JPH08254701A

JPH08254701A - 液晶表示素子用配向膜、液晶表示素子及び配向膜の製造方法

Info

Publication number: JPH08254701A
Application number: JP5635595A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Ishidaka; 良彦石高; Yumiko Sato; 由美子佐藤; Shigeru Sugimori; 滋杉森; Takashi Kato; 隆加藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp; Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JP3599814B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製造過程で発塵や静電気の発生を防止すると
共に、短時間でかつ製造コストを低減しつつ、十分なプ
レチルト角を有する配向膜、その配向膜を備えた液晶表
示素子、または配向膜の製造方法。【構成】ポリビニルシンナマートに、下記化学式を有
する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化合物
が添加されてなる高分子化合物材料からなる液晶表示素
子用配向膜。【化１】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。【効果】感光性が高く、短時間の偏光紫外線の照射で
十分な配向処理を施すことが可能となる。よって、製造
時間の短縮を図れ、生産コストを低減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶分子を所定の方向に
配向させて各種の表示を行う液晶表示素子およびその液
晶表示素子中に設けられる配向膜ならびにその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビや、コンピュータと接続さ
れた画像装置などの各種のディスプレイにおいては、よ
り軽量で、薄く、かつ低消費電力であることなどが要求
されている。このような状況のもと、上記要件を満足を
させるためのフラットディスプレイを実現するものとし
て、優れた液晶表示素子の出現が希求されている。

【０００３】液晶表示素子には、液晶を一定方向に配向
させるために、表面に傾斜が形成されてプレチルト角の
設定された配向膜が設けられている。配向膜を製造する
方法としては、基板上に成膜されたポリイミド樹脂等の
高分子樹脂膜を布等で一方向に擦るラビング処理や、二
酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を斜方蒸着して形成する方法が
知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ラビング処
理を利用して形成された配向膜にあっては、この配向膜
を作製するために布等で擦る際に、発塵を伴ったり、静
電気が発生してしまったりする問題がある。また、斜方
蒸着を利用する方法であっては、製造費用が嵩む上に、
大面積に形成することは困難で、比較的大型の液晶表示
素子には不適当であるという問題がある。

【０００５】そこで、近年、このような問題を解決すべ
く、転写法を利用して配向膜を製造する方法が脚光を浴
びるようになった。この転写法による配向膜の製造方法
は、基板上に形成された樹脂膜に、加熱しつつ、転写す
べき凹凸模様が表面に形成された転写型を押し付け、膜
の表面に凹凸形状を転写、形成するものである。一般
に、この転写型によって製造された配向膜の表面形状
は、基板上に多数の凸状がほぼ平行に繰り返して形成さ
れたものである。

【０００６】しかしながら、転写法で凹凸形状を形成し
ただけの配向膜を用いた液晶表示素子であっては、液晶
の界面規制力が弱く、外力や熱が付与されることによっ
て、十分なプレチルト角（一般に、１゜以上）が保たれ
ず、所謂ドメインが発生するおそれがあるものであっ
た。

【０００７】さらに近年、上記したようなラビング処理
や転写型による転写法ではなく、下記化学式で示され
るモノマーが重合されてなる高分子化合物（ポリビニル
シンナマート：以下、ＰＶＣnと略記する）を基板上に
均一に塗布して成膜した後、特定の方向に偏光した紫外
線を照射し、照射する紫外線の偏光方向に向いているＰ
ＶＣnの感光基のみ架橋し、異方性のあるネットワーク
ポリマーとして配向膜を製造する方法が研究されるよう
になった。

【０００８】

【化６】この方法であると、基板上に塗布した樹脂膜にラビング
処理などで不可欠であった他の部材との接触のない非接
触式であるので、静電気の発生や不純物の混入がないな
どの利点がある。

【０００９】しかしながら、この方法に適用される樹脂
は、感光性が低く、液晶表示素子の配向膜として十分な
配向処理を行うためには、偏光紫外線の照射時間を長く
しなければならず、製造工程に長時間を要するものであ
った。換言すれば、工業上の適当な時間で配向処理を終
らせてしまうと、作製した液晶表示素子の液晶の配向が
不十分で二色比が小さく、コントラストが悪くなってし
まう。これは、偏光方向にポリマーの感光基が向くため
には感光基が自由に動き回れる必要があるものの、ＰＶ
Ｃnでは感光基はポリマー中だけにあるので、感光基は
ポリマーの主鎖に束縛され、感光基の迅速な動きが妨げ
られるのでネットワークポリマーとなるのに長時間を要
するものと考えられる。

