JP2013250571A - Method for manufacturing liquid crystal alignment membrane, liquid crystal alignment membrane, liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
【課題】良好、且つ安定した配向能を有する液晶配向膜、該液晶配向膜を構成要素とする液晶表示素子、および該液晶配向膜の製造方法を提供する。
【解決手段】下記工程;(1)基板の前処理工程、(2)基板上に光配向層を塗布する工程、(3)該光配向層に光照射を行い光配向機能を付与する工程、(4)該光配向層上に、架橋性材料からなり、光配向層により配向機能を付与される補助層を配置する工程、及び(5)架橋性材料の架橋工程;を含む液晶配向膜の製造方法、該液晶配向膜の製造方法によって製造された液晶配向膜、及び該液晶配向膜を構成要素とする液晶表示素子。
【選択図】図1A liquid crystal alignment film having good and stable alignment ability, a liquid crystal display element including the liquid crystal alignment film as a constituent element, and a method for producing the liquid crystal alignment film are provided.
The following steps: (1) a substrate pretreatment step, (2) a step of applying a photoalignment layer on the substrate, (3) a step of irradiating the photoalignment layer with light to impart a photoalignment function, (4) a liquid crystal alignment film comprising: a step of disposing an auxiliary layer made of a crosslinkable material on the photoalignment layer and imparting an alignment function by the photoalignment layer; and (5) a step of crosslinking the crosslinkable material. A liquid crystal alignment film manufactured by a manufacturing method, a method for manufacturing the liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film as a constituent element.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、液晶配向膜、該液晶配向膜を構成要素とする液晶表示素子、および該液晶配向膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment film, a liquid crystal display element including the liquid crystal alignment film as a constituent element, and a method for producing the liquid crystal alignment film.
液晶配向を制御することは、近年の液晶デバイスの重要課題の一つである。液晶配向は通常、適切に処理された境界基板によってもたらされ、基板の素材と、工程との両方が、液晶配向に影響を与える。
近年の液晶デバイス産業において主に用いられている処理工程は、ラビングである。ラビングは、十分に高品質で、平面的且つプレチルト角の低い配向を提供する。しかし、ラビング技術は、帯電、ダスティング、微細な不均一性等幾つかの問題点が知られており、これらの欠点は、主に、配向表面にブラシが直接機械的接触をすることにより引き起こされる。
その上、ラビング技術を用いた場合、パターン化された配向、および、適切なプレチルト角(80°>θ>10°)を有する安定な液晶配向を達成することが非常に困難である。
Controlling liquid crystal alignment is one of the important issues of liquid crystal devices in recent years. Liquid crystal alignment is usually provided by a properly processed boundary substrate, and both the substrate material and the process affect the liquid crystal alignment.
A processing process mainly used in the liquid crystal device industry in recent years is rubbing. Rubbing provides a sufficiently high quality, planar and low pretilt orientation. However, the rubbing technique is known for several problems such as charging, dusting, fine non-uniformity, etc., and these drawbacks are mainly caused by the direct mechanical contact of the brush with the alignment surface. It is.
Moreover, when using the rubbing technique, it is very difficult to achieve a patterned alignment and a stable liquid crystal alignment with an appropriate pretilt angle (80 °>θ> 10 °).
ラビングの本質的な課題を打開するために、多くの新しい配向技術が開発された。それらの中では、いわゆる光配向法が特に有望である。光配向法は、紫外線、電子線などの活性エネルギー線の照射の後に、液晶を配向させる、いくつかの光感応物質の能力に基づき、Gibbonsら(特許文献1)、およびChigrinovら(特許文献2)により提案された。通常、この光は直線的に偏光されているが、場合によっては、楕円偏光の光、または、配向層に斜めに向かう非偏光の光の照射であっても、良好な配向が達成される。
光配向物質は、強い分子吸光の異方性を有する光感応性部位を有し、高分子化合物のホストと混合または化学的に結合され、基板に吸着またはグラフトされる。活性エネルギー線は偏光に鋭敏な光反応を活性化し、結果として、光配向部位の角度選択性の消失および/または再配向により、配向の秩序化が誘起される(非特許文献1、2)。これら部位の可能な光化学反応としては、異性化(アゾベンゼン、スチルベン)(非特許文献3)、二量化(桂皮酸エステル、カルコン、クマリン)(非特許文献4、特許文献3)、重合(フリーメタクリロイル基を有する重合体)(非特許文献5)、光分解(ポリイミド(非特許文献6)、シラン(非特許文献7))がある。誘起された光感応性部位の配向の秩序化が、複合系の非光感応性ユニットの部分的な秩序化を引き起こす可能性がある。また、光配向フィルムの配向の秩序化は、液晶分子と光配向層との異方性相互作用により、隣接した液晶層に伝播される可能性がある。
Many new alignment techniques have been developed to overcome the essential challenges of rubbing. Among them, the so-called photo-alignment method is particularly promising. The photo-alignment method is based on the ability of several photosensitizers to align liquid crystals after irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and is based on Gibbons et al. (Patent Literature 1) and Chigrinov et al. (Patent Literature 2). ). Usually, this light is linearly polarized, but in some cases, good alignment is achieved even with irradiation of elliptically polarized light or non-polarized light obliquely directed to the alignment layer.
The photo-alignment material has a light-sensitive site having strong molecular absorption anisotropy, and is mixed or chemically combined with a host of a polymer compound, and is adsorbed or grafted onto a substrate. The active energy rays activate a photoreaction that is sensitive to polarized light, and as a result, the ordering of the alignment is induced by the disappearance and / or reorientation of the angle selectivity of the photoalignment site (Non-patent Documents 1 and 2). Possible photochemical reactions at these sites include isomerization (azobenzene, stilbene) (non-patent document 3), dimerization (cinnamate, chalcone, coumarin) (non-patent document 4, patent document 3), polymerization (free methacryloyl). Group-containing polymer) (non-patent document 5), photolysis (polyimide (non-patent document 6), silane (non-patent document 7)). The induced ordering of the orientation of the light-sensitive sites can cause partial ordering of the non-photosensitive units of the composite system. Further, the ordering of the alignment of the photo-alignment film may be propagated to the adjacent liquid crystal layer due to the anisotropic interaction between the liquid crystal molecules and the photo-alignment layer.
光配向技術は、配向層との直接の機械的接触を防ぐことで、機械的損傷と帯電を最小限にし、優れた配向均一性と、液晶配向の制御およびパターン化した配向を容易に提供する。しかしながら、光配向技術は、配向の安定性が不十分であること、アンカリング力が比較的弱いこと、イメージスティッキング等の新しい課題をもたらした。更に、光配向技術には光配向物質を使用することから、光安定性、温度安定性、耐久性等の意味を包含した安定性を有することが求められている。市場で現在利用可能な最良の光配向物質は、これらの課題を部分的にのみ克服している。たとえば、最良の桂皮酸エステルをベースにした物質は、温度耐性および配向の耐久性の点で未だ不十分である弱点がある。
一方、Yipら(特許文献4)により開示された光配向アゾ染料は、強いアンカリング力および高い温度安定性を持つが、光安定性および経時安定性が十分ではなく、水分に弱かった。又、アゾ染料層の安定性を向上するため、光誘導性の配向秩序化を固定化する重合可能な末端基を有する、これらのアゾ染料の新たな改良品も開発された。しかしながら、改良品は配向安定性の向上には成功したものの、配向の質が低下してしまった。
よって、光配向の安定性を向上させることは、当該技術分野において時事的な課題であった。
The photo-alignment technology minimizes mechanical damage and charging by preventing direct mechanical contact with the alignment layer, and easily provides excellent alignment uniformity, liquid crystal alignment control and patterned alignment . However, the photo-alignment technique has introduced new problems such as insufficient alignment stability, relatively weak anchoring force, and image sticking. Furthermore, since a photo-alignment material is used in the photo-alignment technique, it is required to have stability including meanings such as light stability, temperature stability, and durability. The best photo-alignment materials currently available on the market only partially overcome these challenges. For example, the best cinnamate-based materials have weaknesses that are still insufficient in terms of temperature resistance and orientation durability.
