JP3341042B2 - Method for producing tilt alignment film for liquid crystal and liquid crystal cell using tilt alignment film for liquid crystal obtained by the method - Google Patents

Method for producing tilt alignment film for liquid crystal and liquid crystal cell using tilt alignment film for liquid crystal obtained by the method

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JP3341042B2
JP3341042B2 JP2000047131A JP2000047131A JP3341042B2 JP 3341042 B2 JP3341042 B2 JP 3341042B2 JP 2000047131 A JP2000047131 A JP 2000047131A JP 2000047131 A JP2000047131 A JP 2000047131A JP 3341042 B2 JP3341042 B2 JP 3341042B2
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陽久 秋山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal cell using a tilt alignment film for a liquid crystal having high productivity in which any tilt angles can be designed, by irradiating a resin film containing a photoisomerization reaction structural unit with non-polarized light in an oblique direction. SOLUTION: A resin film containing a photoisomerization reaction structural unit is irradiated with non-polarized light in an oblique direction to form a tilt alignment film for a liquid crystal. The resin film used contains a photoisomerization reaction structural unit, and the photoisomerization reaction structural unit preferably has at least one double bond selected from N=N and C=C bonds and causes geometrical photoisomerization reaction by irradiation of light. As for the photoisomerization reaction structural unit having N=N bonds, for example, azobenzene and azopyridine can be used. As for the photoisomerization reaction structural unit having Cr=C bonds, for example, stilbene and stilbazole can be used. As for the resin containing the photoisomerization reaction structural unit, any of vinyl polymers, ring-opened polymers or the like can be used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶用チルト配向膜
の製造方法及び該製造方法により得られた液晶用チルト
配向膜を使用した液晶セルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a tilt alignment film for liquid crystal and a liquid crystal cell using the tilt alignment film for liquid crystal obtained by the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶は光学的に異方性を示すので、その
複屈性や二色性、さらには旋光性を用いることによって
表示あるいは記録などの素子、さらには偏光や光干渉な
どの光学特性に基づくさまざまな光学素子に利用可能で
ある。また、透明電極を設けた2枚の基板の間に液晶を
挟持させて、多数の画素からなる液晶セルを構成し、そ
の液晶層に電圧を印加することによって、液晶配向のス
イッチングに基づく液晶表示装置が実現される。このよ
うな液晶表示装置の光学特性を最適とするためには、液
晶を均一方向に配列、配向させることが不可欠であり、
このために、基板表面を化学的あるいは物理的に処理す
る方法が知られている(J.Cognard, Mol.Cryst.Liq.Cry
st., Spplement 1, p1(1982))。
2. Description of the Related Art Since liquid crystals exhibit optical anisotropy, by using their birefringence, dichroism and optical rotatory power, devices such as display or recording devices and optical devices such as polarization and light interference can be used. It can be used for various optical elements based on characteristics. In addition, a liquid crystal is sandwiched between two substrates provided with transparent electrodes to form a liquid crystal cell composed of a large number of pixels, and a voltage is applied to the liquid crystal layer, whereby a liquid crystal display based on switching of liquid crystal alignment is performed. The device is realized. In order to optimize the optical characteristics of such a liquid crystal display device, it is essential to align and orient the liquid crystal in a uniform direction.
For this purpose, a method of chemically or physically treating a substrate surface is known (J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cry.
st., Spplement 1, p1 (1982)).

【0003】たとえば、基板表面に平行、かつ、一方向
に均一に配向した液晶のホモジニアス配向を得るため
に、ポリイミドなどの高分子樹脂膜で基板表面を被覆
し、これを一方向に布などで擦るラビング処理する方法
が知られている。この方法は、液晶セルを構築するうえ
で不可欠な液晶用配向膜の製造に広く用いられている。
For example, in order to obtain a homogeneous alignment of liquid crystal which is parallel to the substrate surface and is uniformly aligned in one direction, the surface of the substrate is coated with a polymer resin film such as polyimide, and this is coated in one direction with a cloth or the like. A rubbing method of rubbing is known. This method is widely used for producing an alignment film for liquid crystal which is indispensable for constructing a liquid crystal cell.

