JP2729618B2 - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JP2729618B2
JP2729618B2 JP18287287A JP18287287A JP2729618B2 JP 2729618 B2 JP2729618 B2 JP 2729618B2 JP 18287287 A JP18287287 A JP 18287287A JP 18287287 A JP18287287 A JP 18287287A JP 2729618 B2 JP2729618 B2 JP 2729618B2
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JP
Japan
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liquid crystal
polyimide
crystal element
alignment control
solution
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鎮男 村田
尚義 江本
雅美 田中
弘一 国宗
竜二 小林
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Chisso Corp
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、配列制御膜を有する液晶素子における配列
制御方法を改良した液晶素子に関する。 (従来の技術) 従来の時計や電卓に用いられている液晶表示素子は、
上、下2枚で1対をなす電極基板の表面でネマチツク液
晶分子の配列方向を90度に捻つたツイスト・ネマチツク
(以下TNと略す)モードが主流である。しかし、この表
示モードではコントラストが低く、視野角度が狭いた
め、表示品質、表示面積の向上を計るためには十分なも
のではなかつた。最近、上、下電極の間でネマチツク液
晶分子の配列方向が180〜270度に捻つたスーパーツイス
ト・ネマチツク(以下STNと略す)モードを利用した液
晶表示素子が開発された。これらのSTNモードは、液晶
分子の複屈折性に基づくレターデーシヨンによつて生ず
る干渉色が電圧の印加に応じて急峻に変化することを利
用したものであり、大画面液晶表示素子においても表示
品位(例えばコントラスト比、視野角依存性等)の良好
なものを得ることができる。しかし、このSTNモードで
は、液晶分子長軸と基板表面との間に5度以上のプレチ
ルト角(以下θ0と略記する)が必要であり、θ0が5度
以下であると、素子にしきい値近辺の電圧を印加したと
きに、初期に決められた捻れ方向とは逆の方向に液晶分
子が立ち上がる不良モードの発生がしばしばある。この
ため、配向性が良くプレチルト角を5度以上で均一な値
に制御することができる液晶配列制御膜が重要になつて
くる。現在、5度以上のプレチルト角を確実に得る最良
の方法は、SiOやSiO2などを基板面に対して斜め方向か
ら真空蒸着することによつて得られる薄膜を配列制御膜
として利用することであるが、この方法では蒸発粒子の
入射方向を大面積の基板に対して均一に制御するために
大型の設備が必要となり、真空を用いるために生産性に
劣る欠点がある。一方、従来からTNモード液晶素子の配
列制御膜の製造に使われている方法はラビング法であ
り、配列制御膜としてポリビニルアルコール、ポリアミ
ド、ポリイミドなどの有機質薄膜(液晶配列制御膜)で
被覆した基板を一方向にラビングする(擦る)ことによ
つて液晶に配向性を与え、配列制御を行うものである。
TNモード用液晶配列制御膜にこれらの操作を行うことに
よつてもプレチルト角を得ることができるのであるが、
それらでは僅か5度以下のプレチルト角しか得られず、
STNモードの液晶素子に使用するには不十分である。し
かし、液晶素子の生産性の点から、STNモード液晶素子
の製造でもTNモード液晶素子と同様ラビング法により配
向処理することが望ましく、液晶の配向性が良好で高い
プレチルト角を持つ有機液晶配列制御膜が要望されてい
る。 (発明が解決しようとする問題点) 前述したことから明らかなように、本発明の目的は、
ラビング処理により、良好な配向性と高いプレチルト角
を実現しうる配列制御膜を備えた、液晶素子を提供する
ことである。 (問題点を解決する手段) 本発明は良好な液晶の配向性と高いプレチルト角を持
つ液晶素子に関するものであり、基板、電圧印加手段、
配列制御膜及び液晶層を包含する液晶素子において、該
配列制御膜が、下記一般式I: (式中、R1は炭素数6〜22のアルキル基を、R2は水素ま
たは炭素数1〜22のアルキル基をそれぞれ示し、R3〜R
10同一または相異なる水素または炭素数1〜4のアルキ
ル基をそれぞれ示し、Arは4価の芳香族基を示す。)で
表される構造単位を持つポリイミド系高分子物質を包含
するものであることを特徴とする。 本発明の液晶素子には、液晶光変調素子及び液晶表示
素子が含まれる。 以下、本発明について更に詳細に説明する。 本発明の液晶素子の配列制御膜に用いるポリイミド系
高分子はイミド結合を有し、一般に溶媒に不溶であるた
め、基板上に均一なポリイミド系高分子膜を設けるため
には、その前駆体で通常テトラカルボン酸二無水物とジ
アミノ化合物との縮合によつて得られるポリアミツク酸
をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセ
トアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジ
メチルスルホキシド(DMSO)などの溶剤に溶解し、この
溶液を刷毛塗り法、浸漬法、回転塗布法、スプレー法、
印刷法などの方法で基板に塗布した後、100〜450℃、好
ましくは150〜300℃で加熱処理して脱水閉環してイミド
結合を持たせる方法によるのが好ましい。 上記ポリイミドの前駆体のポリアミツク酸は、通常テ
トラカルボン酸二無水物とジアミノ化合物との縮合によ
り合成される。これらの縮合反応は無水の条件下、N−
メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミ
ド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチル
スルホキシド(DMSO)、硫酸ジメチル、スルホラン、ブ
チロラクトン、クレゾール、フエノール、ハロゲン化フ
エノール、シクロヘキサノン、ジオキサン、テトラヒド
ロフランなど、好ましくはN−メチル−2−ピロリドン
(NMP)の溶媒中50℃またはそれ以下の温度で行われ
る。ただし、ポリイミド系高分子が溶媒への溶解性に問
題がない物である場合には、基板に塗布する前の段階で
高温で反応させ、ポリイミドワニスとして使用してもよ
い。 ジアミノ化合物として一般式II: (式中、R1は炭素数6〜22のアルキル基を、R2は水素ま
たは炭素数1〜22のアルキル基をそれぞれ示し、R3〜R
10同一または相異なる水素または炭素数1〜4のアルキ
ル基をそれぞれ示す。)にて表わされる化合物を使用す
る。この化合物を液晶配列制御膜用のポリイミドの原料
として用いる場合、(II)式におけるR1が炭素数6〜12
