JPH052169A - 液晶配向膜の製造方法 - Google Patents

液晶配向膜の製造方法

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JPH052169A
JPH052169A JP3180253A JP18025391A JPH052169A JP H052169 A JPH052169 A JP H052169A JP 3180253 A JP3180253 A JP 3180253A JP 18025391 A JP18025391 A JP 18025391A JP H052169 A JPH052169 A JP H052169A
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formula
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Yasushi Nakajima
靖 中島
Makoto Murata
誠 村田
Masakazu Kamikita
正和 上北
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 一般式(1)で表される繰り返し単位を有す
る両親媒性高分子物質、例えば一般式(9)で表される
物質を水面上に展開して得られる単分子膜を電極を形成
した基板上に積層して薄膜を得る工程と、該薄膜中の炭
素数12〜30の1価の基が上記一般式(1)で示され
る高分子物質の繰り返し単位当り1.5〜0.8個の割
合で残存するように、該薄膜を一般式(2)で表される
ポリイミドへ部分的にポリイミド化する工程を含むこと
を特徴とする液晶配向膜の製造方法。 【効果】 斜方蒸着法やラビング法によらず、しかも液
晶のプレチルト角の制御が可能で、且つ均一で無欠陥の
液晶配向膜を提供することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子に使用される
液晶を配向させるための新規な液晶配向膜の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】時計やテレビなどにおいて液晶を使った
平面ディスプレイが広く使われるようになっているが、
従来SiO2 ,Au等を斜め方向から蒸着する斜方蒸着
法、基板上にポリイミド系高分子樹脂を塗布した後、布
等で一定方向にラビングするラビング法等で形成した配
向膜を用いて液晶を配向させ液晶配向膜を得ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斜方蒸
着法により形成された液晶配向膜は、液晶に所定のプレ
チルト角を与えるのに大変有利であるが、反面、真空蒸
着法であるため10-5torr程度の高真空が必要であり、
また基板を傾斜しなければならない等、量産性に乏しい
という欠点を有している。また、ラビング法により形成
された液晶配向膜は、ラビング時に発生するごみや静電
気により生産性が低下しやすく、品質に悪影響を与える
という欠点を有している。それゆえ、この様な従来技術
によらないで形成された液晶配向膜が望まれている。
【0004】最近、ラングミュア・ブロジェット(L
B)膜を用いた、ラビング処理を必要としない新規な液
晶配向膜が提案されている(特開昭62−209415
号、特開昭63−23131号など)。しかしながら、
LB膜を液晶配向膜として用いた場合、液晶のプレチル
ト角度を制御することが難しく、使用するLB膜材料に
よっては、液晶が基板に対して垂直あるいは完全に平行
に配列してしまい、液晶素子としての実用性を制限され
てしまう場合があることがわかった。
【0005】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたものであって、斜方蒸着法やラビン
グ法によらずに、液晶のプレチルト角の制御が可能で、
且つ均一で無欠陥の液晶配向性を示す液晶配向膜を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記一
般式(1)
【0007】
【化4】
【0008】〔式中、R1 は少なくとも2個の炭素原子
を含有する4価の基、R2 は少なくとも2個の炭素原子
を含有する2価の基、R3 及びR4 はいずれもハロゲン
原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、ア
セトキシ基で置換されていてもよい脂肪族、環状脂肪族
または芳香族(これらが相互に組み合わさっていてもよ
い)の炭素数1〜30の1価の基または水素原子であ
り、R3 及びR4 の少なくとも1つは、ハロゲン原子、
ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、アセトキ
シ基で置換されていてもよい脂肪族、環状脂肪族または
芳香族(これらが相互に組み合わさっていてもよい)の
炭素数12〜30の1価の基である。〕で表される繰り
返し単位を有する両親媒性高分子物質を、水面上に展開
することにより得られる単分子膜を電極が形成された基
板上に積層して薄膜を得る工程と、該薄膜中の炭素数1
2〜30の1価の基が上記一般式(1)で示される高分
子物質の繰り返し単位当り1.5〜0.8個の割合で残
存するように、該薄膜を下記一般式(2)
【0009】
