JPH09265095A

JPH09265095A - 液晶分子の配向膜の製造方法

Info

Publication number: JPH09265095A
Application number: JP8072699A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamazoe; 博司山添
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】現液晶配向法は、ゴミや静電気が発生しやす
い。【解決手段】一対の基板18主面上に形成された主とし
てアクリレート系モノマー等の重合性モノマーを含む薄
層15に、所望の２つの干渉し得るレーザー光線13, 14を
所望の２つの角度から照射して、薄層15内において、重
合性モノマーの重合状態を局部的に変動させることを特
徴とする液晶分子の配向膜の製造方法であって、二つの
可干渉性レーザー光を干渉させ、この干渉光による光反
応による微細構造により、配向作用を生起させる。他の
配向性高分子フィルムの製造にも貢献する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に必
須な液晶分子の配向に係る液晶分子の配向膜の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に、数１００ｎｍの厚みの
有機膜、例えば、ポリイミド膜を塗布して形成し、その
あと、高速の繊維束で摩擦する。いわゆる、ラビング処
理である。かくすることにより、例えばポリイミド膜の
主鎖が繊維束の運動方向に延伸される。いわゆる、ポリ
イミド膜の配向現象である。このポリイミド主鎖と液晶
分子が接触した時、お互いの相互作用により、液晶分子
が配向する。この事情から、この配向したポリイミド膜
等を配向膜と称する。このあたりは、培風館刊、「液晶
−基礎編」、岡野、小林共編に詳しい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶素子の生産におい
ては、ラビング法のみが適用されている。このラビング
法は、ポリイミド膜を高速で摩擦するものであり、必然
的に、多かれ少なかれ、塵の発生を伴う。これは、例え
ば、液晶表示装置の場合、表示の欠陥となり、すべから
く、回避すべき事象である。

【０００４】また、十分、ラビング処理を、ポリイミド
膜等になすためには、かなり、強く摩擦する必要があ
る。これは、場合により、局部的な破壊的な傷を例えば
ポリイミド膜に生ぜしめ、液晶分子の配向の均一性を損
なう。これを、回避するためには、この摩擦状態の管理
に厳格さが必要となる。

【０００５】さらに、このラビングの際、このような膜
との間に、ともすれば静電気が発生する。この結果とし
て、例えば、アクティブ・マトリクス型液晶表示装置の
場合、薄膜トランジスターが破壊される可能性がある。

【０００６】これらの弱点を克服するために、なんらか
の非接触法で、基板上有機膜の配向現象を生起させる試
みはある。代表的な試みは、偏光された紫外光によるポ
リビニール・シンナメート膜の異方的重合法がある。こ
れは、液晶分子の配向には成功している。しかしなが
ら、このような非接触法は、研究開発段階にあり、生産
現場には全く適用されていない。この理由の一つは、非
接触法が、約２゜程度のプレチルトの再現性ある発現に
成功していないことにある。

【０００７】かたや、従来のラビング法では、配向膜材
料として、ポリイミド主鎖の構造に工夫したり、側鎖に
アルキル基やフルオロアルキル基を結合させたりして、
再現性あるプレチルトの発現に成功している。

【０００８】なお、再現性あるプレチルトの発現は、安
定な液晶分子の配向には、必須の技術である。現状の液
晶素子においても、少なくとも、ほぼ約１０゜までの所
定の角度のプレチルトの発現が、必要と考えられる。将
来的には任意の角度のプレチルト制御が必要となろう。

【０００９】本発明は、非接触プロセスで、任意の角度
の安定なプレチルト発現を企図し、成功したものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、一対の基板主面上に形成された主として
重合性モノマーを含む薄層に、所望の２つの干渉し得る
レーザー光を、所望の２つの角度から照射して、前記薄
層内において、重合性モノマーの重合状態を局部的に変
動させてなるような液晶分子の配向膜の製造方法を提示
する。

【００１１】さらには、一対の基板主面上に形成された
主として重合性モノマーと溶剤を含む薄層に、所望の２
つの干渉し得るレーザー光を、所望の２つの角度から照
射して、前記薄層内において、重合性モノマーの重合状
態を局部的に変動させてなるような液晶分子の配向膜の
製造方法を明かにする。

【００１２】２つのレーザー光が、ＴＥＭ₀₀モードであ
り、かつ、各レーザー光の偏光方向の基板への射影が、
２つのレーザー光線と基板法線を含む平面内にあるか、
前記平面に垂直であるようにするのが、液晶分子の配向
の設計において考えやすかった。

【００１３】ここにおいて、重合性モノマーとしては、
アクリレート系モノマーを使うのがこの分野の技術が成
熟している関係で望ましい。この時、薄層に増感剤を添
加するのが、重合速度の点で望ましいものであった。

【００１４】使用するレーザーとしては、アルゴンイオ
ンレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、ヘリウム−カ
ドミウムレーザーが、この関係の技術が成熟している故
に、望ましい。ただし、この時、使用するレーザー波長
により、光重合開始剤は適合したものを使用する必要が
ある。

【００１５】また、本発明は前述の課題を解決するため
に、一対の基板主面上に形成された主として光反応性オ
リゴマーを含む薄層に、所望の２つの干渉し得るレーザ
ー光を、所望の２つの角度から照射して、前記薄層内に
おいて、光反応性オリゴマーの光反応状態を局部的に変
動させてなるような液晶分子の配向膜を明かにする。