のアルキル基で、R2が炭素数1〜12のアルキル基である
ジアミノ化合物が好ましい。これらの中ではR2がメチル
基またはエチル基であり、R1が炭素数6〜12の直鎖アル
キル基である化合物が望ましい。R1およびR2のアルキル
鎖長がそれらの炭素数の合計で3以下の場合には、得ら
れるポリイミド配列制御膜を用いた液晶素子のプレチル
ト角を大きくできないので好ましくない。 テトラカルボン酸二無水物としては、次の化合物を挙
げることができる。ピロメリツト酸二無水物、3,3′,4,
4′−ビフエニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,
3′−ビフエニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3′,
4′−ビフエニルテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,
4′−ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,
3′,4′−ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、
2,2′,3,3′−ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフエニル)エーテル二無
水物、ビス(3,4−ジカルボキシフエニル)スルホン二
無水物、1,2,5,6−ナフタリンテトラカルボン酸二無水
物、2,3,6,7−ナフタリンテトラカルボン酸二無水物
等。 また、前記ポリイミド配列制御膜の基板への接着性を
高めるため、アミノシリコン化合物またはジアミノシリ
コン化合物を導入して変性することも可能である。アミ
ノシリコン化合物としては次の化合物を挙げることがで
きる。 これらのアミノシリコン化合物を本発明に用いるポリイ
ミド系高分子物質に導入する場合、その含有量はポリイ
ミド原料の間に次の関係が満足される範囲内で用いるこ
とができる。 上式においてA、BおよびCはそれぞれポリイミド原料
であるテトラカルボン酸二無水物、前記の一般式(II)
で表わされるジアミノ化合物およびアミノシリコン化合
物のモル数を示す。 また、ジアミノシリコン化合物としては、 (式中、lは0〜4の整数を示す。) を挙げることができ、ポリイミドに導入する場合、前記
(II)式で表わされるジアミノ化合物の50モル%以下
を、好ましくは30モル%以下をジアミノシリコン化合物
で置き換えて用いることができる。 本発明の液晶素子の配列制御膜に用いるポリイミド系
高分子は、前記成分の他に芳香族ジアミノ化合物、脂環
式ジアミノ化合物及びその誘導体を導入して変性するこ
とも可能である。 具体的に例を挙げると、4,4′−ジアミノフエニルエ
ーテル、4,4′−ジアミノジフエニルメタン、4,4′−ジ
アミノジフエニルスルホン、4,4′−ジアミノジフエニ
ルスルフイド、4,4′−ジ(メターアミノフエノキシ)
ジフエニルスルホン、4,4′−ジ(パラーアミノフエノ
キシ)ジフエニルスルホン、オルト−フエニレンジアミ
ン、メターフエニレンジアミン、パラーフエニレンジア
ミン、ベンジジン、2,2′−ジアミノベンゾフエノン、
4,4′−ジアミノベンゾフエノン、4,4′−ジアミノジフ
エニル−2,2′−プロパン、1,5−ジアミノナフタレン、
1,8−ジアミノナフタレン等の芳香族ジアミノ化合物、
1,4−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環式ジアミノ化
合物がある。 ポリアミツク酸を基板上に塗布するには、ポリアミツ
ク酸をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチル
アセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DM
F)、ジメチルスルホキシド(DMSO)などの溶剤に溶解
し、0.1〜30重量%溶液(好ましくは1〜10重量%溶
液)に調整し、この溶液を刷毛塗り法、浸漬法、回転塗
布法、スプレー法、印刷法などにより塗布し、基板上に
塗膜を形成する。塗布後、100〜450℃(好ましくは150
〜300℃)で加熱処理を行い、脱水閉環反応を行なわせ
てポリイミド系高分子膜を設ける。もし得られたポリイ
ミド系高分子膜の基板への接着性が良好でない場合に
は、事前に基板表面上にシランカツプリング剤で表面処
理を行つた後ポリイミド系高分子膜を形成すれば接着性
は改善される。しかる後、この被膜面を布などで一方向
にラビングして、液晶配列制御膜を得る。 次にプレチルト角θ0の測定法の一例を記す。 前記の手段によつて液晶素子基板上に設けられたポリ
イミド系高分子膜をラビング装置(例えば協栄セミコン
ダクター製液晶セルラビング装置)で一方向に規定回数
ラビングし、セル厚が約10μmのラビング方向が平行
で、かつ互いに対向するように液晶素子を組み立てる。 液晶分子長軸方向における誘電率(ε)および分子
長軸に垂直方向における誘電率(ε⊥)が既知のネマチ
ツク液晶をθ0を測定すべきこの液晶素子に封入し、し
きい値電圧より充分に低い電圧を印加して誘電率(ε)
を測定すれば、次式に従つてθ0が求められる。 ε=εsin2θ0+ε⊥cos2θ0 εの値はホメオトロピツク配向させたセルによつて、
またε⊥はホモジニアス配向させたセルを用いて、フレ
デリクス転移のしきい値電圧よりも充分に低い電圧印加
によつて求められる。 (実施例) 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されない。 実施例1 ポリイミド系高分子膜は以下のように作成される。10
0mlのフラスコに、撹拌装置、温度計、コンデンサー及
び窒素置換装置を付し、フラスコ内を窒素ガスにより置
換した後、脱水精製したN−メチル−2−ピロリドン50
mlを添加した。次いで、2,2−ビス〔4−(4−アミノ
フエノキシ)フエニル〕オクタン2.53g(5.27ミリモ
ル)を仕込み撹拌溶解した後、氷浴により5℃に冷却し
た。次に、ピロメリツト酸二無水物1.15g(5.27ミリモ
ル)を一度に投入し、冷却しながら撹拌反応した。2時
間反応後、6.67重量%で2,2−ビス〔4−(4−アミノ
フエノキシ)フエニル〕オクタンとピロメリツト酸二無
水物のモル比が1:1からなるポリアミツク酸透明溶液が
得られた。この溶液の25℃での粘度(東京計器(株)製
E型粘度計を使用し、温度25±0.1℃で測定した。)は
6.4センチポイズであつた。この溶液を片面に酸化イン
ジウム系透明導電膜(ITO膜)を電極として設け、あら
かじめシランカツプリング剤APS−E(チッソ(株)
製)で表面処理を行つた透明ガラス基板上に、回転塗布
法(スピンナー法)で塗布した。塗布条件は回転数3,00
0rpm、10秒であつた。塗布後、200℃1時間で加熱処理
を行い、ポリイミド系高分子膜を得た。得られたポリイ
ミド系高分子膜の厚さを触針式膜厚計で測定したとこ
ろ、塗膜の膜厚は約1,200Åであつた。 続いて、2枚の基板の塗膜面をそれぞれラビング装置
で30回ラビングし、ラビング方向が平行で、かつ互いに
対向するようにセル厚10μmの液晶セルを組み立て、チ
ッソ(株)製液晶組成物YY−4006を封入した。封入後、
