專利名稱：液晶定向膜、其制造方法以及使用該定向膜的液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用液晶的圖象顯示裝置及其制造方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣一種液晶定向膜、其制造方法以及使用該液晶定向膜的液晶顯示裝置及其制造方法，這種液晶定向膜適合在那些利用液晶來(lái)顯示電視(TV)圖象或計(jì)算機(jī)圖象的平面顯示屏中使用。
背景技術(shù)：
迄今為止，彩色液晶顯示屏通常是一種通過(guò)液晶定向膜而將液晶封裝入其中的裝置，而所說(shuō)的液晶定向膜通常是使用旋轉(zhuǎn)涂布器等將聚乙烯醇或聚酰亞胺的溶液旋轉(zhuǎn)涂布于按照矩陣形狀配置而形成對(duì)置電極的2塊基板之間。
例如，有人提出的一種顯示彩色圖象的裝置的制造方法是，預(yù)先在第1玻璃基板上形成一種具有象素電極的薄膜晶體管(TFT)陣列，另外在第2玻璃基板上形成幾層紅藍(lán)綠的濾色膜，然后再在這些濾色膜上形成一種共用透明電極，然后使用旋轉(zhuǎn)涂布器分別在上述兩個(gè)電極面上涂布聚乙烯或聚酰亞胺溶液而使其形成覆膜，然后在該覆膜上進(jìn)行摩擦而使其轉(zhuǎn)變成液晶定向膜，再通過(guò)間隔墊將它們按照所希望的間隙相互面向地粘接組裝在一起，然后向該間隙注入液晶(扭曲向列液晶(TN)等)而使其形成屏結(jié)構(gòu)，再在該屏的內(nèi)表面處設(shè)置起偏振片，從里面背面光照射，同時(shí)驅(qū)動(dòng)TFT而使彩色圖象顯示出來(lái)。
然而，歷來(lái)的定向膜的制備方法都是先將聚乙烯醇或聚酰亞胺溶解于有機(jī)溶劑中，然后使用旋轉(zhuǎn)涂布法等形成覆膜，再用氈布等進(jìn)行摩擦的方法，因此，對(duì)于表面存在臺(tái)階狀變形的部位和大面積的屏幕(例如14英寸顯示屏)來(lái)說(shuō)，存在定向膜的均勻性差的大問題。另外，由于進(jìn)行摩擦而在TFT上產(chǎn)生缺陷，并且由于摩擦而產(chǎn)生的潤(rùn)滑油積炭也是造成顯示圖象產(chǎn)生缺陷的原因。
發(fā)明的公開
本發(fā)明的目的是為了解決上述已往遇到的問題，提供一種不必采用歷來(lái)的摩擦處理，可高效率制造在液晶顯示屏中使用的，均勻而且薄的定向膜的方法，以及使用該定向膜的顯示屏的制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1種液晶定向膜的特征在于，一種由具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑，在預(yù)定基板表面上形成并且通過(guò)在受能量束的照射時(shí)能夠生成一種含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜被化學(xué)吸附，而且上述直鏈狀的碳鏈?zhǔn)前刺囟ǖ姆较蛉∠虻母材ぁ?br> 在上述液晶定向膜中，由表面活性劑形成的覆膜優(yōu)選通過(guò)一種按線條狀圖形處于上述基板上的共軛鍵而固定在能量束感應(yīng)性樹脂膜上。這樣可以獲得一種單軸取向性優(yōu)良的液晶定向膜。
另外，在上述液晶定向膜中，上述固定的，由表面活性劑構(gòu)成的覆膜優(yōu)選通過(guò)一種具有硅氧烷鍵的覆膜而固定在能量束感應(yīng)性的樹脂膜上。這樣，順利提高該覆膜的耐剝離性，也就是提高其粘結(jié)性。
另外，在上述液晶定向膜中，所說(shuō)的硅烷類表面活性劑，優(yōu)選是含有直鏈狀烴基和氯甲硅烷基的氯甲硅烷類表面活性劑。作為硅烷類表面活性劑，可以使用那些在其分子末端上含有氯甲硅烷基(SiCl)或烷氧基甲硅烷基(SiOA，A表示烷基)或異氰酸根合甲硅烷基(SiNCO)的物質(zhì)，其中，如果使用氯硅烷類的表面活性劑，則可以高效率而且容易地制得一種通過(guò)在基體材料上硅氧烷鍵進(jìn)行共價(jià)鍵結(jié)合的定向膜。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選氯硅烷類表面活性劑的直鏈狀烴基至少有一部分被氟原子取代。這樣可以降低作為定向膜的臨界表面能，從而順利提高液晶的響應(yīng)性能。
另外，在上述液晶定向膜中，作為含有直鏈狀烴基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑，優(yōu)選將一些分子長(zhǎng)度各異的多種氯硅烷類表面活性劑混合在一起使用。這樣，就可以按分子水平形成一種表面有凹凸的覆膜，并可形成一種能按分子水平控制液晶取向角(預(yù)傾角)的液晶定向膜。
本發(fā)明的第2類液晶定向膜是一種在已形成所希望電極的基板表面上形成的單分子膜狀覆膜，其特征在于，構(gòu)成上述覆膜的分子具有所希望的傾角，并且朝著特定的方向一致并以其一端結(jié)合固定在上述基板表面上。
在上述液晶定向膜中，分子所希望的傾角優(yōu)選按下述方法形成，也就是首先使那些構(gòu)成覆膜的分子通過(guò)共價(jià)鍵固定在基板上，然后用有機(jī)溶劑洗滌上述分子，最后將基板按照所希望的方向豎立，通過(guò)澄干液體而使分子形成所希望的傾角。
另外，在上述液晶定向膜中，構(gòu)成覆膜的分子優(yōu)選含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈。這樣就有利于提高覆膜的取向性。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選碳鏈的一部分碳原子具有旋光性。這樣更有利于通過(guò)光照射來(lái)提高覆膜的取向性。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選在構(gòu)成覆膜的分子的兩端含有Si。這樣有利于覆膜與基板牢固地結(jié)合。
另外，在上述液晶定向膜中，構(gòu)成覆膜的分子優(yōu)選由一些分子長(zhǎng)度各異的多種化學(xué)吸附分子混合而形成，而且固定的覆膜優(yōu)選按分子長(zhǎng)度水平呈凹凸?fàn)睢＿@樣有利于控制液晶的傾角。
本發(fā)明的第3類液晶定向膜是一種在已形成所希望電極的基板表面上形成的單分子膜狀覆膜，其特征在于，構(gòu)成上述覆膜的分子含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中，至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)。通過(guò)制備這樣的液晶定向膜，即使不采用過(guò)去那樣的摩擦方法也能控制該定向膜的臨界表面能，并且可以控制注入液晶的預(yù)傾斜角度，從而可以提供一種具有能使液晶按任意方向取向功能的定向膜。
在上述液晶定向膜中，作為構(gòu)成覆膜的分子，優(yōu)選將臨界表面能各異的多種硅類表面活性劑混合在一起使用，以便已固定了的覆膜可以按所希望的臨界表面能的數(shù)值進(jìn)行控制。這樣有利于控制液晶的預(yù)傾角。
另外，在上述液晶定向膜中，作為用于控制表面能的官能團(tuán)，優(yōu)選使用從下列基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，所說(shuō)有機(jī)基團(tuán)包括三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR；R表示烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)在1～3范圍內(nèi)的烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)。這樣可以容易地控制臨界表面能。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選在構(gòu)成覆膜的分子的末端含有Si。這樣可以使分子固定到基板表面極為容易。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選覆膜的臨界表面能被控制在15mN/m～56mN/m之間所希望的數(shù)值上。這樣可以將注入液晶的預(yù)傾角任意地控制在0～90度的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第4類液晶定向膜的特征在于，其中，一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域?yàn)橥该鞯臉渲?，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極上，并且至少是其中的能量束感應(yīng)性基團(tuán)通過(guò)反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)。
在上述液晶定向膜中，優(yōu)選一種能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)被作為側(cè)鏈基團(tuán)引入樹脂膜中。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選一種能量束感應(yīng)性基團(tuán)、熱反應(yīng)性基團(tuán)和烴基被作為側(cè)鏈基團(tuán)引入樹脂膜中。
另外，在上述液晶定向膜，優(yōu)選使樹脂膜的表面形成線條狀的凹凸結(jié)構(gòu)。
另外，在上述液晶定向膜中，優(yōu)選熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)。
另外，在上述液晶定向膜中，作為樹脂膜，優(yōu)選使用以下述通式(化1)表示的物質(zhì)。
(化1)
下面是本發(fā)明的第1種液晶定向膜的制造方法，該方法包括下述工序在已形成電極的預(yù)定基板表面上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一種在受能量束照射時(shí)能夠產(chǎn)生含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；在上述樹脂膜的表面上，按任意的圖案照射能量束的工序；以及將上述已照射過(guò)的樹脂膜與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si基團(tuán)的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液接觸，然后使用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑洗滌，從而在上述照射過(guò)的部分選擇性地形成一層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜，而且使上述表面活性劑分子中的直鏈狀碳鏈取向固定的工序。
在上述方法中，作為能量束，優(yōu)選從電子束、X射線和波長(zhǎng)為100nm～1μm的光中選擇的至少一種。其中特別優(yōu)選使用紫外線。
另外，在上述方法中，作為化學(xué)吸附液，優(yōu)選至少包含一種具有直鏈狀碳鏈和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑以及不會(huì)損壞能量束感應(yīng)性樹脂膜的溶劑。這樣不會(huì)損壞基底的感光性薄膜，因此較為有利。
另外，在上述方法中，作為能量束，優(yōu)選從紫外線、可見光和紅外線中選擇的至少一種光，作為能量束感應(yīng)性的樹脂膜，優(yōu)選是感光性樹脂膜。這樣可以很容易地制造液晶定向膜。
在上述的方法中，作為感光性樹脂膜，優(yōu)選是一種含有從下述通式(化2)基團(tuán)、(化3)基團(tuán)和(化4)基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)的聚合物膜或單體膜。如果使用這些聚合物膜，則可以利用紫外線作為能量束，這樣較為有利。
(化2)
(化3)
(化4)
另外，在吸附形成的表面活性劑中，如果結(jié)合引入特定的液晶，例如向列液晶或強(qiáng)介電性液晶，則可以獲得一種取向控制性極好的定向膜。
在上述的方法中，作為非水系溶劑，優(yōu)選使用含有氟碳基團(tuán)的溶劑。這樣不會(huì)損壞感光性的基底材料，因此較為有利。
本發(fā)明的第2種液晶定向膜的制造方法是一種單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，該方法包含下列工序?qū)⒁研纬呻姌O的基板與一種化學(xué)吸附液接觸，使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面起化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；以及用有機(jī)溶劑洗滌，然后將基板按所希望方向豎立，借此澄干液體從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序。
在上述方法中，優(yōu)選還包含下列工序，也就是在使已固定的分子取向之后，再用一種通過(guò)起偏振片后按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，從而使上述表面活性劑分子的方向按照具有所希望傾角的狀態(tài)而朝著特定的方向一致的工序。
另外，在上述方法中，作為表面活性劑，優(yōu)選使用那些含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。這樣可以高效率地制成單分子膜狀的液晶定向膜。
另外，在上述方法中，作為含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，優(yōu)選將一些分子長(zhǎng)度各異的多種硅烷類表面活性劑混合在一起使用。這樣，有利于控制被吸附固定的分子的取向角，即注入液晶的預(yù)傾角。
另外，在上述方法中，優(yōu)選烴基的一部分碳具有旋光性。這樣有利于在利用光照射進(jìn)行重新取向時(shí)能更有效地進(jìn)行取向控制。
另外，在上述方法中，優(yōu)選在烴基或硅氧烷鍵鏈的末端上含有鹵素原子或甲基(-CH3)、苯基(-C6H5)、氰基(-CN)、羥基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)或三氟化碳基(-CF3)。這樣可以控制覆膜的表面能。
另外，在上述方法中，作為曝光用的光，優(yōu)選是從436nm、405nm、365nm、254nm和248nm中選擇的至少一種波長(zhǎng)的光。作為曝光用的光，只要是能被覆膜吸收的波長(zhǎng)的光即可，但是使用上述波長(zhǎng)的光，有利于使其大部分被覆膜吸收。
另外，在上述方法中，作為表面活性劑，優(yōu)選使用那些含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，而作為洗滌用的有機(jī)溶劑，優(yōu)選使用那些不含水的非水系有機(jī)溶劑。使用這些有機(jī)溶劑，有利于完全除去未反應(yīng)物的表面活性劑。另外，在此情況下，如果分別向直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈中引入乙烯基(＞C＝C＜)或乙炔基(碳-碳三重鍵)等感光性反應(yīng)基團(tuán)，以便在進(jìn)行光取向時(shí)使上述感光性基團(tuán)通過(guò)光反應(yīng)而交聯(lián)或聚合，從而可以提高所獲單分子膜的耐熱性。
另外，在上述方法中，作為非水系有機(jī)溶劑，優(yōu)選使用含有烷基、氟化碳基或氯化碳基或硅氧烷基的溶劑。如果使用這些溶劑，則可以很容易地脫水，從而可以達(dá)到高效率。
另外，在上述方法中，優(yōu)選在使表面活性劑分子以其一端固定的工序之前，預(yù)先形成一層含有許多SiO基的覆膜，然后再在該覆膜上形成一種單分子膜狀的覆膜。這樣就可以獲得一種質(zhì)量穩(wěn)定的覆膜。
本發(fā)明的第3種液晶定向膜的制造方法包含下列工序，也就是，首先使用一種含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，而且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑制成一種化學(xué)吸附液，然后將已形成了電極的基板與該化學(xué)吸附液接觸以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與該基板的表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定在基板的表面上。
在上述的方法中，作為表面活性劑，優(yōu)選使用那些含有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或者烷氧基甲硅烷基(アルコキシシリルン基)或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。
另外，在上述方法中，作為表面活性劑，優(yōu)選將一些臨界表面能各異的多種硅類表面活性劑混合在一起使用。這樣可以更精細(xì)地控制覆膜的臨界表面能。
另外，在上述方法中，優(yōu)選在碳鏈或硅氧烷鍵鏈的末端或其主鏈內(nèi)或其側(cè)鏈上引入從下列基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，所說(shuō)有機(jī)基團(tuán)包括三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR；R表示烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)在1～3范圍內(nèi)的烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)。這樣也可以較精細(xì)地控制覆膜的臨界表面能。
另外，在上述方法中，在使表面活性劑分子以其一端結(jié)合于基板表面上的工序之后，優(yōu)選還包括用有機(jī)溶劑洗滌，進(jìn)而將基板按所希望方向豎立以澄干液體，以便使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序。這樣也可以控制注入的液晶的傾斜方向。
另外，在上述方法中，在進(jìn)行使分子取向的工序之后，優(yōu)選通過(guò)起偏振膜進(jìn)行曝光，以便使上述已進(jìn)行取向的分子按照所希望的方向進(jìn)行重新取向。這樣可以進(jìn)一步提高其取向性能。
另外，在上述方法中，作為表面活性劑，優(yōu)選使用那些含有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑；而作為洗滌用的有機(jī)溶劑，優(yōu)選使用不含水的非水系有機(jī)溶劑。這樣可以提供一種缺陷更少的單分子膜狀液晶定向膜。
在此情況下，作為非水系有機(jī)溶劑，使用那些含有烷基、氟化碳基或氯化碳基或者硅氧烷基的溶劑，這樣有利于澄干液體。
另外，在上述方法中，優(yōu)選在使表面活性劑分子以其一端固定的工序之前，預(yù)先形成含有許多SiO2基的覆膜的工序，然后再在該覆膜之上形成單分子膜狀的覆膜。這樣可以提供一種密度更高的單分子膜狀的液晶定向膜。
本發(fā)明的第4種液晶定向膜的制造方法具有下述工序直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地在已形成電極的預(yù)定基板表面上涂布形成一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；以及至少通過(guò)一種任意的掩膜向上述樹脂膜上照射能量束，以便使能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
在上述方法中，優(yōu)選具有下述工序，也就是，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地在已形成電極的預(yù)定基板表面上涂布形成一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；以及至少通過(guò)一種任意的掩膜向上述的樹脂膜上照射能量束，以便使上述的能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
另外，在上述方法中，在使能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)的工序之前或之后，優(yōu)選附加一個(gè)通過(guò)加熱來(lái)使熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
另外，在上述方法中，其中的能量束感應(yīng)性基團(tuán)，優(yōu)選是感光性基團(tuán)，并且通過(guò)掩膜照射紫外線，以便使樹脂膜的感光性基團(tuán)反應(yīng)，從而使主鏈之間進(jìn)行交聯(lián)，同時(shí)使側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行取向固定。
另外，在上述方法中，優(yōu)選使用起偏振膜或衍射光柵作為掩膜來(lái)進(jìn)行曝光。
另外，在上述方法中，在進(jìn)行曝光時(shí)，優(yōu)選將曝光操作一直進(jìn)行到樹脂膜的表面呈凹凸?fàn)顬橹埂?br> 下面是本發(fā)明的第1種液晶顯示裝置，其結(jié)構(gòu)是按順序地形成一對(duì)基板、在該基板表面上的電極以及在該電極表面上的定向膜，而液晶則通過(guò)上述的定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間，其特征在于，上述至少一方的定向膜是一種由具有直鏈狀碳鏈的硅烷類表面活性劑被化學(xué)吸附在一層受能量束照射時(shí)能夠生成含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性覆膜之上，而且上述直鏈狀的碳鏈按照特定的方向取向而形成的覆膜。
本發(fā)明的第2種液晶顯示裝置具有下述構(gòu)成，也就是，作為液晶用的定向膜是一種由具有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈的硅烷類表面活性劑構(gòu)成的單分子膜狀的覆膜，而且構(gòu)成上述覆膜的分子具有所希望的傾角并且朝特定的方向一致，同時(shí)以其一端結(jié)合固定在基板表面上，而所說(shuō)的液晶用定向膜直接地或者通過(guò)其他覆膜而間接地形成在已形成了2個(gè)對(duì)置電極的基板表面至少一方的基板具有電極一側(cè)的表面上，而液晶則通過(guò)上述定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間。
