(57)【要約】【課題】ディスクリネーション等の表示不良の発生を防止しつつ、真空成膜装置を用いることなく配向膜を形成することによりコストを削減することができる配向膜材料および液晶装置の製造方法を提供する。【解決手段】配向膜材料が下記の式（１）により表される高分子を含むことを特徴とする。  [化１]2010181748.tif 000011【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に初期配向状態が垂直配向を呈する液晶層を挟持する液晶装置の配向膜材料であって、
下記の式（１）により表される高分子を含むことを特徴とする配向膜材料。
【化１】
2010181748.tif 000008
【請求項２】
前記式（１）のＲａが、前記高分子を構成するＲの１０％以上かつ３０％以下であることを特徴とする請求項１記載の配向膜材料。
【請求項３】
前記Ｒａは、下記の式（２）で表されるＲａｐｄまたは下記の式（３）で表されるＲａｐｒであり、
前記Ｒａｐｄの割合は前記Ｒａの５０％以上かつ８０％以下であり、
かつ前記Ｒａｐｒの割合は前記Ｒａの２０％以上かつ５０％以下である、
ことを特徴とする請求項２記載の配向膜材料。
【化２】
2010181748.tif 000009
【化３】
2010181748.tif 000010
【請求項４】
一対の基板間に初期配向状態が垂直配向を呈する液晶層を挟持する液晶装置の製造方法であって、
前記基板の前記液晶層側の面に請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配向膜材料の溶液を塗布する工程と、
前記溶液が塗布された前記基板を加熱して前記溶液の溶媒を揮発させることにより前記基板の表面に少なくとも２種類の鎖長の異なるアルキル鎖が存在する配向膜を形成する工程と、
前記配向膜の表面をラビングすることにより前記配向膜表面の一部に配向規制力を発現させる工程と、
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配向膜材料および液晶装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクタ用の液晶装置の液晶配向方式として垂直配向方式が知られている。垂直配向方式の液晶装置では、垂直配向膜を形成する手法として、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の無機分子を高真空プロセスである斜方蒸着方式等により電極表面に積層させていく手法が用いられている。この方法はラビング処理が不要であり、選択電圧印加時に液晶分子を一方向に倒すためのプレチルトを発現し易いなどの特徴を有している。
【０００３】
特許文献１では、斜方蒸着法で形成した無機配向膜上にアルキル基を含有するシランカップリング剤を表面処置することで、略垂直あるいは略水平に配向処理できることが開示されている。また、特許文献２および特許文献３では、異なる分子量の複数のシランカップリング剤、アルコールで無機配向膜を表面処理して、耐光性、耐湿性を向上させる方法が開示されている。特許文献４では、液晶及びポリマー混合物（ＰＤＬＣ）の配向膜としてシランカップリング剤により自己組織化膜を電極表面に直接形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１５４１７号公報
【特許文献２】特開２００５−３１９２７７号公報
【特許文献３】特開２００５−２３５１９２号公報
【特許文献４】特開平８−２９７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の斜方蒸着方式では真空成膜装置を用いる必要がある。真空成膜装置は初期投資が大きく、従来の配向膜のように塗布する方式に比べて生産効率も低いという課題がある。
また、特許文献１〜３はＳｉＯ２などの無機配向膜をあらかじめ形成し、その配向膜上を表面処理することを前提としているため生産効率及びコストの面で優れているとは言い難い。
特許文献４では電圧印加時に液晶を一軸配向させる配向機能が十分ではなかった。つまり、一様な垂直配向となるため液晶分子が一方向に倒れず、ディスクリネーションが発生してしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、ディスクリネーション等の表示不良の発生を防止しつつ、真空成膜装置を用いることなく配向膜を形成することによりコストを削減することができる配向膜材料および液晶装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の配向膜材料は、一対の基板間に初期配向状態が垂直配向を呈する液晶層を挟持する液晶装置の配向膜材料であって、下記の式（１）により表される高分子を含むことを特徴とする。