等方性液体温度まで加熱し、徐冷することによつて液晶
素子を得た。この液晶素子の配向性は良好であり、前述
のプレチルト角の測定法により得られたこの液晶素子の
プレチルト角は19度であつた。 実施例2 ポリイミド系高分子膜は以下の製法で作成された。30
0mlのフラスコに、撹拌装置、温度計、コンデンサー及
び窒素置換装置を付し、フラスコ内を窒素ガスにより置
換した後、脱水精製したN−メチル−2−ピロリドン15
0.71mlを添加した。次いで、2,2−ビス〔4−(4−ア
ミノフエノキシ)フエニル〕オクタン5.00g(10.4ミリ
モル)を仕込み撹拌溶解した後、氷浴により5℃に冷却
した。次に、ピロメリツト酸二無水物2.60g(11.9ミリ
モル)を一度に投入し、冷却しながら撹拌反応すると、
反応系は徐々に粘度が上昇しながら10℃まで発熱した。
1時間反応後、パラアミノフエニルトリメトキシシラン
0.57g(2.67ミリモル)を加え、10℃1時間撹拌反応に
より5重量%でピロメリツト酸二無水物、2,2−〔4−
(4−アミノフエノキシ)フエニル〕オクタン及びパラ
アミノフエニルトリメトキシシランのモル比がそれぞれ
8:7:1.8からなるポリアミツク酸透明溶液が得られた。
この溶液の25℃での粘度は17.3センチポイズであつた。
この溶液をブチルセルソルブで希釈しポリアミツク酸が
4.5%の溶液とした後、片面に酸化インジウム系透明導
電膜(ITO膜)を電極として設けた透明ガラス基板上に
回転塗布法(スピンナー法)で塗布した。塗布条件は回
転数3,000rpm、10秒であつた。塗布後、200℃1時間で
加熱処理を行い、塗膜の膜厚が約1,000Åのポリイミド
系高分子膜を得た。 続いて、実施例1と同様の操作により、セル厚10μm
の液晶素子を得た。この液晶素子の配向性は良好であ
り、前述のプレチルト角の測定法により得られる液晶素
子のプレチルト角は13度であつた。 実施例3 N−メチル−2−ピロリドン194.61ml、2,2−ビス
〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕デカン6.60
g(13.0ミリモル)、ピロメリツト酸二無水物3.24g(1
4.9ミリモル)、またパラアミノフエニルトリメトキシ
シラン0.71g(3.33ミリモル)を使用する以外は実施例
2と同様の操作で、5重量%でピロメリツト酸二無水
物、2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニ
ル〕デカン及びパラアミノフエニルトリメトキシシラン
のモル比がそれぞれ8:7:1.8からなるポリアミツク酸透
明溶液が得られた。この溶液の25℃での粘度は13.5セン
チポイズであつた。この溶液をブチルセルソルブで希釈
しポリアミツク酸濃度4.5%の溶液とした後、実施例1
と同様の操作で膜厚約1,000Åのポリイミド系高分子膜
を作成し、セル厚10μmの液晶素子を得た。この液晶素
子の配向性は良好であり、得られたプレチルト角は18度
であつた。 参考例1 N−メチル−2−ピロリドン235.19ml、2,2−ビス
〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕ヘキサン7.
60g(16.9ミリモル)、ピロメリツト酸二無水物4.22g
(19.3ミリモル)、またパラアミノフエニルトリメトキ
シシラン0.93g(4.36ミリモル)を使用する以外は実施
例2と全く同様の操作で、5重量%でピロメリツト酸二
無水物、2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フ
エニル〕ヘキサン及びパラアミノフエニルトリメトキシ
シランのモル比がそれぞれ8:7:1.8のポリアミツク酸透
明溶液が得られた。この溶液の25℃での粘度は38.4セン
チポイズであつた。この溶液をN−メチル−2−ピロリ
ドンとブチルセルソルブ1:1の混合溶媒で希釈しポリア
ミツク酸の4.0溶液とした後、実施例1と同様の操作で
膜厚約1,000Åのポリイミド系高分子膜を作成し、セル
厚10μmの液晶素子を得た。この液晶素子の配向性は良
好であり、得られたプレチルト角は7度であつた。 実施例5 N−メチル−2−ピロリドン151.7ml、2,2−ビス〔4
−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕オクタン4.34g
(9.04ミリモル)、ピロメリツト酸二無水物2.63g(12.
06ミリモル)、またパラアミノフエニルトリメトキシシ
ラン1.28g(6.01ミリモル)を使用する以外は実施例2
と同様の操作で、5重量%でピロメリツト酸二無水物、
2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕
オクタン及びパラアミノフエニルトリメトキシシランの
モル比がそれぞれ8:6:4からなるポリアミツク酸透明溶
液が得られた。この溶液の25℃での粘度は21センチポイ
ズであつた。この溶液をブチルセルソルブで希釈しポリ
アミツク酸の4.5%溶液とした後、実施例1と同様の操
作で膜厚約860Åのポリイミド系高分子膜を作成し、セ
ル厚10μmの液晶素子を得た。この液晶素子の配向性は
良好であり、得られたプレチルト角は7度であつた。 比較例1 N−メチル−2−ピロリドン61ml、2,2−ビス〔4−
(4−アミノフエノキシ)フエニル〕プロパン2.16g
(5.27ミリモル)、ピロメリツト酸二無水物1.15g(5.2
7ミリモル)を使用する以外は実施例2と全く同様の操
作で、5重量%で2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノ
キシ)フエニル〕プロパン、ピロメリツト酸二無水物の
モル比がそれぞれ1:1からなるポリアミツク酸透明溶液
が得られた。この溶液の25℃での粘度は203センチポイ
ズであつた。この溶液をブチルセルソルブで希釈しポリ
アミツク酸の2.5%溶液とした後、実施例1と同様の操
作で膜厚約1,000Åのポリイミド系高分子膜を作成し、
セル厚10μmの液晶素子を得た。この液晶素子の配向性
は良好であり、得られたプレチルト角は5度であつた。 (作用および効果) 本発明により、高いプレチルト角を有する液晶素子が
容易に得られる。高いプレチルト角は(I)式の構造単
位を有するポリイミド系高分子膜をラビング処理して得
られる液晶配列制御膜を用いることによつて達成され
る。高いプレチルト角は(I)式におけるR1およびR2
直鎖アルキルによつて有効にもたらされるものと考えら
れる。実施例2〜4から(I)式R1の鎖長が或る範囲で
長くなるとプレチルト角が増加していることが判る。 本発明の液晶素子を用いることにより、表示品位の良
好なSTNモードの液晶デイスプレイが実現できる。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal device having an improved alignment control method in a liquid crystal device having an alignment control film. (Prior art) Liquid crystal display elements used in conventional watches and calculators are:
The mainstream is a twisted nematic (hereinafter abbreviated as TN) mode in which the arrangement direction of nematic liquid crystal molecules is twisted at 90 degrees on the surfaces of a pair of upper and lower electrode substrates. However, in this display mode, the contrast is low and the viewing angle is narrow, so that it is not enough to improve the display quality and the display area. Recently, a liquid crystal display device using a super twisted nematic (hereinafter abbreviated as STN) mode in which the alignment direction of nematic liquid crystal molecules between the upper and lower electrodes is twisted at 180 to 270 degrees has been developed. These STN modes make use of the fact that the interference color generated by the retardation based on the birefringence of liquid crystal molecules changes steeply in response to the application of a voltage. Good quality (for example, contrast ratio, viewing angle dependency, etc.) can be obtained. However, in this STN mode, a pretilt angle of 5 degrees or more (hereinafter abbreviated as θ 0 ) is required between the long axis of the liquid crystal molecules and the substrate surface, and when θ 0 is 5 degrees or less, the element has a threshold. When a voltage near the value is applied, a failure mode in which liquid crystal molecules rise in a direction opposite to the initially determined twisting direction often occurs. For this reason, a liquid crystal alignment control film having good orientation and capable of controlling the pretilt angle to a uniform value at 5 ° or more becomes important. At present, the best way to reliably obtain a pretilt angle of 5 degrees or more is to use a thin film obtained by vacuum-depositing SiO or SiO 2 or the like from an oblique direction to a substrate surface as an alignment control film. However, this method requires a large-sized facility to uniformly control the incident direction of the evaporated particles on a large-sized substrate, and has a drawback that the productivity is inferior because a vacuum is used. On the other hand, the method conventionally used for manufacturing an alignment control film of a TN mode liquid crystal element is a rubbing method, in which a substrate coated with an organic thin film (liquid crystal alignment control film) such as polyvinyl alcohol, polyamide, or polyimide as the alignment control film. Is rubbed (rubbed) in one direction to give orientation to the liquid crystal and control the alignment.
By performing these operations on the TN mode liquid crystal alignment control film, a pretilt angle can also be obtained,
With them, only a pretilt angle of less than 5 degrees can be obtained,
It is insufficient for use in STN mode liquid crystal devices. However, from the viewpoint of the productivity of the liquid crystal element, it is desirable to perform the alignment treatment by the rubbing method as in the case of the TN mode liquid crystal element in the production of the STN mode liquid crystal element. There is a need for a membrane. (Problems to be solved by the invention) As is clear from the above, the object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a liquid crystal element provided with an alignment control film capable of realizing good orientation and a high pretilt angle by rubbing. (Means for Solving the Problems) The present invention relates to a liquid crystal element having good liquid crystal orientation and a high pretilt angle, and includes a substrate, a voltage applying means,