【化5】
【0010】〔式中、R1 及びR2 は一般式(1)と同
じ。〕で表されるポリイミドへ部分的にポリイミド化す
る工程を含むことを特徴とする液晶配向膜の製造方法を
内容とするものである。
【0011】以下、本発明の実施例を示すを図1に基づ
いて説明する。図1において、(1)は液晶素子、
(2)は電極体、(3)は液晶である。電極体(2)
は、ガラス基板(4)とガラス基板上に形成された電極
(5)とからなっている。このガラス基板(4)上の電
極(5)の表面には、液晶の分子配列を均一にするため
に液晶配向膜(6)が形成されている。液晶配向膜
(6)は、LB膜からなる。本発明でいうLB膜とは、
水面上に形成された単分子膜が任意の基板上に積層され
たものであり、単分子膜を積層する手法として、垂直浸
漬法(LB法)、水平付着法、回転円筒法などを用いる
ことができる。このうち、単分子膜の流動配向を生じさ
せるLB法を用いるのが好ましい。本発明では、下記一
般式(1)で表される繰り返し単位を有する両親媒性高
分子物質が使用される。
【0012】
【化6】
【0013】〔式中、R1 は少なくとも2個の炭素原子
を含有する4価の基、R2 は少なくとも2個の炭素原子
を含有する2価の基、R3 及びR4 はいずれもハロゲン
原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、ア
セトキシ基で置換されていてもよい脂肪族、環状脂肪族
または芳香族(これらが相互に組み合わさっていてもよ
い)の炭素数1〜30の1価の基または水素原子であ
り、R3 及びR4 の少なくとも1つは、ハロゲン原子、
ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、アセトキ
シ基で置換されていてもよい脂肪族、環状脂肪族または
芳香族(これらが相互に組み合わさっていてもよい)の
炭素数12〜30の1価の基である。〕
【0014】特にR1 、R2 が特定の基からなる下記一
般式(3)で表される繰り返し単位を有する両親媒性高
分子物質を用いるのが良好な液晶配向均一性が得られる
点で好ましい。
【0015】
【化7】
【0016】前記両親媒性高分子物質は酸二無水物とジ
アミンとき縮重合により得られ、その数平均分子量は、
好ましくは2000〜300000、より好ましくは2
000〜30000である。数平均分子量が2000〜
300000の範囲を外れると、LB膜を作製したとき
の強度が低すぎたり、粘度が高すぎてLB膜の作製がう
まくいかないなどの問題が生じる場合がある。
【0017】前記両親媒性高分子物質を水面上に展開す
ることにより単分子膜とし、これを前記電極を形成した
基板上に積層して薄膜を得た後、前記両親媒性高分子物
質薄膜のポリイミド化(閉環反応)を部分的に進行させ
ることにより液晶を配向させる液晶配向膜を得る。この
場合、前記両親媒性高分子化合物中の炭素数12〜30
の1価の基の量は、本発明の重要な要件の一つである。
一般式(1)で表される両親媒性高分子物質は、ポリイ
ミド化の進行により、下記一般式(2)で表されるポリ
イミドとなる。
【0018】
【化8】
【0019】このポリイミド化の程度により、前記両親
媒性高分子物質中の炭素数12〜30の1価の基の繰り
返し単位当りの個数が変化する。炭素数が12〜30の
1価の基が高分子物質の繰り返し単位当り1.5個より
多く存在する場合は、液晶のプレチルト角度はほぼ90
度となり、液晶素子の実用上の制限が大きい。炭素数が
12〜30の1価の基が高分子物質の繰り返し単位当り
少なすぎる場合は、液晶のプレチルト角度は0度とな
り、通常のTN型液晶素子に用いた時、リバースチルト
欠陥などが発生し、やはり実用上の制限が大きい。
【0020】本発明者らは、この問題について鋭意検討
した結果、炭素数が12〜30の1価の基が高分子物質
の繰り返し単位当り1.5〜0.8個の範囲にコントロ
ールすることにより、液晶のプレチルト角度を0度より
大きい値で自由に制御可能であることを見出した。ポリ
イミド化は化学的あるいは熱的に行うことが可能である
が、炭素数が12〜30の1価の基の高分子物質の繰り
返し単位当りの個数を正確に制御するには、熱的にポリ
イミド化を進行させることが望ましい。熱処理温度は1
00〜400℃、好ましくは150〜200℃、熱処理
時間は10分以上であって、用いられる熱処理温度と、
目的とする炭素数が12〜30の1価の基の個数により
決定される。
【0021】本発明で使用され得る液晶、液晶素子形式
に特に限定はなく、ZLI 1565以外のネマチック
液晶を用いたTN型液晶素子、ゲスト−ホスト型液晶素
子、STN型液晶素子、強誘電性液晶素子であってもよ
い。
【0022】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に
説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない
ことは勿論である。 実施例1 ガラス基板の片側にパターンを形成したマスクを用いて
ITOを100nmの厚さに真空蒸着した。一方、ピロメ
リット酸ジステアリルエステルの酸クロライドとパラフ
ェニレンジアミンを反応させて得られる下記一般式
【0023】
【化9】
【0024】の両親媒性高分子化合物を、前記のITO
を蒸着したガラス基板上にラングミュア・ブロジェット
