JPH03200118A - Liquid crystal cell - Google Patents
Liquid crystal cellInfo
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- JPH03200118A JPH03200118A JP34086189A JP34086189A JPH03200118A JP H03200118 A JPH03200118 A JP H03200118A JP 34086189 A JP34086189 A JP 34086189A JP 34086189 A JP34086189 A JP 34086189A JP H03200118 A JPH03200118 A JP H03200118A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ネマチック型液晶セル、コレステリック型液
晶セル、およびスメクチック型液晶セルなどに適用され
る液晶配向膜層を有する液晶セルに関し、さらに詳しく
は、液晶配向能に優れた面内配向重合薄膜層を有する液
晶セルに関するものである。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal cell having a liquid crystal alignment film layer applied to a nematic type liquid crystal cell, a cholesteric type liquid crystal cell, a smectic type liquid crystal cell, etc. relates to a liquid crystal cell having an in-plane alignment polymerized thin film layer with excellent liquid crystal alignment ability.
情報システムと人間間のインターフェイスとして表示デ
イスプレィは不可欠なものであり、その中の一つとして
液晶による表示装置が注目されている。この液晶表示装
置は、薄型で視認性がよく、省電力で駆動でき、しかも
IC駆動が容易である等の特長を有しており、独自の分
野で市場から注目され、研究開発が活発に進められてい
る。しかし、液晶デイスプレィとして実用化していくた
めには、大画面化した時の均一性の欠如による色ムラや
、微細な液晶の配向の乱れ等が製品の品質に影響してく
る。Displays are essential as an interface between information systems and humans, and liquid crystal display devices are attracting attention as one of them. This liquid crystal display device has features such as being thin and highly visible, can be driven with low power consumption, and is easy to drive with an IC.It has attracted attention from the market in its unique field, and research and development is actively progressing. It is being However, in order to put it into practical use as a liquid crystal display, the quality of the product is affected by color unevenness due to lack of uniformity when the screen is enlarged, and disturbances in the alignment of fine liquid crystals.
この液晶セルの構成としては、基板と、該基板上に形成
され液晶を駆動させるための電極と、該電極間のショー
トを防止するための絶縁膜と、液晶を配向させる配向膜
とからなるものを二枚組み合わせ、液晶をその空間部に
封入したものがよく知られている。このセルの構成のう
ち、上述したような液晶の配向性の乱れの原因の多くは
、液晶と直接液して液晶を配向させる液晶配向膜にある
と考えられている。The structure of this liquid crystal cell consists of a substrate, an electrode formed on the substrate to drive the liquid crystal, an insulating film to prevent short circuit between the electrodes, and an alignment film to orient the liquid crystal. A well-known example is one in which two panels are combined and a liquid crystal is sealed in the space between them. In the structure of this cell, it is thought that most of the causes of the disturbance in the alignment of the liquid crystal as described above are due to the liquid crystal alignment film that aligns the liquid crystal by directly contacting the liquid crystal.
この液晶配向膜としては、例えばポリイミド等の電気絶
縁性の樹脂被膜を基体または電極上に形成させ、表面を
一方向にラビング処理して作製した例があり、この配向
膜を少なくとも一枚用いた構造の液晶セルを組み立てた
ものが知られている。As this liquid crystal alignment film, there is an example in which an electrically insulating resin film such as polyimide is formed on a substrate or an electrode, and the surface is rubbed in one direction, and at least one of this alignment film is used. A type of liquid crystal cell assembled with this structure is known.
しかしながら、この液晶配向膜は、スピナー法や印刷法
等の湿式法で膜を形成させた場合、膜中にゴミが混入す
る等のため、膜表面が局部的に平滑でなくなる。また、
ラビング処理時に膜が剥がれたり、膜の表面またはこれ
を擦るラビング材に汚れ等が付着している場合には、表
面にキズが付いたり、さらに大面積の膜を一様にラビン
グ処理することが困難である、という問題点を有する。However, when this liquid crystal alignment film is formed by a wet method such as a spinner method or a printing method, the film surface becomes locally uneven due to dust being mixed into the film. Also,
If the film peels off during the rubbing process, or if there is dirt on the surface of the film or the rubbing material used to rub it, the surface may be scratched, or it may be difficult to uniformly rub a large area of the film. The problem is that it is difficult.
従って、こういった液晶配向膜を用いて液晶セルを作製
した場合、構造欠陥が生じ、大面積の液晶配向膜を形成
できないという不都合を有していた。Therefore, when a liquid crystal cell is manufactured using such a liquid crystal alignment film, structural defects occur and a large area liquid crystal alignment film cannot be formed.
そこで、これら液晶配向膜における問題点を解決するた
めのいくつかの方法が提案されている。Therefore, several methods have been proposed to solve these problems in liquid crystal alignment films.
その一つに、表面が平滑で大面積の膜を形成させる方法
として、真空処理室中で原料モノマーを蒸発させて基体
上で重合させる際に、処理室の真空度と基体の温度と処
理室壁内面の温度を特定することにより、複雑な形状の
基体全面に均一な合成樹脂被膜を形成する合成樹脂被膜
の形成方法(特開昭63−206764号)があり、こ
の中で該合成樹脂被膜の液晶配向膜への応用が挙げられ
ている。しかしながら、この合成樹脂被膜の形成方法は
、蒸着法により真空中で基体上に直接合成樹脂膜を形成
させる方法であるため、膜中にゴミ等が混入する可能性
は少なく、湿式法に比べて平滑な膜が形成されることが
期待されるものの、液晶の配向性の制御についての開示
がない。従って、従来通りラビング処理によって膜に異
方性を付与し、液晶を配向させるとなると、前述したよ
うな問題は避けられない。One method is to form a large-area film with a smooth surface.When raw monomers are evaporated in a vacuum processing chamber and polymerized on a substrate, the degree of vacuum in the processing chamber, the temperature of the substrate, and the There is a method for forming a synthetic resin film (Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-206764) that forms a uniform synthetic resin film over the entire surface of a complex-shaped substrate by specifying the temperature of the inner surface of the wall. Applications to liquid crystal alignment films have been cited. However, this method of forming a synthetic resin film uses a vapor deposition method to form a synthetic resin film directly on the substrate in vacuum, so there is less possibility of dust etc. getting into the film, and compared to the wet method. Although it is expected that a smooth film will be formed, there is no disclosure about controlling the alignment of liquid crystals. Therefore, if conventional rubbing treatment is used to impart anisotropy to the film and orient the liquid crystal, the problems described above are unavoidable.
他の方法として、同様に真空中で、原料としてポリイミ
ドモノマーを蒸発させて電極表面にポリアミック酸の被
膜を形成し、被膜表面をり狛−放電に曝し、その後イミ
ド化するため加熱しポリイミドを作製することにより大
面積にしかも被膜表面に傷のつかない均一な液晶配向膜
の形成方法(特開昭61−219029号)がある。こ
の方法により、配向性の制御は、イオンや電子等が電場
によってポリアミック酸の表面に水平近い角度で入射す
ることにより行っている。しかしながら、配向性の具体
的な開示がなく配向の程度は不明である。また、液晶セ
ルの素子の中に電界効果トランジスタを組み込み表示特
性の改善を目指すアクティブマトリックス駆動方式では
、駆動用の薄膜トランジスタ(T F T : Th1
n Film Transistor)を必要とするが
、前記イオンを用いて配向膜を作製した場合には、チャ
ージアップのためTPTを破壊させたり、その特性を狂
わせる要因となる。その他、TPTを用いない場合でも
、膜がエレクトロレッド化され、液晶セルに電圧を外部
から投じない場合でも電圧が一部印加された状態、すな
わち誤動作の要因となりうる。また、グロー放電下では
、高分子の切断、分解が容易に起こることが知られてお
り、活性なラジカル、パーオキシラジカルが生成するた
め、液晶分子の分解の要因ともなるし、分解若しくは酸
化されることにより低分子量のイオン性物質、例えばカ
ルボン酸やアミンが生成することは容易に予想され、こ
れらイオン性物質の電場による移動によりセル特性が狂
うこと、電気分解に伴う分解ガスの発生、他の高分子若
しくは液晶との反応に伴う劣化等の問題がある。その他
、この方法では、真空中で基板を動かしたり、工程が多
いので手間がかかり、このような膜を利用して液晶セル
を作製するとなると量産性に欠けるという問題があった
。Another method is to evaporate polyimide monomer as a raw material in a vacuum to form a polyamic acid film on the electrode surface, expose the film surface to an electric discharge, and then heat it for imidization to produce polyimide. There is a method for forming a uniform liquid crystal aligning film over a large area and without scratching the film surface (Japanese Patent Application Laid-open No. 219029/1983). According to this method, the orientation is controlled by causing ions, electrons, etc. to be incident on the surface of the polyamic acid at an almost horizontal angle using an electric field. However, there is no specific disclosure of orientation, and the degree of orientation is unknown. In addition, in the active matrix drive method, which aims to improve display characteristics by incorporating field effect transistors into the elements of liquid crystal cells, thin film transistors (TFT: Th1) are used for driving.
However, when an alignment film is prepared using the ions, charge-up may destroy the TPT or disrupt its characteristics. In addition, even when TPT is not used, the film becomes electrored, and even when no voltage is externally applied to the liquid crystal cell, a voltage may be partially applied, that is, a cause of malfunction. In addition, it is known that under glow discharge, polymers are easily cut and decomposed, and active radicals and peroxy radicals are generated, which can cause the decomposition of liquid crystal molecules, as well as decomposition or oxidation. It is easily expected that low molecular weight ionic substances, such as carboxylic acids and amines, will be produced by this process, and the movement of these ionic substances by the electric field may disrupt cell characteristics, generate decomposition gases due to electrolysis, etc. There are problems such as deterioration due to reactions with polymers or liquid crystals. In addition, this method is time-consuming because it involves moving the substrate in a vacuum and involves many steps, and there is a problem in that it lacks mass productivity when producing liquid crystal cells using such a film.
また、他の例として、真空蒸着重合法によりポリイミド
膜を蒸着した表面に、チタン(Ti)、銅(Cu)等の
金属酸化物を斜め蒸着法により数十人程度形成すること
によりネマチック型液晶を配向させる技術が知られてい
る(高橋善和他、電子情報通信学会技術研究報告 :E
IM−85−49,EFM−85−28)。しかしなが
らこの技術では、配向のメカニズムが分かっておらず、
配向性が良くないとの指摘があることや、真空系での操
作が二度あるため該膜を利用して液晶セルを作製すると
なれば量産性に欠けること、などといった問題点を有し
ている。As another example, nematic liquid crystals can be produced by forming several dozen metal oxides such as titanium (Ti), copper (Cu), etc. by oblique evaporation method on the surface of which a polyimide film has been deposited by vacuum evaporation polymerization method. (Yoshikazu Takahashi et al., Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Research Report: E
IM-85-49, EFM-85-28). However, with this technology, the orientation mechanism is not understood;
It has been pointed out that the orientation is not good, and since the film has to be operated twice in a vacuum system, it would be difficult to mass-produce it if it were to be used to make a liquid crystal cell. There is.
以上の従来方法は、液晶配向膜を作製する際に真空系で
二回以上の操作を行うなど、その製造プロセスが複雑と
なる点に大きな問題を有していた。The above conventional methods have a major problem in that the manufacturing process is complicated, such as by performing two or more operations in a vacuum system when manufacturing a liquid crystal alignment film.
これに対し、基体上にポリイミド膜B膜を累積させて得
た強誘電性液晶を配向させる膜の作製方法(応用物理、
Vol、58. No、 7. P4O10,198
9)がある。LB法は比較的簡単な成膜法であり、また
、基体の引き上げ方向にネマチック液晶を配向させるこ
とができるため、前記ラビング処理時におこっていた問
題はおこらない。しかしながら、この方法は基体を直接
溶媒中につけるという湿式の成膜方法であり、膜中にゴ
ミが混入したり、大面積に表面が平滑な膜を作製するの
は困難であり、また絶縁性の良い厚い膜を得るためには
何回も累積する必要があり、液晶セルにした場合には液
晶の配向性が悪いという問題があった。On the other hand, a method for producing a film for aligning ferroelectric liquid crystal obtained by accumulating polyimide film B on a substrate (applied physics,
Vol, 58. No, 7. P4O10,198
9). The LB method is a relatively simple film forming method, and since the nematic liquid crystal can be aligned in the direction in which the substrate is pulled up, the problems that occur during the rubbing process do not occur. However, this method is a wet film-forming method in which the substrate is directly immersed in a solvent, which prevents dust from getting into the film, makes it difficult to produce a film with a smooth surface over a large area, and also prevents the film from being insulating. In order to obtain a thick film with good quality, it is necessary to accumulate the film many times, and when used in a liquid crystal cell, there is a problem that the orientation of the liquid crystal is poor.
そこで、本発明者らは、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結果
、本発明を成すに至ったものである。Therefore, the present inventors conducted intensive research to solve the problems of the prior art as described above, and as a result of conducting various systematic experiments, they came up with the present invention.
本発明の目的は、液晶用の配向膜として、膜全体が平滑
でかつ液晶配向能に優れた面内配向重合薄膜層を有する
液晶セルを提供するにある。An object of the present invention is to provide a liquid crystal cell having, as an alignment film for liquid crystal, an in-plane alignment polymeric thin film layer whose entire film is smooth and has excellent liquid crystal alignment ability.
本発明者らは、上述の従来技術の問題に関し、以下のこ
とに着眼した。The present inventors have focused on the following regarding the problems of the prior art described above.
すなわち、液晶配向膜として、■基板の汚染が小さく、
かつゴミ等の不純物質混入量が極めて少ないものである
、■広い面積に、膜厚が均一でかつ膜表面が平滑に形成
されたものである、■液晶配向能に優れている、■液晶
セルとして構成したときに他の層との密着性に優れ、配
向の局部的な構造欠陥を生じないものである、ことに着
目した。In other words, as a liquid crystal alignment film, ■ contamination of the substrate is small;
The amount of contamination of impurities such as dust is extremely small; ■ The film is formed over a wide area with a uniform thickness and a smooth surface; ■ It has excellent liquid crystal alignment ability; ■ Liquid crystal cell We focused on the fact that when configured as a laminate, it has excellent adhesion with other layers and does not cause local structural defects in orientation.
これを達成するために、(a)基板、特に無機基板上に
面内配向性を有する重合膜を直接形成した構造であるこ
と、かつ(b)耐熱性、耐絶縁性の高いことで知られる
縮重合、重付加重合物で面内配向膜を実現すること、に
より液晶配向膜を構成した場合、前記■〜■の条件を可
能にする液晶配向膜が作製できることに着眼した。In order to achieve this, (a) it is a structure in which a polymer film with in-plane orientation is directly formed on a substrate, especially an inorganic substrate, and (b) it is known for its high heat resistance and insulation resistance. We focused on the fact that when a liquid crystal alignment film is constructed by realizing an in-plane alignment film using condensation polymerization or polyaddition polymerization, a liquid crystal alignment film that enables the conditions (1) to (4) above can be produced.
より具体的には、異方性を付与した基部上に、縮重合ま
たは重付加反応を起こすモノマーを少なくとも二種蒸着
し、基板の情報を反映した形での各モノマーの吸着が可
能で且つ重合物が剛直な分子であれば、蒸着初期には少
なくとも基板の情報に従って面内配向が実現でき、また
更に続いて面内異方性を持つ重合物上にも同様に異方性
を有する重合物が生成すると考えた。これが可能であれ
ば、面内配向性に優れた面内配向重合薄膜層を有する液
晶配向膜の提供が可能となる。More specifically, at least two types of monomers that cause condensation polymerization or polyaddition reactions are vapor-deposited on a base that has been given anisotropy, and each monomer can be adsorbed in a manner that reflects the information of the substrate, and the polymerization can be performed. If the object is a rigid molecule, it is possible to achieve in-plane orientation at least according to the information of the substrate at the initial stage of vapor deposition, and subsequently, even on a polymer with in-plane anisotropy, a polymer with similar anisotropy can be formed. was thought to be generated. If this is possible, it will be possible to provide a liquid crystal alignment film having an in-plane alignment polymerized thin film layer with excellent in-plane alignment.
〔第1発明の説明〕
第1発明の構成
本第1発明の液晶セルは、少なくとも一方が透明基板で
ある一対の基板と、該透明基板の内表面に形成された透
明電極を含む、前記基板の内表面に形成された一対の電
極と、該透明電極の内表面に形成された透明絶縁膜を含
む、前記電極の内表面に形成された一対の絶縁膜と、該
一対の絶縁膜の少なくとも一方の内表面に形成された9
表面に面内異方性を有する基部と該基部の面内異方性部
上に直接形成された開環重合体を除く重付加重合膜また
は縮重合体膜とからなる液晶配向膜と、該液晶配向膜と
前記絶縁膜の間、または前記液晶配向膜間に形成された
空間部に封入された液晶層と、からなることを特徴とす
る。[Description of the first invention] Structure of the first invention The liquid crystal cell of the first invention comprises a pair of substrates, at least one of which is a transparent substrate, and a transparent electrode formed on the inner surface of the transparent substrate. a pair of insulating films formed on the inner surface of the electrode, including a pair of electrodes formed on the inner surface of the electrode, a transparent insulating film formed on the inner surface of the transparent electrode, and at least one of the pair of insulating films. 9 formed on one inner surface
A liquid crystal alignment film consisting of a base having in-plane anisotropy on the surface and a polyaddition polymer film or condensation polymer film excluding a ring-opening polymer formed directly on the in-plane anisotropy portion of the base, It is characterized by comprising a liquid crystal layer sealed in a space formed between a liquid crystal alignment film and the insulating film or between the liquid crystal alignment films.