【0004】液晶の配向には、基板表面に対して垂直な
面内に含まれる方向(極角方向)での配向である面外配
向と、基板表面に平行な面内での方向(方位方向)での
配向である面内配向とがあり、さらには、両者を兼ね備
えた配向、すなわち、一定の緯度と経度の方向への配向
がある。液晶分子の配向方向と基板表面のなす角度はプ
レチルト角と呼ばれているが、面外配向と面内配向を兼
ね備えた配向の制御はプレチルト角の制御と同じ意味を
持つ。動作モードがツイステッドネマチック(TN)で
あれ、スーパーツイステッドネマチック(STN)であ
れ、高画質の液晶表示装置を製造するためには、このプ
レチルト角を制御して、電圧印加オフの状態において液
晶セル内の液晶配向方向と基板表面とがなす角を0度あ
るいは90度以外の傾き角(本明細書中では、これをチ
ルト角と称し、また、チルト角を有する液晶用配向膜を
液晶用チルト配向膜と称する。)に設定する必要があ
る。さまざまな動作モードに応じて最適チルト角が存在
するとされている。したがって、任意のチルト角を発生
する液晶用チルト配向膜が求められている。
The orientation of the liquid crystal includes an out-of-plane orientation which is an orientation in a direction (polar angle direction) included in a plane perpendicular to the substrate surface, and a direction (azimuth direction) in a plane parallel to the substrate surface. ), There is an in-plane orientation, and furthermore, an orientation having both of them, that is, an orientation in a certain latitude and longitude direction. The angle between the alignment direction of the liquid crystal molecules and the surface of the substrate is called a pretilt angle. Control of the alignment having both out-of-plane alignment and in-plane alignment has the same meaning as the control of the pretilt angle. Regardless of whether the operation mode is twisted nematic (TN) or super twisted nematic (STN), in order to manufacture a high-quality liquid crystal display device, the pretilt angle is controlled so that the voltage inside the liquid crystal cell is turned off when the voltage is not applied. Angle between the liquid crystal alignment direction of the substrate and the substrate surface is an inclination angle other than 0 degrees or 90 degrees (this is called a tilt angle in the present specification, and a liquid crystal alignment film having a tilt angle is tilted for a liquid crystal. (Referred to as a film). It is said that an optimum tilt angle exists according to various operation modes. Therefore, there is a need for a tilt alignment film for liquid crystal that generates an arbitrary tilt angle.

【0005】従来、上記のラビング法は一定の向きにラ
ビング処理を施すことによって、方向が一定に定まった
チルト角を与えることから工業的に用いられている。ラ
ビング法以外にチルト角を発生する方法として、斜方蒸
着法(特開昭56−66826号公報)、基板表面に高
分子単分子膜を設けるラングミュア・ブロジェット法
(特開昭62−195622号公報)が提案されてい
る。
Conventionally, the above-described rubbing method is used industrially because a rubbing process is performed in a fixed direction to give a tilt angle whose direction is fixed. In addition to the rubbing method, methods for generating a tilt angle include an oblique vapor deposition method (JP-A-56-68626) and a Langmuir-Blodgett method of providing a polymer monomolecular film on a substrate surface (JP-A-62-195622). Gazette) has been proposed.

【0006】液晶配向を制御する他の方法として、基板
表面の光化学反応を利用する液晶配向制御法が知られて
いる。この方法は、基板表面に光の作用で異性化反応を
起こす分子を含む分子層あるいは高分子層を設け、その
層に直線偏光の光を照射させることにより配向制御を行
うものである(市村、表面、32,671(1994)
参照)。上記の分子層あるいは高分子層に直線偏光の光
を照射することによって、その分子構造あるいは分子配
向の変化が喚起されて液晶の配向が変化し、かつ、直線
偏光の偏光軸によって規定される方向に液晶を配向させ
ることができ、容易にホモジニアス配向制御が実現され
る(kawanishiら、Polym.Mater.Sci.Eng., 66, p263(19
92))。また、ポリイミドに二色性色素を溶解分散して形
成される皮膜に直線偏光の光を照射して、液晶用配向膜
とする方法も提案されている(Gibbonら、Nature, 351,
p49(1991))。しかし、これらではチルト角は制御されて
いない。
As another method for controlling the liquid crystal alignment, a liquid crystal alignment control method utilizing a photochemical reaction on a substrate surface is known. In this method, a molecular layer or a polymer layer containing a molecule that undergoes an isomerization reaction by the action of light is provided on a substrate surface, and the layer is irradiated with linearly polarized light to perform alignment control (Ichimura , Surface, 32, 671 (1994)
reference). By irradiating the above-mentioned molecular layer or polymer layer with linearly polarized light, a change in the molecular structure or molecular orientation is induced to change the orientation of the liquid crystal, and the direction defined by the polarization axis of the linearly polarized light. The liquid crystal can be aligned at a time, and homogeneous alignment control can be easily realized (Kawanishi et al., Polym. Mater. Sci. Eng., 66, p263 (19
92)). In addition, a method has been proposed in which a film formed by dissolving and dispersing a dichroic dye in polyimide is irradiated with linearly polarized light to form an alignment film for liquid crystal (Gibbon et al., Nature, 351;
p49 (1991)). However, in these, the tilt angle is not controlled.

【0007】一方、光二量化反応を起す桂皮酸誘導体
(M.Schadtら、Jpn.J.Appl.Phys.,74,p2071(1992))やク
マリン誘導体(M.Schadtら、Nature,381,p212(1996))を
側鎖に有する高分子膜に直線偏光の光を照射することか
らなる液晶配向処理法法が提案されている。今一つの方
法はポリイミド膜に直線紫外線を照射して液晶用配向膜
とするものである(Hasegawaら、J.Photopolym.Sci.Tec
hnol., 2, p241(1995))。あるいは、高分子膜表面にエ
キシマレーザーを照射して周期的な縞状模様を表面に形
成させる方法も報告されている(特開平2−19621
9号公報など)。
[0007] On the other hand, cinnamic acid derivatives (M. Schadt et al., Jpn. J. Appl. Phys., 74, p2071 (1992)) and coumarin derivatives (M. Schadt et al., Nature, 381, p212 (M. Schadt et al.) 1996)), a liquid crystal alignment treatment method comprising irradiating linearly polarized light to a polymer film having a side chain. Another method is to irradiate the polyimide film with linear ultraviolet light to form an alignment film for liquid crystal (Hasegawa et al., J. Photopolym. Sci. Tec.
hnol., 2, p241 (1995)). Alternatively, a method of irradiating an excimer laser to the surface of a polymer film to form a periodic striped pattern on the surface has been reported (JP-A-2-19621).
No. 9, etc.).

