JPH024223A - 液晶配向膜形成用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶配向膜形成用材料に関するもので、更に詳
しくは、液晶分子全基板に対し撫直又はほぼ平行に配向
するために使用する液晶配向膜形成用材料に関する。

〔従来の技術〕

液晶デバイスは、透明電極を有し、配向膜含有する２枚
の基板を対向するように配置し、その間に液晶を射入し
て成る基本構造を有し、態動回路、必要に応じて照明装
置から成る表示装置である。

液晶デバイスの代表的なものには、ＤＳ（Ｄｙｎａｍｌ
　ｅＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）型デバイス及びＴＮ（Ｔｗ
ｉｓｔ＠ｄ　Ｎ＠ｍａｔｉｅ）型デバイスがある。いず
れのタイプの液晶デバイスも、液晶分子の配向方向を電
場の作用によって変化させることを基本にしている。

ＤＳＳタデ々イスは、基板の間にＮｎ型液晶を封入し、
液晶分子を基板に対して垂直に配向したうえで、直流電
場又は低周波の交流電＃ＩＩを印加することによって、
液晶層が光散乱することを応用したものである。

ＴＮ型デバイスは、基板に対して平行にラビング処理さ
れた配向膜を有する２枚の基板間にＮ。

液晶を封入し、ラビング方向に液晶分子を配向し、同時
に基板表面に対して通常１〜３０程度のプレチルト角（
液晶傾斜配向角）を有するものである。

特にＳＢＥ　（Ｓｕｐｅｒｔｖｉｓｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆ
ｒｉｎｇｅｎｅａ　Ｅｆｆｅｃｔ）型デバイス及びＳＴ
Ｎ　（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｌｃ）
型デバイスに於いては、プレチルト角を２Ｏ２程度に大
きくすることによって液晶デバイスのコントラストを改
善している。

〔発明が解決しようとする課題〕

液晶分子を基板に対して垂直に配向させるために使用さ
れる垂直配向膜形成用材料としては、無機酸化合物、有
機酸、界面活性剤等の低分子化合物が使用されている。

しかしながら、これらの化合物は、液晶材料と反応しや
すいので、液晶材料の安定性の面で問題点があった。

液晶分子を基板に対してほぼ平行に配向させるために使
用される平行配向膜形成用材料としては、主にポリイミ
ド樹脂が広く使用されている。しかしながら、ポリイミ
ド樹脂は耐熱性、液晶分子の配向性に優れているが、着
色しやすいために透明性が悪い、硬化温度が高いために
硬化時間が長いために作業性が悪い等、問題点が多かっ
た。

また、ポリイミド樹脂の配向ｍをラビング法によシ処理
して得られるプレチルト角は１〜３°程度であるので、
ＳＢＥ型デバイス用及びＳＴＮ型デバイス用の平行配向
膜形成用材料として、ポリイミド樹脂を使用することは
好ましくなかった。

ＳＢＥ型デバイス及びＳＴＮ型デバイスにおいて必要な
プレチルト角を確保するために、酸化硅素等の無機膜を
基板上に蒸着させる斜方蒸着法が採用されている。しか
しながら、基板上に無機膜を蒸着する方法は、ラビング
法に比べて繁雑であり、工業的生産方法として有利なも
のではなかった。

また、特開昭６２−２６２８２８号公報には、アミン化
合物を界面活性剤として添加したポリイミド樹脂前駆体
から成るＳＨＥ型デバイス用の平行配向膜形成用材料が
記載されている。しかしながら、ポリイミド樹脂前駆体
を使用するので、硬化温度が高く配向膜の透明性が悪い
、等の問題点があった。

本発明が解決しようとする課題に、活性光線音用いて低
温で硬化させることによって、透明性及び液−高材料に
対する安定性に優れ、かつ、液晶分子を垂直配向又は大
きく傾斜配向させることができる液晶配向Ｍｋ容易に形
成できる液晶配向膜形成用材料を提供することにある。

〔諌題會解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために、 一般式 （式中、Ｒは水素原子、又はメトキシ基を表わし、Ａは
アルキル基又は低級ヒドロキシル基で置換されていても
よいピリジニウム、キノリニウム又はイソキノリウムを
表わす。ｍはＯ〜６の整数を表わし、ｎはＯ又は１を表
わす。） で表わされる構成単位を有するポリビニルアルコール誘
導体（以下、本発明で使用するポリビニルアルコール誘
導体という。）を含有する液晶配向膜形成用材料を提供
する。

