JPH03155527A

JPH03155527A - 液晶表示素子及び液晶配向材

Info

Publication number: JPH03155527A
Application number: JP3211290A
Authority: JP
Inventors: Naoko Mikami; 直子三上; Takao Sakurai; 桜井　孝男
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1991-07-03

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】［産業上の利用分野コ本発明は新規な液晶表示素子および液晶配向材に関する
ものである。詳しくは液晶表示素子内の配向膜が新規な
液晶配向材をもって形成されている新規な液晶表示素子
およびこの新規な液晶配向材に関する。

［従来の技術］液晶表示素子の表示方式として現在広く実用化されてい
るものは、ねじれネマチック型（ＴＮ型）及び動的散乱
型（ＤＳ型）である。これら従来の液晶表示方式は、視
野角が小さい、コントラストが低いなどという欠点があ
り、このことから最近新しい表示方式として、スーパー
ツィステッドネマチック型（ＳＴＮ型）、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ型）を用いた表示方式が出回ってきている
。

これらはネマチック液晶を主成分としたネマチック液晶
セルによる表示方式である。しかしながら、これらネマ
チック液晶を用いた表示方式はネマチック液晶を用いた
表示方式である以上応答速度が数ｍ５ｅｃオーダーにと
どまることは免れない。

そこでこれらネマチック液晶表示素子の応答速度が遅い
という短所を補う表示方式として応答速度がμｓｅｃオ
ーダーと速い強誘電性液晶による表示方式も盛んに研究
されている。また、高精細な表示を可能にする液晶表示
方式として、スメクチックＡ相での熱書き込み方式も知
られている。

これら液晶表示素子では素子中の液晶分子は一定の配向
方向に従って配向しており、液晶分子に電圧を印加し液
晶分子の向きを変化させることにより表示を得ている。

このとき液晶表示素子中の液晶分子を一定方向に配向さ
せるために用いているのが配向膜と呼ばれる電極基盤上
の薄膜である。

これら配向膜を形成する液晶配向剤には有機高分子を用
いたものと、無機酸化物の斜方蒸着膜を用いたものとが
あり、有機高分子を用いた場合、そのメカニズムはＪ、
Ｍ、Ｇｅａｒｙら（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、１５．Ｎｏｖ、、１９８７）によ
って説明されている。無機酸化物の斜方蒸着膜を用いた
場合は無機酸化物をある一定方向から電極基盤上に蒸着
し、無機酸化物からなる小さいカラムを電極基盤上に形
成させ液晶分子をそのカラムに沿うように配向させよう
というものである。有機高分子で液晶配向剤に現在広く
用いられているのはポリイミドなどであり、無機酸化物
の斜方蒸着膜の液晶配向材では二酸化ケイ素などがよく
研究されている。

［発明が解決しようとしている問題点］現在ネマチック
液晶セルの液晶配向材として広く用いられているのはポ
リイミドなど有機高分子である。その工法は有機高分子
を適当な濃度になるよう汎用な溶剤に溶かし、スピンコ
ード、ディッピングなどで電極基盤上に薄膜（数十〜数
千オングストローム）を形成させ、さらにこの薄膜を布
などでこすり一軸配向させるというもので比較的容易に
大面積の蓼膜を電極基盤上に形成させることができる。

有機高分子のなかで特にポリイミドは強誘電性液晶の液
晶配向材としても広く応用研究が行われている。しかし
ながらポリイミドは強誘電性液晶表示素子の配向膜とし
て用いたとき、液晶表示素子中の液晶分子が電極基盤上
の配向膜の配向処理方向に対しツイスト、またはスプレ
ィ配向しやすい（電極基盤付近からセル内部に向かうに
従い分子のダイレクタ−すなわち分子の長軸方向が液晶
分子の配向処理されている方向から徐々にずれてしまう
）のでコントラストが得られにくい、欠陥が生じやすい
、メモリーがでにくい、などといった欠点がある。そこ
でこれらポリイミド配向膜の物性上の欠点を補うものと
して無機酸化物の斜方蒸着による配向処理方法が研究さ
れているが、この手法では斜方蒸着により電極基盤上に
Ｎ［を形成するという工法上、大面積のセルを作りにく
く工業化しにくいという問題点がある。

