JPH0959404A - 感光性化学物質膜の改質方法 - Google Patents
感光性化学物質膜の改質方法Info
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-
- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スペクトル強度比を一定のものとして露光量
を制御し、液晶配向膜のプリチルト角の調整を容易にか
つより精度よく行い、しかも感光性化学物質に所望の性
質を付与できる感光性化学物質の改質方法の提供。 【解決手段】 感光性化学物質の光化学反応により感光
性化学物質膜のパターンを形成する方法である。この方
法において、２００〜３００ｎｍの間に略単一波長の線
スペクトルを有する光源、例えば、低圧水銀灯、レーザ
ー光灯から発した光を感光性化学物質にパターン状に照
射し、感光性化学物質の反応量を制御する。また、感光
性化学物質に３００ｎｍ以上の波長を有する光を照射
し、感光性化学物質に活性酸素を発生する反応を選択的
に生じさせる。また、所望の官能基を含む雰囲気ガス中
で感光性化学物質に紫外線を照射し、光化学反応による
感光性化学物質の分解反応により生じたラジカルの位置
に官能基を導入する。
を制御し、液晶配向膜のプリチルト角の調整を容易にか
つより精度よく行い、しかも感光性化学物質に所望の性
質を付与できる感光性化学物質の改質方法の提供。 【解決手段】 感光性化学物質の光化学反応により感光
性化学物質膜のパターンを形成する方法である。この方
法において、２００〜３００ｎｍの間に略単一波長の線
スペクトルを有する光源、例えば、低圧水銀灯、レーザ
ー光灯から発した光を感光性化学物質にパターン状に照
射し、感光性化学物質の反応量を制御する。また、感光
性化学物質に３００ｎｍ以上の波長を有する光を照射
し、感光性化学物質に活性酸素を発生する反応を選択的
に生じさせる。また、所望の官能基を含む雰囲気ガス中
で感光性化学物質に紫外線を照射し、光化学反応による
感光性化学物質の分解反応により生じたラジカルの位置
に官能基を導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光性化学物質膜
の改質方法に係り、特に紫外線照射により液晶配向膜を
パターン状に改質し、マルチドメインを形成するのに有
効な技術に関する。
の改質方法に係り、特に紫外線照射により液晶配向膜を
パターン状に改質し、マルチドメインを形成するのに有
効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶配向膜において最も基本的な配向特
性は、ラビングで規制された配向方向に沿って液晶分子
長軸が配向することである。水平配向において、無電界
状態で液晶分子長軸を基板と平行に配向させると、電圧
印加時にティルトドメインと呼ばれるディスクリネーシ
ョンが発生する。この現象は液晶分子が立ち上がる際
に、左右何れ回りでもエネルギー的に等価となるためで
ある。そこで、これを防ぐために無電界の状態で液晶分
子が基板面から若干立ち上がった配向（傾斜配向）をさ
せる必要があり、この傾斜角をプリチルト角と呼んでい
る。
性は、ラビングで規制された配向方向に沿って液晶分子
長軸が配向することである。水平配向において、無電界
状態で液晶分子長軸を基板と平行に配向させると、電圧
印加時にティルトドメインと呼ばれるディスクリネーシ
ョンが発生する。この現象は液晶分子が立ち上がる際
に、左右何れ回りでもエネルギー的に等価となるためで
ある。そこで、これを防ぐために無電界の状態で液晶分
子が基板面から若干立ち上がった配向（傾斜配向）をさ
せる必要があり、この傾斜角をプリチルト角と呼んでい
る。
【０００３】プリチルト角は、液晶表示素子の電気光学
特性に大きな影響を及ぼし、各種の液晶表示素子により
各々特有の値が要求されている。したがって、液晶配向
膜のプリチルト角を所定の値に調整できることが必要と
なる。液晶配向膜として使用されているポリイミドの薄
膜の場合、セルを組み立てる前に深紫外光を照射する
と、セル組み立てた後注入する液晶分子のプリチルト角
が減少することが知られている。この特性を利用して液
晶セルの一画素を二分割して各々異なったプリチルト角
を有する素子を作製し、視野角を改善した液晶表示装置
が提案されている。
特性に大きな影響を及ぼし、各種の液晶表示素子により
各々特有の値が要求されている。したがって、液晶配向
膜のプリチルト角を所定の値に調整できることが必要と
なる。液晶配向膜として使用されているポリイミドの薄
膜の場合、セルを組み立てる前に深紫外光を照射する
と、セル組み立てた後注入する液晶分子のプリチルト角
が減少することが知られている。この特性を利用して液
晶セルの一画素を二分割して各々異なったプリチルト角