In a liquid crystal device including an alignment control film and a liquid crystal layer, the alignment control film has the following general formula I: (Wherein, the R 1 is an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, R 2 represents respectively hydrogen or an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, R 3 to R
10 represents the same or different hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, respectively, and Ar represents a tetravalent aromatic group. ) Is characterized by including a polyimide-based polymer substance having a structural unit represented by the following formula: The liquid crystal device of the present invention includes a liquid crystal light modulation device and a liquid crystal display device. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Since the polyimide-based polymer used for the alignment control film of the liquid crystal element of the present invention has an imide bond and is generally insoluble in a solvent, in order to provide a uniform polyimide-based polymer film on a substrate, a precursor thereof is required. Usually, polyamic acid obtained by condensation of tetracarboxylic dianhydride and diamino compound is converted to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), etc. Dissolve in the solvent of this, the brush coating method, dipping method, spin coating method, spray method,
It is preferable to apply a method such as a printing method to a substrate and then heat-treat at 100 to 450 ° C., preferably 150 to 300 ° C. to dehydrate and close the ring to have an imide bond. Polyamic acid, a precursor of the above polyimide, is usually synthesized by condensation of a tetracarboxylic dianhydride with a diamino compound. These condensation reactions are carried out under anhydrous conditions under N-
Methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), dimethyl sulfate, sulfolane, butyrolactone, cresol, phenol, halogenated phenol, cyclohexanone, dioxane, tetrahydrofuran, and the like are preferable. Is carried out in a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at a temperature of 50 ° C. or lower. However, when the polyimide polymer has no problem in solubility in a solvent, it may be reacted at a high temperature in a stage before coating on a substrate and used as a polyimide varnish. Formula II as a diamino compound: (Wherein, the R 1 is an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, R 2 represents respectively hydrogen or an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, R 3 to R
10 represents the same or different hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, respectively. ) Is used. When this compound is used as a raw material of a polyimide for a liquid crystal alignment control film, R 1 in the formula (II) has 6 to 12 carbon atoms.
