JPH0772483A

JPH0772483A - 液晶素子用配向膜付基板およびその製造方法ならびに液晶素子

Info

Publication number: JPH0772483A
Application number: JP21970493A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Korishima; 友紀郡島; Hidemasa Ko; 英昌高
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: JP3308356B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ラビングレスでしかも耐久性に優れた配向膜を
得る。【構成】Ｎ−メチルピロリドンを溶媒としてピロメリッ
ト酸二無水物とビス（４−アミノフェニル）エーテルか
らポリアミック酸を製造し、この溶液に２倍モルのｐ−
２−アミノエチルフェニル−ｐ−メトキシシンナメート
を加えて光架橋性のポリアミック酸のアンモニウム塩と
する。ＩＴＯつきガラス基板に約１０００Åの厚みにこ
の溶液をスピン塗布した後、さらにこの上にポリビニル
アルコールの水溶液を塗布後乾燥させる。露光用の光源
として、波長約３２００Åの直線偏光の紫外光を用い、
硬化させ、ついでこの基板を水ついで希塩酸、テトラヒ
ドロフランとＮ−メチルピロリドンの混合溶液に浸漬し
てポリビニルアルコールと架橋部位を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶素子用配向膜付き基
板およびそれを用いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子はいわゆるスーパーツイス
テッドネマチックモードや薄膜トランジスター駆動のツ
イステッドネマチックモードの開発の進展により、例え
ばワープロやパソコンの表示部品として必要欠くべから
ざるものとなっている。

【０００３】ツイステッドネマチックモードを利用した
簡単な数値などの表示用液晶表示素子においては、チル
ト角は１度程度で充分なため、通常入手できるポリアミ
ドやポリイミドのような高分子膜を基板に塗布後、布で
一定方向に擦ることで液晶の配向を簡便に実現してい
た。しかし、布による配向面の汚染などの問題もあっ
た。

【０００４】一方、薄膜トランジスター駆動のツイステ
ッドネマチックモードの開発の進展により液晶テレビ、
パソコン用の表示素子などが商品化されてきているが、
この技術においては、高分子膜を基板に塗布後、布で一
定方向に擦ることによる静電気の発生のため薄膜トラン
ジスターの破壊が起こり、その結果高価な薄膜トランジ
スター付きの基板が使用できなくなるというより重大な
問題が発生している。

【０００５】また、液晶表示素子の欠点のひとつとされ
てきた視野角の狭さを克服するための技術として各画素
を複数に分割して、分割された区分における液晶の配向
が各々異なるようにした液晶表示素子も提案されてい
る。しかし、この技術を実現するためには従来マスクラ
ビングなど複雑で長い工程を必要としていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】スーパーツイステッド
ネマチックモードの技術要素の一つはチルト角の大きな
液晶配向技術である。スーパーツイステッドネマチック
モードに必要なチルト角は３度以上３５度以下程度であ
り、そのため配向用高分子膜の改良やＳＩＯの斜め蒸
着、単分子膜の形成などが試みられてきた。

【０００７】配向用高分子膜の改良によって、５度程度
のチルト角は実現できているが、布で一定方向に擦るこ
とでチルト角の再現性に乏しくまた配向膜に傷がついて
筋状のむらが見られることもあり、特にそのむらが高チ
ルト角の場合に目だつので液晶表示素子の商品価値を著
しく下げる問題点があった。

【０００８】ＳｉＯの斜め蒸着は前記の欠点は少ないも
のの蒸着工程が必要なため、高価になりほとんど実用化
されていない。一方、ラングミアの単分子膜は液晶表示
のような大面積基板に均一に形成することは非常に困難
であって、まだ研究の域を脱していない。

【０００９】ラビングレスの配向膜の提案も内田(Japan
Display 92, p880)やシャット（Liquid Crystals,199
3, Vol. 14,No. 1,73-104) によってなされているが、
前者はスタンプ法によるもので、ラビング法に較べてア
ンカリングエネルギーが低すぎ、後者はポリビニル桂皮
酸誘導体の直線偏光逐次光重合によるもので、チルト角
が低く耐久性も良くない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記のような
問題点を解決するためになされたものであり、照射され
た光の偏光軸方向に対応した方向に逐次重合するととも
に、ポリイミドもしくはポリイミド前駆体を含む配向膜
形成用化合物からなる層を、直線偏光光によって重合す
ることによって得られたポリイミド被膜が基板上に形成
されていることを特徴とする液晶素子用配向膜付基板を
提供するものである。