を有する素子を作製し、視野角を改善した液晶表示装置
が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリチ
ルト角は紫外線量に応じて減少することは判明している
が、従来使用されている水銀キセノンランプでは紫外線
のスペクトル強度比が不安定であることに起因してプリ
チルト角を所定の値に調整するための露光量を決定する
ことができない等の問題があった。また、紫外線を照射
しすぎると、配向が悪化する等の問題があり、プリチル
ト角の調整をより精度よく行なえる技術が要望されてい
る。さらに紫外線を照射した部分には紫外線を照射しな
い部分と異なった電位が生じ、駆動電圧の相違や画像の
焼付等の問題を引き起こすことがあるため、感光性化学
物質に対して所望の性質を付与することができる技術が
要望されていた。
ルト角は紫外線量に応じて減少することは判明している
が、従来使用されている水銀キセノンランプでは紫外線
のスペクトル強度比が不安定であることに起因してプリ
チルト角を所定の値に調整するための露光量を決定する
ことができない等の問題があった。また、紫外線を照射
しすぎると、配向が悪化する等の問題があり、プリチル
ト角の調整をより精度よく行なえる技術が要望されてい
る。さらに紫外線を照射した部分には紫外線を照射しな
い部分と異なった電位が生じ、駆動電圧の相違や画像の
焼付等の問題を引き起こすことがあるため、感光性化学
物質に対して所望の性質を付与することができる技術が
要望されていた。
【０００５】本発明の第１の目的は、スペクトル強度比
を一定のものとして露光量を制御し、液晶配向膜のプリ
チルト角の調整を容易なものとすることができる感光性
化学物質膜の改質方法を提供することにある。
を一定のものとして露光量を制御し、液晶配向膜のプリ
チルト角の調整を容易なものとすることができる感光性
化学物質膜の改質方法を提供することにある。
【０００６】本発明の第２の目的は、プリチルト角の調
整をより精度よく行うことができる感光性化学物質膜の
改質方法を提供することにある。
整をより精度よく行うことができる感光性化学物質膜の
改質方法を提供することにある。
【０００７】本発明の第３の目的は、感光性化学物質に
対して所望の性質を付与することができる感光性化学物
質膜の改質方法を提供することにある。
対して所望の性質を付与することができる感光性化学物
質膜の改質方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した本発明の第１の
目的は、感光性化学物質の光化学反応により感光性化学
物質膜のパターンを形成する方法において、２００〜３
００ｎｍの間に略単一波長の線スペクトルを有する光源
から発した光を前記感光性物質にパターン状に照射し、
感光性化学物質の反応量を制御する感光性化学物質膜の
改質方法によって達成される。
目的は、感光性化学物質の光化学反応により感光性化学
物質膜のパターンを形成する方法において、２００〜３
００ｎｍの間に略単一波長の線スペクトルを有する光源
から発した光を前記感光性物質にパターン状に照射し、
感光性化学物質の反応量を制御する感光性化学物質膜の
改質方法によって達成される。
【０００９】この発明においては、２００〜３００ｎｍ
の間の略単一波長の線スペクトルを発光するレーザー灯
あるいは低圧水銀灯を光源とすることによって、光量測
定が再現性よく行え、反応経路がより明確になることに
よって反応制御が精度よく行える。低圧水銀灯のスペク
トルは、大部分が深紫外線のエネルギーに相当する水銀
原子の長寿命の準安定状態からの発光に相当し、電気エ
ネルギーの多くが非常に単色性の強い深紫外線の形で高
い効率で変換される。
の間の略単一波長の線スペクトルを発光するレーザー灯
あるいは低圧水銀灯を光源とすることによって、光量測
定が再現性よく行え、反応経路がより明確になることに
よって反応制御が精度よく行える。低圧水銀灯のスペク
トルは、大部分が深紫外線のエネルギーに相当する水銀
原子の長寿命の準安定状態からの発光に相当し、電気エ
ネルギーの多くが非常に単色性の強い深紫外線の形で高
い効率で変換される。
【００１０】上記した本発明の第２の目的は、感光性化
学物質の光化学反応により感光性化学物質膜のパターン
を形成する方法において、前記感光性化学物質に３００
ｎｍ以上の波長を有する光を照射し、感光性化学物質に
活性酸素を発生する反応を選択的に生じさせる感光性化
学物質膜の改質方法によって達成される。
学物質の光化学反応により感光性化学物質膜のパターン
を形成する方法において、前記感光性化学物質に３００
ｎｍ以上の波長を有する光を照射し、感光性化学物質に
活性酸素を発生する反応を選択的に生じさせる感光性化
学物質膜の改質方法によって達成される。
【００１１】この発明においては、活性酸素は、通常活