【化１】
2010181748.tif 000002
【０００８】
なお、上記の式（１）においてＲｂは加水分解性基、例えばエトキシ基（―Ｏ―Ｃ２Ｈ５）等のアルコキシ基である。
エトキシ基（―Ｏ―Ｃ２Ｈ５）等のアルコキシ基は配向膜溶液を加熱、溶媒を揮発させる際に（―Ｏ―Ｃ２Ｈ５）同士が重縮合により脱離、３次元架橋反応が進行してより剛直な構造の配向膜構造が形成される。
【０００９】
また、本発明の配向膜材料は、前記式（１）のＲａが、前記高分子を構成するＲの１０％以上かつ３０％以下であることを特徴とする。
【００１０】
Ｒａの割合を、高分子を構成するＲの１０％以上かつ３０％以下とすることで、配向膜の垂直配向性および信頼性を十分に確保することができる。
【００１１】
また、本発明の配向膜材料は、前記Ｒａは、下記の式（２）で表されるＲａｐｄまたは下記の式（３）で表されるＲａｐｒであり、前記Ｒａｐｄの割合は前記Ｒａの５０％以上かつ８０％以下であり、かつ前記Ｒａｐｒの割合は前記Ｒａの２０％以上かつ５０％以下である、ことを特徴とする。
【化２】
2010181748.tif 000003
【化３】
2010181748.tif 000004
【００１２】
このような構成とすることで、上記の配向膜材料により形成された配向膜の表面には少なくとも２種類の長さの異なるアルキル基が存在するようになる。
【００１３】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に初期配向状態が垂直配向を呈する液晶層を挟持する液晶装置の製造方法であって、前記基板の前記液晶層側の面に請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配向膜材料の溶液を塗布する工程と、前記溶液が塗布された前記基板を加熱して前記溶液の溶媒を揮発させることにより前記基板の表面に少なくとも２種類の鎖長の異なるアルキル鎖が存在する配向膜を形成する工程と、前記配向膜の表面をラビングすることにより前記配向膜表面の一部配向規制力を発現させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
このような製造方法にすることにより、少なくとも２種類の異なる長さのアルキル基が存在する配向膜を形成することができ、その表面をラビング処理することにより長いアルキル鎖の方は垂直配向性を維持したままで、短い方のアルキル鎖はラビング処理により一定方向に配向するようになる。したがって、ラビング処理した配向膜の表面には垂直配向性と水平配向性、それぞれの領域が存在するようになる。配向膜全体としては長いアルキル基の存在量が多いため電圧無印加状態では液晶層は垂直配向を呈す。しかし、電圧を印加した場合、垂直配向の中に部分的に存在するラビングされた水平配向領域に沿ってその領域上に存在する液晶が基板面の特定の方向に配向しはじめ、さらにその周囲の液晶に伝播していく。そのため、従来の垂直配向では液晶分子の倒れる方位が規制できず電圧印加時に画素電極端から発生する横電界の影響で液晶分子が画素内部で配向対立する、という表示不良が発生していたが、本発明ではこのような表示不良が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の一部（破線部分Ｐ）を拡大して模式的に示す拡大断面図である。
【図３】図１の一部（破線部分Ｐ）を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図４】図１に示す液晶装置の製造工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や部材毎に縮尺を適宜変更している。本実施形態において説明する液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置である。
図１は、液晶装置の構造を模式的に示す断面図である。
【００１７】
図１に示すように、液晶装置１００は液晶パネル５０を備えている。
液晶パネル５０は、回路基板１０とこれに対向配置された対向基板２０とを備えている。回路基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５８が挟持されている。液晶層５８は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶材料を回路基板１０と対向基板との間に封入することにより形成されている。
【００１８】
