
合物(前記式15)が使用され、偏光UV光として36
5nmの波長が使用されている。第1実施例群と第2実
施例群とのこのような製造条件の違いを踏まえて、両実
施例群のコントラスト比を比較すると、第2実施例群
は、より長波長側のUV光を使用しかつより少ない照射
量であるにもかかわらず、第1実施例群に比較し高いコ
ントラスト比が得れていることが明らかになる。この結
果は、シンナモイル基を備えた光感光性基を有する化合
物を用い、かつ本発明にかかる後焼成法を適用すると、
一層少ない偏光UV光でもって優れたコントラスト比の
液晶パネルが実現できることを意味する。By the way, the alignment film material and the wavelength of the polarized UV light are different between the first embodiment group and the second embodiment group.
In the example group (Table 2), polyimide (Formula 5) is used as the alignment film material, and a wavelength of 254 nm is used as the polarized UV light. In contrast, in the second embodiment group (Table 3), a compound having a cinnamoyl group (formula 15) was used as an alignment film material, and 36
A wavelength of 5 nm is used. Comparing the contrast ratio between the first embodiment group and the second embodiment group based on such a difference in the manufacturing conditions, the second embodiment group has a longer wavelength UV light. It is evident that a higher contrast ratio is obtained compared to the first example group, despite the use and lower dose. This result was obtained by using a compound having a photosensitive group having a cinnamoyl group, and applying the post-baking method according to the present invention.
This means that a liquid crystal panel having an excellent contrast ratio can be realized with less polarized UV light.
【0092】(第3実施例群)基板としては、第1実施
例群等で使用したと同様の基板を用いた。他方、配向膜
材料としては、シンナモイル基を有する、XがOC2H
5である上記(式16)のシラン化合物を用い、このシ
ラン化合物を0.5wt%濃度でN−メチル−2ピロリジ
ノンに溶解し塗膜溶液となした。そして、この溶液に上
記基板全体を1分間浸漬し、しかる後に当該基板を1m
m/秒の速度で引き上げる方法により基板面にシラン化
合物を塗布した。(Third Embodiment Group) As the substrate, the same substrate as used in the first embodiment group and the like was used. On the other hand, as an alignment film material, X having OC2H
Using the silane compound of the above (Formula 16), which is 5, the silane compound was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone at a concentration of 0.5 wt% to form a coating film solution. Then, the entire substrate is immersed in this solution for 1 minute, and then the substrate is
A silane compound was applied to the substrate surface by a method of pulling up at a speed of m / sec.
【0093】この後、塗布面を85℃の温度で15分間
乾燥し、溶媒を除去した。基板の浸漬、引上げ、乾燥の
一連の操作は、相対湿度が5%以下の無水雰囲気中で行
った。塗膜面を相対湿度が40RH%〜70RH%程度
の通常の雰囲気に晒した後、UVランプを用いて塗膜面
に365nmの偏光UV光を照射した。各々の基板に対
する偏光UV光の照射エネルギー量としては、それぞれ
0.1J/cm2(A7)、0.25J/cm2(A
8)、0.5J/cm2(A9)、1J/cm2(A1
0)とした。Thereafter, the coated surface was dried at a temperature of 85 ° C. for 15 minutes to remove the solvent. A series of operations of dipping, pulling up and drying the substrate were performed in an anhydrous atmosphere having a relative humidity of 5% or less. After the coating film surface was exposed to a normal atmosphere having a relative humidity of about 40 RH% to 70 RH%, the coating film surface was irradiated with polarized UV light of 365 nm using a UV lamp. The irradiation energy amounts of polarized UV light to each substrate were 0.1 J / cm 2 (A7) and 0.25 J / cm 2 (A
8), 0.5 J / cm2 (A9), 1 J / cm2 (A1
0).
【0094】偏光UV光を照射後、基板を150℃で1
5分間加熱する焼成処理を行って、第3実施例群にかか
るA7〜A10の配向膜付き基板を作製した。After irradiation with polarized UV light, the substrate was heated at 150 ° C. for 1 hour.