性化エネルギーが大きく、起こりにくい反応を容易に引
き起こすことができ、この反応によってラジカル生成を
起源とする一連の反応とは別の反応が起こっていれば、
これらを分離し、反応を制御することができることにな
る。特にプリチルト角の変化に対し酸素の反応への寄与
が必要であるから、酸素の反応を制御できれば、プリチ
ルト角の調整が容易となる。
性化エネルギーが大きく、起こりにくい反応を容易に引
き起こすことができ、この反応によってラジカル生成を
起源とする一連の反応とは別の反応が起こっていれば、
これらを分離し、反応を制御することができることにな
る。特にプリチルト角の変化に対し酸素の反応への寄与
が必要であるから、酸素の反応を制御できれば、プリチ
ルト角の調整が容易となる。
【００１２】上記した本発明の第３の目的は、感光性化
学物質の光化学反応により感光性化学物質膜をパターン
を形成する方法において、所望の官能基を含む雰囲気ガ
ス中で前記感光性化学物質に紫外線を照射し、光化学反
応による感光性化学物質の分解反応により生じたラジカ
ルの位置に前記官能基を導入する感光性化物質の改質方
法によって達成される。
学物質の光化学反応により感光性化学物質膜をパターン
を形成する方法において、所望の官能基を含む雰囲気ガ
ス中で前記感光性化学物質に紫外線を照射し、光化学反
応による感光性化学物質の分解反応により生じたラジカ
ルの位置に前記官能基を導入する感光性化物質の改質方
法によって達成される。
【００１３】この発明においては、感光性化学物質に所
望の官能基を導入すると、感光性化学物質に官能基に起
因する所望の性質を付与することができる。
望の官能基を導入すると、感光性化学物質に官能基に起
因する所望の性質を付与することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明における最も望ましい態様
は、感光性化学物質の光化学反応により感光性化学物質
膜のパターンを形成する方法において、低圧水銀灯ある
いはレーザーが発する選択された波長の深紫外線を光源
とし、前記感光性化学物質にパターン状に深紫外線を照
射し、感光性化学物質の吸収波長を調整し、感光性化学
物質の分解反応量を制御すると共に感光性化学物質に対
する紫外線照射時に感光性化学物質によって活性酸素を
発生させて化学物質の酸化を行なうことである。
は、感光性化学物質の光化学反応により感光性化学物質
膜のパターンを形成する方法において、低圧水銀灯ある
いはレーザーが発する選択された波長の深紫外線を光源
とし、前記感光性化学物質にパターン状に深紫外線を照
射し、感光性化学物質の吸収波長を調整し、感光性化学
物質の分解反応量を制御すると共に感光性化学物質に対
する紫外線照射時に感光性化学物質によって活性酸素を
発生させて化学物質の酸化を行なうことである。
【００１５】この態様では、低圧水銀灯あるいはレーザ
ーが発する選択された波長の深紫外線を光源とすること
によって、単色性の強い深紫外線が高い効率が得られ、
光量測定が再現性よく行え、しかもプリチルト角の変化
に対し酸素の反応への寄与が必要であるから、再現性よ
く酸素の反応を制御でき、プリチルト角の調整がより容
易となる。
ーが発する選択された波長の深紫外線を光源とすること
によって、単色性の強い深紫外線が高い効率が得られ、
光量測定が再現性よく行え、しかもプリチルト角の変化
に対し酸素の反応への寄与が必要であるから、再現性よ
く酸素の反応を制御でき、プリチルト角の調整がより容
易となる。
【００１６】また、本発明の最も望ましい態様は、感光
性化学物質の光化学反応により感光性化学物質膜のパタ
ーンを形成する方法において、低圧水銀灯が発する選択
された波長の深紫外線を光源とし、前記感光性化学物質
にパターン状に深紫外線を照射し、感光性化学物質の反
応量を制御すると共に雰囲気ガス中で前記感光性化学物
質にパターン状に紫外線を照射し、光化学反応による感
光性化学物質の分解反応により生じたラジカルの位置に
新たな官能基を導入する態様である。
性化学物質の光化学反応により感光性化学物質膜のパタ
ーンを形成する方法において、低圧水銀灯が発する選択
された波長の深紫外線を光源とし、前記感光性化学物質
にパターン状に深紫外線を照射し、感光性化学物質の反
応量を制御すると共に雰囲気ガス中で前記感光性化学物
質にパターン状に紫外線を照射し、光化学反応による感
光性化学物質の分解反応により生じたラジカルの位置に
新たな官能基を導入する態様である。
【００１７】この態様では、低圧水銀灯が発する選択さ
れた波長の深紫外線を光源とすることによって、単色性
の強い深紫外線が高い効率が得られ、光量測定が再現性
よく行え、しかも感光性化学物質に再現性よく所望の官
能基を導入して感光性化学物質に所望の性質を付与でき
る。
れた波長の深紫外線を光源とすることによって、単色性
