JPS589125A - 液晶配向膜印刷塗布組成物 - Google Patents

液晶配向膜印刷塗布組成物

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JPS589125A
JPS589125A JP56106941A JP10694181A JPS589125A JP S589125 A JPS589125 A JP S589125A JP 56106941 A JP56106941 A JP 56106941A JP 10694181 A JP10694181 A JP 10694181A JP S589125 A JPS589125 A JP S589125A
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JP
Japan
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liquid crystal
alkyl group
printing
general formula
alignment film
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JP56106941A
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English (en)
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Takeshi Watanabe
渡辺 猛志
Ryoichi Sudo
須藤 亮一
Hiroaki Miwa
広明 三輪
Shinji Hasegawa
真二 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPS589125A publication Critical patent/JPS589125A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films

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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】 本発明は、数品の配向膜材料に関するもので、さらに詳
細には、ネマチックまたはコレステリック液晶が未励起
状態においてホメオトロピック配向(垂直配向)または
フォーカルコニック配向(コレステリンク液晶のら腕軸
が基板に平行)状態となるような液晶配向膜の印刷塗布
用の材料で、ある組成物に関するものである。
液晶のホメオトロピック配向またはフォーカルコニック
配向処理は、二色性色素を添加した液晶を用いる、いわ
ゆるゲストホスト型カラー表示素子の実用化にあたって
特に重要である。これは、液晶分子が基板近傍において
垂直に近い配向状態をとる励起時、未励起時のコントラ
ストが良好になる等の利点を有するためである。
従来、液晶分子をホメオトロピックまたはフォーカルコ
ニック状態に配向させる方法としては、一般式R8i 
(OR’ )sで示されるアルキルトリアルコキシシラ
ンおよび一般式Si(OR)4で示されるテトラアルコ
キシシランの混合物を基板内壁面に塗布する方法が知ら
れている(特開昭50−63955号公報参照)0この
公知の方式では、長鎖アルキル基を含有するアルキルト
リアルコキシシランを使用するかぎりにおいては、比較
的良好゛な液晶配向が得らhるoしかしながら、この方
式においては、塗布方法として浸漬、スプレー、スピン
ナー等の基板全面に塗膜を形成する方法によらざるをえ
ない0一方、組立てた液晶素子としての信頼性を考慮す
ると、このような液晶配向膜はシール部、を除いた基板
面にのみ形成することが望ましい。つまり、このような
配向膜の形成は印刷法によって基板面の特定部分にのみ
行う必要がある。
また、上記の配向膜は屈折率が低いため、透明電極パタ
ーン部分が選択的に光を反射し、表示の視認性が悪いと
いう欠点を有する。これを改良するためには、配向膜の
屈折率を1.65以上の物質とする必要がある◇ 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、何