By performing a baking treatment of heating for 5 minutes, a substrate with an alignment film of A7 to A10 according to the third example group was manufactured.
【0095】なお、上記(式16)のXがOC2H5で
あるシラン化合物は、脱アルコール反応により基板表面
にシラン化合物が化学吸着する。The silane compound of formula (16) wherein X is OC2H5 is chemically adsorbed on the substrate surface by a dealcoholization reaction.
【0096】(第3比較例群)塗膜面の乾燥に続いて、
焼成を行い、その後偏光UVを照射したことを除いては
上記第3実施例群と同様にして、第3比較例群にかかる
X7〜X10の配向膜付き基板を作製した。(Third Comparative Example Group) Following drying of the coating film surface,
Substrates with an alignment film of X7 to X10 according to the third comparative example group were produced in the same manner as in the third example group except that baking was performed, and thereafter, irradiation of polarized UV was performed.
【0097】(第4実施例群)配向膜材料としてXがC
lである上記(式16)のシラン化合物を用いたこと除
いては、第3実施例群と同様の条件で、第4実施例群に
かかるA11〜A14の配向膜付き基板を作製した。な
お、第4実施例群と上記第3実施例群とは、(式16)
におけるXの違いのみである。なお、この実施例群で
は、概ね上記図1に示したと同様の化学反応過程を経
て、基板表面にシラン化合物が化学吸着してなる被膜が
形成される。(Fourth Embodiment Group) X is C as an alignment film material.
Substrates with an alignment film of A11 to A14 according to the fourth example group were manufactured under the same conditions as in the third example group except that the silane compound of the above (formula 16) was used. Note that the fourth embodiment group and the third embodiment group are represented by (Equation 16)
Is the only difference in X. In this group of examples, a film formed by chemically adsorbing a silane compound on the substrate surface is formed through a chemical reaction process substantially similar to that shown in FIG.
【0098】(第5実施例群)乾燥工程と紫外線照射工
程の間に塗膜洗浄工程を付加したこと以外は、上記第4
実施例群と同様にして第5実施例群にかかるA15〜A
18の配向膜付き基板を作製した。具体的には、基板に
塗膜溶液を塗布し85℃・15分の乾燥を行って塗膜を
形成した後に、基板をN−メチル−2ピロリジノン(N
MP)に浸漬して塗膜面を洗浄し、再び85℃で15分
乾燥した。この後、塗膜面を上記した通常雰囲気に晒
し、Cl(塩素)部分を失活させた。次いで、365n
mの偏向UV光を照射し、光配向処理を行い、この後、
焼成を行った。(Fifth Embodiment Group) The fourth embodiment is the same as the fourth embodiment except that a coating film washing step is added between the drying step and the ultraviolet irradiation step.
A15 to A according to the fifth example group in the same manner as the example group
Eighteen substrates with an alignment film were produced. Specifically, after applying the coating solution to the substrate and drying at 85 ° C. for 15 minutes to form a coating, the substrate is coated with N-methyl-2-pyrrolidinone (N
MP) to wash the coating surface, and dried again at 85 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the coating film surface was exposed to the above-described normal atmosphere to deactivate the Cl (chlorine) portion. Then, 365n
m, irradiating with polarized UV light, and performing photo-alignment treatment.
The firing was performed.
【0099】この実施例群では、塗膜を溶媒で洗浄する
工程を付加したが、洗浄工程における洗浄により、過剰
に塗布された分子が基板面から除去される。したがっ
て、概ね基板面に化学吸着した分子のみからなる単分子
層状の被膜が形成できる。このような極薄の被膜である
と、偏光紫外線の照射による配向効率が極めて高いの
で、配向特性に優れた配向膜を一層生産性よく製造する
ことができる。In this embodiment group, a step of washing the coating film with a solvent was added. However, by the washing in the washing step, excessively applied molecules were removed from the substrate surface. Therefore, it is possible to form a monomolecular layer-like coating consisting essentially of molecules chemically adsorbed on the substrate surface. With such an extremely thin film, the alignment efficiency by irradiation with polarized ultraviolet rays is extremely high, so that an alignment film having excellent alignment characteristics can be manufactured with higher productivity.