【００１６】さらに、本発明は、一対の基板主面上に形
成された主として、光反応性オリゴマーと溶剤を含む薄
層に、所望の２つの干渉し得るレーザー光を、所望の２
つの角度から照射して、前記薄層内において、光反応性
オリゴマーの光反応状態を局部的に変動させてなるよう
な液晶分子の配向膜をも提示する。

【００１７】光反応性オリゴマーとは、光エネルギーに
より、オリゴマーの主鎖または側鎖が開裂したり、また
はオリゴマー内での重合や、オリゴマー間の重合、ない
しこれらの複合プロセスが生起し得るようなオリゴマー
のことである。

【００１８】２つのレーザー光が、ＴＥＭ₀₀モードであ
り、かつ、各レーザー光の偏光方向の基板への射影が、
２つのレーザー光線と基板法線を含む平面内にあるか、
前記平面に垂直であるようにするのが、液晶分子の配向
の設計において考えやすかった。

【００１９】このような例として、光反応性オリゴマー
が、ポリ（メチルフェニルシラン）であり、この場合の
レーザー光の波長が３８０ｎｍ以下であるような液晶分
子の配向膜の製造方法を提示する。

【００２０】さらに、光反応性オリゴマーが、ポリビニ
ルシンナマート、またはポリビニルシンナミリデンアセ
タートであるのが、この分野の技術が成熟している関係
で、望ましい。この時、薄層に適量の増感剤を添加され
るのが、光反応速度の点で望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】可干渉性とは、２つのレーザー光
について、干渉し得ることをさしている。このために
は、位相の揃い、モードの揃い（もちろん、偏光軸の一
致）などが必要となる。光の空間的な干渉パターンを得
るためには、各種発振横モードのうち、最も基本的なＴ
ＥＭ₀₀が望ましい。横モードとは、レーザー光の断面の
強度分布のことである。光は、マイクロ波でいうＴＥＭ
波（Transverse Electro Magnetic wave）なので、種々
の横モードをＴＥＭ_ab で表す。最も基本となる強度分
布はガウシアン型であり、これをＴＥＭ₀₀と称する。も
ちろん、この場合の光の偏光は、一定の方位の直線偏光
である。

【００２２】本発明の本質は、以下の考え、ないし考察
に端を発する。可干渉性の二つのレーザー光の、それぞ
れ所定の角度での照射により、薄層内に望ましい干渉波
を発生させる。薄層内において、干渉波の電気ベクトル
成分の振幅が大きい、すなわち山の部分と、干渉波の電
気ベクトル成分の振幅が小さい、すなわち谷の部分が、
空間的な周期的な平面をなし、しかも、この平面の法線
の基板主面に対する立体的角度が望ましいものとなるよ
うにする。

【００２３】これでもって、適切な条件での照射におい
て、薄層内において、これを構成する成分の光反応状態
に縞が発生すると考えた。この現象の一部は、高倍率走
査型電子顕微鏡で確認されている。もちろん、この縞
は、何らかの化学的性質、とくに極性等の性質の周期的
変動をも示唆していると考えた。

【００２４】液晶分子がこの照射された薄層に接した時
点において、この液晶分子と所望の立体角度で薄層内に
広がる縞のうち、表層近傍の構造と極性相互作用ないし
無極性の相互作用をなし、液晶分子が所望のプレチルト
をもって、規則的に配向すると考えた。

【００２５】また、液晶分子の一軸配向性を上げるこ
と、これはプレチルト等の制御性を向上にもつながる
が、このために以下のようにも考えた。

【００２６】通常、分子の反応基の反応は、偏光の方向
あるいは電気ベクトルの方向によって、大きく、生起確
率が異なる。すなわち、反応基のエネルギー遷移に伴う
光吸収は、光の偏光状態を選ぶ。以下の議論はこれに基
づいている。ある方向の偏光と２つのレーザー光が、Ｔ
ＥＭ₀₀モードであることはもちろんだが、かつ、各レー
ザー光の偏光方向の基板への射影が、２つのレーザー光
線と基板法線を含む平面内にあるか、前記平面に垂直で
あるようにすることにより、干渉波の腹の部分におい
て、薄膜内分子の反応基のうち、２つのレーザー光線と
基板法線を含む平面内にあるか、この平面に垂直な不飽
和結合や、この方向に主鎖方向を持ち、すなわちこの方
向に双極子を持ったようなものが優先的に反応する。す
なわち、前記のどちらかの方向に、優先的に結合が起こ
る。

【００２７】かくすることにより、液晶分子がこの照射
された薄層に接した時点において、この液晶分子と所望
の立体角度で薄層内に広がる縞のうち、表層近傍の構造
が、分子レベルでもより鮮明となり、液晶分子との極性
相互作用の程度をより向上させ得ると考える。