の強い深紫外線が高い効率が得られ、光量測定が再現性
よく行え、しかも感光性化学物質に再現性よく所望の官
能基を導入して感光性化学物質に所望の性質を付与でき
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明する。図１は、高圧水銀キセノンランプ光源とし、
深紫外線露光に用いるために３００ｎｍ以上の長波長光
を除去するダイクロイックフイルタを組み込んだ従来の
マスクアライナー装置の光源スペクトルである。（３Ｋ
Ｗ水銀キセノンランプ−Ａ：２００時間点灯後） 図１において、２５０ｎｍ付近のスペクトル強度は相対
的に小さく、またフイルタの特性上、２９０ｎｍ付近の
スペクトルを充分に除去することができず、大きな強度
を示している。
説明する。図１は、高圧水銀キセノンランプ光源とし、
深紫外線露光に用いるために３００ｎｍ以上の長波長光
を除去するダイクロイックフイルタを組み込んだ従来の
マスクアライナー装置の光源スペクトルである。（３Ｋ
Ｗ水銀キセノンランプ−Ａ：２００時間点灯後） 図１において、２５０ｎｍ付近のスペクトル強度は相対
的に小さく、またフイルタの特性上、２９０ｎｍ付近の
スペクトルを充分に除去することができず、大きな強度
を示している。
【００１９】図２はこのマスクライナーの高圧キセノン
ランプを同一品番の他のランプと交換してスペクトルを
比較したものである。（３ＫＷ水銀キセノンランプ−
Ｂ：新品） 図１及び図２から明らかなように、ランプ
の個体差が大きく、２９０ｎｍ付近のスペクトル成分と
２５０ｎｍ付近のスペクトル成分の積分強度比は図１で
測定したランプでは、２８．９％、図２で測定したラン
プでは６．６％と大きく異なっている。また、ランプを
長時間を点灯すると、特に短波長のスペクトル強度が速
く劣化することが知られておりランプのスペクトル管理
が困難であることがわかる。
ランプを同一品番の他のランプと交換してスペクトルを
比較したものである。（３ＫＷ水銀キセノンランプ−
Ｂ：新品） 図１及び図２から明らかなように、ランプ
の個体差が大きく、２９０ｎｍ付近のスペクトル成分と
２５０ｎｍ付近のスペクトル成分の積分強度比は図１で
測定したランプでは、２８．９％、図２で測定したラン
プでは６．６％と大きく異なっている。また、ランプを
長時間を点灯すると、特に短波長のスペクトル強度が速
く劣化することが知られておりランプのスペクトル管理
が困難であることがわかる。
【００２０】これらの緒問題は、水銀キセノンランプ光
源のスペクトルが多数の線スペクトルから成り立ってお
り、スペクトルの強度比の不安定さによって引き起こさ
れていることがわかる。これはランプの内部が非常に高
圧となっており、原子同士の衝突によって、放電で励起
された原子の高いエネルギー状態から多数の低エネルギ
ーの電子状態へ無輻射遷移した後、これら多数の電子状
態から発生するためであり、高圧放電管を光源として用
いる限り原理的には避けることができない。
源のスペクトルが多数の線スペクトルから成り立ってお
り、スペクトルの強度比の不安定さによって引き起こさ
れていることがわかる。これはランプの内部が非常に高
圧となっており、原子同士の衝突によって、放電で励起
された原子の高いエネルギー状態から多数の低エネルギ
ーの電子状態へ無輻射遷移した後、これら多数の電子状
態から発生するためであり、高圧放電管を光源として用
いる限り原理的には避けることができない。
【００２１】その結果、深紫外線の発光効率は非常に低
く、１％以下と見積もられ、無効にに消費されたエネル
ギーは最終的には露光部分の温度上昇等の弊害をもたら
すため、冷却装置や光学系フイルタ等の付帯設備を設け
必要が生じるので、装置が大型化かつ複雑化する。ま
た、水銀キセノンランプ本体を構成する石英管内部は非
常に高圧となるので取扱いには危険が伴う。また、光源
スペクトルが多数の線スペクトルから成り立っているた
め、光量の測定を再現性よく行うことは困難である。さ
らに複数のスペクトルを持った光源によって感光性化学
物質は複数の励起状態に励起され、その結果、複数の状
態から反応が開始されるので、反応経路が複雑化するこ
とが考えられる。
く、１％以下と見積もられ、無効にに消費されたエネル
ギーは最終的には露光部分の温度上昇等の弊害をもたら
すため、冷却装置や光学系フイルタ等の付帯設備を設け
必要が生じるので、装置が大型化かつ複雑化する。ま
た、水銀キセノンランプ本体を構成する石英管内部は非
常に高圧となるので取扱いには危険が伴う。また、光源
スペクトルが多数の線スペクトルから成り立っているた
め、光量の測定を再現性よく行うことは困難である。さ
らに複数のスペクトルを持った光源によって感光性化学
物質は複数の励起状態に励起され、その結果、複数の状
態から反応が開始されるので、反応経路が複雑化するこ
とが考えられる。
【００２２】本発明においては、深紫外線の光源とし