このような理由から有機高分子であり、かつ物性のすぐ
れた液晶配向材の開発が求められていた。

またネマチック液晶つ新しい表示方式であるスーパーツ
ィステッドネマチック方式でも、むらが少なくコントラ
ストがよく視野角依存性の少ない表示素子が得られるよ
うな、これまでにない新しい液晶配向材が求められてい
る。特に強誘電性液晶セルでは、配向膜によってメモリ
ー特性、コントラスト、視野角依存性など強誘電性液晶
セルの重要な特性が大きく影響され、配向膜によって液
晶表示セルの品位が大きく左右される。

以上の理由からネマチック表示方式でも強誘電性液晶表
示方式を含むスメクチック液晶表示方式でも以上の問題
を解決できるような新しい液晶配同材の材料開発が求め
られていた。

［問題点を解決するための手段］本発明者らは、上述のような問題点を解決するために種
々の有機高分子を探索し、□液晶配向材として用いる素
材として有用で新規な液晶配向材群を提供する本発明に
到達した。

即ち本発明は液晶配向材として新規な有機高分子であり
、ネマチック液晶および強誘電性液晶をふくむスメクチ
ック液晶に良好な配向性を付与し、さらに強誘電性液晶
セルでは液晶表示セルに良好なコントラストを得るため
に必要なユニフォーム配向性と、メモリー特性を付与す
ることを可能としたものである。

即ち本発明は、ポリマー中に以下の一般式％式％）と−ＧＯ−ＮＨ−基の両方を含むポリマー鎖（ここで、
ＣｎＨ２ｎは直鎖または分岐のアルキレン基であり、ｍ
及びｎは自然数である。）を含有する配向膜層を使用す
ることを特徴とする液晶表示素子用液晶配向材及びこの
液晶配向材を用いて形成された配向膜を有する液晶表示
素子に関する。

前記一般式のポリオキシアルキレン鎖はポリオキシメチ
レン、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポ
リオキシブチレンなどである。また−Ｃｏ−ＮＨ−基を
含むポリマー鎖は、具体的にはポリアミノ酸を含むポリ
アミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリイミド、ポリ
アミドイミド及びこれらの誘導体があげられる。

本発明の液晶配向剤とは、ポリオキシアルキレン鎖と一
〇〇−ＮＨ−基を含むポリマー鎖からなるポリマーおよ
びこれらを含む配合物をさす。

本発明のポリマーと配合して液晶配向材とされるポリマ
ーの一例としてはポリウレア類、ポリイミド類、ポリア
ミノ酸を含むポリアミド類、ポリアミドイミド類、ポリ
エステル類、ポリウレタン類、ポリエーテル類、ビニル
ポリマー類、セルロース及びこれらの誘導体、ポリビニ
ルアルコール及びこれらの誘導体等があげられるがこれ
に限られたものではない。

前述のポリオキシアルキレン鎖と−ＣＯＮＨ−基を含む
ポリマーはポリオキシアルキレン鎖の末端が水酸基、ア
ミノ基、イソシアネート基、塩化カルボニル基などの、
ポリオキシアルキレン鎖を含むポリマーの前駆体と他の
−ＣＯ−ＮＨ−基を含むポリマーおよびポリマーの前駆
体と共重合することによって合成することができる。ポ
リオキシアルキレン鎖を含むポリマーの前駆体と共重合
されるポリマーの一例としては、ポリウレア類、ポリイ
ミド類、ポリアミノ酸を含むポリアミド類、ポリアミド
イミド類、ポリウレタン類、およびこれらの誘導体、さ
らにこれらのポリマーの前駆体等があげられるがこれに
限られたものではない。さらにこれらのポリオキシアル
キレン鎖と−ＣＯＮ　Ｈ−基を含むポリマーはジイソシ
アネート等の２官能の化合物を用いてポリマーの末端同
士を架橋させることもできる。

このようにして得られたポリマーもしくはポリマーの配
合物をジメチルホルムアミド、パークレン、トルエン、
二塩化エチレン、トリクレン、水、Ｎ−メチルピロリド
ン、Ｎ、　Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラク
トンなど汎用な溶媒に溶解し、固形分濃度で０．　１％
〜２０％の溶液とし、電極基盤上にスピンコード、ディ
ッピング、または転写印刷してから加熱し溶媒を除去す
ると、厚み数十〜数千オングストロームのは膜が得られ
る。

この薄瞑を布等で軽く数回こすり一軸配向させて配向膜
を有する電極基盤を得た。さらに数ミクロンのスペーサ
ーをはさんで重ね合わせ第１図に示すような液晶表示素
子とした。