【００２８】以下、仮想図を使って説明する。図４は、
薄層に、可干渉性の２つのレーザー光の照射の場合の、
本発明の本質を説明するための構成断面図である。この
時、２つのレーザー光の偏光方位の基板への射影は一致
しているが、その方位についてこれ以上の制限は無い。
同図において、２９は基板の法線、３０は２つのレーザ
ー光線の中線、３１は一つ目のレーザー光線、３２は二
つ目のレーザー光線、３３は干渉光の電気ベクトルの腹
からなる平面の切線、３４はレーザー干渉光の電気ベク
トルの節に位置し、光反応程度が低い状態に対応する薄
層部分、３５はレーザー干渉光の電気ベクトルの腹に位
置し、光反応程度が進んだ状態に対応する薄層部分、３
６はレーザー干渉光の照射により光反応した薄層全体、
３７は透明電極層、３８はガラス等の基材、３９は基板
全体である。ここにおいて、中線３０は、図４では、レ
ーザー光線３１の延長線とレーザー光線３２の２等分線
になっている。

【００２９】図５は、薄層に、可干渉性の２つのレーザ
ー光の照射の場合の、本発明の本質を説明するための構
成断面図である。この時、２つのレーザー光の偏光方位
は、基板法線と２つのレーザー光線のなす平面内に、す
なわち、同図から言えば、レーザー光の偏光方位は紙面
内にある。同図において、４０は基板の法線、４１は２
つのレーザー光線の中線、４２は一つ目のレーザー光
線、４３は紙面内にあるレーザー光の偏光軸、４４は二
つ目のレーザー光線、４５は紙面内にあるレーザー光の
偏光軸、４６は干渉光の電気ベクトルの腹からなる平面
の切線、４７はレーザー干渉光の電気ベクトルの節に位
置し、光反応程度が低い状態に対応する薄層部分、４８
はレーザー干渉光の電気ベクトルの腹に位置し、光反応
程度が進んだ状態に対応する薄層部分、４９はレーザー
干渉光の照射により光反応した薄層全体、５０は透明電
極層、５１はガラス等の基材、５２は基板全体である。
ここにおいて、中線４１は、図５では、レーザー光線４
２の延長線とレーザー光線４４の２等分線になってい
る。

【００３０】図６は、薄層に、可干渉性の２つのレーザ
ー光の照射の場合の、本発明の本質を説明するための構
成断面図である。この時、２つのレーザー光の偏光方位
は、基板法線と２つのレーザー光線のなす平面に垂直
に、即ち、同図から言えば、レーザー光の偏光方位は紙
面に垂直である。同図において、５３は基板の法線、５
４は２つのレーザー光線の中線、５５は一つ目のレーザ
ー光線、５６は紙面に垂直なレーザー光の偏光軸、５７
は二つ目のレーザー光線、５８は紙面に垂直なレーザー
光の偏光軸、５９は干渉光の電気ベクトルの腹からなる
平面の切線、６０はレーザー干渉光の電気ベクトルの節
に位置し、光反応程度が低い状態に対応する薄層部分、
６１はレーザー干渉光の電気ベクトルの腹に位置し、光
反応程度が進んだ状態に対応する薄層部分、６２はレー
ザー干渉光の照射により光反応した薄層全体、６３は透
明電極層、６４はガラス等の基材、６５は基板全体であ
る。ここにおいて、中線５４は、図６では、レーザー光
線５５の延長線とレーザー光線５７の２等分線になって
いる。

【００３１】まず、図４で説明する。この場合、基材３
８は、レーザー光に対して、ほとんど透明とする。ま
ず、可干渉性、望ましくはＴＥＭ₀₀モードで発振してい
るレーザー光をハーフミラーにより、分割し、レーザー
光線３１と３２とする。基板主面に光反応性薄層を形成
し、基板裏面より一つ目のレーザー光３１を基板法線２
９からθ1−θ2の角度で照射する。２つ目のレーザー光
３２を、基板の主面側から、基板法線２９とレーザー光
線３１のなす平面内で、基板法線２９に対して、レーザ
ー光線３１と逆側から、θ1＋θ2の角度で基板主面に照
射する。このようにすると、薄層内にも干渉波がたち、
同図のように、電気ベクトルの振幅の大きい腹の部分、
電気ベクトルの振幅の小さい節の部分が周期的な縞模様
に出来る。

【００３２】例えば、それぞれの腹の部分は平面をな
し、この平面の切線３３は、２つのレーザー光線の中線
と直交する。腹の部分は、光反応が進み、節の部分は、
光反応が遅れる。すなわち、同図のように、光反応の進
んだ部分と遅れた部分が、断面において縞模様となる。
これは自ずから、化学的性質、例えば、極性等異なる縞
模様の発生を意味する。液晶分子との相互作用には、薄
層の表面近傍の物理化学的性質が効くと考えられる。従
って、薄層表面での縞模様の周期的露頭と共に、表面近
傍の縞模様の角度（切線３３に対応する）も、液晶分子
のプレチルトを決定すると考えた。

【００３３】計算によれば、レーザー光、３１と３２
を、基板主面の同一側から照射してもよいが、干渉光の
腹と節の電気ベクトルの振幅の差が小さくなる。その
点、２つのレーザー光を基板を挟むように照射するのが
望ましい。図４において、また、角度θ1は、照射装置
の都合、その他により決定される。θ2と干渉波の空間
的周期ｄとの関係は、ｄ＝λ／２×（１／ｃｏｓθ2）
となる。

【００３４】ここにおいて、λはレーザー光の波長であ
る。従って、θ2は、０゜が最も、ｄを小さく出来る。
これから見ると、レーザー光の波長λは小さいほうが、
縞模様が細密になり、望ましい。通常、薄層は１００ｎ
ｍ以下の厚みであり、このことは重要である。しかしな
がら、基板を通して照射する場合、光が実質的に吸収さ
れない状況が必要であり、この点で、波長λは制限を受
ける。