て、例えば、低圧水銀灯を用いる。この低圧水銀灯で
は、放電に与えた電気エネルギーの多くが励起された水
銀原子の２５３．７ｎｍの深紫外線のエネルギーに相当
する長寿命の準安定状態から発光するため非常に単色性
の高い２５３．７ｎｍの深紫外線が２０％前後の高い効
率が得られる。図３に低圧水銀灯のスペクトルを示す
が、２５３．７ｎｍ光の他に１８４．９ｎｍの強い真空
紫外光も同時に放出される。
て、例えば、低圧水銀灯を用いる。この低圧水銀灯で
は、放電に与えた電気エネルギーの多くが励起された水
銀原子の２５３．７ｎｍの深紫外線のエネルギーに相当
する長寿命の準安定状態から発光するため非常に単色性
の高い２５３．７ｎｍの深紫外線が２０％前後の高い効
率が得られる。図３に低圧水銀灯のスペクトルを示す
が、２５３．７ｎｍ光の他に１８４．９ｎｍの強い真空
紫外光も同時に放出される。
【００２３】しかし、この１８４．９ｎｍの光は放電管
に使用される石英中の不純物によって強く吸収させるこ
とができる他、大気中の酸素によって強い吸収を受ける
ため、この波長の光を利用しない場合容易に除去するこ
とができる。したがって、低圧水銀灯を光源とすること
によって光量測定を再現性よく行うことができ、反応経
路をより明確にすることによって反応制御を精度よく行
うことができるようになる。
に使用される石英中の不純物によって強く吸収させるこ
とができる他、大気中の酸素によって強い吸収を受ける
ため、この波長の光を利用しない場合容易に除去するこ
とができる。したがって、低圧水銀灯を光源とすること
によって光量測定を再現性よく行うことができ、反応経
路をより明確にすることによって反応制御を精度よく行
うことができるようになる。
【００２４】なお、本発明においては、光源として上記
した低圧水銀灯の他にレーザ灯を用いることもできる。
レーザ灯では、単一スペクトルの光源であるため反応制
御がしやすく、また、波長が一定の範囲にあり、特定の
吸収が生じることから、低圧水銀灯と同様な効果を発揮
することができる。
した低圧水銀灯の他にレーザ灯を用いることもできる。
レーザ灯では、単一スペクトルの光源であるため反応制
御がしやすく、また、波長が一定の範囲にあり、特定の
吸収が生じることから、低圧水銀灯と同様な効果を発揮
することができる。
【００２５】しかし化合物によっては、目的の反応経路
に結びつく吸収が２５３．７ｎｍに一致するとは限らな
い。このような場合、化合物のフェニル基に隣接する部
位に電子供与基あるいは電子吸引基を導入することによ
って吸収波長を長波長あるいは短波長にシフトさせ、希
望する吸収の位置を２５３．７ｎｍ付近に移動すること
ができる。また，逆に希望しない部位の波長が２５３．
７ｎｍ付近に位置する場合、同様な手法により吸収波長
をずらすことができる。
に結びつく吸収が２５３．７ｎｍに一致するとは限らな
い。このような場合、化合物のフェニル基に隣接する部
位に電子供与基あるいは電子吸引基を導入することによ
って吸収波長を長波長あるいは短波長にシフトさせ、希
望する吸収の位置を２５３．７ｎｍ付近に移動すること
ができる。また，逆に希望しない部位の波長が２５３．
７ｎｍ付近に位置する場合、同様な手法により吸収波長
をずらすことができる。
【００２６】図４に液晶配向膜として使用されるポリイ
ミドのＵＶスペクトルの例を示す。図４においては、２
５０ｎｍ付近から短波長の一連の吸収はすこしずつ波長
のずれた吸収を重ね合わせたものであることがわかる。
図５に示す吸収は同じポリイミドをイミド化する前のポ
リアミック酸の状態を測定したものである。
ミドのＵＶスペクトルの例を示す。図４においては、２
５０ｎｍ付近から短波長の一連の吸収はすこしずつ波長
のずれた吸収を重ね合わせたものであることがわかる。
図５に示す吸収は同じポリイミドをイミド化する前のポ
リアミック酸の状態を測定したものである。
【００２７】図５には、図４で観測された２３０ｎｍ付
近の吸収が現れていないことがわかる。このことから、
２３０ｎｍのポリイミドでみられる吸収はイミド基と電
子的に結びついたフェニル基の吸収であると思われる。
このように、これらの複数の吸収は、ポリマー鎖の中に
含まれるフェニル基の置かれた環境の違いによって吸収
波長がシフトした結果現れたもので、各々異なった部位
のフェニル基による吸収が重ね合わされたものである。
近の吸収が現れていないことがわかる。このことから、
２３０ｎｍのポリイミドでみられる吸収はイミド基と電
子的に結びついたフェニル基の吸収であると思われる。
このように、これらの複数の吸収は、ポリマー鎖の中に
含まれるフェニル基の置かれた環境の違いによって吸収
波長がシフトした結果現れたもので、各々異なった部位
のフェニル基による吸収が重ね合わされたものである。
【００２８】したがって、高圧水銀キセノンランプのよ