【００１０】また、液晶との相互作用が弱く、液晶を均
一に配向させることが困難で、細かいドメインが多数発
生してしまうものであった。また、誘電率が低く、液晶
に十分な電圧を印加するためには、配向膜をできるだけ
薄くしなければならず、製造工程に高い精度が要求さ
れ、歩留りの向上を妨げるものであった。

【００１１】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、製造過程で発塵や静電気の発生を防止すると
共に、短時間でかつ製造コストを低減しつつ、十分なプ
レチルト角を有する配向膜、その配向膜を備えた液晶表
示素子、または配向膜の製造方法を提供するものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子用
配向膜は、ポリビニルシンナマートに、下記化学式を有
する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化合物
が添加されてなる高分子化合物材料からなることを特徴
とするものである。

【化７】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。

【００１３】この際、高分子化合物材料中の６-ビフェ
ニルオキシアルキルアクリラート化合物の含有量が１０
wt%以上８５wt%以下であることが好ましい。

【００１４】さらには、高分子化合物材料中の６-ビフ
ェニルオキシアルキルアクリラート化合物の含有量が２
０wt%以上７５wt%以下であることが好ましい。

【００１５】本発明の液晶表示素子は、ポリビニルシン
ナマートに、下記化学式を有する６-ビフェニルオキシ
アルキルアクリラート化合物が添加されてなる高分子化
合物材料からなる配向膜を備えたことを特徴とするもの
である。

【化８】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。

【００１６】この際、配向膜を構成する高分子化合物材
料中の６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化合
物の含有量が、１０wt%以上８５wt%以下であることが好
ましい。

【００１７】さらには、配向膜を構成する高分子化合物
材料中の６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物の含有量が２０wt%以上７５wt%以下であるとより好
ましい。

【００１８】本発明の配向膜の製造方法は、ポリビニル
シンナマートと、下記化学式を有する６-ビフェニルオ
キシアルキルアクリラート化合物を含有した溶液を基板
上に塗布して成膜した後に、偏光紫外線を照射して膜の
表面に異方性を付与することを特徴とするものである。

【化９】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。

【００１９】請求項８記載の配向膜の製造方法は、ポリ
ビニルシンナマートと、下記化学式を有する６-ビフェ
ニルオキシアルキルアクリラート化合物を含有した溶液
を基板上に塗布して高分子化合物膜を成膜する工程と、
長辺部と短辺部からなる凸部が任意の方向に沿って繰り
返して形成された圧接面を有した転写型を前記高分子化
合物膜に圧接し、高分子化合物膜の表面に、長辺部と短
辺部からなる凸部を第１の方向に沿って繰り返して形成
する工程と、前記第１の方向にほぼ直交する方向に偏光
された紫外線を高分子化合物膜に照射する工程とを有す
ることを特徴とするものである。

【化１０】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。

【００２０】請求項９記載の配向膜の製造方法は、ポリ
ビニルシンナマートと、下記化学式を有する６-ビフェ
ニルオキシアルキルアクリラート化合物を含有した溶液
を基板上に塗布して高分子化合物膜を成膜する工程と、
長辺部と短辺部からなる凸部が任意の方向に沿って繰り
返して形成されてなる尾根状凹凸列と、該尾根状凹凸列
よりも高さが低く、尾根状凹凸列と同方向に沿って形成
される谷状凹凸列とが、隣り合って交互に形成され、前
記任意の方向に沿って形成されている凹凸の繰返し単位
長よりも短い繰返し単位長の凹凸が、前記任意の方向と
ほぼ直交する方向に沿って形成されている圧接面を有し
た転写型を前記高分子化合物膜の表面に圧接し、高分子
化合物膜の表面に、第１の方向に沿って形成される繰返
し単位長の長い凹凸列と、該第１の方向とほぼ直交する
第２の方向に沿った、前記第１の方向に沿った凹凸列の
繰返し単位長よりも短い繰返し単位長の凹凸列とを形成
する工程と、前記第２の方向に沿って偏光された紫外線
を高分子化合物膜に照射する工程とを有することを特徴
とする配向膜の製造方法。

【化１１】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。

【００２１】

【作用】本発明では、配向膜として、ポリビニルシンナ
メートに、６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート
化合物が添加された高分子化合物材料が使用される。ポ
リビニルシンナメートは、下記化学式で示され、６-
ビフェニルオキシアルキルアクリラート化合物は化学式
で示される。

