JPH06289395A - Liquid crystal display element and formation of its horizontally oriented film - Google Patents

Liquid crystal display element and formation of its horizontally oriented film

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JPH06289395A
JPH06289395A JP7264393A JP7264393A JPH06289395A JP H06289395 A JPH06289395 A JP H06289395A JP 7264393 A JP7264393 A JP 7264393A JP 7264393 A JP7264393 A JP 7264393A JP H06289395 A JPH06289395 A JP H06289395A
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JP
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liquid crystal
film
films
monomolecular
horizontal alignment
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JP7264393A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Nakajima
靖 中島
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the liquid crystal display device which is free from a defect in initial orientation of a liquid crystal and a defect in reverse tilt discrimination orientation at the time of impression of a driving voltage and has good display quality by orienting liquid crystal molecules by providing these molecules with a desired pretilt angle as the liquid crystal display element formed with horizontally oriented films consisting of polyimide by an LB method. CONSTITUTION:The horizontally oriented films 8, 9 consisting of polyimide films formed by laminating monomolecular films of amphiphatic compds. having hydrophobic groups and hydrophilic groups by the LB method and subjecting the laminated films to an imidization treatment are so formed by controlling the number of lamination of the monomolecular films that the long chain alkyl groups per unit area remain at a prescribed ratio. The liquid crystal molecules A are oriented at the pretilt angle phi meeting the remaining ratio of the long chain alkyl groups per unit areas of the horizontally oriented films 8, 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶分子を水平方向に
配向させた液晶表示素子およびその水平配向膜の形成方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are horizontally aligned and a method for forming a horizontal alignment film thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶分子を水平方向に配向させた液晶表
示素子には、TN(ツイステッド・ネマティック)モー
ドのもの、STN(スーパー・ツイステッド・ネマティ
ック)モードのもの、ECB(電界制御型複屈折)モー
ドのうちの水平配向型のもの、強誘電性液晶または反強
誘電性液晶を用いたもの等がある。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices in which liquid crystal molecules are horizontally aligned include TN (twisted nematic) mode, STN (super twisted nematic) mode, and ECB (electric field control birefringence). Among the modes, there are horizontal alignment type, modes using ferroelectric liquid crystal or anti-ferroelectric liquid crystal, and the like.

【0003】これらの液晶表示素子は、液晶層をはさん
で対向する一対の透明基板の互いに対向する面に、透明
電極と、液晶分子を水平方向に配向させるための水平配
向膜とを形成した構成となっている。
In these liquid crystal display elements, a transparent electrode and a horizontal alignment film for horizontally aligning liquid crystal molecules are formed on the surfaces of a pair of transparent substrates which face each other with a liquid crystal layer in between and which face each other. It is composed.

【0004】これらの液晶素子の基板上に設けられる水
平配向膜は、従来、基板上にポリイミド等を塗布してそ
の膜面をラビング処理する方法、または基板上に酸化硅
素(Si O2 )等を斜方蒸着する方法によって形成され
ていたが、最近では、ラングミュア・ブロジェット(La
ngumuir-Blodgett)法によってポリイミド膜からなる水
平配向膜を形成する方法が採用されるようになってきて
いる。
The horizontal alignment film provided on the substrate of these liquid crystal elements is conventionally a method of applying polyimide or the like on the substrate and rubbing the film surface, or silicon oxide (SiO 2 ) or the like on the substrate. Was formed by the method of oblique vapor deposition, but recently, Langmuir-Blodgett (La
A method of forming a horizontal alignment film made of a polyimide film by the ngumuir-Blodgett method has been adopted.

【0005】上記ラングミュア・ブロジェット法(以
下、LB法と記す)は、静水面上に単分子膜を作り、あ
らかじめ水中に垂直に浸漬させておいた基板を一定速度
で引上げながら、水面上の単分子膜を基板上に被着させ
てゆく方法である。
In the Langmuir-Blodgett method (hereinafter referred to as the LB method), a monomolecular film is formed on a still water surface, and a substrate previously immersed in water vertically is pulled up at a constant speed while being pulled up on the water surface. This is a method of depositing a monomolecular film on a substrate.