うな広い波長範囲のわたる多数の線発光スペクトルから
なる紫外線をポリイミドに照射した場合、ポリマー鎖の
中の特定の基を選択的に励起することができず、異なっ
た環境に置かれた複数の部位にあるフェニル基を同時に
励起することになり、異なった複数の光化学反応を誘起
する結果となる。
うな広い波長範囲のわたる多数の線発光スペクトルから
なる紫外線をポリイミドに照射した場合、ポリマー鎖の
中の特定の基を選択的に励起することができず、異なっ
た環境に置かれた複数の部位にあるフェニル基を同時に
励起することになり、異なった複数の光化学反応を誘起
する結果となる。
【００２９】ポリイミドは深紫外線を吸収してπ−π＊
電子状態に遷移された後、幾つかの反応経路をたどって
化学変化を引き起こす。１つはポリマー分子鎖を切断し
同時にラジカルを生成する反応であり、このラジカルは
何らかの形で最終的にターミネイトされる。したがっ
て、紫外線照射時に適当なガスを導入することによっ
て、ラジカル終端部に所望の官能基を導入することが可
能であり、これによってポリマーに新たな所望の性質を
付与することができる。例えば、アルコールを雰囲気ガ
スとして使用すると、アルキル基あるいは水酸基を導入
することができる。また、塩化ベンジル（Ｒ−Ｏ−Ｃ
ｌ）を雰囲気ガスとして使用すると、ベンジル基（Ｒ−
Ｏ基）を感光性化学物質に導入することができる。
電子状態に遷移された後、幾つかの反応経路をたどって
化学変化を引き起こす。１つはポリマー分子鎖を切断し
同時にラジカルを生成する反応であり、このラジカルは
何らかの形で最終的にターミネイトされる。したがっ
て、紫外線照射時に適当なガスを導入することによっ
て、ラジカル終端部に所望の官能基を導入することが可
能であり、これによってポリマーに新たな所望の性質を
付与することができる。例えば、アルコールを雰囲気ガ
スとして使用すると、アルキル基あるいは水酸基を導入
することができる。また、塩化ベンジル（Ｒ−Ｏ−Ｃ
ｌ）を雰囲気ガスとして使用すると、ベンジル基（Ｒ−
Ｏ基）を感光性化学物質に導入することができる。
【００３０】次に低圧水銀灯による紫外線照射によりポ
リイミドの切断に従って、Ｒ・ラジカルが発生し、次の
反応によって酸素が反応し、プリチルト角に対して影響
の大きな分子の極性を変化させるものと思われる。
リイミドの切断に従って、Ｒ・ラジカルが発生し、次の
反応によって酸素が反応し、プリチルト角に対して影響
の大きな分子の極性を変化させるものと思われる。
【００３１】Ｒ・＋3 ０2 → ＲＯＯ・ ΔＨ＝−
１０〜２８Ｋｃａｌ／ｍｏｌ 一般的に有機化合物の基底状態は１重項スピン状態を持
っており、従って、紫外線を吸収することによってスピ
ン状態を保持して１重項励起状態に励起される。この一
重項励起状態より低いエネルギーを持った３重項状態が
存在し、分子が一旦一重項に励起された後、この３重項
励起状態に遷移し、ここから反応が進行することが多く
の事例で観測されている。
１０〜２８Ｋｃａｌ／ｍｏｌ 一般的に有機化合物の基底状態は１重項スピン状態を持
っており、従って、紫外線を吸収することによってスピ
ン状態を保持して１重項励起状態に励起される。この一
重項励起状態より低いエネルギーを持った３重項状態が
存在し、分子が一旦一重項に励起された後、この３重項
励起状態に遷移し、ここから反応が進行することが多く
の事例で観測されている。
【００３２】一方、酸素は３重項基底状態を持つために
一般的にその化学反応活性が抑えられいるが、三重項励
起状態の分子との間でエネルギー移動を起こす際に化学
的活性の非常に高い一重項酸素（Ｏ2 1 Δ）を生成す
る。この一重項酸素が生成することにより酸素を反応さ
せ、ラジカル反応と類似の効果を得ることができる。
一般的にその化学反応活性が抑えられいるが、三重項励
起状態の分子との間でエネルギー移動を起こす際に化学
的活性の非常に高い一重項酸素（Ｏ2 1 Δ）を生成す
る。この一重項酸素が生成することにより酸素を反応さ
せ、ラジカル反応と類似の効果を得ることができる。
【００３３】このように、感光性化学物質に対して紫外
線を照射すると（１）ラジカル生成反応と、（２）一重
項酸素の生成反応とが起こり、これらの反応はいずれも
感光性化学物質の表面の改質に寄与するものであるが、
このうち（１）ラジカル生成反応が生じると、紫外線を
照射した部分と紫外線を照射しない部分における電位差
が生じにくい等の挙動が生じると思われる。感光性化学
物質に対して３００ｎｍ以上の波長を有する光で反応を
起こすと、（１）のラジカル反応が抑制され、（２）一
重項酸素の生成反応のみが優先的に生じるから、上記し
た電位差等の問題を生じることなく、感光性化学物質の
表面を改質できることになる。
線を照射すると（１）ラジカル生成反応と、（２）一重
項酸素の生成反応とが起こり、これらの反応はいずれも