On the other hand, the photo-aligned azo dye disclosed by Yip et al. (Patent Document 4) has a strong anchoring force and a high temperature stability, but the light stability and stability over time are not sufficient, and it is weak against moisture. In order to improve the stability of the azo dye layer, new improvements of these azo dyes have also been developed that have polymerizable end groups that fix the light-induced orientational ordering. However, although the improved product has succeeded in improving the alignment stability, the quality of the alignment has deteriorated.
Therefore, improving the stability of photo-alignment has been a current issue in the technical field.
本発明の課題は、光配向層とリアクティブメソゲン層との組み合わせにより、配向特性および配向安定性を改善した配向膜を提供し、該配向膜を構成要素とする液晶表示素子、および該液晶配向膜の製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、光配向層上の液晶配向の特徴、たとえば光や温度安定性、配向の老化耐性、配向の均一性等、を向上させる方法を提供することである。本発明の他の目的は、液晶、環境、接着剤と、光配向層との破壊的な化学相互作用を減ずる方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide an alignment film having improved alignment characteristics and alignment stability by a combination of a photo-alignment layer and a reactive mesogen layer, a liquid crystal display element having the alignment film as a constituent element, and the liquid crystal alignment It is to provide a method for manufacturing a film.
An object of the present invention is to provide a method for improving characteristics of liquid crystal alignment on a photo-alignment layer, such as light and temperature stability, alignment aging resistance, and alignment uniformity. Another object of the present invention is to provide a method for reducing the destructive chemical interaction between the liquid crystal, the environment, the adhesive and the photo-alignment layer.
前記課題を達成するため、本願発明者らは種々の構成を有する光配向膜を検討した結果、本願発明の完成に至った。
本願発明は、
(1)1.基板の前処理工程、
2.基板上に光配向層を塗布する工程、
3.該光配向層に光照射を行い光配向機能を付与する工程、
4.該光配向層上に、架橋性材料からなり、光配向層により液晶配向機能を付与される補助層を配置する工程、
5.架橋性材料の架橋工程、
を含む液晶配向膜の製造方法、
(2)前記(1)記載の液晶配向膜の製造方法によって製造された液晶配向膜、
(3)前記(2)記載の液晶配向膜を構成要素とする液晶表示素子、
を提供する。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have studied photo-alignment films having various structures, and as a result, the present invention has been completed.
The present invention is
(1) 1. Substrate pretreatment process,
2. Applying a photo-alignment layer on the substrate;
3. Irradiating the photo-alignment layer with light to impart a photo-alignment function;
4). A step of disposing an auxiliary layer made of a crosslinkable material on the photo-alignment layer and provided with a liquid crystal alignment function by the photo-alignment layer;
5. Cross-linking step of cross-linkable material,
A method for producing a liquid crystal alignment film comprising:
(2) A liquid crystal alignment film manufactured by the method for manufacturing a liquid crystal alignment film according to (1),
(3) A liquid crystal display element comprising the liquid crystal alignment film according to (2) as a constituent element,
I will provide a.
《液晶配向膜の製造方法》
液晶のための配向層を形成する方法は以下の手順を包含する:基板上に光配向物質の層を堆積する;液晶配向機能を授けるため、化学光により該光配向層を照射する;光配向フィルムの上端に、リアクティブメソゲン(RM)の薄い層(d<200nm)を堆積し、そこで上記RM層は、上記光配向フィルムの上で配向される;上記RM層を光重合する。
2つの配向基板;少なくともこれら基板の1つは上記の開示された方法により準備された配向層を含む;の間で配向した液晶層を含有する液晶デバイスも開示している。
<< Method for producing liquid crystal alignment film >>
A method for forming an alignment layer for liquid crystal includes the following steps: depositing a layer of photo-alignment material on a substrate; irradiating the photo-alignment layer with actinic light to impart a liquid crystal alignment function; A thin layer of reactive mesogen (RM) (d <200 nm) is deposited on the top of the film, where the RM layer is oriented on the photo-alignment film; the RM layer is photopolymerized.
Also disclosed are liquid crystal devices containing a liquid crystal layer aligned between two alignment substrates; at least one of these substrates includes an alignment layer prepared by the disclosed method above.
[1.基板の前処理工程]
まず、基板の前処理を行う。
[1. Substrate pretreatment process]
First, the substrate is pretreated.
本発明において使用する基板は、液晶表示素子に通常使用する基板であれば特に限定はされず、ガラス、シリコンウエハ、プラスチック等の上に、ITO(インジウムスズ酸化物)等の電極を設けた基板を用いることができる。
上記基板は、通常用いられる方法で前処理を行われることが好ましい。たとえば、オゾン洗浄装置を用いた洗浄等が挙げられる。
The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substrate normally used for a liquid crystal display element. A substrate in which an electrode such as ITO (indium tin oxide) is provided on glass, a silicon wafer, plastic, or the like. Can be used.
The substrate is preferably pretreated by a commonly used method. For example, cleaning using an ozone cleaning device can be used.
[2.基板上に光配向層を塗布する工程]
上記1において前処理を施された基板上に、光配向層用材料を塗布して光配向層を形成する。
[2. Step of applying photo-alignment layer on substrate]
The photo-alignment layer material is applied on the substrate that has been subjected to the pretreatment in 1 to form a photo-alignment layer.
本発明の光配向層用材料は、好適な材料であれば特に限定はされず、たとえば、2色性色素(ここで2色性色素とは、発色団における光の吸収能が、偏光の電気ベクトルの方向によって異なる基を有する色素をいう。)、前記公知の光感応部位等を含有するものを用いることができる。2色性色素としてはアントラキノン系、アゾ系、キノフタロン系、ペリレン系の化合物等が挙げられる。なかでも、本発明の光配向層用材料は、アゾ化合物からなる2色性色素を含むものが好ましく、下記式(A)で表される化合物がより好ましい。
本発明における光配向層用材料は、好適な溶媒に溶解して用いることができる。該溶媒としては、前記光配向層用材料が良好な溶解性を示す溶媒であれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、公知慣用の添加剤を併せて添加してもよい。
The material for the photo-alignment layer of the present invention is not particularly limited as long as it is a suitable material. For example, a dichroic dye (here, the dichroic dye means that the light absorption ability in the chromophore is a polarized electric A pigment having a different group depending on the direction of the vector), and those containing the above-mentioned known light-sensitive sites. Examples of the dichroic dye include anthraquinone, azo, quinophthalone, and perylene compounds. Especially, the material for photo-alignment layers of the present invention preferably contains a dichroic dye composed of an azo compound, and more preferably a compound represented by the following formula (A).
The photo-alignment layer material in the present invention can be used after being dissolved in a suitable solvent. The solvent is not particularly limited as long as the photo-alignment layer material exhibits good solubility, and a known solvent can be used. Moreover, you may add a well-known and usual additive in the range which does not impair the effect of this invention.