【００３５】図５については、図４の効果に追加して、
図５、切線４６方向に偏光した、すなわち電気ベクトル
がこの方向に向いたレーザー光を吸収して重合等の反応
に方向差を生じさせ、結果として、プレチルト発生を含
め、液晶分子の異方的配列を強固に出来ると考えた。こ
の場合の重合等の特異方向は、図５、切線４６方向であ
る。このようなものとして、現実にポリビニルシンナメ
ート等が考えられる。図６についても、同様の現象が考
えられる。ただし、この場合、重合等の特異方向は、図
６においては、紙面に垂直な方向である。これは、多く
の場合、液晶分子の安定な水平配向に資する。なお、光
重合開始剤や、増感剤が薄層に存在する場合、照射時間
は飛躍的に短く出来るが、プレチルトはこれらが無い場
合に比べて、かなり下がった。

【００３６】（実施例１）ＨＯＹＡ（株）から透明電極
層、より詳しくは錫添加酸化インジウム（ＩＴＯ）層付
き石英ガラスを購入し、基板とした。窒素石油化学
（株）から、ノーマルメチルピロリドン（ＮＭＰ）で約
５重量％に希釈されたポリアミック酸溶液、ＰＳＩ−２
００４を入手した。これを、スピナーを用い、約３００
０ＲＰＭの条件で塗布し、さらに約１５０℃に２時間、
加温処理をなして薄層を得た。この処理をされた薄層
は、分析の結果、溶剤、ＮＭＰは、検出不能であった。
前記薄層の厚みは約１２０ｎｍであった。

【００３７】図１はレーザー照射の概要を示す構成断面
図である。図１において、１は基板法線、２は２つのレ
ーザー光線の中線、３は一つ目のレーザー光線、４は二
つ目のレーザー光線、５は前記薄層、６は前記透明電極
層、７は基材、８は基板である。同図において、中線２
はレーザー光３の延長線とレーザー光４の２等分線にな
っている。

【００３８】レーザーは、コヒーレント社製、アルゴン
レーザー、ＩＮＮＯＶＡ２００−２５を使用し、ＴＥ
Ｍ₀₀モードで連続発振させ、３３３．６ｎｍ〜３６３．
８ｎｍの波長の光を取りだした。光出力は５Ｗと公称さ
れている。これを、ハーフミラーで分割し、レーザー光
３、４とした。この時、レーザー光３、４の偏光軸方向
は特に意識して調整しなかった。θ1は、約１０゜と
し、θ2は、約５゜とし、照射時間は約１０秒とした。
中線２の向きを含めた方向を、基板８の裏面にマーキン
グした。

【００３９】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。このような基板一対を、薄層が、約１０
μｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキ
ングにより、一対の各中線が平行となるように公知の手
段で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック
液晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。こ
のような液晶セルを、２０セット作製した。

【００４０】この液晶セルを用い、磁場ー容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、７．３゜
±０．５゜の範囲の数値であった。

【００４１】（実施例２）実施例１と同様に、第２の実
施例を行った。ただし、ポリアミック酸、ＰＳＩ−２０
０４のスピナー塗布後、すぐレーザー照射を行った。別
の確認実験で、スピナー塗布後の薄層は、約１０重量％
の溶剤が残留しているのが確認されている。さらに、レ
ーザー照射後、約１５０℃、２時間の加温処理を行い、
それから、実施例１と同様に、公知の手法で液晶セルを
２０セット作製した。

【００４２】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、７．１゜
±０．７゜の範囲の数値であった。

【００４３】（実施例３）実施例１と同様の基板を使用
した。この基板主面を、信越シリコーン（株）製、シラ
ンカップラー、ＫＢＣ１００３で、約５０００ＲＰＭの
条件で塗布した。その上に、共栄社化学（株）から入手
したジアクリレート・モノマー、ライトアクリレート
ＤＣＰ−Ａ、約３重量％、同じく、共栄社化学（株）か
ら入手したモノアクリレート・モノマー、ＨＯＡ−Ｈ
Ｈ、約３重量％を、イソプロピル・アルコール（ＩＰ
Ａ）に溶解させ、スピナーを用い、約２０００ＲＰＭの
条件で塗布し、あと、基板を約３時間以上風乾させて薄
層を得た。この風乾条件は、溶剤ＩＰＡがほとんど揮発
する条件であることは事前に確認した。前記薄層の厚み
は約１５０ｎｍであった。

【００４４】図２はレーザー照射の概要を示す構成断面
図である。図２において、９は基板法線、１０は２つの
レーザー光線の中線、１１は一つ目のレーザー光線、１
２は紙面に平行に直線偏光した光の偏光軸、１３は二つ
目のレーザー光線、１４は紙面に平行に直線偏光した光
の偏光軸、１５は前記薄層、１６は前記透明電極層、１
７は基材、１８は基板である。同図において、中線１０
はレーザー光１１の延長線とレーザー光１３の２等分線
になっている。