の様な液晶物質であっても、基板面近傍において、液晶
の分子軸を基板に垂直に再現性よく配向させ、経時的に
安定で長寿命、かつ表示品位の高い液晶表示素子を低コ
ストで作製することを可能にする液晶配向膜印刷塗布組
成物を提供することにある。
本発明はかかる点に関してなされたもので9本発明の液
晶配向膜印刷塗布組成物の特徴とするところは、液晶を
挾持して液晶表示素子を構成する液晶基板の液晶と接す
る側に形成する液晶配向膜は組成物を印刷塗布するもの
であるものにおいて該組成物は長鎖アルキル基を有する
アルキルアルコキシシランとテトラアルコキシシランま
たはトリアルコキシシラン化合物との混合物よりなる配
向膜材料を印刷塗布するために、上記の混合物に芳香族
ポリイミド系高分子の前駆体である芳香族ポリアミック
酸または可溶性芳香族ポリアミドまたはポリアクリロニ
トリルを混入したものを含有する溶液よりなるものであ
る。
上記において、前記の長鎖アルキル基を有するアルキル
アルコキシシランの好ましいものは、一般式(1) %式%(1) R1: Cl0−C24のノルマルアル−キル基まだは
ノルマルハロゲン化アルキル基、 R2: C3〜C4のアルキル基、 R,: 01〜C4のアルキル基またはアリール基、に
示す構造のも゛のであり、 前記ノテトラアルコキシシランの好ましいものは、′−
一般式2) %式%(2) ’fL2: C1〜C4のアルキル基、に示す構造のも
のであり、 前記のトリアルコキシシラン化合物としては。
一般式(6) %式%(3) R2:C1〜C4のアルキル基 ′FL5:C1〜C4のアルキル基またはアリール基に
示す構造のものを用いてよいものである〇上記において
、液晶配向性に係るのは、上記の一般式(1)における
R1の長さである。一般式(1)におけるR2は溶解性
、加水分解性の面から上述の範囲が好ましく、R3は重
要な意味をもたない〇上記の7般式(2)におけるR2
は溶解性、加水分解性の面から上述の範囲が、好ましい
□ただし、良好な配向性を得るには必ずしもテトラアル
コキシシランを用いる必要はなく、上述の一般式(3)
に示すトリアルコキシシラン化合物を用いてもよいもの
である。
上記におけるポリイミド系高分子とはポリイミド、ポリ
アミドイミド、ポリエステルイミド、ポリイミドイソイ
ンドロキナゾリンジオンなどイミド結合を有するポリマ
をいう。これらは一般に溶剤に不溶であるため、前駆体
であるボリア、ミンク酸を用いる。これは加熱処理によ
って脱水閉環してポリイミド系高分子となる。これらポ
リアミック酸はジアミンとテトラカルボン酸2無水物と
の縮合により得られるが、ジアミンとしては、例えば、
m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m
−キシレンジアミン、p−キシレンジアミン、4,4′
−ジアミノジフェニルエフチル、4.4′−ジアミノジ
フェニルメタン、2.2−ビス(4−アミノフェニル)
プロパン、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、
4.4′−ジアミノジフェニルスルホン、2,4−ビス
(β−アミノ−tert−ブチル)トルエン、ビス(・
4−β−アミノ−tert−ブ≠゛ルフェニル)エーテ
ルなどが用いられ、テトラカルボン酸2無水物としては
ピロメリット酸無水物、!1. 3’、 4.4’−ジ
フェニルテトラカルボン酸無水物、2,2−ビス(3,
’4−ビスカルボキシフェニル)プロパン無水物、3゜
4−ジカルボキシフェニルスルホン無水物、ビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)エーテル無水物などが用い
られる。ポリエステルイミドを得るには、たとえばトリ
メリット酸と種々のジオールから得られるテトラカルボ
ン酸無水物を用いる。
上記のジオールとしてはヒドロキノン、ビスフェ、ノー
ルA、ビスフェノールF、ビスフェノールACT’、ビ
スフェノールL、ビスフェノールV、ビスフェノールS
などが用いられる〇 可溶性芳香族ポリアミドとしては2,2−ビス(3−ア
ミノフェノキシ−4−フェニル)プロパ′ンとテレフタ
ル酸との縮合物などがある@配向膜の屈折率を1.65
以上として、透明電極パターン部の選択的反射を低下さ