【0006】このLB法によるポリイミド膜の形成は、
疎水性基と親水性基を有する両親媒性化合物、例えばポ
リアミック酸と長鎖アルキル基を有するアミンとをイオ
ン結合反応させてなるポリアミック酸誘導体化合物の単
分子膜をLB法により基板上に被着させる工程を複数回
繰返して前記単分子膜を基板上に積層し、この積層膜を
イミド化処理してポリイミド膜とする方法で行なわれて
いる。
The formation of the polyimide film by the LB method is
An amphipathic compound having a hydrophobic group and a hydrophilic group, for example, a monomolecular film of a polyamic acid derivative compound obtained by subjecting a polyamic acid and an amine having a long-chain alkyl group to an ionic bond reaction is deposited on a substrate by the LB method. This step is repeated a plurality of times to stack the monomolecular film on the substrate, and the stacked film is imidized to form a polyimide film.

【0007】上記LB法によって基板上に被着された両
親媒性化合物の単分子膜は、分子長の長い分子が基板の
引上げ方向に沿って並んでいるため、この単分子膜の積
層膜をイミド化したポリイミド膜は、液晶分子を一方向
に均一に配向させる配向性をもっており、したがって、
その膜面をラビング処理することなく、このポリイミド
膜をそのまま水平配向膜とすることができる。
In the monomolecular film of the amphipathic compound deposited on the substrate by the above-mentioned LB method, since molecules having a long molecular length are arranged along the pulling direction of the substrate, a laminated film of this monomolecular film is formed. The imidized polyimide film has an orientation property of uniformly aligning liquid crystal molecules in one direction, and therefore,
This polyimide film can be directly used as a horizontal alignment film without rubbing the film surface.

【0008】ところで、液晶表示素子においては、液晶
分子の配向状態が液晶表示素子の電気光学特性に大きく
影響するため、良好な表示を得るには、液晶分子の配向
の安定性を良くしてやる必要がある。
In the liquid crystal display element, the alignment state of the liquid crystal molecules has a great influence on the electro-optical characteristics of the liquid crystal display element. Therefore, in order to obtain a good display, it is necessary to improve the stability of the alignment of the liquid crystal molecules. is there.

【0009】この液晶分子の配向の安定性を左右する重
要な要素は、配向膜によって与えられる液晶分子のプレ
チルト角(液晶分子の長軸が基板面に対してなす角度)
であり、このプレチルト角が大きいほど、液晶分子の配
向の安定性が良くなる。
The important factor that influences the stability of the alignment of the liquid crystal molecules is the pretilt angle of the liquid crystal molecules given by the alignment film (the angle formed by the long axis of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface).
Therefore, the larger the pretilt angle, the better the stability of the alignment of the liquid crystal molecules.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記L
B法により水平配向膜を形成する場合、従来は、上記両
親媒性化合物の単分子膜の積層数を、被着面を均一に覆
った配向膜が得られるように決定している。この配向膜
は、液晶分子がプレチルトしない(プレチルト角0°)
状態で配向する。
However, the above L
When the horizontal alignment film is formed by the B method, conventionally, the number of laminated monomolecular films of the amphipathic compound is determined so that an alignment film uniformly covering the adhered surface can be obtained. In this alignment film, liquid crystal molecules do not pretilt (pretilt angle 0 °)
Orient in the state.

【0011】このため、従来の液晶表示素子は、液晶の
初期配向不良を生じたり、駆動電圧印加時にリバースチ
ルトディスクリネーション配向不良を発生したりすると
いう問題をもっていた。
Therefore, the conventional liquid crystal display element has a problem that the initial alignment failure of the liquid crystal occurs or the reverse tilt disclination alignment failure occurs when the driving voltage is applied.

