JPH05265006A - 液晶用配向膜の製造方法 - Google Patents

液晶用配向膜の製造方法

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JPH05265006A
JPH05265006A JP6027792A JP6027792A JPH05265006A JP H05265006 A JPH05265006 A JP H05265006A JP 6027792 A JP6027792 A JP 6027792A JP 6027792 A JP6027792 A JP 6027792A JP H05265006 A JPH05265006 A JP H05265006A
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JP
Japan
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liquid crystal
diamine
long
vacuum
tetracarboxylic
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JP6027792A
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English (en)
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Shinji Shimada
伸二 島田
Makoto Oue
誠 大植
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 良好な電圧保持特性と残留直流電圧特性を有
しかつ大きなプレティルト角を有する液晶分子配向膜を
得る。 【構成】 基板上に真空蒸着重合法によってポリイミド
樹脂配向膜を形成する際に、形成材料がテトラカルボン
酸、ジアミンおよびアルキルアミンあるいはアルキルジ
カルボン酸無水物である液晶配合膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はポリイミド配向膜の製
造方法に関する。さらに詳しくは良好な電圧保持性と残
留直流電圧特性を有しかつ大きなプレティルト角を有す
る液晶用配向膜の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、高
分子を用いた液晶用配向膜としては、溶媒に溶解させた
ポリアミック酸をディッピング、スピンコート、オフセ
ット印刷などの方法で基板上に塗布した後、加熱してイ
ミド化を行うものや溶媒に可溶なポリイミドをディッピ
ング、スピンコート、オフセット印刷などの方法で基板
上に塗布した後、加熱して溶媒を除去する方法などが報
告されている。また液晶分子の配向制御法としてはこれ
以外に酸化シリコンを基板に対し斜方から蒸着する方法
もあるが工程マージンの少なさや大面積化の困難さから
工業的にはあまり用いられなくなっている。
【0003】ポリイミドを基板上に塗布した後、ラビン
グ法などによって配向処理する方法ではポリイミドや溶
媒中に含有される不純物といったものが液晶に影響を及
ぼし液晶の特性を劣化させる。不純物量は精製を繰り返
すことによって減少するが、精製を何度も行うことはコ
ストの上昇につながる。また高分子中の不純物は完全に
取り除くことは困難であり信頼性の低下を引き起こして
いた。
【0004】ポリイミド配向膜のこういった欠点を解消
する方法としてポリメリット酸二無水物などの芳香族テ
トラカルボン酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニ
ルエーテルなどの芳香族ジアミンのモノマーを真空中で
昇華させ、基板上で重合させて全芳香族ポリアミック酸
を得、これを加熱してイミド化反応を行いポリイミドを
得る、いわゆる真空蒸着重合法によって作成した膜を用
いることが提案されている(特開昭61−7846
3)。
【0005】この方法で作成された高分子蒸着膜は不純
物をほとんど含まず、高い絶縁性を示すことが知られて
いる。
【0006】液晶用配向膜では、配向膜と液晶の相互作
用から、特別な特性が要求される。まず電圧保持率であ
るが、これは液晶セルに一旦印加された電圧が単位時間
後にどの程度保持されているかを示す指標であり、次に
残留直流電圧であるが、これは液晶セルに単位時間印加
された直流電圧が印加電圧除去後にどの程度残留してい
るかを示すものである。またこれ以外に液晶分子の配向
規制力が重要であることは言うまでもない。
【0007】真空蒸着重合法によって形成されたポリイ
ミド液晶配向膜はテトラカルボン酸部分を脂環族構造と
することにより上記の特性の満足するものが見いだされ
たが、液晶配向膜上をラビング法によって配向処理した