【0008】これらの光照射法はホモジニアス配向を与
えることが良く知られているが、チルト角を与える方法
として、桂皮酸誘導体を側鎖に持つ高分子膜に直線偏光
を斜めから照射する(Y.limura, T.Satoh and S.Kobaya
shi:J.Photopolym.Sci.Technol., 8, p257(1995))、ク
マリン誘導体を側鎖に有する高分子膜に斜めから直線偏
光を照射する(M.Schadtら、Nature, 381,212(1996))、
ポリイミド膜に斜めから偏光レーザー光を照射する(M.H
asegawaら、J.Photopolym.Sci.Technol.,2,p241(1995))
ことが知られている。これらはいずれも直線偏光の光を
用い、これを基板に対して斜め方向から照射するもので
ある。
It is well known that these light irradiation methods give a homogeneous orientation, but as a method for giving a tilt angle, a polymer film having a cinnamic acid derivative in a side chain is irradiated obliquely with linearly polarized light (Y .limura, T. Satoh and S. Kobaya
shi: J. Photopolym.Sci.Technol., 8, p257 (1995)), irradiating a polymer film having a coumarin derivative in the side chain with linearly polarized light obliquely (M. Schadt et al., Nature, 381, 212 (1996)) ,
Irradiate the polyimide film obliquely with polarized laser light (MH
asegawa et al., J. Photopolym.Sci.Technol., 2, p241 (1995))
It is known. Each of these uses linearly polarized light and irradiates the light obliquely to the substrate.

【0009】ところで、ラビング処理は比較的容易にチ
ルト角を発生しつつホモジニアス配向を与えるが、その
配向方向は一方向に限定されるため、微細、かつ、多軸
の配向状態を与えることは困難、もしくは不可能であ
る。このため、とくに液晶表示装置における視野角依存
性を改善する一方法として提案されている配向分割法
(特開昭62−159119号公報、特開昭63−10
6624号公報)では、一画素を複数に分割して各領域
毎に異なるプレチルト角や液晶配向の方向を設定する
が、これをラビング処理法で行うことは困難であり、生
産性に欠ける。また、他の物理的方法も以下のように生
産性に著しく欠ける。すなわち、斜方蒸着法では真空系
を必要とするし、多軸配向は不可能である。ラングミュ
ア・ブロジェット法では水面展開膜を引き上げることが
不可欠であり、同様に多軸配向はできない。
The rubbing treatment gives a homogeneous orientation while generating a tilt angle relatively easily. However, since the orientation direction is limited to one direction, it is difficult to give a fine and multiaxial orientation state. Or impossible. For this reason, an alignment division method which has been proposed as a method for improving the viewing angle dependency in a liquid crystal display device in particular.
(JP-A-62-159119, JP-A-63-10
In Japanese Patent No. 6624), one pixel is divided into a plurality of parts and different pretilt angles and directions of liquid crystal alignment are set for each area. However, it is difficult to perform this by a rubbing method and lacks productivity. Also, other physical methods have a significant lack of productivity, as follows. That is, the oblique deposition method requires a vacuum system, and multiaxial orientation is impossible. In the Langmuir-Blodgett method, it is indispensable to raise the water surface spread film, and similarly, multiaxial orientation cannot be performed.

【0010】これに対して、光の作用によって液晶配向
を制御する方法は、基板の大面積を一括して露光するこ
とによって液晶配向状態を与えるうえに、フォトリソグ
ラフィーの技術を転用することによって多分割画素を与
えることから、原理的に優れた方法である。しかしなが
ら、この方法を液晶用配向膜に応用する上で、以下のよ
うな問題点が存在していた。すなわち、偏光を用いるた
めには一般的に偏光素子を必要とするので有効な光量が
低減するために生産性が低下すること、90度から0度
までの広範囲にわたるプレチルト角を任意に設定できな
いこと、などである。
On the other hand, the method of controlling the liquid crystal alignment by the action of light gives a liquid crystal alignment state by exposing a large area of the substrate at a time, and also diverts photolithography technology. This is an excellent method in principle because of providing divided pixels. However, there are the following problems in applying this method to an alignment film for liquid crystal. In other words, in order to use polarized light, a polarizing element is generally required, so that the effective light amount is reduced to reduce productivity, and that a pretilt angle over a wide range from 90 degrees to 0 degrees cannot be arbitrarily set. , And so on.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造の際に
偏光素子の使用を必要とせず、生産性に富み、しかも任
意のチルト角に設定できる液晶用チルト配向膜の製造方
法及び該製造方法により得られた液晶用チルト配向膜を
使用した液晶セルを提供することをその課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a tilt alignment film for a liquid crystal, which does not require the use of a polarizing element at the time of manufacture, is high in productivity, and can be set to an arbitrary tilt angle. An object of the present invention is to provide a liquid crystal cell using a tilt alignment film for liquid crystal obtained by the method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、光異性化反応性の
分子に非偏光の光を照射させた場合、非偏光の光の入射
方向に対して垂直方向に遷移モーメントを有する分子が
選択的に光を吸収して異性化し、その結果、入射方向に
一致する方向に遷移モーメントを持つ分子が優先的に生
成するとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, when the non-polarized light is irradiated on the photoisomerization-reactive molecule, the non-polarized light is irradiated. Of molecules having a transition moment in the direction perpendicular to the direction of incidence selectively absorb light and isomerize, resulting in preferential generation of molecules having a transition moment in the direction corresponding to the direction of incidence. As a result, the present invention has been completed.

