(57)【要約】【課題】基板の大型化に対応可能で、配向の均一性を確保し得る液晶用配向制御膜、並びに、この制御膜を用いた液晶配向方法及び液晶表示装置を提供する。【解決手段】多孔質ＳＯＧ膜から成る無機多孔質膜を液晶用配向制御膜３ａに用い、この液晶用配向制御膜３ａを介して透明導電膜２ａ付きガラス基板１ａと液晶層５とを積層する液晶配向方法を用い、互いに対向する一対の透明導電膜２ａまたは２ｂ付きガラス基板１ａ及び１ｂと、ガラス基板１ａ及び１ｂ間に液晶を封入して成る液晶層５との間に、それぞれ無機多孔質液晶配向制御膜３ａまたは３ｂを介在させて液晶表示装置を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機多孔質膜から成ることを特徴とする液晶用配向制御膜。
【請求項２】
前記無機多孔質膜が多孔質ＳＯＧ膜から成ることを特徴とする請求項１に記載の液晶用配向制御膜。
【請求項３】
前記無機多孔質膜から成る液晶用配向制御膜を介して透明導電膜付き基板と液晶層とを積層することを特徴とする液晶配向方法。
【請求項４】
互いに対向する一対の透明導電膜付き基板と、該両基板間に液晶を封入して成る液晶層との間に、それぞれ前記無機多孔質液晶配向制御膜を介在させることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用配向制御膜に関し、さらに、この配向制御膜を用いる液晶配向方法及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置として近年の主流の一つであるＴＮ型液晶ディスプレイパネルの構造を図１に示す。図１を参照して、このディスプレイパネルの液晶セルは、互いに対向する一対のガラス基板１ａ及び１ｂの各対向面側、即ち、内側に、それぞれ正負電極として透明導電膜２ａ及び２ｂが積層され、次に、これらの電極の内側にそれぞれ配向制御膜３ａ及び３ｂが積層され、さらに、この両配向制御膜の内側に、液晶単独または染料を混合した液晶から成る液晶層を厳重に封入して構成される。そして、ガラス基板１ａ及び１ｂにおける上記対向面とは反対側、即ち、外側に偏光板４ａ及び４ｂが積層されて、全体として液晶ディスプレイパネルを構成する。
【０００３】
上記のようなＴＮ型では誘電率の異方性が正のネマティック液晶を用い、液晶セルへの封入時には、配向制御膜３ａ及び３ｂにより液晶分子が平行配向され、さらに、この配向方向を配向制御膜３ａ及び３ｂの平行面（図１においては水平面）上で９０°だけ捩っておく。即ち、上記のように平行配向された液晶分子は、配向制御膜３ａ近傍のものと配向制御膜３ｂ近傍のものとで互いに直交するように、両配向制御膜間で平行面内で徐々に傾いて捩れた状態で配向される。
【０００４】
このように構成された液晶ディスプレイパネルでは、両透明導電膜２ａ及び２ｂ間に電圧が印加されていなければ、光源側の偏光板４ａを通過した光は直線偏光となり液晶層に入射する。そして、上記の液晶層中の捩れた液晶分子で光ベクトルを回転して、偏光板４ａに直交して置かれた偏光板４ｂを通過する。一方、一定の閾値以上の電圧を印加した場合、液晶分子がホメオトロピック配向、即ち、垂直配向となるため、偏光板４ａからの入射光の光ベクトルを回転する能力を喪失しており、この入射光は偏光板４ｂで遮断される。
【０００５】
上記のように入射光の透過及び遮断を行うのが液晶表示装置の原理であり、液晶分子の配向処理が重要である。そして、この配向処理においては、液晶分子の配向の均一性を確保することが要望される。
【０００６】
このような配向処理の方法として、従来、ラビング法と呼ばれる平行配向方法が知られている。これは、例えば、有機高分子であるポリイミド樹脂系の塗料を基板上に塗布して焼き付けた後に、布ロールやブラシを使用して塗膜表面を一定方向に摩擦（ラビング）するものである。
【０００７】