【００４５】レーザーは、金門（株）製、約３２５ｎｍ
の発振波長のヘリウム−カドニウム・レーザーを使用し
た。レーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させた。これ
をハーフミラーで分割し、レーザー光１１、１３とし
た。この時、レーザー光１１、１３の偏光軸方向が、図
２において、紙面内にあるように調整した。θ1は、約
１５゜とし、θ2は、約３゜とし、照射時間は約２０秒
とした。中線１０の向きを含めた方向を、基板１８の裏
面にマーキングした。

【００４６】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００４７】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線が平行となるように公知の手段
で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック液
晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。この
ような液晶セルを２０セット作製した。

【００４８】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、１４．１
゜±０．２゜の範囲の数値であった。

【００４９】一般に、この偏光状態のレーザーを用いた
場合、測定されたプレチルト値とθ1との差異は比較的
小さく、またプレチルト測定値の分散も小さくなる。

【００５０】このような検討において、ジアクリレート
・モノマー単独またはモノアクリレート・モノマー単独
を薄層成分として使用した場合、同様の結果が得られる
が、測定プレチルト値の分散が比較的大きくなった。

【００５１】（実施例４）実施例１と同様の基板を使用
した。この基板主面を、信越シリコーン（株）製、シラ
ンカップラー、ＫＢＣ１００３で、約５０００ＲＰＭの
条件で塗布した。その上に、共栄社化学（株）から入手
したジアクリレート・モノマー、ライトアクリレート
ＤＣＰ−Ａ、約３重量％、同じく、共栄社化学（株）か
ら入手したモノアクリレート・モノマー、ＨＯＡ−ＨＨ
約３重量％をイソプロピル・アルコール（ＩＰＡ）に溶
解させ、スピナーを用い、約２０００ＲＰＭの条件で塗
布し、あと、基板を約３時間以上風乾させて薄層を得
た。この風乾条件は、溶剤ＩＰＡがほとんど揮発する条
件であることは事前に確認した。前記薄層の厚みは約１
５０ｎｍであった。

【００５２】レーザー照射の概要を示す構成断面図は、
図３である。同図において、１９は基板法線、２０は２
つのレーザー光線の中線、２１は一つ目のレーザー光
線、２２は紙面に垂直に直線偏光した光の偏光軸、２３
は二つ目のレーザー光線、２４は紙面に垂直に直線偏光
した光の偏光軸、２５は前記薄層、２６は前記透明電極
層、２７は基材、２８は基板である。同図において、中
線２０は、レーザー光２１の延長線とレーザー光２３の
２等分線となっている。

【００５３】レーザーは、金門（株）製、約３２５ｎｍ
の発振波長のヘリウム−カドニウム・レーザーを使用し
た。レーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させた。これ
をハーフミラーで分割し、レーザー光２１、２３とし
た。この時、レーザー光２１、２３の偏光軸方向が、図
３におけるように、紙面に垂直になるように調整した。
θ1は、約５゜とし、θ2は、約３゜とし、照射時間は約
２０秒とした。中線２０の向きを含めた方向を、基板２
８の裏面にマーキングした。

【００５４】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００５５】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線が平行となるように公知の手段
で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック液
晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。この
ような液晶セルを２０セット作製した。

【００５６】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、０．４゜
±０．２゜の範囲の数値であった。ただし、偏光顕微鏡
による観察によれば、液晶分子は完全に一軸に配向して
いた。

【００５７】一般に、この偏光状態のレーザーを用いた
場合、測定されたプレチルト値は、極端に小さくなる。
これは、重合したアクリレートの主鎖が、基板主面に平
行に並ぶだろうという予測を裏付けていると考える。

【００５８】（実施例５）実施例１と同様の基板を使用
した。この基板主面を、信越シリコーン（株）製、シラ
ンカップラー、ＫＢＣ１００３で、約５０００ＲＰＭの
条件で塗布した。その上に、共栄社化学（株）から入手
したジアクリレート・モノマー、ライトアクリレート
ＤＣＰ−Ａ、約３重量％、同じく、共栄社化学（株）か
ら入手したモノアクリレート・モノマー、ＨＯＡ−Ｈ
Ｈ、約３重量％、チバガイギー（株）から入手した光重
合開始剤、イルガキュア３６９、約０．０３重量％を、
イソプロピル・アルコール（ＩＰＡ）に溶解させ、スピ
ナーを用い、約２０００ＲＰＭの条件で塗布し、あと、
基板を約３時間以上風乾させて薄層を得た。この風乾条
件は、溶剤ＩＰＡがほとんど揮発する条件であることは
事前に確認した。前記薄層の厚みは約１５０ｎｍであっ
た。また、イルガキュア３６９の光吸収係数は大きいの
で、検討には慎重を期した。

【００５９】レーザー照射の概要を示す構成断面図は、
図１のようにした。レーザーは、金門（株）製、約３２
５ｎｍの発振波長のヘリウム−カドニウム・レーザーを
使用した。レーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させ
た。これを、ハーフミラーで分割し、レーザー光３、４
とした。この時、レーザー光３、４の偏光軸方向には、
特に注意を払わなかった。θ1は、約５゜とし、θ2は、
約２゜とし、照射時間は約１０秒とした。中線２の向き
を含めた方向を、基板８の裏面にマーキングした。

【００６０】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００６１】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線２が平行となるように公知の手
段で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック
液晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。こ
のような液晶セルを２０セット作製した。