【0013】即ち、本発明によれば、光異性化反応構成
単位を含む樹脂膜に、非偏光の光を斜め方向から照射す
ることを特徴とする液晶用チルト配向膜の製造方法が提
供される。また、本発明によれば、光異性化反応構成単
位を含み、かつ、液晶垂直配向を起こす樹脂膜に、非偏
光の光を斜め方向から照射することを特徴とする液晶用
チルト配向膜の製造方法が提供される。さらに、本発明
によれば上記のいずれかの製造方法により得られた液晶
用チルト配向膜を形成させた基板と、これと同一あるい
は異なってもよい液晶用配向膜を形成させた基板とを対
向配置し、これらの基板の間に液晶を狭持してなる液晶
セルが提供される。
That is, according to the present invention, there is provided a method for producing a tilt alignment film for liquid crystal, which comprises irradiating a non-polarized light to a resin film containing a photoisomerization reaction constituent unit from an oblique direction. . Further, according to the present invention, a tilt alignment film for liquid crystal is produced, wherein non-polarized light is irradiated from an oblique direction to a resin film containing a photoisomerization reaction constituent unit and causing liquid crystal vertical alignment. A method is provided. Further, according to the present invention, the substrate on which the tilt alignment film for liquid crystal obtained by any one of the above manufacturing methods is formed and the substrate on which the alignment film for liquid crystal, which may be the same as or different from the substrate, are opposed. There is provided a liquid crystal cell which is arranged and sandwiches liquid crystal between these substrates.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の液晶用チルト配向膜は、光異性化反応構成
単位を含む樹脂膜に、非偏光の光を斜め方向から照射し
て形成させてなるものである。本発明において用いる樹
脂膜は、光異性化反応構成単位を含むものであるが、こ
の光異性化反応構成単位としては、N=N結合及びC=
C結合から選ばれた少なくとも一つの二重結合を有し、
光照射によって光幾何異性化反応を起こすものが好適に
用いられる。N=N結合を有する光異性化反応構成単位
としては、アゾベンゼン、アゾピリジン、アゾナフタレ
ンなどが例示される。C=C結合を有する光異性化反応
構成単位としては、スチルベン、スチルバゾール、スチ
ルバゾリウム、カルコン、桂皮酸、シンナミリデン酢酸
などが例示される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The tilt alignment film for liquid crystal of the present invention is formed by irradiating a non-polarized light from an oblique direction to a resin film containing a photoisomerization reaction constituent unit. The resin film used in the present invention contains a photoisomerization reaction structural unit. The photoisomerization reaction structural unit includes N = N bond and C =
Having at least one double bond selected from a C bond,
Those which cause a photogeometric isomerization reaction by light irradiation are preferably used. Examples of the photoisomerization reaction structural unit having an N = N bond include azobenzene, azopyridine, and azonaphthalene. Examples of the photoisomerization reaction structural unit having a CCC bond include stilbene, stilbazole, stilbazolium, chalcone, cinnamic acid, cinnamylideneacetic acid, and the like.

【0015】光異性化反応構成単位を含む樹脂として
は、ビニル重合体、開還重合体、縮合重合体、付加重合
体のいずれでもよい。チルト角は高分子の主鎖構造のみ
ならず、側鎖構造によって顕著な影響を受ける。また、
大きなチルト角を発生させるためには、とくに光照射前
の樹脂膜が液晶垂直配向を起こすものであることが好ま
しい。液晶垂直配向を起こすものであるためには、光異
性化反応構成単位に好適な置換基を導入することが適し
ており、そのための置換基としては、炭素数が1から8
までの直鎖アルキル基、炭素数が1から8までの直鎖ア
ルケニル基、炭素数が1から8までの直鎖アルコキシ
基、炭素数が1から8までの直鎖アルケニルオキシ基、
シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フルオロ基、
トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基などが
挙げられる。
The resin containing the photoisomerization constitutional unit may be any of a vinyl polymer, a redox polymer, a condensation polymer, and an addition polymer. The tilt angle is significantly affected by the side chain structure as well as the main chain structure of the polymer. Also,
In order to generate a large tilt angle, it is particularly preferable that the resin film before light irradiation causes liquid crystal vertical alignment. In order to cause liquid crystal vertical alignment, it is appropriate to introduce a suitable substituent into the photoisomerization reaction structural unit, and the substituent has a carbon number of 1 to 8
A straight chain alkyl group, a straight chain alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms, a straight chain alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, a straight chain alkenyloxy group having 1 to 8 carbon atoms,
Cyclohexyl group, cyclohexenyl group, fluoro group,
Examples include a trifluoromethyl group and a trifluoromethoxy group.