【００１１】本発明のひとつの目的はラビングが不必要
で耐久性の高い液晶配向膜を提供することにある。前述
したように、ラビングレスはポリビニルアルコール桂皮
酸誘導体の直線逐次偏光光重合によって、達成されてい
るが、耐久性が良くないことが、問題である。この原因
を検討した結果、ポリビニルアルコール主鎖と桂皮酸部
分の重合によって生じた４員環の耐熱性と桂皮酸部分の
重合によって生じた４員環の耐光性不足に原因があるこ
とがわかった。

【００１２】発明者らは、その解決のため種々検討した
結果、特定の化合物薄膜を基板上に形成し、直線偏光光
で重合することにより、耐久性の高い、ラビングレス配
向膜が得られることを見出した。以下、本発明を詳細に
説明する。

【００１３】本発明の特徴の一つは、配向膜を形成する
ための化合物として、照射された光の偏光軸方向に対応
した方向に逐次重合する化合物を用いることである。こ
こで、逐次重合とは、連鎖的な重合でなく一つ一つの重
合が完結するような重合のことをいう。

【００１４】本発明において配向機能が得られる理由は
おおよそ以下のように考えられる。光照射による重合部
位は、ランダムな方向を向いている。これに直線偏光光
を照射すると、偏光方向と重合部位の結合方向とがほぼ
一致している部分は実質的な光強度が高く、ほぼ直交し
ている部分は、実質的な光強度が低くなると考えられ
る。したがって、重合は、偏光方向と重合部位の結合方
向とがほぼ一致する方向を中心として生じることにな
り、これにより、ポリイミド部分も再配列をおこすと考
えられる。このような高分子からなる薄膜は、液晶分子
を配向する機能を有することになる。

【００１５】この際、重合によって高分子化合物に複屈
折性が付与されることになる。このときの液晶分子の配
向方向は、直線偏光の偏光方向により制御することがで
きる。

【００１６】本発明の配向膜を形成するための化合物の
他の特徴は、ポリイミド生成可能な化合物であることで
ある。すなわち、この化合物には、ポリイミドおよびポ
リイミド前駆体を含む。

【００１７】このポリイミドには、含フッ素ポリイミ
ド、ポリイミドシロキサン、ポリアミドイミド、ポリイ
ミドインドドキナゾリン、ポリヒドラジドイミド、ポリ
エーテルイミド単独または共重合体または混合物などが
含まれる。また、ポリイミド前駆体の代表例は、ポリア
ミック酸である。ポリイミドはポリアミック酸を加熱ま
たは触媒反応的に脱水して製造される場合が多い。

【００１８】ポリイミド生成可能な化合物を用いること
により、充分な配向膜の耐熱性、耐光性を得ることがで
きる。

【００１９】なお、ＳＴＮ素子の用途として用いる場合
は、特にチルト角を高くする必要がある。このために、
特定のポリイミドを用いることが好ましい。たとえば、
最終的なポリイミドの化学構造が特開昭６２−１６９１
２２号、特開昭６２−１７４７２５号、特開昭６４−７
８２２６号、特開昭６４−７３３２１号、特開昭６４−
７９７２５号、特開昭６４−２５１２７号、「日化協月
報」１１月号ｐ．８（１９９０）、「有機合成化学」４
９（５），ｐ．５０６（１９９１）などに示されている
ような構造のものである。

【００２０】本発明では、さらに好ましくは、重合後、
重合に関与する部分を除去する。この処理によって、耐
光性と耐熱性を一層向上することができる。

【００２１】上記のような特徴を有する化合物を具体的
に説明する。

【００２２】本発明の配向膜形成用化合物の一例として
はポリアミック酸の不飽和アンモニウム塩があり、その
一般式は化１で示される。

【００２３】

【化１】

【００２４】ここで、Ａ¹ はシクロブタン環または４価
芳香族炭化水素残基であり、その４個の結合手のうち２
個ずつは隣りあった炭素に結合しており、Ｂ¹ は２価芳
香族炭化水素残基であり、その２個の結合手は隣りあわ
ない炭素に結合しており、Ｒ¹ とＲ² は水素または炭素
数が１〜５のアルキル基であり、Ｅ¹ はその中に逐次光
重合可能な二重結合を有する残基である。また、ｍは２
以上の整数である。