ところが、ラビング法は、ガラス基板と、これに付着させた透明導電膜電極と、配向制御用樹脂膜との少なくとも３層以上の積層構成に対して摩擦を行うので、摩擦作業に用いる布ロール、ブラシ及び摩擦用機械等の磨耗や、各層の構成材料の断片化により発生する塵埃が発生し易い。そして、このような塵埃による加工環境の悪化を防止するためには、除去用の洗浄工程が新たに必要となる。また、ラビング法による摩擦の際に配向ムラが発生するおそれがあることも問題である。さらに、摩擦工程の際に発生する静電気は、ＴＦＴ素子の破壊の原因となるうえ、配向制御膜の表面の電荷保持率を部分的に低下させたり、静電吸着により付着した異物の焼き付きを招いたりすることがある。これら以外にも、積層形状が複雑な場合、その段差形状部分と平坦形状部分とでラビング条件が異なるため配向規制力やチルト角に偏りが生じ、この結果、配向の均一性を高い精度で得ることが困難になる。また、ラビング角度を常時一定にしてラビング工程を行うことが多いため、画素の分割配向を要するときもある。
【０００８】
上記したラビング法を代替するものとして、ＳｉＯ２やＣｒＯなどの酸化物をガラス基板表面の法線と適当に傾斜した方向から蒸着してななめ配向を得る斜め蒸着法や回転二重真空蒸着法、ガラス基板の替りに長い主鎖を有する高分子を２００％程度延伸したフィルムを用いてこの延伸方向の配向処理を行う高分子フィルム延伸法や、これら以外にもラングミュア膜法などがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ディスプレイの大画面化や太陽電池の大型化の進展に伴い、基板の大型化傾向が顕著である。
【００１０】
しかしながら、上記した斜め蒸着法や回転二重真空蒸着法では、これらにより形成される配向制御膜の表面が繊細で傷つき易いなどの理由で量産性に難点があり、高分子フィルム延伸法においても、長い主鎖の高分子の種類が限られるという問題があり、さらに、ラングミュア法も大面積基板に対しては、大型装置を要するうえ処理速度の向上に限界があるなど、いずれも、基板の大型化への対応が完全でない。むしろ、大型基板への対応能力はラビング法に及ばないのが現状である。
【００１１】
また、ラビングを行わずに多孔質や網目状等の微細構造をもつ有機ポリマー膜によって液晶分子をランダムな方向に配向させる方法（特開平６−１８８９０号）もあるが、有機ポリマー系は耐熱温度が低いという欠点がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、基板の大型化に対応可能で、配向の均一性を確保し得る液晶用配向制御膜、並びに、この制御膜を用いた液晶配向方法及び液晶表示装置を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の液晶用配向制御膜を無機多孔質膜として形成する。無機多孔質膜として、望ましくはナノメータ程度の空孔を有するものを用い、これにより、ラビング法などの機械的手段に依らない、均一な配向処理を行うことができる。そして、このような無機多孔質膜は、成膜面積の大小を選ばず容易に形成することができるので大型基板への対応が可能である。
【００１４】
そして、上記の無機多孔質膜として、ガラス基板と同程度の４００℃以上の耐熱温度を有する多孔質ＳＯＧ膜、即ち、Ｓｐｉｎ　ｏｎ　Ｇｌａｓｓ塗布方法を用いて形成した無機多孔質膜を好適例とすることができる。
【００１５】
さらに、上記の無機多孔質膜から成る液晶用配向制御膜を介して透明導電膜付き基板と液晶層とを積層する液晶配向方法により、均一な配向処理及び大型基板対応の両方が可能となる。
【００１６】
そして、互いに対向する一対の透明導電膜付き基板と、この両基板間に液晶を封入して成る液晶層との間に、それぞれ上記の無機多孔質液晶配向制御膜を介在させて液晶表示装置を構成すると、このものは、液晶分子の均一な配向を確保しつつ基板の大型化に対応した高い性能を備えるものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１のＴＮ型液晶ディスプレイパネルを用いて、本発明の無機多孔質配向制御膜を備える液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００１８】