【0100】(第6実施例群)配向膜材料として、カル
コニル基を有する化合物であって、XがClである上記
(式20)のシラン化合物を用いたことを除き、第5実
施例群と同じ条件で、第6実施例群にかかるA19〜A
22の配向膜付き基板を作製した。この実施例群におい
ても、上記第5実施例群と同様、単分子層状の被膜から
なる液晶配向膜が形成できる。(Sixth Embodiment Group) Except that a compound having a chalconyl group and wherein X is Cl, the silane compound of the above (Formula 20) was used as an alignment film material, Under the same conditions, A19 to A according to the sixth example group
22 substrates with an alignment film were produced. Also in this embodiment group, similarly to the fifth embodiment group, a liquid crystal alignment film composed of a monolayer coating film can be formed.
【0101】〔シラン化合物系光配向膜膜作製条件と配
向特性〕第3実施例群〜第6実施例群、第3比較例群の
配向膜付き基板(同一条件のもの2枚)をそれぞれ用い
て、左ねじれのTNセルを組み立てるとともに、左ねじ
れTN液晶を注入し、A7〜A22、X7〜X10のT
N液晶セルを完成させた。これらの液晶セルの配向特性
を目視および偏光顕微鏡を用いて観察した。その結果を
表4に示した。[Production conditions and alignment characteristics of silane compound-based photo-alignment film] The substrates with alignment films (two under the same conditions) of the third embodiment group to the sixth embodiment group and the third comparative example group were used. To assemble a left-twisted TN cell, inject a left-twisted TN liquid crystal, and apply A7 to A22, X7 to X10 T
An N liquid crystal cell was completed. The alignment characteristics of these liquid crystal cells were observed visually and using a polarizing microscope. Table 4 shows the results.
【0102】[0102]
【表4】 [Table 4]
【0103】また、印加電圧−透過率特性(図3)を測
定し、下記式、に従ってコントラスト比およびヒス
テリシスを算出した。その結果を表5、6に示した。こ
こで、図3中、TSは最大透過率、TEは最小透過率、
TMはTSとTEの中間における透過率である。またV
Sは電圧上昇時(OFF→ON)において透過率TMを
与える電圧値、VEは電圧降下時(ON→OFF)にお
いて透過率TMを与える電圧値である。The applied voltage-transmittance characteristics (FIG. 3) were measured, and the contrast ratio and the hysteresis were calculated according to the following equations. The results are shown in Tables 5 and 6. Here, in FIG. 3, TS is the maximum transmittance, TE is the minimum transmittance,
TM is the transmittance between TS and TE. Also V
S is a voltage value that gives the transmittance TM when the voltage rises (OFF → ON), and VE is a voltage value that gives the transmittance TM when the voltage drops (ON → OFF).
【0104】コントラスト比=TS/ TE・・・ ヒステリシス=VS−VE・・・Contrast ratio = TS / TE ... Hysteresis = VS-VE ...
【0105】[0105]
【表5】 [Table 5]
【0106】[0106]
【表6】 [Table 6]
【0107】更に、上記で作製した液晶セルを100℃
で1000時間保存し、このセルについて印加電圧−透
過率特性を測定しコントラスト比を算出した。この結果
を表7に示した。Further, the liquid crystal cell prepared above was heated at 100 ° C.
For 1000 hours, the applied voltage-transmittance characteristic of this cell was measured, and the contrast ratio was calculated. The results are shown in Table 7.
【0108】[0108]
【表7】 [Table 7]
【0109】なお、TN液晶セルの組み立て方法、配向
性の観察の方法、およびコントラスト比の測定方法等
は、前記第1群の配向膜の評価で記載した方法と同様で
ある。The method for assembling the TN liquid crystal cell, the method for observing the orientation, the method for measuring the contrast ratio, and the like are the same as those described for the evaluation of the first group of alignment films.