せるためには、上記したポリイミド系高分子やポリアミ
ド類は芳香族系のものであることが必要である0、゛長
鎖アルキル基を有するアルキルアルコキシン10ランと
テトラアルコキシシランまたはトリアルコキシシラン化
合物との混合比は、前者を1とする時後者はモル比で0
.5〜50程度が適当であり、この範囲からはずれると
液晶配向性が低下する〇芳香族ポリアミック酸または可
溶性芳香族ポリアミドまたはポリアクリロニトリルの添
加量は、上記のシラン化合物のアルコキシ基が完全に縮
合反応した場合の重量の1/2以上10以下がよい◇。
と ”、J−Lらの添加物の量が少ないと配向膜の屈折率が
・\ 小さくなり、透明電極部の反射が大きく表示の視加認性
が悪くなる。添加量が多すぎると液晶配向性が悪くなる
。ただし、印刷塗布性という面からみると、これらのポ
リマの濃度は5〜10チ程度が良好であシ、これに合わ
せてシラン化合物の配合量を調整する必要があるO ゛ 溶剤としてはN−メチルピロリドン、ジメチルフォルム
アミド、ジメチルアセトアミドなどが用いら゛れる。必
要に応じ、シラン化合物のアルコキシ基の加水分解を促
進させる水、酸を加える。
印刷塗布後150℃〜250℃で加熱処理を行うことに
より、シラン化合物の反応をすすめ、またポリアミド酸
を用いた場合)−れを°閉環せしめポリイミド系高分子
を得る。
以下に、本発明を実施例ならびに比較例につき説明する
良五男一旦 ピロメリット酸無水物と4.4′−ジアミノシフ・エニ
ルエーテルを縮合して得るポリイミドの前駆体であるポ
リアミック酸の61N−メチルビ戸リドン溶液に・テト
ラデシルトリ″エトキシシラン2 wt )0チ、テト
ラエトキシシラン10Wt、%、酢酸I wt幅、水1
wt、%添加してなる溶液を用い、酸化インジウムの透
明導電膜を選択的に形成したガラス基板上に転写印刷法
によって配向膜を形成した。
印刷塗膜面の平滑性、パターン精度ともに良好であった
O 溶剤乾燥後200℃1時間処理した後、素子を組立て、
各種のネマチック液晶を2枚の基板間に挟持してみると
良好なホメオトロピック配向が得られた。
各種のコレステリンク液晶を用いた場合、基板間のギャ
ップがコレステリンク液晶の1/2ピツチより小さい場
合はホメオトロピック配向が、大きい場合はフォーカル
コニック配向が得られた。
この素子は透明電極パターン部分の選択的反射が少なく
、表示の視認性も良好であった。
劫土−−−& トリメリット酸とヒドロキノンとから得られる芳香族テ
トラカルボン酸無水物と4+4’−ジアミノジフェニル
エーテルとを縮合して得るポリエステルイミドの前駆体
であるポリアミック酸の5係N−メチルピロリドン溶液
にドデシルトリエトキシシラン2 wt −4、メチル
トリエトキシシラン5wt、係、酢酸2wt、%、水0
.5wt、係添加してなる溶液を用い、実施例1と同様
外検討を行った・その結果は、実施例1と同様忙良好で
あった。
良豊男−ユ N、N’−ビス(3−アミノフェニル)インフタルアミ
ドとピロ、メリット酸無水物とを縮合して得られるポリ
アミドイミドの前駆体であるポリアミド酸の7%N−メ
チルビロリド/溶液にヘキサデシルトリメトキシシラン
4 wt 1% 、テトラプロポキシシラン12wt、
係、酢酸1wt、係、水2wt、%添加してなる溶液を
用い、実施例1と同様な検討を行った。
その結果は、実施例1と同様に良好であった。
割前上−」 2.2′−ビス(3−アミノフェノキシ−4−フェニル
)プロパンとテレフタル酸とを縮合して得るポリアミド
の10%N−メチルピロリドン溶液′n=6〜8]、1
wt、係、テトラエトキシシラン10wt、係、酢酸5
wt、% 添加してなる溶液を用い実施例1と同様な検
討を行った。
その結果は、実施例1と同様恍良好であった。
及立1 ポリアクリロニトリルの5.1 N−メチルピロリド/
溶液にテトラデシル、メチル、ジメトキシシラン1wt
、%、テトラエトキシシラン5wt、%、酢酸5wt、
% 添加してなる溶液を用い実施例1と同様な検討を行
った。
−2の結果は、実施例1と同様に良好であった◇比較例 本発明によるものとは異なる、特開昭50−65955
号公報における実施例1に従って、オクチルトリエトキ
シシランo1容量係、テトラエトキシシラン1.8容量
係、エタノール96容量係、水20容量係−1酢酸0.