在上述液晶顯示裝置中，優(yōu)選在已形成對(duì)置的2個(gè)電極的基板表面上各自形成上述的覆膜作為定向膜。這樣有利于提高對(duì)注入液晶的取向調(diào)整力。
另外，在上述液晶顯示裝置中，優(yōu)選基板表面的覆膜含有多處圖案形狀的取向方向各異的部分。這樣就可以容易地提供一種具有多疇取向的液晶顯示裝置。
另外，在上述液晶顯示裝置中，優(yōu)選使用在其一方的基板表面上形成了對(duì)置電極的IPS方式(面內(nèi)開關(guān)方式或橫向驅(qū)動(dòng)方式)。這樣有利于大幅度地改善其視野角度。
本發(fā)明的第3種液晶顯示裝置具有下述構(gòu)成，也就是，作為液晶用的定向膜是一種由含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分內(nèi)含有至少一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的分子所構(gòu)成的覆膜，而所說(shuō)的液晶用定向膜直接地或者通過(guò)其他覆膜而間接地形成在已形成了2個(gè)對(duì)置電極的基板表面至少一方的基板具有電極一側(cè)的表面上，而液晶則通過(guò)上述定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間。由于制造了這樣的液晶顯示裝置，因此即使不采用以往那樣的摩擦操作，也能控制定向膜的臨界表面能，從而能夠提供一種可以控制注入液晶的預(yù)傾斜角度并且使液晶可按任意方向取向的液晶顯示裝置。
在上述液晶顯示裝置中，由于在已形成了對(duì)置的2個(gè)電極的基板表面上各自形成上述的覆膜作為定向膜，因此可以提供一種對(duì)比度高的液晶顯示裝置。
另外，在上述液晶顯示裝置中，由于在基板表面的覆膜上包含多處圖案形狀的取向方向各異的部分，因此有利于大幅度地改善顯示的視野角度。
另外，在上述液晶顯示裝置中，在一方的基板表面上已各自形成了對(duì)置電極的面內(nèi)開關(guān)(IPS)型顯示元件也可以有效地利用。
本發(fā)明的第4種液晶顯示裝置具有下述構(gòu)成，也就是，一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極上，其中至少對(duì)上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)通過(guò)反應(yīng)交聯(lián)而形成的液晶定向膜在2個(gè)對(duì)置電極中至少一方的電極上形成，而液晶則通過(guò)樹脂膜被夾持在2個(gè)對(duì)置電極之間。
下面是本發(fā)明第1種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，它包含下述工序在一塊具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；在上述樹脂膜的表面上按任意圖案照射能量束的工序；將上述具有已被照射過(guò)的涂覆樹脂膜的基板與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液相接觸，然后用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑洗滌，以便在上述照射過(guò)的區(qū)域上選擇性地形成一層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜并且使上述直鏈狀的碳鏈取向固定的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與具有第2電極或電極組的第2基板，按照使二者的電極相互對(duì)置的方式并且在二者之間保持預(yù)定間隙的定位在一起并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
本發(fā)明的第2種液晶顯示裝置的制造方法的構(gòu)成包含下述工序?qū)⒁粔K具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后，與一種化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；用有機(jī)溶劑洗滌基板，然后將基板按所希望的方向豎立以澄干液體，從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序；然后利用通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向處于具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板，或者具有第2電極或電極組的第2基板，使電極面朝向內(nèi)側(cè)并按照保持預(yù)定間隙定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及向上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
在上述方法中，利用通過(guò)起偏振片按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述已經(jīng)結(jié)合的表面活性劑的分子方向處于一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序，在此工序中，將一種具有所希望圖案形狀的掩膜疊置在上述的起偏振片之上來(lái)進(jìn)行曝光并將此曝光工序進(jìn)行數(shù)次，以便在同一表面的定向膜內(nèi)多處設(shè)置圖案形狀的取向方向各異的部分，這樣有利于提供一種所謂多疇取向的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的第3種液晶顯示裝置的制造方法的構(gòu)成包含下述工序?qū)⒁粔K具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后，與使用含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分內(nèi)至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑制成的化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；用有機(jī)溶劑洗滌基板，然后將基板按所希望的方向豎立以進(jìn)行澄干液體，從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板，或者與具有第2電極或電極組的第2基板，使電極面朝向內(nèi)側(cè)并按照保持預(yù)定間隙的定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及向上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。按照該方法可以高效率地制造液晶顯示裝置。
在上述方法中，優(yōu)選在使已固定的分子進(jìn)行取向的工序之后，還包括利用通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向處于具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序。這樣可以實(shí)現(xiàn)一種取向特性優(yōu)良的液晶顯示裝置。
另外，在上述方法中，利用通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述已經(jīng)結(jié)合的表面活性劑的分子的方向處于一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定的方向一致的工序，在此工序中，將一種具有所希望圖案形狀的掩膜疊置在上述的起偏振片之上來(lái)進(jìn)行曝光并將此曝光工序進(jìn)行數(shù)次，以便在同一表面的定向膜內(nèi)多處設(shè)置圖案形狀的取向方向各異的部分，這樣可以提供一種多疇取向的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的第4種液晶顯示裝置的制造方法的構(gòu)成包含下述工序在一塊具有按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地涂布形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；至少通過(guò)一種任意的掩膜以一種能量束照射以使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序；將具有第1電極組的第1基板以及具有與第1電極組對(duì)置地載置的第2電極或電極組的第2基板，按照各自的電極一側(cè)對(duì)置地定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例1的液晶定向膜制造工藝中的曝光工序的斷面概念圖。
圖2是將圖1的A部分?jǐn)U大到分子水平的概念圖。其中示出了通過(guò)曝光而形成于基板表面上的-COOH基部分。
圖3是將圖1的A部分?jǐn)U大到分子水平的概念圖，其中示出已形成了化學(xué)吸附膜的親油性的表面部分。
圖4是表示使用本發(fā)明的實(shí)施例1中制得的液晶定向膜來(lái)制成的液晶元件內(nèi)的液晶取向狀態(tài)的斷面概念圖。
圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例2的液晶定向膜制造工藝中的曝光工序的斷面概念圖。
圖6是將圖5的B部分?jǐn)U大到分子水平的概念圖，其中示出了通過(guò)曝光而形成于基板表面上的-COOH基部分。
圖7是將圖5的B部分?jǐn)U大到分子水平的概念圖，其中示出已形成了化學(xué)吸附膜的親油性的表面部分。
圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例3中通過(guò)第2次曝光重新生成羧基的工序的圖。
圖9是用于說(shuō)明實(shí)施例3對(duì)應(yīng)2種取向各異的化學(xué)吸附膜的形成狀態(tài)的液晶定向膜的斷面概念圖。
圖10是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例4中硅氧烷單分子膜的形成狀態(tài)，擴(kuò)大到分子水平的斷面概念圖。
圖11是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例4中液晶顯示裝置的制造工藝的斷面概念圖。
圖12是用于說(shuō)明在本發(fā)明實(shí)施例5中的單分子膜狀液晶定向膜制造工藝中使用的化學(xué)吸附工序的斷面概念圖。
圖13是用于說(shuō)明在同樣的工藝中使用的洗滌工序的斷面概念圖。
圖14是用于說(shuō)明在同樣的工藝中，在溶劑洗滌后的單分子膜狀液晶定向膜內(nèi)的分子取向狀態(tài)，擴(kuò)大到分子水平的概念圖。
圖15是用于說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施例6中通過(guò)曝光而使被吸附的分子再取向而使用的曝光工序的概念圖。
圖16是用于說(shuō)明在同樣的工藝中，在進(jìn)行光取向后的單分子膜狀液晶定向膜內(nèi)分子取向狀態(tài)的概念圖。
圖17是用于說(shuō)明在同樣的工藝中，在進(jìn)行光取向之后的化學(xué)吸附單分子膜的分子取向狀態(tài)，將斷面擴(kuò)大到分子水平的概念圖。
圖18是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例8中，氯硅烷單分子膜的形成狀態(tài)(在與空氣中的水分反應(yīng)之前)而擴(kuò)大到分子水平的斷面概念圖。
圖19是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例8中，硅氧烷單分子膜的形成狀態(tài)而擴(kuò)大到分子水平的斷面概念圖。
圖20是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例9中液晶顯示裝置制造工藝的斷面概念圖。
圖21示出在本發(fā)明的實(shí)施例11中，沿著垂直于基板提起方向的方向測(cè)得的傅里葉變換紅外分光計(jì)的吸收譜。
圖22示出在本發(fā)明的實(shí)施例11中，沿著平行于基板提起方向的方向測(cè)得的傅里葉變換紅外分光計(jì)的吸收譜。
圖23是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例12中，單分子膜狀液晶定向膜的制造工藝中使用的化學(xué)吸附工序的斷面概念圖。
圖24是用于說(shuō)明單分子膜狀液晶定向膜制造工藝中的洗滌工序的斷面概念圖。
圖25是為了說(shuō)明溶劑洗滌后的單分子膜狀液晶定向膜內(nèi)分子取向狀態(tài)而將斷面擴(kuò)大到分子水平的概念圖。
圖26是為了通過(guò)曝光以使被吸附的分子再取向而使用的曝光工序的概念圖。
圖27是用于說(shuō)明在光取向后的單分子膜狀液晶定向膜內(nèi)分子取向狀態(tài)的概念圖。
圖28是為了說(shuō)明在光取向后的化學(xué)吸附單分子膜的分子取向狀態(tài)而將斷面擴(kuò)大到分子水平的概念圖。
圖29是為了說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施例13中氯硅烷單分子膜的形成狀態(tài)(在與空氣中的水分反應(yīng)之前)而擴(kuò)大到分子水平的斷面概念圖。
圖30是為了說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施例13中硅氧烷單分子膜的形成狀態(tài)而擴(kuò)大到分子水平的斷面概念圖。
圖31是用于說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施例14中，液晶顯示裝置的制造工藝的斷面概念圖。
圖32是表示在本發(fā)明的實(shí)施例18中液晶定向膜制造工序的斷面圖。
圖33是表示在本發(fā)明的實(shí)施例18中液晶定向膜中具有感光性和熱固性的樹脂的光譜靈敏度特性的圖。
圖34是表示本發(fā)明的實(shí)施例19中的液晶顯示裝置的斷面圖。
用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方案
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第1種液晶定向膜可通過(guò)下列工序來(lái)制造，這些工序包括在已形成電極的預(yù)定基板表面上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；按照任意的圖案在上述樹脂膜的表面上照射能量束的工序；以及將上述已照射過(guò)的樹脂膜與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si基團(tuán)的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液接觸，然后使用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑進(jìn)行洗滌，以便在上述被照射過(guò)的區(qū)域選擇性地形成1層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜，并且使上述表面活性劑分子中的直鏈狀碳鏈進(jìn)行取向固定的工序。
另外，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第1種液晶顯示裝置可通過(guò)下列工序來(lái)制造，這些工序包括在一塊具有預(yù)先按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地涂布形成一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；按照任意的圖案在上述樹脂膜的表面上照射能量束的工序；將帶有上述已照射過(guò)的樹脂膜的基板與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液接觸，然后使用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑進(jìn)行洗滌，以便在上述被照射過(guò)的區(qū)域選擇性地形成1層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜，并且使上述的直鏈狀碳鏈進(jìn)行取向固定的工序；把具有第1電極組的第1基板與具有第2電極或電極組的第2基板，按照使二者的電極相互對(duì)置地并且保持預(yù)定間隙定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第2種液晶取向膜可通過(guò)下列工序來(lái)制造，這些工序包括至少將已形成電極的基板與一種化學(xué)吸附液接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；使用有機(jī)溶劑進(jìn)行洗滌，然后將基板按所希望的方向豎立以澄干液體，從而使上述已固定的分子沿澄干液體的方向進(jìn)行一次取向的工序；以及利用通過(guò)起偏振片而按照所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，從而使上述表面活性劑分子的方向按照具有所希望傾角的狀態(tài)朝特定的方向一致的工序。
另外，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第2種液晶顯示裝置可通過(guò)下列工序來(lái)制造，這些工序包括至少是把具有預(yù)先按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后與一種化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；使用有機(jī)溶劑洗滌，然后將基板按所希望的方向豎立以澄干液體，以便使上述已固定的分子沿著澄干液體的方向進(jìn)行取向的工序；利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向按照具有所希望傾角的狀態(tài)朝特定的方向一致的工序；把上述具有第1電極組的第1基板與具有第2電極或電極組的第2基板，按照電極面朝向內(nèi)側(cè)的方式和保持預(yù)定間隙定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第3種液晶取向膜可通過(guò)下列工序來(lái)制造，該工序包括首先使用一種含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，而且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑來(lái)配制一種化學(xué)吸附液，然后至少將已形成了電極的基板與該化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序。
另外，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第3種液晶顯示裝置可通過(guò)下列工序來(lái)制造，這些工序包括首先使用一種含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，而且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑來(lái)配制一種化學(xué)吸附液，然后把具有預(yù)先按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板直接地或者在形成任意的薄膜之后，與上述的化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；使用有機(jī)溶劑進(jìn)行洗滌，然后將基板按所希望的方向豎立以澄干液體，以便使上述已固定的分子沿著澄干液體的方向進(jìn)行取向的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板或者具有第2電極或電極組的第2基板，按照使電極面朝向內(nèi)側(cè)的方式和保持預(yù)定間隙定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
下面對(duì)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第4種液晶定向膜概要地進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在已經(jīng)形成電極的預(yù)定基板表面上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地涂布形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并且在可見光區(qū)域透明的樹脂膜。然后通過(guò)任意的掩膜照射一種能量束，以便使上述的能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)。
這時(shí)，由于能量束感應(yīng)性基團(tuán)是一種感光性基團(tuán)，因此，通過(guò)掩膜進(jìn)行光照射即可以使上述覆膜內(nèi)的感光性基團(tuán)反應(yīng)，從而使其在主鏈之間進(jìn)行交聯(lián)，同時(shí)使其側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行取向固定，如果使用這樣的工序，則不必使用以往所用的摩擦工序，只要使用通常的曝光機(jī)就可以了，從而簡(jiǎn)化了液晶定向膜的制造工序。
另外，如果通過(guò)作為掩膜的起偏振膜或衍射光柵進(jìn)行曝光，則可以高產(chǎn)率地制造一種在表面上具有線條狀凹凸結(jié)構(gòu)的液晶定向膜。
這時(shí)，如果通過(guò)起偏振膜和衍射光柵傾斜地進(jìn)行曝光，或者在通過(guò)起偏振膜曝光之后再通過(guò)衍射光柵傾斜地進(jìn)行曝光，或者在通過(guò)衍射光柵曝光之后再傾斜地通過(guò)起偏振膜進(jìn)行曝光，都可以制成一種能夠控制夾持液晶的預(yù)傾角的液晶定向膜。另外，在通過(guò)衍射光柵進(jìn)行曝光的工序中，將曝光操作一直進(jìn)行到感光性覆膜的表面呈凹凸?fàn)顬橹梗@種操作對(duì)于取向性的穩(wěn)定化是重要的。