【００２２】

【化１２】ここで、ｍは任意の整数であり、Ｚは-Ｎ（ＣＨ₃）₂、-
ＯＣＨ₃、-ＮＯ₂、-ＣＮ、ＦやＣｌ等のハロゲンであ
る。

【化１３】ここで、nは任意の整数であるが、１以上２０以下であ
ることが望ましい。さらには、３以上１２以下であれば
より好ましい。nが２０よりも大きいと、硬化しにくく
なり、かつ、液晶の配向性が得られにくくなり、好まし
くない。また、Ｘは-Ｈ若しくはメチル基等のアルキル
基であり、Ｙは-Ｈ、-ＣＮ、ハロゲン、アルキル基等で
ある。中でも、シアノ基が好ましい。

【００２３】また、高分子化合物中における６-ビフェ
ニルオキシアルキルアクリラート化合物の含有量は１０
wt%以上８５wt%以下であることが好ましい。さらに、２
０wt%以上７５wt%以下であればより好ましい。６-ビフ
ェニルオキシアルキルアクリラート化合物の含有量が、
１０wt%よりも少ないと、増感作用が不十分となり、十
分な配向処理に長時間を要するようになり、また含有量
が８５wt%より多いと、モノマーどうしの重合が進んで
しまい、配向膜としての液晶の配向規制力が低下するか
らである。

【００２４】本発明での高分子化合物材料であると、ポ
リビニルシンナマートのポリマー中に、その主鎖に束縛
されない偏光紫外線架橋化合物である６-ビフェニルオ
キシアルキルアクリラート化合物のモノマーが存在して
いる構成となり、感光基が比較的自由に動き回れるよう
になっている。本発明での高分子化合物材料であると、
ポリビニルシンナマートのみと比較して感光性が約１.
５倍となる。したがって、短時間の偏光紫外線の照射で
十分な配向処理を施すことが可能となる。よって、製造
時間の短縮を図れ、生産コストを低減することができ
る。即ち、ポリビニルシンナマートのみからなる高分子
樹脂と比較して、紫外線の照射時間を約２／３とするこ
とができる。換言すれば、ある程度の照射時間を要すれ
ば、従来からのものと比較して液晶の配向規制力を大き
くすることができ、二色比を高められる。また、本発明
での配向膜は液晶との相互作用が強く、液晶を均一に配
向させることができ、ドメインの発生を抑制することが
できる。また、誘電率が低くなく、液晶に十分な電圧を
印加するにも、配向膜の薄膜化の要件が緩和され、製造
工程に高い精度が要求されず、歩留りを向上させること
ができる。

【００２５】また、偏光紫外線を照射するだけで配向処
理を施すことができるので、ラビング処理などと異な
り、非接触式とすることができ、静電気の発生や不純物
の混入などを防止することができる。

【００２６】尚、偏光紫外線を照射するだけでなく、転
写型を押圧する転写法を併用することもできる。この転
写法の併用であると、接触式にはなるものの、より確実
に配向処理を施すことができ、二色比を向上させること
ができる。また、本発明での特定の高分子材料を配向膜
に用いることにより、外力や熱が加えられても十分なプ
レチルト角を保つことができ、ドメインの発生を抑制す
ることができる。

【００２７】この転写法との併用の場合、照射する偏光
紫外線の偏光方向は、先に転写型によって形成した凸部
が繰り返される方向である第１の方向にほぼ直交する方
向であることが必要である。

【００２８】

【実施例】本発明の配向膜ないしその製造方法は、配向
膜を有する種々の液晶表示素子に適用され得る。液晶表
示素子の一例を図１に示す。図示したこのカラー液晶表
示素子１０は、対向配置された一対の基板１２，１４
と、それらの間に封入された液晶１６と、一方の基板１
２に形成された液晶駆動素子１８と、その液晶駆動素子
１８に接続された透明電極（画素電極）２０（２０ａ，
２０ｂ，２０ｃ）と、その透明電極２０に対向して他方
の基板１４に形成された対向電極２２と、液晶１６を挾
持する配向膜２４，２４と、一対の各基板１２，１４に
形成された偏光フィルタ（下部偏光フィルタ２６，上部
偏光フィルタ２８）と、基板１４に形成されたカラーフ
ィルタ３０（３０ｒ，３０ｇ，３０ｂ）とを具備して概
略構成されている。

【００２９】基板１２，１４としては、一般の液晶表示
素子に用いられるものが適用でき、ガラス基板の他、セ
ラミック製など種々のものが適用できる。また、その形
状も製品とされる液晶表示素子に対応するものが用いら
れ、平面長方形状のものなど任意の形状のものが使用さ
れる。液晶１６は、電圧の印加によって分子の配向状態
を変えるもので、例えば、この図１で一例として表示し
たＴＮ方式の液晶であっては、電圧の印加されていない
ときには９０゜ねじれていた分子の列が、電圧を印加す
ることによって、直立し、ねじれが解消するようになる
ものである。尚、図１には示していないが、両配向膜２
４，２４の間には、微粒子などからなるスペーサが介在
し、そのスペーサによって、液晶の封入される間隙が所
定の間隔に保たれる。