【００２５】Ａ¹ の例はシクロブタン環またはベンゼン
環を直接あるいは、−Ｏ−，−Ｓ−，−Ｃ（ＣＨ₃ ）Ｒ
³ −，−Ｃ（ＣＦ₃ ）₂ −，−ＳＯ₂ −，−ＳｉＲ⁴ Ｒ
⁶ −Ｏ−ＳｉＲ⁵ Ｒ⁷ −でつないだ構造をした脂環式ま
たは芳香族二酸無水物のポリイミド形成残基である。

【００２６】ここで、Ｒ³ は炭素数１〜１５のアルキル
基、Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ は炭素数１〜１５のアルキ
ル基またはフェニル基を意味する。

【００２７】Ａ¹ を形成する化合物の具体例としては以
下のものが挙げられる。シクロブタンテトラカルボン酸
二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３′，４，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，
３″，４，４″−ｐ−ターフェニルテトラカルボン酸二
無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物、１，４−ビス（３′，４′−ジカル
ボシフェノキシ）ベンゼン二酸無水物、ビス（２，３−
ジカルボキシフェニル）エーテル二酸無水物、ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二酸無水
物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルフィド
二酸無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ス
ルホン二酸無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキ
シフェニル）プロパン二酸無水物、２，２−ビス［４−
（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパ
ン二酸無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二酸無水物、２，２−
ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニ
ル］ヘキサフルオロプロパン二無水物、１，３−ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，３，３−
テトラメチルジシロキサン二無水物。

【００２８】Ｂ¹ の例はベンゼン環を直接あるいは、−
Ｏ−，−Ｓ−，−Ｃ（ＣＨ₃ ）Ｒ³−，−Ｃ（ＣＦ₃ ）₂
−，−ＳＯ₂ −，−ＳｉＲ⁴ Ｒ⁶ −Ｏ−ＳｉＲ⁵ Ｒ⁷
−でつないだ構造をした芳香族ジアミンのポリイミド形
成残基である。ここで、Ｒ³，Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷
は前記したものと同じである。

【００２９】Ｂ¹ を形成する化合物の具体例は以下のも
のが挙げられる。ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニ
レンジアミン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）プ
ロパン、４，４′−ジアミノ−ジフェニルメタン、ビス
（４−アミノフェニル）スルフィド、ビス（４−アミノ
フェニル）スルホン、ビス（４−アミノフェニル）エー
テル、ビス（４−アミノフェニル）ジエチルシラン、ビ
ス（４−アミノフェニル）ジフェニルシラン、２，６−
ジアミノ−ナフタレン、４，４′−ジアミノ−ビフェニ
ル、２，４−ジアミノ−トルエン、４，４′−ジアミノ
−ベンゾフェノン、２，２−ビス（４−アミノフェニ
ル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（４
−アミノフェノキシ）フェニル］オクタン、２，２−ビ
ス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］デカン、
２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニ
ル］ヘキサン。

【００３０】Ｅ¹ の桂皮酸エステルユニットまたはシン
ナミリデン酢酸エステルユニットを有する。より具体的
には、化２で示されるようなユニットを有する。

【００３１】

【化２】

【００３２】また、Ｅ¹ としては、その中に光によって
環化するユニットを含んでいてもよい。具体的には、例
えば、「感光性樹脂」（山岡亜夫、森田洗著共立出
版）ｐ．１０に記載されているような感光基を含む。す
なわち、シンナモイル基、シンナミリデン基、カルコン
残基、イソクマリン残基、２，５−ジメトキシスチルベ
ン残基、スチリルビリジウム残基、チミン残基、α−フ
ェニルマレイミド、アントラセン残基、２−ピロン残基
などである。

【００３３】本発明の配向膜形成用化合物の他の例はポ
リアミック酸の不飽和カルボン酸エステルであり、その
一般式は化３で示される。

【００３４】

【化３】

【００３５】Ａ² とＢ² はそれぞれＡ¹ とＢ¹ と同じで
あり、Ｅ² はその中に逐次光重合可能な二重結合を有す
る残基である。Ｅ² はＥ¹ と同じである。また、ｎは２
以上の整数である。

【００３６】特にＳＴＮ素子用の配向膜として用いる場
合、プレチルト角を高くする観点で、化１、化３におい
て、Ｂ₁ に長鎖アルキル基を有するものが好ましい。

【００３７】さらに、この溶液には光による重合を促進
するために光重合開始剤が添加される。光重合開始剤
は、紫外光、可視光、近赤外光に感度を有するものであ
ればよく、たとえば、５−ニトロアセナフテンなどが使
用される。

