(57)【要約】【課題】  本発明は、真空処理を必要とせず非常に簡易に、かつ低コストに液晶配向膜が形成でき、再現性良く表面形状が作られるので確実に良好な配向性が確保できると共に、基板の大面積化にも対応しやすく、高い耐久性・耐光性も兼ね備える液晶配向膜及び液晶装置を提供する。【解決手段】  本発明の液晶配向膜は、表面に凹凸を有する液晶配向膜であって、その表面形状が転写法によって形成されてなることに特徴がある。よって、確実に良好な配向性を得られ、液晶配向膜の無機化が容易にできる。また、製造装置・製造プロセスが簡易で、低コスト、高スループットで、基板の大型化にも対応しやすい。また、ローラナノインプリントによれば、斜方蒸着装置等と違って装置を極端に大型化することなく、基板の大面積化に対応できる。本発明の液晶配向膜により、ネマチック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等の配向制御が可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸を有する液晶配向膜であって、その表面形状が転写法によって形成されてなることを特徴とする液晶配向膜。
【請求項２】
前記液晶配向膜が無機材料からなることを特徴とする請求項１記載の液晶配向膜。
【請求項３】
前記液晶配向膜が酸化ケイ素を主成分とする膜であることを特徴とする請求項２記載の液晶配向膜。
【請求項４】
前記液晶配向膜が、基板面に塗布されたＳＯＧ材料に対して形状転写を行って形成された膜であることを特徴とする請求項３記載の液晶配向膜。
【請求項５】
前記液晶配向膜に転写されるモールドの表面形状が、ＥＢ露光を用いたリソグラフィーによって形成されてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶配向膜。
【請求項６】
前記液晶配向膜に転写されるモールドの表面形状が、自己形成・自己組織化によって形成されてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶配向膜。
【請求項７】
一対の基板と、該基板に挟持された液晶層と、前記基板の表面と前記液晶層との間の少なくとも一方に請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶配向膜とを有し、該液晶配向膜の凹凸形状が前記液晶層と接していることを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
前記液晶配向膜により前記液晶層の液晶分子が該基板面に対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項７記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶配向膜及び液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ等の液晶装置では、液晶分子の向きを一様に揃えるために基板に対して配向処理が施されている。最も一般的な方法は、基板上に形成したポリイミド膜に対してラビングを行う方法である。プロセスが簡易であり、大面積を高速に処理することが可能であることから、ラビング法は工業的に広く用いられている。一方で、ゴミや静電気が発生しやすいことからラビングに代わる配向処理技術の検討も盛んになされている。
【０００３】
ラビング以外の配向処理技術の一つとして、ＳｉＯ或いはＳｉＯ２を初めとする無機化合物の斜方蒸着／スパッタ膜を配向膜とする方法が知られている。例えば特許文献１、２に提案されている。ラビングの問題点であるゴミや静電気の発生が無いことに加え、配向膜が無機材料からなるために耐久性・耐光性に優れるという利点も持つ。もう一つの配向処理技術として、陽極酸化により形成した多孔質膜を配向膜として利用する手法が知られ、例えば特許文献３に提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−１２１０２２号公報
【特許文献２】特開２００１−００５００３号公報