另外，如果在進(jìn)行能量束照射以使上述的能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)的工序之前或之后，通過(guò)加熱以使熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，則可以提高液晶的取向耐熱性。作為能量束，可以使用電子束、X射線或紫外線，但是以紫外線的實(shí)用性更高。
作為具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并且在可見光區(qū)域透明的樹脂，如果使用由上述通式(化1)表示的物質(zhì)，則其對(duì)紫外線的感光性高，并且也可以利用熱交聯(lián)反應(yīng)，因此十分適合于液晶定向膜的制造工藝。
另外，在通式(化1)中，因?yàn)閷⒛芰渴袘?yīng)性的芐叉乙酰苯基和熱反應(yīng)性的縮水甘油基作為側(cè)鏈基引入，進(jìn)而將烴基(-CH3)作為側(cè)鏈基引入，這時(shí)與不含有烴基作為側(cè)鏈基的物質(zhì)相比，可以進(jìn)一步地提高其取向穩(wěn)定性。另外，在此情況下，將曝光操作一直進(jìn)行到透明樹脂膜的表面成為線條狀的1～100nm的凹凸形，這樣對(duì)于提高液晶的取向穩(wěn)定性是重要的。
按照以上的方法，如果直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地在電極上形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)，并且在可見光區(qū)域透明的樹脂膜，則至少可以十分簡(jiǎn)便地制造一種由一層能使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)的覆膜構(gòu)成的免摩擦型液晶定向膜。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第4種液晶顯示裝置的制造工藝中，可以使用下列工序，這些工序包括在一塊具有預(yù)先按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地涂布形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)，并且在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；至少通過(guò)任意的掩膜照射能量束以便使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)的工序；將上述第1基板以及具有與上述第1電極組對(duì)置地載置著第2電極或電極組的第2基板，按照各自的電極一側(cè)對(duì)置地定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。如果涂布形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并且在可見光區(qū)域透明的樹脂膜，則至少可以使一種通過(guò)任意的掩膜照射能量束而使上述的能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的覆膜，作為液晶用定向膜形成在2個(gè)對(duì)置的電極中的至少一個(gè)電極上，這樣可以極高效率地制造一種具有通過(guò)上述覆膜而將液晶夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間的結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置。
以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)更具體地解釋本發(fā)明。
(實(shí)施例1)
首先，如圖1所示，在已形成透明電極的玻璃基板1的表面上涂布一層厚度為0.1～0.2μm的正性抗蝕劑(例如，東京應(yīng)化制的OFPR800或OFPR5000，或者シプレ-社制的AZ1400或AZ5200，或者也可以是由一種含有萘醌二疊氮化物的單體構(gòu)成的分子膜)，其中，作為能量束感應(yīng)性樹脂(在此情況下為感光性樹脂)的是一種含有上述通式(化2)的基團(tuán)作為主成分的酚醛清漆樹脂，并配合有萘醌二疊氮化物類的感光劑，將此涂膜干燥，從而形成感光性的覆膜2。然后，通過(guò)具有所希望圖案的掩膜3用紫外線(365nm)按照100mJ/cm2左右曝光。這樣，在曝光區(qū)域2′，空氣中的水分與抗蝕劑反應(yīng)，該反應(yīng)按照下列反應(yīng)式(化5)表示的反應(yīng)進(jìn)行
(化5)
其中，通過(guò)曝光產(chǎn)生的-COOH基含有活潑氫，因此它能與-SiCl基進(jìn)行縮合反應(yīng)(脫氯化氫反應(yīng))。
因此，作為含有直鏈狀烴基和Si的硅烷類表面活性劑(以下稱為化學(xué)吸附化合物)，使用CH3(CH2)18SiCl3，將其溶解于非水系溶劑中使之達(dá)到1重量％左右的濃度，從而配制成化學(xué)吸附液。作為非水系溶劑，使用阿夫魯達(dá)溶劑(旭玻璃制，含氟溶劑)溶液。該溶劑對(duì)正性抗蝕劑是惰性的，因此，即使與其接觸，也不會(huì)損壞上述的抗蝕劑覆膜。將如此配制(調(diào)整)的溶液作為吸附溶液，在干燥氣氛中(相對(duì)濕度在30％以下)將上述已曝光的基板4在上述的吸附溶液中浸漬約5分鐘左右。然后將其從溶液中取出，用含氟的非水系溶劑(例如弗洛里納特溶劑PF5080(スリ-エム商品名))洗滌(該溶液對(duì)正性抗蝕劑也是惰性的，因此，即使與其接觸也不會(huì)損壞上述的抗蝕劑覆膜)，這時(shí)，由于基板表面上已曝光的部分含有許多-COOH(羧基)5(見圖2，圖2是圖1的A部分的擴(kuò)大圖)，因此，含有烴基和氯甲硅烷基的物質(zhì)中的SiCl基能與上述的羧基發(fā)生脫鹽酸反應(yīng)，從而在曝光部分選擇性地生成由下述通式(化6)表示的化學(xué)鍵。另外，線寬和間距皆為0.3μm。
(化6)
通過(guò)以上的處理，使得含烴的化學(xué)吸附單分子膜6通過(guò)硅氧烷的共價(jià)鏈，以化學(xué)鍵的狀態(tài)選擇性地在上述已曝光的部分形成一層厚約25埃(2.5nm)的覆膜，從而使得被處理的區(qū)域成為親油性。另外，這時(shí)化學(xué)吸附膜中的直鏈狀碳鏈相對(duì)于基板大體上垂直地取向(見圖3，圖3是圖1A部分的擴(kuò)大圖)。另外，這時(shí)化學(xué)吸附膜的臨界表面能為20mN/m。
于是，使用2塊這種狀態(tài)的基板，將它們的化學(xué)吸附膜面對(duì)面地組合起來(lái)，從而組裝成一種20微米間隙的液晶元件，向該間隙中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，考察其取向狀態(tài)。結(jié)果確認(rèn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子按照大體上垂直于基板的方向進(jìn)行取向。也就是說(shuō)，該單分子膜對(duì)于液晶顯示出一種垂直取向的作用。另外，這時(shí)沒有曝光的部分由于沒有形成單分子膜，因此液晶不進(jìn)行取向而成為隨機(jī)取向的狀態(tài)。也就是說(shuō)，當(dāng)液晶一旦與已形成了這樣定向膜的基板相接觸，如圖4所示，液晶分子7的一部分進(jìn)入到單分子吸附膜的長(zhǎng)碳鏈8之間的間隙，從而從整體上控制了液晶的取向。另一方面，在沒有單分子膜的區(qū)域，也就是在沒有曝光的區(qū)域，由于沒有上述那樣的取向調(diào)整力，因此液晶分子7′成為隨機(jī)的取向。
此時(shí)，如果不使用作為化學(xué)吸附化合物的上述表面活性劑，而是將多種硅烷類表面活性劑(例如，直鏈狀的碳鏈長(zhǎng)度各異的2種表面活性劑)按預(yù)定的比例混合并同時(shí)進(jìn)行化學(xué)吸附的情況下，這時(shí)在單分子膜內(nèi)就生成了分子水平的空隙，液晶分子就沿著這些空隙取向，因此可以確認(rèn)，通過(guò)組成的改變即可以控制液晶的取向角。也就是說(shuō)，將一種具有直鏈狀長(zhǎng)碳鏈的一部分并以任意取代基為另一端的三氯甲硅烷基的硅烷類表面活性劑與一種具有短碳鏈的一部分并以任意取代基為另一端的三氯甲硅烷基的硅烷類表面活性劑按預(yù)定的比例混合，如果形成吸附，則也可以改變?nèi)∠蛱匦浴?br> 另外，將一種在取代基的一部分中含有與封入的液晶相類似的液晶分子(例如向列液晶部分)進(jìn)行鍵結(jié)合的聚合性基團(tuán)的硅烷類表面活性劑與一種具有短碳鏈和聚合性基團(tuán)的硅烷類表面活性劑按照預(yù)定的比例混合，按照與上述同樣的方法形成吸附和聚合，這樣對(duì)于封入特定液晶的情況而言，可以獲得一種取向特性特別優(yōu)良的定向膜。特別是當(dāng)與封入液晶相類似的分子是強(qiáng)介電液晶的情況下，把具有強(qiáng)介電液晶部分的硅烷類表面活性劑與具有短碳鏈的硅烷類表面活性劑按預(yù)定的比例形成吸附時(shí)，可以制成一種響應(yīng)速度優(yōu)良的單分子吸附膜狀定向膜。作為強(qiáng)介電液晶，可以使用甲亞胺類或氧化偶氮類或酯類液晶。
作為化學(xué)吸附用材料，只要是含有一種對(duì)-OH基具有鍵結(jié)合性的基團(tuán)(例如氯甲硅烷基、異氰酸根合甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基等)即可，不限于實(shí)施例1中示出的硅烷類表面活性劑。
例如，也可以使用一種在直鏈狀烴鏈的一部分中含有F(氟原子)的硅烷類表面活性劑CF3-(CH2)m-C＝C-(CH2)n-SiCl3(當(dāng)m為0～8的整數(shù)和n為10～25左右的整數(shù)時(shí)最易處理)或者CF3-(CF2)p-(CH2)m-C＝C-(CH2)n-SiCl3(p為0～7的整數(shù)，m為0～4的整數(shù)，n為1～8的整數(shù))等來(lái)制造具有取向作用的單分子吸附膜。在使用CF3-(CH2)m-C＝C-(CH2)n-SiCl3時(shí)，其化學(xué)吸附膜的臨界表面能為15mN/m，在使用CF3-(CF2)p-(CH2)m-C＝C-(CH2)n-SiCl3時(shí)，其化學(xué)吸附膜的臨界表面能為8mN/m，特別是在引入F原子的情況下，可以降低定向膜的表面能并能改善液晶的響應(yīng)特性。另外，沒有化學(xué)吸附膜(單分子膜)的部分(樹脂表面)的臨界表面能為25mN/m。
另外，除了含有萘醌二疊氮化物的酚醛清漆抗蝕劑以外，還可以使用那些含有在接受各種能量束照射時(shí)能產(chǎn)生活潑氫的官能團(tuán)的抗蝕劑(聚合物膜)或表面活性劑(單體膜)之類中的任一種物質(zhì)。
例如，含有上述通式(化3)基團(tuán)的下述通式(化7)的聚合物或單體以及含有上述通式(化4)基團(tuán)的下述通式(化8)的聚合物或單體等均可以使用。
(化7)
(化8)
此處，上述通式(化3)基團(tuán)在紫外線作用下進(jìn)行脫碳酸反應(yīng)以及與空氣中的水分反應(yīng)，生成含有如下所示活潑氫的氨基的反應(yīng)按照下述反應(yīng)式(化9)進(jìn)行。
(化9)
另一方面，上述通式(化4)基團(tuán)在紫外線作用下分解，生成含有如下所示活潑氫的磺酸基的反應(yīng)按照下述反應(yīng)式(化10)進(jìn)行。
(化10)
另外，在上述實(shí)施例中，作為烴類表面活性劑，可以使用CH3(CH2)18SiCl3，但是除了上述化合物之外，下述通式的化合物等也可以使用。
CH3(CH2)nSiCl3(優(yōu)選n為7～24的整數(shù))
CH3(CH2)pSi(CH3)2(CH2)qSiCl3(優(yōu)選p、q為0～10的整數(shù))
CH3COO(CH2)mSiCl3(優(yōu)選m為7～24的整數(shù))
另外，也可以使用下列氟化碳類表面活性劑來(lái)代替烴類表面活性劑，例如，CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3、CF3CH2O(CH2)15SiCl3、CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3、F(CF2)4(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3、F(CF2)8(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3、CF3COO(CH2)15SiCl3、CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3等。
(實(shí)施例1-2)
按照實(shí)施例1進(jìn)行，不同之處是，在全面曝光之后，作為硅烷類表面活性劑，使用一種在末端上含有已預(yù)先引入一個(gè)能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的直鏈狀烴基和Si的CH3(CH2)14SiCl3與NC(CH2)14SiCl3(按照1∶1的摩爾比混合使用)，除此之外，其余與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
其結(jié)果，由上述氯硅烷類表面活性劑反應(yīng)而生成的化學(xué)吸附單分子膜，借助于硅氧烷的共價(jià)鍵按照化學(xué)鍵合的狀態(tài)，以約1.5nm膜厚的單分子膜狀選擇性地形成在通過(guò)曝光而生成在基板表面上的羥基部分之上。另外，這時(shí)的化學(xué)吸附膜的臨界表面能約為27mN/m。
接著，使用2塊這種狀態(tài)的基板，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，組裝成一個(gè)反向平行地取向的20微米間隙的液晶元件，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在考察已形成單分子膜部分的取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子取向并且對(duì)基板呈約65°的預(yù)傾角，按照大體上與將基板從洗滌液中提起的方向相反的方向取向。
這時(shí)，如果使CH3(CH2)14SiCl3與NC(CH2)14SiCl3的組成在1∶0～0∶1(優(yōu)選為10∶1～1∶50)的范圍內(nèi)變化，則可使臨界表面能在20mN/m～29mN/m的范圍內(nèi)變化，并可將預(yù)傾角在90°～40°的范圍內(nèi)任意地控制。進(jìn)而，如果添加入作為化學(xué)吸附化合物的含氟表面活性劑，例如CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3，則可將臨界表面能降低至15mN/m。
(實(shí)施例2)
首先，在表面上已形成了具有象素電極的TFT陣列的玻璃基板21的表面上，涂布一層厚度為0.1～0.2μm的正性抗蝕劑22(例如シプレ-社制的AZ1400)，其中以酚醛清漆樹脂作為主成分并配合含有上述通式(化2)基團(tuán)的萘醌二疊氮化物類感光劑，將此涂覆物干燥以使其成膜。另外，這時(shí)覆膜的臨界表面能為28mN/m。然后，使用一個(gè)可以將每個(gè)象素劃分為兩部分的光掩膜23(這時(shí)，可以在象素劃分用的掩膜上重疊一塊用于提高吸附膜分子取向性的起偏振片或衍射光柵)，使用一種波長(zhǎng)為435nm的光按100mJ/cm2的光量曝光(圖5)。這樣，在曝光部分22′處，空氣中的水分與抗蝕劑反應(yīng)，按照上述反應(yīng)式(化5)表示進(jìn)行反應(yīng)。這時(shí)，由于通過(guò)曝光生成的-COO基25含有活潑氫(見圖6，圖6是圖5的B部分的局部擴(kuò)大圖)，因此能與SiCl基進(jìn)行脫氯化氫反應(yīng)。
接著，把混合了含有烴基和氯甲硅烷基的物質(zhì)的非水系溶劑，例如，CH3(CH2)13SiCl3，溶解于阿夫魯達(dá)溶劑(旭玻璃制，含氟類溶劑)中，使其濃度達(dá)到1重量％左右，如此配制成吸附液，然后在干燥氣氛中(相對(duì)濕度30％以下)將上述已曝光的基板24在上述吸附液中浸漬5分鐘。
然后，將基板從溶液中取出，用含氟類溶劑(例如弗洛里納特溶劑PF5080(スリ-エム商品名))洗滌，這時(shí)，由于在基板表面已曝光的部分含有許多-COOH(羧基)，因此使得作為含有烴基和氯甲硅烷基的物質(zhì)中的SiCl基與上述的羧基進(jìn)行脫鹽酸反應(yīng)，從而使得在曝光的區(qū)域選擇性地生成由下述通式(化11)示出的化學(xué)鍵，也就是在已曝光的區(qū)域選擇性地以化學(xué)鍵合的狀態(tài)形成一層厚度約為15埃(1.5nm)的含烴基的化學(xué)吸附膜26(見圖7，圖7是圖5的B部分的局部放大圖)，從而使得處理過(guò)的部分成為疏水疏油性
(化11)
另外，把上述未曝光部分進(jìn)行全面曝光(也可以使用掩膜進(jìn)行曝光)(見圖8)之后，使用第2種吸附試劑，例如CH3(CH2)9SiCl3與CH3SiCl3，將它們按1∶5的摩爾比溶解，使其達(dá)到與上述同樣的濃度，如此配制成吸附液，將其置于上述吸附液中浸漬5分鐘左右。然后將基板從溶液中取出，用含氟溶劑(例如弗洛里納特溶劑PF5080(スリ-エム商品名))洗滌，這樣，由于在基板表面的第2次曝光部分上含有許多-COOH(羧基)，因此使得CH3(CH2)9SiCl3和CH3SiCl3中的SiCl基與上述的羧基進(jìn)行脫鹽酸反應(yīng)，從而使得在已曝光的區(qū)域選擇性地以化學(xué)鍵合的狀態(tài)形成一層厚度約為10埃(1.0nm)的含烴基的化學(xué)吸附膜27(見圖9)。這時(shí)，在第1次進(jìn)行化學(xué)吸附的部分已經(jīng)沒有活性基而是形成了單分子膜，所以完全不再產(chǎn)生第2次吸附。因此，在一個(gè)象素內(nèi)形成了與第1次曝光時(shí)形成的化學(xué)吸附部分26具有不同取向的部分27。另外，在曝光時(shí)，如果將起偏振片或衍射光柵疊置在掩膜上進(jìn)行曝光，這些被吸附的分子就選擇性地形成了線條狀取向的單分子膜。另外，這時(shí)單分子膜的臨界表面能為20mN/m。
然后，使用2塊這樣的基板28，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，從而組裝成一個(gè)具有20微米間隙的液晶元件，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在觀察其取向狀態(tài)時(shí)，可以確認(rèn)，在一個(gè)象素內(nèi)，注入的液晶分子具有沿著被化學(xué)吸附的分子并與基板大體上垂直地取向的部分和傾斜地取向的部分，從而形成了多疇狀態(tài)。也就是說(shuō)，在此情況下可以制成一種其象素區(qū)域被劃分為2部分，因此其液晶的取向疇也被劃分為2部分的定向膜。
另外，在希望增加劃分區(qū)域數(shù)目時(shí)，只要把使用掩膜的曝光吸附工序按所希望的次數(shù)反復(fù)地進(jìn)行即可。
(實(shí)施例3)
按照實(shí)施例1進(jìn)行，不同之處只是在曝光之后用含有直鏈狀烴基的分子進(jìn)行化學(xué)吸附之前，先使一種由含有多個(gè)氯甲硅烷基的化合物溶解而制成的吸附溶液中，在干燥氣氛下浸漬。這樣，在抗蝕劑表面上生成的羧基中所含的羥基與含有多個(gè)氯甲硅烷基的化合物中的氯甲硅烷基進(jìn)行脫鹽酸反應(yīng)。然后再使其與水反應(yīng)，因此使殘留的氯甲硅烷基轉(zhuǎn)變成羥基，從而在基板表面上形成一層含有許多羥基的化學(xué)吸附膜。
例如，使用SiCl4作為含有多個(gè)氯基的甲硅烷基化合物，將其溶解于弗洛里納特溶劑FC40(スリ-エム商品名)中制成吸附液，這時(shí)，如果將已曝光的基板浸漬于該吸附液中，則已曝光的抗蝕劑32′的區(qū)域就形成了-COOH基，因此在其表面上發(fā)生脫鹽酸反應(yīng)，形成了下述通式(化12)和/或(化13)的基團(tuán)，從而使得氯硅烷分子借助于-SiO-鍵而按圖案的形狀固定在基板表面上。
(化12)
(化13)
然后，使用非水系溶劑，例如用弗洛里納特溶劑FX3252(スリ-エム商品名)洗滌，以便除去沒有與抗蝕劑反應(yīng)的SiCl4分子，然后將其與水反應(yīng)，從而在基板表面上獲得一種如下述通式(化14)和(化15)所示的硅氧烷單分子吸附膜33(圖10)。
(化14)
(化15)
另外，這時(shí)如果省去用非水系溶劑，例如弗洛里納特溶劑FX3252(スリ-エム商品名)，洗滌的工序，則形成一種聚硅氧烷化學(xué)吸附膜。
另外，這時(shí)形成的硅氧烷單分子膜33通過(guò)-SiO-化學(xué)鍵與抗蝕劑完全結(jié)合在一起，因此完全沒有剝離現(xiàn)象。另外，所獲的單分子膜在其表面上具有許多SiOH鍵。所生成的SiOH鍵的數(shù)量約相當(dāng)于當(dāng)初-COOH基的2～3倍。在此狀態(tài)下的處理區(qū)域具有很高的親水性。因此，在該狀態(tài)下使用含有與實(shí)施例1同樣烴基的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)吸附工序，從而使得一層含有與圖1同樣的烴類的化學(xué)吸附單分子膜通過(guò)上述的硅氧烷單分子膜，借助于硅氧烷的共價(jià)鍵，按照化學(xué)鍵合的狀態(tài)，以25埃(2.5nm)左右的膜厚有選擇地形成在已曝光的區(qū)域上。這時(shí)，在基材表面上的吸附位(在此情況下為OH基)要比實(shí)施例1多，達(dá)到后者的2～3倍左右，因此，與實(shí)施例1的情況相比，可以提高吸附分子的密度。而且，被處理的區(qū)域變成了親油性。另外，雖然這時(shí)化學(xué)吸附膜中的分子密度不同，但是也與圖3同樣地對(duì)基板大體上呈垂直的取向。
然后使用2塊具有這種狀態(tài)的基板，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，從而組裝成一個(gè)具有20微米間隙的液晶元件，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在考察其取向狀態(tài)時(shí)，可以確認(rèn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子并對(duì)基板大體呈垂直地取向。也就是說(shuō)，這種單分子膜也對(duì)液晶顯示出一種垂直取向作用。另外，這時(shí)在沒有曝光的區(qū)域，液晶就不進(jìn)行取向。