【００３８】化１、化３で示される化合物からなる薄膜
を基板上に形成し、必要ならば、その上にポリビニルア
ルコールのごとき酸素遮断膜を形成し、露光用の光源と
して、直線偏光光を用い、逐次光重合によって前記化合
物を硬化させる。

【００３９】以下、重合の手順を詳細に説明する。ま
ず、本発明の配向膜形成用化合物からなる被膜を基板上
に形成する。基板は、液晶表示素子の基板として用いら
れる場合は、通常透明なガラス、プラスチック等の絶縁
基板であり、表面にインジウム酸化錫（ＩＴＯ）、二酸
化錫等からなる透明導電膜等の導電膜が電極として形成
されていることが通常である。

【００４０】本発明に適用できる基板は、ガラス、プラ
スチック等の基板自体、その上に形成されたSnO₂、In₂O
₃-SnO₂（ＩＴＯ）、Al、Cr等の電極、さらに必要に応じ
てその電極の上もしくは下に形成されたにSiO₂、TiO₂等
の絶縁膜、ＴＦＴ、ＭＩＭ、薄膜ダイオード等の能動素
子、カラーフィルター、遮光膜、位相差膜、偏光膜、反
射膜、光導電膜等を有する基板などがある。

【００４１】化１，化３で示されるような光重合可能な
ポリアミック酸は、通常、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル
ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、ヘキサ
メチルホスホルアミド、ジイソブチルケトン、ブチルセ
ロソルブアセテートのような溶媒に溶解された状態で使
用される。

【００４２】薄膜を基板上に形成する方法としては、ス
ピンコートの他、スクリーン印刷オフセット印刷などの
印刷法、バーコーター、ロールコーターなど、を用いる
ことができる。また、被膜の厚みは、特に限定されない
が、通常は、０．０５μｍ〜３μｍ程度である。

【００４３】露光用の光は、所望の配向方向に適合する
ような直線偏光とされる。直線偏光光を作るには、通常
用いられる吸収型の偏光板によってもよいし、偏光ビー
ムスプリッタなどの非吸収型の偏光分離素子によっても
よい。波長は、配向膜形成用の化合物を重合させ得るも
のであればよく、通常、紫外域である。露光の温度は、
室温から１００℃程度で行えばよく、また、時間は１０
秒から３０分程度である。

【００４４】重合後、化合物の重合に関与し得る部分を
除去することが本発明では特に好ましい。重合に関与す
る部分は通常、耐久性に劣るからであり、この部分を除
去することにより、配向膜全体の耐久性を向上すること
ができる。重合に関与する部分とは、具体的には、逐次
光重合可能な二重結合を有する残基、および、それが重
合した部分である。化１、化３の例では、Ｅ¹ 、Ｅ² の
部分などである。

【００４５】除去のために、この基板を架橋部位を溶解
し得る溶媒に浸漬するか、この基板を加熱して架橋部位
を揮発または分解することができる。

【００４６】加熱による場合は、オーブン、ホットプレ
ート、遠赤外線炉などによることができる。温度は、通
常、２００℃〜３５０℃程度である。これより低いと、
分解が充分行われないおそれがあり、これより高いと、
ポリイミド部分を変質させるおそれがある。加熱時間
は、５分〜２時間程度である。

【００４７】溶剤による場合は、架橋に関する部分の材
料に応じて選ぶことができる。ただし、ポリイミド部分
を溶解ないしは変質するおそれの少ないものでなくては
ならない。たとえば、架橋のために化１のアンモニウム
塩タイプの桂皮酸エステル残基を用いた場合は、以下の
ような溶剤が例示される。

【００４８】すなわち、希塩酸−エタノール、酢酸−エ
タノール、酢酸−プロパノール、希塩酸，テトラヒドロ
フランとＮ−メチルピロリドンの混合溶液などである。
浸漬の時間は、３０秒〜３０分程度である。

【００４９】配向膜形成用化合物として化２の化合物を
用いた場合は、加熱により架橋部位を脱離させることが
簡便で好ましい。

【００５０】また、加熱により、ポリアミック酸からポ
リイミドへの転換を完了させる。これによって、高チル
ト角で、耐久性の良いラビングレス配向膜を得ることが
できる。