感光性化学物質の表面の改質に寄与するものであるが、
このうち（１）ラジカル生成反応が生じると、紫外線を
照射した部分と紫外線を照射しない部分における電位差
が生じにくい等の挙動が生じると思われる。感光性化学
物質に対して３００ｎｍ以上の波長を有する光で反応を
起こすと、（１）のラジカル反応が抑制され、（２）一
重項酸素の生成反応のみが優先的に生じるから、上記し
た電位差等の問題を生じることなく、感光性化学物質の
表面を改質できることになる。
【００３４】これはポリマー鎖中に可視光あるいは赤外
光に吸収を持つようなより長い共役２重結合を持った吸
収部位を設けることによって実現することができる。ま
た、酸素の３重項基底状態と一重項励起状態とエネルギ
ー差は非常に小さいので可視光あるいは赤外光のような
小さなエネルギーの光子吸収によって同様な効果を引き
起こすことが可能となるので、ポリマーフィルム中に、
例えば、ローダミン系の色素のような上記性質を有する
化合物を混合させ、同等の反応を起こさせることもでき
る。
光に吸収を持つようなより長い共役２重結合を持った吸
収部位を設けることによって実現することができる。ま
た、酸素の３重項基底状態と一重項励起状態とエネルギ
ー差は非常に小さいので可視光あるいは赤外光のような
小さなエネルギーの光子吸収によって同様な効果を引き
起こすことが可能となるので、ポリマーフィルム中に、
例えば、ローダミン系の色素のような上記性質を有する
化合物を混合させ、同等の反応を起こさせることもでき
る。
【００３５】プリチルト角に対する酸素の寄与につい
て、真空中で紫外線照射してプリチルト角の変化を測定
する実験を行った。この結果を図６に示す。図６から、
プリチルト角に対する変化に対し酸素の反応への寄与が
必要であることがわかる。
て、真空中で紫外線照射してプリチルト角の変化を測定
する実験を行った。この結果を図６に示す。図６から、
プリチルト角に対する変化に対し酸素の反応への寄与が
必要であることがわかる。
【００３６】また、液晶素子における電位差に関し、ラ
ジカルが寄与していることも考えられる。この場合、一
重項酸素によってプリチルト角を変化させる反応を起こ
すことができれば、ラジカルに起因すると想定される紫
外線を照射した部分と照射しない部分における電位差が
生じにくいから，駆動電圧の相違や画像の焼付等の問題
が解消される。
ジカルが寄与していることも考えられる。この場合、一
重項酸素によってプリチルト角を変化させる反応を起こ
すことができれば、ラジカルに起因すると想定される紫
外線を照射した部分と照射しない部分における電位差が
生じにくいから，駆動電圧の相違や画像の焼付等の問題
が解消される。
【００３７】本発明において、感光性化学物質には、特
にポリイミドを例示したが、この他に例えば、ポリスチ
レン、ベンゼン環を含むポリマー類を適用することがで
きる。
にポリイミドを例示したが、この他に例えば、ポリスチ
レン、ベンゼン環を含むポリマー類を適用することがで
きる。
【００３８】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、光量測
定が再現性よく行え、反応経路がより明確になることに
よって反応制御が精度よく行える。
定が再現性よく行え、反応経路がより明確になることに
よって反応制御が精度よく行える。
【００３９】また、請求項４記載の発明によれば、活性
酸素を選択的に発生じさせることができる。したがっ
て、特にプリチルト角の変化に対し酸素の反応への寄与
が必要であるから、酸素の反応を制御できれば、プリチ
ルト角の調整が容易となる。
酸素を選択的に発生じさせることができる。したがっ
て、特にプリチルト角の変化に対し酸素の反応への寄与
が必要であるから、酸素の反応を制御できれば、プリチ
ルト角の調整が容易となる。
【００４０】更に、請求項５に記載の発明によれば、感
光性化学物質に所望の官能基を導入すると、感光性化学
物質に官能基に起因する所望の性質を付与することがで
きる。
光性化学物質に所望の官能基を導入すると、感光性化学
物質に官能基に起因する所望の性質を付与することがで
きる。
【図１】高圧水銀キセノンランプ光源を用いた従来のマ
スクライナー装置の光源スペクトル図である。
スクライナー装置の光源スペクトル図である。
【図２】高圧キセノンランプを同一品番の他のランプと
交換したときのスペクトル図である。
交換したときのスペクトル図である。
【図３】低圧水銀灯のスペクトル図である。
【図４】液晶配向膜として使用されているポリイミドの
ＵＶ吸収スペクトル図である。
ＵＶ吸収スペクトル図である。
【図５】図４のポリイミドをイミド化する前のポリアミ
ック酸のＵＶ吸収スペクトル図である。
ック酸のＵＶ吸収スペクトル図である。
【図６】プリチルト角に対する酸素の反応への寄与を示
すためのグラフである。
すためのグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 洋一 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 東京基礎研究所 内
Claims (8)
- 【請求項１】 感光性化学物質の光化学反応により感光
性化学物質膜のパターンを形成する方法において、２０
０〜３００ｎｍの間に略単一波長の線スペクトルを有す
る光源から発した光を前記感光性物質にパターン状に照
射し、感光性化学物質の反応量を制御することを特徴と
する感光性化学物質膜の改質方法。 - 【請求項２】 前記光源が低圧水銀灯である請求項１に
記載の感光性化学物質膜の改質方法。 - 【請求項３】 前記光源がレーザ光である請求項１に記
載の感光性化学物質膜の改質方法。 - 【請求項４】 感光性化学物質の光化学反応により感光
性化学物質膜のパターンを形成する方法において、前記
感光性化学物質に３００ｎｍ以上の波長を有する光を照
射し、感光性化学物質に活性酸素を発生する反応を選択
的に生じさせることを特徴とする感光性化学物質膜の改
質方法。 - 【請求項５】 感光性化学物質の光化学反応により感光
性化学物質膜のパターンを形成する方法において、所望
の官能基を含む雰囲気ガス中で前記感光性化学物質に紫
外線を照射し、光化学反応による感光性化学物質の分解
反応により生じたラジカルの位置に前記官能基を導入す
ることを特徴とする感光性化物質膜の改質方法。 - 【請求項６】 前記方法に用いる光源が低圧水銀灯であ
る請求項４又は請求項５に記載の感光性化学物質膜の改
質方法。 - 【請求項７】 前記感光性化学物質膜が液晶配向膜であ
る請求項１、請求項４又は請求項５のいずれかに記載の
感光性化学物質膜の改質方法。 - 【請求項８】 前記液晶配向膜がポリイミド系膜である
請求項１、請求項４又は請求項５のいずれかに記載の感
光性化学物質膜の改質方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07218681A JP3113797B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 感光性化学物質膜の改質方法 |
| US08/697,658 US5711999A (en) | 1995-08-28 | 1996-08-28 | Method for modifying the film of a photosensitive chemical material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07218681A JP3113797B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 感光性化学物質膜の改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0959404A true JPH0959404A (ja) | 1997-03-04 |
| JP3113797B2 JP3113797B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=16723757
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07218681A Expired - Lifetime JP3113797B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 感光性化学物質膜の改質方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5711999A (ja) |
| JP (1) | JP3113797B2 (ja) |
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- 1995-08-28 JP JP07218681A patent/JP3113797B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1996
- 1996-08-28 US US08/697,658 patent/US5711999A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH04187786A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-06 | Hitachi Ltd | パターン形成方法およびこれを用いて形成した薄膜磁気ヘッド |
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