另外，作為含有多個(gè)氯基的甲硅烷基化合物，除了上述的SiCl4之外，還可以使用例如Cl-(SiCl2O)2-SiCl3、SiHCl3、SiH2Cl2或Cl-(SiCl2O)n-SiCl3(n為整數(shù))。
(實(shí)施例4)
下面利用圖11來(lái)解釋在使用上述液晶定向膜實(shí)際制造液晶顯示器件時(shí)的制造工藝過(guò)程。
首先，將一種含有如上述通式(化2)所示的能量束感應(yīng)性基團(tuán)的樹脂溶解于乙酸乙酯溶纖劑中并將其稀釋至5重量％，以此制成感光液(例如Az1400等的酚醛清漆類正性抗蝕劑也可以使用)，然后按照?qǐng)D11所示，在具有按矩陣狀載置的第1電極組41和用于驅(qū)動(dòng)該電極的晶體管組42的第1基板43上，以及在具有與第1電極組對(duì)置地載置的濾色片組44和第2電極45的第2基板46上這二者的電極上，各自用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布上述的感光液，并且與實(shí)施例1同樣地形成一層感光性樹脂覆膜(酚醛樹脂類正性抗蝕劑膜)。然后在100℃下加熱10分鐘以除去溶劑，接著使用一種1000線/mm的衍射光柵(也可以使用起偏振片)作為掩膜，按照使電極圖形與光柵平行地放置，然后使用一個(gè)500W的超高壓水銀燈，從垂直的方向以波長(zhǎng)為435nm(g線)的光(通過(guò)掩膜后為28mJ/cm2)照射5秒鐘，從而使得上述感光性的酚醛樹脂類正性抗蝕劑中的萘醌二疊氮化合物發(fā)生反應(yīng)，并使得在曝光區(qū)域上與曝光量成比例地生成-COOH基。然后與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行化學(xué)吸附過(guò)程，從而制成一種其中的直鏈狀烴基沿著電極圖形取向的液晶定向膜47。然后將第1基板43和第2基板46按照相互對(duì)置地定位，同時(shí)使用間隔墊48和粘結(jié)劑49并按照5微米的間隙將它們固定。然后在上述第1與第2基板之間注入上述的扭曲向列液晶50，最后裝上起偏振片51和52，從而制成了一個(gè)顯示元件。
一邊用背照光53在整個(gè)面上照射這樣的器件，一邊用視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)晶體管，從而可以按照箭頭A的方向顯示圖象。
(實(shí)施例5)
首先準(zhǔn)備一塊在其表面上已形成了透明電極的玻璃基板61(在其表面上含有許多羥基)，并預(yù)先對(duì)其充分地洗滌脫脂。然后使用一種含有其碳鏈為直鏈狀的烴基和Si的硅烷類表面活性劑(下文稱為化學(xué)吸附化合物)，即CN(CH2)14SiCl3和CH3SiCl3(按1∶10的摩爾比混合使用)，將其按1重量％的濃度溶解于非水系溶劑中，以此配制成化學(xué)吸附溶液。作為非水系溶劑，使用經(jīng)過(guò)充分脫水的十六碳烷。將如此配制的溶液作為吸附溶液62，在干燥氣氛中(相對(duì)濕度在30％以下)將上述基板61置于吸附溶液62中浸漬約50分鐘(也可采用涂布方法)(見圖12)。然后將基板從溶液中取出，使用作為經(jīng)充分脫水的非水系溶劑的正己烷63洗滌，然后將基板按所希望的方向豎立，在此狀態(tài)下澄干由洗滌液中帶出的液體并使其暴露于含有水分的空氣中(圖13)。箭頭65表示基板提起的方向。按照上述的一系列工序，可使得上述的氯硅烷類表面活性劑中的SiCl基與上述基板表面的羥基發(fā)生脫鹽酸反應(yīng)并生成如下述通式(化16和17)所示的化學(xué)鍵。進(jìn)而與空氣中的水分反應(yīng)并生成如通式(化18和19)所示的化學(xué)鍵。
(化16)
(化17)
(化18)
(化19)
通過(guò)以上的處理，使得由于上述的氯硅烷類表面活性劑進(jìn)行反應(yīng)而形成的化學(xué)吸附單分子膜64，通過(guò)硅氧烷共價(jià)鍵并按化學(xué)鍵合的狀態(tài)以約1nm膜厚的單分子膜狀形成在基板表面含有羥基的區(qū)域上。另外，將基板從洗滌液中提起的傾斜角約為20°，這時(shí)化學(xué)吸附膜中的CN(CH2)14Si-的直鏈狀碳鏈按照與基板提起的方向大體上相反的方向進(jìn)行取向(圖14)。也就是說(shuō)，被吸附固定的分子的方向大致上為一次取向。此處，對(duì)傾斜角的控制，通過(guò)將CN(CH2)14SiCl3和CH3SiCl3的組成在1∶0～0∶1(優(yōu)選為10∶1～1∶50)的范圍內(nèi)變化，可以將傾斜角在0°～90°的范圍內(nèi)任意地控制。這時(shí)，在有選擇地形成覆膜的情況下，可以使用印刷機(jī)按所希望的圖案將吸附液62印刷在基板表面61上。另外，在預(yù)先用抗蝕劑將基板表面有選擇地覆蓋之后，可以在進(jìn)行化學(xué)吸附工序之后將抗蝕劑除去。應(yīng)予說(shuō)明，由于在此情況下的化學(xué)吸附膜不會(huì)被有機(jī)溶劑剝離，因此可以使用一種能被有機(jī)溶劑溶解除去的抗蝕劑。
(實(shí)施例6)
使用在上述實(shí)施例5中獲得的基板，在該基板上疊置一塊起偏振片(HNP′B)66(ポラロイド社制)，使其起偏振方向大體上與基板的提起方向相垂直，然后用一個(gè)超高壓水銀燈以一種波長(zhǎng)為365nm(i線)的光67照射，使照射光量達(dá)到100mJ/cm2。這時(shí)，為了使吸附分子的取向方向一致，不完全按90°交叉，必須將其多少錯(cuò)開一些，優(yōu)選錯(cuò)開幾度以上(最大可以使起偏振光方向與澄干液體的方向相平行)。如果完全按90°交叉，則每個(gè)分子皆存在朝2個(gè)方向取向的情況(圖15)。在圖15中，箭頭73為起偏振光方向。
然后，調(diào)整上述化學(xué)吸附單分子膜64′中的直鏈狀碳鏈的取向方向，這時(shí)不改變傾斜角，但是將取向方向68改變成大體上與基板的提起方向相垂直的方向，這樣也可將取向的散亂情況改善到優(yōu)于一次取向時(shí)的情況(圖16、17)。在圖中，69表示透明電極。
此處，在選擇地改變?nèi)∠蚍较虻那闆r下，可以將所希望的掩膜與起偏振片疊置地進(jìn)行曝光的工序進(jìn)行多次，這樣很容易地制得一種按圖案狀取向方向各異的單分子膜狀的液晶定向膜。
在本實(shí)施例中，作為洗滌用的不含水的溶劑，可以使用屬于含烷基烴類的正己烷，但是除此之外，凡是不含水的并且能將表面活性劑溶解的溶劑都可以使用。例如，除此之外，還可使用那些含有氟化碳基、氯化碳基或硅氧烷基的溶劑，例如氟利昂113、氯仿和六甲基二硅氧烷等。
(實(shí)施例7)
按照實(shí)施例5進(jìn)行，不同之處是，作為硅烷類表面活性劑，使用在其分子末端含有已經(jīng)引入了一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的直鏈狀烴基和Si的CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH2)14SiCl3(按1∶1的摩爾比混合使用)，除此之外，其余皆與實(shí)施例5同樣地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
其結(jié)果，由上述的氯硅烷類表面活性劑進(jìn)行反應(yīng)而形成的化學(xué)吸附單分子膜通過(guò)硅氧烷的共價(jià)鍵并按化學(xué)鍵結(jié)合的狀態(tài)以約1.5nm膜厚的單分子膜狀有選擇地形成在基板表面生成了羥基的區(qū)域上。這時(shí)化學(xué)吸附膜的臨界表面能約為27mN/m。
然后，使用具有這種狀態(tài)的2塊基板，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，按照反向平行的取向組裝成一個(gè)具有20微米空隙的液晶元件，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在考察形成單分子膜部分的取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子并對(duì)基板形成約65°的預(yù)傾角，并且按照與基板從洗滌液中提起的方向大致相反的方向取向。
這時(shí)，如果將CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH2)14SiCl3的組成在1∶0～0∶1(優(yōu)選為10∶1～1∶50)的范圍內(nèi)變化，則可使臨界表面能在20mN/m～29mN/m的范圍內(nèi)變化，并能將其預(yù)傾角在90°～40°的范圍內(nèi)任意地控制。另外，作為化學(xué)吸附物，如果添加入一種含氟的表面活性劑，例如CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3，則可使臨界表面能降低至15mN/m。
(實(shí)施例8)
按照實(shí)施例5進(jìn)行，不同之處只是在用含有碳鏈和硅氧烷鍵鏈的表面活性劑分子進(jìn)行化學(xué)吸附的工序之前，先將基板置于一種由含有多個(gè)氯甲硅烷基的化合物溶解而制成的吸附溶液中，并在干燥的氣氛中浸漬。這樣，被包含在基板表面上的羥基與含有多個(gè)氯甲硅烷基的化合物中的氯甲硅烷基進(jìn)行脫鹽酸反應(yīng)。然后再使其與水反應(yīng)，因此使殘留的氯甲硅烷基轉(zhuǎn)變成羥基，從而在基板表面上形成一層含有許多羥基的化學(xué)吸附膜。
例如，使用SiCl4作為含有多個(gè)氯基的甲硅烷基化合物，將其溶解于正辛烷中以制成吸附液，這時(shí)，如果將基板在干燥的氣氛下浸漬于上述吸附液中，由于該基板表面上含有-OH基，因此在界面上發(fā)生了脫鹽酸反應(yīng)，形成下述通式(化20)和/或(化21)的產(chǎn)物，而氯硅烷分子71則通過(guò)-SiO-鍵固定在基板表面上
(化20)
(化21)
然后，使用非水系溶劑例如氯仿洗滌，以便除去那些沒有與基板反應(yīng)的殘余SiCl4分子(圖18)。接著使其與空氣中所含的水反應(yīng)，從而在基板表面上形成一層含有下述通式(化22)和/或(化23)所示的含有多個(gè)SiO鍵的硅氧烷單分子吸附膜72(圖19)。
(化22)
(化23)
另外，這時(shí)如果省去使用非水系溶劑例如氯仿洗滌的工序，則形成聚硅氧烷的化學(xué)吸附膜。
另外，這時(shí)形成的硅氧烷單分子膜72通過(guò)-SiO-化學(xué)鍵而與基板完全鍵合，因此完全沒有剝離現(xiàn)象。另外，所獲的單分子膜在其表面上具有許多SiOH鍵，其數(shù)量相當(dāng)于最初-OH基的約2～3倍。在此狀態(tài)下的處理區(qū)域具有極高的親水性。因此，在該狀態(tài)下使用與實(shí)施例5同樣的表面活性劑進(jìn)行化學(xué)吸附工序，從而使得，一層由于與圖12同樣的表面活性劑進(jìn)行反應(yīng)而形成的含有碳鏈的化學(xué)吸附單分子膜通過(guò)上述的硅氧烷單分子膜，并借助于硅氧烷的共價(jià)鍵，按照化學(xué)鍵結(jié)合的狀態(tài)，以約1nm的膜厚形成。這時(shí)，在吸附表面活性劑之前基材表面上的吸附位(在此情況下為OH基)要比實(shí)施例5多，約相當(dāng)于后者的2～3倍，因此，與實(shí)施例5的情況相比，可以提高吸附分子的密度。而且，被處理的區(qū)域變成了親油性。另外，雖然這時(shí)化學(xué)吸附膜中的分子密度不同，但是這些分子皆按照與基板提起的方向相反的方向，也就是澄干液體的方向，進(jìn)行取向。
然后，使用這樣狀態(tài)的基板，將一塊起偏振片疊置在該基板上，使其起偏振方向大體上與基板提起的方向相垂直，使用一種KrF準(zhǔn)分子激光器(準(zhǔn)分子激光器)，以一種波長(zhǎng)為248nm的光，曝光量為80mJ/cm2照射。然后，在觀察上述化學(xué)吸附單分子膜中的直鏈狀碳鏈的取向方向時(shí)發(fā)現(xiàn)，其傾斜角略大于25°，而其取向方向變成大體上與基板提起方向相垂直的方向，而且取向分散的狀況也得到改善。
然后使用2塊具有這種狀態(tài)的基板，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，從而組裝成一個(gè)按反向平行取向，并且其間隙為20微米的液晶元件，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在考察其取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子，并且對(duì)基板形成約25°的夾角進(jìn)行取向。
另外，作為含有多個(gè)氯基的甲硅烷基化合物，除了上述的SiCl4之外，還可以使用例如Cl-(SiCl2O)2-SiCl3、SiHCl3、SiH2Cl2或Cl-(SiCl2O)n-SiCl3(n為整數(shù))。
(實(shí)施例9)
下面利用圖20來(lái)解釋在使用上述液晶定向膜實(shí)際制造液晶顯示裝置時(shí)的制造工藝過(guò)程。
首先，按圖20所示，在具有按矩陣狀載置的第1電極組81和用于驅(qū)動(dòng)該電極的晶體管組82的第1基板83上，以及在具有與第1電極組對(duì)置地載置的濾色片組84和第2電極85的第2基板86上，各自用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布化學(xué)吸附液，并且與實(shí)施例5同樣地形成一層化學(xué)吸附膜。然后，使用一塊起偏振片HNP′B(ポラロイド社制)，按照起偏振方向與電極圖形相平行的方式放置，然后使用一個(gè)500W的超高壓水銀燈，從垂直的方向以一種波長(zhǎng)為365nm(i線)的光(通過(guò)起偏振片后為3.6mJ/cm2·s)照射20秒鐘。這樣，可以與實(shí)施例5同樣地制成一種其中的直鏈狀烴基沿著電極圖形進(jìn)行再取向的液晶定向膜87。然后將上述第1基板83和第2基板86按照二者的電極對(duì)置地定位，同時(shí)使用間隔墊88和粘結(jié)劑89并按照5微米的間隙將它們固定。然后在上述第1與第2基板之間注入上述的扭曲向列液晶90，最后裝上起偏振片51和52，從而制成了一個(gè)顯示元件。
使用這樣的器件，一邊以背照光93照射整個(gè)面上，一邊用視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)晶體管，從而可以按照箭頭A的方向顯示圖象。
(實(shí)施例10)
按照實(shí)施例9進(jìn)行，所不同之處是，在光再取向工序中，在上述的起偏振片上疊置一塊其中的各象素按照方格花紋4等分圖案狀的掩膜，然后將曝光工序進(jìn)行2次，這樣就可以在同一象素內(nèi)按照?qǐng)D案設(shè)置4處具有不同取向方向的區(qū)域。因此，使用已形成這種定向膜的基板，可以大幅度地改善液晶顯示裝置的視野角。
(實(shí)施例11)
作為化學(xué)吸附化合物，使用CH3(CH2)18SiCl3和CH3(CH2)3SiCl3(按1∶1的摩爾比混合使用)，將它們各自按1重量％左右的濃度溶解于非水系溶劑中，從而配制成化學(xué)吸附溶液。這時(shí)，作為非水系溶劑，使用經(jīng)過(guò)充分脫水的十六碳烷。把如此配制成的溶液作為吸附溶液，然后與實(shí)施例5同樣地，在干燥的氣氛中(相對(duì)濕度在30％以下)，把已形成電極的基板在上述吸附溶液中浸漬1小時(shí)左右。然后將基板從溶液中取出，使用一種經(jīng)過(guò)充分脫水，不含水的非水系溶劑正己烷洗滌，然后將基板按所希望方向豎立的狀態(tài)并與圖13同樣地澄干從洗滌液中帶上的液體，然后使其暴露于含有水分的空氣中。
然后，為了調(diào)查其一次取向的狀況，使用傅里葉變換紅外分光計(jì)進(jìn)行分析。所獲結(jié)果示于圖21和22中。由圖21和圖22可以看出，按照與基板提起方向相垂直的方向測(cè)定的吸收光譜(圖21)和按照與基板提起方向相平行的方向測(cè)定的吸收光譜(圖22)二者具有不同的吸收?qǐng)D形。在圖21中，由CH2的非對(duì)稱伸展模式振動(dòng)所引起的2930cm-1的吸收強(qiáng)度相當(dāng)于由CH2的對(duì)稱伸展模式振動(dòng)所引起的2857cm-1的吸收強(qiáng)度的2倍，但是在圖22中，由CH2的非對(duì)稱伸展模式振動(dòng)所引起的2929cm-1的吸收強(qiáng)度相當(dāng)于由CH2的對(duì)稱伸展模式振動(dòng)所引起的2859cm-1的吸收強(qiáng)度的1.7倍。另外，2930cm-1的吸收峰發(fā)生紅向移動(dòng)，而2857cm-1的吸收峰發(fā)生藍(lán)向移動(dòng)。這一事實(shí)表明，被吸附固定的分子中的烴鏈平行于基板的提起方向，也就是按澄干液體的方向取向。
然后，使用具有這種狀態(tài)的2塊基板，按照二者的化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，按照反向平行取向地組裝成一種具有20微米間隙的液晶單元，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，使用起偏振片，在考察取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，注入的液晶分子按照澄干液體的方向，也就是按照與基板從洗滌液中提起的方向相反的方向進(jìn)行取向。然后，使用2塊按照直角交叉尼科耳型組合的起偏振片將上述單元夾住，分別在通過(guò)電極施加20伏電壓和不施加電壓的兩種情況下，也就是在通、斷的兩種情況下，測(cè)定光的透過(guò)率，獲得了358的對(duì)比度。這一事實(shí)表明，即使只通過(guò)基板的提起取向工序，也能獲得實(shí)用水平的取向性能。
另外，雖然在上述實(shí)施例6、8、9、10中，作為曝光時(shí)使用的光，都是使用由超高壓水銀燈獲得的i線，即365nm的光，或者由KrF準(zhǔn)分子激光器獲得的248nm的光，但是也可以根據(jù)膜物質(zhì)對(duì)光的吸收程度，使用436nm、405nm或254nm的光。特別是248nm和254nm的光容易被大部分的物質(zhì)吸收，因此，取向效率高。
另外，作為含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈與氯甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表明活性劑，雖然示出了一些將一種在其分子的一端含有氰基而在另一端含有氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑與一種含有甲基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑混合使用的例子，也就是將2種分子長(zhǎng)度不同的氯硅烷類表面活性劑混合使用的例子，但是本發(fā)明不限定于這些例子。以下示出的在烴基的末端上含有鹵素原子或甲基(-CH3)、苯基(-C6H5)、氰基(-CN)或三氟化碳基(-CF3)的氯硅烷類表面活性劑，或者在分子內(nèi)的烴基中一部分的碳原子具有旋光性的氯硅烷類表面活性劑(特別是在該情況下能達(dá)到高效地取向)也可以使用。
另外，由通式Ha(CH2)nSiCl3(Ha表示氯、溴、碘、氟等鹵素原子，n優(yōu)選為1～24的整數(shù))表示的氯硅烷類表面活性劑也可以使用。再有，下列的化合物也可以使用。
(1)CH3(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(2)CH3(CH2)pSi(CH3)2(CH2)qSiCl3(p、q優(yōu)選為0～10的整數(shù))
(3)CH3COO(CH2)mSiCl3(m優(yōu)選為7～24的整數(shù))
(4)C6H5(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(5)CN(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(6)Cl3Si(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為3～24的整數(shù))
(7)Cl3Si(CH2)2(CF2)n(CH2)2SiCl3(n優(yōu)選為1～10的整數(shù))
(8)Br(CH2)8SiCl3
(9)CH3(CH2)17SiCl3
(10)CH3(CH2)5Si(CH3)2(CH2)8SiCl3
(11)CH3COO(CH2)14SiCl3
(12)C6H5(CH2)8SiCl3
(13)CN(CH2)14SiCl3
(14)Cl3Si(CH2)8SiCl3
(15)Cl3Si(CH2)2(CF2)4(CH2)2SiCl3
(16)Cl3Si(CH2)2(CF2)6(CH2)2SiCl3
(17)CF3CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3
(18)CF3CF3CH2O(CH2)15Si(CH3)2Cl
(19)CF3CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3
(20)F(CCF3(CF2)4(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(21)F(CF2)8(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(22)CF3COO(CH2)15SiCH3Cl2
(23)CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3
(24)CH3CH2CHC*H3CH2OCO(CH2)10SiCl3
(25)CH3CH2CHC*H3CH2OCOC6H4OCOC6H4O(CH2)5SiCl3
在上述的化學(xué)式中，C*表示旋光性碳原子。
另外，含有硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的化合物也可以使用。(在此情況下可以獲得高度取向的覆膜)
(26)ClSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2Cl
(27)Cl3SiOSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSiCl3
另外，除了氯硅烷類表面活性劑之外，以下示出的含有烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑也可以使用。
(28)Ha(CH2)nSi(OCH3)3(Ha表示氯、溴、碘(要素)、氟等鹵素原子，n優(yōu)選為1～24的整數(shù))