［発明の作用］本発明の高分子および高分子の配合物は液晶表示素子に
おいて該素子の電極基板上に配向処理を行う場合、液晶
配向剤として液晶を均一に配向させる効果がある。また
本発明の液晶配向材を強誘電性液晶表示素子に用いた場
合、液晶分子は電極基盤に平行に配向しやすく、液晶分
子はツイストすることなく上の電極基盤から下の電極基
盤にかけて均一に同じ方向を向きやすく（ユニフォーム
配向しやすく）液晶表示素子は良好なコントラストが得
られた。

さらに本発明の液晶配向剤は良好で安定な物性をもつ配
向膜を容易に形成しやすく、またポリイミドなどのよう
に高温焼成がいらないため、電極基盤上のカラーフィル
ター等に熱による悪影響を与えないという効果がある。

以下実施例をあげ説明するが、本発明はこれに限られた
ものではない。

実施例１下記式（ｎ）に示す構造を有するポリオキシエチレンジ
アミン、１（２Ｎ−（ＣＨ２）３−０−　（ＣＨ２Ｃ１１２０）
計（Ｃ１１２）３−ＮＨ２（Ｉｔ）（略称ＰＥ○−アミ
ン＃６０００、用研ファインケミカル曲製、分子量的８
０００）をポリグルタミン酸メチルエステルの前駆体で
あるグルタミン酸のＮ−カルボン酸無水物とジメチルホ
ルムアミド中で混合し、゛下記式（ｍ）に示すポリオキ
シアルキレン鎖と−ＣＯＮＨ−基を含むポリマーを得た
。

Ｈ−（ＮＨ−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＣＨ３）−ＧＯ
）ｐ−Ｎｌｌ−（ＣＨ２）３−０−　（ＣＨ２ＣＨ２０
）ｍ−（ＣＨ１２）　３−ＮＩＬ（Ｇｏ−ＣＨ（ＣＨ２
ＣＨ２ＣＯＯＣＨ３）　−ＮＨ）ｐ−１（（ｍ）次いで得られたポリマーをジメチルホルムアミドに固形
分濃度で０．５％で完全に溶解させた。

この溶液を０．　５μｍのフィルターで濾過し電極基盤
上に１５０Ｏｒｐｍで６０秒スピンニートした。ついで
９０℃で３０分乾燥させ溶媒を除去した。このとき得ら
れた３膜の厚みは約２００オングストローム程度であっ
た。以上により得られた３膜を一定方向にラビング処理
しこの電極基盤を重ね合わせ、セル厚が約２μｍの液晶
表示素子を得た。該液晶表示素子に液晶を注入したとこ
ろネマチック相、スメクチックＡ相およびキシルスメク
チックＣ相（強誘電性液晶相）で均一にホモジニアス配
向した。またこの強誘電性液晶表示素子に電圧をかけて
駆動させたところコントラストが高くユニフォーム状態
間で駆動できた。

また前述のポリエチレンジアミンを分子量の異なる日本
油脂■製すンブライトＦＭ−５００１（分子量的４００
０）で試したところ、上記と同等の結果を得た。

実施例２下記式（ＩＶ）に示す構造を有するポリオキシプロピレ
ンジアミン、Ｈ２Ｎ−ＣＨ（Ｃ１１３）−ＣＨ２−（ＯＣＩ１２ＣＩ
ＩＣＣＩ３））ｍ−ＮＨ２（ＩＶ）（ジェファーミンＤ
−２００ｏ、ジェファーソンケミカル社製、分子量的２
０００）をポリグルタミン酸メチルエステルの前駆体で
あるグルタミン酸γ−メチルエステルのＮ−カルボン酸
無水物とジメチルホルムアミド中で混合し、下記式（Ｖ
）に示すポリオキシアルキレン鎖と−ＣＯＮＨ−基を含
むポリマーを得た。

Ｈ−（ＮＨ−Ｃ）Ｉ　（ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＣＨ３）−
ＣＯ）ｐ−ＨＮ−ＣＨ（ＣＨ３）　−ＣＨ２−（ＯＣＨ
２ＣＨ（ＣＨ３））　ｍ−Ｎ）ｌ−（ＧＯ−ＣＨ（ＣＨ
２ＣＨ２ＣＯＯＣＨ３）−ＮＨ）ｐ−Ｈ（Ｖ）次いで得られたポリマーをジメチルホルムアミドに固形
分濃度で０．　５％で完全に溶解させた。