【0012】本発明は、LB法によりポリイミドからな
る水平配向膜を形成した液晶表示素子として、液晶分子
を所望のプレチルト角をもたせて配向させた、液晶の初
期配向不良や駆動電圧印加時のリバースチルトディスク
リネーション配向不良等がない良好な表示品質の液晶表
示素子を提供するとともに、あわせて、その水平配向膜
の形成方法を提供することを目的としたものである。
The present invention is a liquid crystal display device in which a horizontal alignment film made of polyimide is formed by the LB method, in which liquid crystal molecules are aligned with a desired pretilt angle, and the initial alignment failure of the liquid crystal and the reverse when a driving voltage is applied. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having good display quality without tilt disclination alignment defects and a method of forming a horizontal alignment film thereof.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、液晶層をはさんで対向する一対の透明基板の互いに
対向する面に、透明電極と、LB法により疎水性基と親
水性基を有する両親媒性化合物の単分子膜を積層してこ
の積層膜をイミド化処理したポリイミド膜からなる水平
配向膜とを形成してなり、かつ、前記水平配向膜は、前
記単分子膜の積層数を制御して単位面積当たりに前記疎
水性基が所定の割合で残留するように形成されており、
液晶分子が、前記水平配向膜の単位面積当たりの疎水性
基残留割合に応じたプレチルト角をもって配向している
ことを特徴とするものである。
A liquid crystal display element of the present invention comprises a transparent electrode, a hydrophobic group and a hydrophilic group by the LB method, on the surfaces of a pair of transparent substrates facing each other across a liquid crystal layer. And a horizontal alignment film made of a polyimide film obtained by imidizing the laminated film by laminating monomolecular films of an amphipathic compound having, and the horizontal alignment film is a stack of the monomolecular films. The hydrophobic group is formed so as to remain at a predetermined ratio per unit area by controlling the number,
It is characterized in that the liquid crystal molecules are aligned with a pretilt angle according to the residual ratio of the hydrophobic groups per unit area of the horizontal alignment film.

【0014】また、本発明の水平配向膜の形成方法は、
透明電極を形成した透明基板上に、LB法により疎水性
基を有する原料物質と親水性基を有する原料物質を所定
の割合で混合してなる両親媒性化合物の単分子膜を積層
し、この積層膜を所定の条件でイミド化処理してポリイ
ミド膜からなる水平配向膜を形成する方法であって、前
記単分子膜の積層数を制御し、単位面積当たりに前記疎
水性基を所定の割合で残留させたポリイミド膜からなる
水平配向膜を得ることを特徴とするものである。
The method for forming a horizontal alignment film of the present invention is
A monomolecular film of an amphipathic compound obtained by mixing a raw material having a hydrophobic group and a raw material having a hydrophilic group in a predetermined ratio by a LB method is laminated on a transparent substrate on which a transparent electrode is formed. A method of forming a horizontal alignment film made of a polyimide film by imidizing a laminated film under predetermined conditions, wherein the number of laminated monomolecular films is controlled, and the hydrophobic group has a predetermined ratio per unit area. The method is characterized in that a horizontal alignment film made of the polyimide film left over in step 1 is obtained.

【0015】[0015]

【作用】すなわち、本発明の液晶表示素子は、LB法に
より形成するポリイミド膜からなる水平配向膜を、その
単位面積当たりに疎水性基が所定の割合で残留するよう
に両親媒性化合物の単分子膜の積層数を制御して形成し
たものであり、水平配向膜の単位面積当たりの疎水性基
の残留割合を多くするほど、配向膜の表面張力が小さく
なり、液晶分子が、前記表面張力に応じたプレチルト角
をもって水平配向する。
That is, in the liquid crystal display device of the present invention, a horizontal alignment film made of a polyimide film formed by the LB method is used as a unit of an amphipathic compound so that hydrophobic groups remain at a predetermined ratio per unit area. It is formed by controlling the number of laminated molecular films, and the larger the residual ratio of the hydrophobic group per unit area of the horizontal alignment film, the smaller the surface tension of the alignment film, and the liquid crystal molecules are Horizontally oriented with a pre-tilt angle according to.

【0016】このため、前記単分子膜の積層数を制御す
ることにより、上記水平配向膜の単位面積当たりの疎水
性基の残留割合を制御して、液晶分子を所定のプレチル
ト角をもたせて配向させる配向膜を得ることができ、こ
の配向膜を用いることにより、液晶の初期配向不良や駆
動電圧印加時のリバースチルトディスクリネーション配
向不良等がない良好な表示品質を得ることができる。
Therefore, by controlling the number of stacked monomolecular films, the residual ratio of the hydrophobic groups per unit area of the horizontal alignment film is controlled to align the liquid crystal molecules with a predetermined pretilt angle. It is possible to obtain an alignment film to be used, and by using this alignment film, it is possible to obtain good display quality without initial alignment defect of liquid crystal or reverse tilt disclination alignment defect when a drive voltage is applied.