(29)CH3(CH2)nSi(NCO)3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(30)CH3(CH2)pSi(CH3)2(CH2)qSi(OCH3)3(p、q優(yōu)選為0～10的整數(shù))
(31)HOOC(CH2)mSi(OCH3)3(m優(yōu)選為7～24的整數(shù))
(32)H2N(CH2)mSi(OCH3)3(m優(yōu)選為7～24的整數(shù))
(33)C6H5(CH2)nSi(NCO)3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(34)CN(CH2)nSi(OC2H5)3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(實(shí)施例12)
準(zhǔn)備一塊在表面上已形成透明電極的玻璃基板101(在表面上含有許多羥基)，預(yù)先充分地洗滌脫脂。然后，使用一種在其分子末端上含有一種已經(jīng)引入一個(gè)能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的直鏈狀烴基和Si的硅烷類表面活性劑(下文也稱為化學(xué)吸附化合物)，即CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH2)14SiCl3(按1∶1的摩爾比混合使用)，將其按1重量％左右的濃度溶解于非水系溶劑中，從而配制成化學(xué)吸附溶液。作為非水類溶劑，使用經(jīng)過(guò)充分脫水的十六碳烷。將如此配制的溶液作為吸附溶液102，在干燥氣氛中(相對(duì)濕度在30％以下)將上述基板101置于吸附溶液102中浸漬1小時(shí)左右(也可以用涂布法)(圖23)。然后將基板從溶液中取出，使用經(jīng)過(guò)充分脫水后不含水的非水系溶劑正己烷103進(jìn)行洗滌，然后將基板按所希望的方向豎立并在此狀態(tài)下澄干由洗滌液中帶上的溶液，并將基板暴露于含有水分的空氣中(圖24)。通過(guò)上述的一系列工序，使得上述的氯硅烷類表面活性劑中的SiCl基與上述基板表面上的羥基發(fā)生脫鹽酸反應(yīng)，從而生成下述通式(化24和25)的化學(xué)鍵。進(jìn)而，與空氣中的水分反應(yīng)，生成下述通式(化26和27)的化學(xué)鍵。(化24)
(化25)
(化26)
(化27)
通過(guò)以上的處理，使得由于上述的氯硅烷類表面活性劑進(jìn)行反應(yīng)而形成的化學(xué)吸附單分子膜104，通過(guò)硅氧烷共價(jià)鍵并按化學(xué)鍵結(jié)合的狀態(tài)以約1.5mm膜厚的單分子膜狀形成在基板表面含有羥基的區(qū)域上。另外，這時(shí)化學(xué)吸附膜的臨界表面能約為27mN/m。
然后，使用具有這種狀態(tài)的2塊基板，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，按照反向平行的取向組裝成一個(gè)具有20微米間隙的液晶單元，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在考察取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子并對(duì)基板形成約65°的預(yù)傾角，并且按照與基板從洗滌液中提起的方向大致相反的方向取向(圖25)。
這時(shí)，如果將CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH2)14SiCl3的組成在1∶0～0∶1(優(yōu)選為10∶1～1∶50)的范圍內(nèi)變化，則可使臨界表面能在20mN/m～29mN/m的范圍內(nèi)變化，并能將其預(yù)傾角在90°～40°的范圍內(nèi)任意地控制。另外，作為化學(xué)吸附物，如果添加入一種含氟的表面活性劑，例如CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3，則可使臨界表面能降低至15mN/m。
另外，在選擇性地形成覆膜的情況下，可以利用一種使用印刷機(jī)按所希望的圖案將吸附液102印刷在基板表面101上的方法。另外，在預(yù)先用抗蝕劑有選擇地涂覆在基板表面上的情況下，也可以在進(jìn)行化學(xué)吸附工序之后除去抗蝕劑的方法。但是，在此情況下，由于化學(xué)吸附膜絕不會(huì)被有機(jī)溶劑剝離，因此可以使用一種能夠被有機(jī)溶劑溶解除去的抗蝕劑。
如上所述，在該實(shí)施例中，雖然使用的是一些所獲的覆膜臨界表面能不同，而其碳鏈長(zhǎng)度與-(CH2)14-相同的硅烷類表面活性劑，但是，如果將一些碳鏈長(zhǎng)度不同的(例如，-(CH2)n-；n表示1～30范圍內(nèi)的整數(shù))表面活性劑混合使用，則可以進(jìn)一步地提高取向控制力。
然后，使用2種具有該狀態(tài)的基板，將一塊起偏振片(HNP′B)106(ポラロイド社制)疊置在基板上，使其起偏振方向成為大體上與基板的提起方向105相垂直的方向，然后使用500W的超高壓水銀燈以365nm(i線)的光107(透過(guò)起偏振膜后為3.6mW/cm2)照射，使照射量達(dá)到50mJ。
這時(shí)，為了使吸附分子的取向方向按一個(gè)方向一致，不應(yīng)使其完全按90°交叉，必須使其多少錯(cuò)開一些，優(yōu)選是錯(cuò)開幾度以上。在此情況下，最大可以使起偏振方向113平行于澄干液體的方向。如果萬(wàn)一完全按90°交叉，則每個(gè)分子皆存在按2個(gè)方向取向的可能性(圖26)。然后，在調(diào)查上述化學(xué)吸附單分子膜104′中直鏈狀碳鏈的取向方向時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然臨界表面能與傾斜角沒有發(fā)生變化，但是將取向方向108變成大體上與起偏振方向113相平行的方向，也可以使取向比分散的一次取向時(shí)有所改善(圖27～28)。圖中，109表示透明電極。
此處，在有選擇地改變?nèi)∠蚍较虻那闆r下，將所希望的掩膜疊置在起偏振片上的曝光工序進(jìn)行數(shù)次，可以很容易地制得一種按圖案狀的取向方向各異的單分子膜狀的液晶定向膜。
在本實(shí)施例中，作為洗滌用的不含水的溶劑，使用屬于含烷基烴類的正己烷，但是除此之外，在不含水而且能將表面活性劑溶解的溶劑中選擇的任何溶劑均可使用。例如，除此之外，還可以使用含有氟化碳基、氯化碳基或硅氧烷基的溶劑，例如，氟利昂113、氯仿和六甲基二硅氧烷等。
(實(shí)施例13)
按照實(shí)施例12進(jìn)行，不同之處只是在用含有碳鏈和硅氧烷鍵鏈的表面活性劑分子進(jìn)行化學(xué)吸附的工序之前，先將基板置于一種由含有多個(gè)氯甲硅烷基的化合物溶解而制成的吸附溶液中，并在干燥的氣氛中浸漬。這樣，被包含在基板表面上的羥基與含有多個(gè)氯甲硅烷基的化合物中的氯甲硅烷基進(jìn)行脫鹽酸反應(yīng)。然后再使其與水反應(yīng)，因此使殘留的氯甲硅烷基轉(zhuǎn)變成羥基，從而在基板表面上形成一層含有許多羥基的化學(xué)吸附膜。
例如，使用SiCl4作為含有多個(gè)氯基的甲硅烷基化合物，將其溶解于正辛烷中以制成吸附液，這時(shí)，如果將基板在干燥的氣氛下浸漬于上述吸附液中，由于該基板表面上含有-OH基，因此在界面上發(fā)生了脫鹽酸反應(yīng)，形成下述通式(化28)和/或(化29)的產(chǎn)物，而氯硅烷分子111則通過(guò)-SiO-鍵固定在基板表面上
(化28)
(化29)
然后，使用非水系溶劑例如氯仿洗滌，以便除去那些沒有與基板反應(yīng)的殘余SiCl4分子(圖29)。接著使其與空氣中所含的水反應(yīng)，從而在基板表面上形成一層含有下述通式(化30)和/或(化31)所示的含有多個(gè)SiO鍵的硅氧烷單分子吸附膜112(圖30)。
(化30)
(化31)
另外，這時(shí)如果省去使用非水系溶劑例如氯仿洗滌的工序，則形成聚硅氧烷的化學(xué)吸附膜。
另外，這時(shí)形成的硅氧烷單分子膜112通過(guò)-SiO-化學(xué)鍵而與基板完全鍵合，因此完全沒有剝離現(xiàn)象。另外，所獲的單分子膜在其表面上具有許多SiOH鍵，其數(shù)量相當(dāng)于最初-OH基的約2～3倍。在此狀態(tài)下的處理區(qū)域具有極高的親水性。因此，在該狀態(tài)下使用與實(shí)施例12同樣的表面活性劑進(jìn)行化學(xué)吸附工序，從而使得，一層由于與圖23同樣的表面活性劑進(jìn)行反應(yīng)而形成的含有碳鏈的化學(xué)吸附單分子膜通過(guò)上述的硅氧烷單分子膜112，并借助于硅氧烷的共價(jià)鍵，按照化學(xué)鍵合的狀態(tài)，以約1.5nm的膜厚形成。這時(shí)，在吸附表面活性劑之前基材表面上的吸附位(在此情況下為OH基)要比實(shí)施例12多，約相當(dāng)于后者的2～3倍，因此，與實(shí)施例12的情況相比，可以提高吸附分子的密度。而且，被處理的區(qū)域變成了親油性。另外，雖然這時(shí)化學(xué)吸附膜中的分子密度不同，但是這些分子皆按照與基板提起的方向相反的方向，也就是澄干液體的方向，進(jìn)行取向。
然后，使用這樣狀態(tài)的基板，將一塊起偏振片疊置在該基板上，使其起偏振方向大體上與基板提起的方向相垂直，使用一種KrF準(zhǔn)分子激光器(準(zhǔn)分子激光器)，照射一種波長(zhǎng)為248nm的光，使曝光量達(dá)到80mJ/cm2。然后，在觀察上述化學(xué)吸附單分子膜中的直鏈狀碳鏈的取向方向時(shí)發(fā)現(xiàn)，其傾斜角略大于87°，而其取向方向變成大體上與基板提起方向相垂直(直行)的方向，而且取向分散的狀況也得到改善。另外，這時(shí)的臨界表面能為28mN/m。
然后使用2塊具有這種狀態(tài)的基板，使其化學(xué)吸附膜相互面對(duì)面地組合起來(lái)，從而組裝成一個(gè)按反向平行取向，并且其間隙為20微米的液晶元件，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，在考察其取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，注入的液晶分子沿著被化學(xué)吸附的分子，并且相對(duì)于基板形成約46°的預(yù)傾角進(jìn)行取向。
另外，作為含有多個(gè)氯基的甲硅烷基化合物，除了上述的SiCl4之外，還可以使用例如Cl-(SiCl2O)2-SiCl3、SiHCl3、SiH2Cl2或Cl-(SiCl2O)n-SiCl3(n為整數(shù))。
(實(shí)施例14)
按照實(shí)施例12進(jìn)行，不同之處是，作為化學(xué)吸附物質(zhì)，不使用CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH3)2(CH2)14SiCl3，而是使用ClSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2Cl和CH3(CH2)14SiCl3，在將它們按1∶0～0∶1的范圍混合使用時(shí)，根據(jù)混合比的不同可將臨界表面能控制在35mN/m～21mN/m的范圍內(nèi)。接著，組裝液晶元件，向其中注入同樣的液晶并將預(yù)傾角控制在5～90度的范圍內(nèi)。
另外，在把含有直鏈狀硅氧烷鍵鏈的ClSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2Cl與含有直鏈狀烴鏈的CH3(CH2)14SiCl3按照所希望的比例混合使用來(lái)制造覆膜時(shí)，根據(jù)其混合比例的不同，可以獲得含有由下述通式(化32)和(化33)表示的化學(xué)吸附單分子膜。
(化32)
(化33)
(實(shí)施例15)
按照實(shí)施例12進(jìn)行，不同之處是，作為化學(xué)吸附物質(zhì)，不使用CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH3)2(CH2)14SiCl3，而是將HOOC(CH2)16Si(OCH3)3和Br(CH2)8Si(OCH3)3按1∶0～0∶1之間的比例混合使用，在進(jìn)行化學(xué)吸附時(shí)在100℃下加熱回流2小時(shí)。在此情況下，根據(jù)混合比的不同，可將臨界表面能控制在56mN/m～31mN/m的范圍內(nèi)。接著，組裝液晶元件，向其中注入同樣的液晶并可將預(yù)傾角控制在0～28度的范圍內(nèi)。
(實(shí)施例16)
按照實(shí)施例12進(jìn)行，不同之處是，作為化學(xué)吸附物質(zhì)，不使用CH3(CH2)14SiCl3和NC(CH3)2(CH2)14SiCl3，而是將CH3CH2C*HCH3CH2OCO(CH2)10SiCl3(其中，C*表示不對(duì)稱碳原子)和CH3SiCl3按1∶0～1∶20之間的比例混合使用，以制備同樣的定向膜。在此情況下，根據(jù)混合比的不同，可將臨界表面能控制在36mN/m～41mN/m的范圍內(nèi)。接著，組裝液晶元件，向其中注入同樣的液晶并可將預(yù)傾角控制在3～0.1度的范圍內(nèi)。
(實(shí)施例17)
下面利用圖31來(lái)解釋使用上述液晶定向膜來(lái)實(shí)際制造液晶顯示裝置時(shí)使用的制造工藝過(guò)程。
首先，按圖31所示，在具有按矩陣載置的第1電極組121和用于驅(qū)動(dòng)該電極的晶體管組122的第1基板123上，以及在具有與第1電極組對(duì)置地載置的濾色片組124和第2電極125的第2基板126上，按照與實(shí)施例16同樣的順序，涂布配制好的化學(xué)吸附液，從而制成一種臨界表面能為36mN/m的化學(xué)吸附單分子膜。
然后，使用起偏振片HNP′B(ポラロイド社制)，按照使電極圖形與起偏振方向平行地放置，然后使用一個(gè)500W的超高壓水銀燈，從垂直方向照射一種波長(zhǎng)為365nm(i線)的光(通過(guò)起偏振片后為3.6mJ/cm2)20秒鐘。其結(jié)果，與實(shí)施例16同樣地制成一種其中的直鏈狀烴基沿著電極圖形進(jìn)行再取向的，臨界表面能為37mN/m的液晶定向膜127。然后，將上述第1基板123和第2基板126按照其電極對(duì)置地定位，同時(shí)使用間隔墊128和粘結(jié)劑129并按照5微米的間隙將它們固定。然后在上述第1與第2基板之間注入上述的扭曲向列液晶130，最后裝上起偏振片131和132，從而制成了一個(gè)顯示元件。這時(shí)注入的液晶的預(yù)傾角為3度。
使用這樣的裝置，一邊全面地照射背照光133，一邊用視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)晶體管，從而可以按照箭頭A的方向顯示圖象。
(實(shí)施例18)
按照實(shí)施例17進(jìn)行，所不同之處是，在光再取向工序中，在上述的起偏振片上疊置一塊其中的各象素按照方格花紋4等分圖案狀的掩膜，然后將曝光工序進(jìn)行2次，這樣就可以在同一象素內(nèi)按照所希望圖案形成4個(gè)具有不同取向方向的區(qū)域。因此，使用已形成這種定向膜的基板，可以大幅度地改善液晶顯示裝置的視野角。
另外，雖然在上述實(shí)施例12～18中，作為曝光時(shí)使用的光，都是使用由超高壓水銀燈獲得的i線，即365nm的光，或者由KrF準(zhǔn)分子激光器獲得的248nm的光，但是也可以根據(jù)膜物質(zhì)對(duì)光的吸收程度，使用436nm、405nm或254nm的光。特別是248nm和254nm的光容易被大部分的物質(zhì)吸收，因此其取向效率高。
另外，作為含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈與氯甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，雖然示出了一些將一種在其分子的一端含有氰基而在另一端含有氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑與一種含有甲基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑混合使用的例子，也就是將2種能夠形成表面能各異的覆膜的氯硅烷類表面活性劑混合使用的例子，但是本發(fā)明不限定于這些例子。只要將表面能不同的各種表面活性劑組合起來(lái)，即可以制成各種表面能各異的定向膜。例如，可以使用以下示出的各種氯硅烷類表面活性劑，這些表面活性劑包括，在烴基末端上具有從三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR，R表示烷基，特別優(yōu)選碳原子數(shù)在1～3范圍內(nèi)的烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，或者被一種具有旋光性的烴基取代的氯硅烷類表面活性劑。
另外，也可以使用由通式Ha(CH2)nSiCl3(Ha表示氯、溴、碘、氟等鹵素原子，n優(yōu)選為1～24的整數(shù))表示的氯硅烷類表面活性劑。還可以使用由下述通式表示的化合物。
(1)CH3(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(2)CH3(CH2)pSi(CH3)2(CH2)qSiCl3(p、q優(yōu)選為0～10的整數(shù))
(3)CH3COO(CH2)mSiCl3(m優(yōu)選為7～24的整數(shù))
(4)C6H5(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(5)CN(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(6)Cl3Si(CH2)nSiCl3(n優(yōu)選為3～24的整數(shù))
(7)Cl3Si(CH2)2(CF2)n(CH2)2SiCl3(n優(yōu)選為1～10的整數(shù))
除了氯硅烷類表面活性劑之外，還可以使用如下所示的含有烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。
(8)Ha(CH2)nSi(OCH3)3(Ha表示氯、溴、碘、氟等鹵素原子，n優(yōu)選為1～24的整數(shù))
(9)CH3(CH2)nSi(NCO)3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(10)CH3(CH2)pSi(CH3)2(CH2)qSi(OCH3)3(p、q優(yōu)選為0～10的整數(shù))
(11)HOOC(CH2)mSi(OCH3)3(m優(yōu)選為7～24的整數(shù))
(12)H2N(CH2)mSi(OCH3)3(m優(yōu)選為7～24的整數(shù))
(13)C6H5(CH2)nSi(NCO)3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
(14)CN(CH2)nSi(OC2H5)3(n優(yōu)選為0～24的整數(shù))
更具體地說(shuō)，也可以使用下述化合物。
(1)Br(CH2)8SiCl3
(2)CH2＝CH(CH2)17SiCl3
(3)CH3(CH2)8-CO-(CH2)10SiCl3
(4)CH3(CH2)5-COO-(CH2)10SiCl3
(5)CH3(CH2)8-Si(CH3)2-(CH2)10SiCl3
(6)CH3(CH2)17SiCl3
(7)CH3(CH2)5Si(CH3)2(CH2)8SiCl3
(8)CH3COO(CH2)14SiCl3
(9)C6H5(CH2)8SiCl3
(10)CN(CH2)14SiCl3
(11)Cl3Si(CH2)8SiCl3
(12)Cl3Si(CH2)2(CF2)4(CH2)2SiCl3
(13)Cl3Si(CH2)2(CF2)6(CH2)2SiCl3
(14)CF3CF2(CF2)7(CH2)2SiCl3
(15)(CF3)2CHO(CH2)15Si(CH3)2Cl
(16)CF3CF2(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3
(17)CF3(CF2)4(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(18)CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(19)CF3COO(CH2)15SiCH3Cl2
(20)CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3
(21)CH3CH2CHC*H3CH2OCO(CH2)10SiCl3(C*表示旋光性的不對(duì)稱碳原子。)
(22)CH3CH2CHC*H3CH2OCOC6H4OCOC6H4O(CH2)5SiCl3
(23)由下述通式(化34)表示的化合物
(化34)
CH3(CH2)8-C≡C-(CH2)10SiCl3
(24)由下述通式(化35)表示的化合物
(化35)
CH3(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)10SiCl3
另外，也可以使用含有硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基、或烷氧基硅烷基或異氰酸根合硅烷基的以下的化合物。在此情況下也可以獲得高度取向的覆膜。
(25)ClSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2Cl
(26)Cl3SiOSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSiCl3
(實(shí)施例19)
以下參考附圖詳細(xì)地解釋本發(fā)明的第4種液晶定向膜。
圖32是表示本發(fā)明第4種液晶定向膜制造工序的斷面圖，以下根據(jù)圖32(a)～(d)解釋本實(shí)施例。
首先通過(guò)使4′甲基丙烯酰氧查耳酮(4′メタクリロイロキシカルコン)(4′MC)和縮水甘油甲基丙烯酸酯(GMA)按1∶4的摩爾比進(jìn)行共聚來(lái)制造一種由上述通式(化1)示出的感光性苯叉乙酰苯基與熱交聯(lián)性縮水甘油基和甲基作為側(cè)鏈基引入的，在可見光區(qū)域透明的樹脂(也就是具有能量束感應(yīng)性和熱反應(yīng)性的樹脂)，然后用環(huán)己酮將其稀釋至0.5％的濃度，從而配制成感光液。
然后，如圖32(a)所示，首先在一塊已預(yù)先形成一種由ITO構(gòu)成的透明電極141的預(yù)定玻璃基板142的表面上，直接地(或者也可以通過(guò)SiO2等絕緣性的薄膜間接地)采用浸漬法(或者也可以使用輥涂法或曲面印刷法)涂布上述的感光液，按圖32(b)所示那樣形成一層感光性的而且是熱固性的覆膜143。