【0016】上記の樹脂からなる膜を設けるために必要
な本発明に用いられる基板としては、これらの樹脂が塗
布されるものであればよく、透明、不透明を問わない
が、液晶セルを構成する2枚の基板のうちの少なくとも
一方は透明であることが必要である。透明な基板として
は、シリカガラス、硬質ガラス、石英、各種プラスチッ
クなどのシートあるいはそれらの表面に、酸化珪素、酸
化スズ、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、酸化クロム、酸化亜鉛などの金属酸化物や、窒化珪
素、炭化珪素などを被覆したものが用いられる。不透明
な基板としては、金属あるいはガラスやプラスチックシ
ートなどの表面に金属層や金属酸化物層を付着させたも
のが用いられる。
The substrate used in the present invention, which is required to provide a film made of the above resin, may be any substrate coated with such a resin, and may be transparent or opaque, but constitutes a liquid crystal cell. At least one of the two substrates needs to be transparent. As a transparent substrate, a sheet of silica glass, hard glass, quartz, various plastics or the like, or a metal oxide such as silicon oxide, tin oxide, indium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, chromium oxide, zinc oxide, etc. Alternatively, a material coated with silicon nitride, silicon carbide, or the like is used. As the opaque substrate, a substrate obtained by attaching a metal layer or a metal oxide layer to the surface of a metal or glass or plastic sheet is used.

【0017】本発明の液晶用チルト配向膜は、上記樹脂
膜に光照射を施して形成されたものであるが、ここで、
光異性化反応性単位を持つ樹脂膜に対する光照射につい
て説明する。上記樹脂の溶液を基板上に回転塗布、流延
塗布、スクリーン印刷などの塗布法によって薄膜とす
る。樹脂膜の膜厚は5nmから1000nmの範囲、よ
り好ましくは10nmから500nmの範囲である。液
晶の配向は樹脂膜の表面層における光異性化残基の配向
によって主として規制されるので、上記範囲より膜厚が
大きくても液晶チルト配向を制御するためには意味がな
い。
The tilt alignment film for liquid crystal of the present invention is formed by irradiating the above resin film with light.
Light irradiation on a resin film having a photoisomerization reactive unit will be described. The resin solution is formed into a thin film on a substrate by a coating method such as spin coating, casting coating, and screen printing. The thickness of the resin film is in the range from 5 nm to 1000 nm, more preferably in the range from 10 nm to 500 nm. Since the orientation of the liquid crystal is mainly controlled by the orientation of the photoisomerization residue in the surface layer of the resin film, it is meaningless to control the tilt orientation of the liquid crystal even if the thickness is larger than the above range.

【0018】液晶の均一チルト配向を得るために、光異
性化能を有し、かつ、垂直配向を示す樹脂膜に非偏光の
光を膜面に対して斜め方向から照射する。光源として
は、超高圧水銀灯、キセノン灯、蛍光灯、水銀・キセノ
ン灯などを用いることができる。光源からの光を、樹脂
膜に、樹脂膜表面に対する垂線からある角度をなす方向
から入射させる。垂線と入射方向のなす角度は5度から
60度、より好ましくは10度から45度である。単位
面積当たりの照射エネルギー量は樹脂の特性、照射波長
などに大きく依存するが、10mJ/cmから10J
/cm程度、より好ましくは50mJ/cmから2
J/cmの範囲である。
In order to obtain a uniform tilt alignment of the liquid crystal, a resin film having photoisomerization ability and exhibiting vertical alignment is irradiated with non-polarized light obliquely to the film surface. As a light source, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a fluorescent lamp, a mercury / xenon lamp, or the like can be used. Light from a light source is incident on the resin film at a certain angle from a perpendicular to the resin film surface. The angle between the perpendicular and the incident direction is 5 to 60 degrees, more preferably 10 to 45 degrees. The amount of irradiation energy per unit area greatly depends on characteristics of resin, irradiation wavelength, and the like, but is from 10 mJ / cm 2 to 10 J
/ Cm 2 , more preferably 50 mJ / cm 2 to 2
J / cm 2 .

【0019】このようにして発生するチルト角は室温で
は安定であるが、さらに加熱状態あるいは光照射状態に
おいてもチルト角に変化が生じないようにするために
は、熱硬化剤や光硬化剤を併用すればよい。たとえば、
アジド基を2つ有する光架橋剤を樹脂に溶解し、436
nmの光を斜め照射した後に光架橋のための紫外線で垂
直方向から照射することによって架橋構造を形成する。
これによってチルト角の安定化を実現することができ
る。
The tilt angle generated in this way is stable at room temperature, but in order to prevent the tilt angle from changing even in a heating state or a light irradiation state, a thermosetting agent or a photocuring agent must be used. It may be used together. For example,
A photocrosslinking agent having two azide groups is dissolved in a resin, and 436
A cross-linked structure is formed by irradiating light obliquely with a wavelength of nm and then irradiating vertically with ultraviolet light for photo-crosslinking.
This makes it possible to stabilize the tilt angle.