【特許文献３】特開２００５−２７５１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１、２によれば、真空での処理が必要となるなど、配向膜形成プロセスがラビング法と比べて煩雑であり、また大面積に均一に配向膜を形成することが困難である等の課題も存在する。また、上記特許文献３は、真空成膜と比べればより簡易な方法で配向膜が形成できるが、ウェットプロセスである為に洗浄・乾燥等の多数の工程を要したり、再現性が悪いという課題がある。また、基板の大型化にも対応しづらい。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、真空処理を必要とせず非常に簡易に、かつ低コストに液晶配向膜が形成でき、再現性良く表面形状が作られるので確実に良好な配向性が確保できると共に、基板の大面積化にも対応しやすく、高い耐久性・耐光性も兼ね備える液晶配向膜及び液晶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明の液晶配向膜は、表面に凹凸を有する液晶配向膜であって、その表面形状が転写法によって形成されてなることに特徴がある。よって、確実に良好な配向性を得られ、液晶配向膜の無機化が容易にできる。また、製造装置・製造プロセスが簡易で、低コスト、高スループットで、基板の大型化にも対応しやすい。また、ローラナノインプリント（ローラの外周がモールドになっている）によれば、斜方蒸着装置等と違って装置を極端に大型化することなく、基板の大面積化に対応できる。本発明の液晶配向膜により、ネマチック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等の配向制御が可能である。
【０００７】
また、液晶配向膜が無機材料からなることにより、耐久性・耐光性を高めることができる。
【０００８】
更に、液晶配向膜が酸化ケイ素を主成分とする膜であることにより、光透過率が高く、安定性が高い。
【０００９】
また、液晶配向膜が、基板面に塗布されたＳＯＧ材料に対して形状転写を行って形成された膜であることにより、酸化ケイ素を主成分とする膜を得ることができる。
【００１０】
更に、液晶を配向させるのに適した形状としては一般的に、多孔構造（例えば陽極酸化されたアルミナ）や柱状構造（例えば斜方蒸着膜）が知られており、これらはナノメートルのオーダーのサイズを持つ。これに類似したナノ構造を転写により形成する際は、形状が微細であるため、マスクを利用したリソグラフィーでモールドを形成することは難しい。ＥＢ（電子ビーム）描画によってレジストをパタニングし、これをマスクとしてエッチング加工を施したものをモールドとすることで、配向膜に適した極微細形状を得ることができる。
【００１１】
また、ＥＢ露光は、所望の形状を比較的精度良く形成できる点で優れているが、スループットが悪いという短所がある。モールドの表面形状として、自己形成・自己組織化によって形成される多孔構造やドット・ピラー等の凸構造を利用すれば、より簡易な工程で配向膜に適した極微細形状を得ることができる。例えば、金属を陽極酸化して得られる多孔質構造や、金属表面に膜を成長させる際に格子定数のミスマッチから生じるひずみによって自己形成されるナノドット/ナノピラミッド、予め核が形成された基板に対しＭＢＥで選択成長させたナノコラム、斜方蒸着膜の柱状構造等の利用が可能である。これらを直接モールドとする他、この構造を型としてモールドを作製する（２回転写を行う）ことでこれらと同じ形状を形成することもできる。液晶の種類と、得たい配向状態の条件によっては、金属を陽極酸化することで形成される多孔質形状が配向制御に適している場合があり、この場合は、その多孔質形状を型としてピラーアレイ形状を作製し、このピラーアレイをモールドとして転写したものを配向膜とすると良い。
【００１２】
更に、別の発明としての液晶装置は、一対の基板と、該基板に挟持された液晶層と、基板の表面と液晶層との間の少なくとも一方に上記の液晶配向膜とを有し、この液晶配向膜の凹凸形状が液晶層と接していることに特徴がある。液晶配向膜の凹凸形状が液晶層と接する時、液晶分子の配向は配向膜の凹凸に起因した形状効果によって制御される。配向膜を無機化することで配向性が耐久性高く維持され、液晶装置の耐久性も増す。配向膜形成プロセスが比較的簡易なため、液晶装置も低コストで製造が可能になる。また、表面形状のばらつきが低減できるので、これに起因する素子性能のばらつきを抑えて性能向上に寄与する。
【００１３】