第1発明の作用および効果
本第1発明の液晶セルは、液晶配向能に優れた面内配向
重合薄膜を有する液晶配向膜を用いたので、液晶配向能
に優れ、さらに真空中での蒸着法により大面積に容易に
平滑な膜が作製できるため、液晶セルに色ムラが生じに
<<、膜中にゴミが混入する可能性が少ないことから、
局部的な構造欠陥が生じにくい。Functions and Effects of the First Invention The liquid crystal cell of the first invention uses a liquid crystal alignment film having an in-plane alignment polymerized thin film with excellent liquid crystal alignment ability. Because it is possible to easily create a smooth film over a large area, there is less chance of color unevenness in the liquid crystal cell and less possibility of dust getting into the film.
Local structural defects are less likely to occur.
また、本発明の液晶セルは、用いられた液晶配向膜がそ
の作製方法の特徴により広い面積に均質な膜が作製でき
るため、上記に示したような優れた性質を持つ液晶セル
の大面積化も期待できる。In addition, the liquid crystal cell of the present invention can produce a homogeneous film over a wide area due to the characteristics of the manufacturing method of the liquid crystal alignment film used, so that it is possible to create a large area liquid crystal cell with the excellent properties described above. You can also expect
本第1発明の液晶セルが上述の如き効果を発揮するメカ
ニズムについては、未だ必ずしも明らかではないが、次
のように考えられる。The mechanism by which the liquid crystal cell of the first invention exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear yet, but it is thought to be as follows.
すなわち、本第1発明の液晶セルは、液晶配向膜として
、基部と、該基部表面に直接的に形成された面内配向重
合薄膜とからなるものを用いて構成した。この液晶セル
で用いられる液晶配向膜の面内配向重合薄膜は、基体上
に付着したラビング材の官能基の向きと、蒸着物質の官
能基の相互作用から面内の異方性を保ち、膜表面までそ
の向きが保たれた三次元の配向構造を有した膜である。That is, the liquid crystal cell of the first invention is constructed using a liquid crystal alignment film consisting of a base and an in-plane alignment polymeric thin film formed directly on the surface of the base. The in-plane alignment polymerized thin film of the liquid crystal alignment film used in this liquid crystal cell maintains in-plane anisotropy due to the interaction between the orientation of the functional groups of the rubbing material adhered to the substrate and the functional groups of the vapor-deposited material. It is a film with a three-dimensional orientation structure that maintains its orientation all the way to the surface.
そして、この液晶配向膜は、面内配向重合薄膜を真空中
で基部表面に直接的に形成してなるもので、湿式法に比
べ基板の汚染が小さく、かつ膜中へのゴミ等の不純物質
混入量が極めて少ないものである。また、液晶配向能に
優れている。さらに、広い面積のものであっても、膜厚
が均一でかつ膜表面が平滑に形成されたものである。ま
た、液晶セルとして構成したときに他の層との密着性に
優れ配向の局部的な構造欠陥を生じないものである。This liquid crystal alignment film is formed by directly forming an in-plane alignment polymeric thin film on the base surface in vacuum, which means that there is less contamination of the substrate than with the wet method, and impurities such as dust get into the film. The amount of contamination is extremely small. In addition, it has excellent liquid crystal alignment ability. Furthermore, even if the film has a wide area, the film thickness is uniform and the film surface is smooth. Furthermore, when configured as a liquid crystal cell, it has excellent adhesion with other layers and does not cause local structural defects in orientation.
また、前記液晶配向膜は、縮重合、重付加重合物で面内
配向重合薄膜を構成したので、耐熱性、耐絶縁性に優れ
ている。Furthermore, the liquid crystal alignment film is composed of an in-plane alignment polymer thin film made of condensation polymerization or polyaddition polymerization, and therefore has excellent heat resistance and insulation resistance.
本発明では、このような特長を有する優れた液晶配向膜
を用いたことにより、従来の液晶セルで起こっていた液
晶の配向ムラや微細な構造欠陥が起こる可能性が少な(
なったことから、液晶配向能に優れた液晶セルが得られ
たものと思われる。In the present invention, by using an excellent liquid crystal alignment film having such features, there is less possibility of uneven liquid crystal alignment and fine structural defects that occur in conventional liquid crystal cells (
Therefore, it seems that a liquid crystal cell with excellent liquid crystal alignment ability was obtained.
ところで、液晶を配向させるのは、液晶とこの液晶配向
膜との間の何らかの界面相互作用によるものと考えられ
る。このような考え方は、従来からあり、例えば、液晶
の配向膜として予め成膜しであるフィルム状の高分子膜
を一方向に延伸することにより配向させ使用した例や、
LB膜では、成膜時の溶液からの引き上げ方向に沿って
液晶が配向する例などからも、配向膜表面をラビング処
理し、溝をつけることだけが液晶を配向させる能力があ
るとは限らないことが言える。また、このことは、本発
明の蒸着重合法による重合膜をラビングによる凹凸が基
板表面上に生じていたとしても、その凹凸を覆いかくす
ぐらいの厚さの膜を形成した場合でも、液晶配向能を有
していることからも推察できる。Incidentally, it is thought that the alignment of the liquid crystal is due to some kind of interfacial interaction between the liquid crystal and this liquid crystal alignment film. This kind of thinking has been around for a long time.For example, there are examples in which a pre-formed film-like polymer film is stretched in one direction and then used as an alignment film for liquid crystals.
In the case of LB films, the liquid crystal is oriented along the pulling direction from the solution during film formation, so rubbing the surface of the alignment film and creating grooves does not necessarily have the ability to align the liquid crystal. I can say that. Additionally, this means that even if unevenness occurs on the substrate surface due to rubbing of the polymerized film produced by the vapor deposition polymerization method of the present invention, even if a film is formed thick enough to cover and hide the unevenness, the liquid crystal alignment ability is maintained. This can be inferred from the fact that it has
従って、本発明の特徴的面内配向重合薄膜を有する液晶
配向膜を用いた液晶セルは、ラビング処理時に起こって
いたような問題が防げ、さらに、該液晶配向膜が、均一
でしかも大面積に作製でき、かつ膜中にゴミが混入する
可能性が少ないことから、大面積でしかもムラが少なく
、微細な構造欠陥が起こりにくい液晶セルが作製できた
ものと思われる。Therefore, the liquid crystal cell using the liquid crystal alignment film having the characteristic in-plane alignment polymerized thin film of the present invention can prevent the problems that occur during the rubbing treatment, and furthermore, the liquid crystal alignment film can be formed uniformly and over a large area. It is thought that a liquid crystal cell with a large area, less unevenness, and less likely to have minute structural defects could be produced because it is easy to fabricate and there is little possibility of dust getting into the film.
〔第2発明の説明〕
本第2発明は、前記第1発明と同様の目的を有する発明
である。[Description of the second invention] The second invention is an invention having the same object as the first invention.
第2発明の構成
本第2発明の液晶セルは、少なくとも一方が透明基板で
ある一対の基板と、該透明基板の内表面に形成された透
明電極を含む、前記基板の内表面に形成された一対の電
極であって、該電極の少な(とも何れか一方の内表面に
面内異方性が付与された基部を有する一対の電極と、該
一対の電極の少なくとも一方の内表面の面内異方性を有
する基部の表面に直接形成され、開環重合体を除く重付
加重合膜または縮重合体膜からなり電気絶縁性を有する
面内配向重合薄膜と、該面内配向重合薄膜間、または該
面内配向重合薄膜とさらに電極の内表面に形成された絶
縁膜との間に形成された空間部に封入された液晶層と、
からなることを特徴とする。Structure of the Second Invention The liquid crystal cell of the second invention includes a pair of substrates, at least one of which is a transparent substrate, and a transparent electrode formed on the inner surface of the transparent substrate. a pair of electrodes, the pair of electrodes having a base portion with in-plane anisotropy on the inner surface of at least one of the electrodes; An in-plane oriented polymeric thin film formed directly on the surface of an anisotropic base and made of a polyaddition polymer film or a condensation polymer film excluding a ring-opening polymer and has electrical insulation properties, and between the in-plane oriented polymeric thin film, or a liquid crystal layer sealed in a space formed between the in-plane oriented polymeric thin film and an insulating film further formed on the inner surface of the electrode;
It is characterized by consisting of.
第2発日の作用および効果
本第2発明は、前記第1発明と同様の作用および効果を
奏する上に、さらに次の様な効果を有する。Functions and Effects of the Second Invention The second invention not only provides the same functions and effects as the first invention, but also has the following effects.
すなわち、本第2発明では、前記第1発明の液晶配向膜
の基部が、電極の表面に面内異方性を付与して形成され
てなり、しかも液晶配向膜の面内配向重合薄膜が電気絶
縁性を有するので絶縁膜を省略できたので、液晶セルを
簡単な構造で構成することができる。従って、複雑な層
構造とする必要がないので、より一層局部的な構造欠陥
が生じにくい。That is, in the second invention, the base of the liquid crystal alignment film of the first invention is formed by imparting in-plane anisotropy to the surface of the electrode, and the in-plane alignment polymerized thin film of the liquid crystal alignment film is electrically Since it has insulating properties, an insulating film can be omitted, and a liquid crystal cell can be constructed with a simple structure. Therefore, since it is not necessary to have a complicated layered structure, local structural defects are less likely to occur.
〔第1発明および第2発明のその他の発明の説明〕以下
に、前記第1発明および第2発明のその他の発明につい
て説明する。[Description of other inventions of the first invention and the second invention] Other inventions of the first invention and the second invention will be described below.
本第1発明および第2発明の液晶セルにおいて、基板は
、液晶に印加された電場等の情報を光学的に感知する必
要があるため、少なくとも一方の基板は透明である。こ
こで、透明とは、光学的な情報を得るのに必要な波長領
域の光を透過するということを意味する。従って、この
光の透過性は、可視光全領域に対して有しても、またカ
ラーフィルターのようにある特定の波長に対してのみ宵
してもよい。また、該透過率は、100%である必要は
なく、光学的情報を感知するのに必要な透過性を有して
いればよい。具体的には、無機基板としてガラス、石英
ガラス、各種結晶が、また、有機基板として高分子材、
例えばポリメチルメタクリレートポリエチルアクリレー
ト等の有機ガラス、ポリカーボネート、ポリスチレン、
ポリイミド等の透明高分子材が挙げられる。また、対を
なす他方の基板としては、用途に応じて前記と同様の透
明基板を用いても、金属やシリコンウェハー等の不透明
材を用いてもよい。なお、これらの材料を積層したもの
でもよい。In the liquid crystal cells of the first and second aspects of the present invention, at least one of the substrates is transparent because it is necessary for the substrates to optically sense information such as an electric field applied to the liquid crystal. Here, transparent means that light in the wavelength range necessary to obtain optical information is transmitted. Therefore, this light transmittance may be for the entire visible light range, or it may be for only a certain wavelength as in a color filter. Further, the transmittance does not need to be 100%, and it is sufficient that the transmittance is sufficient to sense optical information. Specifically, inorganic substrates include glass, quartz glass, and various crystals, and organic substrates include polymer materials and
For example, organic glasses such as polymethyl methacrylate and polyethyl acrylate, polycarbonate, polystyrene,
Examples include transparent polymer materials such as polyimide. Further, as the other pair of substrates, the same transparent substrate as described above may be used, or an opaque material such as metal or silicon wafer may be used depending on the purpose. Note that a stack of these materials may also be used.
基板表面の状態は、液晶セルを構成したときに厚さむら
ができず、また絶縁膜、液晶配向膜等を形成する場合の
欠陥にならないような状態であることが必要であり、特
に可視光領域で構造上の欠陥が観察されないような平滑
度を有していることが好ましい。該平滑の度合いは、液
晶セルの厚さによって異なるため一層には言えないが、
1μm以上の溝や凹凸がないことが好ましい。なお、基
板上部に電極、絶縁膜、配向膜等を積層することにより
表面状態のあれを平滑化するも可能である。The condition of the substrate surface must be such that there will be no thickness unevenness when forming a liquid crystal cell, and there will be no defects when forming insulating films, liquid crystal alignment films, etc. Preferably, the smoothness is such that no structural defects are observed in the region. The degree of smoothness cannot be determined because it varies depending on the thickness of the liquid crystal cell, but
It is preferable that there are no grooves or irregularities of 1 μm or more. Incidentally, it is also possible to smooth the surface condition by laminating electrodes, an insulating film, an alignment film, etc. on the top of the substrate.
また、基板の厚さは、特に限定されるものではないが、
機械的強度を確保する観点から、好ましくは1μm以上
が、さらに好ましくは100μmであるとよい。また、
基板の形状は、通常は平面状のものが用いられ、セルを
組立てた時に基板間の距離をほぼ一定に保つことができ
れば曲面状であってもよい。In addition, the thickness of the substrate is not particularly limited, but
From the viewpoint of ensuring mechanical strength, the thickness is preferably 1 μm or more, more preferably 100 μm. Also,
The shape of the substrate is usually planar, but may be curved as long as the distance between the substrates can be kept approximately constant when the cell is assembled.
また、電極は、液晶分子に絶縁膜を介して電場情報を与
えるために用いられるもので、電流を多量に流す必要が
ないため、必ずしも低い抵抗値を有するものである必要
がない。該電極は、シート抵抗が0〜IMΩ/口、好ま
しくは0〜100にΩ/口であるとよい。また、透明基
板上に形成され、該電極に透明性が要求される場合は、
目的とする波長領域において成る程度の透過性を有する
材料が選択され、具体的には酸化インジウムスズ、酸化
スズ等の透明電極が好適に使用できる。ただし、金属で
も膜厚が薄いと光の透過性が生じるため、目的によって
は使用することができる。なお、対をなす他方の電極と
しては、用途に応じて前記と同様の透明電極や、例えば
液晶セルを反射型で使用するなどの場合はアルミニウム
、金、白金等の光の反射率の高い金属を用いることがで
きる。Furthermore, the electrodes are used to provide electric field information to the liquid crystal molecules via the insulating film, and since it is not necessary to flow a large amount of current, the electrodes do not necessarily need to have a low resistance value. The electrode preferably has a sheet resistance of 0 to IMΩ/hole, preferably 0 to 100Ω/hole. In addition, if the electrode is formed on a transparent substrate and transparency is required,
A material having a certain degree of transparency in the target wavelength range is selected, and specifically, a transparent electrode such as indium tin oxide or tin oxide can be suitably used. However, even metals can be used depending on the purpose because light transmittance occurs when the film thickness is thin. Depending on the application, the other electrode in the pair may be a transparent electrode similar to the above, or a metal with high light reflectance such as aluminum, gold, or platinum if a reflective type liquid crystal cell is used. can be used.
さらに、シリコン等の半導体を用いることができる。な
お、これら電極は、直接基板に積層した構造が一般的で
あるが、基板が金属等の導電体である場合は、敢えて電
極を形成する必要はなく、基板と電極を一体に形成する
ことができる。Furthermore, a semiconductor such as silicon can be used. These electrodes generally have a structure in which they are laminated directly on the substrate, but if the substrate is a conductor such as metal, there is no need to intentionally form the electrodes, and it is possible to form the substrate and electrodes integrally. can.
なお、該電極の厚さは、光の透過性、目的の抵抗値など
や、作製方法によって異なるため偏置には言えないが、
10Å以上、好ましくは100Å以上であることが好ま
しく、用途に応じて適宜決定される。電極の表面状態は
、基板の表面状態と同様に平滑であることか好ましい。Note that the thickness of the electrode varies depending on the light transmittance, the desired resistance value, and the manufacturing method, so it cannot be said that it is eccentrically placed.
The thickness is preferably 10 Å or more, preferably 100 Å or more, and is appropriately determined depending on the application. It is preferable that the surface condition of the electrode is smooth like the surface condition of the substrate.
電極の形状は、基板の形状に依存するが、基板上の全面
に形成しても、パターニング等の手法により所望の部位
のみに形成したものでもよい。例えば、線状の電極を直
交状態で2枚重ね合わせた液晶セルのように、ドツトマ
トリックスを組んでもよい。また、該電極の作製方法と
しては、スパッタリング、真空蒸着法等の通常の気相成
膜法や、ディッピング法等の湿式成膜法などがある。ま
た、電極と基板との密着性は、使用中または液晶セル作
製時に剥離しない程度に良好であることが望まれる。The shape of the electrode depends on the shape of the substrate, but it may be formed on the entire surface of the substrate, or it may be formed only on desired parts by a technique such as patterning. For example, a dot matrix may be constructed, such as a liquid crystal cell in which two linear electrodes are stacked at right angles. Further, methods for producing the electrode include ordinary vapor phase film forming methods such as sputtering and vacuum evaporation, and wet film forming methods such as dipping. Further, it is desirable that the adhesion between the electrode and the substrate be so good that it will not peel off during use or during the production of a liquid crystal cell.