And a diamino compound wherein R 2 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Among them, compounds in which R 2 is a methyl group or an ethyl group and R 1 is a straight-chain alkyl group having 6 to 12 carbon atoms are preferable. When the alkyl chain length of R 1 and R 2 is 3 or less in total, the pretilt angle of a liquid crystal element using the obtained polyimide alignment control film cannot be increased, which is not preferable. Examples of the tetracarboxylic dianhydride include the following compounds. Pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 4,
4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3,
3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ',
4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,
4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,3,
3 ', 4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride,
2,2 ', 3,3'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride Products, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and the like. Further, in order to enhance the adhesion of the polyimide alignment control film to the substrate, it is possible to introduce an aminosilicon compound or a diaminosilicon compound for modification. Examples of the aminosilicon compound include the following compounds. When these aminosilicon compounds are introduced into the polyimide-based polymer substance used in the present invention, the content thereof can be used within a range that satisfies the following relationship between the polyimide raw materials. In the above formula, A, B and C are each a tetracarboxylic dianhydride which is a polyimide raw material, and the above-mentioned general formula (II)
And the number of moles of the diamino compound and the aminosilicon compound represented by Also, as the diamino silicon compound, (In the formula, 1 represents an integer of 0 to 4.) When the compound is introduced into polyimide, 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less of the diamino compound represented by the formula (II) is used. Can be replaced with a diaminosilicon compound. The polyimide-based polymer used for the alignment control film of the liquid crystal element of the present invention can be modified by introducing an aromatic diamino compound, an alicyclic diamino compound and a derivative thereof in addition to the above components. Specific examples include 4,4'-diaminophenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 4,4'-di (meth-aminophenoxy)
Diphenylsulfone, 4,4'-di (para-aminophenoxy) diphenylsulfone, ortho-phenylenediamine, meta-phenylenediamine, para-phenylenediamine, benzidine, 2,2'-diaminobenzophenone,
4,4'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminodiphenyl-2,2'-propane, 1,5-diaminonaphthalene,
Aromatic diamino compounds such as 1,8-diaminonaphthalene,
There are alicyclic diamino compounds such as 1,4-diaminocyclohexane. To coat polyamic acid on a substrate, the polyamic acid is coated with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DM
F), dissolved in a solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO), and adjusted to a 0.1 to 30% by weight solution (preferably a 1 to 10% by weight solution). This solution is brushed, dipped, spin-coated, sprayed It is applied by a coating method or a printing method to form a coating film on the substrate. After application, 100-450 ° C (preferably 150-
(Up to 300 ° C.), and a dehydration ring-closing reaction is performed to provide a polyimide polymer film. If the obtained polyimide polymer film does not have good adhesiveness to the substrate, the surface should be treated with a silane coupling agent on the substrate surface in advance, and then the polyimide polymer film should be formed. Is improved. Thereafter, the coated surface is rubbed in one direction with a cloth or the like to obtain a liquid crystal alignment control film. Next, an example of a method for measuring the pretilt angle θ 0 will be described. The polyimide polymer film provided on the liquid crystal element substrate is rubbed in one direction by a rubbing device (for example, a liquid crystal cell rubbing device manufactured by Kyoei Semiconductor) by the above-mentioned method in a rubbing direction having a cell thickness of about 10 μm. The liquid crystal elements are assembled such that are parallel and face each other. A nematic liquid crystal having a known dielectric constant (ε) in a liquid crystal molecule long axis direction and a dielectric constant (ε⊥) in a direction perpendicular to the molecule long axis is sealed in this liquid crystal element for which θ 0 is to be measured, and is sufficiently higher than a threshold voltage. Dielectric constant (ε) by applying low voltage to
Is measured, θ 0 is obtained according to the following equation. The value of ε = ε sin 2 θ 0 + ε⊥cos 2 θ 0 ε is given by the homeotropically oriented cell:
Ε⊥ can be determined by applying a voltage sufficiently lower than the threshold voltage of the Freedericksz transition using a homogeneously oriented cell. (Examples) Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 A polyimide-based polymer film was prepared as follows. Ten
A 0 ml flask was equipped with a stirrer, a thermometer, a condenser, and a nitrogen purging apparatus. After the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, dehydrated and purified N-methyl-2-pyrrolidone 50 was added.
