JPH05289087A

JPH05289087A - 液晶表示素子用配向膜

Info

Publication number: JPH05289087A
Application number: JP9305492A
Authority: JP
Inventors: Sumitoshi Asakuma; 純俊朝隈; Toshimasa Eguchi; 敏正江口
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【構成】分子中にフッ素原子およびシリコン原子を含
むポリイミド系樹脂により形成された液晶配向膜。【効果】ラビング条件変化によるプレティルト角変化
が小さく、広いマージンで高いプレティルト角を与える
ことにより優れた視覚特性を示す液晶表示装置を安定し
て提供する液晶表示素子用配向膜を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置の配向膜に
関するものである。さらに詳しくは、ラビング条件変化
によるプレティルト角変化が小さく、広いマージンで高
いプレティルト角を与えることにより優れた視覚特性を
示す液晶表示装置を安定して提供する液晶表示素子用配
向膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイの配向膜として
ポリビニルアルコールやポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂の様な有機高分子フィルムを使用する方法が知られて
いる。特に、ポリイミド樹脂は各種の液晶を配向させる
働きを有し、かつ耐熱性等にも優れていることから液晶
配向膜として広く用いられている。一方、近年注目を集
めている液晶表示素子として、コントラストや視覚特性
が優れているSTNモード表示素子や強誘電液晶表示素子
があるが、これらにおいては安定した高いプレティルト
角が求められ、現在では無機の斜方蒸着膜や特殊なポリ
イミド膜（特開平1-180518号、特開昭62-127827号公報
等）が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、無機の斜方蒸
着膜は工程上煩雑であり生産性が悪く、かつ液晶選択性
が大きいという問題がある。一方、従来のポリイミド膜
はプレティルト角のラビング条件依存性が大きく、高い
プレティルト角を与えるためには非常に弱いラビングを
行なっており、これが生産歩留りを低下させる原因とな
っている。その中で、分子中にフッ素原子を有するポリ
イミドは特にその現象が顕著であり、ラビング条件が変
わることによるプレティルト角の変化がない配向膜が求
められている。本発明は上記欠点を解決し、ラビング条
件によらず安定した高いプレティルト角を与える液晶表
示素子用配向膜を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、分子中にフッ
素原子およびシリコン原子を含むポリイミド系樹脂によ
り形成された液晶配向膜である。

【０００５】

【作用】フッ素原子を含むポリイミド配向膜は、弱いラ
ビング条件では比較的高いプレティルト角を与えるが、
強くラビングするとプレティルト角は急激に低下する。
生産工程的には弱いラビング条件は再現性に乏しいた
め、比較的強い条件でのラビングを行なうことが望まれ
る。

【０００６】フッ素原子を含むポリイミド配向膜のこの
ようなプレティルト角のラビング条件依存性は、ラビン
グ操作による配向膜表面の変化によるものである。一般
的に、表面エネルギーが低い配向膜ほど高いプレティル
ト角を与えるが、フッ素原子を含むポリイミド配向膜は
ラビング処理前の状態では表面にフッ素原子が偏在して
おり、そのため低い表面エネルギーを有している。しか
し、ラビング処理をすることにより、表面に偏在してい
たフッ素がなくなり表面エネルギーも高くなることから
プレティルト角が低下し、その程度はラビング条件（強
弱）にも非常に敏感である。以上のような現象があるこ
とから、フッ素原子を含むポリイミド配向膜において
は、ラビング布の消耗等によるラビング条件の微妙な変
化でもプレティルト角が変化してしまう。

【０００７】一方、本発明における分子中にフッ素原子
およびシリコン原子を含むポリイミド系樹脂からなる液
晶配向膜はラビング条件を変えても表面エネルギーはほ
とんど変化せず、プレティルト角も安定した高い値を与
える。

【０００８】フッ素原子とシリコン原子を含むポリイミ
ド系樹脂としては、例えば以下に示したような原料を用
いて得られる。すなわち、フッ素原子を含むジアミノ化
合物としては、