本発明で使用するポリビニルアルコール誘導体は、ポリ
ビニルアルコール又は部分ケン化ポリ酢酸ビニルと一般
式 （式中のＲ，Ａ、ｍ、ｎは前貢己と同じ意味を持つ）で
表わされるアルデヒド化合物またはその前駆体であるア
セタール化合物を反応させることによって製造すること
ができる。

一般式（Ｎ）で表わされる化合物としては、ｆａｊえば
、 等が挙げられるが、この限りではない。これらの環には
アルキル基、アルコキシル基又は水酸基が置換されてい
ても良い。

ポリビニルアルコールの重合度は、４００〜３０００の
範囲が好ましい。ま念、ポリビニルアルコールは３０９
６未満の未ケン化のアセチル基を含んでいてもよい。

ポリビニルアルコール又は部分ケン化ポリ酢酸ビニルと
、一般式（ＩＶ）で表わされる化合物との反応、すなわ
ち高分子アセタール化反応は、水中で、酸媒触反応によ
り行うことができる。この場合、式（ＩＶ）で表わされ
る化合物の使用１１ｆｌ全ビニルアルコ一ル単位当＃）
０．５〜３０モル−の範囲が好ましい。触媒の酸として
は、無機有機のいずれも使用することができ、例えば塩
酸、硫酸、リン酸、過塩素酸、ホウフッ化水素酸、メタ
ンスルホン酸、ｐ−）ルエンスルホン酸などをあげるこ
とができる。その添加量は多いほど反応時間が短縮され
るので好ましいが、通常０．０１〜５規定度でよい。

反応は室温〜１００℃の範囲で行われ、反応時間は１〜
２４時間程時間中分である。

この高分子アセタール化反応の進行は、アルコールに再
沈させた重合体の水溶液の、３４０ｎｍ付近のスチルバ
ゾリウム基に基づく吸収極大を測ることによって追跡で
きる。この反応においてポリビニルアルコールの濃度は
２〜２０Ｗ／Ｗ％の範囲が最適である。アセタール化反
応が完結した反応溶液は、それ自体高感度の感光液とし
て用いることができる。さらに、樹脂を精製するために
は、反応終了後、反応混合物を多量の非俗媒であるアセ
トン、エタノール、ジオキサンや、硫酸ナトリウム、硫
酸カリウムなどを含む凝固浴に注ぐことによシ、目的の
ポリビニルアルコール誘導体を沈殿させ、これを分離し
てアルコールで洗浄する。

なお、得られた生成物中に存在する微量の酸を完全に除
くには、少量のアンモニアで洗うか、再沈殿金繰り返せ
ばよい。

本発明で使用するポリビニルアルコール誘導体は、水に
可溶であり、かつ高感度を示し、例えば５−ニトロアセ
ナフテンで増感したポリケイ皮酸ビニルと同等程度乃至
その数１０倍以上の感光速度を有する。

本発明で使用するポリビニルアルコール誘導体は、水、
又はメタノール、エタノール、イソプロパツールの如き
低級アルコール：ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−
２−ピロリド等の１０〜５０ｆｆｉｉ％溶剤に溶解する
ことによって、０．１〜３、ＯＮｔ％に希釈した上で液
晶配向膜形成用材料として使用することができる。

本発明の液晶配向膜形成用材料は、透明電極を有するガ
ラス基板又はプラスチック基板の如き透明基板上にスピ
ンコード法もしくは印刷法等により塗布し、塗膜を２０
〜４０℃で１〜２０時間乾燥させた後、活性光線又は太
陽光線により硬化させて、膜厚２００〜ａｏｏｏｌの配
向ｉｔ影形成ることができる。

活性光線としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ラ
ンプ、カーボンブークランプ、メタルハロゲンランプ、
キセノンランプを線源とする紫外線：各ＦＪの電子線、
Ｘ線などの放射線を挙げることができる。