然后，在100℃下加熱10分鐘以蒸發(fā)除去大部分的溶劑(這時(shí)的膜厚約為300nm)。然后按圖32(c)所示那樣，使用一塊1000線/mm的衍射光柵144(也可以使用起偏振片，但是在此情況下的光透過(guò)率低，因此需要較長(zhǎng)的曝光時(shí)間)作為掩膜，將其按照電極圖形與光柵平行的方式放置，然后使用一個(gè)500W的超高壓水銀燈從垂直方向照射一種作為能量束的，波長(zhǎng)為365nm(i線)的紫外線145(通過(guò)掩膜后為28mJ/cm2)5秒鐘，從而使上述感光性的苯叉乙酰苯基反應(yīng)交聯(lián)，并在覆膜表面上沿著衍射光柵的圖案形成一層間距為1000線/mm并且具有30～40nm凹凸的結(jié)構(gòu)。
另外，這時(shí)感光膜的光譜靈敏度特性示于圖33中。
按此狀態(tài)組裝成一個(gè)具有20微米間隙的液晶顯示單元，向其中注入向列液晶(ZL14792，メルク社制)，結(jié)果確認(rèn)，液晶按照與衍射光柵圖形相垂直的方向取向。另外還可確認(rèn)，可以按照曝光量來(lái)控制注入液晶的預(yù)傾角。
另一方面，在上述的曝光工序中，在使用衍射光柵進(jìn)行3秒鐘的曝光之后，再用一塊市售的紫外線用起偏振片146(HNP′B，ポラロイド社制)作為掩膜，將其按照使起偏振方向與衍射光柵的圖形相垂直，而且對(duì)基板形成45度入射角的方向放置，然后，作為能量束，使用500W的超高壓水銀燈以365nm(i線)波長(zhǎng)的紫外線(通過(guò)掩膜后為3mJ/cm2)照射40秒鐘(圖32(d))，從而使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)中未反應(yīng)的殘余部分進(jìn)一步反應(yīng)交聯(lián)。
按照該狀態(tài)組裝液晶顯示單元，向其中注入向列液晶，在考察其取向狀態(tài)時(shí)確認(rèn)，液晶沿著光柵圖形的方向取向，并且構(gòu)成20度的預(yù)傾角。另外還可以確認(rèn)，也可以通過(guò)在第2次照射時(shí)改變照射角度來(lái)控制液晶的預(yù)傾角。另外，雖然按照上述2種方法制成的定向膜都可直接地作為定向膜使用，但是如果在150℃左右進(jìn)行熱處理時(shí)，所獲定向膜的取向性變差。
因此，為了進(jìn)一步提高定向膜的熱穩(wěn)定性(熱安定制)，在180℃下加熱10分鐘以使熱反應(yīng)性的縮水甘油基(也就是熱固性基團(tuán))開環(huán)交聯(lián)。按此狀態(tài)組裝液晶顯示單元，向其中注入向列液晶，在考察其取向狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，液晶按照與光柵圖形相垂直的方向取向，并且其預(yù)傾角變成7度左右。另外，定向膜的熱穩(wěn)定性也提高到170℃。
另外，這時(shí)由于具有感光性和熱固性覆膜的曝光引起的反應(yīng)和由于加熱引起的反應(yīng)，如下述反應(yīng)式(化36)所示，任一種情況都能引起交聯(lián)反應(yīng)。(化36)
另外也使用了不含烴基(-CH3)的化合物進(jìn)行合成并進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，但是，與含有-CH3的化合物相比，前者的液晶取向控制性，特別是預(yù)傾角的控制穩(wěn)定性較差。
如上所述，在本實(shí)施方案的覆膜中，能量束感應(yīng)性基團(tuán)是感光性基團(tuán)，因此在通過(guò)掩膜進(jìn)行光照射時(shí)，上述覆膜內(nèi)的感光性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，從而使主鏈之間發(fā)生交聯(lián)，同時(shí)使側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行取向固定。另外，由于對(duì)i線具有靈敏度(參見圖33)，因此可以使用通常的曝光機(jī)，從而可以使液晶定向膜的制造工序簡(jiǎn)單化。
另外，通過(guò)作為掩膜的起偏振膜或衍射光柵進(jìn)行曝光的方法，可以容易地制造一種在覆膜表面上具有線條狀凹凸結(jié)構(gòu)的液晶定向膜。
另外，這時(shí)的曝光量，或者同時(shí)通過(guò)起偏振膜和衍射光柵傾斜地曝光，或者在通過(guò)起偏振膜傾斜地曝光之后再通過(guò)衍射光柵進(jìn)行曝光，或者在通過(guò)衍射光柵進(jìn)行曝光之后再傾斜地通過(guò)起偏振膜進(jìn)行曝光，皆可以將夾入的液晶控制到預(yù)傾角，而且這樣可以制成一種取向性穩(wěn)定的液晶定向膜。另外，在進(jìn)行1次曝光時(shí)，為了穩(wěn)定地控制預(yù)傾角，很重要的一點(diǎn)是將曝光操作一直進(jìn)行到感光性的覆膜表面形成預(yù)定的凹凸結(jié)構(gòu)為止。
另外，如果在通過(guò)照射能量束來(lái)使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序之前或之后，通過(guò)加熱來(lái)使熱反應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)，則可以提高定向膜的取向耐熱性。另外，作為能量束，可以使用電子束、X射線或紫外線，但是對(duì)于實(shí)際的制造工序中而言，以紫外線的實(shí)用性最高。
如上所述，如果將一種同時(shí)具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極之上，則至少可以說(shuō)，通過(guò)很簡(jiǎn)便的方法就能制得一種由上述能使能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)的覆膜構(gòu)成的免摩擦型液晶定向膜。
(實(shí)施例20)
下面參照?qǐng)D34詳細(xì)地解釋使用上述液晶定向膜的液晶顯示裝置及其制造方法。
首先將一種如上述通式(化1)所示的，同時(shí)具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并且在可見光區(qū)域透明的樹脂，用環(huán)己酮稀釋至0.5％的濃度，以此制成感光液，然后按照?qǐng)D34所示，在具有按矩陣狀載置的第1電極組151和用于驅(qū)動(dòng)該電極的晶體管組152的第1基板153上，以及在具有與第1電極組對(duì)置地載置的濾色片組154和第2電極155的第2基板156上這二者的電極上，各自用浸漬法涂布上述的感光液，從而形成了一層同時(shí)具有感光性和熱固性的樹脂膜。
然后在100℃下加熱10分鐘以除去溶劑，使用一塊1000線/mm的衍射光柵作為掩膜，將其按照電極圖形與光柵平行的方式放置，然后使用一個(gè)500W的超高壓水銀燈，從垂直方向作為能量束的365nm(i線)波長(zhǎng)的紫外線(通過(guò)掩膜后為28mJ/cm2)照射5秒鐘，因此使上述具有能量束感應(yīng)性的苯叉乙酰苯基進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)，從而制成一種大體上沿著電極圖案形成30～40nm凹凸結(jié)構(gòu)的液晶定向膜157。
然后將上述第1基板153和第2基板156對(duì)置地定位，并使用間隔墊158和粘結(jié)劑159按照大約5微米的間隙將其固定。然后在第1和第2基板之間注入上述液晶160，最后組裝起偏振片161和162，從而制成了顯示元件。
這樣的裝置，通過(guò)一邊用背景光163照射整個(gè)面上，一邊用視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)晶體管，從而能夠按箭頭A的方向顯示圖象。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
如上所述，本發(fā)明的第1種液晶定向膜不需要摩擦工序，因此能夠以高生產(chǎn)率按照所希望的圖案有效地制造一種均勻而且薄的定向膜。
另外，在液晶定向膜的制造工藝中，使用一種能使處于電極表面上的硅烷類表面活性劑曝光，以便沿著所希望圖案化學(xué)吸附形成一層單分子膜的方法，并把使用這種方法的上述工序進(jìn)行數(shù)次，這樣就可以很容易而且有效地制成一種在每一個(gè)象素中都被劃分為數(shù)種取向的多疇型液晶定向膜，而這對(duì)于以往的摩擦方法來(lái)說(shuō)則是很困難的。
另外，使用這樣的液晶定向膜，不存在象使用以往那種摩擦工序中產(chǎn)生缺陷的可能性，因此可以有效地提供一種合格率高，成本很低，可靠性高，而且可以進(jìn)行寬視野角顯示的液晶顯示裝置。
另外，這種吸附形成的定向膜也可以將特定的液晶，例如向列液晶和強(qiáng)介電液晶結(jié)合引入，因此具有很好的取向控制性。
如上所述，本發(fā)明的第2種液晶定向膜即使不用以往那樣的摩擦工序也能有效地按高生產(chǎn)率提供一種均勻而且薄的，能夠控制液晶的預(yù)傾角并且具有能按任意方向進(jìn)行取向的功能的定向膜。
另外，本發(fā)明的液晶定向膜的制造方法能夠很有效率地提供一種其中構(gòu)成覆膜的分子按照特定的方向一致，并且以其一端鍵合在基板表面上，而且其粘合強(qiáng)度特別優(yōu)良的定向膜。
另外，在制造液晶定向膜時(shí)，如果將一塊具有圖案狀的掩膜疊置在起偏振片上進(jìn)行曝光并將該曝光工序進(jìn)行多次，即可以在同一平面的定向膜內(nèi)形成多處按圖案狀的取向方向各異的區(qū)域，從而可以很容易地制造一種在每個(gè)象素內(nèi)都被劃分成多種取向的多疇液晶顯示裝置，這對(duì)于以往那樣的摩擦方法來(lái)說(shuō)是十分困難的。
另外，使用這樣的液晶定向膜，不存在象使用以往那種摩擦工序中產(chǎn)生缺陷的可能性，因此可以有效地提供一種合格率高，成本很低，可靠性高，而且可以進(jìn)行寬視野角顯示的液晶顯示裝置。
另外，這種吸附形成的定向膜也可以將特定的液晶，例如向列液晶和強(qiáng)介電液晶結(jié)合引入，因此具有很好的取向控制性。
如上所述，本發(fā)明的第3種液晶定向膜即使不用以往那樣的摩擦工序，也能高效率而且合理地提供一種能夠控制定向膜的臨界表面能，能夠控制注入液晶的預(yù)傾角并且具有能使液晶按任意方向取向的功能的定向膜。
另外，在制造液晶定向膜時(shí)，如果將一塊具有圖案狀的掩膜疊置在起偏振片上進(jìn)行曝光并將該曝光工序進(jìn)行多次，即可以在同一平面的定向膜內(nèi)形成多處按圖案狀的取向方向各異的區(qū)域，從而可以高效率而且合理地提供一種在每個(gè)象素內(nèi)都被劃分成多種取向的多疇液晶顯示裝置，這對(duì)于以往那樣的摩擦方法來(lái)說(shuō)是十分困難的。
另外，使用這樣的液晶定向膜，不存在象使用以往那種摩擦工序中產(chǎn)生缺陷的可能性，因此可以獲得所希望的傾角，因此可以提供一種合格率高，成本低，可靠性高，而且可以進(jìn)行寬視野角顯示的液晶顯示裝置。
另外，這種吸附形成的定向膜也可以將具有特定表面能的液晶，例如向列液晶和強(qiáng)介電液晶結(jié)合引入，因此能夠高效率而且合理地制造一種不僅能控制取向方向和傾角，而且其取向調(diào)整力大的定向膜。
如上所述，本發(fā)明的第4種液晶定向膜不需要以往那樣的摩擦工序，因此能夠以短時(shí)間和高生產(chǎn)率制造一種均勻而且極薄的，可靠性高的定向膜。
另外，使用這樣的液晶定向膜，不需要以往那樣的摩擦工序，因此可以提供一種合格率高，成本很低而且具有高可靠性的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求書
按照條約第19條的修改
1.一種液晶定向膜，它是一種由具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑，被化學(xué)吸附在一層已形成在預(yù)定基板表面上并且在受能量束的照射時(shí)能夠生成一種含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜之上，而且上述直鏈狀的碳鏈按特定的方向取向而形成的覆膜。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶定向膜，其中，由上述表面活性劑構(gòu)成的覆膜，通過(guò)一種按線條狀圖形處于上述基板上的共軛鍵而固定在能量束感應(yīng)性樹脂膜上。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶定向膜，其中，上述固定的，由表面活性劑構(gòu)成的覆膜，通過(guò)一種具有硅氧烷鍵的覆膜而固定在能量束感應(yīng)性的樹脂膜上。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中的硅烷類表面活性劑，是一種含有直鏈狀烴基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶定向膜，其中，氯硅烷類表面活性劑的直鏈狀烴基中的氫原子至少有一部分被氟原子取代。
6.如權(quán)利要求4或5所述的液晶定向膜，其中，作為含有直鏈狀烴基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑，將一些分子長(zhǎng)度各異的多種氯硅烷類表面活性劑混合在一起使用。
7.一種液晶定向膜，它是一種在已形成了所希望電極的基板表面上形成的單分子膜狀覆膜，其特征在于，當(dāng)構(gòu)成覆膜的分子通過(guò)共價(jià)鍵而固定在基板上之后，用有機(jī)溶劑洗滌上述分子，然后將基板按所希望方向豎立以澄干液體，從而使得構(gòu)成上述覆膜的分子具有由此形成的所希望傾角，并且朝特定的方向一致并以其一端結(jié)合固定在上述基板表面上。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶定向膜，其中，構(gòu)成覆膜的分子含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈。
9.如權(quán)利要求8所述的液晶定向膜，其中，碳鏈的一部分碳原子具有旋光性。
10.如權(quán)利要求7～9中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，在構(gòu)成覆膜的分子的兩端上含有Si。
11.如權(quán)利要求7～10中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，構(gòu)成覆膜的分子由一些分子長(zhǎng)度各異的多種化學(xué)吸附分子混合而形成，而且固定的覆膜按分子長(zhǎng)度的水平呈凹凸?fàn)睢?br> 12.一種液晶定向膜，它是一種在已形成了所希望電極的基板表面上形成的單分子膜狀覆膜，其特征在于，構(gòu)成上述覆膜的分子含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中，至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)，并且覆膜的臨界表面能被控制在15mN/m～56mN/m之間的所希望數(shù)值上。
13.如權(quán)利要求12所述的液晶定向膜，其中，作為構(gòu)成覆膜的分子，將臨界表面能各異的多種硅類表面活性劑混合在一起使用，以便使得已固定了的覆膜可以按所希望的臨界表面能的數(shù)值進(jìn)行控制。
14.如權(quán)利要求12或13所述的液晶定向膜，其中，作為用于控制表面能的官能團(tuán)，使用從下列基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，所說(shuō)有機(jī)基團(tuán)包括三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR；R表示烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)。
15.如權(quán)利要求12～14中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，在構(gòu)成覆膜的分子的末端上含有Si。
16.一種液晶定向膜，其特征在于，其中，一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域?yàn)橥该鞯臉渲?，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極上，并且至少是上述的能量束感應(yīng)性基團(tuán)通過(guò)反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16所述的液晶定向膜，其特征在于，一種能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)被作為側(cè)鏈基團(tuán)引入樹脂膜中。
18.如權(quán)利要求16所述的液晶定向膜，其特征在于，一種能量束感應(yīng)性基團(tuán)、熱反應(yīng)性基團(tuán)和烴基被作為側(cè)鏈基團(tuán)引入樹脂膜中。
19.如權(quán)利要求16所述的液晶定向膜，其特征在于，其中的樹脂膜表面形成線條狀的凹凸結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求16～19中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其特征在于，其中的熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)。
21.如權(quán)利要求16所述的液晶定向膜，其特征在于，作為樹脂膜，使用以下述通式(化1)表示的物質(zhì)，
(化1)
22.一種液晶定向膜的制造方法，該方法包括下述工序在已形成電極的預(yù)定基板表面上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一種在受能量束照射時(shí)能夠產(chǎn)生含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；在上述樹脂膜的表面上，按任意的圖案照射能量束的工序；以及將上述已照射過(guò)的樹脂膜與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si基團(tuán)的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液接觸，然后使用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑洗滌，從而在上述照射過(guò)的部分選擇性地形成一層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜，而且使上述表面活性劑分子中的直鏈狀碳鏈取向固定的工序。
23.如權(quán)利要求22所述的液晶定向膜的制造方法，其中的能量束是從電子束、X射線和波長(zhǎng)為100nm～1μm的光中選擇的至少一種。
24.如權(quán)利要求23所述的液晶定向膜的制造方法，其中的化學(xué)吸附液至少包含一種具有直鏈狀碳鏈和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑以及不會(huì)損壞能量束感應(yīng)性樹脂膜的溶劑。
25.如權(quán)利要求23或24所述的液晶定向膜的制造方法，其中所說(shuō)的能量束是從紫外線、可見光和紅外線中選擇的至少一種光，其中所說(shuō)的能量束感應(yīng)性的樹脂膜是感光性樹脂膜。
26.如權(quán)利要求25所述的液晶定向膜的制造方法，其中所說(shuō)的感光性樹脂膜是一種含有從下述通式(化2)基團(tuán)、(化3)基團(tuán)和(化4)基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)的聚合物膜或單體膜，
(化2)
(化3)
(化4)
27.如權(quán)利要求22～26中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜的制造方法，其中，作為非水系溶劑，使用含有氟碳基團(tuán)的溶劑。
28.一種單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，該方法包含下列工序?qū)⒁研纬呻姌O的基板與一種化學(xué)吸附液接觸，使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面起化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；以及用有機(jī)溶劑洗滌，然后將基板按所希望方向豎立，借此澄干液體從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序。
29.如權(quán)利要求28所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中還包含下列工序，也就是在使分子取向之后，再用一種通過(guò)起偏振片后按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，從而使上述表面活性劑分子的方向按照具有所希望傾角的狀態(tài)而朝特定的方向一致的工序。
30.如權(quán)利要求28或29所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。
31.如權(quán)利要求30所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，將一些分子長(zhǎng)度各異的多種硅烷類表面活性劑混合在一起使用。
32.如權(quán)利要求30或31所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中所說(shuō)的烴基的一部分碳原子具有旋光性。
33.如權(quán)利要求30～32中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在烴基或硅氧烷鍵鏈的末端上含有鹵素原子或甲基(-CH3)、苯基(-C6H5)、氰基(-CN)、羥基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)或三氟化碳基(-CF3)。
34.如權(quán)利要求29所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為曝光用的光，是從436nm、405nm、365nm、254nm和248nm中選擇的至少一種波長(zhǎng)的光。