【０００９】

【化１】

【００１０】等の化合物、酸無水物としては、

【００１１】

【化２】

【００１２】等の化合物があげられる。また、シリコン
原子を含む化合物としては、式（7）で示したジアミノ
化合物

【００１３】

【化３】

【００１４】あるいは、式（8）で示した酸無水物化合
物

【００１５】

【化４】

【００１６】等がある。本発明で用いるポリイミド系樹
脂は、上述のようなフッ素或いはシリコン原子を結合し
ているジアミンや酸無水物をポリイミド系樹脂製造原料
の一部又は全部に用いることによって得られる。フッ素
及びシリコン原子の導入は、ジアミン及び酸無水物の両
方或いは一方にフッ素或いはシリコンの結合したものを
必要量導入できるように用い、フッ素或いはシリコン原
子を含まないジアミンや酸無水物をポリイミド系樹脂の
必要な特性に合わせて適宜併用することができる。ポリ
イミド系樹脂中に含まれるフッ素及びシリコン原子の量
は、フッ素原子は１重量％以上、好ましくは３重量％以
上、シリコン原子は0.5重量％以上、好ましくは２重量
％以上必要であり、フッ素及びシリコン原子の量が上記
値より少ないと安定した高いプレティルト角を保持する
ことができない。

【００１７】また、フッ素あるいはシリコン原子を含ま
ないジアミン、酸無水物を上で示したフッ素およびシリ
コン原子を含む化合物と共重合する際に、それらの例と
しては、ジアミン化合物では、ｍ-フェニレンジアミ
ン、ｐ-フェニレンジアミン、4,4'-ジアミノジフェニ
ルエーテル、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、3,3'-ジ
アミノジフェニルエーテル、3,3'-ジアミノジフェニル
メタン、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル、3,4'-ジア
ミノジフェニルメタン、2,4-ジアミノトルエン、1,3―
ビス(3―アミノフェノキシベンゼン)、1,4―ビス(3―ア
ミノフェノキシベンゼン)、 1,3―ビス(4―アミノフェ
ノキシベンゼン)、2,2―ビス(4―(4―アミノフェノキ
シ)フェニル)プロパンなどの芳香族系化合物、または4,
4'-ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4-ジアミノシ
クロヘキサン等の脂肪族化合物がある。

【００１８】酸無水物としては、4,4'-オキシジフタル
酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'- ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3',4'-ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテ
トラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカ
ルボン酸二無水物などの芳香族系化合物、またはシクロ
ペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテト
ラカルボン酸二無水物などの脂肪族系化合物が挙げられ
る。

【００１９】これらのジアミン、酸無水物は、１種また
は２種以上併用して使用することができる。

【００２０】以上示した原料は、通常N-メチル-2-ピロ
リドン、N,N-ジメチルアセトアミド、クレゾール、γ-
ブチロラクトン等の溶媒中で重合される。このように合
成された樹脂は、ポリイミドの前駆体であるポリアミド
酸の状態の場合、もしくは脱水イミド化されたポリイミ
ドの場合があり、液晶配向膜を形成させるためには、前
者のポリアミド酸の場合は、透明電極基板上に塗膜を形
成させた後通常150℃以上の温度で焼成することにより
イミド化を行ない、また後者の場合は既にイミド化され
たいわゆる溶媒可溶性ポリイミドであるため、このポリ
イミド溶液を透明電極基板上に塗布した後に加熱により
溶媒を除去し、ポリイミド配向膜とするものである。

【００２１】以上に示したようなフッ素およびシリコン
原子を含んだ原料を必須成分として得られたポリイミド
樹脂を液晶配向膜として用いた場合、塗膜を形成しラビ
ング操作を行なう前は膜表面はフッ素原子が偏在してい
るが、ラビング処理を行なった後はフッ素原子に代わっ
て表面にシリコン原子が偏在するようになる。このよう
に、ラビング処理後でも表面はシリコーン層に覆われて
いるため低い表面エネルギーを与え、安定した高いプレ
ティルト角を与える。さらに、ラビング条件を変化させ
ても、フッ素およびシリコンの表面への偏在の状態が若
干変化するのみで、表面エネルギーはほとんど変わらな
いことからプレティルト角の変化もほとんどない。