活性光線の照射時間は、本発明の液晶配向膜形成用材料
の組成等によって異なるが、紫外線を線源とした場合に
は、０．１秒〜１分間、放射線′Ｊ＆：線源とした場合
は、１ミリ秒〜１秒間が好ましい。

太陽光線の照射時間は３０秒〜５分間が好ましい。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ 重合度１，７００、ケン化率８７％のポリ酢酸ビニルの
５ｆｔ％水溶液５ｆ！Ｋ、式 で表わされる化合物１００１Ｖｋ加え、良くかきまぜな
がら８５％硫酸１．５Ｎｔ加えて攪拌することによって
黄色の均一溶液を得た。この溶液ヲ６７℃で一晩加温し
た後、反応生成物を大量のアセトン中に加えることによ
って沈殿物を得た。この沈殿物をエタノールで２回洗っ
た後、水に溶かし、再度アセトン中に沈′殿させ、更に
沈殿物を真空乾燥させて、式 で表わされる構成単位′ｔ−１．２５モルチ有するポリ
ビニルアルコール誘導体を得念。

得られ念ポリビニルアルコール訪導体を、メタノールの
３０ｆｉｆ％水溶液に溶解させて、０．３重量％の均一
溶液を得た。

この溶液を、透明電極を有するガラス基板上にスピンコ
ードし、３０℃で３時間乾燥させた後、紫外線（４５０
Ｗ高圧水銀ランプ）で３０秒間照射することによってｍ
ｍ’ｔ−（ｉ１１！化させて、ＪＩＫ淳１，１■芙の配
向膜を有するガラス基板を得几。

このようにして得几２枚のガラス基板を、配向膜を内側
にし％　ｌＯμのスペーサーを介して接着してセルを得
友。

このセルにＮｔ庫晶（大日本インキ化学工業（株）製ｒ
Ｄｓ−００４Ｊ）’ｅ封入した。このセルの中で、液晶
分子は、基板に対し垂直に配向した。

Ｎｎ型液晶を封入したセルに５ｖの交流電圧を印加した
ところ、液晶層の光散乱による明暗を観察することがで
きた。

実施例２ 実施例１で得た配向膜を有するガラス基板の配向膜ヲ、
ナイロン繊維布から成るロールを有する３本ロール金用
いて、一定方向にラビングした後、実施例１と同様にし
てホモジニアスセルを得た。

このセルにＮ型液晶（大日本インキ化学工業（株）裳ｒ
　ＤＯＰ　−７１０１６−２Ｂ　Ｊ　）を封入し友。Ｎ
ｐ型液晶を注入したセルをクロスニコル中で回転させた
とこる明暗が認められ、液晶分子がラビング方向へ良好
に配向していることが確認できた。

また、Ｎ、型液晶を封入したセルについて、磁場印加方
式の測定装置を用いて、ブレチルト角を測定したところ
２２．０’であった。

実施例３ 重合度２，３００、ケン化率８８％のポリ酢酸ビニルの
５ｔＪｉＬ％水溶液５１１に、式 で表わされる化合物５０７１１１−加え、良くかきまぜ
ながら８５％硫酸１．５．９’ｔ”加えて攪拌すること
によりで黄色の均−溶液金得た。この溶液を６７℃で一
晩加温した後、反応生成物を大量のアセトン中に加える
ことによって沈殿物を得た。この沈殿物をエタノールで
２回流−）几後、水に溶かし、再度アセトン中に沈殿さ
せ、再び沈殿物を真空乾燥させて、式 で表わされる構成単位を１．０モル係有するポリビニル
アルコール誘導体を得た。

得られ念ポリビニルアルコール誘導体を、メタノールの
３０重量％水溶液に溶解させて、０．３重量％の均一溶
液を得几・ この溶液を用い、実施例１と同様にして、膜厚１．３０
０１の配向ａｔ−有するガラス基板を得九。

このようにして得たガラス基板を用い、実施例１と同様
にして、セルを得た。

このセルに実施例１と同様にして、Ｎｎ型液晶を封入し
た。このセルの中で、液晶分子は、基板に対し垂直に配
向した。Ｎｎｆｆ１液晶を封入し念セルに５ｖの交流電
圧を印加したところ、液晶層の光散乱による明暗を観察
することができた０実施例４ 実施例３で得た配向膜を有するガラス基＆を用い、実施
例２と同様にして、ホモジニアスセルを得た。