【0017】また、本発明の水平配向膜の形成方法は、
LB法により両親媒性化合物の単分子膜を積層する際
に、この単分子膜の積層数を制御することにより、前記
単分子膜の積層膜をイミド化処理して形成するポリイミ
ド膜の疎水性基の残留割合を制御するものであり、前記
両親媒性化合物の原料物質の混合比とそのイミド化条件
を決め、それらに応じて前記単分子膜の積層数を制御す
ることにより、前記ポリイミド膜の疎水性基残留割合が
決まるため、液晶分子を所望のプレチルト角をもたせて
配向させる水平配向膜を得ることができる。
The method of forming a horizontal alignment film of the present invention is
When a monomolecular film of an amphipathic compound is laminated by the LB method, by controlling the number of laminated monomolecular films, the hydrophobicity of a polyimide film formed by imidizing the monomolecular film It controls the residual ratio of the group, determines the mixing ratio of the raw material of the amphipathic compound and its imidization conditions, by controlling the number of lamination of the monomolecular film according to them, the polyimide film Since the residual ratio of the hydrophobic group is determined, it is possible to obtain a horizontal alignment film that aligns liquid crystal molecules with a desired pretilt angle.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は液晶表示素子の断面図である。この
液晶表示素子は、ガラス等からなる一対の透明基板1,
2を枠状のシール材3を介して接合し、この両基板1,
2間のシール材3で囲まれた領域に液晶を封入したもの
で、両基板1,2の互いに対向する面にはそれぞれ、透
明電極4,5が形成されている。また、この両基板1,
2の電極形成面は、酸化硅素(Si O2 )等からなる透
明な絶縁膜6,7で覆われており、この絶縁膜6,7の
上に水平配向膜8,9が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display element. This liquid crystal display element includes a pair of transparent substrates 1 made of glass or the like.
2 are joined via a frame-shaped sealing material 3, and both substrates 1,
Liquid crystal is sealed in a region surrounded by the seal material 3 between the two, and transparent electrodes 4 and 5 are formed on the surfaces of the substrates 1 and 2 facing each other. Also, both of these substrates 1,
The electrode forming surface of No. 2 is covered with transparent insulating films 6 and 7 made of silicon oxide (SiO 2 ), etc., and horizontal alignment films 8 and 9 are formed on the insulating films 6 and 7. .

【0020】なお、この液晶表示素子は、TNモードま
たはSTNモードのものであり、両基板1,2間に封入
された液晶の分子Aは、両基板1,2側の配向膜8,9
の近傍の液晶分子Aの各配向方向を前記配向膜8,9で
規制され、両基板1,2間において所定のツイスト角で
ツイスト配向している。ただし、図1では、便宜上、液
晶分子Aをツイスト配向していない状態で示している。
This liquid crystal display device is of a TN mode or STN mode, and the molecules A of the liquid crystal enclosed between the substrates 1 and 2 are oriented films 8 and 9 on the substrates 1 and 2 side.
The respective alignment directions of the liquid crystal molecules A in the vicinity of are regulated by the alignment films 8 and 9, and the substrates 1 and 2 are twist-aligned at a predetermined twist angle. However, in FIG. 1, for convenience, the liquid crystal molecules A are not twisted.

【0021】上記水平配向膜8,9は、いずれも、疎水
性基と親水性基を有する両親媒性化合物、例えば、ポリ
アミック酸と長鎖アルキル基を有するアミン(以下、長
鎖アルキルアミンという)とを反応させてなる化合物の
単分子膜を数層〜数十層に重ねて被着させた膜をイミド
化したポリイミド膜からなっている。
Each of the horizontal alignment films 8 and 9 is an amphipathic compound having a hydrophobic group and a hydrophilic group, for example, an amine having a polyamic acid and a long-chain alkyl group (hereinafter referred to as a long-chain alkylamine). It is composed of a polyimide film obtained by imidizing a film obtained by stacking several monolayers of a compound obtained by reacting with and several layers to several tens of layers.

