JPH0416914A - 液晶性高分子の配向制御方法 - 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〕 本発明は液晶表示素子用補償板、光メモリー媒体等にお
ける液晶性高分子の配向制御方法に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕液晶は
、電場や磁場、せん断力などの外場によって配向状態が
変化し、これに伴う光学的性質の変化を利用することに
より各種光エレクトロニクスの分野で利用されている。

このうち液晶性高分子は低分子液晶に較べて液晶状態で
高粘性であるため、液晶状態で配向させたのち、ガラス
転移点以下に冷却することによって液晶の配向状態を固
定化することができるという低分子液晶に見られない特
徴を有している。これを利用して、熱書き込みの光メモ
リーや光学フィルターなどの光エレクトロニクス分野で
の応用が試みられている。これらを実現するためには所
望の分子配′向を高度に制御する必要がある。たとえば
一種の光学位相子であるスーパーツ不ステッドネマティ
ック（ＳＴＮ）型液晶表示素子用の色補償板は、ＳＴＮ
型液晶表示素子の液晶セルと偏光板の間に挿入され、液
晶セルによって楕円偏光となった光を直線偏光に戻すよ
うに機能する必要があるが、この様な機能は液晶性高分
子を水平に、かつ、一定の方向に高い秩序度と均一性を
持って配向させることによって初めて発現させることが
できる。

低分子液晶の場合、配向制御方法はほぼ確立されている
が、液晶性高分子（高分子液晶）の場合、十分には確立
されていない。液晶性高分子の配向制御の例としては、
ずり応力のような外力を加える方法、磁場や電場のよう
な外場を与える方法等が知られているが、これらは大面
積の配向制御が不可能であったり、均一性の点で十分と
は言えない。配向処理を施した基板間の空隙に低分子液
晶を注入する方法をそのまま液晶性高分子に適用した場
合には、液晶性高分子の高粘性のため、注入時の流れに
沿って液晶性高分子が配向してしまい。

所望の配向が得られなかったり、大きな面積になると注
入すら困難となる。

本発明者らは、配向処理した基板に液晶性高分子を塗布
し、片面が空気に接したままで液晶温度に加温すること
によって良好な配向を、大面積にわたって実現できるこ
とを見いだしたが、この方法では液晶性高分子にねじれ
構造がある場合には、厚さの不均一性がそのままねじれ
角の不均一となってしまう。また前述の液晶表示素子用
補償板などではねじれ角を制御するためにきわめて厳密
に液晶性高分子膜の厚さを制御する必要があった。

本発明は以上のｌうな従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、液晶性高分子を大面積にわ
たって均一で、高度に配向させることのできる液晶性高
分子の配向制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的を達成
するため１本発明によれば、液晶性高分子を配向させう
る配向処理の施された二枚の基板上にそれぞれ液晶性高
分子膜を形成し。

液晶性高分子を配向させた後、該二枚の基板を、該液晶
性高分子どうしが密着するように重ね合わせることを特
徴とする液晶性高分子の配向制御方法が提供される。

また、上述の方法で得た液晶性高分子膜を加熱によって
再配向させることによって、更に高度な配向制御を可能
とする方法が提供される。

次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明による液晶性高分子の配向制
御方法を説明するための模式的断面図である。

まず、ガラス、プラスチック等の基板ｌに配向処理層２
を形成する。配向処理の方法としてはポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミ
ド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール
、ポリアクリロニトリル等の高分子被膜を形成後、ラビ
ング処理をする方法、アルコキシシラン、有機チタネー
トなどの有機金属化合物などの塗膜またはその熱処理膜
をラビング処理する方法、酸化珪素などの斜め蒸着法な
どを例示することができる。またプラスチック基板を直
接ラビング処理することによって配向処理することも可
能で、この場合、配向処理層２は不要となる。

ついで、配向処理面に液晶性高分子を塗布し液晶性高分
子層３を形成する。

用いることのできる液晶性高分子はサーモトロピックな
液晶性高分子であり、構造は特に限定されないが、例え
ばポリエステル、ポリエステルアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエーテル等で主鎖に液晶性残基を有する下記構
造の主鎖型液晶性高分子ニ 一０ｆ１−Ｘ’）−＋Ａ１−Ｘ２ｈ ｘ１．ｘ２：　−ｃｏｏ−、−ＣＯＮＨ−、−０ＣＯ−
、−０−等−Ｎ＝！Ｉｔ−であり、本は不斉炭素原子、
ｎは０−１８の↓ 整数を表わす。） あるいはビニル系高分子、ポリシロキサンなどで側鎖に
液晶性残基を有する下記構造の側鎖型液晶性高分子： Ｍ２：　−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ’　、−０−Ｐｈ−Ｐｈ−Ｒ
３，−Ｐｈ−Ｃｏｏ−Ｐｈ−Ｒ’　、−０−Ｐｈ−ＣＯ
［）−Ｐｈ−Ｒ’（但し、Ｒ３はアルキル基、アルコキ
シ基、ハロゲン原子、ニトロ基又はシアノ基であり、ｎ
は０−１８の整数を表わす。） などを例示することができる。液晶性高分子は単独でま
たは混合して用いられる。液晶性高分子中に光学活性基
を導入したり、光学活性な化合物を添加することもでき
る。