ml was added. Then, 2.53 g (5.27 mmol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] octane was charged and dissolved by stirring, followed by cooling to 5 ° C. with an ice bath. Next, 1.15 g (5.27 mmol) of pyromellitic dianhydride was added at a time, and the mixture was stirred and reacted while cooling. After the reaction for 2 hours, a clear solution of polyamic acid having a molar ratio of 1,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] octane to pyromellitic dianhydride of 1: 1 was obtained at 6.67% by weight. The viscosity of this solution at 25 ° C. (measured at a temperature of 25 ± 0.1 ° C. using an E-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.)
It was 6.4 centipoise. This solution was provided on one side with an indium oxide-based transparent conductive film (ITO film) as an electrode, and a silane coupling agent APS-E (Chisso Corporation) was previously prepared.
Co., Ltd.), and the surface was treated by a spin coating method (spinner method). The application condition is 3,00 revolutions
It was 0 rpm for 10 seconds. After coating, heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a polyimide polymer film. When the thickness of the obtained polyimide-based polymer film was measured with a stylus-type film thickness meter, the thickness of the coating film was about 1,200 mm. Subsequently, the coating surfaces of the two substrates were each rubbed 30 times with a rubbing device, and a liquid crystal cell having a cell thickness of 10 μm was assembled so that the rubbing directions were parallel and opposed to each other. YY-4006 was enclosed. After enclosing,
A liquid crystal element was obtained by heating to an isotropic liquid temperature and gradually cooling. The orientation of the liquid crystal element was good, and the pretilt angle of the liquid crystal element obtained by the above-described method of measuring the pretilt angle was 19 degrees. Example 2 A polyimide-based polymer film was produced by the following method. 30
A 0 ml flask was equipped with a stirrer, a thermometer, a condenser, and a nitrogen purging apparatus. After the inside of the flask was replaced with nitrogen gas, dehydrated and purified N-methyl-2-pyrrolidone 15 was added.
0.71 ml was added. Next, 5.00 g (10.4 mmol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] octane was charged and dissolved by stirring, followed by cooling to 5 ° C. with an ice bath. Next, 2.60 g (11.9 mmol) of pyromellitic dianhydride was added at a time, and the mixture was stirred and reacted while cooling.
The reaction system exothermed to 10 ° C. while the viscosity gradually increased.
After reacting for 1 hour, p-aminophenyltrimethoxysilane
0.57 g (2.67 mmol) was added, and the mixture was stirred at 10 ° C. for 1 hour to give 5% by weight of pyromellitic dianhydride, 2,2- [4-
(4-aminophenoxy) phenyl] octane and para-aminophenyltrimethoxysilane
A clear solution of polyamic acid consisting of 8: 7: 1.8 was obtained.
The viscosity of this solution at 25 ° C. was 17.3 centipoise.
This solution was diluted with butyl cellosolve to remove polyamic acid.
After making a 4.5% solution, it was applied by a spin coating method (spinner method) on a transparent glass substrate provided with an indium oxide-based transparent conductive film (ITO film) on one surface as an electrode. The application conditions were 3,000 rpm for 10 seconds. After the application, a heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a polyimide polymer film having a thickness of about 1,000 mm. Subsequently, by the same operation as in Example 1, the cell thickness was 10 μm.
Was obtained. The orientation of the liquid crystal element was good, and the pretilt angle of the liquid crystal element obtained by the above-described method of measuring the pretilt angle was 13 degrees. Example 3 N-methyl-2-pyrrolidone 194.61 ml, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] decane 6.60
g (13.0 mmol), pyromellitic dianhydride 3.24 g (1
4.9 mmol) and 0.71 g (3.33 mmol) of para-aminophenyltrimethoxysilane were used in the same manner as in Example 2 to give 5% by weight of pyromellitic dianhydride, 2,2-bis [4- ( A clear solution of polyamic acid having a molar ratio of 4-aminophenoxy) phenyl] decane and para-aminophenyltrimethoxysilane of 8: 7: 1.8 was obtained. The viscosity of this solution at 25 ° C. was 13.5 centipoise. This solution was diluted with butyl cellosolve to form a solution having a polyamic acid concentration of 4.5%.
A polyimide-based polymer film having a thickness of about 1,000 mm was formed in the same manner as described above to obtain a liquid crystal device having a cell thickness of 10 μm. The orientation of this liquid crystal element was good, and the obtained pretilt angle was 18 degrees. Reference Example 1 235.19 ml of N-methyl-2-pyrrolidone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexane 7.