また、液晶用配向膜により液晶層の液晶分子が該基板面に対して略垂直に配向していることにより、耐久性が高く、低コストで製造が可能な液晶装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の液晶配向膜は、表面に凹凸を有する液晶配向膜であって、その表面形状が転写法によって形成されてなることに特徴がある。よって、確実に良好な配向性を得られ、液晶配向膜の無機化が容易にできる。また、製造装置・製造プロセスが簡易で、低コスト、高スループットで、基板の大型化にも対応しやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の液晶配向膜は、表面に凹凸を有することによってその形状効果で液晶分子を配向させるものであり、その表面の凹凸が転写法で形成されていることを特徴とする。表面形状に関してここでは凹凸という表現を用いるが、窪みや段差、溝、孔構造等を含むものとする。特に、径が数ｎｍから数十ｎｍ、深さが数十ｎｍから数百ｎｍの孔構造は、液晶分子を基板面に対して略垂直に配向させるのに適している。凹凸構造の規則性はあっても無くても良い。
【００１６】
はじめに、用いる液晶の特性や得たい配向状態に対応して適した形状のモールドを作製する。形状転写（ナノインプリント）によってこの形状を転写した膜を液晶用配向膜とすることで、再現性良く所望の形状が形成できるので、確実に良好な液晶の配向が得られる。転写材料を選べば、無機材料からなる配向膜を容易に形成できる。無機配向膜を形成するための斜方蒸着等の他のプロセスと比べて真空処理を必要としないので、製造装置・製造工程を極めて簡略化でき、スループットが高く低コスト化につながる。また、ローラナノインプリント（ローラの外周がモールドになっている）によれば、斜方蒸着装置等と違って装置を極端に大型化することなく、基板の大面積化に対応できる。
【００１７】
［実施例１］
Ｓｉ熱酸化膜上にレジストを塗布し、電子ビームによってレジストをパタニングした。残ったレジストをマスクとしてドライエッチングを施し、径２０ｎｍ、高さ１００ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの周期的なピラー構造を形成した。これをモールドとする。
次に、ガラス基板上に転写材料であるシロキサン系塗布型ＳＯＧ材料をスピンコートした。膜厚は６００ｎｍであった。これに対して前述のモールドを５ＭＰａの圧力でプレスしてしばらく保持し、モールドを剥離した。これによりガラス基板面上には、モールド形状が転写された孔形状が形成された。１５０℃でポストベーク処理を行ったところ、ベーク前後で孔の径と深さが若干増加した。
【００１８】
前述の処理を施したガラス基板を２枚用意し、形状を転写した面を対向させてスペーサーを介して基板を接着した。真空注入法により、基板間にネマチック液晶を注入して液晶セルとした。この液晶セルのコノスコープ観察を行ったところ、十字が見え、ネマチック液晶が形状効果により垂直配向していることを確認した。簡易な装置と高スループット、低コストなプロセスで、耐久性の高い無機垂直配向膜を形成できたと言える。
【００１９】
［実施例２］
高純度アルミニウムの表面を、０．３Ｍのシュウ酸を電解液とし４０Ｖの定電圧で陽極酸化した。アルミニウムの表面にはハニカム構造を持つ多孔質アルミナが形成された。孔の径は約１５ｎｍ、深さは１００ｎｍであった。これをモールドとして、実施例１と同様に転写を行った。ガラス基板上のＳＯＧ膜表面には柱状構造が形成された。実施例１と同様にネマチック液晶セルを作製したところ、液晶の垂直配向が確認できた。実施例１より更に簡易なプロセスで無機垂直の液晶配向膜を得た。
【００２０】
［実施例３］
図１は本発明の一実施の形態に係る液晶装置の構成を示す断面図である。同図において、ガラス基板２の表面にはＩＴＯ膜をパタニングした透明電極３が形成されている。この面に対し、実施例２と同様にして柱状構造の表面形状を持つＳＯＧ膜４を形成する。前述の処理を施したガラス基板２を２枚用意し、ＳＯＧ膜４を形成した面を対向させ、スペーサー５を介して接着する。基板間に真空注入法によってネマチック液晶６を注入し、注入口を封止した。両基板の外側に、偏光方向が互いに直交する向きで偏光板７、８を配置し、液晶装置１を構成した。一方の偏光板７の外側からバックライトによって液晶装置１に光を照射した。
【００２１】
ここで用いているネマチック液晶は負の誘電率異方性を持つ。電圧が印加されていない状態では、ネマチック液晶６の液晶分子は基板面に対して略垂直に配向しているため、液晶装置を光が透過せず良好な黒を得た。対向する電極間に電圧を印加すると液晶分子が水平配向に変化し、バックライトからの光が偏光板８を通過する白表示が得られた。
【００２２】
本発明の形状転写された無機膜を配向膜に用いて、耐久性・耐光性の高い液晶パネルが作製可能であることが示された。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１；液晶装置、２；ガラス基板、３；透明電極、４；ＳＯＧ膜、
５；スペーサー、６；ネマチック液晶、７，８；偏光板。
【図１】
2009069227.tif 000003