【００５１】加熱は、重合部分の除去と同様に、オーブ
ン、ホットプレート、遠赤外線炉などによることができ
る。温度は、通常、２００℃〜３５０℃程度である。こ
れより低いと、ポリイミドへの転換が充分行われないお
それがあり、これより高いと、ポリイミド部分を変質さ
せるおそれがある。加熱時間は、５分〜１時間程度であ
る。

【００５２】重合部分の除去を加熱で行う場合は、重合
部分の除去のための加熱でも、ポリアミック酸からポリ
イミドへの転換は進行するので、別途、加熱を要しない
場合もある。

【００５３】本発明の別の態様では、プレチルト角をよ
り高くすることが可能である。

【００５４】特にＳＴＮ素子に本発明の配向膜を採用す
る場合は、ＳＴＮ素子の特性上、チルト角を高く保つこ
とは重要である。この場合は、チルト角を大きくするた
めに、液晶配向膜の表面に規則的なクサビ状の形状を設
ける。

【００５５】図２に示すようにクサビ状の表面形状を有
する配向膜１２では、チルト角として、理想的には液晶
本来のチルト角θ₁ に配向膜の傾き角θ₂ を加えた角θ
₃ が得られると期待される。なお、図で１１は電極、１
０は基板を示している。

【００５６】配向膜にクサビ状の表面形状を形成するた
めには光の干渉を利用する。

【００５７】すなわち、導電膜を有する基板に配向膜形
成用化合物を塗布し、１直線上になく、２方向からのほ
ぼ平行光化した位相のそろった直線偏光をその２方向の
中間の方向と基板とのなす角（θ₀ ）が２度よりも大き
く、４５度よりも小さい方向からあてる。そして、それ
ら２つの光線の干渉効果を利用して、化合物を基板とは
一定の傾きをなす層状に硬化する。ついで可溶分を取り
除き、必要に応じて後硬化を行うことによって配向膜の
表面クサビ形状が得られる。

【００５８】この様子を光架橋性のネガ型化合物からな
る配向膜形成用化合物について、図１にその概念図を示
した。図において、１は基板、２は通常用いられる導電
膜からなる電極、３は本発明の配向膜形成用化合物から
なる被膜、４および５は直線偏光のコヒーレント光であ
る。このとき、被膜３内では、２方向からのコヒーレン
ト光が干渉して干渉縞を形成し、その強度が強まった部
分だけに重合が起こり架橋する。図で３ａは架橋部、３
ｂは非架橋部である。露光後未重合の可溶物は特定の溶
媒で除去し得る。このようにして、ポリアミック酸から
なる基板上の被膜の表面に、規則的なクサビ状の表面形
状を形成することができる。その後、配向膜形成化合物
がポリアミック酸を含む場合は、加熱して、または触媒
反応により、ポリアミック酸をポリイミドとすることが
好ましい。

【００５９】直線偏光のコヒーレント光としては、同一
の光源から発し、ハーフミラー、ビームスプリッターな
どで分割された分割レーザー光を用いることができる。
表示素子の用途がツイステッドネマッチックモードかス
ーパーツイステッドネマッチックモードによって要求さ
れるチルト角が異なるため、露光条件は適宜選択され
る。

【００６０】理想的には形成される配向膜の傾き角（θ
₂ ）はθ₀ と一致するべきであるが、例えば光架橋性の
化合物を使用した場合、実際にはエッチングの際に露光
部の下の未露光部が除去されることがあるので、理想的
な値よりも小さくなる。そこで、上記のθ₀ の値を変え
て適宜実験を行い、所望のチルト角が得られるようにす
ればよい。

【００６１】基板の広い範囲に均一な干渉を起こさせる
観点からいえば、露光に使用するレーザー光の光束をほ
ぼ平行化し、レーザー光を平面波とすることが好まし
い。平面波は、光束拡散用のレンズおよびコリメート用
のレンズ、ビームエキスパンダーなどを光路内に配置す
ることにより、形成することができる。

【００６２】被膜の未硬化部分を除去するための溶剤に
ついては、配向膜材料に応じて適宜選択すればよいが、
ポリイミド膜では一般的に以下のものが例示される。す
なわち、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，
Ｎ−ジエチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミ
ド、ジイソブチルケトン、ブチルセロソルブアセテート
などである。