【００３０】液晶駆動素子１８には、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）などが適用され、駆動信号によって、液晶に
印加される電圧を制御するものである。透明電極２０
は、他方の基板１４に形成される対向電極２２と対とな
り、液晶駆動素子１８からの電圧を液晶１６に印加する
もので、一般に、ＩＴＯ膜（酸化インジウム膜）などが
適用される。尚、液晶駆動素子１８及び透明電極２０
（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）は各画素ごとに設けられる
ものであるが、対向電極２２は、一般に、各画素に共通
な共通電極として構成される。

【００３１】配向膜２４は、液晶１６を所定の方向に配
列させるもので、本実施例では、ポリビニルシンナマー
トに、上記化学式を満たす６-ビフェニルオキシアル
キルアクリラート化合物が添加されてなる高分子化合物
材料からなる。

【００３２】偏光フィルタ２６，２８は、直線偏光を出
射する機能を有するフィルムであり、図示した液晶表示
素子１０においては、各基板１２，１４に形成される下
部フィルタ２６と上部フィルタ２８とでは、その偏光方
向が相対的に９０゜異なるように設ける。カラーフィル
タ３０は、カラー液晶表示素子において用いられるもの
で、通常、各画素毎に、赤色、緑色、青色の３色のカラ
ーフィルタが用いられて一組となっている。カラー液晶
表示素子においては、これら３色の組合せにより、多種
の色彩を表現するようにしている。

【００３３】図１に示すカラー液晶表示素子おいては、
まず、偏光フィルタ２６の下方からバックライトとして
光線が下部偏光フィルタ２６を通り抜ける。この際、図
１の横方向に偏光された光線のみが下部偏光フィルタ２
６を透過する。図１に示す例においては、液晶駆動素子
１８，１８，・・・の制御によって、透明電極２０ａと透
明電極２０ｂには電流が流されず、透明電極２０ｃ上に
ある液晶のみに電圧が印加されるようになっている。

【００３４】この状態であると、下部偏光フィルタ２６
を透過し、ガラス基板１２と配向膜２４を透過した偏光
線は、透明電極２０ａ，２０ｂ上のねじれた液晶分子に
沿った偏光線のみが、その偏光方向が変換されて上部偏
光フィルタ２８を透過するようになる。この際、各透明
電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃに対向するように、赤色の
みを透過するカラーフィルタ３０ｒ、緑色のみを透過す
るカラーフィルタ３０ｇ、青色のみを透過するカラーフ
ィルタ３０ｂを設けておくことにより、上部偏光フィル
タ２８の上方には、青色の光線が透過せず、赤色の光線
と緑色の光線のみが透過し、結果として、黄色の表示が
されるようになる。

【００３５】本実施例での配向膜は、ポリビニルシンナ
マートと、６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート
化合物を含有した溶液を透明電極２０を備えた基板１２
上に塗布して成膜した後に、所定方向に偏光した偏光紫
外線を照射して膜の表面に異方性を付与することで製造
される。尚、偏光紫外線を照射する前に、偏光されてい
ない等方紫外線を照射しておくと、反応部位である感光
基相互間の距離が短くなり、反応をより促進することが
できる。

【００３６】本発明での配向膜に用いる高分子化合物材
料の基板上への塗布は、特に限定されるものではない
が、スピンコート、スクリーン印刷法あるいはオフセッ
ト印刷法などが適用される。また、溶媒を除去するなど
必要に応じてベーキング処理により乾燥させて高分子化
合物膜を形成する。この際、この高分子化合物膜に対し
ては、さらに必要に応じてプリベーキングとベーキング
を施しても良い。プリベーキングとベーキングを行うに
は、例えば、基板を８０℃で３０秒間程度加熱した後
に、１８０℃程度で１時間加熱することで行うことがで
きる。更に、基板を８０℃程度に予備加熱した後に、ス
クリーン印刷法を施し、溶液を塗布し、その後にベーキ
ングしても良い。

【００３７】なお、スクリーン印刷法により溶液を塗布
する場合は、基板上に設置したスクリーンを介して印刷
ステージを基板の長手方向、短手方向あるいは斜め方向
などに向けて所定の速度、例えば１０ｃｍ／秒の速度で
移動させて行うことができる。その本願発明独自の高分
子化合物を塗布してなる高分子化合物膜の厚さは、０.
１μｍ程度が好適である。