この溶液を０．５μｍのフィルターで濾過し電極基盤上
に１５００ｒｐｍで６０秒スピンコードした。ついで９
０℃で３０分乾燥させ溶媒を除去した。このとき得られ
た３膜の厚みは約２００オングストローム程度であった
。以上により得られた茫漠な一定方向にラビング処理し
この電極基盤を重ね合わせ、セル厚が約２μｍの液晶表
示素子を得た。該液晶表示素子に液晶を注入したところ
ネマチック相、スメクチックＡ相およびキシルスメクチ
ックＣ相（強誘電性液晶相）で均一にホモジニアス配向
した。またこの強誘電性液晶表示素子に電圧をかけて駆
動させたところコントラストが高くユニフォーム状態間
で駆動できた。

また前述のポリオキシプロピレンジアミンを分子量の異
なるジエファーミンＤ−２３０、及びＤ−４００、（ジ
ェファーソンケミカル社製、分子量的２３０および約４
００）に変えて上記と同様に試したところ上記と同等の
結果を得た。

実施例３前述のＰＥ０−アミン＃６０００をポリロイシンの前駆
体であるロイシンのＮ−カルボン酸無水物とジメチルホ
ルムアミド中で混合し、下記式（■）に示すポリオキシ
アルキレン鎖と一〇〇ＮＩ（−基を含むポリマーを得た
。

Ｈ−（ＮＨ−ＣＨ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ３）−Ｃ
Ｏ）Ｐ−ＮＨ−（ＣＨ２）３−０−　（ＣＨ２ＣＨ２０
）ｍ−（Ｃ）１２）３−Ｎｌ−（ＣＯ−ＣＩ（（ＣＨ２
ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ３）−ＮＨ）ｐ−Ｈ−（ＶＩ）次い
で得られたポリマーをジメチルホルムアミドに固形分濃
度で０．５％で完全に溶解させた。

この溶液を０．　５μｍのフィルターで濾過し電極基盤
上に１５００ｒｐｍで６０秒スピンコードした。ついで
９０’Ｃで３０分乾燥させ溶媒を除去した。このとき得
られた薄膜の厚みは約２００オングストローム程度であ
った。以上により得られた薄膜を一定方向にラビング処
理しこの電極基盤を重ね合わせ、セル厚が約２μｍの液
晶表示素子を得た。該液晶表示素子に液晶を注入したと
ころ液晶はネマチック相、スメクチックＡ相およびキシ
ルスメクチックＣ相（強誘電性液晶相）で均一にホモジ
ニアス配向した。またこの強誘電性液晶表示素子に電圧
をかけて駆動させたところコントラストが高くユニフォ
ーム状態間で駆動できた。

また前述のポリオキシエチレンジアミンを分子量の異な
る日本油脂■製すンブライトＦＭ−５００１（分子量的
４０００）で試したところ、上記と同等の結果を得た。

［発明の効果コ本発明の液晶配向材は配向膜としたときネマチック液晶
表示素子および強誘電性液晶表示素子を含むスメクチッ
ク液晶表示素子に良好な配向性を付与する効果がある。

強誘電性液晶表示素子においては液晶表示素子に良好な
コントラストを得るために必要なユニフォーム配同性を
付与する効果がある。

さらに本発明の液晶配向剤は良好で安定な物性をもつ配
向膜を容易に形成しやすく、またポリイミドなどのよう
な高温焼成がいらないため、カラーフィルター等に熱に
よる悪影響を与えないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

ガラス基盤透明電極オーバーコート瞑配向膜接着剤液晶層スペーサー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリマー中に以下の一般式 −（ＣｎＨ２ｎ−Ｏ）ｍ− と−ＣＯ−ＮＨ−基の両方を含むポリマー鎖（ここで、
ＣｎＨ２ｎは直鎖または分岐のアルキレン基であり、ｍ
及びｎは自然数である。）を含有する配向膜層を使用す
ることを特徴とする液晶表示素子。
（２）請求項（１）のポリマーの部分構造で−ＣＯ−ＮＨ−基
を含む部分がポリアミノ酸を含むポリアミド、ポリウレ
タン、ポリウレアである請求項（１）記載の液晶表示素
子。
（３）液晶表示素子が強誘電性液晶表示素子である請求項（１
）および（２）記載の液晶表示素子。
（４）液晶配向材が請求項（１）および（２）記載の構成単位
を含む液晶配向材。