[3.該光配向層に光照射を行い、光配向機能を付与する工程]
次に、上記2で得られた光配向層が形成された基板に対して、光を照射し、光配向層を一定方向に配向させる。本明細書中において、光により光配向層を配向させる操作を、「光配向機能の付与」という。光配向機能を付与された光配向層は、他の層あるいは液晶を配向させることが可能となる。
[3. Step of irradiating the photo-alignment layer with light to give a photo-alignment function
Next, light is irradiated to the substrate on which the photo-alignment layer obtained in 2 above is formed, and the photo-alignment layer is oriented in a certain direction. In this specification, the operation of aligning the photo-alignment layer with light is referred to as “giving a photo-alignment function”. The photo-alignment layer provided with the photo-alignment function can align other layers or liquid crystals.
本発明で用いる光は、直線偏光または部分偏光、あるいは、基板面に対して斜め方向から照射された非偏光または楕円偏光である。
上記光の光源としては、好適なものであれば特に限定はされず、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、発光ダイオード等を用いることができる。
分光組成、波長、上記偏光の種別、照射時間、入射角等の光照射の条件は、目的の配向に応じて任意に調整すればよい。
また、光照射は、光配向層の全層面に対して上記条件を同一として行うか、あるいは、異なる条件下で、適切なマスクを使用して行うことが好ましい。
The light used in the present invention is linearly polarized light or partially polarized light, or non-polarized light or elliptically polarized light irradiated from an oblique direction with respect to the substrate surface.
The light source is not particularly limited as long as it is suitable, and a high pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a light emitting diode, or the like can be used.
Light irradiation conditions such as spectral composition, wavelength, type of polarized light, irradiation time, and incident angle may be arbitrarily adjusted according to the target orientation.
Moreover, it is preferable to perform light irradiation by making the said conditions the same with respect to all the layer surfaces of a photo-alignment layer, or performing it using different masks on different conditions.
[4.該光配向層上に、架橋性材料からなり、光配向層により配向機能を付与される補助層を配置する工程]
上記3で光配向機能を付与された光配向層上に、架橋性材料からなる補助層を配置する。配置された補助層は、下層である光配向層の配向と同様に配向する。また、補助層の配向は、光配向層の配向と比較して、増幅された配向となる。
[4. Step of disposing an auxiliary layer made of a crosslinkable material and having an alignment function provided by the photo-alignment layer on the photo-alignment layer]
An auxiliary layer made of a crosslinkable material is disposed on the photo-alignment layer provided with the photo-alignment function in 3 above. The arranged auxiliary layer is aligned in the same manner as the alignment of the lower photoalignment layer. Further, the orientation of the auxiliary layer is an amplified orientation compared to the orientation of the photo-alignment layer.
本発明における架橋性材料としては、重合性液晶材料である反応性メソゲン化合物単体、あるいは、上記反応性メソゲンと他の組成物との混和物を用いることが好ましい。反応性メソゲンと混和可能な他の組成物としては、光開始剤、熱防止剤、非重合性メソゲン化合物等が挙げられ、本発明の効果を損なわない範囲で、公知慣用の添加剤等を添加してもよい。
上記のなかでも、架橋性材料としては、ネマチック液晶がより好ましい。該ネマチック液晶は、ネマチック中間相として存在する温度範囲が広く(5℃以上)、ネマチック中間相への遷移温度が低い(10〜90℃)ものがさらに好ましい。
上記補助層を光配向層上に配置する方法は、好適な方法であれば特に限定はされず、スピンコーティング法、ディープコーティング法、印刷法等の湿式塗布法や、蒸着法等の乾式塗布法を用いることができる。
また、補助層を構成する反応性メソゲンによる光リタデーションを防ぐため、反応性メソゲンの構成する補助層の層厚は、100nm以下であることが好ましい。
該補助層の層厚は、パターン状であってもよく、パターン状でなくてもよい。
該補助層の分子配向は、パターン状であってもよく、パターン状でなくてもよい。
該補助層は、常設された層であることが好ましい。本発明において、常設された層とは、本発明に係る液晶配向膜の少なくとも一部分に、該補助層が存在することであり、図1(c)に示すように、該常設された補助層の一部が除去されていてもよい。
As the crosslinkable material in the present invention, it is preferable to use a reactive mesogen compound alone, which is a polymerizable liquid crystal material, or a mixture of the reactive mesogen and another composition. Other compositions miscible with reactive mesogens include photoinitiators, heat inhibitors, non-polymerizable mesogenic compounds, etc., and add known and commonly used additives and the like within a range that does not impair the effects of the present invention. May be.
Among the above, nematic liquid crystal is more preferable as the crosslinkable material. The nematic liquid crystal preferably has a wide temperature range as a nematic intermediate phase (5 ° C. or higher) and a low transition temperature to the nematic intermediate phase (10 to 90 ° C.).
The method of disposing the auxiliary layer on the photo-alignment layer is not particularly limited as long as it is a suitable method, and is a wet coating method such as a spin coating method, a deep coating method, a printing method, or a dry coating method such as a vapor deposition method. Can be used.
Moreover, in order to prevent the optical retardation by the reactive mesogen which comprises an auxiliary layer, it is preferable that the layer thickness of the auxiliary layer which a reactive mesogen comprises is 100 nm or less.
The thickness of the auxiliary layer may be a pattern or may not be a pattern.
The molecular orientation of the auxiliary layer may be a pattern or may not be a pattern.
The auxiliary layer is preferably a permanent layer. In the present invention, the permanent layer means that the auxiliary layer exists in at least a part of the liquid crystal alignment film according to the present invention. As shown in FIG. A part may be removed.
[5.架橋性材料の架橋工程]
次いで、上記4の架橋性材料からなる補助層を架橋し、本発明に係る光配向層および補助層からなる液晶配向膜を得る。
[5. Crosslinking process of crosslinkable material]
Next, the auxiliary layer made of the above-mentioned crosslinkable material 4 is crosslinked to obtain a liquid crystal alignment film comprising the photo-alignment layer and the auxiliary layer according to the present invention.
本発明における補助層の架橋方法は、好適な方法であれば特に限定はされず、光重合法、熱重合法、電子線重合法等を用いることができ、なかでも光重合法が好ましい。
該補助層の架橋操作は、補助層全面に対して行ってもよく、マスク等を用いることで、補助層の一部のみに対して行ってもよい。補助層の一部のみ架橋を行った場合、非架橋部分の補助層は、溶媒等を用いて容易に除去することができる。したがって、図1(c)に示すように、光配向層のみからなる液晶配向膜と、光配向層および補助層からなる液晶配向膜を混在させることができ、プレチルト角を複数有する配向パターンを形成する際に有用である。
補助層の架橋操作は、液晶セル製造前、あるいは、液晶セル製造後、液晶充填の前後に迅速に行われることが好ましい。
The method for crosslinking the auxiliary layer in the present invention is not particularly limited as long as it is a suitable method, and a photopolymerization method, a thermal polymerization method, an electron beam polymerization method and the like can be used, and among these, the photopolymerization method is preferable.
The crosslinking operation of the auxiliary layer may be performed on the entire auxiliary layer, or may be performed on only a part of the auxiliary layer by using a mask or the like. When only a part of the auxiliary layer is crosslinked, the auxiliary layer in the non-crosslinked part can be easily removed using a solvent or the like. Therefore, as shown in FIG. 1C, a liquid crystal alignment film consisting only of the photo-alignment layer and a liquid crystal alignment film consisting of the photo-alignment layer and the auxiliary layer can be mixed, and an alignment pattern having a plurality of pretilt angles is formed. Useful when doing.