【0020】本発明によれば、上記の液晶用チルト配向
膜を有する基板を用いて液晶セルを構成することができ
る。この場合、基板としてはITOなどの透明電極を設
けた基板を用い、その基板表面に上記樹脂の膜を形成し
た後、上記の光照射処理を施す。以下、この液晶用チル
ト配向膜付き基板を用いて公知の方法により液晶セルを
作成することができる。液晶セルの表示動作モードはT
Nでもよいし、STNでもよい。大きなチルト角を有す
る液晶用チルト配向膜を形成した基板は、垂直配向(ve
rtically aligned)型の液晶セルを作成するために好適
に用いることができる。
According to the present invention, a liquid crystal cell can be formed using a substrate having the above-described tilt alignment film for liquid crystal. In this case, a substrate provided with a transparent electrode such as ITO is used as the substrate. After the resin film is formed on the surface of the substrate, the light irradiation treatment is performed. Hereinafter, a liquid crystal cell can be prepared by a known method using the substrate with a liquid crystal tilt alignment film. The display operation mode of the liquid crystal cell is T
N or STN. A substrate on which a tilt alignment film for a liquid crystal having a large tilt angle is formed has a vertical alignment (ve
It can be suitably used for producing a (rtically aligned) liquid crystal cell.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明の液晶用チルト配向膜の製造方法
は、通常の光源からの光によって液晶用チルト配向膜を
調製するものであるため、製造に偏光素子を必要とせ
ず、光量を減じることなく露光操作が可能であり、生産
性に富んでいる。また、本発明により得られる液晶用チ
ルト配向膜は、樹脂構造の選択によって任意のチルト角
を設定でき、これを利用した液晶セルは多様な液晶表示
装置に用いることができる。
According to the method for producing a tilt alignment film for liquid crystal of the present invention, since a tilt alignment film for liquid crystal is prepared by using light from a normal light source, a polarizing element is not required for the production and the amount of light is reduced. Exposure operation is possible without any problems, and the productivity is high. Further, the tilt alignment film for liquid crystal obtained by the present invention can set an arbitrary tilt angle by selecting a resin structure, and a liquid crystal cell using this can be used for various liquid crystal display devices.

【0022】[0022]

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.

【0023】実施例1 1−ヒドロキシ−4′−フルオロアゾベンゼンと炭酸エ
チレンから得られた1−(2−ヒドロキシエチル)−
4′−フルオロアゾベンゼンを、メタクリル酸クロリド
によってトリエチルアミンの存在下でエステル化し、1
−(2−メタクロイルオキシエチル)−4′−フルオロ
アゾベンゼンを得た。このモノマーをテトラヒドロフラ
ン中でアゾビスイソブチロニトリルを重合開始剤として
重合させ、重量平均分子量1.1×10のポリ(1−
(2−メタクロイルオキシエチル)−4−フルオロアゾ
ベンゼン)を得た。熱分析の結果、このホモポリマーの
ガラス転移温度は98度であった。次に、このホモポリ
マーをトルエンに溶解し、その溶液をガラス板の上にス
ピン塗布して薄膜を形成した。この薄膜がネマチック液
晶(NPC−02)に対して垂直配向性を示すことを確
認した。次に、この薄膜を100度まで加熱した後に室
温に戻した後、超高圧水銀灯から取り出した。そして、
この薄膜に、波長436nmの光を、単位面積当たりの
照射エネルギー量5J/cmで、膜面に対して垂直方
向から20度をなす角度で照射して、本 発明による液
晶用配向膜付き基板を得た。上記のようにして得た2枚
の液晶用配向膜付き基板を用いてネマチック液晶セルを
作成した。また、上記において、単位面積当たりの照射
エネルギー量を変えて、同様にしてネマチック液晶セル
を作成した。上記で作成した各ネマチック液晶セルにつ
いて、クリスタルローテーション法によってチルト角を
求めた。その結果、照射エネルギー量がそれぞれ5J/
cm 、10J/cm、20J/cmのときに、チ
ルト角はそれぞれ80度、75 度、70度であった。
また、上記において、入射角度を変えて、同様にして液
晶用配向膜付き基板を得てこれらを用いてネマチック液
晶セルを作成し、チルト角を求めた。その結果、入射角
度を膜面に対して垂直方向から35度、45度をなす角
度にそれぞれ変えたときには、単位面積当たりの照射エ
ネルギー量10J/cmでチルト角はそれぞれ60
度、57度であった。
Example 1 1-Hydroxy-4'-fluoroazobenzene and carbonic acid
1- (2-hydroxyethyl)-obtained from tylene
4'-fluoroazobenzene is converted to methacrylic acid chloride
Esterification in the presence of triethylamine with 1
-(2-methacryloyloxyethyl) -4'-fluoro
Azobenzene was obtained. This monomer is
Azobisisobutyronitrile as polymerization initiator in
Polymerized, weight average molecular weight 1.1 × 105The poly (1-
(2-methacryloyloxyethyl) -4-fluoroazo
Benzene). As a result of thermal analysis, this homopolymer
The glass transition temperature was 98 degrees. Next, this homopoly
Dissolved in toluene, and the solution was placed on a glass plate.
A thin film was formed by pin coating. This thin film is a nematic liquid
Crystal (NPC-02) with vertical orientation.
I accepted. Next, after heating the thin film to 100 degrees,
After returning to the temperature, it was taken out of the extra-high pressure mercury lamp. And
Light having a wavelength of 436 nm is applied to this thin film per unit area.
Irradiation energy 5 J / cm2And perpendicular to the film surface
Irradiation at an angle of 20 degrees from the direction
A substrate with a crystal orientation film was obtained. Two pieces obtained as above
Nematic liquid crystal cell using a substrate with a liquid crystal alignment film
Created. Also, in the above, irradiation per unit area
Change the amount of energy, and in the same way nematic liquid crystal cell
It was created. For each of the nematic liquid crystal cells created above
The tilt angle by the crystal rotation method.
I asked. As a result, the irradiation energy amount was 5 J /
cm 2, 10J / cm2, 20J / cm2At the time
The tilt angles were 80 degrees, 75 degrees, and 70 degrees, respectively.
In the above, the incident angle was changed, and
Obtain a substrate with an alignment film for crystallization and use these
A crystal cell was prepared, and the tilt angle was determined. As a result, the incident angle
An angle between 35 and 45 degrees from the direction perpendicular to the film surface
When changing each of them, the irradiation energy per unit area
Energy amount 10J / cm2And the tilt angle is 60
Degrees, 57 degrees.