時に得られる液晶分子のプレティルト角が小さく、液晶
分子に電界を印加した場合に液晶分子が通常とは逆方向
に立ち上がるリバースティルトディスクリネーションが
発生しやすいという問題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の方法によれば
テトラカルボン酸とジアミンとを長鎖アルキルアミンま
たは長鎖アルキルジカルボン酸無水物の存在下真空蒸着
重合法を用いてポリイミド配向膜を形成することからな
る液晶用配向膜の製造方法が提供される。
【0009】この発明に用いられるテトラカルボン酸二
無水物としては、ポリイミド配向膜の製造原料として用
いられるものであれば何でもよい。
【0010】例えば、2,3,6,7−ナフタレンテト
ラカルボン酸二無水物、3,4,3’,4’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス−(3,4−
ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ピロメリット
酸二無水物、ビス−(3,4−ジカルボキシフェニル)
エーテル二無水物、ビス−(3,4−ジカルボキシフェ
ニル)スルホン二無水物、2,2−ビス−(3,4−カ
ルボキシフェニル)プロパン二無水物、3,4,3’,
4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,
2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物又は
ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水
物等の芳香族テトラカルボン酸類の二無水物、3,
3’,4,4’−パーフルオロイソプロピリデンテトラ
カルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物
又はエチレンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テト
ラカルボン酸類の二無水物、2,3,4,5−チオフェ
ンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−フラン
テトラカルボン酸二無水物等の複素環式テトラカルボン
酸類の二無水物もしくは1,2,3,4−シクロブタン
テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペ
ンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカ
ルボキシシクロペンチル酸、3,5,6−トリカルボキ
シノルボルナン−2−酢酸、5−(2,5−ジオキソテ
トラヒドロフリル)−3−メチルシクロヘキセンジカル
ボン酸、ビシクロ(2,2,2)−オクト−7−エン−
テトラカルボン酸二無水物又は3,3’,4,4’−パ
ーフルオロイソプロピリデンテトラカルボン酸二無水物
等の脂環族テトラカルボン酸類の二無水物が挙げられ
る。
【0011】この中で脂環族テトラカルボン酸類の二無
水物を使用するのが好ましい。また、これらテトラカル
ボン酸二無水物は場合によってはその前駆体であるモノ
無水物、遊離カルボン酸が含まれていてもよい。
【0012】ジアミン類としては、ポリイミド配向膜の
形成に用いられる何れのジアミン類であってもよい。そ
の具体例としては、p−フェニレンジアミン、m−フェ
ニレンジアミン、4,4’−シアノアミノビフェニル、
4,4’−エチレンジアニリン、3,3’−メチレンジ
アニリン、4,4’−イソプロピリデンジアニリン、
4,4’−メチレンジアニリン、3,3’−オキシジア
ニリン、4,4’−オキシジアニリン、3,4’−オキ
シジアニリン、3,3’−チオジアニリン、4,4’−
チオジアニリン、3,3’−カルボニルジアニリン、
4,4’−カルボニルジアニリン、3,3’−スルファ
ニルジアニリン、4,4’−スルファニルジアニリン、
1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジア
ミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノベンゾフェ
ノン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノベンゾフ
ェノン、ジアミノナフタレン、2,2−ジアミノジフェ
ニルプロパン、ジアミノジフェニルスルホン、2,4−
ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、ベンジジン、
3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシ
ベンジジン、2,4−ビス−(β−アミノ−t−ブチ
ル)−トルエン、ビス−(4−β−アミノ−t−ブチル
フェニル)−エーテル、1,4−ビス−(2−メチル−
4−アミノペンチル)−ベンゼン、1−iso−プロピ
ル−2,4−フェニレンジアミン、m−キシレンジアミ
ン、p−キシレンジアミン、4,4’−ジ(4−アミノ
フェノキシ)ジフェニルスルホン又は2,2−ビス〔4
−(4−アミノフェノキシフェニル)〕プロパン等の芳
香族のジアミン類あるいはジ(4−アミノシクロヘキシ
ル)メタン、ヘキサメチレンジアミン、2,2−ジメチ
ルプロピレンジアミン又は1,4−ジアミノシクロヘキ
サン等の脂肪族ジアミン類が挙げられる。
【0013】アルキルアミン類としては炭素数8〜25
好ましくは12〜25の長鎖アルキル基をもつ化合物が
適しており、例えばn−デシルアミン、n−オクチルア
ミン、n−ドデシルアミン、n−テトラデシルアミン、
n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、N
−メチル−n−デシルアミン、N,N−ジメチル−n−
オクチルアミン、N−メチル−n−オクチルアミン、
N,N−ジメチル−n−ドデシルアミン、N−メチル−
n−ドデシルアミン、N,N−ジメチル−n−テトラデ
シルアミン、N−メチル−n−テトラデシルアミン、
N,N−ジメチル−n−ヘキサデシルアミン、N,N−
ジメチル−n−オクタデシルアミン、N−メチル−n−
オクタデシルアミン、N,N−ジメチルベヘニルアミ
ン、アラキジルアミン、ベヘニルアミン、N,N’−ジ
メチルベヘニルアミン等が挙げられる。またアルキルジ
カルボン酸無水物は炭素数8〜25好ましくは12〜2
5の長鎖アルキル基をもつ化合物が適しており、例えば
テトラデシルシュウ酸無水物等が挙げられる。
【0014】本発明における真空蒸着重合法を実施する
装置は公知の装置が利用できる。この装置によって真空
中でポリイミドの原料モノマーを蒸発させて基板表面に
ポリアミックの皮膜を形成し、そのポリアミックをポリ
イミドに重合することができる。
【0015】ここでポリイミドの原料モノマーの蒸発を
真空中で行うのは、蒸発したモノマーが互いに、あるい
は重合装置内壁に衝突するのを防ぎ、モノマー蒸気を直
接電極基板上に付着させて、均一なポリアミックの皮膜
を形成するためで、一般に1×10-5Torr程度の真
空度に設定する。
【0016】また、グロー放電を併用する方法によって
重合されたポリイミドは液晶配向性を示す。これはグロ
ー放電中に発生イオンや電子等が電場によってポリアミ
ックの皮膜表面に水平に近い角度で入射し、これにより
ラビング処理と同じ効果を生じ、その状態でポリイミド
に重合されるためであると考えられる。
【0017】ポリイミドの原料モノマーの真空中への昇
華を促進するため、テトラカルボン酸モノマー側を70
〜180℃、ジアミンモノマーを70〜160℃、アル
キルアミンを25〜40℃に加熱することが好適であ
る。なお、これら3種類の原料はそれぞれ等モル量蒸発
し、反応させるよう蒸発条件が設定される。さらにポリ
アミック反応を促進するため、基板を38℃以上75℃
以下に加熱することが好適である。基板温度が35℃以
下であるとポリアミック反応が十分促進されないため重
合度が所望程度とならず、さらに80℃以上となると不
満足な配向膜形成となる。
【0018】上記方法で作成した液晶配向膜をラビング
法によって処理、洗浄後、スペーサーを散布し、貼合わ
せ、焼成した後液晶を注入し、TN配向液晶セルを得る
ことができる。
【0019】この発明によって得られる液晶用配向膜は
2〜4°のプレティルト角を有し、かつ従来の液晶配向
膜と同等の特性を有したものが得られる。
【0020】
【実施例】図1に真空蒸着重合装置の概略を示した。こ
こで1は真空槽、2は蒸発皿、3,4,5はそれぞれ原
料モノマー1,2,3を示し、6は蒸発源ヒーター、7
はシャッター、8はマスク、9は基板、10は形成され
た重合膜、11は基板加熱機構、12は膜厚モニター、
13は真空ポンプを示す。
【0021】以下の実施例では基板としてインジウム酸
化錫による透明電極が形成されたガラス基板を用い、モ
ノマー1としてテトラカルボン酸二無水物、モノマー2
としてジアミン、モノマー3として長鎖アルキル基を有
するカルボン酸またはアミンを用いた。
【0022】まず所定の原料モノマー1,2,3をそれ
ぞれ真空槽中の蒸発皿2に別々にセットし、続いて基板
及びマスクを所定の位置にセットする。その後、真空槽
に蓋をし真空ポンプを用いて真空槽内を10-1Pa以下
の真空状態にする。続いて基板を40℃に加熱し、モノ
マー1を160℃、モノマー2を140℃、モノマー3
がアルキルアミンのとき25℃、アルキルジカルボン酸
のとき40℃に加熱する。三種類のモノマーが所定の温
度に達したらシャッターを開け、蒸着を開始する。膜厚