【００６２】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、３．２゜
±０．７゜の範囲の数値であった。

【００６３】（実施例６）実施例１と同様の基板を使用
した。この基板主面を、信越シリコーン（株）製、シラ
ンカップラー、ＫＢＭ９０３で、約５０００ＲＰＭの条
件で塗布した。アルドリッチ試薬（株）から入手したメ
チルフェニルジクロロシラン・モノマーのナトリウムを
使ったトルエン中でのウルツ反応により、ポリ（メチル
フェニルシラン）

【００６４】

【化１】

【００６５】を合成した。ポリ（メチルフェニルシラ
ン）を約５重量％含むトルエン溶液を、スピナーを用
い、約３０００ＲＰＭで基板上に塗布し、約１００℃で
約３０分乾燥させて薄層を得た。厚みは、約１０４ｎｍ
であった。

【００６６】レーザー照射の概要は、図２のようであっ
た。レーザーは、コヒーレント社製、ＩＮＮＯＶＡ２
００−２５を使用した。レーザーはＴＥＭ₀₀モードで波
長３３３．６ｎｍ〜３６３．８ｎｍで連続発振させた。
これを、ハーフミラーで分割し、レーザー光１１、１３
とした。この時、レーザー光１１、１３の偏光軸方向
が、図２において、紙面内にあるように調整した。θ1
は、約１０゜とし、θ2は、約３゜とし、照射時間は約
５秒とした。

【００６７】図２において、中線１０の向きを含めた方
向を、基板１８の裏面にマーキングした。

【００６８】つぎに、この基板を、従って薄層も約１０
０℃、約１０分、熱処理した。この処理により、光反応
していないシラン骨格部位には影響せず、光反応した骨
格部位を安定なシロキサン結合に変換するためである。

【００６９】このような基板、一対を、薄層が、約１０
μｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキ
ングにより、一対の各中線が平行となるように公知の手
段で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック
液晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。こ
のような液晶セルを、２０セット作製した。

【００７０】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、９．４゜
±０．２゜の範囲の数値であった。

【００７１】（実施例７）実施例１と同様の基板を使用
した。アルドリッチ試薬（株）から、ポリビニルアルコ
ールと塩化ケイ皮酸を入手、コダック社で案出されたい
わゆるピリジン法でもって、ポリビニルシンナマート

【００７２】

【化２】

【００７３】を合成した。これの約２重量％をキシレン
に溶解させ、スピナーを用い、約３０００ＲＰＭの条件
で塗布し、あと、基板を約８０℃、約１時間以上、暗所
で乾燥させて薄層を得た。前記薄層の厚みは約１６０ｎ
ｍであった。

【００７４】レーザー光照射の概要は、図２のようであ
った。レーザーは、金門（株）製、約３２５ｎｍの発振
波長のヘリウム−カドニウム・レーザーを使用した。レ
ーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させた。これを、ハ
ーフミラーで分割し、レーザー光１１、１３とした。こ
の時、レーザー光１１、１３の偏光軸方向が、図２にお
いて、紙面内にあるように調整した。θ1は、約１５゜
とし、θ2は、約５゜とし、照射時間は約２０秒とし
た。中線１０の向きを含めた方向を、基板１８の裏面に
マーキングした。

【００７５】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００７６】このような基板、一対を、薄層が、約１０
μｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキ
ングにより、一対の各中線が平行となるように公知の手
段で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック
液晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。こ
のような液晶セルを２０セット作製した。

【００７７】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、１４．８
゜±０．２゜の範囲の数値であった。

【００７８】（実施例８）実施例１と同様の基板を使用
した。アルドリッチ試薬（株）から、ポリビニルアルコ
ールと、関東化学（株）からシンナミリデン酢酸クロリ
ドを入手、実施例７と同様にして、エステル化させ、ポ
リビニルシンナミリデンアセタート

【００７９】

【化３】

【００８０】を得た。これの約２重量％をキシレンに溶
解させ、スピナーを用い、約３０００ＲＰＭの条件で塗
布し、あと、基板を約８０℃、約１時間以上、暗所で乾
燥させて薄層を得た。前記薄層の厚みは約１８０ｎｍで
あった。

【００８１】レーザー光照射の概要は、図２のようであ
った。レーザーは、金門（株）製、約３２５ｎｍの発振
波長のヘリウム−カドニウム・レーザーを使用した。レ
ーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させた。これを、ハ
ーフミラーで分割し、レーザー光１１、１３とした。こ
の時、レーザー光１１、１３の偏光軸方向が、図２にお
いて、紙面内にあるように調整した。θ1は、約８゜と
し、θ2は、約３゜とし、照射時間は約２０秒とした。
中線１０の向きを含めた方向を、基板１８の裏面にマー
キングした。

【００８２】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００８３】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線が平行となるように公知の手段
で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック液
晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。この
ような液晶セルを２０セット作製した。

【００８４】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、７．８゜
±０．２゜の範囲の数値であった。