【００３８】また、偏光紫外線の照射に加えて転写型を
膜の表面に押圧する転写法を併用することもできる。転
写法との併用の場合、照射する偏光紫外線の偏光方向
は、先に転写型によって形成した凸部が繰り返される方
向である第１の方向にほぼ直交する方向であることが必
要である。すなわち、配向膜の形状の一例を示す図２を
参照すれば、長辺部３２と短辺部３４を有する断面が略
三角形状の凸部３６，３６，・・・が繰り返して形成され
る第１の方向に対して、ほぼ直交する第２の方向に沿っ
た偏光方向を有する紫外線を照射する。

【００３９】また、転写型によって形成する配向膜の表
面が、図３に示すように、長辺部３２’と短辺部３４’
からなる凸部３６’が第１の方向に沿って繰り返して形
成されてなる尾根状凹凸列３８と、尾根状凹凸列３８よ
りも高さが低く、尾根状凹凸列３８と同方向に沿って形
成される谷状凹凸列４０とが、隣り合って交互に形成さ
れ、第１の方向に沿って形成される繰返し単位長Ｕの長
い凹凸列と、第１の方向とほぼ直交する第２の方向に沿
った、第１の方向に沿った凹凸列の繰返し単位長Ｕより
も短い繰返し単位長Ｕ’の凹凸列とを有する形状である
場合には、第２の方向に沿って偏光された紫外線を照射
する。

【００４０】この第１の方向に沿う凹凸の繰返し単位長
Ｕは５０μm以下、第２の方向に沿う繰返し単位長Ｕ’
は３μm以下とすることが好ましい。繰返し単位長Ｕを
２０μm以下、繰返し単位長Ｕ’を１.２μm以下とする
とより好ましい。さらにまた、図４に示すように、長辺
部３２の稜線の傾斜角度θは、１゜以上とすることが望
まれる。

【００４１】また、この第１の方向に沿う凹凸の各凸部
３６は、図４に示すように、左右が非対称の略三角形状
のものが望ましい。即ち、凸部３６の頂点から降ろした
垂線によって分割された頂角の左右の角度の比ｒ₂／ｒ₁
が１とならない形状とされている。凸部３６の形状とし
ては、ｓｉｎ波に類似した形状、櫛形、三角形状等、各
種の形状が考えられる。三角形状の場合、頂部は丸まっ
ていても、平らにカットされた形状でも良い。凸部３６
を三角形状にした場合、三角形の頂点から降ろした垂線
によって分割された頂角の左右の角度の比ｒ₂／ｒ₁は
１.２以上とすることが望まれる。

【００４２】転写法においては、例えば図５に示すよう
な製造装置が適用できる。この図５に示す製造装置４２
は、基板１２の保持機構としての台座４６と、この台座
４６の上方に上下自在に設けられた転写機構としての上
プレート４４と、紫外線照射機構４８を具備して概略構
成される。台座４６は、基板１２を設置するためのもの
であり、この台座４４上に設置される基板１２の上面に
は凹凸部が形成される以前の平滑な高分子化合物膜２
４’が形成されている。

【００４３】転写機構である上プレート４４は、図示略
の移動機構により上下に移動して高分子化合物膜２４’
に圧力をかけるものであり、その下面には凹部５０が形
成され、この凹部５０内に転写型５２が取り付けられて
いる。尚、転写型５２の下面には、配向膜２４の上面に
形成すべき凹凸模様の形成された凹凸模様が形成されて
いる。また、凹部５０の周辺部には、突起状のストッパ
５４が形成されていて、このストッパ５４が台座４６の
上面に当接することで、上プレート４４の下降が停止す
るようなっている。したがって、上プレート４４のスト
ッパ５４が台座４６の上面に当接すると、上プレート４
４の下降は止まり、転写型５２の高分子化合物膜２４’
に対する進入は停止されて、規定の深さの凹凸模様が高
分子化合物膜２４’の上面に形成される。また、偏光紫
外線照射機構４８は、紫外線を発光する紫外線光源５６
と、その紫外線光源５６から照射された紫外線を偏光す
る偏光子５８を具備し、高分子化合物膜２４’に偏光さ
れた紫外線を照射する。

【００４４】この製造装置４２を用いて配向膜を製造す
るには、まず、上記本発明独自の化合物からなる高分子
化合物膜２４’を形成した基板１２を台座４６上に設置
する。次いで、上プレート４４を下降させる。すると、
高分子化合物膜２４’の上面に転写型５２が押し付けら
れるので転写型５２の下面の凹凸模様が、高分子化合物
膜２４’の上面に転写されて図２，３に示すような凹凸
模様の形成された配向膜２４が得られる。この後、高分
子化合物膜に形成された凹凸模様の第２の方向に偏光し
た偏光紫外線を偏光紫外線照射機構４８によって照射
し、硬化させる。