【0110】表4から明かなように、焼成処理前に偏光
紫外線を用いて光配向を行う本発明の後焼成法(第3〜
6実施例群)では、0.1J/cm2 の光照射量で良好
な配向性が得られた。これに対し、焼成処理を行った
後、塗膜に対し光配向を行う先焼成法(第3比較例群)
では、光照射量を0.25J/cm2 とした場合におい
ても配向ムラが生じ十分な配向特性が得られなかった。As is clear from Table 4, the post-baking method of the present invention in which the photo-alignment is performed by using polarized ultraviolet rays before the baking treatment (the third to third baking methods).
In the group of Examples 6), good orientation was obtained with a light irradiation amount of 0.1 J / cm 2 . On the other hand, a pre-baking method in which the coating film is subjected to photo-alignment after the baking treatment (third comparative example group)
In Example 2 , even when the light irradiation amount was 0.25 J / cm 2 , uneven alignment occurred and sufficient alignment characteristics could not be obtained.
【0111】表5の第3実施例群と第3比較例群におい
て、実施例群は比較例群に比べ顕著にコントラスト比が
高く、配向膜材料としてシラン化合物を用いる場合にお
いても後焼成法が好適であることが確かめられた。更
に、第3実施例群と第4〜第6実施例群との比較から、
分子末端がSi−Clであるシラン系化合物は、分子末
端がSi−OC2 H5 であるシラン系化合物よりも、高
いコントラスト比が得られることが確かめられた。In the third example group and the third comparative example group shown in Table 5, the example group has a significantly higher contrast ratio than the comparative example group, and the post-baking method can be applied even when a silane compound is used as the alignment film material. It proved to be suitable. Furthermore, from the comparison between the third embodiment group and the fourth to sixth embodiment groups,
Silane compound a molecular end is a Si-Cl, the molecular end than the silane compound is a Si-OC 2 H 5, a high contrast ratio was confirmed to be obtained.
【0112】また、表5において、配向膜材料のみが相
違し他の製造条件が同一の第5実施例群(シンナモイル
基)と第6実施例群(カルコニル基)の比較において、
カルコニル基を有する化合物を用いた第6実施例群の方
が、シンナモイル基を有する化合物を用いた第5実施例
群よりも、高いコントラスト比が得られることが確かめ
られた。この結果は、シンナモイル基よりもカルコニル
基がより優れた光反応性を有するためであろうと考えら
れる。In Table 5, a comparison was made between the fifth embodiment group (cinnamoyl group) and the sixth embodiment group (chalconyl group) in which only the alignment film material was different and the other manufacturing conditions were the same.
It was confirmed that a higher contrast ratio was obtained in the sixth example group using the compound having a chalconyl group than in the fifth example group using the compound having a cinnamoyl group. This result is considered to be because the chalconyl group has a better photoreactivity than the cinnamoyl group.
【0113】更に、配向膜材料が同一で、洗浄工程の有
無のみが異なる第4実施例群と第5実施例群の比較か
ら、洗浄工程を付加するとコントラスト比が向上するこ
とが確かめられた。洗浄工程を付加するとコントラスト
比が向上するのは、洗浄により過剰の分子が除去されて
単分子層状の被膜が形成され、このような極薄の被膜で
あると、偏光紫外線の照射効率が高まるとともに、配向
した各分子が液晶配向に直接寄与するためと考えられ
る。Further, from a comparison between the fourth embodiment group and the fifth embodiment group which differ only in the presence or absence of a cleaning step and the same alignment film material, it was confirmed that the contrast ratio was improved by adding the cleaning step. The addition of the washing step improves the contrast ratio because excess molecules are removed by washing to form a monolayer coating, and such an ultra-thin coating increases the irradiation efficiency of polarized ultraviolet light. It is considered that each of the aligned molecules directly contributes to the liquid crystal alignment.
【0114】表6に各セルのヒステリシス性を示す。ヒ
ステリシス性は、第3比較例群>第3実施例群>第4実
施例群=第5実施例群=第6実施例群の順に小さくなっ
ており、この結果から、後焼成法によるとヒステリシス
性も改善されること、および洗浄工程を付加すると更に
ヒステリシス性を小さくできることが実証された。Table 6 shows the hysteresis of each cell. The hysteresis was smaller in the order of the third comparative example group> the third example group> the fourth example group = the fifth example group = the sixth example group. It has been demonstrated that the hysteresis property can be further reduced by adding a washing step.