1容量係からなる溶液中に、酸化インジウムの透明電極
を選択的に形成したガ2゜ラス基板を浸漬した後、引き
上げ、150℃で15分間乾燥した。
素子を組立て、各種のネマチック液晶を2枚の基板間に
挾持してみると、一般の液晶の場合は良好なホメオトロ
ピック配向が得られるが、フェニルンクロヘキサン系の
液晶を用いた場合は良好なホメオトロピック、配向が得
られなかった。
各種のコレステリッジ樒晶を用いた場合は、基板間のギ
ャップがコレステリック液晶の1/2ピツチより小さい
場合にもフォーカルコニック配向となり、゛液晶配向が
上記の本発明の実施例1〜5より低いことがわかった。
これらの素子は透明電極部の選択的反射が大きく、表示
の視翼性が悪かった@ また、これらの素子はエポキシ系接着剤を用いて組立て
たのであるが、配向膜を介して接着せざるを得ないため
、素子の接着強度が低かった。
以上の検討で用いた各種の液晶とは、シッフペース系液
晶、ビフェニル系液晶、アゾオキシ系液晶、アゾ系液晶
、エステル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、フ
ェニルピリミジン系液晶等や午れらの混合物によるネマ
チック液晶、および上記のネマチック液晶に光学活性物
質を添加したコレステリック液晶であシ、さらに二色性
色素を添5加したものである◎これらの液晶には誘電率
の異方性が正のものと負のものとがあるが、その両方一
ついて検討した。
以上にのべたように、本発明による液晶垂直配向膜印刷
塗布組成物線、特にゲストホスト型、二色カラー液晶表
示素子において、コントラスト等の表示品位良好な素子
を低コストで信頼性よく作製す、、ユ、、、、ユ能よす
暮、hあうぇ□→、。
た透明導電膜パターンが目立たない高品位の素子を得る
ことができるものであり、本発明の効果は極めて大であ
る。
代理人弁理士 中村純之助

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液晶を挾持して液晶表示素子を構成する液晶基板
    の液晶と接する側に形成する液晶配向膜は印刷塗布組成
    物を印刷塗布するものであるものにおいて、該組成物は
    長鎖アルキル基を有するアルキルアルコキシシランとテ
    トラアルコキシシランまたはトリアルコキシシラン化合
    物と、芳香族ポリイミド系高分子の前駆体である芳香族
    ポリアミック酸または可溶性芳香族ポリアミ、ドまたは
    ポリアクリロニトリルとの混合物を含有するものよりな
    ることを特徴とする液晶配向膜印刷塗布組成物。
  2. (2)前記の長鎖アルキル基を有するアルキルアルコキ
    シシランは、一般式(1) R1:’c10=c24のノルマルアルキル基またはノ
    ルマルハロゲン化アルキル基、 R2:01〜C4のアルキル基、 R5:C1〜C4のアルキル基またはアリール基、に示
    す構造のものであシ; 前記のテトラアルコキシシ“ランは、一般式(2)%式
    %(2) R2: C1〜C4のアルキル基。 に示す構造のものであシ; 前記のトリアルコキシシラン化合物は一般式(3)%式
    %(3) R,2: C1〜C4のアルキル基。 R3: C1〜C4のアルキル基またはアリール基に示
    す構造のものである特許請求の範囲第1項記載の液晶配
    向膜印刷塗布組成物0
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6162018A (ja) * 1984-09-04 1986-03-29 Canon Inc 液晶素子
US5515190A (en) * 1989-03-09 1996-05-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alignment film with long and short carbon chains absorbed silane with liquid crystal attached
JPWO2007102513A1 (ja) * 2006-03-07 2009-07-23 日産化学工業株式会社 珪素系液晶配向剤、液晶配向膜並びにそれらの製造方法
JP2010097007A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Jsr Corp 液晶配向剤および液晶表示素子

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