このセルに、実施例２と同様にして、Ｎ−１晶を封入し
た。Ｎ、型液晶を封入したセルをクロスニコル中で回転
させたところ明暗が認められ、液晶分子がラビング方向
へ良好に配向していることが確認できた。

また、Ｎ型液晶を封入したセルについて、実施例２と同
様にして、プレチルト角？測定したところ１８．２°で
あった。

実施例５ ｘ合ｒｔ１．ｚｏｏｓケン化率８８％のポリ酢酸ビニル
の８重′Ｉｔ％水溶液６．９に、式 で表わされる化合物７０＃ｌ！解させた後、ｐ−トルエ
ンスルホン酸１ｙを加えて６０℃で１５時間反応させる
ことによって黄色の反応液を得几。

この反応液を大量のアセトン中に加えることによって沈
殿物を得た。この沈殿物全メタノールで２回洗った後、
真空乾燥させて、式 で表わされる構成単位ｋ１．３５モルチ有するポリビニ
ルアルコール誘４体１−得７ｔ。

得られたポリビニルアルコール紡導体を、メタノールの
３０重量％水溶液に溶解させて、０．３１１１量チの均
一溶液を得念。

この溶液を用い、実施例１と同様にして、膜厚１．０Ｏ
ＯＸの配向膜を有するガラス基板を得た。

このようにして得たガラス基板を用い、実施例１と同様
にして、セルを得友。

このセルに、実施例１と同様にして、Ｎ１！型液晶を封
入した。このセルの中で、液晶分子は、基板に対し垂直
に配向した。Ｎｎ型液晶を封入したセルに５ｖの交流電
圧を印加したところ、液晶膚の光散乱による明暗を観察
することができた。

実施例６ 実施例５で得た配向Ｍｌを有するガラス基板を用い、実
施例２と同様にして、ホモジニアスセルを得た。

このセルに、実施例２と同様にして、Ｎ、型液晶を封入
した。Ｎ、型液晶を封入したセルをクロスニコル中で回
転させたところ明暗が認められ、液晶分子がラビング方
向へ良好に配向していることが認められた。

また、Ｎ型液晶を封入し之セルについて、実施例２と同
様にして、プレチルト角を測定し念ところ１９．５°で
あった。

実施例７ 重合度１，７００．ケン化率８８−のポリ酢酸ビニルの
８重量％水溶液６ｇに、式 で表わされる化合物８０■金溶解させた後、硫酸ｌＩＩ
を加えて６０℃で１５時間反応させることによって黄色
の反応液を得た。この反応液を大量のアセトン中に加え
ることによって沈殿物を得友。

この沈殿物をメタノールで２回洗った後、真空乾燥させ
て、式 で表わされる構成単位を１．４０モルチ有するポリビニ
ルアルコールｓ導体ｔｉた。

得られ次ポリビニルアルコール誘導体を、メタノールの
３０重ｉ％水溶液に１＃解させて、０．３重量％の均一
溶液を得た。

この溶液を用い、実施例１と同様にして、膜厚１，５０
０Ｘの配向膜全有するガラス板を得た。

このようにして得たガラス基板を用い、実施例１と同様
にして、セルを得た。

このセルに、実施例１と同様にして、Ｎｎ型液晶を封入
した。このセルの中で、液晶分子は、基板に対し垂直に
配向した。Ｎｎ型液晶を封入したセルに５ｖの交流電圧
を印加し念ところ、液晶層の光散乱による明暗全観察す
ることができた。

実施例８ 実施例７で得た配向膜を有するガラス基板を用い、実施
例２と同様にして、ホモジニアスセルを得た。

このセルに、実施例２と同様にして、Ｎ、型液晶を封入
し友。Ｎ、型液晶を封入し友セルをクロスニコル中で回
転させたところ明暗が認められ、液晶分子がラビング方
向へ良好に配向していることが認められた。