【0022】この水平配向膜8,9は、次のような方法
で形成する。なお、ここでは、一方の基板1に設ける水
平配向膜8の形成について説明するが、他方の基板2に
設ける水平配向膜9も同様にして形成する。
The horizontal alignment films 8 and 9 are formed by the following method. Although the formation of the horizontal alignment film 8 provided on one substrate 1 will be described here, the horizontal alignment film 9 provided on the other substrate 2 is also formed in the same manner.

【0023】上記ポリアミック酸は、下記の[化3]の
構造式で表わされ、このポリアミック酸は、[化1]の
構造式で表わされるテトラカルボン酸二無水物と、[化
2]の構造式で表わされるジアミンとを合成して得られ
る。
The above polyamic acid is represented by the following structural formula [Chemical Formula 3], and this polyamic acid is composed of the tetracarboxylic dianhydride represented by the structural formula [Chemical Formula 1] and [Chemical Formula 2]. It is obtained by synthesizing the diamine represented by the structural formula.

【0024】[0024]

【化1】 [Chemical 1]

【0025】[0025]

【化2】 [Chemical 2]

【0026】[0026]

【化3】 [Chemical 3]

【0027】また、上記長鎖アルキルアミンは、親水性
をもつポリアミック酸に疎水性を付与するためのもので
あり、この長鎖アルキルアミンは次の[化4]の構造式
で表わされる。
The long-chain alkylamine is for imparting hydrophobicity to the hydrophilic polyamic acid, and the long-chain alkylamine is represented by the following structural formula [Chemical formula 4].

【0028】[0028]

【化4】 [Chemical 4]

【0029】上記ポリアミック酸を溶媒に溶かした溶液
と、上記長鎖アルキルアミンを同じ溶媒に溶かした溶液
とを所定の割合で混合し、ポリアミック酸と長鎖アルキ
ルアミンとをイオン結合反応させて、下記の[化5]の
構造式で表わされるポリアミック酸誘導体化合物(ポリ
アミック酸塩)の溶液を作成する。なお、上記ポリアミ
ック酸および長鎖アルキルアミンの溶媒としては、NM
P(N−メチル−2−ピロリジノン)とベンゼンを1:
1の割合で混合した混合溶媒を用いる。
A solution prepared by dissolving the polyamic acid in a solvent and a solution prepared by dissolving the long-chain alkylamine in the same solvent are mixed at a predetermined ratio to cause an ionic bond reaction between the polyamic acid and the long-chain alkylamine, A solution of a polyamic acid derivative compound (polyamic acid salt) represented by the following structural formula [Chemical Formula 5] is prepared. The solvent for the polyamic acid and the long-chain alkylamine is NM.
P (N-methyl-2-pyrrolidinone) and benzene 1:
A mixed solvent mixed at a ratio of 1 is used.

【0030】[0030]

【化5】 [Chemical 5]

【0031】そして、上記水平配向膜8は、透明電極4
を形成しその上に絶縁膜6を形成した基板1上に、LB
法によって上記ポリアミック酸誘導体化合物の単分子膜
を所定層に積層し、この単分子膜の積層膜をイミド化処
理して形成する。図2は、基板1上にポリアミック酸誘
導体化合物の単分子膜をLB法によって被着させる方法
を示している。この単分子膜の被着は次のようにして行
なう。まず、上記基板1の単分子膜被着面(絶縁膜6
面)に親水性処理を施し、この基板1を水槽10内の水
中に垂直に浸漬させる。
The horizontal alignment film 8 is formed of the transparent electrode 4
LB is formed on the substrate 1 on which the insulating film 6 is formed.
A monomolecular film of the above polyamic acid derivative compound is laminated on a predetermined layer by the method, and the laminated film of the monomolecular film is imidized to form the film. FIG. 2 shows a method of depositing a monomolecular film of a polyamic acid derivative compound on the substrate 1 by the LB method. The deposition of this monomolecular film is performed as follows. First, the monomolecular film adhered surface of the substrate 1 (the insulating film 6
The substrate 1 is subjected to hydrophilic treatment, and the substrate 1 is vertically immersed in water in the water tank 10.