【００２２】

【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるもの
ではない。

【００２３】（実施例）温度計、攪拌機、原料仕込口及
び乾燥窒素ガス導入口を備えた500ml四つ口セパラブル
フラスコに、ピロメリット酸二無水物35.31ｇ（0.162mo
l）、脱水N-メチル-2-ピロリドン240ｇを入れ、乾燥窒
素気流下攪拌した。反応系の温度を20℃に保ちながらビ
スアミノプロピルポリジメチルシロキサン（式（7）に
おいてｍ=5）12.00ｇ（0.0217mol）を反応させた後、そ
こに2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサ
フルオロプロパン72.69ｇ（0.140mol）及び脱水N-メチ
ル-2-ピロリドン40.33ｇを添加し、さらに攪拌を180分
行なうことにより黄褐色の粘稠なポリアミド酸溶液を得
た。上で得られた溶液を粘度が30mPa・sになるまでN-メ
チル-2-ピロリドンで希釈し、透明電極付きガラス基板
の透明電極面にスピンコーターにより塗布、180℃にて1
時間焼成して約1000オングストロームの塗膜を形成させ
た。引き続き塗膜面をラビングマシーンにより、ラビン
グ布の毛先埋め込み量を表１のように変化させてラビン
グし、２枚の基板を20μｍのギャップで張り合わせた後
液晶（メルク社製、ZLI-1132）を注入してセルを作製し
た。これらのセルにおける液晶のプレティルト角をクリ
スタルローテーション法により測定した結果を表１に示
す。

【００２４】（比較例１）実施例１と同様な反応装置
に、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサ
フルオロプロパン72.69ｇ（0.140mol）、脱水N-メチル-
2-ピロリドン500ｇを入れ、乾燥窒素気流下攪拌した。
反応系の温度を20℃に保った状態でピロメリット酸二無
水物30.54ｇ（0.140mol）及び脱水N-メチル-2-ピロリド
ン85ｇを添加し、攪拌を5時間行なうことにより黄褐色
の粘稠なポリアミド酸溶液を得た。ここで得られたポリ
アミド酸はフッ素原子のみを含み、シリコン原子は含ま
れていない。配向膜を実施例１と同様に形成し（但し焼
成条件は220℃／１時間とした）、液晶セルをラビング
条件（毛先埋め込み量）を変えて作製した。これらのセ
ルのプレティルト角を測定した結果を表１に示す。

【００２５】（比較例２）実施例１と同様な反応装置
に、ピロメリット酸二無水物38ｇ（0.174mol）、脱水N-
メチル-2-ピロリドン240ｇを入れ、乾燥窒素気流下攪拌
した。反応系の温度を20℃に保ちながらビスアミノプロ
ピルポリジメチルシロキサン（式（7）においてｍ=7.
6）24.03ｇ（0.0327mol）を反応させた後、そこに2,2―
ビス(4―(4―アミノフェノキシ)フェニル)プロパン58.1
1ｇ（0.1416mol）及び脱水N-メチル-2-ピロリドン40.33
ｇを添加し、さらに攪拌を180分行なうことにより黄褐
色の粘稠なポリアミド酸溶液を得た。ここで得られたポ
リアミド酸はシリコン原子のみを含み、フッ素原子は含
まれていない。配向膜を実施例１と同様に形成し、液晶
セルをラビング条件（毛先埋め込み量）を変えて作製し
た。これらのセルのプレティルト角を測定した結果を表
１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明の液晶配向膜を液晶表示素子に用
いることにより、液晶のプレティルト角がラビング条件
により殆ど変化しないため、安定した表示特性の素子が
高い生産性で製造できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子中にフッ素原子およびシリコン原子
を含むポリイミド系樹脂により形成された液晶配向膜。