回路基板１０は、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを備えている。基板本体１０Ａの内面には、インジウム錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」と略す）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９が形成されている。回路基板１０は、基板本体１０Ａの内面に画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子、画像信号が供給されるデータ線、走査線（いずれも図示略）等を備えている。また、基板本体１０Ａの内面に遮光膜が形成されている場合もある。
回路基板１０の基板本体１０Ａの内面側には複数の画素電極９を覆うようにして第１の配向膜１１が形成されている。
【００１９】
ここで、回路基板１０の基板本体１０Ａの上に配向膜材料の溶液を塗布する方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、配向膜の製造過程を示す工程図である。
図４（ａ）に示す配向膜材料の溶液Ｌの塗布方法としては、例えばインクジェット法等の液滴吐出法や、フレキソ印刷法等を用いることができる。
配向膜材料としては、下記の式（１）により表される高分子を含むものが用いられる。
【００２０】
【化４】
2010181748.tif 000005
【００２１】
ここで、式（１）のＲａは高分子を構成するＲの１０％以上かつ３０％以下である。また、Ｒａは下記の式（２）で表されるＲａｐｄまたは下記の式（３）で表されるＲａｐｒであり、Ｒａｐｄの割合はＲａの５０％以上かつ８０％以下であり、かつＲａｐｒの割合はＲａの２０％以上かつ５０％以下である。
【００２２】
【化５】
2010181748.tif 000006
【００２３】
【化６】
2010181748.tif 000007
【００２４】
液体Ｌの塗布方法としてインクジェット法を用いる場合には、溶媒として、例えばヘキシレングリコール、ブチルセロソルブ、１-ブトキシ-２-プロパノール等を好適に用いることができる。液体Ｌの粘度は、例えば約６ｍＰａ・ｓから約８ｍＰａ・ｓ程度に調整することが好ましい。
【００２５】
液体Ｌの塗布方法としてフレキソ印刷法を用いる場合には、溶媒として、例えばヘキシレングリコール、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコール等を好適に用いることができる。液体Ｌの粘度は、例えば約１２ｍＰａ・ｓから約１４ｍＰａ・ｓ程度に調整することが好ましい。これらを基板上に塗布した後、１５０〜２００℃に加熱し、溶媒分を揮発させて配向膜を基板上に形成した。ここでいう揮発には溶媒分を常温よりも高い温度に加熱して気化させることを含む。
【００２６】
対向基板２０側は、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを備えている。基板本体２０Ａの内面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極２１が形成されている。この対向電極２１は画素領域毎に分割されておらず、基板本体２０Ａ上に全面ベタ状に形成されている。また、対向基板２０は基板本体２０Ａの内面にカラーフィルタや遮光膜を備えている場合もある。
対向基板２０の対向電極２１の内面側には、対向電極２１を覆うようにして第２の配向膜２２が形成されている。配向膜２２は、回路基板１０の配向膜１１と同様の方法により形成することができる。
【００２７】
液晶層５８は、回路基板１０側の配向膜１１と対向基板２０側の配向膜２２とにより挟持され、液晶分子５２の初期配向状態（電圧無印加時の状態）が垂直配向を呈している。
【００２８】
図２及び図３は、図１に示す配向膜１１，２２の一部（破線部分Ｐ）を拡大して示す部分拡大図である。
図２に示すように、配向膜１１，２２は、基板表面に存在するアルキル鎖長の異なる少なくとも２種類以上のアルキル鎖２８Ａ，２８ＢおよびＳｉＯ主鎖から構成されている。
【００２９】
ここで、「鎖長の異なるアルキル鎖」とは、炭素原子数が異なる複数のアルキル鎖である。本実施形態では、鎖長の異なる複数のアルキル鎖として、炭素原子数が多く直鎖が長鎖となる長鎖アルキル鎖２８Ａと、炭素原子数が少なく直鎖が短鎖となる短鎖アルキル鎖２８Ｂとを有している。
【００３０】
図３に示すように、対向電極２１及び画素電極９の表面には、炭素原子数が１０以上、好ましくは炭素原子数１０〜２０の長鎖アルキル鎖２８Ａで修飾されている領域と、炭素原子数が１０より小さく、好ましくは炭素原子数２〜８の短鎖アルキル鎖２８Ｂで修飾されている領域とが存在している。