【0032】次に、水面高さに設けたバー状の移動バリ
ア11と基板1との間の水面上に上記ポリアミック酸誘
導体化合物の溶液を滴下して、その単分子膜aを水面上
に展開させる。
Next, the solution of the above polyamic acid derivative compound is dropped on the water surface between the bar-shaped moving barrier 11 provided at the water surface height and the substrate 1 to spread the monomolecular film a on the water surface. Let

【0033】次に、移動バリア11を基板方向に移動さ
せて水面上の単分子を密集させ、単分子膜aの表面圧を
一定圧(25dyn/cm)に調整した後、移動バリア11を
基板方向に一定速度(2mm/min)で移動させて単分子膜
aを基板方向に押しながら、これに同調させて基板1を
引上げて、水面上の単分子膜aを基板1上に被着させ
る。
Next, the moving barrier 11 is moved toward the substrate so that the single molecules on the water surface are densely packed and the surface pressure of the monomolecular film a is adjusted to a constant pressure (25 dyn / cm), and then the moving barrier 11 is placed on the substrate. The monomolecular film a is moved in a predetermined direction (2 mm / min) while pushing the monomolecular film a toward the substrate, and the substrate 1 is pulled up in synchronization with this to deposit the monomolecular film a on the water surface onto the substrate 1. .

【0034】このとき、水面上の単分子は、親水性をも
つ部分が親水性処理を施してある基板1に付着して引上
げられるため、単分子膜aは、分子がほぼ一方向に並ん
だ状態で基板1上に被着する。以下は、上記単分子膜a
の被着工程を繰返して、基板1上に上記単分子膜aを所
定層に積層する。
At this time, since the monomolecules on the water surface are pulled up by adhering to the substrate 1 whose hydrophilic portion has been subjected to the hydrophilic treatment, the monomolecular film a has the molecules arranged in almost one direction. In this state, it is deposited on the substrate 1. The following is the monolayer a
The above-mentioned deposition process is repeated to laminate the monomolecular film a on the substrate 1 into a predetermined layer.

【0035】このようにして基板1上にポリアミック酸
誘導体化合物の単分子膜aを積層した後は、200℃以
上で約1時間加熱する熱処理を行なう。この熱処理によ
り、基板1上の積層膜のイミド化が進み、アルキルアミ
ンが残留する水平配向膜8が形成される。
After laminating the monomolecular film a of the polyamic acid derivative compound on the substrate 1 in this manner, a heat treatment of heating at 200 ° C. or higher for about 1 hour is performed. By this heat treatment, imidization of the laminated film on the substrate 1 progresses, and the horizontal alignment film 8 in which the alkylamine remains is formed.

【0036】この場合、ポリアミック酸と長鎖アルキル
アミンとがイオン結合した化合物であるポリアミック酸
誘導体化合物の単分子積層膜は、そのアルキルアミンが
除去されるとともに脱水閉環され、次の[化6]のよう
な構造をもったポリイミドとなるようにイミド化される
が、そのイミド化が完結されずに、アルキルアミンが所
定の割合で残留する。このアルキルアミンの残留量は、
熱処理条件等を一定にした場合、単分子膜aの積層数に
よって変化する。したがって、単分子膜aの積層数を適
宜設定することによって長鎖アルキル基の残留割合を制
御することができる。
In this case, the monomolecular laminated film of the polyamic acid derivative compound, which is a compound in which the polyamic acid and the long-chain alkylamine are ion-bonded, is dehydrated and ring-closed while the alkylamine is removed. Although it is imidized to be a polyimide having a structure as described above, the imidization is not completed, and alkylamine remains at a predetermined ratio. The residual amount of this alkylamine is
When the heat treatment conditions and the like are constant, it changes depending on the number of stacked monomolecular films a. Therefore, the residual ratio of long-chain alkyl groups can be controlled by appropriately setting the number of stacked monomolecular films a.