塗布法としては液晶性高分子が流動性を有するガラス転
移点以上の温度で直接塗布する方性、または液晶性高分
子を溶媒に溶解させ、溶液として塗布または印刷する方
法を用いることができる。

膜厚の均一性と制御のしやすさの点で後者を特に好まし
く用いる。液晶性高分子の溶媒としては、用いる液晶性
高分子の種類、重合度等によって異なるが１通常下記の
物より選ばれる。

クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、オルソジ
クロロベンゼンなどのハロゲン系炭化水素、フェノール
、０−クロロフェノール、クレゾールなどのフェノール
系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、
テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒お
よびこれらの混合溶媒。

溶液濃度は塗布法、高分子の粘性、目的とする膜厚等に
より異なるが、液晶表示素子用の補償板を例にすると、
要求される膜厚は２〜１０声程度であるので、通常は２
〜５０ｗｔ％の範囲で使用され、好ましくは５−３０ｗ
ｔ％の範囲で使用される。塗布法としてはスピンコード
法、ロールコート法、グラビアコート法、ディッピング
法、スクリーン印刷法などを採用できる。液晶性高分子
を塗布後、溶媒を乾燥して除去し、液晶性高分子が液晶
性を示す温度で熱処理して液晶性高分子を配向させる。

液晶性高分子を配向させるときの温度は、液晶性高分子
のガラス転移点以上で、かつ、液晶性高分子の等方性液
体への転移温度より低いことが必要である。配向膜の界
面効果による配向を助ける意味でポリマーの粘性は低い
方がよく、シたがって温度は高い方がよいが、あまり高
いとコストの増大と作業性の悪化を招き好ましくない。

一般的には５０°Ｃ〜３００℃の範囲が好ましい。

以上のようにして得られた液晶性高分子膜はモノドメイ
ン配向した優れた配向性を有しているが、塗布法である
ため厚さ分布は避けられず、所望の厚みに対して０．５
％以下の面精度を得ることは困難である。この値は用途
によっては十分な値であるが、液晶表示素子用補償板の
ように液晶性高分子がねしれ構造を持ち、ねじれ角をも
制御する必要がある場合には、膜厚の分布がねしれ角の
分布にもなってしまい好ましくない。本発明の液晶性高
分子にねしれ構造を導入するには、液晶性高分子として
コレステリック液晶相を呈するものを用いればよい。コ
レステリック液晶相を呈する液晶性高分子は前述のよう
にネマティック相を呈する液晶性高分子中に光学活性基
を導入するか、光学活性な物質を添加すればよい。この
場合、液晶性高分子は配向処理膜面では配向処理の方向
に配列し、厚み方向に自然ピッチに相当するねじれ角、
すなわち自然ピンチをＰＯ１膜厚をｄ、ねじれ角をωと
したときにω＝３６０Ｘｄ／Ｐｏ（°）なるねじれ角を
形成する。

本発明では、以上のようにして配向させた液晶性高分子
膜を二層、第２図に示したように重ねあわせる。二層の
液晶性高分子層３，３′を一つの層とみなすと、この層
に入射する光は、入射時と出射時の両方において、配向
処理層２，２′と液晶性高分子層３，３′の界面を通過
する。この界面での液晶性高分子の配向方向は配向処理
層２，２′によって各々の面内で均一になっている。従
って、二枚の基板１．１′上で液晶性高分子を配向させ
たときに、配向処理層２，２′に接していない面上での
配向方向にムラがあったとしても、このムラは部分的に
キャンセルすることができる。また、請求項２に示した
方法では、加熱する前の液晶性高分子層３，３′の界面
近傍での該液晶性高分子層３，３′の各々の配向方向が
ほぼ平行となるように重ねた場合、二枚の基板１，１′
上で液晶性高分子を別々に配向させたときに、配向処理
層２，２′に接していない面上に生じてしまった配向ム
ラが加熱−再配向させる際に解消され、高度に配向制御
された液晶性高分子層を得ることができる。

液晶性高分子層３，３′の構成材料は、同一のものであ
る必要はなく、ねじれ構造をとらせた場合も、ねじれの
向きやピッチを異らせることができる。

また、配向処理層２，２′も水平配向、傾斜配向、垂直
配向の任意の組み合わせが可能である。例として層２に
水平配向性を持たせるとともに層を２′に垂直配向性を
持たせ、請求項２の配向方法を用いると、いわゆるＨＡ
・Ｎ（ｈｙｂｒｉｄ　ａｌｉｇｎｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ
）型液晶表示素子と同様の構造を作ることができる。

また、液晶性高分子層３，３′に屈折率異方性へ〇の異
った材料を用い、それぞれに光学活性物質を添加するこ
とによって異ったねじれピッチを持たせ、ＳＴＮ型液晶
表示素子に対する、高性能な色補償板、視角補償板が作
製可能となる。