また、絶縁膜は、液晶分子と電極が直接接触して電気化
学的反応により生ずる劣化や、絶縁破壊により生ずる不
具合などを防止するための中間層である。なお、液晶配
向膜自体が高い絶縁性を有する場合は、該絶縁膜と液晶
配向膜を一体的に構成することができる。このとき、該
液晶配向膜は、それのみで絶縁膜として充分に機能する
必要がある。また、ここでいう絶縁性とは、電気抵抗が
大きいことと、電圧印加時に絶縁破壊が起こらない、す
なわち耐圧性が高いことを指す。絶縁膜の絶縁性、すな
わち電気抵抗と耐圧性に関しては、絶縁膜の種類、膜厚
によって変化し、また印加電圧、セルの厚さ、液晶の電
気化学的反応性等によって決定されるものであり、特定
はできないが、前者の電気抵抗に関しては、100Ω以
上、好ましくは1にΩ以上のものが、耐圧性に関しては
、1kV/cm以上、好ましくは10kV/cm以上の
絶縁膜が好適に用いられる。絶縁膜の膜厚は、使用電圧
下で電気抵抗が高く、絶縁破壊を起こさない程度の膜厚
を有すればよい。なお、該膜厚は、耐圧性の観点から1
0Å以上、好ましくは100Å以上が必要である。また
、該膜厚が厚くなると電圧降下が起こるため、1mm以
下であることが好ましい。また、該絶縁膜は、透明層側
にある場合は、目的の波長領域で透明であるものが用い
られ、具体的には、S i02.813 N< 、Tl
02、Ta206、Al2O3等の無機の絶縁膜や、
ポリイミド等の有機絶縁膜が挙げられる。このうち、き
ずがつきにくい無機絶縁膜が好ましい。絶縁膜の表面状
態は、前記基板や電極と同様に平滑であることが好まし
い。絶縁膜の形状は、前記基板および電極の形状に依存
するが、基板または電極上の全面に形成しても、パター
ニング等の手法により絶縁性が必要な所望の部位のみに
形成したものでもよい。また、密着性は、使用時、セル
組立て時に剥離しない程度にあればよい。Further, the insulating film is an intermediate layer for preventing deterioration caused by electrochemical reactions caused by direct contact between liquid crystal molecules and electrodes, and problems caused by dielectric breakdown. In addition, when the liquid crystal alignment film itself has high insulating properties, the insulating film and the liquid crystal alignment film can be integrally constituted. At this time, the liquid crystal alignment film needs to function sufficiently as an insulating film by itself. Furthermore, the term "insulation" here refers to high electrical resistance and no dielectric breakdown when voltage is applied, that is, high voltage resistance. The insulating properties of the insulating film, that is, the electrical resistance and voltage resistance, vary depending on the type and thickness of the insulating film, and are determined by the applied voltage, cell thickness, electrochemical reactivity of the liquid crystal, etc. Although it is not possible to specify, for the former electrical resistance, an insulating film of 100 Ω or more, preferably 1 Ω or more is preferably used, and for voltage resistance, an insulating film of 1 kV/cm or more, preferably 10 kV/cm or more is suitably used. . The thickness of the insulating film may be such that it has high electrical resistance under the operating voltage and does not cause dielectric breakdown. Note that the film thickness is 1 from the viewpoint of pressure resistance.
The thickness is required to be 0 Å or more, preferably 100 Å or more. Further, since a voltage drop occurs when the film thickness becomes thicker, it is preferably 1 mm or less. In addition, when the insulating film is on the transparent layer side, a film that is transparent in the target wavelength range is used, and specifically, Si02.813N<, Tl
Inorganic insulating films such as 02, Ta206, Al2O3,
Examples include organic insulating films such as polyimide. Among these, an inorganic insulating film that is less prone to scratches is preferred. The surface of the insulating film is preferably smooth like the substrate and electrodes. The shape of the insulating film depends on the shapes of the substrate and electrodes, but it may be formed on the entire surface of the substrate or electrode, or it may be formed only on desired areas where insulation is required by a technique such as patterning. Further, the adhesion is sufficient as long as it does not peel off during use and cell assembly.
該絶縁膜の作製方法としては、スパッタリング、真空蒸
着法等の通常の気相成膜法や、ディッピング法等の湿式
成膜法などがある。Methods for producing the insulating film include ordinary vapor phase film forming methods such as sputtering and vacuum evaporation, and wet film forming methods such as dipping.
また、液晶配向膜は、少なくとも表面に面内異方性を有
する基部と、該基部の面内異方性部上に直接形成され、
該基板面内異方性部に形成された面内異方性の情報が、
高分子主鎖または官能基の向きが面内異方性である形で
膜表面まで伝達されて形成された。開環重合体を除(重
付加重合膜または縮重合体膜からなる。Further, the liquid crystal alignment film is formed directly on a base having in-plane anisotropy at least on the surface and an in-plane anisotropy portion of the base,
Information on the in-plane anisotropy formed in the in-plane anisotropic portion of the substrate is
It is formed by propagating the orientation of the polymeric main chain or functional group to the membrane surface with in-plane anisotropy. Except for ring-opening polymers (consisting of polyaddition polymer films or condensation polymer films).
該液晶配向膜の基部は、配向性を有する重合薄膜を有す
る機能部材の面内の方向性を制御・決定するための情報
である面内異方性が付与された面内配向情報保有/伝達
手段であり、これを満足する材料であれば特に限定され
るものではない。また、これを満足する材料により電極
または絶縁膜を作製して、該基部と電極または絶縁膜を
兼用し、一部の構成を省略することもできる。前記材料
を具体的に例示すれば、各種結晶、ガラス、石英等の絶
縁物、シリコン等の半導体、インジウム酸化スズ等の透
明電極、アルミニウム、金等の金属などの無機物質から
なる無機材料が挙げられる。このうち、面内異方性を付
与する際において傷がつかないものが好ましい。有機物
質からなる有機材料として、高分子材料も同様に用いる
ことができるが、この場合は、面内異方性付与時に傷の
つきにくいもの、および高分子材の臨界表面張力が異方
性付与を行う材質の臨界表面張力と大きく異なることが
必要である。The base of the liquid crystal alignment film holds/transmits in-plane orientation information imparted with in-plane anisotropy, which is information for controlling and determining the in-plane orientation of a functional member having an oriented polymeric thin film. It is not particularly limited as long as it is a material that satisfies this. Alternatively, the electrode or insulating film may be made of a material that satisfies this requirement, and the base may also serve as the electrode or insulating film, thereby omitting a part of the structure. Specific examples of the materials include various crystals, insulators such as glass and quartz, semiconductors such as silicon, transparent electrodes such as indium tin oxide, and inorganic materials made of inorganic substances such as metals such as aluminum and gold. It will be done. Among these, those that do not cause scratches when imparting in-plane anisotropy are preferred. A polymeric material can be used similarly as an organic material made of an organic substance, but in this case, it is necessary to use a material that is difficult to scratch when imparting in-plane anisotropy, and the critical surface tension of the polymeric material to impart anisotropy. It is necessary that the critical surface tension of the material is significantly different from the critical surface tension of the material.
基部の表面状態に関しては、面内異方性が付与されてい
る必要があり、単結晶等の特殊なものを使用できるが、
電極または絶縁膜等の基体上を一方向に高分子材でラビ
ングし、高分子を一部付着させたものが好ましい。また
、斜めの蒸着等により、基体表面の一方向に微細な溝や
、組成分布を形成したものを用いることができる。Regarding the surface condition of the base, in-plane anisotropy must be imparted, and special materials such as single crystals can be used, but
Preferably, a substrate such as an electrode or an insulating film is rubbed in one direction with a polymer material to partially adhere the polymer. Further, it is possible to use a substrate in which fine grooves or a composition distribution are formed in one direction on the substrate surface by oblique vapor deposition or the like.
このラビング処理で用いるラビング材の材質は、ラビン
グ材が基体表面に僅かに付着する必要があることから、
有機物質が望ましい。特に、成膜条件下で揮発もしくは
溶融すると異方性付与が実質的に成されなくなるため、
高分子材であることがさらに望ましい。高分子材のうち
では、基体との組合せ、モノマーとの親和性により異な
るため、−概には言えないが、モノマーの吸着能力が高
いと予想される親水性高分子材料、または基体との吸着
能の差が大きくなる疎水性高分子材料を用いることがで
きる。特に、臨界表面張力が35dyn/Cm以上の親
水性高分子材料、または、20 dyn/cm以下の疎
水性高分子材料が好適である。具体的には、親水性高分
子材料として、ポリアクリロニトリル、綿、ポリアクリ
ル酸、ヒドロキシメチルメタクリル酸、ポリビニルアル
コール、ポリアミド、ポリアクリルアミド等が、疎水性
高分子材料として、ポリテトラフルオロエチレンが挙げ
られる。The material of the rubbing material used in this rubbing process requires that the rubbing material slightly adhere to the surface of the substrate.
Organic materials are preferred. In particular, if it volatilizes or melts under the film forming conditions, anisotropy will not be imparted substantially.
More preferably, it is a polymeric material. Among polymer materials, it varies depending on the combination with the substrate and the affinity with the monomer. Hydrophobic polymeric materials with large differences in performance can be used. In particular, a hydrophilic polymer material with a critical surface tension of 35 dyn/cm or more or a hydrophobic polymer material with a critical surface tension of 20 dyn/cm or less is suitable. Specifically, hydrophilic polymer materials include polyacrylonitrile, cotton, polyacrylic acid, hydroxymethyl methacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyamide, polyacrylamide, etc., and hydrophobic polymer materials include polytetrafluoroethylene. .
また、その中間にあっても、上記親水性高分子材料およ
び疎水性高分子材料に比べて配向性は劣るものの、ある
程度配向性を示す場合もあり、要求される特性により適
宜選択することができる。Further, even in the middle, although the orientation is inferior to the hydrophilic polymer material and the hydrophobic polymer material, it may show some degree of orientation, and it can be selected as appropriate depending on the required characteristics.
また、ラビング処理は、基体全面に行う必要はなく、配
向膜を作製したい部分のみに行ってもよい。また、ラビ
ング材の形状は、繊維状、フィルム状、塊状など、どの
ようであってもよい。Further, the rubbing treatment does not need to be performed on the entire surface of the substrate, and may be performed only on the portion where the alignment film is desired to be formed. Moreover, the shape of the rubbing material may be any shape, such as fibrous, film, or block.
高分子材でラビングを行うことにより、基体表面に一部
線状に高分子材が付着すると考えられる。It is thought that by rubbing with a polymeric material, the polymeric material is partially attached to the surface of the substrate in a linear manner.
その情報をもとに、基体全面に配向性重合膜か形成され
ることになるため、基体全面を高分子ラビング材でおお
っているわけではない。従って、基体に密着した状態で
重合膜が形成されることになる。また、ラビング回数に
は限定されるものではなく、通常数回〜数十回行えば十
分である。また、ラビングの方向は、常に平行方向に行
う必要があり、そのずれにより当然重合膜の配向性に乱
れを生じる。また、基体全体を同一方向にラビングする
だけでなく、一部のみをラビング方向を変化させ、重合
膜の配向の向きを変化させたり、曲線状にラビングし、
それに沿った配向膜を得ることもできる。Based on this information, an oriented polymer film is formed on the entire surface of the substrate, so the entire surface of the substrate is not covered with a polymer rubbing material. Therefore, the polymer film is formed in close contact with the substrate. Further, the number of times of rubbing is not limited, and it is usually sufficient to perform the rubbing several times to several tens of times. Furthermore, the direction of rubbing must always be parallel, and any deviation will naturally disrupt the orientation of the polymer film. In addition to rubbing the entire substrate in the same direction, we can also change the rubbing direction of only a part of the substrate, change the orientation of the polymer film, or rub it in a curved shape.
It is also possible to obtain an alignment film that conforms to this.
また、面内配向重合薄膜は、開環重合を除く重付加重合
体または縮重合体膜である。前者の重付加重合体として
は、ポリュリアやポリウレタンがあり、後者の縮重合体
としては、ポリアミド、ポリアゾメチン、ポリエステル
がある。各高分子体は、それぞれ二官能性イソシアネー
ト、酸クロライド、アルデヒドとジアミン、二官能性ア
ルコールとの反応によって生成する。そのうち最も好ま
しいのは、ポリアミドである。これは、高分子とモノマ
ーとの水素結合性に起因すると考えられる。Further, the in-plane oriented polymer thin film is a polyaddition polymer or condensation polymer film excluding ring-opening polymerization. Examples of the former polyaddition polymer include polyurea and polyurethane, and examples of the latter condensation polymer include polyamide, polyazomethine, and polyester. Each polymer is produced by reacting a difunctional isocyanate, an acid chloride, an aldehyde with a diamine, or a difunctional alcohol. The most preferred among them is polyamide. This is considered to be due to the hydrogen bonding between the polymer and the monomer.
なお、面内配向性とは、液晶配向膜を上から見たときに
基部に付与された情報、例えばラビング方向に平行もし
くは直交方向に主鎖またはカルボニル基等の官能基が並
んでいる状態をさす。従って、主鎖および官能基が総て
基部に対して平行である必要はなく、ある角度を基板と
の間に保ちながら、一定の方向に傾いている状態も採り
うる。In-plane orientation refers to the information given to the base when the liquid crystal alignment film is viewed from above, for example, the state in which main chains or functional groups such as carbonyl groups are arranged in a direction parallel to or perpendicular to the rubbing direction. As expected. Therefore, the main chain and the functional groups do not all have to be parallel to the base, but may be tilted in a certain direction while maintaining a certain angle with the substrate.
また、総ての分子が一定方向を向いている必要もな(、
個々の分子はある程度ランダムでも全体として異方性方
向に配向している状態もさす。従って、ここでいう面内
配向性とは、赤外分光法により基部情報、例えばラビン
グ方向と平行および直交方向の偏光を基部に垂直に照射
透過させ測定した透過スペクトル間の差スペクトルを観
察し、官能基の吸収の2色性が検出された場合、および
直交ニコルの偏光子間に膜を配設し、基部情報、例えば
ラビング方向が偏光子と平行および45°の角度をとる
ように膜を回転させ複屈折性が確認できた場合、および
ゲストホスト型の液晶を2枚の膜を基部情報、例えばラ
ビング方向が互いに平行に位置するように一定間隔に固
定したセル内に注入し、液晶の配向性を確認することに
より、膜の配向性を間接的に確認できた場合をいう。前
記液晶配向膜は、表面まで配向性を有しておればよく、
膜厚には特に限定されるものではないが、10Å以上1
00μm以下が好ましく、さらに100Å以上10μm
以下がより好適である。Also, there is no need for all molecules to be oriented in a certain direction (,
It also refers to a state in which the individual molecules are oriented in an anisotropic direction as a whole, even if they are somewhat random. Therefore, the in-plane orientation here refers to base information using infrared spectroscopy, for example, observing the difference spectrum between transmission spectra measured by irradiating and transmitting polarized light in directions parallel and orthogonal to the rubbing direction perpendicularly to the base, and If dichroism in the absorption of the functional group is detected, and by placing the film between polarizers of crossed nicols, the base information, e.g. If birefringence is confirmed by rotating, and two films of guest-host type liquid crystal are injected into cells fixed at regular intervals so that the base information, for example, the rubbing directions are located parallel to each other, the liquid crystal This refers to a case where the orientation of the film can be indirectly confirmed by checking the orientation. The liquid crystal alignment film only needs to have alignment properties up to the surface,
The film thickness is not particularly limited, but is 10 Å or more.
00 μm or less, preferably 100 Å or more and 10 μm
The following are more preferred.
この面内配向重合薄膜の作製は、先ず面内異方性を付与
した基部を真空蒸着装置内に配設し、該基部表面に開環
重合を除く重付加反応または縮重合反応を起こす二種類
以上のモノマーを同時に蒸着して、前記基部表層部に形
成された面内異方性の情報を該蒸着膜の表面に伝達させ
ることにより面内配向した重合薄膜を形成することによ
り行う。In the production of this in-plane oriented polymeric thin film, first, a base portion imparted with in-plane anisotropy is placed in a vacuum evaporation apparatus, and two types of reactions are performed on the base surface: polyaddition reactions other than ring-opening polymerization or condensation polymerization reactions. This is carried out by simultaneously vapor-depositing the above monomers and transmitting information on the in-plane anisotropy formed in the base surface layer to the surface of the vapor-deposited film, thereby forming an in-plane oriented polymeric thin film.