【００８５】（実施例９）実施例１と同様の基板を使用
した。実施例７と同様に、ポリビニルシンナマートを合
成した。さらに、３−メチル−１，３−ジアザ−１，９
−ベンゾアントロンをアルドリッチ試薬（株）から入手
した。ポリビニルシンナマート、約２重量％と、３−メ
チル−１，３−ジアザ−１，９−ベンゾアントロン、約
０．０４重量％をキシレンに溶解させ、スピナーを用
い、約４０００ＲＰＭの条件で塗布し、あと、基板を約
８０℃、約１時間以上、暗所で乾燥させて薄層を得た。
前記薄層の厚みは約１２０ｎｍであった。なお、３−メ
チル−１，３−ジアザ−１，９−ベンゾアントロンは、
ポリビニルシンナマートの増感剤として公知である。

【００８６】レーザー光照射の概要は、図１のようであ
った。レーザーは、金門（株）製、約４４１．６ｎｍの
発振波長のヘリウム−カドニウム・レーザーを使用し
た。レーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させた。

【００８７】これを、ハーフミラーで分割し、レーザー
光３、４とした。この時、レーザー光３、４の偏光軸方
向については、特に配慮しなかった。θ1は、約１０゜
とし、θ2は、約３゜とし、照射時間は約３秒とした。
中線２の向きを含めた方向を、基板８の裏面にマーキン
グした。

【００８８】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００８９】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線が平行となるように公知の手段
で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック液
晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。この
ような液晶セルを２０セット作製した。

【００９０】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、９．１゜
±０．４゜の範囲の数値であった。

【００９１】（実施例１０）本実施例では、実施例１と
同様の基板を使用した。実施例８と同様に、ポリビニル
シンナミリデンアセテートを合成した。さらに、チオミ
ヒラーケトンをアルドリッチ試薬（株）から入手した。
ポリビニルシンナミリデンアセタート、約２重量％と、
チオミヒラーケトン、約０．０４重量％をキシレンに溶
解させ、スピナーを用い、約４０００ＲＰＭの条件で塗
布し、あと、基板を約８０℃、約１時間以上、暗所で乾
燥させて薄層を得た。前記薄層の厚みは約１３０ｎｍで
あった。なお、チオミヒラーケトンは、ポリビニルシン
ナミリデンアセタートの増感剤として公知である。

【００９２】レーザー光照射の概要は、図１のようであ
った。レーザーは、メレスグリオ社製、約６３２．８ｎ
ｍの発振波長のヘリウム−ネオン・レーザーを使用し
た。レーザーはＴＥＭ₀₀モードで連続発振させた。

【００９３】これを、ハーフミラーで分割し、レーザー
光３、４とした。この時、レーザー光３、４の偏光軸方
向については、特に配慮しなかった。

【００９４】θ1は、約１２゜とし、θ2は、約３゜と
し、照射時間は約１５秒とした。中線２の向きを含めた
方向を、基板８の裏面にマーキングした。

【００９５】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【００９６】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線が平行となるように公知の手段
で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック液
晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。この
ような液晶セルを、２０セット作製した。

【００９７】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、１０．１
゜±０．５゜の範囲の数値であった。

【００９８】（実施例１１）実施例１と同様の基板を使
用した。東京応化（株）から、ゴム系ネガレジスト、Ｏ
ＭＲ−１５を入手した。これを、スピナーを用い、約４
０００ＲＰＭの条件で塗布し、さらに約８０℃に１時
間、加温処理をなして薄層を得た。前記薄層の厚みは約
８０ｎｍであった。

【００９９】レーザー照射の概要は図１のようにした。
レーザーは、コヒーレント社製、アルゴンレーザー、Ｉ
ＮＮＯＶＡ２００ー２５を使用し、ＴＥＭ₀₀モードで
連続発振させ、３３３．６ｎｍ〜３６３．８ｎｍの波長
の光を取りだした。光出力は５Ｗと公称されている。こ
れを、ハーフミラーで分割し、レーザー光３、４とし
た。この時、レーザー光３、４の偏光軸方向は特に意識
して調整しなかった。θ1は、約７゜とし、θ2は、約３
゜とし、照射時間は約２秒とした。中線２の向きを含め
た方向を、基板８の裏面にマーキングした。

【０１００】この結果の薄層表面を高倍率走査型電子顕
微鏡で観察したところ、約２００ｎｍ弱の周期の縞模様
が観察された。

【０１０１】このような基板一対を、薄層が、約１０μ
ｍの間隙を保って対向するように、かつ裏面のマーキン
グにより、一対の各中線が平行となるように公知の手段
で貼り合わせる。この間隙にメルク社製、ネマチック液
晶、ＺＬＩ−２２９３を注入し、液晶セルとした。この
ような液晶セルを２０セット作製した。

【０１０２】この液晶セルを用い、磁場−容量法でもっ
て、液晶分子のプレチルトを測定したところ、６．２゜
±０．３゜の範囲の数値であった。

【０１０３】

【発明の効果】以上、主に液晶分子の配向法に係わる
が、この技術は大きくは、高配向フィルムの生産にも係
わり、これは新機能フィルムに結びつくように考えら
れ、産業上の価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための構成断面図