60 g (16.9 mmol), pyromellitic dianhydride 4.22 g
(19.3 mmol) and 0.93 g (4.36 mmol) of para-aminophenyltrimethoxysilane were used in exactly the same manner as in Example 2, and 5% by weight of pyromellitic dianhydride, 2,2-bis [4 A clear solution of polyamic acid having a molar ratio of-(4-aminophenoxy) phenyl] hexane and para-aminophenyltrimethoxysilane of 8: 7: 1.8 was obtained. The viscosity of this solution at 25 ° C. was 38.4 centipoise. This solution was diluted with a mixed solvent of N-methyl-2-pyrrolidone and butyl cellosolve 1: 1 to obtain a 4.0 solution of polyamic acid. A film was formed, and a liquid crystal element having a cell thickness of 10 μm was obtained. The orientation of the liquid crystal element was good, and the obtained pretilt angle was 7 degrees. Example 5 151.7 ml of N-methyl-2-pyrrolidone, 2,2-bis [4
-(4-Aminophenoxy) phenyl] octane 4.34 g
(9.04 mmol), 2.63 g of pyromellitic dianhydride (12.
Example 2 except that 1.28 g (6.01 mmol) of paraaminophenyltrimethoxysilane was used.
In the same manner as above, 5% by weight of pyromellitic dianhydride,
2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl]
A clear solution of polyamic acid having a molar ratio of octane and para-aminophenyltrimethoxysilane of 8: 6: 4 was obtained. The viscosity of this solution at 25 ° C. was 21 centipoise. After diluting this solution with butyl cellosolve to obtain a 4.5% solution of polyamic acid, a polyimide polymer film having a thickness of about 860 ° was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a liquid crystal device having a cell thickness of 10 μm. . The orientation of the liquid crystal element was good, and the obtained pretilt angle was 7 degrees. Comparative Example 1 N-methyl-2-pyrrolidone 61 ml, 2,2-bis [4-
(4-aminophenoxy) phenyl] propane 2.16 g
(5.27 mmol), pyromellitic dianhydride 1.15 g (5.2
7 mmol), and the molar ratio of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane and pyromellitic dianhydride was 5% by weight. : 1 resulted in a clear polyamic acid solution. The viscosity of this solution at 25 ° C. was 203 centipoise. After diluting this solution with butyl cellosolve to obtain a 2.5% solution of polyamic acid, a polyimide-based polymer film having a thickness of about 1,000 mm was prepared in the same manner as in Example 1.
A liquid crystal element having a cell thickness of 10 μm was obtained. The orientation of the liquid crystal element was good, and the obtained pretilt angle was 5 degrees. (Operation and Effect) According to the present invention, a liquid crystal element having a high pretilt angle can be easily obtained. A high pretilt angle can be achieved by using a liquid crystal alignment control film obtained by rubbing a polyimide polymer film having the structural unit of the formula (I). It is believed that the high pretilt angle is effectively provided by the linear alkyl of R 1 and R 2 in formula (I). It can be seen that the chain length of from Example 2 to 4 (I) formula R 1 becomes longer in a range pretilt angle is increased. By using the liquid crystal element of the present invention, an STN mode liquid crystal display with good display quality can be realized.

【図面の簡単な説明】 第1図、第2図及び第3図はそれぞれ実施例2、3及び
参考例1で作成されたポリイミド系高分子膜の赤外線吸
収スペクトルである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 are infrared absorption spectra of the polyimide polymer films prepared in Examples 2, 3 and Reference Example 1, respectively.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−240223(JP,A) 特開 昭58−91430(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page                   (56) References JP-A-61-240223 (JP, A)                 JP-A-58-91430 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.基板、電圧印加手段、配列制御膜及び液晶層を包含
する液晶素子に於いて、該配列制御膜が、下記一般式I: (式中、R1は炭素数6〜22のアルキル基を、R2は水素ま
たは炭素数1〜22のアルキル基をそれぞれ示し、R3〜R
10は同一または相異なる水素または炭素数1〜4のアル
キル基をそれぞれ示し、Arは4価の芳香族基を示す。)
で表される構造単位を持つポリイミド系高分子物質を包
含するものであることを特徴とする液晶素子。 2.該液晶素子が、液晶光変調素子である特許請求の範
囲第1項記載の液晶素子。 3.該液晶素子が、液晶表示素子である特許請求の範囲
第1項記載の液晶素子。
(57) [Claims] In a liquid crystal device including a substrate, a voltage applying means, an alignment control film and a liquid crystal layer, the alignment control film has the following general formula I: (Wherein, the R 1 is an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, R 2 represents respectively hydrogen or an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, R 3 to R
10 represents the same or different hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and Ar represents a tetravalent aromatic group. )
A liquid crystal device comprising a polyimide polymer having a structural unit represented by the formula: 2. 2. A liquid crystal device according to claim 1, wherein said liquid crystal device is a liquid crystal light modulation device. 3. 2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein said liquid crystal device is a liquid crystal display device.
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