ここで用いるモノマーは、開環重合を除く重付加または
縮重合反応を起こす2種以上のモノマーである。具体的
には、テレフタル酸クロライド、セバシン酸クロライド
等の二官能性酸クロライド、フエニルジイソシアネート
、メチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合
物、テレフタルアルデヒド等のジアルデヒド化合物から
一種と、デカメチレンジアミン、ヘキサメレンジアミン
等の脂肪酸ジアミン、パラフェニレンジアミン、4゜4
゛−ジアミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミンか
ら1種を用いる。その他、ポリウレタンを作製する場合
には、ジイソシアネートとバラヒドロキシフェノール、
エチレングリコール系の二官能性アルコールとを、また
ポリエステルを作製する場合には、二官能性酸クロライ
ドと二官能性アルコールが挙げられる。The monomers used here are two or more types of monomers that cause polyaddition or polycondensation reactions other than ring-opening polymerization. Specifically, difunctional acid chlorides such as terephthalic acid chloride and sebacic acid chloride, diisocyanate compounds such as phenyl diisocyanate and methylene diisocyanate, dialdehyde compounds such as terephthalaldehyde, and decamethylene diamine, hexamenediamine, etc. fatty acid diamine, paraphenylenediamine, 4゜4
゛-One type of aromatic diamine such as diaminodiphenyl ether is used. In addition, when producing polyurethane, diisocyanate and rose hydroxyphenol,
Examples include ethylene glycol-based difunctional alcohols, and in the case of producing polyester, difunctional acid chlorides and difunctional alcohols.
なお、重合初期には基部に付与された面内異方性に、ま
たその後は重合膜の異方性に従い、モノマーの吸着の方
向性が決定されなければならない。Note that the directionality of monomer adsorption must be determined according to the in-plane anisotropy imparted to the base at the initial stage of polymerization, and according to the anisotropy of the polymerized film thereafter.
従って、重合速度が高い場合には、ランダムな方向に吸
着した分子が重合に関与する可能性がある。Therefore, when the polymerization rate is high, molecules adsorbed in random directions may be involved in the polymerization.
この場合、モノマーの供給が重合速度を律速することに
なる。面内異方性を発現するためには、このようなモノ
マー供給律速ではなく、モノマーの吸・脱着が激しく起
こっている状態で重合を行う必要がある。これは、より
安定な状態で吸着したモノマーは、吸着のライフタイム
(吸着時間)が長くなり、重合反応に関与する確率が高
いのに対し、不安定な方向、状態で吸着したモノマーは
ライフタイムが短く、重合反応に関与できなくするため
である。従って、安定な状態、すなわちこの場合は、基
部の異方性および重合膜の異方性に従った状態で吸着し
た分子が反応に関与し面内配向性を実現できるようにな
る。モノマーの吸着量を減少させる方法としては、基部
温度を上昇させるか、もしくは分圧を低下させる方法が
ある。In this case, the monomer supply determines the polymerization rate. In order to develop in-plane anisotropy, it is necessary to conduct polymerization in a state where monomer adsorption and desorption are occurring vigorously, rather than being rate-limited by monomer supply. This is because monomers that are adsorbed in a more stable state have a longer adsorption lifetime (adsorption time) and are more likely to participate in the polymerization reaction, whereas monomers that are adsorbed in an unstable direction have a longer lifetime. This is because it is short and cannot participate in the polymerization reaction. Therefore, the molecules adsorbed in a stable state, that is, in this case, in a state according to the anisotropy of the base and the anisotropy of the polymeric film, participate in the reaction and achieve in-plane orientation. Methods for reducing the amount of monomer adsorption include increasing the base temperature or decreasing the partial pressure.
また、この重合薄膜形成工程において、面内配向膜を得
るには、基部温度を高くし、モノマー供給律速より重合
速度を遅くすればよい。但し、温度が高すぎると重合速
度が極めて低下するため、実際的ではない。その温度範
囲は、重合性、吸着性により特定できないので、各モノ
マー系列について、重合速度と基部温度との関係を測定
し、基板温度を低下させてもそれ以上の場合と重合速度
があまり変化しなくなる温度(モノマー供給律速の温度
)を求める必要があり、そのモノマー供給律速の温度よ
り基部温度を高くすることが好ましい。In addition, in this polymerized thin film forming step, in order to obtain an in-plane oriented film, the base temperature may be raised and the polymerization rate may be made slower than the rate-determining rate of monomer supply. However, if the temperature is too high, the polymerization rate will drop significantly, which is not practical. Since the temperature range cannot be specified depending on polymerization and adsorption properties, we measured the relationship between the polymerization rate and the base temperature for each monomer series, and determined that even if the substrate temperature was lowered, the polymerization rate would not change much compared to when it was higher than that. It is necessary to determine the temperature at which the monomer supply rate is eliminated (the temperature that determines the monomer supply rate), and it is preferable to set the base temperature higher than the temperature that determines the monomer supply rate.
一方、あるモノマー供給条件では、モノマー供給律速と
なる温度でも、モノマー供給量を減らす、即ち系のモノ
マー分圧を低下させると、モノマーの吸着量が減少し、
吸・脱着が激しく起こるため、好適な温度となりえる。On the other hand, under certain monomer supply conditions, even at the temperature that determines the monomer supply rate, when the monomer supply amount is reduced, that is, when the monomer partial pressure of the system is lowered, the amount of monomer adsorption decreases.
Since adsorption and desorption occur vigorously, this temperature can be suitable.
この場合も、重合性、吸着性により条件は特定できない
。従って、上記と同様にモノマー供給律速となる温度範
囲を各供給条件について把握し、温度を決定しなければ
ならない。ただ、傾向としては、基部温度を低くし、配
向膜を作製したい場合には、モノマー供給、すなわちモ
ノマー分圧を低下させる必要があるといえる。また、一
方のモノマーの揮発性が悪い場合には、揮発性の高いモ
ノマーを過剰にし、揮発性の低いモノマーを減らした状
態で、上記基部温度、モノマー供給量を決定する必要が
ある。両方のモノマーの揮発性が悪い場合は、吸着性が
高くなるため当然基部温度を上げるか、モノマー供給量
を減らし上記条件を満足させる必要がある。In this case as well, conditions cannot be specified depending on polymerization and adsorption properties. Therefore, similarly to the above, the temperature range that determines the rate of monomer supply must be determined for each supply condition, and the temperature must be determined. However, as a trend, it can be said that when it is desired to lower the base temperature and produce an alignment film, it is necessary to lower the monomer supply, that is, the monomer partial pressure. In addition, if one of the monomers has poor volatility, it is necessary to determine the above base temperature and monomer supply amount with an excess of the highly volatile monomer and a reduced amount of the less volatile monomer. If the volatility of both monomers is poor, the adsorption properties will increase, so naturally it is necessary to raise the base temperature or reduce the monomer supply amount to satisfy the above conditions.
以上のように作製した重合膜は、基部情報を膜表面まで
伝達した重合膜となる。その他、モノマーとして2種以
上複数のものを用い、それらモノマーがそれぞれ重合体
分子中に含まれる配向膜を作製することもできる。また
、イオン注入を用いて作製した液晶配向膜と異なり、イ
オン注入、チャージアップ等の影響がなく、前述のイオ
ン注入法等の問題点を解決することができた。The polymer film produced as described above is a polymer film in which base information is transmitted to the film surface. In addition, it is also possible to use two or more types of monomers to produce an alignment film in which each of these monomers is contained in a polymer molecule. Furthermore, unlike a liquid crystal alignment film produced using ion implantation, there is no influence of ion implantation, charge-up, etc., and the problems of the ion implantation method described above can be solved.
この液晶配向膜が面内配向性に優れた効果を発揮するメ
カニズムについては、未だ必ずしも明らかではないが、
次のように考えられる。Although the mechanism by which this liquid crystal alignment film exhibits excellent in-plane alignment effects is still not clear,
It can be considered as follows.
すなわち、従来技術である蒸着重合法では、吸着したモ
ノマーにより重合が進行すると考えられるが、吸着の方
向性は基板面内では等方向であるため面内異方性の重合
膜は形成されていない。これに対し本発明の液晶配向膜
では、吸着分子の面内の方向性を制御できるように面内
異方性を付与した基部上に重合薄膜を直接形成した構造
となっている。そして、該基部に直接吸着したモノマー
の方向、すなわち重合に関与する官能基の方向性は、前
記基部上に付与されている面内異方性により決定され、
これより、基部に直接接した重合薄膜の面内異方性が実
現されている。さらに、該基部に直接形成された重合膜
の表面に累積した重合膜は、基部表面直接形成重合膜が
異方性を有しているため、その情報を反映した形で吸着
・重合した構造となっているので、膜表面まで配向性を
有した状態で重合膜が形成されている。In other words, in the conventional vapor deposition polymerization method, polymerization is thought to proceed due to the adsorbed monomers, but since the direction of adsorption is isodirectional within the substrate plane, a polymer film with in-plane anisotropy is not formed. . On the other hand, the liquid crystal alignment film of the present invention has a structure in which a polymeric thin film is directly formed on a base provided with in-plane anisotropy so that the in-plane directionality of adsorbed molecules can be controlled. The direction of the monomer directly adsorbed on the base, that is, the directionality of the functional group involved in polymerization, is determined by the in-plane anisotropy imparted to the base,
This achieves in-plane anisotropy of the polymeric thin film directly in contact with the base. Furthermore, since the polymer film directly formed on the base has anisotropy, the polymer film accumulated on the surface of the polymer film formed directly on the base has an adsorbed and polymerized structure that reflects that information. Therefore, the polymer film is formed with orientation up to the film surface.
しかも、本発明の液晶配向膜では、面内配向重合薄膜が
開環重合体を除く重付加重合膜または縮重合体膜からな
り、該縮重合または重付加重合物は、カルボニル基、ア
ミノ基、アミド基等の極性基をモノマーおよび重合物に
持つため、水素結合能力があり、且つ剛直な高分子であ
ることから、優れた面内異方性を有する重合膜となって
いる。Moreover, in the liquid crystal alignment film of the present invention, the in-plane alignment polymerized thin film is composed of a polyaddition polymer film or a condensation polymer film excluding the ring-opening polymer, and the condensation polymer or polyaddition polymer has a carbonyl group, an amino group, Since the monomer and polymer have polar groups such as amide groups, they have hydrogen bonding ability and are rigid polymers, resulting in a polymer film with excellent in-plane anisotropy.
本発明の面内配向重合薄膜を有する液晶配向膜は、高分
子材としも非常に有用である。従来法では、液晶紡糸、
延伸といった複雑な手法で配向性を確保し、高強度繊維
として開発していた。しかしながら、こういった素材性
は融点が非常に高い場合や溶媒不溶な場合が多く、薄膜
化は困難である。一方、蒸着重合はこの薄膜化は容易で
あるものの、面内配向性は付与できない。従って、従来
の面内配向性は、導電性物質といった特殊な例に限られ
ており、本発明のごとき上記縮重合、重付加重合体のよ
うな耐熱性および絶縁性に優れた高分子膜の配向制御の
例は知られていない。以上のことから、本発明で用いた
液晶配向膜は、新規な高次構造、化学構造、物性を有し
た面内配向膜である。The liquid crystal alignment film having the in-plane alignment polymeric thin film of the present invention is also very useful as a polymer material. In the conventional method, liquid crystal spinning,
It was developed as a high-strength fiber by ensuring orientation through complicated techniques such as stretching. However, these materials often have very high melting points or are insoluble in solvents, making it difficult to make them into thin films. On the other hand, although vapor deposition polymerization can easily form a thin film, it cannot impart in-plane orientation. Therefore, conventional in-plane orientation is limited to special examples such as conductive materials, and the present invention uses polymer films with excellent heat resistance and insulation properties such as the above-mentioned polycondensation and polyaddition polymers. There are no known examples of orientation control. From the above, the liquid crystal alignment film used in the present invention is an in-plane alignment film having a novel higher-order structure, chemical structure, and physical properties.
また、液晶層は、ネマチック型液晶、コレステリック型
液晶、スメクチック型液晶など、使用時に配向膜を必要
とするタイプの液晶を用いる。Further, the liquid crystal layer uses a type of liquid crystal that requires an alignment film during use, such as a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, or a smectic liquid crystal.
次に、本発明の液晶セルの製造方法について、その具体
的な一例を簡単に説明すると以下のようである。Next, a specific example of the method for manufacturing a liquid crystal cell of the present invention will be briefly described below.
先ず、基板材料としてシリコンウェハー、ガラス等を用
意し、インジウム酸化スズなどの透明電極材料をコーテ
ィングし、該基板表面に電極材料を被覆する。次いで、
該基板上に形成された電極表面を一方向に高分子材料、
例えば綿、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ヒ
ドロキシエチルポリメタクレート、テフロンの繊維また
はシートで擦り、前記基板の電極表面に面内異方性を付
与し、面内異方性が付与された基部を有する基板を得る
。次いで、この基板を、真空槽内に設置し、必要に応じ
て所定の温度に保つ。基板と対向した位置に、縮重合、
重付加反応を起こすモノマー2種、例えばテレフタル酸
クロライド、セバシン酸ジクロライド、メチレンジフェ
ニルイソシアネート、テレフタルアルデヒド等から一種
とデカメチレンジアミン、ヘキサメレンジアミン等の脂
肪酸ジアミンおよびパラフェニレンジアミン、4,4“
ジアミノジフェニルエーテル等の芳香族シアミン、エチ
レングリコール、パラヒドロキシフェノール等の二官能
性アルコールから一種をそれぞれ別の系の容器内に入れ
る。各容器はヒーターにより温度を調節でき、また容器
の開口部、すなわちモノマー蒸気の噴出口は必要に応じ
シャッターによりその開閉度を調節できる機構にする。First, a silicon wafer, glass, or the like is prepared as a substrate material, and a transparent electrode material such as indium tin oxide is coated on the surface of the substrate. Then,
A polymer material is applied in one direction to the electrode surface formed on the substrate.
For example, by rubbing with cotton, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, hydroxyethyl polymethacrylate, or Teflon fiber or sheet, in-plane anisotropy is imparted to the electrode surface of the substrate, and the base portion imparted with in-plane anisotropy is Obtain a substrate having the following properties. Next, this substrate is placed in a vacuum chamber and maintained at a predetermined temperature as required. At the position facing the substrate, condensation polymerization,
Two types of monomers that cause a polyaddition reaction, such as terephthalic acid chloride, sebacic acid dichloride, methylene diphenyl isocyanate, terephthalaldehyde, etc., fatty acid diamine such as decamethylene diamine, hexamenediamine, and paraphenylene diamine, 4,4"
One type of aromatic cyamine such as diaminodiphenyl ether, and a difunctional alcohol such as ethylene glycol and para-hydroxyphenol are placed in separate containers. The temperature of each container can be adjusted by a heater, and the opening of the container, that is, the spout of monomer vapor, has a mechanism in which the degree of opening and closing can be adjusted by a shutter as necessary.
真空槽内を油拡散ポンプ等でI X 10 ”Torr
以下に排気した後、各モノマー容器を所定温度まで昇温
し、シャッターを開は両モノマーを噴出する。この時、
両モノマーの噴出量が極端に異ならないようにシャッタ
ーの開閉度を微調する。蒸着時の圧力は、I X 10
−5〜IX 10−3Torrで行っている。各モノマ
ーの噴出量の制御は、厳密に行う場合は、水晶発振器を
用いた膜厚モニターを各モノマー噴出口の近傍に設置し
て行えばよく、また比較的揮発性が高いモノマーに関し
ては、噴出量の少ない、すなわちそのモノマー温度での
蒸気圧の低い方のモノマー容器噴出口を全開した状態で
、もう一方のモノマー容器噴出口のシャッターの開閉度
を微調整し、イオンゲージで測定した圧力が最低になる
ように設定してもよい。これは、重合反応が進行すると
揮発性が低下するため系の圧力が低下することと、縮重
合反応により生成する低分子量ガスのイオンゲージにお
けるモノマーに対する相対感度が低いため、イオンゲー
ジで測定した圧力が低下することから、圧力が最低であ
ることは両モノマーがほぼ1対lに存在することを示す
ことになる。また、一方のモノマーの揮発性が非常に高
い場合には、上記と同様に揮発性の低いモノマーを全開
にし、圧力が最低となる条件よりもやや高く、かつ揮発
性の高いモノマーを過剰に供給する状態に保ってよい。The inside of the vacuum chamber is heated to 10” Torr using an oil diffusion pump, etc.
After exhausting the air, each monomer container is heated to a predetermined temperature, and the shutters are opened to blow out both monomers. At this time,
Finely adjust the degree of opening and closing of the shutter so that the amount of ejection of both monomers does not differ significantly. The pressure during vapor deposition is I x 10
-5 to IX 10-3 Torr. If you want to strictly control the spouting amount of each monomer, you can do so by installing a film thickness monitor using a crystal oscillator near each monomer spout, and for monomers with relatively high volatility, With the spout of the monomer container containing the smaller amount, that is, the one with the lower vapor pressure at the monomer temperature, fully open, finely adjust the opening/closing degree of the shutter of the other monomer container spout, so that the pressure measured with the ion gauge is It may be set to the lowest value. This is because as the polymerization reaction progresses, the system pressure decreases due to the decrease in volatility, and the relative sensitivity of the low molecular weight gas produced by the condensation reaction to the monomer on the ion gauge is low, so the pressure measured with the ion gauge The lowest pressure indicates that both monomers are present in approximately a 1:1 ratio since . In addition, if one monomer is extremely volatile, the less volatile monomer is fully opened in the same manner as above, and the pressure is slightly higher than the minimum, and the highly volatile monomer is supplied in excess. You can keep it in the same condition as it is.