The cross-linking operation of the auxiliary layer is preferably performed quickly before or after the liquid crystal filling, before or after the liquid crystal cell is manufactured.
上記光重合法を用いる場合、補助層用架橋性材料は、光重合開始剤を含有する。光重合開始剤としては、好適なものであれば特に限定はされず、公知のものを使用することができる。他の重合法を用いる場合、それぞれの重合法において好適な方法であれば特に限定はされず、公知慣用の方法を用いることができる。 When the photopolymerization method is used, the auxiliary layer crosslinkable material contains a photopolymerization initiator. As a photoinitiator, if it is a suitable thing, it will not specifically limit, A well-known thing can be used. When using other polymerization methods, there is no particular limitation as long as it is a suitable method in each polymerization method, and a known and commonly used method can be used.
《液晶配向膜》
上記《液晶配向膜の製造方法》によって製造される本発明の液晶配向膜は、良好、且つ安定した配向能を有する。
<Liquid crystal alignment film>
The liquid crystal alignment film of the present invention produced by the above << Method for producing liquid crystal alignment film >> has a good and stable alignment ability.
《液晶表示素子》
上記により製造された《液晶配向膜》を用いて、液晶表示素子を公知慣用の方法により製造することができる。一例として、TN型液晶表示素子の製造方法を以下に示す。
上記《液晶配向膜の製造方法》により製造された液晶表示膜が形成された基板を2枚用い、液晶配向膜面を、スペーサーを介して、且つ、互いの液晶配向方向が直交するように対向させる。次いで、該2枚の液晶表示膜が形成された基板の間隙に液晶を充填し、液晶セルを製造する。得られた液晶セルの外側に、透過軸方向が各基板の液晶配向方向と平行になるように、偏光板を貼り付ける。この結果、ノーマリーホワイト方式のTN型液晶表示素子を製造することができる。
<Liquid crystal display element>
Using the << liquid crystal alignment film >> manufactured as described above, a liquid crystal display element can be manufactured by a known and conventional method. As an example, a manufacturing method of a TN type liquid crystal display element is shown below.
Two substrates on which the liquid crystal display film manufactured by the above << Liquid Crystal Alignment Film Manufacturing Method >> is formed, and the liquid crystal alignment film surfaces are opposed to each other through a spacer and perpendicular to each other. Let Next, liquid crystal is filled in the gap between the substrates on which the two liquid crystal display films are formed to manufacture a liquid crystal cell. A polarizing plate is attached to the outside of the obtained liquid crystal cell so that the transmission axis direction is parallel to the liquid crystal alignment direction of each substrate. As a result, a normally white type TN liquid crystal display element can be manufactured.
本発明の重要なアイデアは、光配向層と標準的な液晶の層との間に、リアクティブメソゲン(RM)または重合可能な液晶の材料により作製された中間層を配置する点にある。この場合、光配向フィルムは、リアクティブメソゲンのための配向フィルムとして機能する。同様に、配向し重合されたRMフィルムは、標準的な液晶を配向させるために用いられる。光配向フィルムの配向機能は、リアクティブメソゲンを配向する短時間のみ必要であるということをこれは意味している。RM層は光配向フィルムの配向機能を再現および増強し、液晶配向を安定化させる。 An important idea of the present invention is that an intermediate layer made of reactive mesogen (RM) or polymerizable liquid crystal material is placed between the photo-alignment layer and the standard liquid crystal layer. In this case, the photo-alignment film functions as an alignment film for the reactive mesogen. Similarly, oriented and polymerized RM films are used to align standard liquid crystals. This means that the orientation function of the photo-alignment film is only required for a short time to orient the reactive mesogen. The RM layer reproduces and enhances the alignment function of the photo-alignment film and stabilizes the liquid crystal alignment.
リアクティブメソゲンは、低分子量液晶化合物であり、1つ、2つ、またはそれ以上の重合可能な基を有する(非特許文献8)。一般に用いられるリアクティブメソゲン材料は1つのRM化合物、または複合体の混合物であり、リアクティブメソゲンに加えて、他の化合物;たとえば重合可能基の重合をさせる開始剤、両方の界面においてRM層に好ましい配向をさせるための界面活性剤、連鎖移動剤や安定剤やメソゲン非重合化合物等の他の化合物;を含有する。
リアクティブメソゲンの光学的応用は、強い複屈折性と角度選択的吸収性に基づく。RMのこれらの体積的(bulk)な性質を利用して、位相差板や2色性偏光子、その組み合わせのさまざまなバリエーションが提案されている。これらのフィルムは、製造が容易で光学的パラメータの制御が容易である点で秀でている。
特許文献4、5には、液晶を配向するRMリタデーションフィルムの能力が開示され、セル内の応用にRM層のリタデーションおよび配向機能を組み合わせることが示唆されている。しかしながら、この場合、液晶の配向は、リアクティブメソゲンの配向によって予め決められており、これは多くの用途で好ましくない。隣接するRMと液晶層とで分子配向を切り離すためには、RMフィルムの表面は適切に処理される必要がある。
最後に、特許文献6には、配向層の上のリアクティブメソゲンの補助層を用いて、液晶のプレチルト角を制御することが示唆されている。開示されている方法では、2つのリアクティブメソゲンの混合物が使用されており、その中で、2つの反応基を有する化合物は平面配向に影響するのに対して、1つの末端反応基のみ有する化合物は垂直配向に影響する。利用されているRM層は薄いため、本来のリタデーションは最小限であり、よって、配向したRMフィルムの表面特性、すなわち、標準的な液晶を配向する能力のみが利用されている。
Reactive mesogens are low molecular weight liquid crystal compounds that have one, two, or more polymerizable groups (Non-Patent Document 8). A commonly used reactive mesogenic material is a single RM compound, or a mixture of complexes, in addition to the reactive mesogen, other compounds; for example, an initiator that causes polymerization of polymerizable groups, into the RM layer at both interfaces. And other compounds such as a surfactant, a chain transfer agent, a stabilizer, and a mesogen non-polymerized compound for preferred orientation.
The optical application of reactive mesogens is based on strong birefringence and angle selective absorption. Various variations of retardation plates, dichroic polarizers, and combinations thereof have been proposed using these bulk properties of RMs. These films are excellent in that they are easy to manufacture and easy to control optical parameters.
Patent Documents 4 and 5 disclose the ability of an RM retardation film for aligning liquid crystals, suggesting combining the retardation and alignment function of the RM layer with the application in the cell. In this case, however, the orientation of the liquid crystal is predetermined by the orientation of the reactive mesogen, which is not preferred for many applications. In order to separate the molecular orientation between the adjacent RM and the liquid crystal layer, the surface of the RM film needs to be appropriately treated.
Finally, Patent Document 6 suggests that the pretilt angle of the liquid crystal is controlled by using a reactive mesogen auxiliary layer on the alignment layer. In the disclosed method, a mixture of two reactive mesogens is used, in which a compound with two reactive groups affects the planar orientation, whereas a compound with only one terminal reactive group Affects the vertical alignment. Since the RM layer used is thin, the inherent retardation is minimal, so only the surface properties of the oriented RM film, ie the ability to align standard liquid crystals, are utilized.