35.如權(quán)利要求30～34中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，而作為洗滌用的有機(jī)溶劑，使用那些不含水的非水系有機(jī)溶劑。
36.如權(quán)利要求35所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為非水系有機(jī)溶劑，使用含有烷基、氟化碳基或氯化碳基或硅氧烷基的溶劑。
37.如權(quán)利要求28～36中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使表面活性劑分子以其一端固定的工序之前，預(yù)先形成一層含有許多SiO基的覆膜，然后再在該覆膜上形成一種單分子膜狀的覆膜。
38.一種單分子膜狀液晶定向膜的制造方法，其特征在于，它包含下列工序，也就是，首先使用一種含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，而且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑制成一種化學(xué)吸附液，然后將已形成了電極的基板與該化學(xué)吸附液接觸以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與該基板的表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定在基板的表面上。
39.如權(quán)利要求38所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。
40.如權(quán)利要求38或39所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，將一些臨界表面能各異的多種硅類表面活性劑混合在一起使用。
41.如權(quán)利要求38～40中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在碳鏈或硅氧烷鍵鏈的末端或其一部分上引入從下列基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，所說(shuō)有機(jī)基團(tuán)包括三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR；R表示烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)。
42.如權(quán)利要求38～41中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使表面活性劑分子以其一端結(jié)合于基板表面上的工序之后，使用有機(jī)溶劑洗滌，進(jìn)而將基板按所希望方向豎立以澄干液體，以便使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向。
43.如權(quán)利要求42所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使分子取向之后，進(jìn)而通過(guò)起偏振膜進(jìn)行曝光，以便使上述已進(jìn)行取向的分子按照所希望的方向進(jìn)行再取向。
44.如權(quán)利要求42或43所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或異氰酸根合硅烷基的硅烷類表面活性劑，而作為洗滌用的有機(jī)溶劑，使用不含水的非水系有機(jī)溶劑。
45.如權(quán)利要求44所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為非水系有機(jī)溶劑，使用那些含有烷基、氟化碳基或氯化碳基或者硅氧烷基的溶劑。
46.如權(quán)利要求38～45中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使表面活性劑分子以其一端固定的工序之前，預(yù)先進(jìn)行形成含有許多SiO2基的覆膜的工序，然后再在該覆膜之上形成單分子膜狀的覆膜。
47.一種液晶定向膜的制造方法，該方法包含下列工序直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地在已形成電極的預(yù)定基板表面上涂布形成一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；以及至少通過(guò)一種任意的掩膜向上述樹脂膜上照射能量束，以便使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
48.如權(quán)利要求47所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，在使能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)的工序之前或之后，附加一個(gè)通過(guò)加熱來(lái)使熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
49.如權(quán)利要求47或48所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，其中的能量束感應(yīng)性基團(tuán)是感光性基團(tuán)，并且通過(guò)掩膜照射紫外線，以便使樹脂膜的感光性基團(tuán)反應(yīng)，從而使主鏈之間進(jìn)行交聯(lián)，同時(shí)使側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行取向固定。
50.如權(quán)利要求47～49中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，使用起偏振膜或衍射光柵作為掩膜來(lái)進(jìn)行曝光。
51.如權(quán)利要求47～50中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，在進(jìn)行曝光時(shí)，將曝光操作一直進(jìn)行到樹脂膜的表面呈凹凸?fàn)顬橹埂?br> 52.一種液晶顯示裝置，其結(jié)構(gòu)是按順序地形成一對(duì)基板、在該基板表面上的電極以及在該電極表面上的定向膜，而液晶則通過(guò)上述的定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間，其特征在于，
上述至少一方的定向膜是一種由具有直鏈狀碳鏈的硅烷類表面活性劑被化學(xué)吸附在一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性覆膜之上，而且上述直鏈狀的碳鏈按照特定的方向取向而形成的覆膜。
53.一種液晶顯示裝置，該裝置具有下述構(gòu)成，也就是，作為液晶用的定向膜是一種由具有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈的硅烷類表面活性劑構(gòu)成的單分子膜狀的覆膜，而且構(gòu)成上述覆膜的分子具有所希望的傾角并且朝特定的方向一致，同時(shí)以其一端結(jié)合固定在基板表面上，而所說(shuō)的液晶用定向膜直接地或者通過(guò)其他覆膜而間接地形成在已形成了2個(gè)對(duì)置電極的基板表面至少一方的基板具有電極一側(cè)的表面上，而液晶則通過(guò)上述定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間。
54.如權(quán)利要求53所述的液晶顯示裝置，其中，在已形成對(duì)置的2個(gè)電極的基板表面上各自形成上述的覆膜作為定向膜。
55.如權(quán)利要求53或54所述的液晶顯示裝置，其中，基板表面的覆膜含有多處圖案形狀的取向方向各異的部分。
56.如權(quán)利要求53所述的液晶顯示裝置，其中，相反的兩個(gè)電極形成在一方的基板表面上。
57.一種液晶顯示裝置，其特征在于，該裝置具有下述構(gòu)成，也就是，作為液晶用的定向膜是一種由含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分內(nèi)含有至少一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的分子所構(gòu)成的覆膜，而所說(shuō)的液晶用定向膜直接地或者通過(guò)其他覆膜而間接地形成在已形成了2個(gè)對(duì)置電極的基板表面至少一方的基板具有電極一側(cè)的表面上，而液晶則通過(guò)上述定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間。
58.如權(quán)利要求57所述的液晶顯示裝置，其中，在已形成了對(duì)置的2個(gè)電極的基板表面上各自形成上述的覆膜作為定向膜。
59.如權(quán)利要求57或58所述的液晶顯示裝置，其中，基板表面上的覆膜包含多處圖案形狀的取向方向各異的部分。
60.如權(quán)利要求57所述的液晶顯示裝置，其中，對(duì)置的兩個(gè)電極形成在一方的基板表面上。
61.一種液晶顯示裝置，其特征在于，該裝置具有下述構(gòu)成，也就是，一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極上，其中至少是上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)通過(guò)反應(yīng)交聯(lián)而形成的液晶定向膜形成在2個(gè)對(duì)置電極中至少一方的電極上，而液晶則通過(guò)樹脂膜被夾持在2個(gè)對(duì)置電極之間。
62.一種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該方法包含下述工序在一塊具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；在上述樹脂膜的表面上按任意圖案照射能量束的工序；將上述具有已被照射過(guò)的樹脂膜的基板與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液相接觸，然后用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑洗滌，以便在上述照射過(guò)的區(qū)域上選擇性地形成一層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜并且使上述直鏈狀的碳鏈取向固定的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與具有第2電極或電極組的第2基板，按照使二者的電極對(duì)置的方式并且在二者之間保持預(yù)定間隙的定位在一起并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
63.一種液晶顯示裝置的制造方法，該方法包含下述工序?qū)⒁粔K具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后，與一種化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；用有機(jī)溶劑洗滌基板，然后將基板按所希望的方向豎立以澄干液體，從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序；然后利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板，或者與具有第2電極或電極組的第2基板，使電極面朝向內(nèi)側(cè)并按照保持預(yù)定間隙地定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及向上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
64.如權(quán)利要求63所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中，利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述已經(jīng)結(jié)合的表面活性劑的分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序，在此工序中，將一種具有所希望圖案形狀的掩膜疊置在上述的起偏振片之上來(lái)進(jìn)行曝光并將此曝光工序進(jìn)行數(shù)次，以便在同一表面的定向膜內(nèi)形成多個(gè)圖案形狀的取向方向各異的區(qū)域。
65.一種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該方法包含下述工序?qū)⒁粔K具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后，與一種使用含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分內(nèi)至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑制成的化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；用有機(jī)溶劑洗滌基板，然后將基板按所希望的方向豎立以澄干液體，從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板，或者與具有第2電極或電極組的第2基板，使電極面朝向內(nèi)側(cè)并按照保持預(yù)定間隙地定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及向上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
66.如權(quán)利要求65所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中，在使已固定的分子進(jìn)行取向的工序之后，還包括利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序。
67.如權(quán)利要求66所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中，利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述已經(jīng)結(jié)合的表面活性劑的分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定的方向一致的工序，在此工序中，將一種具有所希望圖案形狀的掩膜疊置在上述的起偏振片之上來(lái)進(jìn)行曝光并將此曝光工序進(jìn)行數(shù)次，以便在同一表面的定向膜內(nèi)形成多個(gè)圖案形狀的取向方向各異的部分。
68.一種液晶顯示裝置的制造方法，該方法包含下述工序在一塊具有按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地涂布形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；至少通過(guò)一種任意的掩膜照射一種能量束以使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序；將具有第1電極組的第1基板以及具有與第1電極組相對(duì)應(yīng)地載置的第2電極或電極組的第2基板，按照各自的電極一側(cè)對(duì)置地定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
根據(jù)條約第19條的聲明
1.刪除原先的權(quán)利要求7并將本發(fā)明的第2種液晶定向膜限定為通過(guò)按所希望方向澄干液體而形成的覆膜。對(duì)于如此形成的液晶定向膜，在檢索報(bào)告所舉的公知例中并沒有記載或暗示。
2.刪除原先的權(quán)利要求17，將其合并入原先的權(quán)利要求13中，并將其作為補(bǔ)正后的權(quán)利要求12，這樣就將本發(fā)明的第3種液晶定向膜限定為一種可以控制覆膜臨界表面能的覆膜。對(duì)于具有如此性質(zhì)的特定的液晶定向膜，在檢索報(bào)告所舉的公知例中并沒有記載或暗示。
權(quán)利要求
1.一種液晶定向膜，它是一種由具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑，被化學(xué)吸附在一層已形成在預(yù)定基板表面上并且在受能量束的照射時(shí)能夠生成一種含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜之上，而且上述直鏈狀的碳鏈按特定的方向取向而形成的覆膜。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶定向膜，其中，由上述表面活性劑構(gòu)成的覆膜，通過(guò)一種按線條狀圖形處于上述基板上的共軛鍵而固定在能量束感應(yīng)性樹脂膜上。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶定向膜，其中，上述固定的，由表面活性劑構(gòu)成的覆膜，通過(guò)一種具有硅氧烷鍵的覆膜而固定在能量束感應(yīng)性的樹脂膜上。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中的硅烷類表面活性劑，是一種含有直鏈狀烴基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶定向膜，其中，氯硅烷類表面活性劑的直鏈狀烴基中的氫原子至少有一部分被氟原子取代。
6.如權(quán)利要求4或5所述的液晶定向膜，其中，作為含有直鏈狀烴基和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑，將一些分子長(zhǎng)度各異的多種氯硅烷類表面活性劑混合在一起使用。
7.一種液晶定向膜，它是一種在已形成了所希望電極的基板表面上形成的單分子膜狀覆膜，其特征在于，構(gòu)成上述覆膜的分子具有所希望的傾角，并且朝特定的方向一致并在其一端結(jié)合固定在上述基板表面上。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶定向膜，其中，分子所希望的傾角按下述方法形成，也就是首先使那些構(gòu)成覆膜的分子通過(guò)共價(jià)鍵固定在基板上，然后用有機(jī)溶劑洗滌上述分子，最后將基板按照所希望的方向豎立，通過(guò)澄干液體而使分子形成所希望的傾角。
9.如權(quán)利要求7或8所述的液晶定向膜，其中，構(gòu)成覆膜的分子含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈。
10.如權(quán)利要求9所述的液晶定向膜，其中，碳鏈的一部分碳原子具有旋光性。
11.如權(quán)利要求7～10中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，在構(gòu)成覆膜的分子的兩端上含有Si。
12.如權(quán)利要求7～11中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，構(gòu)成覆膜的分子由一些分子長(zhǎng)度各異的多種化學(xué)吸附分子混合而形成，而且固定的覆膜按分子長(zhǎng)度的水平呈凹凸?fàn)睢?br> 13.一種液晶定向膜，它是一種在已形成了所希望電極的基板表面上形成的單分子膜狀覆膜，其特征在于，構(gòu)成上述覆膜的分子含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中，至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)。
14.如權(quán)利要求13所述的液晶定向膜，其中，作為構(gòu)成覆膜的分子，將臨界表面能各異的多種硅類表面活性劑混合在一起使用，以便使得已固定了的覆膜可以按所希望的臨界表面能的數(shù)值進(jìn)行控制。
15.如權(quán)利要求13或14所述的液晶定向膜，其中，作為用于控制表面能的官能團(tuán)，使用從下列基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，所說(shuō)有機(jī)基團(tuán)包括三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR；R表示烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)。
16.如權(quán)利要求13～15中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，在構(gòu)成覆膜的分子的末端上含有Si。
17.如權(quán)利要求13～16中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其中，覆膜的臨界表面能被控制在15mN/m～56mN/m之間的所希望數(shù)值上。
18.一種液晶定向膜，其特征在于，其中，一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域?yàn)橥该鞯臉渲?，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極上，并且至少是上述的能量束感應(yīng)性基團(tuán)通過(guò)反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)。
19.如權(quán)利要求18所述的液晶定向膜，其特征在于，一種能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)被作為側(cè)鏈基團(tuán)引入樹脂膜中。
20.如權(quán)利要求18所述的液晶定向膜，其特征在于，一種能量束感應(yīng)性基團(tuán)、熱反應(yīng)性基團(tuán)和烴基被作為側(cè)鏈基團(tuán)引入樹脂膜中。
21.如權(quán)利要求18所述的液晶定向膜，其特征在于，其中的樹脂膜表面形成線條狀的凹凸結(jié)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求18～21中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜，其特征在于，其中的熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)。