この状態は、揮発性の低いモノマーの供給を止めた場合
に圧力が上昇し、供給すると圧力が低下することで確認
できる。このようにして所定時開成膜を行うことにより
、基部に面内配向重合薄膜を直接形成した液晶配向膜を
有する基板を得ることができる。なお、面内配向重合薄
膜の形成時間は、重合速度、基板温度、系の圧力、目的
の膜厚によって異なる。面内配向性の評価は、前述の如
く赤外分光法、複屈折性の測定、液晶配向能によって確
認する。特に、表面まで面内配向性を有しているかは、
液晶配向能によって確認できる。This state can be confirmed by the fact that the pressure increases when the supply of the monomer with low volatility is stopped, and the pressure decreases when the monomer is supplied. By performing open film formation at a predetermined time in this way, it is possible to obtain a substrate having a liquid crystal alignment film in which an in-plane alignment polymerized thin film is directly formed on the base. The formation time of the in-plane oriented polymeric thin film varies depending on the polymerization rate, substrate temperature, system pressure, and desired film thickness. Evaluation of in-plane orientation is confirmed by infrared spectroscopy, measurement of birefringence, and liquid crystal alignment ability as described above. In particular, whether it has in-plane orientation up to the surface,
This can be confirmed by liquid crystal alignment ability.
次いで、液晶配向膜を有する前記基板を2枚使用してセ
ルを組み立てる。この時、液晶配向膜の異方性の向きが
平行になるように、又は液晶を封入した時その配向が乱
れない程度に平行より所定の角度をつけて合わせる。ま
た、液晶配向膜を形成した基板を一枚使用するときは、
他方には液晶の配向性を乱すことのないような表面が平
滑なものを用いる。さらに、各々の液晶の持つ配向状態
と使用目的に応じてセルギャップを決め、液晶の封入口
を残して2枚の基板を接着し、セルを組立てる。Next, a cell is assembled using two of the substrates having liquid crystal alignment films. At this time, they are aligned so that the anisotropic directions of the liquid crystal alignment films are parallel, or at a predetermined angle from parallel to such an extent that the alignment is not disturbed when the liquid crystal is sealed. In addition, when using a single substrate with a liquid crystal alignment film formed on it,
On the other hand, use a material with a smooth surface that does not disturb the orientation of the liquid crystal. Furthermore, the cell gap is determined according to the orientation state of each liquid crystal and the purpose of use, and the two substrates are bonded, leaving an inlet for the liquid crystal, to assemble the cell.
次に、このセルに液晶を封入する。なお、液晶を封入す
る際の応力が液晶セル内に残存しないように、セルを封
入する液晶のクリアーポイント温度以上まで加熱し、所
望の温度となったときに液晶を封入し、急冷時の配向の
乱れを防ぐため室温まで徐冷して、液晶セルを得る。Next, liquid crystal is sealed in this cell. In addition, in order to prevent stress from encapsulating the liquid crystal from remaining inside the liquid crystal cell, the cell is heated to above the clear point temperature of the liquid crystal to be encapsulated, and when the desired temperature is reached, the liquid crystal is encapsulated, and the orientation during rapid cooling is adjusted. A liquid crystal cell is obtained by slowly cooling to room temperature to prevent disturbance of the liquid crystal.
これにより得られた液晶セルの構造について、その具体
的−例を第1図ないし第6図に示す。Specific examples of the structure of the liquid crystal cell thus obtained are shown in FIGS. 1 to 6.
先ず、片側透明型液晶セルの具体的構造について、第1
図ないし第3図に示した液晶セル構造の具体例とともに
、説明する。First, let's talk about the specific structure of the one-sided transparent liquid crystal cell.
A description will be given along with a specific example of the liquid crystal cell structure shown in the figures through FIG.
本発明の片側透明型液晶セルの具体的構造例1は、第1
図に示すように、透明基板Atと透明電極B1、透明絶
縁膜CI、および配向膜D1とからなる第1屓部と、基
板a1と電極b1、絶縁膜cl、および配向膜Dl°
とからなる第2層部と、前記第1層部と第2層部との
間に封入した液晶EIとからなる。この場合、透明絶縁
膜CIと配向膜D+、および絶縁膜clと配向膜DI’
は、それぞれ配向膜D1、D]’ に絶縁膜の機能を
持たせ、該絶縁膜を省略して形成してもよい。また、該
第2層は、片側透明型液晶セルにするために、液晶配向
膜DL° より外側に配設された層の少なくとも何れか
1層を光反射性能を有する層としても、また、前記液晶
配向膜DI’ より外側の層間に反射板を配設しても、
さらに基板a1の外側に反射板を設けてもよい。Specific structural example 1 of the one-side transparent liquid crystal cell of the present invention is the first
As shown in the figure, a first base portion consisting of a transparent substrate At, a transparent electrode B1, a transparent insulating film CI, and an alignment film D1, a substrate a1, an electrode b1, an insulating film cl, and an alignment film Dl°
and a liquid crystal EI sealed between the first layer and the second layer. In this case, the transparent insulating film CI and the alignment film D+, and the insulating film cl and the alignment film DI'
may be formed by providing the alignment films D1 and D]' with the function of an insulating film, respectively, and omitting the insulating film. In addition, in order to make a one-sided transparent liquid crystal cell, the second layer may also be configured such that at least one of the layers disposed outside the liquid crystal alignment film DL° is a layer having light reflection performance. Even if a reflective plate is provided between the layers outside the liquid crystal alignment film DI',
Furthermore, a reflecting plate may be provided outside the substrate a1.
次に、具体的構造例2は、第2図に示すように、透明基
板A2と透明電極B2、透明絶縁膜C2、および配向膜
D2とからなる第1層部と、基板a2と電極b2、およ
び絶縁膜c2とからなる第2層部と、前記第1層部と第
2層部との間に封入した液晶E2とからなる。この場合
、透明絶縁膜C2と配向膜D2は、D2に絶縁膜の機能
を持たせて該絶縁膜を省略して形成してもよい。なお、
本具体例は、配向膜が透明第1層部に設けられた例であ
る。また、第2層への光反射性能の付与は、液晶層より
第2層側に、前記具体的構造lと同様にして構成するこ
とができる。Next, as shown in FIG. 2, a specific structure example 2 includes a first layer portion consisting of a transparent substrate A2, a transparent electrode B2, a transparent insulating film C2, and an alignment film D2, a substrate a2, an electrode b2, and an insulating film c2, and a liquid crystal E2 sealed between the first layer and the second layer. In this case, the transparent insulating film C2 and the alignment film D2 may be formed by giving D2 the function of an insulating film and omitting the insulating film. In addition,
This specific example is an example in which the alignment film is provided in the transparent first layer portion. Further, the light reflection performance can be imparted to the second layer on the second layer side from the liquid crystal layer in the same manner as in the above-mentioned specific structure 1.
次に、具体的構造例3は、第3図に示すように、透明基
板A3と透明電極B3、および透明絶縁膜C3とからな
る第1層部と、基板a3と電極b3、絶縁膜c3、およ
び配向膜D3とからなる第2層部と、前記第1層部と第
2層部との間に封入した液晶E3とからなる。この場合
、透明絶縁膜c3と配向膜D3は、D3に絶縁膜の機能
を持たせて該絶縁膜を省略して形成してもよい。なお、
本具体例は、配向膜が非透明第2層部に設けられた例で
ある。また、第2層への光反射性能の付与は、前記具体
的構造lと同様にして構成することができる。Next, as shown in FIG. 3, specific structure example 3 includes a first layer portion consisting of a transparent substrate A3, a transparent electrode B3, and a transparent insulating film C3; and an alignment film D3, and a liquid crystal E3 sealed between the first layer and the second layer. In this case, the transparent insulating film c3 and the alignment film D3 may be formed by giving D3 the function of an insulating film and omitting the insulating film. In addition,
This specific example is an example in which the alignment film is provided in the non-transparent second layer portion. Moreover, the provision of light reflection performance to the second layer can be configured in the same manner as in the above-mentioned specific structure 1.
次いで、全透明型液晶セルの具体的構造について、第4
図および第5図に示した液晶セル構造の具体例とともに
、説明する。Next, we will discuss the specific structure of the fully transparent liquid crystal cell in the fourth section.
This will be explained along with a specific example of the liquid crystal cell structure shown in the figure and FIG.
本発明の全透明型液晶セルの具体的構造例・1は、第4
図に示すように、透明基板A4と透明電極B4、透明絶
縁膜C4、および配向膜D4とからなる第1層部と、透
明基板A4’ と透明電極B4゜透明絶縁膜C4゛、お
よび配向膜D4’ とからなる第2層部と、前記第1層
部と第2層部との間に封入した液晶E4とからなる。こ
の場合、透明絶縁膜C4と配向膜D4、および透明絶縁
膜04゜と配向膜D4’ は、それぞれD4、D4’
に絶縁膜の機能を持たせて絶縁膜を省略して形成しても
よい。Specific structural example 1 of the fully transparent liquid crystal cell of the present invention is the fourth
As shown in the figure, a first layer portion consisting of a transparent substrate A4, a transparent electrode B4, a transparent insulating film C4, and an alignment film D4, a transparent substrate A4', a transparent electrode B4, a transparent insulating film C4', and an alignment film. D4', and liquid crystal E4 sealed between the first layer and the second layer. In this case, the transparent insulating film C4 and the alignment film D4, and the transparent insulating film 04° and the alignment film D4' are D4 and D4', respectively.
The insulating film may be omitted so that the insulating film functions as an insulating film.
次に、具体的構造例5は、第5図に示すように、透明基
板A5と透明電極B5、透明絶縁膜C5、および配向膜
D5とからなる第1層部と、基板A5′と電極B5°、
および絶縁膜C5’ とからなる第2層部と、前記第
1層部と第2層部との間に封入した液晶E5とからなる
。この場合、透明絶縁膜C5と配向膜D5は、D5に絶
縁膜の機能を持たせて絶縁膜を省略して形成してもよい
。Next, as shown in FIG. 5, a specific structure example 5 includes a first layer portion consisting of a transparent substrate A5, a transparent electrode B5, a transparent insulating film C5, and an alignment film D5, and a substrate A5' and an electrode B5. °,
and an insulating film C5', and a liquid crystal E5 sealed between the first layer and the second layer. In this case, the transparent insulating film C5 and the alignment film D5 may be formed by giving D5 the function of an insulating film and omitting the insulating film.
なお、本具体例は、配向膜が透明第1層部に設けられた
例である。Note that this specific example is an example in which the alignment film is provided in the transparent first layer portion.
次に、具体的構造例6は、第6図に示すように、基本的
構成として透明基板と透明電極、透明絶縁膜、および液
晶配向膜とからなる第1層部、又は/及び第2層部を、
透明基板A6と液晶配向膜■)6の基部D61を兼ねた
透明電極B6、および絶縁膜を兼ねた面内配向重合薄膜
62により構成した例である。すなわち、該例では、透
明電極B6の内側表面には面内異方性が付与されており
、該透明電極B6の面内異方性付与部(D61)の表面
に絶縁膜を兼ねた面内配向重合薄膜D62が被覆された
構造であり、前記透明電極B6の面内異方性付与部を有
する基部D61と面内配向重合薄膜D62とにより液晶
配向膜を構成した例である。Next, as shown in FIG. 6, the specific structure example 6 has a first layer portion consisting of a transparent substrate, a transparent electrode, a transparent insulating film, and a liquid crystal alignment film, and/or a second layer portion, as shown in FIG. Department,
This is an example constituted by a transparent substrate A6, a transparent electrode B6 which also serves as a base portion D61 of the liquid crystal alignment film (1) 6, and an in-plane alignment polymeric thin film 62 which also serves as an insulating film. That is, in this example, in-plane anisotropy is imparted to the inner surface of the transparent electrode B6, and an in-plane anisotropy that also serves as an insulating film is provided on the surface of the in-plane anisotropy imparting portion (D61) of the transparent electrode B6. This is an example in which a liquid crystal alignment film is covered with an alignment polymerized thin film D62, and a base portion D61 having an in-plane anisotropy imparting portion of the transparent electrode B6 and an in-plane alignment polymerized thin film D62.
なお、本発明の液晶セルは、上記具体的構造例1〜6に
限定されるものではなく、前記本発明の液晶配向膜の特
長が生かされる構造であれば何のような構造でもよい。Note that the liquid crystal cell of the present invention is not limited to the specific structural examples 1 to 6 described above, and may have any structure as long as the features of the liquid crystal alignment film of the present invention are utilized.
なお、具体的構造例6に示した液晶配向膜は、前記具体
的構造例1〜5にも適用することができる。In addition, the liquid crystal alignment film shown in the concrete structural example 6 can also be applied to the said concrete structural examples 1-5.
〔第3発明の説明〕
本第3発明は、前記第1発明の液晶セルの用途に関する
もので、ネマチック液晶と比較してスイッチング速度が
高速であり、印加電圧を切った後にも該状態をメモリー
するという特徴を有する強誘電性液晶に適用した用途発
明である。[Description of the Third Invention] The third invention relates to the use of the liquid crystal cell of the first invention, which has a faster switching speed than a nematic liquid crystal and retains the state in memory even after the applied voltage is turned off. This application invention is applied to a ferroelectric liquid crystal that has the following characteristics.
筆ユ進皿Ω旦煎 前記発明の目的に加えて、次のような目的を有する。Fudeyu Shin Plate Ω Dansen In addition to the above objects, the invention has the following objects.
本第3発明の他の目的は、優れたメモリー性を有する強
誘電性液晶(F L C: Ferroelectri
c Liquid Crystal)セルを提供するに
ある。Another object of the third invention is to use a ferroelectric liquid crystal (FLC) having excellent memory properties.
c Liquid Crystal) cells.
11皿肌ΩΔ人
本第3発明の強誘電性液晶セルは、少なくとも一方が透
明基板である一対の基板と、該透明基板の内表面に形成
された透明電極を含む、前記基板の内表面に形成された
一対の電極と、該透明電極の内表面に形成された透明絶
縁膜を含む、前記電極の内表面に形成された一対の絶縁
膜と、該一対の絶縁膜の少なくとも一方の内表面に形成
された。The ferroelectric liquid crystal cell of the third invention includes a pair of substrates, at least one of which is a transparent substrate, and a transparent electrode formed on the inner surface of the transparent substrate. a pair of formed electrodes, a pair of insulating films formed on the inner surfaces of the electrodes, including a transparent insulating film formed on the inner surfaces of the transparent electrodes, and an inner surface of at least one of the pair of insulating films. was formed.
表面に面内異方性を有する基部と該基部の面内異方性部
上に直接形成された開環重合体を除く重付加重合膜また
は縮重合体膜とからなる液晶配向膜と、該液晶配向膜と
前記絶縁膜の間、または前記液晶配向膜間に形成された
空間部に封入された強誘電性液晶層と、からなることを
特徴とする。A liquid crystal alignment film consisting of a base having in-plane anisotropy on the surface and a polyaddition polymer film or condensation polymer film excluding a ring-opening polymer formed directly on the in-plane anisotropy portion of the base, It is characterized by comprising a ferroelectric liquid crystal layer sealed in a space formed between a liquid crystal alignment film and the insulating film or between the liquid crystal alignment films.
第3発明の作用および効果
本第3発明の強誘電性液晶セルは、優れたメモリー性を
有する。Functions and Effects of the Third Invention The ferroelectric liquid crystal cell of the third invention has excellent memory properties.
また、該強誘電性液晶セルは、表示装置等への応用を考
慮した場合、省電力であり、液晶の寿命も長くなり、他
の表示装置と比較して低電圧で駆動でき、かつ、従来の
ものより配向性が優れ、微細な構造欠陥も少なく、また
大面積化が可能であるので、その応用分野は拡大される
ものと期待される。In addition, when considering application to display devices, the ferroelectric liquid crystal cell is energy efficient, has a long liquid crystal life, can be driven at a lower voltage than other display devices, and is It is expected that its application fields will expand as it has superior orientation, has fewer microstructural defects, and can be made into a large area.
本第3発明の強誘電性液晶セルにより上述のごとき効果
を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らか
ではないが、次のように考えられる。Although the mechanism by which the ferroelectric liquid crystal cell of the third invention achieves the above-mentioned effects is not yet clear, it is thought to be as follows.
本第3発明の強誘電性液晶セルは、例えば、スメクチッ
クC” (S、nC”)相を持つような液晶をらせん
構造のピッチより狭い間隔のセルギャップを持つセルに
封入すると、液晶分子は基板の面と平行になり、配向ベ
クトルはS、、C″相の層法線方向と傾き角θを成した
ままで、基板の面方向に規定され、らせん構造は消失す
る。電極間に電場をかけると、電場の向きによって自発
分極の向きが変えられ、液晶分子が層法線から、十〇、
θの方向へとスイッチする。例えば、液晶セルを直交す
る一対の偏光板で挟むとき、一方のスイッチ状態の時に
、液晶分子の軸と、片方の偏光板の光軸の向きを合わせ
ておく。この時、光は透過せず暗状態であり、偏光板の
位置はそのままで電場の向きを逆にすると液晶分子軸と
偏光板の光軸はずれ、光が透過し明状態となる。In the ferroelectric liquid crystal cell of the third invention, for example, when a liquid crystal having a smectic C'' (S, nC'') phase is sealed in a cell having a cell gap narrower than the pitch of the helical structure, the liquid crystal molecules It becomes parallel to the surface of the substrate, and the orientation vector remains at an inclination angle θ with the layer normal direction of the S, C'' phase, and is defined in the surface direction of the substrate, and the helical structure disappears. When applied, the direction of spontaneous polarization is changed depending on the direction of the electric field, and the liquid crystal molecules move from the layer normal to
Switch in the direction of θ. For example, when a liquid crystal cell is sandwiched between a pair of orthogonal polarizing plates, the axis of the liquid crystal molecules is aligned with the optical axis of one polarizing plate when one of the cells is in a switch state. At this time, no light is transmitted and the state is dark; if the direction of the electric field is reversed while the position of the polarizing plate remains the same, the liquid crystal molecule axis and the optical axis of the polarizing plate are misaligned, and light is transmitted, resulting in a bright state.