法(LB法)により11層累積した。更に、LB膜を形
成したガラス基板を175℃で1時間熱処理した。前記
の同一処理を施したガラス基板を2枚用意し、2枚の基
板のLB膜作製時の基板の引上げ方向が互い直角方向と
なるようにセルを構成し、減圧下でネマチック液晶(メ
ルク社製、商品名ZLI 1565:カイラル剤C−1
5を0.5重量%混入)を注入した。注入後、開口部を
市販の酸無水物硬化型エポキシ樹脂で固着し、液晶を封
止してTN型液晶素子を完成した。完成した液晶セルを
一旦100℃まで加熱してから徐々に冷却して初期配向
させることにより、均一で無欠陥且つ良好な配向状態の
セルが得られた。また、2枚の基板のLB膜形成時の基
板の引上げ方向を逆平行方向となるようにセルを構成す
ること以外は同様にして得られた液晶素子(アンチパラ
型液晶素子)を用いて、液晶のプレチルト角度を磁場容
量法を用いて測定したところ、13度という結果が得ら
れた。
【0025】上記LB膜をシリコン上に作製して、17
5℃で1時間熱処理を行い、赤外吸収強度と核磁気共鳴
スペクトルの測定により、ステアリル基の繰り返し単位
当りの個数を求めたところ、1.4個であった。
【0026】実施例2 実施例1と同様の方法で、LB膜を形成したガラス基板
を、195℃で1時間熱処理してTN型液晶素子とアン
チパラ型液晶素子を得た。両素子とも液晶の配向状態は
均一であり、液晶のプレチルト角度をクリスタルローテ
ーション法を用いて測定したところ、0.4度という結
果が得られた。また、ステアリル基の繰り返し単位当り
の個数は1.1個であった。
【0027】実施例3 実施例1と同様の方法で、LB膜を形成したガラス基板
を、205℃で1時間熱処理してTN型液晶素子とアン
チパラ型液晶素子を得た。両素子とも液晶の配向状態は
均一であり、液晶のプレチルト角度をクリスタルローテ
ーション法を用いて測定したところ、0.2度という結
果が得られた。また、ステアリル基の繰り返し単位当り
の個数は0.8個であった。
【0028】比較例1 実施例1と同様の方法で、LB膜を形成したガラス基板
を、150℃で1時間熱処理してTN型液晶素子とアン
チパラ型液晶素子を得た。両素子とも液晶はホメオトロ
ピック配向していた。また、ステアリル基の繰り返し単
位当りの個数は1.6個であった。
【0029】比較例2 実施例1と同様の方法で、LB膜を形成したガラス基板
を、220℃で1時間熱処理してTN型液晶素子とアン
チパラ型液晶素子を得た。得られた液晶素子をスタティ
ック駆動したところ、リバースチルト欠陥が発生した。
液晶のプレチルト角度をクリスタルローテーション法を
用いて測定したところ、完全な0度という結果が得られ
た。また、ステアリル基の繰り返し単位当りの個数は
0.6個であった。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
斜方蒸着法やラピング法によらず、しかも液晶のプレチ
ルト角の制御が可能で、且つ均一で無欠陥の液晶配向性
を示す液晶配向膜を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 液晶素子 2 電極体 3 液晶 4 ガラス基板 5 電極 6 液晶配向膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上北 正和 兵庫県神戸市兵庫区吉田町1丁目2番80号 鐘淵化学工業株式会社中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 〔式中、R1 は少なくとも2個の炭素原子を含有する4
    価の基、R2 は少なくとも2個の炭素原子を含有する2
    価の基、R3 及びR4 はいずれもハロゲン原子、ニトロ
    基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、アセトキシ基で
    置換されていてもよい脂肪族、環状脂肪族または芳香族
    (これらが相互に組み合わさっていてもよい)の炭素数
    1〜30の1価の基または水素原子であり、R3 及びR
    4 の少なくとも1つは、ハロゲン原子、ニトロ基、アミ
    ノ基、シアノ基、メトキシ基、アセトキシ基で置換され
    ていてもよい脂肪族、環状脂肪族または芳香族(これら
    が相互に組み合わさっていてもよい)の炭素数12〜3
    0の1価の基である。〕で表される繰り返し単位を有す
    る両親媒性高分子物質を、水面上に展開することにより
    得られる単分子膜を電極が形成された基板上に積層して
    薄膜を得る工程と、該薄膜中の炭素数12〜30の1価
    の基が上記一般式(1)で示される高分子物質の繰り返
    し単位当り1.5〜0.8個の割合で残存するように、
    該薄膜を下記一般式(2) 【化2】 〔式中、R1 及びR2 は一般式(1)と同じ。〕で表さ
    れるポリイミドへ部分的にポリイミド化する工程を含む
    ことを特徴とする液晶配向膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 一般式(1)中のR1 、R2 がそれぞれ
    下記の基からなる請求項1記載の製造方法。 【化3】
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