【図２】本発明の実施例を説明するための構成断面図

【図３】本発明の実施例を説明するための構成断面図

【図４】本発明の本質を説明するための構成断面図

【図５】本発明の本質を説明するための構成断面図

【図６】本発明の本質を説明するための構成断面図

【符号の説明】１基板法線２２つのレーザー光線の中線３一つ目のレーザー光線４二つ目のレーザー光線５薄層６透明電極層７基材８基板９基板法線１０２つのレーザー光線の中線１１一つ目のレーザー光線１２紙面に平行に直線偏光した光の偏光軸１３二つ目のレーザー光線１４紙面に平行に直線偏光した光の偏光軸１５薄層１６透明電極層１７基材１８基板１９基板法線２０２つのレーザー光線の中線２１一つ目のレーザー光線２２紙面に垂直に直線偏光した光の偏光軸２３二つ目のレーザー光線２４紙面に垂直に直線偏光した光の偏光軸２５薄層２６透明電極層２７基材２８基板２９基板法線３０２つのレーザー光線の中線３１一つ目のレーザー光線３２二つ目のレーザー光線３３干渉光の電気ベクトルの腹からなる平面の切線３４レーザー干渉光の電気ベクトルの節に位置し、光
反応程度が低い状態に対応する薄層部分３５レーザー干渉光の電気ベクトルの腹に位置し、光
反応程度が進んだ状態に対応する薄層部分３６レーザー干渉光の照射により光反応した薄層全体３７透明電極層３８ガラス等の基材３９基板４０基板法線４１２つのレーザー光線の中線４２一つ目のレーザー光線４３紙面内にあるレーザー光の偏光軸４４二つ目のレーザー光線４５紙面内にあるレーザー光の偏光軸４６干渉光の電気ベクトルの腹からなる平面の切線４７レーザー干渉光の電気ベクトルの節に位置し、光
反応程度が低い状態に対応する薄層部分４８レーザー干渉光の電気ベクトルの腹に位置し、光
反応程度が進んだ状態に対応する薄層部分４９レーザー干渉光の照射により光反応した薄層全体５０透明電極層５１ガラス等の基材５２基板５３基板法線５４２つのレーザー光線の中線５５一つ目のレーザー光線５６紙面に垂直なレーザー光の偏光軸５７二つ目のレーザー光線５８紙面に垂直なレーザー光の偏光軸５９干渉光の電気ベクトルの腹からなる平面の切線６０レーザー干渉光の電気ベクトルの節に位置し、光
反応程度が低い状態に対応する薄層部分６１レーザー干渉光の電気ベクトルの腹に位置し、光
反応程度が進んだ状態に対応する薄層部分６２レーザー干渉光の照射により光反応した薄層全体６３透明電極層６４ガラス等の基材６５基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板主面上に形成された主として重
合性モノマーを含む薄層に、所望の２つの干渉し得るレ
ーザー光を所望の２つの角度から照射して、前記薄層内
において、重合性モノマーの重合状態を局部的に変動さ
せてなることを特徴とする液晶分子の配向膜の製造方
法。
【請求項２】一対の基板主面上に形成された主として重
合性モノマーと溶剤を含む薄層に、所望の２つの干渉し
得るレーザー光を、所望の２つの角度から照射して、前
記薄層内において、重合性モノマーの重合状態を局部的
に変動させてなることを特徴とする液晶分子の配向膜の
製造方法。
【請求項３】重合性モノマーがアクリレート系モノマー
であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶分
子の配向膜の製造方法。
【請求項４】薄層が光重合開始剤を添加してなることを
特徴とする請求項３記載の液晶分子の配向膜の製造方
法。
【請求項５】レーザー光が、アルゴンイオンレーザー、
ヘリウム−ネオンレーザー、ヘリウム−カドミウムレー
ザーから出射されることを特徴とする請求項３記載の液
晶分子の配向膜の製造方法。
【請求項６】２つのレーザー光が、ＴＥＭ₀₀モードであ
り、かつ、各レーザー光の偏光方向の基板への射影が、
２つのレーザー光線と基板法線を含む平面内にあるか、
前記平面に垂直であることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の液晶分子の配向膜の製造方法。
【請求項７】一対の基板主面上に形成された主として光
反応性オリゴマーを含む薄層に、所望の２つの干渉し得
るレーザー光を、所望の２つの角度から照射して、前記
薄層内において、光反応性オリゴマーの光反応状態を局
部的に変動させてなることを特徴とする液晶分子の配向
膜の製造方法。
【請求項８】一対の基板主面上に形成された主として、
光反応性オリゴマーと溶剤を含む薄層に、所望の２つの
干渉し得るレーザー光を、所望の２つの角度から照射し
て、前記薄層内において、光反応性オリゴマーの光反応
状態を局部的に変動させてなることを特徴とする液晶分
子の配向膜の製造方法。
【請求項９】光反応性オリゴマーが、ポリ（メチルフェ
ニルシラン）であり、レーザー光の波長が３８０ｎｍ以
下であることを特徴とする請求項７または８記載の液晶
分子の配向膜の製造方法。
【請求項１０】光反応性オリゴマーが、ポリビニルシン
ナマート、またはポリビニルシンナミリデンアセタート
であることを特徴とする請求項７または８記載の液晶分
子の配向膜の製造方法。
【請求項１１】薄層が増感剤を添加されてなることを特
徴とする請求項１０記載の液晶分子の配向膜の製造方
法。
【請求項１２】２つのレーザー光が、ＴＥＭ₀₀モードで
あり、かつ、各レーザー光の偏光方向の基板への射影
が、２つのレーザー光線と基板法線を含む平面内にある
か、前記平面に垂直であることを特徴とする請求項７〜
１０のいずれかに記載の液晶分子の配向膜の製造方法。