【００４５】〔６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘ
キシル=アクリラートの調製〕配向膜を構成する高分子
化合物材料に添加される６-（４'-シアノビフェニル）
オキシヘキシル=アクリラート（上記化学式におい
て、ｎ＝６、Ｘ＝-Ｈ、Ｙ＝-ＣＮ）の調製例を示す。ま
ず、冷却管と攪拌機を備えた三つ口フラスコ（１Ｌ）
に、ジメチルホルムアミドを５００ml、４-ヒドロキシ-
４'-シアノビフェニルを１９.６ｇ、（０.１０mol）、
炭酸カリウムの４１.４ｇ（０.３０mol）を容れ、室温
で攪拌した。そして、６-クロム-１-ヘキサノールを１
６.４ｇ（０.１２mol）添加し、１００℃で激しく攪拌
した。１０時間反応させた後、この溶液を２ｌの水に加
え、酢酸エチル１.５Ｌで抽出した。続いて、その有機
層を３Ｎの塩酸で３回、２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液
で３回、さらに水で洗浄した。得られた酢酸エチル層を
無水硫酸ナトリウム水溶液で乾燥し、溶媒を減圧下留去
して得られた結晶を酢酸エチルで２回再結晶して６-
（４'-シアノビフェニル）オキシヘキサノールを１８.
３ｇ（０.０６２mol）得た。その融点（Ｃ−Ｓ点）は、
９１.３〜９２.５℃であった。ここまでの反応は、下記
化学反応式で表わされる。但し、Ｙをシアノ基とす
る。

【化１４】

【００４６】続いて、攪拌機を備えた５００mlの三つ口
フラスコにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を３００ml容
れ、さらに、上記調製した６-（４'-シアノビフェニ
ル）オキシヘキサノールを１４.８ｇ（０.０５０mol）
と、トリエチルアミンの８.４mlを加えて０℃で攪拌し
た。これに、アクリル酸クロライドの５.４３ｇ（０.０
６０mol）をＴＨＦ３０mlに溶かした溶液を３０分間で
滴下し、このまま６時間反応を行った。この反応は、化
学式で表わされる。但し、Ｘは水素である。

【化１５】

【００４７】反応終了後、この溶液を１Ｌの水に加え、
酢酸エチル１.５Ｌで抽出した。続いて、有機層を３Ｎ
塩酸で３回、飽和重曹水で３回、さらに水で洗浄した。
得られた酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、
溶媒を減圧下留去して得られた結晶を少量の酢酸エチル
に溶かし、シリカゲルカラム（ｎ−ヘプタン／酢酸エチ
ル）で精製した。得られた結晶をｎ−ヘプタン／酢酸エ
チルで再結晶して６-（４'-シアノビフェニル）オキシ
ヘキシル=アクリラートを１０.５ｇ（０.０３０mol）得
た。この化合物の融点は７０.４〜７２.２℃であった。

【００４８】〔６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘ
キシル=メタアクリラートの調製〕配向膜を構成する高
分子化合物材料に添加される６-（４'-シアノビフェニ
ル）オキシヘキシル=メタアクリラート（上記化学式
において。ｎ＝６、Ｘ＝−ＣＨ₃、Ｙ＝−ＣＮ）の調製
例を示す。上記６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘ
キシル=アクリラートの調製において、アクリル酸クロ
ライドの代りに、メタクリル酸クロライドを６.２７ｇ
（０.０６０mol）用いたこと以外は、上記調製と同様に
して６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘキシル=メタ
アクリラートを１２.３ｇ（０.０３４mol）得た。この
化合物の融点は、７４.１〜７５.９℃であった。

【００４９】〔試験例１〕溶媒であるγ-ブチロラクト
ンに、ポリビニルシンナマートを３wt%と、上記調製し
た６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘキシル=アクリ
ラートを２０wt%添加した。そして、この溶液を表面を
洗浄したＩＴＯの電極の形成されたガラス基板上にオフ
セット印刷にて均一に塗布し、８０℃で１分間、その
後、１８０℃で１時間加熱し、溶媒を気化させて乾燥さ
せ、高分子化合物からなる膜を成膜した。次に、この基
板の膜に、波長が３１０nmの偏光紫外線（５ｍＷ）を１
０分間照射し、配向膜の形成された基板を作製した。
尚、紫外線の照射にあたって、偏光プリズムとしては消
光比が１０^-5、照射のエネルギ密度は１.５Ｊ／cm²と
し、基板は８０℃に加熱しておいた。この工程によって
作製した２枚の基板をスペーサを介して対向して組み合
わせ、その間に液晶（メルク（株）製「Ｋ−１５」）を
注入した。尚、基板の間隔は１０μmとした。再び、熱
処理を施して、液晶表示素子を作製した。この液晶表示
素子において、ＩＴＯに電圧を印加して、液晶の配向状
態を観測した。その結果、ドメインの殆どない均一な配
向が得られていた。