【0037】[0037]

【化6】 [Chemical 6]

【0038】そして、上記液晶表示素子においては、そ
の両基板1,2のポリイミド膜からなる水平配向膜8,
9が、単分子膜aの積層数を適宜設定することにより、
その単位面積当たりの上記[化4]に示した長鎖アルキ
ルアミンにおける長鎖アルキル基R3 の残留割合を制御
して形成され、この水平配向膜8,9により液晶分子A
を所望のプレチルト角φをもって配向させている。
In the liquid crystal display device, the horizontal alignment film 8 made of a polyimide film on both substrates 1 and 2 is used.
9 is set by appropriately setting the number of laminated monomolecular films a,
The horizontal alignment films 8 and 9 are formed by controlling the residual ratio of the long-chain alkyl group R 3 in the long-chain alkylamine shown in [Chemical Formula 4] per unit area.
Are oriented with a desired pretilt angle φ.

【0039】図3および図4は、上記単分子膜aの積層
数を制御して形成したポリイミド膜からなる水平配向膜
8,9の長鎖アルキル基R3 の残留状態を模式的に示す
図であり、図3は単分子膜aの積層数が少ないときの長
鎖アルキル基残留状態、図4は単分子膜aの積層数を多
くしたときの長鎖アルキル基残留状態を示している。
FIGS. 3 and 4 are views schematically showing the residual state of the long-chain alkyl group R 3 of the horizontal alignment films 8 and 9 made of a polyimide film formed by controlling the number of laminated monomolecular films a. 3 shows the long-chain alkyl group residual state when the number of monomolecular films a laminated is small, and FIG. 4 shows the long-chain alkyl group residual state when the number of monomolecular films a laminated is large.

【0040】この図3および図4のように、上記LB法
により形成したポリイミド膜からなる水平配向膜8,9
の長鎖アルキル基R3 の残留割合は、上記単分子膜aの
積層数によって変化し、単分子膜aの積層数を多くする
ほど、長鎖アルキル基R3 の残留割合が増加するととも
に、その分布も均一になる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the horizontal alignment films 8 and 9 made of the polyimide film formed by the LB method.
The residual ratio of the long-chain alkyl group R 3 changes depending on the number of stacked monomolecular films a, and as the number of stacked monomolecular films a increases, the residual ratio of the long-chain alkyl group R 3 increases, The distribution is also uniform.

【0041】そして、上記液晶表示素子においては、L
B法により形成するポリイミド膜からなる水平配向膜
8,9を、上記単分子膜の積層数を制御して単位面積当
たりに長鎖アルキル基R3 が所定の割合で残留するよう
に形成しているため、液晶分子を所望のプレチルト角φ
をもたせて配向させることができる。
In the above liquid crystal display element, L
The horizontal alignment films 8 and 9 made of the polyimide film formed by the method B are formed so that the long-chain alkyl group R 3 remains at a predetermined ratio per unit area by controlling the number of laminated monomolecular films. Therefore, the liquid crystal molecules are set to the desired pretilt angle φ.
Can be oriented.

【0042】これは、上記長鎖アルキル基が疎水性をも
っているためであり、水平配向膜8,9の単位面積当た
りの長鎖アルキル基R3 の残留割合を多くするほど、配
向膜8,9の表面張力が小さくなり、液晶分子Aがプレ
チルト角φをもって配向する。
This is because the long-chain alkyl group has hydrophobicity, and as the residual ratio of the long-chain alkyl group R 3 per unit area of the horizontal alignment films 8 and 9 is increased, the alignment films 8 and 9 are increased. , The liquid crystal molecules A are aligned with a pretilt angle φ.

【0043】このため、上記単分子膜aの積層数を制御
して、水平配向膜8,9の単位面積当たりの長鎖アルキ
ル基R3 の残留割合を制御すれば、液晶分子Aを所望の
プレチルト角をもたせて配向させて、液晶の初期配向不
良や駆動電圧印加時のリバースチルトディスクリネーシ
ョン配向不良等がない良好な表示品質を得ることができ
る。
Therefore, by controlling the number of stacked monomolecular films a to control the residual ratio of the long-chain alkyl group R 3 per unit area of the horizontal alignment films 8 and 9, the liquid crystal molecule A is desired. By orienting with a pretilt angle, it is possible to obtain good display quality without initial alignment failure of liquid crystal or reverse tilt disclination alignment failure when a drive voltage is applied.