前述のごとく、FLCの特長の一つに、応答速度か速い
ことがあげられる。応答速度を高めるためには、液晶の
粘性が低いことと、自発分極の絶対値か大きいことが必
要である。一方、FLC自体は、電場印加を止めても理
想的にはその状態を保ち得る、すなわちメモリー性を有
する特長も持っている。このため、液晶表示装置への適
用を考えたとき、画素数を増やしても、TPTのような
各画素の個別の駆動回路が必要でなくなり、より大面積
化が容易となる。しかし、従来技術では、FLCが良好
なメモリー性を持つためには、自発分極成分の絶対値が
20nC/cd以下でないと、配向膜等が原因となり優
れたメモリー性を実現できず、応答速度を高めることと
の両立は困難であった。このため、上述の暗状態、明状
態を保つ方法としては、該セルに電場をかけ続けるとい
う方法等があげられるが、長時間のうちには透過率が低
下したり、また、電場をかけ続けることによる液晶の劣
化が問題となっていた。また、透過率の低下を避けるた
め、電場を短い間隔のパルスとして与える方法が考えら
れるが、透過率を維持するためには、連続的にパルスを
与えなければならず、液晶の劣化が問題となっていた。As mentioned above, one of the features of FLC is its fast response speed. In order to increase the response speed, it is necessary that the viscosity of the liquid crystal be low and that the absolute value of the spontaneous polarization be large. On the other hand, FLC itself also has the feature of being able to ideally maintain its state even after the application of an electric field is stopped, that is, it has memory properties. Therefore, when considering application to a liquid crystal display device, even if the number of pixels is increased, a separate drive circuit for each pixel, such as a TPT, is no longer required, making it easier to increase the area. However, in the conventional technology, in order for FLC to have good memory properties, unless the absolute value of the spontaneous polarization component is 20 nC/cd or less, excellent memory properties cannot be achieved due to the alignment film, etc., and the response speed decreases. It was difficult to balance this with raising the number of employees. For this reason, one way to maintain the dark and bright states described above is to continue applying an electric field to the cell, but over a long period of time, the transmittance may decrease or the electric field may continue to be applied. The deterioration of the liquid crystal caused by this problem was a problem. In addition, in order to avoid a decrease in transmittance, it is possible to apply an electric field as pulses at short intervals, but in order to maintain transmittance, pulses must be applied continuously, which poses a problem of deterioration of the liquid crystal. It had become.
これを解決する方法として、液晶配向膜として前述のL
B法によリポリイミド膜を用いる方法が提案され、自発
分極の高い液晶に関してもメモリー性が実現できたとの
報告がある。しかし、このLB法は、前述の湿式成膜で
あるためゴミや汚染物質の混入の虞れ、大面積化か困難
、絶縁性を高めるためには累積回数を増やす必要があり
作業性に劣ること、配向性が悪いこと等の問題点があっ
た。As a way to solve this problem, the above-mentioned L
A method using a lipolyimide film using Method B has been proposed, and it has been reported that memory properties have been achieved even for liquid crystals with high spontaneous polarization. However, since this LB method uses the aforementioned wet film formation, there is a risk of contamination by dust and contaminants, it is difficult to achieve a large area, and it is necessary to increase the number of accumulations to improve insulation, resulting in poor workability. There were problems such as poor orientation.
本発明では、自発分極が大きく応答速度が速い液晶を用
いた時でも、セルに一つのパルスを与えた後、電圧をオ
フ状態にした時に、透過率を維持することができる優れ
たメモリー性を持つ強誘電性液晶セルが作製でき、しか
も気相成膜のため、上述の従来法およびLB法の問題を
解決することができた。In the present invention, even when a liquid crystal with large spontaneous polarization and fast response speed is used, excellent memory performance is achieved that allows the transmittance to be maintained when the voltage is turned off after applying one pulse to the cell. It was possible to fabricate a ferroelectric liquid crystal cell with a ferroelectric liquid crystal cell having the same characteristics, and because the film was formed in a vapor phase, it was possible to solve the problems of the conventional method and the LB method described above.
メモリー性が何故発現するのかについては、詳しくは解
明されていないが、液晶−配向膜間の弱い界面相互作用
について注目されている。例えば、スピナー法等でポリ
イミド膜を作製し、その表面をラビング処理するという
液晶配向膜において、ラビング処理の強度を低下させた
ほうがメモリー性が上がっていくという知見があり、こ
れはラビング時に膜表面にできた深い溝などが、ラビン
グ方向に液晶分子を強(配向させ、メモリー性を妨ける
一つの原因となっていると推察される。しかし、弱いラ
ビングを再現性良く行うことは困難であり、また液晶配
向が乱れるという問題の他に、ラビング処理を行って作
製した液晶セルでは、第1発明でも述べた種々の問題が
残っている。Although the reason why the memory property appears has not been elucidated in detail, the weak interfacial interaction between the liquid crystal and the alignment film is attracting attention. For example, in a liquid crystal alignment film where a polyimide film is prepared using a spinner method or the like and its surface is rubbed, there is knowledge that the memory property improves as the intensity of the rubbing process is lowered. It is speculated that the deep grooves formed in the liquid crystal molecules strongly align the liquid crystal molecules in the rubbing direction, which is one of the reasons for hindering memory performance. However, it is difficult to perform weak rubbing with good reproducibility. In addition to the problem of disordered liquid crystal alignment, liquid crystal cells manufactured by performing a rubbing treatment still have various problems as described in the first invention.
本発明では、液晶配向膜として配向膜表面をラビングし
液晶を配向させる機構とは異なる面内配向重合薄膜を有
する液晶配向膜を用いたことにより、液晶−配向膜間の
弱い界面相互作用を実現できたため、優れたメモリー性
を宵する強誘電性液晶セルが作製できたものと思われる
。In the present invention, a weak interfacial interaction between the liquid crystal and the alignment film is achieved by using a liquid crystal alignment film having an in-plane alignment polymeric thin film, which is different from the mechanism of rubbing the alignment film surface and aligning the liquid crystal, as the liquid crystal alignment film. As a result, it is thought that a ferroelectric liquid crystal cell with excellent memory properties could be created.
〔第3発明のその他の発明の説明〕
以下に、前記第3発明のその他の発明について説明する
。[Description of other inventions of the third invention] Below, other inventions of the third invention will be described.
本第3発明の強誘電性液晶セルにおいて、基板と、電極
、絶縁膜、および液晶配向膜は、前記第1発明のその他
の発明の項に示したものと同様のものを用いることがで
きる。In the ferroelectric liquid crystal cell of the third invention, the substrate, electrode, insulating film, and liquid crystal alignment film may be the same as those shown in the other invention section of the first invention.
また、液晶は、s、nc’液晶に代表されるような強誘
電性液晶を用いる。Further, as the liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal such as s, nc' liquid crystal is used.
本発明の強誘電性液晶セルは、上記第3発明の構成のほ
か、さらに、少なくとも一方が透明基板である一対の基
板と、該透明基板の内表面に形成された透明電極を含む
、前記基板の内表面に形成された一対の電極であって、
該電極の少なくとも何れか一方の内表面に面内異方性が
付与された基部を有する一対の電極と、該一対の電極の
少なくとも一方の内表面の面内異方性を有する基部の表
面に直接形成され、開環重合体を除く重付加重合膜また
は縮重合体膜からなり電気絶縁性を有する面内配向重合
薄膜と、該面内配向重合薄膜間、または該面内配向重合
薄膜とさらに電極の内表面に形成された絶縁膜との間に
形成された空間部に封入された強誘電性液晶層とにより
構成することができる。In addition to the structure of the third invention, the ferroelectric liquid crystal cell of the present invention further includes a pair of substrates, at least one of which is a transparent substrate, and a transparent electrode formed on the inner surface of the transparent substrate. a pair of electrodes formed on the inner surface of the
A pair of electrodes each having a base having in-plane anisotropy on the inner surface of at least one of the electrodes, and a surface of the base having in-plane anisotropy on the inner surface of at least one of the pair of electrodes. An in-plane oriented polymer thin film that is directly formed and has electrical insulation properties and is made of a polyaddition polymer film or a condensation polymer film excluding a ring-opening polymer, and between the in-plane oriented polymer thin film, or between the in-plane oriented polymer thin film and the in-plane oriented polymer thin film. It can be configured by an insulating film formed on the inner surface of the electrode and a ferroelectric liquid crystal layer sealed in a space formed between the electrodes.
以下に、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.
実施例1
基部材料としてシリコンウェハー、酸化インジウムスズ
透明電極コーティングガラスを用い、該基部材料に蒸着
処理によりポリアミド面内配向重合薄膜を形成し、これ
を液晶配向膜として用いて本発明にかかる液晶セルを作
製し、該液晶セルの性能評価試験を行った。Example 1 A silicon wafer and indium tin oxide transparent electrode coated glass were used as base materials, and a polyamide in-plane alignment polymer thin film was formed on the base materials by vapor deposition, and this was used as a liquid crystal alignment film to produce a liquid crystal cell according to the present invention. A liquid crystal cell was prepared and a performance evaluation test was conducted on the liquid crystal cell.
先ず、液晶セル用の基体材料として、2cmX2゜5c
mの酸化インジウムスズ透明電極コーチインクガラス(
以下、ITOとする)を用意した。また、IR法による
配向性の評価用基板として、シリコンウェハーを用意し
た。これら基体(および基板)の片面をポリテトラフル
オロエチレン板(臨界表面張力18.5 dyn/cm
)の端で一方方向に50回擦り面内異方性を付与した
。このとき、該基体(および基板)の面内異方性付与部
分に息を吹きかけ、基体(および基板)のくもり方に異
方性があることにより、基体(および基板)のラビング
処理面に面内異方性が付与されていることを確認した。First, as a base material for a liquid crystal cell, a 2cm x 2°5cm
m indium tin oxide transparent electrode coach ink glass (
(hereinafter referred to as ITO) was prepared. In addition, a silicon wafer was prepared as a substrate for evaluating orientation using the IR method. One side of these substrates (and substrates) was covered with a polytetrafluoroethylene plate (critical surface tension: 18.5 dyn/cm).
) was rubbed 50 times in one direction to impart in-plane anisotropy. At this time, air is blown onto the part of the substrate (and substrate) that has been given in-plane anisotropy, and due to the anisotropy in the way the substrate (and substrate) is clouded, the rubbed surface of the substrate (and substrate) is It was confirmed that internal anisotropy was imparted.
次に、これら基部材料を真空装置内に配設し、ヒーター
で62〜65℃に加熱保持しなから1×1、0−’ T
orr(イオンゲージにより測定)以下まで排気した。Next, these base materials were placed in a vacuum device, heated and maintained at 62 to 65°C using a heater, and then heated to 1×1,0-'T.
It was evacuated to below orr (measured by an ion gauge).
次に、該真空装置に配設した基部材料に対向した位置に
設置され、テレフタル酸クロライド、デカメチレンジア
ミンをそれぞれ入れたモノマー容器2個を、シャッター
を閉じた状態で、テレフタル酸クロライドの容器を35
〜45℃に、デカメチレンジアミンの容器を55〜75
℃にそれぞれ加熱した。Next, with the shutter closed, two monomer containers containing terephthalic acid chloride and decamethylene diamine were installed in a position facing the base material arranged in the vacuum device, and a container of terephthalic acid chloride was placed in the vacuum device. 35
Heat a container of decamethylene diamine to ~45°C.
Each was heated to ℃.
次に、基部材料、モノマー容器温度をそれぞれ前記温度
に保ちながら、デカメチレンジアミン容器のシャッター
を全開にした後、テレフタル酸クロライド容器を一部開
き、真空装置内の圧力が5X 10−5Torr以下に
なるようにテレフタル酸クロライド容器のシャッター開
閉度を微調整した。Next, while keeping the base material and monomer container temperatures at the above temperatures, the shutter of the decamethylene diamine container was fully opened, and then the terephthalic acid chloride container was partially opened to reduce the pressure inside the vacuum device to 5X 10-5 Torr or less. The degree of opening and closing of the shutter of the terephthalic acid chloride container was finely adjusted to achieve this.
なお、いずれのシャッターを閉じても、一方か開状態で
あると圧力の上昇が観察された。圧力は時間とともに変
動するため、10〜30分毎にテレフタル酸クロライド
容器のシャッターを微調整し圧力が最も低くなるように
した(成膜初期は5×1 (]” Torr以下、その
後2 X 10−” Torr以下)。この状態で2時
開成膜を行い、膜厚が約6000人の重合膜を基板上に
形成することにより、液晶配向膜を得た。Note that no matter which shutter was closed, an increase in pressure was observed when one of the shutters was open. Since the pressure fluctuates over time, the shutter of the terephthalic acid chloride container was finely adjusted every 10 to 30 minutes so that the pressure was at its lowest (at the beginning of film formation it was 5 × 1 (]” Torr or less, then 2 × 10 Torr or less). -'' Torr or less). In this state, 2-hour open film formation was performed to form a polymer film with a film thickness of approximately 6000 m on the substrate, thereby obtaining a liquid crystal aligning film.
この液晶配向膜の面内配向性評価試験を、透過IRスペ
クトル測定により行った。An evaluation test for in-plane alignment of this liquid crystal alignment film was conducted by measuring a transmission IR spectrum.
シリコンウェハー上に形成した重合膜(試料番号l)に
ついて、ラビング方向に平行および直交方向の偏光を用
い、重合膜に垂直入射の条件で透過IRスペクトルを測
定した。その結果を、第7図に示す。同図中、「11」
および「12」は該重合膜の偏光IRスペクトルで、「
11」はラビング方向に直交偏光、「12」はラビング
方向に平行偏光で得られたスペクトル、r(3Jはこの
差スペクトル、すなわち(ラビング方向に直交である偏
光IRスペクトル)−(平行な偏光IRスペクトル)を
、それぞれ示す。第7図より、これらのスペクトルから
重合膜はポリアミド膜の構造であることか分かった。さ
らに、この差スペクトルから明らかのように、2色性が
観察され、ラビング方向に直交方向のスペクトルの方が
カルボニル基の吸収(1635cm=)が強いことから
、ラビング方向にポリアミド高分子の主鎖が平行に配向
していることか分かった。これより、基板のラビングの
情報を反映した面内配向ポリアミド膜が作製できている
ことか確認された。The transmission IR spectrum of a polymer film (sample number 1) formed on a silicon wafer was measured using polarized light parallel and orthogonal to the rubbing direction under conditions of normal incidence on the polymer film. The results are shown in FIG. In the same figure, "11"
and “12” is the polarized IR spectrum of the polymer film, “
11'' is a spectrum obtained with polarization perpendicular to the rubbing direction, ``12'' is a spectrum obtained with polarization parallel to the rubbing direction, r From Fig. 7, it was found from these spectra that the polymer film had the structure of a polyamide film.Furthermore, as is clear from this difference spectrum, dichroism was observed, and the rubbing direction Since the absorption of carbonyl groups (1635 cm =) is stronger in the spectrum perpendicular to the direction of It was confirmed that an in-plane oriented polyamide film reflecting the above could be fabricated.
以上の結果より、基部上に面内配向重合薄膜か直接形成
された配向膜が作製できていることが確認された。From the above results, it was confirmed that an in-plane oriented polymer thin film or an oriented film formed directly on the base could be produced.
次いで、この面内配向ポリアミド膜を液晶配向膜として
用いて液晶セルを作製し、該セルの液晶配向能を調べた
。Next, a liquid crystal cell was prepared using this in-plane aligned polyamide film as a liquid crystal alignment film, and the liquid crystal alignment ability of the cell was examined.
先ず、前記液晶配向膜それぞれ2枚を重合膜を内面に向
け、ラビング方向か平行になるように重ね合わせ、セル
ギャップが10μmの液晶セルを作製した(試料番号2
)。このセルを液晶のクリアポイント以上の温度に保ち
、ゲストホスト型の液晶(ホス)・液晶、メルク社製Z
L[−1,840、染料:三菱化成(株制アントラキノ
ン系アゾ系数種の混合物である黒色2色性染料人液晶)
を封入した。室温まで冷却後、偏光子を用い、液晶の配
向の状態を観察した。その結果、基板のラビング方向に
平行に液晶を配向させている液晶セルが作製できている
ことが分った。First, two of each of the above-mentioned liquid crystal alignment films were stacked with the polymer film facing the inner surface and parallel to the rubbing direction to produce a liquid crystal cell with a cell gap of 10 μm (sample number 2).