リアクティブメソゲン補助層をプレチルト角の調整に用いる本願のアイデアは、光配向層上の液晶配向の安定性のためにRM層を用い、且つ、環境の攻撃的な影響から光配向層を保護するというアイデアに変換された。同時に、RM補助層は、高い頻度で、光配向層の配向の均一性、およびアンカリングパラメーターを向上させることがわかった。
本発明の好適な実施形態による配向層の構造が図1に示されている。先行技術の光配向層と比較して、本発明のものは光配向層の上にコーティングされた追加の層を有する。この上端層はリアクティブメソゲンの層であり、光配向フィルムの上で配向され、その後重合により固化されている。次いで、このフィルムは液晶配向に用いられる。
光配向層は適切な光配向物質からなり、アゾ、桂皮酸エステル、クマリン、カルコン、メタクリロイル光感応性基、光感応性ポリイミド等を含む。光配向物質は適切な方法により堆積され、たとえば、スピンコーティング、ディープコーティング、ブレードコーティング、ラングミュアーブロジェット法、印刷、蒸着等がある。光配向層を上部に有する基板は、液晶セル製造に用いられる物質であれば何でもよい。ガラススライド、シリコンウエハ、プラスチック片等で、裸のもの、または、ITO電極または表面電子要素で覆われたものを用いることができる。光配向フィルムの配向能は、配向基板上のどの方向からでも衝突する直線状の偏光、または部分的偏光を用いて、これらのフィルムを照射することにより導入される。また、配向機能は、配向基板上に斜めに向かう非偏光、または楕円偏光によっても導入される。光配向フィルムの全ての場所は、同一条件(スペクトル組成、強度、偏光、入射角)、または適切なマスクを使用した異なる条件で照射されることができる。後者の原理は、パターン化された配向を達成するために用いることができる。
適切なリアクティブメソゲン材料は、1つのRM化合物、またはリアクティブメソゲンを含有する複合体の混合物であり、光開始剤、熱防止剤、メソゲン非重合化合物等が挙げられる。好ましいRM材料は、ネマチック中間相を持つ。より好ましい材料は、ネマチック液晶の広い温度幅(最低でも5℃)を有し、この中間相への低い転移温度(10℃〜90℃の間)を有するものである。リアクティブメソゲンは、好適な方法;スピンコーティング、ディープコーティング、印刷等の溶媒キャスト技術、または、蒸着等の乾燥キャスト技術;により光配向層の上に堆積される。RM層の厚さは20〜300nmが好ましく、30〜200nmがより好ましく、50〜100nmが特に好ましい。300nmより厚いと位相差が視認できてしまう傾向があり、20nmより薄いと配向の安定性が劣化してしまう。光配向基板の照射条件に応じて、RM層の空間的均一性、またはパターン化された配向が得られる。
リアクティブメソゲン層は適切な方法により重合され、たとえば、光重合、温度重合、電子線重合等がある。好ましい重合法は、光重合である。この場合、RM材料は適切な光開始剤を必ず含有する。RM層の光重合は、液晶セルを組み立てる前、または迅速にセル内で、液晶を充填した前後に行うことができる。
本発明の好適な実施形態では、RM層は全体に光重合されているため、配向層は図1に示す構造をとる。この配向フィルム上で液晶配向の方向は、光配向層の照射条件により制御されたフィルム面で、パターン化されていなくてもよく、パターン化されていてもよい。 この実施形態は、光配向層上の液晶配向の安定性のほかに、光配向層上のプレチルト角やアンカリング力の制御等の、これらの層の安定性も向上することができる。
他の実施形態では、RM層は適切なマスクを用いて、いくつかの部分のみ重合されている。非重合RMは容易に取り除くことができ、たとえば、適切な溶媒で洗い流すことにより取り除くことにより、光配向層のみ有する配向フィルムの部分と、光配向層およびRM層を共に有する部分とが得られる(図1)。この原理は、特に、種々のプレチルト角を有する配向パターンを実現する場合に有用である。
以下に示される実施例は本発明をより詳細に説明する。
The idea of using the reactive mesogen auxiliary layer to adjust the pretilt angle is to use the RM layer for the stability of the liquid crystal alignment on the photo-alignment layer and to protect the photo-alignment layer from the aggressive effects of the environment It was converted into the idea. At the same time, the RM auxiliary layer was found to improve the alignment uniformity and anchoring parameters of the photo-alignment layer at a high frequency.
The structure of the alignment layer according to a preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. Compared to prior art photo-alignment layers, the present invention has an additional layer coated over the photo-alignment layer. This top layer is a layer of reactive mesogen, which is oriented on the photo-alignment film and then solidified by polymerization. This film is then used for liquid crystal alignment.
The photo-alignment layer is made of a suitable photo-alignment material, and includes azo, cinnamic ester, coumarin, chalcone, methacryloyl photosensitive group, photosensitive polyimide, and the like. The photo-alignment material is deposited by a suitable method, such as spin coating, deep coating, blade coating, Langmuir Blodget method, printing, vapor deposition, and the like. The substrate having the photo-alignment layer on the top may be any material that can be used for manufacturing a liquid crystal cell. Glass slides, silicon wafers, plastic pieces, etc., which are bare or covered with ITO electrodes or surface electronic elements can be used. The alignment ability of the photo-alignment film is introduced by irradiating these films with linearly polarized light that collides from any direction on the alignment substrate, or partially polarized light. The alignment function is also introduced by non-polarized light or elliptically polarized light obliquely on the alignment substrate. All locations of the photo-alignment film can be irradiated under the same conditions (spectral composition, intensity, polarization, angle of incidence), or different conditions using a suitable mask. The latter principle can be used to achieve a patterned orientation.
A suitable reactive mesogenic material is one RM compound or a mixture of complexes containing reactive mesogens, including photoinitiators, thermal inhibitors, mesogenic non-polymerized compounds, and the like. Preferred RM materials have a nematic mesophase. More preferred materials are those that have a wide temperature range of nematic liquid crystals (at least 5 ° C.) and a low transition temperature to this intermediate phase (between 10 ° C. and 90 ° C.). Reactive mesogens are deposited on the photo-alignment layer by a suitable method; solvent casting techniques such as spin coating, deep coating, printing, or dry casting techniques such as vapor deposition. The thickness of the RM layer is preferably 20 to 300 nm, more preferably 30 to 200 nm, and particularly preferably 50 to 100 nm. When it is thicker than 300 nm, the phase difference tends to be visually recognized, and when it is thinner than 20 nm, the stability of the alignment is deteriorated. Depending on the irradiation conditions of the photo-alignment substrate, spatial uniformity of the RM layer or patterned orientation is obtained.
The reactive mesogen layer is polymerized by an appropriate method, and examples thereof include photopolymerization, temperature polymerization, and electron beam polymerization. A preferred polymerization method is photopolymerization. In this case, the RM material necessarily contains a suitable photoinitiator. The photopolymerization of the RM layer can be performed before or after assembling the liquid crystal in the cell before assembling the liquid crystal cell.
In the preferred embodiment of the present invention, since the RM layer is photopolymerized entirely, the alignment layer has the structure shown in FIG. The direction of liquid crystal alignment on this alignment film is a film surface controlled by the irradiation conditions of the photo-alignment layer, and may not be patterned or may be patterned. In addition to the stability of liquid crystal alignment on the photo-alignment layer, this embodiment can also improve the stability of these layers, such as control of the pretilt angle and anchoring force on the photo-alignment layer.
In other embodiments, the RM layer is only partially polymerized using a suitable mask. The non-polymerized RM can be easily removed. For example, by removing by rinsing with an appropriate solvent, a portion of the alignment film having only the photo-alignment layer and a portion having both the photo-alignment layer and the RM layer are obtained ( FIG. 1). This principle is particularly useful when realizing alignment patterns having various pretilt angles.