【0024】実施例2 実施例1において、波長365nmの光を単位面積当た
りの照射エネルギー量0.3J/cm、膜面に垂直な
方向から20度をなす入射角度で照射した以外は同様に
して得た2枚の液晶用配向膜付き基板を用いて、同様に
ネマチック液晶セルを作成し、チルト角を測定したとこ
ろ、7度であった。
Example 2 Example 2 was repeated in the same manner as in Example 1 except that light having a wavelength of 365 nm was irradiated at an irradiation energy amount of 0.3 J / cm 2 per unit area and an incident angle of 20 ° from a direction perpendicular to the film surface. A nematic liquid crystal cell was prepared in the same manner using the two substrates with an alignment film for liquid crystal obtained in this manner, and the tilt angle was measured to be 7 degrees.

【0025】実施例3 1−ヒドロキシ−4′−シクロヘキシルアゾベンゼンと
炭酸エチレンから得られた1−(2−ヒドロキシエチ
ル)−4′−シクロヘキシルアゾベンゼンを、メタクリ
ル酸クロリドによってトリエチルアミンの存在下でエス
テル化し、1−(2−メタクロイルオキシエチル)−
4′−シクロヘキシルアゾベンゼンを得た。このモノマ
ーをテトラヒドロフラン中でアゾビスイソブチロニトリ
ルを重合開始剤として重合させ、重量平均分子量3.1
×10のポリ(1−(2−メタクロイルオキシエチ
ル)−4′−シクロヘキシルアゾベンゼン)を得た。熱
分析の結果、このホモポリマーのガラス転移温度は49
度であった。このホモポリマーをトルエンに溶解し、そ
の溶液をガラス板の上にスピン塗布して薄膜を形成し
た。この薄膜がネマチック液晶(NPC−02)に対し
て垂直配向性を示すことを確認した。次に、この薄膜を
100度まで加熱した後に室温に戻した後、超高圧水銀
灯から取り出した。そしてこの薄膜に、波長436nm
の光を、単位面積当たりの照射エネルギー10J/cm
で、膜面に対して垂直方向から20度をなす 角度で
照射して、本発明による液晶用配向膜付き基板を得た。
上記のようにして得た2枚の液晶用配向膜付き基板を用
いてネマチック液晶セルを作成した。このネマチック液
晶セルについて、クリスタルローテーション法によって
チルト角を求めた。その結果、チルト角は72度であっ
た。また、上記において、入射角度を35度に変えて、
同様にして液晶用配向膜付き基板を得てこれらを用いて
ネマチック液晶セルを作成し、チルト角を求めた。その
結果、チルト角は67度であった。
Example 3 1- (2-Hydroxyethyl) -4'-cyclohexylazobenzene obtained from 1-hydroxy-4'-cyclohexylazobenzene and ethylene carbonate is esterified with methacrylic acid chloride in the presence of triethylamine. 1- (2-methacryloyloxyethyl)-
4'-Cyclohexylazobenzene was obtained. This monomer was polymerized in tetrahydrofuran using azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and the weight average molecular weight was 3.1.
× 10 5 of poly (1- (2-methacryloyloxyethyl) -4'-cyclohexyl azobenzene) was obtained. As a result of thermal analysis, the glass transition temperature of this homopolymer was 49
Degree. This homopolymer was dissolved in toluene, and the solution was spin-coated on a glass plate to form a thin film. It was confirmed that this thin film exhibited vertical alignment with a nematic liquid crystal (NPC-02). Next, the thin film was heated to 100 ° C., returned to room temperature, and taken out of the ultrahigh pressure mercury lamp. Then, a wavelength of 436 nm is applied to this thin film.
Of irradiation energy of 10 J / cm per unit area
In step 2 , irradiation was performed at an angle of 20 degrees from the direction perpendicular to the film surface to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film according to the present invention.
A nematic liquid crystal cell was prepared using the two substrates with an alignment film for liquid crystal obtained as described above. The tilt angle of this nematic liquid crystal cell was determined by the crystal rotation method. As a result, the tilt angle was 72 degrees. In the above, changing the incident angle to 35 degrees,
In the same manner, a substrate with a liquid crystal alignment film was obtained, and a nematic liquid crystal cell was prepared using these substrates, and the tilt angle was determined. As a result, the tilt angle was 67 degrees.