). This cell is kept at a temperature above the clear point of the liquid crystal, and a guest-host type liquid crystal (Phos) liquid crystal, Merck Z
L [-1,840, Dye: Mitsubishi Kasei (black dichroic dye, a mixture of several anthraquinone-based azo-based liquid crystals)
was enclosed. After cooling to room temperature, the alignment state of the liquid crystal was observed using a polarizer. As a result, it was found that a liquid crystal cell in which the liquid crystal was aligned parallel to the rubbing direction of the substrate could be manufactured.
比較のために、ITO基板上に、スピナー法によりポリ
イミド(東し製: 5P−910)をコーティングし、
150℃、200℃、250℃で各30分熱処理後、ナ
イロンブラシで膜表面をラビング処理し、上記と同様に
セルを組み立て、ネマチック液晶を封入して比較用液晶
セルを得た(試料番号CI)。この比較用液晶セルの配
向能について、上記と同様に観察試験を行ったところ、
液晶は配向しているものの、成膜時や熱処理時に混入し
たと思われるゴミの部分で配向性が乱れていることが観
察された。また、ラビング処理時についたと思われるキ
ズやラビング時のむら等の部分でも、液晶の配向性が乱
れていることが観察された。For comparison, polyimide (manufactured by Toshi: 5P-910) was coated on an ITO substrate by a spinner method.
After heat treatment at 150°C, 200°C, and 250°C for 30 minutes each, the membrane surface was rubbed with a nylon brush, the cell was assembled in the same manner as above, and nematic liquid crystal was sealed to obtain a comparative liquid crystal cell (sample number CI). ). Regarding the alignment ability of this comparative liquid crystal cell, an observation test was conducted in the same manner as above.
Although the liquid crystal was oriented, it was observed that the orientation was disturbed due to dust that was thought to have been mixed in during film formation or heat treatment. In addition, it was observed that the orientation of the liquid crystal was disturbed even in areas such as scratches that appeared to have occurred during the rubbing process and unevenness during the rubbing process.
以上の結果より、本実施例にかかる液晶セルは、湿式法
で作製した比較用液晶セルに比べ優れた液晶配向能を有
していることが分る。また、本実施例の液晶セルは、ラ
ビング処理した基部上に数千人もの配向膜を蒸着重合し
ているので、配向重合膜表面は溝による凹凸やキズかな
く、液晶分子と該配向重合膜の高分子鎖間の親和力の異
方性により、最も安定な高分子鎖方向に液晶分子が並ん
だため、優れた液晶配向能を実現しているものと思われ
る。From the above results, it can be seen that the liquid crystal cell according to this example has a superior liquid crystal alignment ability compared to the comparative liquid crystal cell produced by a wet method. In addition, in the liquid crystal cell of this example, thousands of alignment films are vapor-deposited and polymerized on the rubbed base, so the surface of the alignment polymer film is free from unevenness and scratches due to grooves, and the liquid crystal molecules and the alignment polymer film are not scratched. Due to the anisotropy of the affinity between the polymer chains, the liquid crystal molecules are aligned in the most stable direction of the polymer chains, which is thought to result in excellent liquid crystal alignment ability.
実施例2
ラビング材として、ポリテトラフルオロエチレンの代わ
りにポリアクリロニトリルおよび脱脂綿を用いたほかは
、前記実施例1の条件と同様にして、基部材料上にポリ
アミド膜を形成し、液晶配向膜を得た。Example 2 A polyamide film was formed on the base material under the same conditions as in Example 1, except that polyacrylonitrile and absorbent cotton were used instead of polytetrafluoroethylene as the rubbing material, and a liquid crystal alignment film was obtained. Ta.
次いで、この液晶配向膜を用い、実施例1と同様に、そ
れぞれ液晶セルを作製した。得られた液晶セルについて
、それぞれ実施例1と同様に液晶配向能を測定したとこ
ろ、ポリアクリロニトリルの場合(試料番号3)は、ラ
ビング方向と平行に、脱脂綿の場合(試料番号4)はラ
ビング方向に垂直に液晶が配向していることが分かった
。以上より、液晶の配向の向きはラビング材で異なるも
のであった。Next, using this liquid crystal alignment film, liquid crystal cells were produced in the same manner as in Example 1, respectively. The liquid crystal alignment ability of each of the obtained liquid crystal cells was measured in the same manner as in Example 1. In the case of polyacrylonitrile (sample number 3), the direction was parallel to the rubbing direction, and in the case of absorbent cotton (sample number 4), the direction was parallel to the rubbing direction. It was found that the liquid crystal was oriented perpendicular to . From the above, the orientation direction of liquid crystals differed depending on the rubbing material.
ここで、実施例の液晶セルが何故液晶配向能を有するの
かを調べるため、該液晶配向膜の面内配向性評価試験を
、実施例1と同様に透過IRスペクトル測定により行っ
た。Here, in order to investigate why the liquid crystal cell of the example has the liquid crystal alignment ability, an in-plane alignment evaluation test of the liquid crystal alignment film was conducted by measuring the transmission IR spectrum in the same manner as in Example 1.
シリコンウェハー上に形成した液晶配向膜の重合薄膜に
ついて、偏光IRスペクトルを実施例1同様に測定した
。その結果を、第8図に示す。同図中、「31」はラビ
ング材としてポリアクリロニトリルを用いた場合(試料
番号3′)の結果を、「41」はラビング材として脱脂
綿を用いた場合(試料番号4′)の結果を、それぞれ示
す。第8図より明らかの如く、ラビング材としてポリア
クリロニトリルを用いた場合は、実施例1と同様にラビ
ング方向に平行にポリアミド高分子鎖か配向した面内配
向ポリアミド膜が得られていることが分かった。また、
ラビング材として脱脂綿を用いた場合には、ポリアクリ
ロニトリルとは逆の2色性が観察されることから、ラビ
ング方向に直交方向にポリアミド高分子鎖が配向した面
内配向ポリアミド膜が得られていることが分かった。The polarized IR spectrum of the polymerized thin film of the liquid crystal alignment film formed on the silicon wafer was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG. In the figure, "31" indicates the results when polyacrylonitrile was used as the rubbing material (sample number 3'), and "41" indicates the results when absorbent cotton was used as the rubbing material (sample number 4'). show. As is clear from FIG. 8, when polyacrylonitrile was used as the rubbing material, an in-plane oriented polyamide film in which the polyamide polymer chains were oriented parallel to the rubbing direction was obtained, as in Example 1. Ta. Also,
When absorbent cotton is used as the rubbing material, dichroism opposite to that of polyacrylonitrile is observed, so an in-plane oriented polyamide film in which polyamide polymer chains are oriented in a direction perpendicular to the rubbing direction is obtained. That's what I found out.
以上より、ラビング材によって面内配向重合薄膜の異方
性か特定され、液晶の配向方向は面内配向重合薄膜の異
方性の方向と一致することが分かった。From the above, it was found that the anisotropy of the in-plane oriented polymeric thin film was determined by the rubbing material, and that the orientation direction of the liquid crystal coincided with the anisotropic direction of the in-plane oriented polymeric thin film.
なお、比較のために、ラビング処理を行わないほかは上
記実施例1と同様の方法により比較用液晶セルを作製し
く試料番号C2)、同様の性能評価試験を行った。その
結果、本比較用液晶セルの場合は、液晶配向がランダム
となっていた。For comparison, a comparative liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the rubbing treatment was not performed, and the same performance evaluation test was conducted on sample number C2). As a result, in the case of this comparative liquid crystal cell, the liquid crystal alignment was random.
実施例3
ラビング材として、ポリテトラフルオロエチレンの代わ
りにポリメタクリル酸ヒドロキシエチル板、ポリビニル
アルコールシート、および糸状のポリアクリル酸を用い
、基体材料としてITO基板のみを用いたほかは、前記
実施例1と同様にして基板上にポリアミド膜を形成し、
本実施例の液晶配向膜を得た。Example 3 Same as Example 1, except that a polyhydroxyethyl methacrylate plate, a polyvinyl alcohol sheet, and a filamentous polyacrylic acid were used instead of polytetrafluoroethylene as the rubbing material, and only an ITO substrate was used as the base material. Form a polyamide film on the substrate in the same manner as
A liquid crystal alignment film of this example was obtained.
次いで、この液晶配向膜を用い、実施例1と同様にそれ
ぞれ液晶セルを作製した(試料番号5〜7)。得られた
液晶セルについて、それぞれ実施例1と同様に液晶配向
能を測定したところ、ラビング材としてポリメタクリル
酸ヒドロキシエチル板およびポリビニルアルコールシー
トを用いた場合はラビング方向に平行に、ポリアクリル
酸を用いた場合はラビング方向に直交方向に液晶が配向
することが分かった。Next, using this liquid crystal alignment film, liquid crystal cells were produced in the same manner as in Example 1 (sample numbers 5 to 7). The liquid crystal alignment ability of each of the obtained liquid crystal cells was measured in the same manner as in Example 1. When polyhydroxyethyl methacrylate plate and polyvinyl alcohol sheet were used as rubbing materials, polyacrylic acid was applied in parallel to the rubbing direction. It was found that when using this method, the liquid crystal was oriented in a direction perpendicular to the rubbing direction.
実施例4
先ず、ラビング材として脱脂綿、ポリアクリロニトリル
、およびポリテトラフルオロエチレンを用い、液晶配向
膜の面内配向重合薄膜として芳香族ポリアミドを用いた
ほかは、前記実施例1と同様にして、液晶配向膜を作製
した。モノマーとしてデカメチレンジアミンの代わりに
パラフェニレンジアミンを用いて、基板温度を50°C
〜35°Cに1時間かけて降温し、該温度に2時間保ち
ながら、パラフェニレンジアミンの容器の温度を750
C〜85℃に保ち、該パラフェニレンジアミンの容器の
シャッターは全開の状態でテレフタル酸クロライド容器
のシャッターを調節することにより、テレフタル酸クロ
ライドの供給量をパラフェニレンジアミンの供給量より
も過剰に供給し、成膜重合時の圧力を5〜l OX 1
.0−5Torrに保ちながら3時間蒸着処理した以外
は、前記実施例1と同様にして液晶配向膜を作製した。Example 4 First, liquid crystal was prepared in the same manner as in Example 1 except that absorbent cotton, polyacrylonitrile, and polytetrafluoroethylene were used as the rubbing material, and aromatic polyamide was used as the in-plane alignment polymerized thin film of the liquid crystal alignment film. An alignment film was prepared. Paraphenylene diamine was used instead of decamethylene diamine as a monomer, and the substrate temperature was 50 °C.
The temperature of the container of paraphenylenediamine was lowered to 750°C while lowering the temperature to ~35°C over 1 hour and keeping it at this temperature for 2 hours.
By adjusting the shutter of the terephthalic acid chloride container with the shutter of the paraphenylenediamine container fully open while maintaining the temperature at ℃ to 85°C, the amount of terephthalic acid chloride supplied is supplied in excess of the amount of paraphenylenediamine supplied. Then, the pressure during film formation polymerization was set to 5 to 1 OX 1
.. A liquid crystal alignment film was produced in the same manner as in Example 1 except that the vapor deposition treatment was performed for 3 hours while maintaining the temperature at 0-5 Torr.
なお、テレフタル酸クロライドの供給量が過剰であるこ
とは、適時該供給量を減らす、すなわちシャッターを僅
かに閉じると圧力が低下し、またパラフェニレンジアミ
ン容器のシャッターを閉じると逆に圧力が単調に上昇し
、再び開くと単調に低下することから確認した。Note that if the supply amount of terephthalic acid chloride is excessive, the pressure will decrease if the supply amount is reduced at the appropriate time, that is, if the shutter is slightly closed, and if the shutter of the paraphenylenediamine container is closed, the pressure will become monotonous. This was confirmed by the fact that it rises and then monotonically falls when it opens again.
これら液晶配向膜の面内配向性評価試弊(シリコンウェ
ハー:試料番号8′〜10゛)と、該液晶配向膜を用い
た液晶セルの液晶配向能試験CITO基板:試料番号8
〜10)を、実施例1と同様に行った。その結果、これ
らの液晶配向膜は、ともにラビング方向と同方向に主鎖
が並んだ面内異方性重合薄膜であり、これら液晶配向膜
を用いた液晶セルでは、液晶が前記異方性と同方向に配
向していることが分った。In-plane alignment evaluation trial of these liquid crystal alignment films (silicon wafer: sample number 8' to 10') and liquid crystal alignment ability test of liquid crystal cell using the liquid crystal alignment film CITO substrate: sample number 8
-10) were performed in the same manner as in Example 1. As a result, both of these liquid crystal alignment films are in-plane anisotropic polymerized thin films in which the main chains are aligned in the same direction as the rubbing direction, and in liquid crystal cells using these liquid crystal alignment films, the liquid crystal has the above-mentioned anisotropy. It was found that they were oriented in the same direction.
実施例5
基体材料としてITO透明電極コーティングガラスを用
い、該表面をポリテトラフルオロエチレン板でラビング
処理し、該基部材料に蒸着処理によりポリアミド面内配
向重合薄膜を形成し、2μmの厚さを持つ液晶セルを組
み立て、強誘電性液晶(メルク社製:ZLI−3489
)を封入して本実施例の液晶セルを作製し、該液晶セル
の性能評価試験を行った(試料番号11.)。Example 5 ITO transparent electrode coated glass was used as the base material, its surface was rubbed with a polytetrafluoroethylene plate, and a polyamide in-plane oriented polymer thin film was formed on the base material by vapor deposition, with a thickness of 2 μm. Assemble the liquid crystal cell and use ferroelectric liquid crystal (Merck: ZLI-3489).
) was sealed to produce a liquid crystal cell of this example, and a performance evaluation test of the liquid crystal cell was conducted (sample number 11.).
先ず、液晶セルを偏光顕微鏡の直交ニコル下におき、液
晶セルの下側電極を接地し、上側電極に±10Vの矩形
波を印加した。−10V印加時に最も暗くなるように液
晶セルを回転し、光軸を合わせて固定した(−10V印
加時の最も暗い状態を暗状態、+10V印加時の最も明
るい状態を明状態と呼ぶ)。メモリー性は、この液晶セ
ルに第9図に示すような0〜±IOVの大きさの正負4
つの連続パルスを与え評価した。このときのパルス幅は
、暗状態の透過率を0%、明状態を10096とし、液
晶に一10Vの電圧を印加し、暗状態にした後、+lO
Vの電圧を印加した時、0〜90%になるまでの時間の
2倍以上(本実施例では0、5 m5ec)に設定した
。なお、デユーティ−比は、1/20とした。First, the liquid crystal cell was placed under crossed nicols of a polarizing microscope, the lower electrode of the liquid crystal cell was grounded, and a square wave of ±10 V was applied to the upper electrode. The liquid crystal cell was rotated so that it was darkest when −10 V was applied, and the optical axis was aligned and fixed (the darkest state when −10 V was applied was called the dark state, and the brightest state when +10 V was applied was called the bright state). The memory property is that this liquid crystal cell has positive and negative 4 values of 0 to ±IOV as shown in Figure 9.
Two continuous pulses were given and evaluated. The pulse width at this time is 0% in the dark state and 10096 in the bright state. After applying a voltage of -10 V to the liquid crystal and making it into the dark state, +lO
When a voltage of V was applied, the time was set to more than twice the time required to reach 0 to 90% (in this example, 0.5 m5ec). Note that the duty ratio was set to 1/20.
4つの連続パルスのうち、91のパルスは、それ以前の
パルス電圧印加の情報を消去し、暗状態を実現する一1
OVの消去パルスである。92のパルスは、電圧依存性
を観察するための書込みパルスで0〜+IOVの範囲に
段階的に変化させた。Among the four consecutive pulses, 91 pulses erase the information of the previous pulse voltage application and realize a dark state.
This is an OV erase pulse. The 92 pulses were write pulses for observing voltage dependence and were varied in steps from 0 to +IOV.
基本的には、これら91および92のパルスで動作、メ
モリー性の確認が可能であるが、同符号のパルスをかけ
続けると液晶セルの劣化か起こる虞れがあり、これを防
止するため91および92のそれぞれと逆符号で絶対値
の等しいパルス93および9□1を印加し、連続パルス
全体では常に正負の電圧か打ち消されるようにした。書
込みパルス92の最後の点95と次の連続パルスの直前
の点96での前記液晶セルを透過してくる光をフォトマ
ルチプライアーによって検知した。書込みパルス92を
0〜lOVに変化させた時の95および96の点におけ
る透過光量の大きさの変化の様子を第10図に示す。図
中、縦軸には液晶セルを設置せず偏光顕微鏡を平行ニコ
ルにした状態での光量を基準(100%)としたときの
透過光量の比(透過率)を示した。同図中、rlllJ
は書込み時(第9図中の95)における透過率を、[1
12Jはメモリー時(第9図中の96)における透過率
を示す。Basically, it is possible to check the operation and memory performance using these pulses 91 and 92, but if you continue to apply pulses of the same sign, there is a risk of deterioration of the liquid crystal cell, so to prevent this, 91 and 92 are used. Pulses 93 and 9□1 having the opposite sign and the same absolute value as each of 92 were applied, so that positive and negative voltages were always canceled out in the entire continuous pulse. The light passing through the liquid crystal cell at a point 95 at the end of the write pulse 92 and at a point 96 just before the next consecutive pulse was detected by a photomultiplier. FIG. 10 shows how the amount of transmitted light changes at points 95 and 96 when the write pulse 92 is varied from 0 to 1OV. In the figure, the vertical axis shows the ratio of the amount of transmitted light (transmittance) when the amount of light when the polarizing microscope is set to parallel Nicols without a liquid crystal cell is used as a reference (100%). In the same figure, rllllJ
is the transmittance at the time of writing (95 in Figure 9), [1
12J indicates the transmittance at the time of memory (96 in FIG. 9).