The following examples illustrate the invention in more detail.
以下実施例を示して本発明について詳述する。しかしながら、下記実施例は、発明を説明するためのものであり制限するものではない。従って、本発明の技術的範囲および思想から逸脱しない範囲において、当業者は実施例と異なる種々の態様を実施することができる。なお、特に断りのない限り、「%」は質量基準である。
[比較例1]
光配向物質1(PM1)として、以下の化学式の式(A)のジアゾ染料SD1を用いた。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are intended to illustrate the invention and not to limit it. Therefore, those skilled in the art can implement various modes different from the embodiments without departing from the technical scope and idea of the present invention. Unless otherwise specified, “%” is based on mass.
[Comparative Example 1]
As the photo-alignment material 1 (PM1), a diazo dye SD1 having the following chemical formula (A) was used.
該染料をDMFに1質量%の濃度で溶解し、0.2μmの濾過器で濾過した後、ITO電極を有するガラススライド上に、800rpm10秒間、その後3000rpm60秒間でスピンコートした。コーティングの前に、基板はオゾンクリーナーで10分間洗浄した。SD1をコーティングした基板を、残留溶媒を除き、アゾ染料分子の基板への密着性を強めるため、140℃で15分間焼成した。
次いで、該フィルムをオリエルの中圧水銀ランプによりUVを2段階で照射した。まず、直線偏光で垂直光入射によりキュアし、第2段階とし、該フィルムを、フィルム上の光線の投射が、第1段階の光の偏光方向と垂直となるように、非偏光で斜めに照射した。
各照射の光強度は輝線365nmにおいて、第1照射段階で3.3mW/cm2、第2照射段階で9.2mW/cm2であった。2段階照射法により、液晶のプレチルト角の倍数縮退を防ぐことができる。
上記にて作製し2つの基板を、第2照射段階の照射方向がアンチパラレルになるように液晶セル(アンチパラレルセル)を作製した。セルの間隙は、18μmのスペーサーで保持した。該セルをノーランドの光硬化性接着剤NOA65で接着し、セルの縁に堆積した接着剤の光硬化中に、該セルの中央部分の配向フィルム内のアゾ染料分子が無秩序化するのを防ぐため、紙マスクを用いて保護した。
上記の方法により、2つの液晶セルを作製した。2つのセルに、メルク製のネマチック液晶E7とMLC−12100−000とをそれぞれ同様に充填した。両方のセルは高い配向の質を示した。
結晶回転法により測定されたプレチルト角は、E7液晶が3.0°であり、MLC−12100−000液晶が4.6°であった。
その後、環境条件でセルの保存を行う間、セルのプレチルト角を観測した。図2(曲線1)から明らかであるように、これらのセルのプレチルト角は、セルの保存時間につれて、徐々に減少してしまった。
The dye was dissolved in DMF at a concentration of 1% by mass, filtered through a 0.2 μm filter, and spin-coated on a glass slide having an ITO electrode at 800 rpm for 10 seconds and then at 3000 rpm for 60 seconds. Prior to coating, the substrate was cleaned with an ozone cleaner for 10 minutes. The substrate coated with SD1 was baked at 140 ° C. for 15 minutes in order to remove the residual solvent and enhance the adhesion of the azo dye molecules to the substrate.
The film was then irradiated in two steps with an Oriel medium pressure mercury lamp. First, cure by linear light incidence with linearly polarized light to the second stage, and irradiate the film obliquely with non-polarized light so that the projection of the light rays on the film is perpendicular to the polarization direction of the light of the first stage did.
The light intensity of each irradiation in emission line 365 nm, 3.3 mW / cm 2 in the first irradiation step, was 9.2mW / cm 2 in the second irradiation step. By the two-stage irradiation method, multiple degeneration of the pretilt angle of the liquid crystal can be prevented.
A liquid crystal cell (anti-parallel cell) was prepared using the two substrates prepared as described above so that the irradiation direction in the second irradiation stage was anti-parallel. The cell gap was held with a spacer of 18 μm. To adhere the cell with Noland's photo-curing adhesive NOA65 and prevent the azo dye molecules in the alignment film in the center part of the cell from becoming disordered during photocuring of the adhesive deposited on the edge of the cell Protected with a paper mask.
Two liquid crystal cells were produced by the method described above. Two cells were filled in the same manner with Merck nematic liquid crystal E7 and MLC-12100-000, respectively. Both cells showed high orientation quality.
The pretilt angles measured by the crystal rotation method were 3.0 ° for E7 liquid crystal and 4.6 ° for MLC-12100-000 liquid crystal.
Thereafter, the cell pretilt angle was observed while the cell was stored under environmental conditions. As is clear from FIG. 2 (curve 1), the pretilt angles of these cells gradually decreased with the storage time of the cells.
[比較例2]
比較例1と同様にアンチパラレル液晶セルを準備し、E7液晶で充填した。その後、セルの半分を、偏光可視光(λ=450nm)でセルに対して垂直に照射した、その際、光の偏光が液晶の配向方向に対して90°の角度を形成するようにした。光強度は24mW/cm2であり、照射時間は15分だった。配向基板上の容易配向軸の光再配向により、光は照射部位において、液晶配向に影響することは、図3aから明らかである。
[Comparative Example 2]
An anti-parallel liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, and filled with E7 liquid crystal. Thereafter, half of the cell was irradiated perpendicularly to the cell with polarized visible light (λ = 450 nm), with the polarization of the light forming an angle of 90 ° with the alignment direction of the liquid crystal. The light intensity was 24 mW / cm 2 and the irradiation time was 15 minutes. It is clear from FIG. 3a that the light affects the liquid crystal alignment at the irradiated portion by the light realignment of the easy alignment axis on the alignment substrate.
[比較例3]
比較例1と同様に2つの配向層を作製した。第1の照射の後、第2の偏光照射(λ=450nm、24mW/cm2、10分間)を1つの基板の半分の部位に対して行った。第2段階における偏光方向は、第1段階における偏光方向に対して垂直とした。セルは第1照射段階で形成された配向方向が平行となるように製造された。セルの間隙は18μmとした。セルを比較例1と同様にして接着し、E7液晶を充填した。該セルの写真(図4a)から、パラレルとツイストディレクター構造それぞれの、2つの明確なパターンが確認できる。
この結果から配向基板の容易軸の効果的な再配向、および可視光に対する配向層の耐性が劣っていることがわかる。
[Comparative Example 3]
Two alignment layers were prepared in the same manner as in Comparative Example 1. After the first irradiation, a second polarized light irradiation (λ = 450 nm, 24 mW / cm 2 , 10 minutes) was performed on a half portion of one substrate. The polarization direction in the second stage was perpendicular to the polarization direction in the first stage. The cell was manufactured so that the alignment directions formed in the first irradiation stage were parallel. The cell gap was 18 μm. The cell was bonded in the same manner as in Comparative Example 1 and filled with E7 liquid crystal. From the picture of the cell (FIG. 4a), two distinct patterns of parallel and twist director structures can be identified.
This result shows that the effective re-orientation of the easy axis of the alignment substrate and the resistance of the alignment layer to visible light are inferior.