【００６３】本発明液晶配向膜の形成方法を利用して、
液晶表示素子を製造する方法については、通常用いられ
る方法が採用できる。すなわち、図３のごとく、一対の
基板２１、２２上に導電膜からなる電極２３、２４を形
成し、適宜パターニングした後、本発明の方法により、
上記基板上に本発明にかかる液晶配向膜２７、２８を形
成し、次いで、前記一対の基板を電極面側を相対向させ
て周辺部をシール材２５によりシールして、その内部に
液晶２６を封入する。

【００６４】本発明の配向膜付き基板を液晶表示素子用
の基板として用いることにより、配向膜形成時の筋状の
むらや、配向の不均一など、前述の欠点のないスーパー
ツイステッドネマチックモードや薄膜トランジスター駆
動のツイステッドネマチックモードの液晶表示素子を得
ることができる。

【００６５】なお、本発明においては、視野角のを広く
するために、各画素を複数に分割して、分割された区分
における液晶の配向方向が各々異なるようにできる。例
えば、マスク露光法を使用して、露光の際に、各々の区
分において期待される液晶の配向方向になるように、重
合の際の偏光の方向を特定すればよい。

【００６６】

【実施例】

［実施例１］Ｎ−メチルピロリドンを溶媒としてピロメ
リット酸二無水物とビス（４−アミノフェニル）エーテ
ルからポリアミック酸を製造し、この溶液に２倍モルの
ｐ−２−アミノエチルフェニル−ｐ−メトキシシンナメ
ートを加えて光架橋性のポリアミック酸のアンモニウム
塩とした。ＩＴＯつきガラス基板に約１０００Åの厚み
にこの溶液をスピン塗布した後、さらにこの上にポリビ
ニルアルコールの水溶液を塗布後乾燥させた。露光用の
光源として、波長約３２００Åの直線偏光の紫外光を用
い、硬化させ、ついでこの基板を水ついで希塩酸、テト
ラヒドロフランとＮ−メチルピロリドンの混合溶液に浸
漬してポリビニルアルコールと架橋部位を除去した。

【００６７】この基板を加熱オーブン中で最終的には３
００℃に加熱してポリイミド化を完了させた。得られた
ポリイミド配向膜は複屈折性を示した。その液晶の配向
能力を調べるため、２枚の基板を配置しそのギャップを
８μｍとした素子を作成し、そのギャップを液晶２９７
３（メルク社製）で充填した後、磁場下で液晶の誘電率
を計る方法によってチルト角を求めた結果、約１度であ
った。また、液晶の配向方向は直線偏光の偏光方向とほ
ぼ直角であった。また、耐光性と耐熱性も充分なもので
あった。

【００６８】［比較例１］実施例１において、光架橋性
ポリアミック酸のアンモニウム塩のかわりに、ポリビニ
ルアルコール−ｐ−メトキシシンナメートをＩＴＯつき
ガラス基板に塗布し、硬化後には水洗だけを行って、比
較サンプルを作成した。耐光性、耐熱性が実施例１に比
べて不充分であった。

【００６９】［実施例２］実施例１の配向膜付き基板を
使用し、液晶としてはカイラル化合物を添加した液晶２
９７３を使用し、薄膜トランジスタ駆動液晶表示素子を
作成した。液晶表示素子はすじむらがまったく無く非常
に均一であった。これを駆動したが、非常に均一でコン
トラストも高かった。

【００７０】［実施例３］ピロメリット酸二無水物１モ
ルと２，２−ビス（４−アミノフェニル）オクタンと反
応させて、ポリアミック酸を製造し、これをＮ−メチル
ピロリドン溶液とした。この溶液に２倍モルのｐ−２−
アミノエチルフェニル−ｐ’−メトキシシンナメートを
加えて光架橋性のポリアミック酸のアンモニウム塩とし
た。ＩＴＯつきガラス基板に約１０００Åの厚みにこの
溶液をスピン塗布した後、さらにこの上にポリビニルア
ルコールの水溶液を塗布後乾燥させた。この後は実施例
１と同様にして配向膜付き基板を製造し、チルト角を求
めた結果、１４度であった。

【００７１】［実施例４］実施例３の基板を使用し液晶
としてはカイラル化合物を添加した液晶１２９３（メル
ク社製）を使用して、２４０度ツイストの１／２４０デ
ューテイ液晶素子を作成した。これを駆動したが、非常
に均一でコントラストも高かった。