【００５０】〔試験例２〕上記試験例１において、６-
（４'-シアノビフェニル）オキシヘキシル=アクリラー
トの代りに、６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘキ
シル=メタアクリラートを使用して、同様に、液晶表示
素子の試験サンプルを作製し、配向状態を観測した。そ
の結果、ドメインの殆どない均一な配向が得られてい
た。

【００５１】〔試験例３〕溶媒であるγ-ブチロラクト
ンに、ポリビニルシンナマートを３wt%と、調製したモ
ノマーである６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘキ
シル=アクリラートを添加した。そして、試験例１と同
様に、表面を洗浄したＩＴＯの電極の形成されたガラス
基板上に、この溶液をオフセット印刷にて均一に塗布
し、８０℃で１分間、その後、１８０℃で１時間加熱
し、溶媒を気化させて乾燥させ、高分子化合物からなる
膜を成膜した。次に、この基板の膜に、波長が３１０nm
の偏光紫外線（５ｍＷ）を１０分間照射し、配向膜の形
成された基板を作製した。尚、紫外線の照射にあたっ
て、偏光プリズムとしては消光比が１０^-5、照射のエネ
ルギ密度は１.５Ｊ／cm²とし、基板は８０℃に加熱して
おいた。

【００５２】この工程によって作製した２枚の基板をス
ペーサを介して対向して組合わせ、その間に二色性色素
（三菱化成（株）製：ＬＳＢ-２７８）を１重量％添加
した液晶（メルク（株）製「Ｋ−１５」）を注入した。
尚、基板の間隔は１０μmとした。再び、熱処理を施し
て、液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子におい
て、偏光板をセルの片側に配置し、セルを回転させ透過
率を測定し、二色比を試験した。結果を図６中に●で示
す。図６から、モノマーの添加量が２０〜７５wt%であ
ると二色比は１０以上であることがわかる。したがっ
て、モノマーの添加量が２０〜７５wt%の範囲内である
と、二色比が高く、十分に液晶分子が配向していること
がわかる。尚、６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘ
キシル=アクリラートを添加せず、ポリビニルシンナマ
ートのみで同様に配向膜を作製したものであると、二色
比は最高でも５でコントラストの小さいものであった。

【００５３】〔試験例４〕上記試験例３において、６-
（４'-シアノビフェニル）オキシヘキシル=アクリラー
トの代りに、６-（４'-シアノビフェニル）オキシヘキ
シル=メタアクリラートを使用して、同様に、液晶表示
素子の試験サンプルを作製し、二色比を測定した。結果
を図６中に○で示す。図６から、モノマーの添加量が１
０〜８５wt%であれば二色比が９以上であり、添加量が
２０〜７５wt%であると二色比は１０以上であることが
わかる。したがって、モノマーの添加量が１０〜８５wt
%の範囲内であると、二色比が高く、十分に液晶分子が
配向していることがわかる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の配向膜は、ポリビニルシンナマ
ートに、６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物が添加されてなる特殊な高分子化合物材料を使用す
るもので、感光性が高く、短時間の偏光紫外線の照射で
十分な配向処理を施すことが可能となる。よって、製造
時間の短縮を図れ、生産コストを低減することができ
る。換言すれば、ある程度の照射時間を要すれば、従来
からのものと比較して液晶の配向規制力を大きくするこ
とができ、二色比を高められる。また、本発明での配向
膜は液晶との相互作用が強く、液晶を均一に配向させる
ことができ、ドメインの発生を抑制することができる。
また、誘電率が低くなく、液晶に十分な電圧を印加する
にも、配向膜の薄膜化の要件が緩和され、製造工程に高
い精度が要求されず、歩留りを向上させることができ
る。

【００５５】また、偏光紫外線を照射するだけで配向処
理を施すことができるので、ラビング処理などと異な
り、非接触式とすることができ、静電気の発生や不純物
の混入などを防止することができる。

【００５６】この際、高分子化合物中における６-（４'
-シアノビフェニル）オキシヘキシル=アクリラートの含
有量は１０wt%以上８５wt%以下、さらには、２０wt%以
上７５wt%以下であればより好ましい。

【００５７】また、本発明の配向膜を備えた液晶表示素
子であると、配向膜の製造工程を短縮することができ、
また二色比の高いコントラストの改善されたものとな
る。また、液晶を均一に配向させることができるので、
ドメインの発生を抑制できる。また、製造が容易である
ので、歩留りを向上させることができる。