[比較例4]
比較例1と同様に、ガラス/ITO基板の上に配向フィルムを作製した。2つの基板は、それぞれ、第2の照射段階の照射方向が垂直となるように(90°ツイストセル)、液晶セルを製造するのに用いた。セルの間隙は5μmのスペーサーで保持した。該セルは、ノーランドの光硬化性接着剤NOA65で接着し、セルの縁に堆積された接着剤の光硬化中、該セルの中央部分が配向フィルム内の光感応性フラグメントの無秩序化を防ぐため、紙マスクを用いて保護した。
上記と同様に2つの液晶セルを作製し、メルク製ネマチック液晶混和物E7とMLC−12100−000を充填した。これらのセルにおける方位角アンカリングエネルギーを測定したところ、それぞれ、(3.2±0.6)10−5J/m2、(2.8±0.6)10−5J/m2であった。
これらセルの写真を図5に示す。これらセルはリバースツイストドメインを有することが明らかである。また、おそらく接着剤とアゾ染料の化学反応により引き起こされた縁の欠陥(赤い部分)が確認された。
[Comparative Example 4]
Similar to Comparative Example 1, an oriented film was produced on a glass / ITO substrate. Each of the two substrates was used to manufacture a liquid crystal cell so that the irradiation direction in the second irradiation stage was vertical (90 ° twist cell). The cell gap was held with a 5 μm spacer. The cell is bonded with Noland's photo-curable adhesive NOA65, so that during the photo-curing of the adhesive deposited on the edge of the cell, the central part of the cell prevents disordering of the light-sensitive fragments in the alignment film. Protected with a paper mask.
Two liquid crystal cells were prepared in the same manner as described above, and filled with a nematic liquid crystal mixture E7 made by Merck and MLC-12100-000. When the azimuth anchoring energy in these cells was measured, they were (3.2 ± 0.6) 10 −5 J / m 2 and (2.8 ± 0.6) 10 −5 J / m 2 , respectively. there were.
A photograph of these cells is shown in FIG. It is clear that these cells have a reverse twist domain. Also, a defect (red part) at the edge, possibly caused by the chemical reaction between the adhesive and the azo dye, was confirmed.
[比較例5]
光配向物質として式Bで表される構造を有する光配向物質PM2を用いた。
[Comparative Example 5]
A photo-alignment material PM2 having a structure represented by Formula B was used as the photo-alignment material.
該物質をDMFに1質量%の濃度で溶解した。PM2フィルムを、比較例1記載の手順により、ガラス/ITOプレートの上にスピンコートし、焼成した。該フィルムに、20分間、垂直光入射で、オリエルの高圧水銀ランプからの直線偏光を照射した。光の全体の強度は28mW/cm2であった。これら基板を2つ用いて、比較例2と同様にアンチパラレルセルを製造し、メルク台湾製のネマチック液晶ZLI2293を充填した。図6aから、このセルにおいて液晶が優れた配向をしていることがわかる。
次いで、準備したセルを、異なる段階の保存の後の液晶配向を対照として、150℃で段階的に保存した。図6aから、該セルの液晶配向が1時間の保存後に完全に消失していることがわかる。
The material was dissolved in DMF at a concentration of 1% by weight. The PM2 film was spin coated on a glass / ITO plate and baked according to the procedure described in Comparative Example 1. The film was irradiated with linearly polarized light from an Oriel high pressure mercury lamp with normal light incidence for 20 minutes. The overall intensity of light was 28 mW / cm 2 . Using these two substrates, an anti-parallel cell was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, and filled with nematic liquid crystal ZLI2293 manufactured by Merck Taiwan. From FIG. 6a, it can be seen that the liquid crystal has excellent alignment in this cell.
The prepared cells were then stored stepwise at 150 ° C., with the liquid crystal alignment after storage at different steps as a control. From FIG. 6a, it can be seen that the liquid crystal alignment of the cell has completely disappeared after 1 hour storage.
配向の耐久性向上
[実施例1]
比較例1と同様に光配向層を準備した。
メルクの平面配向用リアクティブメソゲン混和物RMM256Cをトルエンに2.5質量%で溶解し、0.2μmで濾過した。該調合された溶液を光配向層の上に、スピン速度3000rpm、スピン時間30秒でスピンコートした。その後、RMフィルムは、中圧水銀ランプから、非偏光UV光で照射することにより、重合した(輝線365nmの強度は9.2mW/cm2、露光時間は3分)。
2つのアンチパラレルセルを比較例1と同様の方法により作製し、E7液晶とMLC−12100−000液晶を充填した。図7から、これらのセルにおける液晶配向の質は、RM層を有さないセル(比較例1参照)と同等に高いといえる。
結晶回転法により測定されたプレチルト角は、E7液晶が3.05°であり、MLC−12100−000液晶が4.4°であった。該セルにおけるプレチルト角を、環境条件におけるセル保存時間とともに観測した。図2によれば、RMを有するセルは、光配向フィルムのみ有する対照物より高い耐久性を示した。
Improved orientation durability
[Example 1]
A photo-alignment layer was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
Merck's reactive mesogen mixture RMM256C for planar alignment was dissolved in toluene at 2.5% by mass and filtered through 0.2 μm. The prepared solution was spin-coated on the photo-alignment layer at a spin speed of 3000 rpm and a spin time of 30 seconds. Thereafter, the RM film was polymerized by irradiation with non-polarized UV light from a medium pressure mercury lamp (the intensity of the bright line 365 nm was 9.2 mW / cm 2 and the exposure time was 3 minutes).
Two anti-parallel cells were produced by the same method as in Comparative Example 1, and filled with E7 liquid crystal and MLC-12100-000 liquid crystal. From FIG. 7, it can be said that the quality of the liquid crystal alignment in these cells is as high as that of the cell without the RM layer (see Comparative Example 1).
The pretilt angles measured by the crystal rotation method were 3.05 ° for the E7 liquid crystal and 4.4 ° for the MLC-12100-000 liquid crystal. The pretilt angle in the cell was observed along with the cell storage time at environmental conditions. According to FIG. 2, the cell with RM showed higher durability than the control with only the photo-alignment film.
配向光安定性の向上:充填されたセルの保存
[実施例2]
実施例1と同様にE7液晶を充填したアンチパラレルセルを準備した。その後、セルの半分を、比較例2と同様に可視光で照射した。図3bは、該セルで再配向が起こらず、比較例2で記載したRMコーティングを有しないセルの本質的な再配向とは、強く対照をなしていることを示している。よって、光配向層上のRMコーティングは、配向光安定性を劇的に向上させた。
Improved alignment light stability: storage of filled cells [Example 2]
An anti-parallel cell filled with E7 liquid crystal was prepared in the same manner as in Example 1. Thereafter, half of the cell was irradiated with visible light as in Comparative Example 2. FIG. 3b shows that no reorientation occurs in the cell and is in strong contrast with the intrinsic reorientation of the cell without the RM coating described in Comparative Example 2. Thus, the RM coating on the photo-alignment layer dramatically improved the alignment light stability.
配向光安定性の向上:配向層の保存
[実施例3]
2回の照射を受ける基板上に、第1と第2の照射段階の間に、実施例1と同様にリアクティブメソゲンRMM256C層を堆積し、重合させた以外は、比較例3と同様に液晶セルを準備した。図4から、該セルは、光配向基板上にRM層を有しないセル(比較例3参照)とは対照的に、配向パターンを形成しないことがわかった。よって、光配向フィルム上のRM層は、光配向フィルムの最初の配向方向を安定化する。
Improvement of alignment light stability: preservation of alignment layer [Example 3]
A liquid crystal as in Comparative Example 3 was used except that a reactive mesogen RMM256C layer was deposited and polymerized between the first and second irradiation stages on the substrate subjected to the two irradiations in the same manner as in Example 1. A cell was prepared. FIG. 4 shows that the cell does not form an alignment pattern, in contrast to a cell having no RM layer on the photo-alignment substrate (see Comparative Example 3). Thus, the RM layer on the photo-alignment film stabilizes the initial orientation direction of the photo-alignment film.