【００３１】
図２及び図３に示すように、長鎖アルキル鎖２８Ａは、各電極９，２１上で基板本体１０Ａ，２０Ａの表面に対して略垂直な状態で結合している。そのため、長鎖アルキル鎖２８Ａが形成された領域は垂直配向能を有することになる。
【００３２】
ところで、配向膜１１，２２を形成する際には、図４（ａ）に示すように基板本体１０Ａ，２０Ａ上に配向膜材料の溶液Ｌを塗布した後、基板本体１０Ａ，２０Ａを加熱して溶液Ｌの溶媒を揮発させる。すると、図４（ｂ）に示すように、長鎖アルキル鎖２８Ａ及び短鎖アルキル鎖２８Ｂからなる配向膜１１，２２が形成される。しかし、この段階では長鎖アルキル鎖２８Ａおよび短鎖アルキル鎖２８Ｂはいずれも垂直な状態で配向している。
【００３３】
したがって、本実施形態では基板本体１０Ａ，２０Ａを加熱して溶液Ｌの溶媒を揮発させた後、図４（ｃ）に示すようにラビング布をローラに巻きつけたラビング処理装置１５により配向膜１１，２２にラビング処理を行ことによって、図４（ｄ）に示すように短鎖アルキル鎖２８Ｂのみを基板本体１０Ａ，２０Ａの内面に対して傾斜させている。
【００３４】
このようなラビング処理の結果、図２に示すように短鎖アルキル鎖２８Ｂは各電極９，２１上で基板本体１０Ａ，２０Ａの表面に対して傾いた状態とされる。その結果、短鎖アルキル鎖２８Ｂが形成された領域がプレチルト（液晶分子５２の配向方位規制力）を有することになる。なお、図２中における短鎖アルキル鎖２８Ｂは、実際には基板本体１０Ａ，２０Ａの表面に対して一方向に傾斜している。この短鎖アルキル鎖２８Ｂが形成された領域が、液晶分子５２に所定のプレチルト角及び方位角を付与する領域となる。
【００３５】
一方、長鎖アルキル鎖２８Ａが形成された領域は、ラビング処理の影響を受けることなく垂直配向能を維持する。すなわち、各配向膜１１，２２は、電圧無印加時には、長鎖アルキル鎖２８Ａが形成された領域によって液晶分子５２を垂直配向させる。そして、電圧印加時には、短鎖アルキル鎖２８Ｂが形成された領域が、長鎖アルキル鎖２８Ａが形成された領域（垂直配向領域）の液晶分子５２が倒れる方向ガイドとして機能する。
各配向膜１１，２２において、長鎖アルキル鎖２８Ａと短鎖アルキル鎖２８Ｂの鎖長は、上記したような各配向機能（垂直配向能、プレチルト）を得るべく適宜設定する。
【００３６】
図１に示すように、基板本体１０Ａ，２０Ａの外面側には一対の偏光板６１，６２が設けられ、その偏光軸は液晶方位角０°に対してそれぞれ略４５°および略１３５°をなしている。また、偏光板６１の図示下方側には、不図示の光源ユニットが配置されている。
【００３７】
以上の構成を備えた液晶装置１００は、電圧無印加時において、液晶層５８の液晶分子５２は全体的に垂直配向となる。しかし、液晶層５８内には、配向膜１１，２２の短鎖アルキル鎖２８Ｂが形成された領域の作用によって略水平配向またはプレチルトを有する液晶分子５２が一部存在する。そのため、電圧印加時には、画素電極９の端部に発生する横電界による配向規制力を抑えて、各配向膜１１，２２のプレチルト方向に従って、液晶分子５２を均一に倒すことができる。
【００３８】
本実施形態の液晶装置１００は、配向膜１１，２２を鎖長の異なるアルキル鎖２８Ａ，２８Ｂによって構成し、基板面に垂直に延在する長鎖アルキル鎖２８Ａに対して傾斜した短鎖アルキル鎖２８Ｂを混在させている。これにより、配向膜１１，２２は一部の領域に垂直配向能を有している。そのため、各配向膜１１，２２は、水平配向性を有しつつ全体的に垂直配向性を示す。
したがって、電圧無印加時には垂直配向性を示しながら、電圧印加時には画素電極９に発生する横電界の影響を抑えて一方向に液晶分子が倒れて配向するようになり、高透過率を達成することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の配向膜材料及び液晶装置１００の製造方法によれば、液晶装置１００のディスクリネーション等の表示不良の発生を防止しつつ、真空成膜装置を用いることなく配向膜１１，２２を形成し、液晶装置１００の製造コストを削減することができる。
尚、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  回路基板（基板）、１１  配向膜、２０  対向基板（基板）、２２  配向膜、２８Ａ  長鎖アルキル鎖（アルキル鎖）、２８Ｂ  短鎖アルキル鎖（アルキル鎖）、５８  液晶層、１００  液晶装置、Ｌ  溶液（配向膜材料）
【図１】
2010181748.tif 000012
【図２】
2010181748.tif 000013
【図３】
2010181748.tif 000014
【図４】
2010181748.tif 000015