また、Ｎ型液晶金封入したセルについて％実施例２と同
様にしてプレチルト角を測定したところ２３．０’であ
った。

比較例１ 重合度２，０００のポリビニルアルコールを、メタノー
ルの３０ｘｔ％水溶液に溶解させて、０．３重ｆ％の均
一溶液を得次。

この溶液を、透明電極を有するガラス基板上にスピンコ
ー）Ｌ、３０℃で３時間乾燥させることによって、膜厚
１，１００１の樹脂膜を有するガラス基板を得た。

このようにして得九ガラス基板を用い、実施例１と同様
にして、セルを得た。

このセルに、実施例１と同様にしてｈＮｎ型液晶金封゛
入した。Ｎｎ型液晶を封入し友セルに５ｖの交流電圧を
印加したところ、液晶層の光散乱による明暗に、乱れが
生じ友。

比較例２ 比較例１で得たポリビニルアルコールｍｕｍｔ有するガ
ラス基板を用い、実施例２と同様にして。

ホモジニアスセルを得た。

このセルに、実施例２と同様にして、Ｎ、ｆｉ液晶を封
入した。Ｎ、型液晶を封入したセルをクロスニコル中で
回転させ友ところ、配向に乱れがあることが認められ比
。

また、Ｎ型液晶を封入したセルについて、実施例２と同
様にして、プレチルト角を測定したところ２．７°であ
っ之。

〔発明の効果〕

本発明の液晶配向膜形成用材料は、活性光線を用いて低
温で硬化させることによって、透明性及び液晶材料に対
する安定性に優れ、かつ、液晶分子を垂直配向又は大き
く傾斜配向させることかできる液晶配向ｉｔ容易に形成
できるので、液晶デバイスの高性能化を達成できると共
に、生産性の向上及び製造コストの低減化が可能である
。

代理人　　弁理士　高　橋　勝　利

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素原子、又はメトキシ基を表わし、Ａは
   アルキル基、又はヒドロキシアルキル基で置換されてい
   てもよいピリジニウム、キノリニウム又はイソキノリウ
   ムを表わす。ｍは０〜６の整数を表わし、ｎは０又は１
   を表わす。） で表わされる構成単位を有するポリビニルアルコール誘
   導体を含有する液晶配向膜形成用材料。 ２、一般式（ I ）で表わされる構成単位が一般式（II
   ）▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素原子、又はメトキシ基を表わし、Ａは
   アルキル基、又はヒドロキシアルキル基で置換されてい
   てもよいピリジニウム、キノリウム又はイソキノリウム
   を表わす。） で表わされる構成単位である請求項１記載の液晶配向膜
   形成用材料。 ３、一般式（ I ）で表わされる構成単位が一般式（II
   ）▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素原子、又はメトキシ基を表わし、Ａは
   アルキル基、又はヒドロキシアルキル基で置換されてい
   てもよいピリジニウム、キノリニウム又はイソキノリニ
   ウムを表わす。ｍは１〜６の整数を表わす。） で表わされる構成単位である請求項１記載の液晶配向膜
   形成用材料。 ４、ポリビニルアルコール誘導体中の一般式（ I ）で
   表わされる構成単位の含有割合が全ビニルアルコール単
   位の０．５〜３０モル％の範囲にある請求項１、２又は
   ３記載の液晶配向膜形成用材料。 ５、Ｒが水素原子であり、Ａが▲数式、化学式、表等が
   あります▼−ＣＨ＿３である請求項２記載の液晶配向膜
   形成用材料。 ６、Ｒが水素原子であり、Ａが▲数式、化学式、表等が
   あります▼−ＣＨ＿３である請求項２記載の液晶配向膜
   形成用材料。 ７、Ｒが水素原子であり、ｍが１であり、Ａが▲数式、
   化学式、表等があります▼−ＣＨ＿３である請求項３記
   載の液晶配向膜形成用材料。 ８、Ｒが水素原子であり、ｍが２であり、Ａが▲数式、
   化学式、表等があります▼−ＣＨ＿３である請求項３記
   載の液晶配向膜形成用材料。 ９、ポリビニルアルコール誘導体の含有量が０．１〜３
   ．０重量％である請求項１記載の液晶配向膜形成用材料
   。 １０、透明電極を有する基板の表面に請求項１記載の液
   晶配向膜形成用材料を塗布し、得られた塗膜に活性光線
   を照射して得られる樹脂重合体から成る配向膜が形成さ
   れた基板を有する液晶デバイス。