【0115】次ぎに表7の結果に基づいて配向膜の保存
安定性について説明する。表7の第3実施例群と第4〜
6実施例群との比較から明らかになるように、XがC2
H5Oであるシラン化合物を用いた第3実施例群に比
べ、XがClであるシラン化合物を用いた第4〜6実施
例群の方が、100℃、1000時間の保存後における
コントラスト比が格段に高かった。また、表5と表7の
結果を対比すると明かになるように、第3実施例群と第
3比較例群の保存後のコントラスト比の低下の程度は、
第4〜6実施例群に比べて顕著に大きかった。これらの
結果から、XがClであるシラン化合物は耐久性の点で
も優れることが認められた。Next, the storage stability of the alignment film will be described based on the results shown in Table 7. Table 7 of the third embodiment group and Tables 4 to
As is clear from the comparison with the group of 6 examples, X is C 2
H 5 compared with the third embodiment group using a silane compound which is O, towards the 4-6 embodiment group using a silane compound X is Cl is, 100 ° C., the contrast ratio after storage for 1000 hours Was much higher. As is clear from comparison of the results in Tables 5 and 7, the degree of decrease in the contrast ratio of the third embodiment group and the third comparative example group after storage is as follows.
It was significantly larger than those of the fourth to sixth examples. From these results, it was recognized that the silane compound where X is Cl was also excellent in durability.
【0116】[0116]
【発明の効果】以上で説明したように、本発明製造方法
は、感光性基を有する配向膜材料を含む溶液を基板面に
塗布し塗膜を形成する塗膜工程と、焼成に先立って塗膜
面に偏光紫外線を照射して配向膜材料分子を特定方向に
配向させる光配向処理と、光配向処理後に塗膜を焼成し
硬化させる焼成工程とを備えるが、この製造方法である
と、少ない偏光紫外線照射量でもって被膜構成分子をム
ラなく配向させることができる。よって、本発明による
と、光配向処理におけるタクトタイムの短縮を図りつ
つ、一層配向特性に優れた液晶配向膜を形成することが
できる。As described above, the production method of the present invention comprises a coating step of applying a solution containing an alignment film material having a photosensitive group to a substrate surface to form a coating film, and a coating step prior to firing. The film surface is provided with a photo-alignment treatment for irradiating polarized ultraviolet rays to orient the alignment film material molecules in a specific direction, and a baking step of baking and curing the coating film after the photo-alignment treatment. The coating constituent molecules can be aligned without unevenness by the amount of polarized ultraviolet light irradiation. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a liquid crystal alignment film having more excellent alignment characteristics while shortening the tact time in the optical alignment treatment.
【図1】化学吸着性を備えた配向膜材料を用いた場合に
おける製造過程を化学的に説明するための図である。FIG. 1 is a view for chemically explaining a manufacturing process when an alignment film material having a chemical adsorption property is used.
【図2】基板表面に円形のITO電極が形成された液晶
セル用の基板である。FIG. 2 is a substrate for a liquid crystal cell having a circular ITO electrode formed on the surface of the substrate.