液晶性高分子層３，３′の構成材料として、異った波長
域の光を吸収するような材料を用いるか、または異なっ
た波長域の光を吸収するような色素を液晶性高分子層３
，３′のそれぞれに添加することにより、記録容量が倍
増した、光記録媒体用の液晶性高分子層が得られる。

請求項１の方法で得られる液晶性高分子層３，３′では
密着した面における各々の液晶性高分子層３゜３′の配
向方向の成す角度を自由に調節することができる。従っ
て、液晶性高分子層３，３′のそれぞれに液晶性高分子
とともに配向するような電子供与性物質と受容物質やエ
ネルギー供与性物質と受容物質などを添加し、最も効率
良く電子移動反応やエネルギー移動反応が起こるような
、界面における配向方向の相対角度をさがすことができ
る。

〔実施例〕

次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１） ガラス基板上にポリイミド系樹脂を主成分とするサンエ
バー１５０（日産化学社製）を専用シンナーで２ｗｔ％
まで希釈した溶液を塗布した。１００°Ｃのオーブンで
３０分間乾燥後、２５０℃に昇温し１時間焼成した。放
冷後、ナイロン植毛布でラビングを行い、その上に下記
の繰返し単位を持つ液晶性高分子の溶液をスピンナー塗
布した。

ついで、これを９０°Ｃのオーブンで１時間乾燥し、そ
の後オーブンの温度を上げて１１０℃に５分間保ち、基
板をオーブンから取り出し、放冷することにより、液晶
性高分子膜付き基板を得た。これをクロスニコルにした
偏光板ではさんで複屈折色を観察したところ、はぼ−様
な色が見られたが、所々に厚みムラによる色ムラが認め
られた。触針式の膜厚計で測定したところ、液晶性高分
子膜の厚さは約３戸で、最大で０．５μｍ程度の厚みム
ラがあった。

液晶性高分子には光学活性物質を添加しており、偏光解
析の結果、液晶性高分子の配向方向は、厚み方向で約１
２０°ねしれていることがわかった。このようにして作
成した液晶性高分子膜付きの基板２枚を、界面での分子
配向がほぼ平行となるよう密着させ、補償板とした。該
補償板を二枚の偏光板の間にはさんで複屈折色をｍ察し
たところ、わずかに色ムラが誌められた。ついで該補償
板をＩＩ０℃のオーブンに入れ、１０分間後に取り出し
、放冷した。この処理の後では、二枚の偏光板の間には
さんで観察しても色ムラは認められなかった。

また、液晶性高分子を再配向させた補償板をＳＴＮ型液
晶表示素子と偏光板の間にはさむと、ＳＴＮ型液晶表示
素子に特有の複屈折色はほぼ消え、白黒表示に近い画質
が得られた。

（実施例２） 液晶性高分子として下記の繰返し単位を持つものを用い
、 光学活性体の８体と８体を添加した２種類の溶液を別々
の基板に塗布し、１１０℃のオーブンで１時間乾燥した
。次に、オーブンの温度を１３０°Ｃに上げ、１０分間
保った後でオーブンから取り出し、放冷した。光学活性
体の濃度は、液晶性高分子の配向ねじれ角が１８０°に
なるように調整した。８体と８体のねしれの向きは逆に
なっていた。ねじれの向きが逆となっている一対の基板
を、膜面が密着するように重ね、補償板とした。該補償
板をＤＡＰ型液晶表示素子と偏光板の間にはさんだとこ
ろ、視角補償効果が得られ、表示の視認角度が広くなっ
た。

〔発明の効果〕 請求項１の方法によれば、二枚の基板上で別々に配向さ
せた液晶性高分子膜を膜面が密着するように重ねあわせ
るので、別々に配向させたときに生じた、配向処理層に
接していない面での配向ムラによる特性ムラが部分的に
キャンセルされる。

また、各々の基板に塗布する液晶性高分子材料に異った
光学活性体や異った波長帯の光を吸収する色素、または
電子供与物質と電子受容体、あるいはエネルギー供与体
とエネルギー受容体を別々に添加することにより、多様
な光学補償板、光記録媒体などの高機能性素材を提供で
きる。

請求項２の方法では、二枚の基板上で別々に配向させた
液晶性高分子膜を膜面が密着するように重ねあわせた後
、加熱することにより液晶性高分子を再配向させるので
、非常に均一な配向が得られ、光学特性の優れた液晶性
高分子膜を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の詳細な説明するための液晶
性高分子膜付き基板の断面図である。 ｌ、１′・・・基板 ２．２′・・配向処理層 ３．３′・・・液晶性高分子層 第１図 特許出願人　株式会社　リ　　コ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶性高分子を配向させうる配向処理の施された
   二枚の基板上にそれぞれ液晶性高分子膜を形成し、該液
   晶性高分子を配向させた後、該二枚の基板を、該液晶性
   高分子膜どうしが密着するように重ねあわせることを特
   徴とする液晶性高分子の配向制御方法。
2. （２）請求項１に記載の方法によって得られた該液晶性
   高分子膜を該二枚の基板間にはさんだままで加熱するこ
   とにより、該液晶性高分子を再配向させることを特徴と
   する液晶性高分子の配向制御方法。