あらかじめ、本液晶ディスプレイパネルの配向制御膜の形成前に、液晶素子用ガラス基板１ａの表面に、陽極層または陰極層として透明導電膜２ａの成膜を行う。このとき、透明導電膜２ａの構成材料として、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）膜を用いることができる。また、ＩＴＯ膜以外にも、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）や、これらを組み合わせた酸化カドミウム−酸化スズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化カドミウム−酸化亜鉛（ＣＺＴ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）などの透明導電膜を用いることができる。また、透明導電膜には、液晶の表示形式に応じてパターニングを行ったものを用いても良い。
【００１９】
そして、透明導電膜２ａ上に、撥水性を有するヘキサメチルジシロキサンやヘキサメチルジシラザンを含有した多孔質シリカ材料前駆体溶液（例えば株式会社アルバック製ＩＳＭ−１．５）を用いて、スピン回転数１５００ｒｐｍのスピンコートにより塗布して成膜を行う。ここで用いる多孔質シリカ材料前駆体溶液には、ヘキサメチルジシロキサンやヘキサメチルジシラザンのような撥水性の物質以外にも、必要に応じてアルコールや酢酸ブチルなどを添加物として加えても良い。次に、上記のスピンコート膜付きの透明電極膜２ａを、これらを付着したガラス基板１ａごと焼成処理して、上記多孔質シリカ材料前駆体溶液中の溶媒や水、酸またはアルカリ触媒や界面活性剤などを蒸発させながら、多孔質ＳＯＧ膜から成る配向制御膜３ａを形成する。このときの配向制御膜３ａの膜厚は３００ｎｍ程度であるが、スピンコート時の回転数を制御することにより５０ｎｍ〜２μｍの範囲で形成することが望ましい。
【００２０】
なお、上記した焼成処理条件は、溶媒や水、酸またはアンモニアなどを蒸発させることができて、多孔質ＳＯＧ膜を得ることができる条件であれば、特に制限はないが、好ましくは、空気中で５０〜３５０℃程度の温度で処理して主として溶媒を蒸発させ、次いで、例えば１〜１０５Ｐａ程度の空気中で界面活性剤その他の有機物質などを蒸発させることのできる温度（例えば、２００〜５００℃）で、得られる多孔質膜の構造が破壊されない時間の間熱処理すればよい。もちろん、酸化等が問題になる場合は、全てＨｅガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスなどから成る不活性ガス中にて処理する必要がある。
【００２１】
このようにして形成したガラス基板１ａと透明導電膜２ａと配向制御膜３ａとの積層構造と、これと同様の積層構造（ガラス基板１ｂと透明導電膜２ｂと配向制御膜３ｂ）とを、透明導電膜２ａ及び２ｂが正負電極として対を成すように構成する。そして、両積層構造の基板１ａ及び１ｂ間距離が５０μｍとなるように、液晶層５を対称軸として対称配置する。さらに、このように対称配置されて対向する積層構造１ａ〜３ａ及び１ｂ〜３ｂの外側のそれぞれを、互いに直交する偏光板４ａ、４ｂにより挟持して液晶ディスプレイパネルが形成される。
【００２２】
このようにして得られた液晶ディスプレイ簡易パネルの配向確認を行った。この結果、多孔質ＳＯＧ膜から成る配向制御膜３ａ、３ｂは、基板１ａ、１ｂの対向面に対して垂直な方向に開孔した多孔質膜として形成され、これにより、液晶分子が基板表面の法線方向に垂直配向されることが確認された。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の液晶用配向制御膜は、シリカ材料を用いた多孔質ＳＯＧ膜などの無機多孔質膜を用いて形成されるため、４００℃以上の耐熱温度を有する多孔質膜で、かつ、膜全体で一様な多孔構造を有し、これにより、機械的手法たるラビング法などと異なり、液晶分子の配向の均一性を確保することができる。そして、無機多孔質膜の形成は、湿式法と低真空度での焼成法との組合せにより、成膜面積の大小を問わず容易に行うことができるため、大型基板への対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶ディスプレイパネルの概略を示す斜視図
【符号の説明】
１ａ　１ｂ　ガラス基板
２ａ　２ｂ　ＩＴＯ膜
３ａ　３ｂ　多孔質配向制御膜
４ａ　４ｂ　偏光板
５　　　　　液晶層
【図１】
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