【００７２】［実施例５］ピロメリット酸二無水物１モ
ルとｐ−２−ヒドロキシエチルフェニル−ｐ’−メトキ
シシンナメート２モルを反応させ、ついで、塩化チオニ
ルと反応させて酸塩化物とし、さらに、２，２−ビス
［４−（４−アミノフェニル）フェニル］オクタンと反
応させて、光架橋性のポリアミック酸のエステルを製造
し、これを光増感材である５−ニトロアセナフテンを含
むＮ−メチルピロリドン溶液とした。ＩＴＯつきガラス
基板に約１０００Åの厚みにこの溶液をスピン塗布した
後、さらにこの上にポリビニルアルコールの水溶液を塗
布後乾燥させた。

【００７３】露光用の光源として、波長約３６０ｎｍの
レーザー光を用い、ビームエキスパンダーで平行光線と
し、これをハーフミラーを用いて二つの光束にした後、
この基板をその傾き角が１０度になるように図１の如く
二方向から被膜に照射して層状に硬化させ、ついでこの
基板を水、次いでテトラヒドロフランとＮ−メチルピロ
リドンの混合溶液に浸漬してポリビニルアルコールと未
露光部を除去した。この基板を加熱オーブン中で最終的
には３００℃に加熱してポリイミド化を完了させた。

【００７４】このように作成したクサビ状形状のポリイ
ミド配向膜の液晶の配向能力を調べるため、２枚のガラ
ス基板を配置し、周辺にシールを形成し、基板間のギャ
ップを８μｍとした素子を作成し、そのギャップを液晶
ＺＬＩ２２９３（メルク社製）で充填した後、磁場下で
液晶の誘電率を計る方法によってチルト角を求めた結
果、１０度であった。

【００７５】［実施例６］実施例１において、ピロメリ
ット酸二無水物のかわりにシクロブタンテトラカルボン
酸二無水物を用いて、配向膜付き基板を作製した。実施
例１と同様、耐光性、耐熱性の良好な基板が得られた。

【００７６】

【発明の効果】本発明では、ラビングレスでしかも耐久
性に優れた配向膜を得ることができるさらにチルト角の
大きい配向膜を提供することができる。

【００７７】本発明の液晶配向膜を使用することによ
り、おもに液晶配向膜を擦ることによる起因する前述の
欠点の無いスーパーツイステッドネマッチックモードと
薄膜トランジスタ駆動のツイステッドネマチックモード
の液晶表示素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の１例を示す概念的断面図

【図２】本発明の方法の１例に係る配向膜の液晶分子の
チルト機構を示す概念図

【図３】本発明の液晶素子の断面図

【符号の説明】

１：基板２：電極３：被膜４：コヒーレント光５：コヒーレント光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射された光の偏光軸方向に対応した方向
に逐次重合するとともに、ポリイミドもしくはポリイミ
ド前駆体を含む配向膜形成用化合物からなる層を、直線
偏光光によって重合することによって得られたポリイミ
ド被膜が基板上に形成されていることを特徴とする液晶
素子用配向膜付基板。
【請求項２】配向膜形成用化合物を重合した後に重合に
関与する部分が除去されてなることを特徴とする請求項
１記載の液晶素子用配向膜付基板。
【請求項３】照射された光の偏光軸方向に対応した方向
に逐次重合する配向膜形成用化合物からなるとともに、
ポリイミドもしくはポリイミド前駆体を含む層を基板上
に形成し、これを直線偏光光によって重合することを特
徴とする液晶素子用配向膜付基板の製造方法。
【請求項４】配向膜形成用化合物を重合した後、重合に
関与する部分を除去することを特徴とする請求項３記載
の液晶素子用配向膜付基板の製造方法。
【請求項５】請求項３または４において、光重合は、複数の直線偏光のコヒーレント光を、各々基
板の両面から上記基板上の層に照射し、干渉作用により
縞状に逐次光重合部分を形成するものであり、重合後、さらに、この層の未硬化部分を選択的に除去す
ることを特徴とする液晶素子用配向膜付基板の製造方
法。
【請求項６】請求項１または２記載の液晶素子用配向膜
付基板を少なくとも一方の基板として用いて、一対の基
板間に液晶層を挟持したことを特徴とする液晶素子。
【請求項７】請求項３〜請求項５記載の液晶素子用配向
膜付基板の製造方法により製造された液晶素子用配向膜
付き基板を少なくとも一方の基板として用いて、一対の
基板間に液晶層を挟持したことを特徴とする液晶素子。