【図3】TN液晶セルにおける印加電圧と光透過率の関
係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between an applied voltage and a light transmittance in a TN liquid crystal cell.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−26760(JP,A) 特開 平11−125823(JP,A) 特開 平4−16927(JP,A) 特開 平1−302225(JP,A) 特開 平9−80440(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued from the front page (56) References JP-A-10-26760 (JP, A) JP-A-11-125823 (JP, A) JP-A-4-16927 (JP, A) JP-A-1- 302225 (JP, A) JP-A-9-80440 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337
Claims (7)
ド前駆体を、液晶表示パネル用基板の表面に塗布しポリ
イミド前駆体からなる塗膜を形成する塗膜形成工程と、 前記塗膜に偏光紫外線を照射し、塗膜中のポリイミド前
駆体分子を偏光紫外線の偏光方向に対応する方向に配向
させるとともに、ポリイミド前駆体分子の感光性基部分
を介してポリイミド前駆体分子相互を偏光紫外線の偏光
方向に対応する方向に沿って光重合させ、またはポリイ
ミド前駆体分子の感光性基部分を偏光紫外線の偏光方向
に対応する方向に沿って光分解させて、塗膜中のポリイ
ミド前駆体分子群に異方性を付与する紫外線照射工程
と、 前記紫外線照射工程の後、前記塗膜中のポリイミド前駆
体分子群を熱重合する熱重合工程と、 を備える液晶配向膜付き基板の製造方法。1. A coating film forming step of applying a heat-polymerizable polyimide precursor having a photosensitive group to the surface of a substrate for a liquid crystal display panel to form a coating film made of the polyimide precursor; Irradiate ultraviolet light to orient the polyimide precursor molecules in the coating in the direction corresponding to the polarization direction of the polarized ultraviolet light, and polarize the polyimide precursor molecules to each other through the photosensitive group part of the polyimide precursor molecule. Photopolymerized along the direction corresponding to the direction, or photodecompose the photosensitive group part of the polyimide precursor molecule along the direction corresponding to the polarization direction of polarized ultraviolet light, to the polyimide precursor molecule group in the coating film An ultraviolet irradiation step of imparting anisotropy; and a thermal polymerization step of thermally polymerizing the polyimide precursor molecules in the coating film after the ultraviolet irradiation step. Construction method.
で加熱することにより、ポリイミド前駆体分子相互およ
び/又はポリイミド前駆体分子と基板面とを熱重合反応
させる工程である、 請求項1に記載の液晶配向膜付き基板の製造方法。2. The thermal polymerization step is a step of causing a thermal polymerization reaction between the polyimide precursor molecules and / or the polyimide precursor molecules and the substrate surface by heating at a temperature of 400 ° C. or lower. 3. The method for producing a substrate with a liquid crystal alignment film according to item 1.
基を有する熱重合可能なポリイミド前駆体を含む溶液を
液晶表示パネル用基板の表面に塗布する工程と、ポリイ
ミド前駆体溶液を塗布した後、塗布面から溶媒を除去す
る乾燥工程とを含むことを特徴とする、 請求項1乃至2のいずれかに記載の液晶配向膜付き基板
の製造方法。3. The coating film forming step includes a step of applying a solution containing a heat-polymerizable polyimide precursor having a photosensitive group in a main chain to a surface of a liquid crystal display panel substrate; The method for producing a substrate with a liquid crystal alignment film according to claim 1, further comprising: a drying step of removing the solvent from the application surface after the application.
程との間に、塗膜表面を洗浄する洗浄工程を設けたこと
を特徴とする、 請求項3に記載の液晶配向膜付き基板の製造方法。4. The method for manufacturing a substrate with a liquid crystal alignment film according to claim 3, wherein a cleaning step of cleaning a coating film surface is provided between the drying step and the polarized ultraviolet ray irradiation step. .
が、シンナモイル基であることを特徴とする、 請求項1乃至4のいずれかに記載の液晶配向膜付き基板
の製造方法。5. The method for producing a substrate with a liquid crystal alignment film according to claim 1, wherein the photosensitive group of the polyimide precursor is a cinnamoyl group.
が、カルコニル基であることを特徴とする、 請求項1乃至4のいずれかに記載の液晶配向膜付き基板
の製造方法。6. The method for producing a substrate with a liquid crystal alignment film according to claim 1, wherein the photosensitive group of the polyimide precursor is a chalconyl group.
を含むシラン系化合物であり、 前記塗膜が、単分子層状の被膜であることを特徴とす
る、 請求項1乃至6のいずれかに記載の液晶配向膜付き基板
の製造方法。7. The polyimide precursor according to claim 1, wherein the polyimide precursor is a silane-based compound containing a linear carbon chain, and the coating is a monolayer coating. 3. The method for producing a substrate with a liquid crystal alignment film according to item 1.
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