配向層の配向均一性および化学安定性の向上
[実施例4]
比較例1と同様にガラス/ITOスライド上に光配向層を準備し、実施例1と同様にRM層をコーティングした。2つのTNセルを製造し、比較例4と同様にE7液晶とMLC−12100−000液晶で充填した。これらのセルにおける方位角アンカリングエネルギーは、それぞれ、(3.0±0.6)10−5J/m2、(2.5±0.6)10−5J/m2と測定された。
図5から、これらのセルは、RM層を有しないセル(比較例4)で引き起こされたリバースツイストドメインおよび接着剤の縁の欠陥を有しないことがわかった。よって、RM層は、配向均一性を向上し、接着剤と光配向物質の反応を阻止することがわかった。
[実施例4’]
比較例1と同様にガラス/ITOスライド上の光配向層を準備した。DIC株式会社製の平面配向用リアクティブメソゲン混和物UCL017をトルエンに3質量%で溶解し、0.2μmで濾過した。該調合された溶液は、光配向層上に、スピン速度3000rpm、スピン時間30秒でスピンコートした。その後、RMフィルムは実施例1と同様に重合させた。
この種類の2つの基板を用いて、セルの間隙が5μmの90°TN液晶セルを比較例4と同様にして準備し、E7液晶を充填した。実施例4と同様に、リバースチルトドメインおよび縁の欠陥は見られなかった。このことにより、実施例4で出された結果が確認された。
Improvement of alignment uniformity and chemical stability of alignment layer [Example 4]
A photo-alignment layer was prepared on a glass / ITO slide as in Comparative Example 1, and an RM layer was coated as in Example 1. Two TN cells were manufactured and filled with E7 liquid crystal and MLC-12100-000 liquid crystal as in Comparative Example 4. The azimuthal anchoring energies in these cells were measured as (3.0 ± 0.6) 10 −5 J / m 2 and (2.5 ± 0.6) 10 −5 J / m 2 , respectively. .
From FIG. 5, it was found that these cells do not have the reverse twist domain and adhesive edge defects caused by the cell without the RM layer (Comparative Example 4). Therefore, it was found that the RM layer improves the alignment uniformity and prevents the reaction between the adhesive and the photo-alignment material.
[Example 4 ']
Similar to Comparative Example 1, a photo-alignment layer on a glass / ITO slide was prepared. A reactive mesogen mixture UCL017 for planar alignment manufactured by DIC Corporation was dissolved in toluene at 3% by mass and filtered through 0.2 μm. The prepared solution was spin-coated on the photo-alignment layer at a spin speed of 3000 rpm and a spin time of 30 seconds. Thereafter, the RM film was polymerized in the same manner as in Example 1.
Using two substrates of this type, a 90 ° TN liquid crystal cell having a cell gap of 5 μm was prepared in the same manner as in Comparative Example 4, and filled with E7 liquid crystal. Similar to Example 4, no reverse tilt domain and edge defects were found. This confirmed the results given in Example 4.
配向温度安定性の向上
[実施例5]
実施例5と同様にRM物質でPM2光配向層をコーティングした以外は、比較例5と同様にセルを準備した。セルは異なる段階の保存の後の液晶配向を対照として、150℃で段階的に保存された。図6bから、セルの液晶配向は2時間保存後でさえも影響を受けていないことがわかる。これは裸のPM2配向層に基づいたセルの結果;このセルは150℃で1時間保存後に液晶配向が完全に破壊された(比較例5);と著しく相違していた。
Improvement of alignment temperature stability [Example 5]
A cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 5 except that the PM2 photo-alignment layer was coated with an RM material as in Example 5. The cell was stored stepwise at 150 ° C., with the liquid crystal orientation after storage at different steps as a control. From FIG. 6b it can be seen that the liquid crystal alignment of the cell is not affected even after storage for 2 hours. This was significantly different from the result of a cell based on a bare PM2 alignment layer; the cell was completely destroyed in liquid crystal alignment after 1 hour storage at 150 ° C. (Comparative Example 5).
プレチルト角の増大
[実施例6]
比較例1と同様にガラス/ITOスライド上に2つの光配向層を準備した。トルエンに1.5質量%で溶解し、0.2μmで濾過したリアクティブメソゲン混和物UCL017(DIC、日本)をスピン速度3000rpm、スピン時間30秒で光配向層上にスピンコートした。その後、RMフィルムは実施例1と同様に重合された。
これらの基板を用いて、アンチパラレル液晶セルを比較例1と同様に準備し、E7液晶を充填した。このセルのプレチルト角は90°に近いことが見出された。よって、RM層は劇的にプレチルト角を変化させ、低プレチルト配向から傾斜垂直配向へ転換することが可能である。
Increase of pretilt angle [Example 6]
Similar to Comparative Example 1, two photo-alignment layers were prepared on a glass / ITO slide. A reactive mesogen mixture UCL017 (DIC, Japan) dissolved in toluene at 1.5% by mass and filtered at 0.2 μm was spin-coated on the photo-alignment layer at a spin speed of 3000 rpm and a spin time of 30 seconds. Thereafter, the RM film was polymerized in the same manner as in Example 1.
Using these substrates, an antiparallel liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 and filled with E7 liquid crystal. The pretilt angle of this cell was found to be close to 90 °. Thus, the RM layer can dramatically change the pretilt angle and switch from the low pretilt orientation to the tilted vertical orientation.
配向パターン化の容易性
[実施例7]
比較例1と同様に、2つのガラス基板上にSD1光配向層を堆積した。配向層は、発光ダイオードのセットから、偏光可視光(λ=450nm)で照射された。光強度は24mW/cm2であり、照射時間は5分であった。その後、一つの配向層は、マスクを介して、第1の照射の偏光方向に90°の角度を形成する偏光により、照射された。第2の照射段階の照射時間は10分とした。照射後、配向層は、実施例1と同様に、リアクティブメソゲンRMM256Cによってコーティングされ、ついで、重合された。該セルは、第1の照射段階で誘起された配向方向が平行となるように製造された。セルの間隙は15μmのスペーサーで保持された。E7液晶をセルの内部に充填した。図8は、該セルにおける優れた配向パターンを示す。よって、光配向基板上のRM補助層は、配向のパターン化を妨げない。
Ease of orientation patterning [Example 7]
Similar to Comparative Example 1, an SD1 photo-alignment layer was deposited on two glass substrates. The alignment layer was irradiated with polarized visible light (λ = 450 nm) from a set of light emitting diodes. The light intensity was 24 mW / cm 2 and the irradiation time was 5 minutes. Thereafter, one alignment layer was irradiated with polarized light forming an angle of 90 ° with the polarization direction of the first irradiation through a mask. The irradiation time in the second irradiation stage was 10 minutes. After irradiation, the alignment layer was coated with reactive mesogen RMM256C as in Example 1 and then polymerized. The cell was manufactured so that the alignment directions induced in the first irradiation stage were parallel. The cell gap was held with a 15 μm spacer. E7 liquid crystal was filled into the cell. FIG. 8 shows an excellent orientation pattern in the cell. Thus, the RM auxiliary layer on the photo-alignment substrate does not hinder alignment patterning.
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