が600〜1000Åに達したらシャッターを閉じ、原
料モノマー及び基板の温度を下げ、真空槽内を大気圧に
戻し、基板を取り出す。この基板は200℃で30分間
加熱しイミド化を完了さす。このようにして形成された
基板をラビング法によって配向処理し、洗浄した後スペ
ーサを散布し、周囲をシールして貼合わせ、焼成した
後、液晶を注入し、注入口を封しセル厚5μmのTN配
向の液晶セルを得た。
【0023】実施例1〜8及び比較例1,2に使用した
原料モノマーの組み合せを表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】次に表2に実施例及び比較例で得られた電
圧保持率、残留直流電圧、配向均一性及びプレティルト
角のデータを示した。
【0026】
【表2】
【0027】ここで電圧保持率としては4V、50μs
の電界パルスを印加し、16.7ms後に電圧を保持し
た割合を、残留直流電圧としてはDC2V、AC3V3
0Hzの電界を30分印加した後に残留した直流電圧と
した。この表から分かるように実施例はいずれも比較例
と比較し他の特性を劣化させる事なくプレティルト角が
大きくなっていることが分かる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、良好な電圧保持特性と
残留直流電圧特性を有し、かつ大きなプレティルト角と
有する液晶用配向膜が得られ、これを用いて信頼性、表
示特性に優れた液晶表示素子を得ることができる。特に
非線形素子を有するアクティブマトリクス液晶表示素子
へ利用する場合には非常に信頼性、表示特性が向上す
る。また調光ガラス、電気一光信号変換素子などに用い
た場合でも安定して良好な特性を発揮できるデバイスと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空蒸着重合装置の概略図である。
【符号の説明】
1 真空槽 2 蒸発皿 3〜5 原料モノマー1〜3 6 蒸発源ヒーター 7 シャッター 8 マスク 9 基板 10 形成された重合膜 11 基板加熱機構 12 膜圧モニター 13 真空ポンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テトラカルボン酸とジアミンとを長鎖ア
    ルキルアミンまたは長鎖アルキルジカルボン酸無水物の
    存在下真空蒸着重合法を用いてポリイミド配向膜を形成
    することからなる液晶用配向膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 長鎖アルキルアミンあるいはアルキルジ
    カルボン酸無水物における長鎖アルキルが炭素数8〜2
    5である請求項1記載の液晶配向膜。
JP6027792A 1992-03-17 1992-03-17 液晶用配向膜の製造方法 Pending JPH05265006A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0826434A1 (en) * 1996-07-31 1998-03-04 Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare Process and apparatus for preparing thin films of polymers and composite materials on different kind of substrates
WO2000043833A1 (fr) * 1999-01-22 2000-07-27 Hitachi, Ltd. Element d'afficheur a cristaux liquides
US9162252B2 (en) 2012-05-28 2015-10-20 Tokyo Electron Limited Film forming method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0826434A1 (en) * 1996-07-31 1998-03-04 Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare Process and apparatus for preparing thin films of polymers and composite materials on different kind of substrates
WO2000043833A1 (fr) * 1999-01-22 2000-07-27 Hitachi, Ltd. Element d'afficheur a cristaux liquides
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