なお、比較のために、ITOカラス基板上に、スピナー
法によりポリイミド(東し製: 5P−910)をコー
ティングし、150℃、200°C1250°Cで各3
0分熱処理後、ナイロンブラシで膜表面をラビング処理
し、上記と同様にセルを組み立て、同様の液晶を封入し
て比較用液晶セルを得た(試料番号C3)。この比較用
液晶セルの配向能について、上記と同様に観察試験を行
ったところ、液晶は配向しているものの配向性が乱れて
おり、また、キズやラビング時のむら等の部分でも液晶
の配向性が乱れていることが観察された。For comparison, polyimide (manufactured by Toshi: 5P-910) was coated on an ITO glass substrate using a spinner method, and the samples were heated at 150°C, 200°C, and 1250°C for 3 times each.
After heat treatment for 0 minutes, the membrane surface was rubbed with a nylon brush, the cell was assembled in the same manner as above, and the same liquid crystal was sealed to obtain a comparative liquid crystal cell (sample number C3). Regarding the alignment ability of this comparative liquid crystal cell, we conducted an observation test in the same manner as above, and found that although the liquid crystal was oriented, the alignment was disordered. was observed to be disordered.
さらに、上記と同様にメモリー性試験を行った。Furthermore, a memory test was conducted in the same manner as above.
その結果を、第11図に示す。図中、rc31Jは書込
み時における透過光量を、rc32」はメモリー時にお
ける透過光量を示す。The results are shown in FIG. In the figure, rc31J indicates the amount of transmitted light during writing, and rc32'' indicates the amount of transmitted light during memory.
第10図より明らかのように、本実施例の液晶セルでは
書込みパルスが3■未満のときは消去用パルスの影響が
大きく、消去用パルスによって書込まれた暗状態をメモ
リーしているが、3■以上の電圧では透過率の高い状態
のメモリー性を持ちはじめ、8■以上では書込みパルス
印加時と同じ、又はそれ以上の透過率を有する明状態を
メモリーすることが分かった。As is clear from FIG. 10, in the liquid crystal cell of this example, when the write pulse is less than 3cm, the influence of the erasing pulse is large, and the dark state written by the erasing pulse is memorized. It has been found that at voltages of 3 or more, a memory property with high transmittance begins to be obtained, and at voltages of 8 or more, a bright state with a transmittance equal to or higher than that when a write pulse is applied is memorized.
一方、第11図に示した比較用液晶セルでは、消去用パ
ルス91印加時には、数%の透過率の暗状態をとるにも
係わらず、書込みパルス92が0■では書込み時の透過
率、すなわち消去用パルス印加復電圧印加を止めたわず
か0.5 m5ec後の透過率が既に17%まで増加し
ており、また、メモリー性を示す「C32」の透過率は
電圧によらず明状態と暗状態の中間値であることから、
全くメモリー性がないことが分る。On the other hand, in the comparative liquid crystal cell shown in FIG. 11, when the erasing pulse 91 is applied, the transmittance is in a dark state of several percent, but when the write pulse 92 is 0. The transmittance of "C32", which exhibits memory properties, has already increased to 17% just 0.5 m5ec after stopping the application of the erasing pulse and the voltage. Since it is an intermediate value of the state,
It can be seen that there is no memory property at all.
なお、本実施例で使用したFLCのZLI−3489は
自発分極のカタログ値が33nC/cnrと比較的大き
く、応答速度も早い。本実施例では、このようなFLC
において優れたメモリー性を示すので、強誘電性液晶セ
ルとして幅広い応用が期待される。The FLC used in this example, ZLI-3489, has a relatively large spontaneous polarization catalog value of 33 nC/cnr and a fast response speed. In this example, such an FLC
Since it exhibits excellent memory properties, it is expected to have a wide range of applications as a ferroelectric liquid crystal cell.
また、本発明の液晶セルは、電圧の大きさによりメモリ
ー状態が異なるという現象を利用して、電圧を変化させ
ることにより任意にメモリー時の明るさが操作できるた
め、階調表示が可能となる。Furthermore, the liquid crystal cell of the present invention utilizes the phenomenon that the memory state differs depending on the magnitude of the voltage, and by changing the voltage, the brightness in the memory state can be arbitrarily manipulated, making it possible to display gradations. .
実施例6
液晶配向膜を作製する際に、ラビング材がポリアクリロ
ニトリル、脱脂綿、ポリアクリル酸を用いた以外は、前
記実施例5と同様にして液晶セルを作製した(試料番号
12〜14)、該液晶セルのメモリー性を、パルス幅を
1msとしたこと以外は実施例5と同様に評価した。Example 6 A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 5, except that polyacrylonitrile, absorbent cotton, and polyacrylic acid were used as the rubbing material when producing a liquid crystal alignment film (sample numbers 12 to 14). The memory properties of the liquid crystal cell were evaluated in the same manner as in Example 5 except that the pulse width was 1 ms.
メモリー性試験の結果を、ラビング材としてポリアクリ
ロニトリルを用いた液晶セル(試料番号12)について
第12図に、脱脂綿を用いた液晶セル(試料番号13)
について第13図に、ポリアクリル酸を用いた液晶セル
(試料番号14)について第14図に、それぞれ示す。The results of the memory test are shown in Figure 12 for the liquid crystal cell using polyacrylonitrile as the rubbing material (sample number 12), and for the liquid crystal cell using absorbent cotton (sample number 13).
The liquid crystal cell using polyacrylic acid (sample number 14) is shown in FIG. 13 and in FIG. 14, respectively.
図中、「121」、rl、3N、r141Jは書込み時
における透過光量を、rl、22.+、l−132,4
、「142」はメモリー時における透過光量を、それぞ
れ示す。In the figure, "121", rl, 3N, r141J indicate the amount of transmitted light during writing, rl, 22. +, l-132,4
, "142" respectively indicate the amount of transmitted light at the time of memory.
第12図〜第14図より明らかのように、何れの液晶セ
ルも良好なメモリー性を示し、特に電圧の高い時は、書
込み時よりもメモリー時の方が明るくなっていた。As is clear from FIGS. 12 to 14, all liquid crystal cells exhibited good memory properties, and especially when the voltage was high, the memory was brighter than the write time.
実施例7
液晶配向膜を作製する際に、ラビング材をポリアクリロ
ニトリルおよびポリアクリル酸とし、面内配向重合薄膜
として前記実施例4で用いた芳香族ポリアミド膜とした
以外は、前記実施例5と同16)。ポリアクリロニトリ
ルをラビング材として用いたセルは、消去パルスを20
V、書込みパルスをO〜20V、パルス幅を0.2ms
とし、ポリアクリル酸をラビング材として用いたセルは
、消去パルスをIOV、書込みパルスを0−10V、パ
ルス幅を0.6msとしたこと以外は、実施例5と同様
の条件で該液晶セルのメモリー性を評価した。Example 7 The same procedure as Example 5 was performed, except that when producing a liquid crystal alignment film, the rubbing materials were polyacrylonitrile and polyacrylic acid, and the in-plane alignment polymerized thin film was the aromatic polyamide film used in Example 4. 16). For cells using polyacrylonitrile as the rubbing material, the erase pulse is
V, write pulse O~20V, pulse width 0.2ms
The cell using polyacrylic acid as a rubbing material was prepared under the same conditions as in Example 5, except that the erase pulse was IOV, the write pulse was 0-10 V, and the pulse width was 0.6 ms. Memory performance was evaluated.
メモリー性試験の結果を、ラビング材としてポリアクリ
ロニトリルを用いた液晶セル(試料番号15)について
第15図に、ポリアクリル酸を用いた液晶セル(試料番
号16)について第16図に、それぞれ示す。図中、r
151」、「161」は書込み時における透過光量を、
r152j、r162」はメモリー時における透過光量
を、それぞれ示す。The results of the memory test are shown in FIG. 15 for a liquid crystal cell using polyacrylonitrile as a rubbing material (sample number 15) and in FIG. 16 for a liquid crystal cell using polyacrylic acid (sample number 16). In the figure, r
151" and "161" indicate the amount of transmitted light during writing,
r152j, r162'' respectively indicate the amount of transmitted light during memory.
第15図〜第16図より明らかのように、何れの液晶セ
ルも良好なメモリー性を示していることが分る。また、
ラビング材としてポリアクリル酸を用いた場合は、メモ
リー時のセルの透過率が段階的に変化していることから
、ポリアミド膜の場合よりさらに極めの細かい階調表示
が可能である。As is clear from FIGS. 15 and 16, it can be seen that all liquid crystal cells exhibit good memory properties. Also,
When polyacrylic acid is used as the rubbing material, since the transmittance of the cell during memory changes in stages, it is possible to display even finer gradation than when using a polyamide film.
第1図ないし第6図は本発明の液晶セルの具体的構造の
例を示す模式図、第7図は実施例1で得られた液晶配向
膜の偏光IRスペクトルおよびその差スペクトル(ラビ
ング方向に直交偏光スペクトル−平行偏光スペクトル)
を示す線図、第8図は実施例2で得られた液晶配向膜の
偏光IRスペクトルの差スペクトルを示す線図、第9図
ないし第1.1図は実施例5で得られた液晶セルの性能
評価試験に関し、第9図はそのメモリー性試験に液晶セ
ルに付与した電圧パターンを示す線図、第1O図はその
メモリー性試験結果を示す線図、第11図は比較例C3
のメモリー性試験結果を示す線図、第12図ないし第1
4図は実施例6で得られた液晶セルの性能評価試験に関
し、第12図は試料番号12のメモリー性試験結果を示
す線図、第13図は試料番号13のメモリー性試験結果
を示す線図、第14図は試料番号14のメモリー性試験
結果を示す線図、第15図および第16図は実施例7で
得られた液晶セルの性能評価試験に関し、第15図は試
料番号15のメモリー性試験結果を示す線図、第16図
は試料番号16のメモリー性試験結果を示す線図である
。
At、A2、A3、A4、A4’ 、A5、A5’
、A6、A6’ ・・・透明基板aLa2、C3・
・・基板
B1、B2、B3、B4、B4’ 、B5、B5’
、B6、B6’ ・・・透明電極bl、b2、b3
・・・電極
C1、C2、C3、C4、C4’ 、C5、C5’ 、
C6、C6’ ・・・透明絶縁膜c1、C2、C3・
・・絶縁膜
DiXDi’ 、B2、B3、B4、D4’D5、B6
、D6’ ・・・透明配向膜D61 ・・・基部
B62 ・・・面内配向重合薄膜
E1、B2、B3、B4、B5、B6
・・・液晶
+1.12.13 ・・・試料番号1
31 ・・・試料番号3゜
41 ・・・試料番号4′
1 11 ・・・試料番号
2 21 ・・・試料番号
3 32 ・・・試料番号
4 42 ・・・試料番号
5 52 ・・・試料番号
6 162 ・・・試料番号
第1図
第2図1 to 6 are schematic diagrams showing specific examples of the structure of the liquid crystal cell of the present invention, and FIG. 7 is a polarized IR spectrum of the liquid crystal alignment film obtained in Example 1 and its difference spectrum (in the rubbing direction). Orthogonal polarization spectrum - parallel polarization spectrum)
8 is a diagram showing the difference spectrum of the polarized IR spectrum of the liquid crystal alignment film obtained in Example 2, and FIGS. 9 to 1.1 are diagrams showing the difference spectrum of the polarized IR spectrum of the liquid crystal alignment film obtained in Example 2. Regarding the performance evaluation test, Figure 9 is a diagram showing the voltage pattern applied to the liquid crystal cell in the memory property test, Figure 1O is a diagram showing the memory property test results, and Figure 11 is a diagram showing the voltage pattern applied to the liquid crystal cell in the memory property test.
Diagrams showing the memory test results of Figures 12 to 1
Figure 4 relates to the performance evaluation test of the liquid crystal cell obtained in Example 6, Figure 12 is a line diagram showing the memory property test results of sample number 12, and Figure 13 is a line diagram showing the memory property test results of sample number 13. Figure 14 is a diagram showing the memory property test results of sample number 14, Figures 15 and 16 relate to the performance evaluation test of the liquid crystal cell obtained in Example 7, and Figure 15 is a diagram showing the memory property test results of sample number 15. Diagram showing the memory test results. FIG. 16 is a diagram showing the memory test results for sample number 16. At, A2, A3, A4, A4', A5, A5'
, A6, A6'...Transparent substrate aLa2, C3.
...Substrates B1, B2, B3, B4, B4', B5, B5'
, B6, B6'...transparent electrodes bl, b2, b3
...electrodes C1, C2, C3, C4, C4', C5, C5',
C6, C6'...Transparent insulating film c1, C2, C3.
...Insulating film DiXDi', B2, B3, B4, D4'D5, B6
, D6'...Transparent alignment film D61...Base B62...In-plane alignment polymerized thin film E1, B2, B3, B4, B5, B6...Liquid crystal +1.12.13...Sample number 1 31 ...Sample number 3゜41 ...Sample number 4' 1 11 ...Sample number 2 21 ...Sample number 3 32 ...Sample number 4 42 ...Sample number 5 52 ...Sample number 6 162 ... Sample number Figure 1 Figure 2
Claims (3)
基板の内表面に形成された一対の電極と、 該透明電極の内表面に形成された透明絶縁膜を含む、前
記電極の内表面に形成された一対の絶縁膜と、 該一対の絶縁膜の少なくとも一方の内表面に形成された
、表面に面内異方性を有する基部と該基部の面内異方性
部上に直接形成された開環重合体を除く重付加重合膜ま
たは縮重合体膜とからなる液晶配向膜と、 該液晶配向膜と前記絶縁膜の間、または前記液晶配向膜
間に形成された空間部に封入された液晶層と、 からなることを特徴とする液晶セル。(1) a pair of substrates, at least one of which is a transparent substrate; a pair of electrodes formed on the inner surface of the substrate, including a transparent electrode formed on the inner surface of the transparent substrate; and an inner surface of the transparent electrode. a pair of insulating films formed on the inner surface of the electrode, including a transparent insulating film formed on the electrode; and a surface having in-plane anisotropy formed on the inner surface of at least one of the pair of insulating films. a liquid crystal alignment film comprising a base and a polyaddition polymer film or a condensation polymer film excluding a ring-opening polymer formed directly on the in-plane anisotropic portion of the base; and between the liquid crystal alignment film and the insulating film. , or a liquid crystal layer sealed in a space formed between the liquid crystal alignment films.
を有する基部と、該基部の面内異方性部上に直接形成さ
れ、該基板面内異方性部に形成された面内異方性の情報
が、高分子主鎖または官能基の向きが面内異方性である
形で膜表面まで伝達されて形成された、開環重合体を除
く重付加重合膜または縮重合体膜からなる重合膜とから
なることを特徴とする請求項(1)記載の液晶セル。(2) The liquid crystal alignment film is formed directly on a base portion having in-plane anisotropy on at least the surface thereof, and on the in-plane anisotropic portion of the base portion, and a surface formed on the in-plane anisotropic portion of the substrate. Polyaddition polymer membranes or degenerate polymers, excluding ring-opening polymers, formed by information on internal anisotropy being transmitted to the membrane surface in a form in which the orientation of the polymer main chain or functional group is in-plane anisotropy. 2. The liquid crystal cell according to claim 1, wherein the liquid crystal cell comprises a polymer film comprising a combined film.
基板の内表面に形成された一対の電極であって、該電極
の少なくとも何れか一方の内表面に面内異方性が付与さ
れた基部を有する一対の電極と、 該一対の電極の少なくとも一方の内表面の面内異方性を
有する基部の表面に直接形成され、開環重合体を除く重
付加重合膜または縮重合体膜からなり電気絶縁性を有す
る面内配向重合薄膜と、 該面内配向重合薄膜間、または該面内配向重合薄膜とさ
らに電極の内表面に形成された絶縁膜との間に形成され
た空間部に封入された液晶層と、 からなることを特徴とする液晶セル。(3) a pair of substrates, at least one of which is a transparent substrate; and a pair of electrodes formed on the inner surface of the substrate, including a transparent electrode formed on the inner surface of the transparent substrate, at least one of the electrodes; a pair of electrodes each having a base having in-plane anisotropy on the inner surface of one of the electrodes; and at least one of the pair of electrodes having an inner surface formed directly on the surface of the base having in-plane anisotropy; An in-plane oriented polymer thin film made of a polyaddition polymer film or a condensation polymer film excluding a ring-opening polymer and having electrical insulation properties, and between the in-plane oriented polymer thin film, or between the in-plane oriented polymer thin film and the inner surface of an electrode. A liquid crystal cell comprising: a liquid crystal layer sealed in a space formed between an insulating film formed on a liquid crystal layer;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34086189A JPH03200118A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Liquid crystal cell |
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JP34086189A JPH03200118A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Liquid crystal cell |
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