【0026】実施例4 実施例3において、波長365nmの光を単位面積当た
りの照射エネルギー量0.5J/cm、膜面に垂直な
方向から20度をなす入射角度で照射した以外は同様に
して得た2枚の液晶用配向膜付き基板を用いて、同様に
ネマチック液晶セルを作成し、チルト角を測定したとこ
ろ、1.1度であった。
Example 4 The procedure of Example 3 was repeated except that the light having a wavelength of 365 nm was irradiated at an incident energy of 0.5 J / cm 2 per unit area and at an incident angle of 20 ° from the direction perpendicular to the film surface. A nematic liquid crystal cell was prepared in the same manner using the two substrates with an alignment film for liquid crystal obtained above, and the tilt angle was measured to be 1.1 degrees.

【0027】実施例5 重量平均分子量1.7×10のポリ(1−(2−メタ
クロイルオキシエチル)アゾベンゼン)を同様にラジカ
ル重合によって合成した。熱分析の結果、このホモポリ
マーのガラス転移温度は88度であった。このホモポリ
マーをトルエンに溶解し、その溶液をガラス板の上にス
ピン塗布して薄膜を形成した。この薄膜がネマチック液
晶(NPC−02)に対して垂直配向性を示すことを確
認した。次に、この薄膜を100度まで加熱した後に室
温に戻した後、超高圧水銀灯から取り出した。そして、
この薄膜に、波長436nmの光を、単位面積当たりの
照射エネルギー量0.3J/cmで、膜面に対して垂
直方向から20度をなす角度で照射して、本発明による
液晶用配向膜付き基板を得た。このようにして得た2枚
の液晶用配向膜付き基板を用いてネマチック液晶セルを
作成し、クリスタルローテーション法によってチルト角
を求めた。その結果、チルト角は83.4度であった。
Example 5 Poly (1- (2-methacryloyloxyethyl) azobenzene) having a weight average molecular weight of 1.7 × 10 5 was similarly synthesized by radical polymerization. As a result of thermal analysis, the glass transition temperature of this homopolymer was 88 degrees. This homopolymer was dissolved in toluene, and the solution was spin-coated on a glass plate to form a thin film. It was confirmed that this thin film exhibited vertical alignment with a nematic liquid crystal (NPC-02). Next, the thin film was heated to 100 ° C., returned to room temperature, and taken out of the ultrahigh pressure mercury lamp. And
The thin film is irradiated with light having a wavelength of 436 nm at an irradiation energy amount of 0.3 J / cm 2 per unit area at an angle of 20 degrees from the vertical direction with respect to the film surface. With this, a substrate was obtained. A nematic liquid crystal cell was prepared using the two substrates with a liquid crystal alignment film thus obtained, and the tilt angle was determined by a crystal rotation method. As a result, the tilt angle was 83.4 degrees.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−284421(JP,A) 特開 平2−55330(JP,A) 特開 平9−5747(JP,A) 特開 平8−292432(JP,A) 特開 平6−287453(JP,A) 特開 平3−179424(JP,A) 特開 平2−113221(JP,A) 国際公開96/37807(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-284421 (JP, A) JP-A-2-55330 (JP, A) JP-A-9-5747 (JP, A) JP-A 8- 292432 (JP, A) JP-A-6-287453 (JP, A) JP-A-3-179424 (JP, A) JP-A-2-113221 (JP, A) WO 96/37807 (WO, A1) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光異性化反応構成単位を含み、かつ、液
晶垂直配向を起こす樹脂膜に、非偏光の光を斜め方向か
ら直接照射することを特徴とする液晶用チルト配向膜の
製造方法。
1. A liquid containing a photoisomerization reaction structural unit , and
A method for producing a tilt alignment film for liquid crystal, comprising irradiating a non-polarized light directly from a diagonal direction to a resin film that causes crystal vertical alignment .
【請求項2】 光異性化反応構成単位が、N=N結合及
びC=C結合から選ばれた少なくとも一つの二重結合を
有し光幾何異性化反応を示すものであり、かつ、液晶垂
直配向を起こすものであることを特徴とする請求項1に
記載の液晶用チルト配向膜の製造方法。
2. The photoisomerization reaction unit has an N = N bond and
And at least one double bond selected from C = C bonds
And exhibit a photogeometric isomerization reaction, and
2. The method for producing a tilt alignment film for a liquid crystal according to claim 1, wherein the liquid crystal causes direct alignment .
【請求項3】 請求項1又は2に記載の製造方法により
得られた液晶用チルト配向膜を形成させた基板と、これ
と同一あるいは異なってもよい液晶用配向膜を形成させ
た基板とを対向配置し、これらの基板の間に液晶を狭持
してなる液晶セル。
3. The method according to claim 1, wherein
A substrate on which the obtained tilt alignment film for liquid crystal is formed, and
Forming an alignment film for liquid crystal which may be the same or different from
Substrates facing each other, and hold the liquid crystal between these substrates.
Liquid crystal cell.
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