【００５８】また、本発明の配向膜の製造方法である
と、偏光紫外線を照射するだけで配向処理を施すことが
できるので、ラビング処理などと異なり、非接触式とす
ることができ、静電気の発生や不純物の混入などを防止
でき、生産性が向上する。

【００５９】また、偏光紫外線の照射に加えて、転写型
による凹凸の形成を伴うこともできるので、より確実に
配向処理を施すことができ、二色比を向上させることが
できる。また、本発明での特定の高分子材料を配向膜に
用いることにより、外力や熱が加えられても十分なプレ
チルト角を保つことができ、ドメインの発生を抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示素子の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明の配向膜の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明の配向膜の一例を示す斜視図である。

【図４】凹凸列の部分側面図である。

【図５】配向膜製造装置の一例を示す側面図である。

【図６】モノマーの添加量と二色比の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０液晶表示素子１２基板１４基板１６液晶２０透明電極２４配向膜３２長辺部３４短辺部３６凸部５２転写型

フロントページの続き (72)発明者杉森滋大阪府大阪市北区中之島３丁目６番32号チッソ株式会社内 (72)発明者加藤隆大阪府大阪市北区中之島３丁目６番32号チッソ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリビニルシンナマートに、下記化学式
を有する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物が添加されてなる高分子化合物材料からなることを
特徴とする液晶表示素子用配向膜。【化１】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。
【請求項２】高分子化合物材料中の６-ビフェニルオ
キシアルキルアクリラート化合物の含有量が１０wt%以
上８５wt%以下であることを特徴とする請求項１記載の
液晶表示素子用配向膜。
【請求項３】高分子化合物材料中の６-ビフェニルオ
キシアルキルアクリラート化合物の含有量が２０wt%以
上７５wt%以下であることを特徴とする請求項１記載の
液晶表示素子用配向膜。
【請求項４】ポリビニルシンナマートに、下記化学式
を有する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物が添加されてなる高分子化合物材料からなる配向膜
を備えたことを特徴とする液晶表示素子。【化２】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。
【請求項５】配向膜を構成する高分子化合物材料中の
６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化合物の含
有量が１０wt%以上８５wt%以下であることを特徴とする
請求項４記載の液晶表示素子。
【請求項６】配向膜を構成する高分子化合物材料中の
６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化合物の含
有量が２０wt%以上７５wt%以下であることを特徴とする
請求項４記載の液晶表示素子。
【請求項７】ポリビニルシンナマートと、下記化学式
を有する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物を含有した溶液を基板上に塗布して成膜した後に、
偏光紫外線を照射して膜の表面に異方性を付与すること
を特徴とする配向膜の製造方法。【化３】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。
【請求項８】ポリビニルシンナマートと、下記化学式
を有する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物を含有した溶液を基板上に塗布して高分子化合物膜
を成膜する工程と、長辺部と短辺部からなる凸部が任意の方向に沿って繰り
返して形成された圧接面を有した転写型を前記高分子化
合物膜に圧接し、高分子化合物膜の表面に、長辺部と短
辺部からなる凸部を第１の方向に沿って繰り返して形成
する工程と、前記第１の方向にほぼ直交する方向に偏光された紫外線
を高分子化合物膜に照射する工程とを有することを特徴
とする配向膜の製造方法。【化４】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。
【請求項９】ポリビニルシンナマートと、下記化学式
を有する６-ビフェニルオキシアルキルアクリラート化
合物を含有した溶液を基板上に塗布して高分子化合物膜
を成膜する工程と、長辺部と短辺部からなる凸部が任意の方向に沿って繰り
返して形成されてなる尾根状凹凸列と、該尾根状凹凸列
よりも高さが低く、尾根状凹凸列と同方向に沿って形成
される谷状凹凸列とが、隣り合って交互に形成され、前
記任意の方向に沿って形成されている凹凸の繰返し単位
長よりも短い繰返し単位長の凹凸が、前記任意の方向と
ほぼ直交する方向に沿って形成されている圧接面を有し
た転写型を前記高分子化合物膜の表面に圧接し、高分子
化合物膜の表面に、第１の方向に沿って形成される繰返
し単位長の長い凹凸列と、該第１の方向とほぼ直交する
第２の方向に沿った、前記第１の方向に沿った凹凸列の
繰返し単位長よりも短い繰返し単位長の凹凸列とを形成
する工程と、前記第２の方向に沿って偏光された紫外線を高分子化合
物膜に照射する工程とを有することを特徴とする配向膜
の製造方法。【化５】化学式中、ｎは１〜２０の整数、ＸはＨ又はアルキル
基、ＹはＨ、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はアルキル基
から選択されるいずれかを示す。