23.如權(quán)利要求18所述的液晶定向膜，其特征在于，作為樹脂膜，使用以下述通式(化1)表示的物質(zhì)，
(化1)
24.一種液晶定向膜的制造方法，該方法包括下述工序在已形成電極的預(yù)定基板表面上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一種在受能量束照射時(shí)能夠產(chǎn)生含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；在上述樹脂膜的表面上，按任意的圖案照射能量束的工序；以及將上述已照射過(guò)的樹脂膜與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si基團(tuán)的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液接觸，然后使用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑洗滌，從而在上述照射過(guò)的部分選擇性地形成一層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜，而且使上述表面活性劑分子中的直鏈狀碳鏈取向固定的工序。
25.如權(quán)利要求24所述的液晶定向膜的制造方法，其中的能量束是從電子束、X射線和波長(zhǎng)為100nm～1μm的光中選擇的至少一種。
26.如權(quán)利要求25所述的液晶定向膜的制造方法，其中的化學(xué)吸附液至少包含一種具有直鏈狀碳鏈和氯甲硅烷基的氯硅烷類表面活性劑以及不會(huì)損壞能量束感應(yīng)性樹脂膜的溶劑。
27.如權(quán)利要求25或26所述的液晶定向膜的制造方法，其中所說(shuō)的能量束是從紫外線、可見光和紅外線中選擇的至少一種光，其中所說(shuō)的能量束感應(yīng)性的樹脂膜是感光性樹脂膜。
28.如權(quán)利要求27所述的液晶定向膜的制造方法，其中所說(shuō)的感光性樹脂膜是一種含有從下述通式(化2)基團(tuán)、(化3)基團(tuán)和(化4)基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)的聚合物膜或單體膜，
(化2)
(化3)
(化4)
29.如權(quán)利要求24～28中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜的制造方法，其中，作為非水系溶劑，使用含有氟碳基團(tuán)的溶劑。
30.一種單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，該方法包含下列工序?qū)⒁研纬呻姌O的基板與一種化學(xué)吸附液接觸，使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面起化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；以及用有機(jī)溶劑洗滌，然后將基板按所希望方向豎立，借此澄干液體從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序。
31.如權(quán)利要求30所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中還包含下列工序，也就是在使分子取向之后，再用一種通過(guò)起偏振片后按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，從而使上述表面活性劑分子的方向按照具有所希望傾角的狀態(tài)而朝特定的方向一致的工序。
32.如權(quán)利要求30或31所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。
33.如權(quán)利要求32所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基，或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，將一些分子長(zhǎng)度各異的多種硅烷類表面活性劑混合在一起使用。
34.如權(quán)利要求32或33所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中所說(shuō)的烴基的一部分碳原子具有旋光性。
35.如權(quán)利要求32～34中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在烴基或硅氧烷鍵鏈的末端上含有鹵素原子或甲基(-CH3)、苯基(-C6H5)、氰基(-CN)、羥基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)或三氟化碳基(-CF3)。
36.如權(quán)利要求31所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為曝光用的光，是從436nm、405nm、365nm、254nm和248nm中選擇的至少一種波長(zhǎng)的光。
37.如權(quán)利要求32～36中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀烴基或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑，而作為洗滌用的有機(jī)溶劑，使用那些不含水的非水系有機(jī)溶劑。
38.如權(quán)利要求37所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為非水系有機(jī)溶劑，使用含有烷基、氯化碳基或氯化碳基或硅氧烷基的溶劑。
39.如權(quán)利要求30～38中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使表面活性劑分子以其一端固定的工序之前，預(yù)先形成一層含有許多SiO基的覆膜，然后再在該覆膜上形成一種單分子膜狀的覆膜。
40.一種單分子膜狀液晶定向膜的制造方法，其特征在于，它包含下列工序，也就是，首先使用一種含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，而且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分中至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑制成一種化學(xué)吸附液，然后將已形成了電極的基板與該化學(xué)吸附液接觸以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與該基板的表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定在基板的表面上。
41.如權(quán)利要求40所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或者烷氧基甲硅烷基或異氰酸根合甲硅烷基的硅烷類表面活性劑。
42.如權(quán)利要求40或41所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，將一些臨界表面能各異的多種聚硅氧烷類表面活性劑混合在一起使用。
43.如權(quán)利要求40～42中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在碳鏈或硅氧烷鍵鏈的末端或其一部分上引入從下列基團(tuán)中選擇的至少一種有機(jī)基團(tuán)，所說(shuō)有機(jī)基團(tuán)包括三氟化碳基(-CF3)、甲基(-CH3)、乙烯基(-CH＝CH2)、烯丙基(-CH＝CH-)、乙炔基(碳-碳三重鍵)、苯基(-C6H5)、芳基(-C6H4-)、鹵素原子、烷氧基(-OR；R表示烷基)、氰基(-CN)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)、羰基(＝CO)、酯基(-COO-)和羧基(-COOH)。
44.如權(quán)利要求40～43中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使表面活性劑分子以其一端結(jié)合于基板表面上的工序之后，使用有機(jī)溶劑洗滌，進(jìn)而將基板按所希望方向豎立以進(jìn)行澄干液體，以便使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向。
45.如權(quán)利要求44所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使分子取向之后，進(jìn)而通過(guò)起偏振膜進(jìn)行曝光，以便使上述已進(jìn)行取向的分子按照所希望的方向進(jìn)行再取向。
46.如權(quán)利要求44或45所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為表面活性劑，使用那些含有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈和氯甲硅烷基或異氰酸根合硅烷基的硅烷類表面活性劑，而作為洗滌用的有機(jī)溶劑，使用不含水的非水系有機(jī)溶劑。
47.如權(quán)利要求46所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，作為非水系有機(jī)溶劑，使用那些含有烷基、氟化碳基或氯化碳基或者硅氧烷基的溶劑。
48.如權(quán)利要求40～47中任一項(xiàng)所述的單分子膜狀的液晶定向膜的制造方法，其中，在使表面活性劑分子以其一端固定的工序之前，預(yù)先進(jìn)行形成含有許多SiO2基的覆膜的工序，然后再在該覆膜之上形成單分子膜狀的覆膜。
49.一種液晶定向膜的制造方法，該方法包含下列工序直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地在已形成電極的預(yù)定基板表面上涂布形成一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；以及至少通過(guò)一種任意的掩膜向上述樹脂膜上照射能量束，以便使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
50.如權(quán)利要求49所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，在使能量束感應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)交聯(lián)的工序之前或之后，附加一個(gè)通過(guò)加熱來(lái)使熱反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序。
51.如權(quán)利要求49或50所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，其中的能量束感應(yīng)性基團(tuán)是感光性基團(tuán)，并且通過(guò)掩膜照射紫外線，以便使樹脂膜的感光性基團(tuán)反應(yīng)，從而使主鏈之間進(jìn)行交聯(lián)，同時(shí)使側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行取向固定。
52.如權(quán)利要求49～51中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，使用起偏振膜或衍射光柵作為掩膜來(lái)進(jìn)行曝光。
53.如權(quán)利要求49～52中任一項(xiàng)所述的液晶定向膜的制造方法，其特征在于，在進(jìn)行曝光時(shí)，將曝光操作一直進(jìn)行到樹脂膜的表面呈凹凸?fàn)顬橹埂?br> 54.一種液晶顯示裝置，其結(jié)構(gòu)是按順序地形成一對(duì)基板、在該基板表面上的電極以及在該電極表面上的定向膜，而液晶則通過(guò)上述的定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間，其特征在于，
上述至少一方的定向膜是一種由具有直鏈狀碳鏈的硅烷類表面活性劑被化學(xué)吸附在一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性覆膜之上，而且上述直鏈狀的碳鏈按照特定的方向取向而形成的覆膜。
55.一種液晶顯示裝置，該裝置具有下述構(gòu)成，也就是，作為液晶用的定向膜是一種由具有直鏈狀碳鏈或硅氧烷鍵鏈的硅烷類表面活性劑構(gòu)成的單分子膜狀的覆膜，而且構(gòu)成上述覆膜的分子具有所希望的傾角并且朝特定的方向一致，同時(shí)以其一端結(jié)合固定在基板表面上，而所說(shuō)的液晶用定向膜直接地或者通過(guò)其他覆膜而間接地形成在已形成了2個(gè)對(duì)置電極的基板表面至少一方的基板具有電極一側(cè)的表面上，而液晶則通過(guò)上述定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間。
56.如權(quán)利要求55所述的液晶顯示裝置，其中，在已形成對(duì)置的2個(gè)電極的基板表面上各自形成上述的覆膜作為定向膜。
57.如權(quán)利要求55或56所述的液晶顯示裝置，其中，基板表面的覆膜含有多處圖案形狀的取向方向各異的部分。
58.如權(quán)利要求55所述的液晶顯示裝置，其中，相反的兩個(gè)電極形成在一方的基板表面上。
59.一種液晶顯示裝置，其特征在于，該裝置具有下述構(gòu)成，也就是，作為液晶用的定向膜是一種由含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分內(nèi)含有至少一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的分子所構(gòu)成的覆膜，而所說(shuō)的液晶用定向膜直接地或者通過(guò)其他覆膜而間接地形成在已形成了2個(gè)對(duì)置電極的基板表面至少一方的基板具有電極一側(cè)的表面上，而液晶則通過(guò)上述定向膜被夾持在上述2個(gè)對(duì)置的電極之間。
60.如權(quán)利要求59所述的液晶顯示裝置，其中，在已形成了對(duì)置的2個(gè)電極的基板表面上各自形成上述的覆膜作為定向膜。
61.如權(quán)利要求59或60所述的液晶顯示裝置，其中，基板表面上的覆膜包含多處圖案形狀的取向方向各異的部分。
62.如權(quán)利要求59所述的液晶顯示裝置，其中，對(duì)置的兩個(gè)電極形成在一方的基板表面上。
63.一種液晶顯示裝置，其特征在于，該裝置具有下述構(gòu)成，也就是，一種具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地形成在電極上，其中至少是上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)通過(guò)反應(yīng)交聯(lián)而形成的液晶定向膜形成在2個(gè)對(duì)置電極中至少一方的電極上，而液晶則通過(guò)樹脂膜被夾持在2個(gè)對(duì)置電極之間。
64.一種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該方法包含下述工序在一塊具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地，涂布形成一層在受能量束照射時(shí)能夠生成含有活潑氫的官能團(tuán)的能量束感應(yīng)性樹脂膜的工序；在上述樹脂膜的表面上按任意圖案照射能量束的工序；將上述具有已被照射過(guò)的樹脂膜的基板與一種包含具有直鏈狀碳鏈和Si的硅烷類表面活性劑的化學(xué)吸附液相接觸，然后用一種不能溶解上述樹脂膜的溶劑洗滌，以便在上述照射過(guò)的區(qū)域上選擇性地形成一層由上述表面活性劑構(gòu)成的單分子膜并且使上述直鏈狀的碳鏈取向固定的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與具有第2電極或電極組的第2基板，按照使二者的電極對(duì)置的方式并且在二者之間保持預(yù)定間隙的定位在一起并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
65.一種液晶顯示裝置的制造方法，該方法包含下述工序?qū)⒁粔K具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后，與一種化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；用有機(jī)溶劑洗滌基板，然后將基板按所希望的方向豎立以進(jìn)行澄干液體，從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序；然后利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板，或者與具有第2電極或電極組的第2基板，使電極面朝向內(nèi)側(cè)并按照保持預(yù)定間隙的定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及向上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
66.如權(quán)利要求65所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中，利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述已經(jīng)結(jié)合了的表面活性劑的分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝著特定方向一致的工序，在此工序中，將一種具有所希望圖案形狀的掩膜疊置在上述的起偏振片之上來(lái)進(jìn)行曝光并將此曝光工序進(jìn)行數(shù)次，以便在同一表面的定向膜內(nèi)形成多個(gè)圖案形狀的取向方向各異的區(qū)域。
67.一種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該方法包含下述工序?qū)⒁粔K具有預(yù)先已按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板，直接地或者在形成任意的薄膜之后，與一種使用含有碳鏈或硅氧烷鍵鏈，并且在上述碳鏈或硅氧烷鍵鏈的至少一部分內(nèi)至少含有一種能夠控制覆膜表面能的官能團(tuán)的硅烷類表面活性劑制成的化學(xué)吸附液相接觸，以便使上述吸附液中的表面活性劑分子與基板表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并使上述表面活性劑分子以其一端結(jié)合固定于基板表面上的工序；用有機(jī)溶劑洗滌基板，然后將基板按所希望的方向豎立以進(jìn)行澄干液體，從而使上述已固定的分子按照澄干液體的方向取向的工序；將上述具有第1電極組的第1基板與第2基板，或者與具有第2電極或電極組的第2基板，使電極面朝向內(nèi)側(cè)并按照保持預(yù)定間隙的定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及向上述第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
68.如權(quán)利要求67所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中，在使已固定的分子進(jìn)行取向的工序之后，還包括利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述表面活性劑分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝特定方向一致的工序。
69.如權(quán)利要求68所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中，利用一種通過(guò)起偏振片而按所希望方向偏振的光進(jìn)行曝光，以便使上述已經(jīng)結(jié)合的表面活性劑的分子的方向按照一種具有所希望傾角的狀態(tài)，朝著特定的方向一致的工序，在此工序中，將一種具有所希望圖案形狀的掩膜疊置在上述的起偏振片之上來(lái)進(jìn)行曝光并將此曝光工序進(jìn)行數(shù)次，以便在同一表面的定向膜內(nèi)形成多個(gè)圖案形狀的取向方向各異的部分。
70.一種液晶顯示裝置的制造方法，該方法包含下述工序在一塊具有按矩陣狀載置著第1電極組的第1基板上，直接地或者通過(guò)任意的薄膜間接地涂布形成一層具有能量束感應(yīng)性基團(tuán)和熱反應(yīng)性基團(tuán)并在可見光區(qū)域透明的樹脂膜的工序；至少通過(guò)一種任意的掩膜照射一種能量束以使上述能量束感應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)交聯(lián)的工序；將具有第1電極組的第1基板以及具有與第1電極組相對(duì)應(yīng)地載置的第2電極或電極組的第2基板，按照各自的電極一側(cè)對(duì)置地定位并進(jìn)行粘結(jié)固定的工序；以及在第1與第2基板之間注入預(yù)定液晶的工序。
全文摘要
在已形成透明電極的玻璃基板1上,作為能量束感應(yīng)性樹脂(例如感光性樹脂),涂布一種以酚醛清漆為主成分并配合有萘醌二疊氮化物類感光劑的正性抗蝕劑,將其干燥以形成一層0.1～0.2μm厚的感光性膜。然后通過(guò)掩膜用紫外線(365nm)曝光,從而在曝光區(qū)2′的抗蝕劑與空氣中的水分反應(yīng)并生成－COOH基。在此處,使H3(CH2)18SiCl3進(jìn)行脫鹽酸反應(yīng),形成了含有單分子膜碳鏈8的化學(xué)吸附單分子膜6,將其作為液晶定向膜。從而提供了一種能以高生成率制成一種不需要摩擦處理的,適用于液晶顯示屏中均勻而且薄的定向膜的方法以及制造使用這種定向膜的顯示屏的方法。
文檔編號(hào)C09K19/00GK1200815SQ9719122
公開日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1997年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月10日
發(fā)明者小川一文 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社