【0044】上記のような長鎖アルキル基残留割合の水
平配向膜8,9は、上記単分子膜aの積層数を、あらか
じめ設定されている前記ポリアミック酸誘導体化合物の
原料物質の混合比、つまりポリアミック酸と長鎖アルキ
ルアミンとの混合比とそのイミド化処理条件とに応じて
制御し、形成する。
In the horizontal alignment films 8 and 9 having the long-chain alkyl group residual ratio as described above, the number of laminated layers of the monomolecular film a is set to a preset mixing ratio of the raw material of the polyamic acid derivative compound, that is, The polyamic acid and the long-chain alkylamine are formed by controlling according to the mixing ratio and the imidization treatment conditions.

【0045】すなわち、この水平配向膜8,9の形成方
法は、LB法により上記ポリアミック酸誘導体化合物の
単分子膜aを積層する際に、この単分子膜aの積層数を
制御することにより、前記単分子膜aの積層膜をイミド
化処理して形成するポリイミド膜における長鎖アルキル
基R3 の残留割合を制御するものであり、前記単分子膜
aの積層数を、上記ポリアミック酸と長鎖アルキルアミ
ンとの混合比とそのイミド化条件とに応じて制御する
と、それに応じて前記ポリイミド膜の長鎖アルキル基残
留割合が決まるため、液晶分子Aを所望のプレチルト角
φをもたせて配向させる水平配向膜8,9を得ることが
できる。
That is, the horizontal alignment films 8 and 9 are formed by controlling the number of laminated monomolecular films a when laminating the monomolecular films a of the polyamic acid derivative compound by the LB method. It is intended to control the residual ratio of the long-chain alkyl group R 3 in the polyimide film formed by imidizing the laminated film of the monomolecular film a. When controlled according to the mixing ratio with the chain alkylamine and the imidization conditions thereof, the residual ratio of the long-chain alkyl groups in the polyimide film is determined accordingly, so that the liquid crystal molecules A are aligned with a desired pretilt angle φ. The horizontal alignment films 8 and 9 can be obtained.

【0046】図5は、上記単分子膜aの積層数と、ポリ
アミック酸と長鎖アルキルアミンとの混合比と、そのイ
ミド化温度と、形成された配向膜の表面張力との関係を
示しており、ここでは、ポリアミック酸と長鎖アルキル
アミンとの混合比(モル比)を、ポリアミック酸:長鎖
アルキルアミン=1:3と、ポリアミック酸:長鎖アル
キルアミン=1:5との二通りに選び、それぞれをイミ
ド化温度200℃でイミド化処理した例を示している。
FIG. 5 shows the relationship between the number of stacked monomolecular films a, the mixing ratio of polyamic acid and long-chain alkylamine, its imidization temperature, and the surface tension of the formed alignment film. Here, the mixing ratio (molar ratio) of the polyamic acid and the long-chain alkylamine is two, that is, polyamic acid: long-chain alkylamine = 1: 3 and polyamic acid: long-chain alkylamine = 1: 5. 2 shows an example in which each is imidized at an imidization temperature of 200 ° C.

【0047】この図5のように、ポリアミック酸と長鎖
アルキルアミンとの混合比を1:3にして形成したポリ
イミド膜からなる配向膜は、単分子膜aの積層数が18
層程度以下の場合は表面張力が大きすぎて液晶分子Aを
ほとんどプレチルトさせず(プレチルト角φ=0)、そ
れよりも単分子膜aの積層数を多くした場合に、液晶分
子Aをある程度のプレチルト角φ(例えば積層数が23
層の場合でφ=3.2°)をもって配向させる表面張力
になる。なお、この表面張力は、単分子膜aの積層数を
多くするほど小さくなり、それにともなって液晶分子A
のプレチルト角φが大きくなる。
As shown in FIG. 5, the alignment film made of the polyimide film formed with the mixing ratio of the polyamic acid and the long-chain alkylamine being 1: 3 has 18 monolayer films a.
When the number of layers is equal to or less than the number of layers, the surface tension is too large to pretilt the liquid crystal molecules A (pretilt angle φ = 0). Pretilt angle φ (for example, the number of stacked layers is 23
In the case of a layer, the surface tension for orientation is φ = 3.2 °. The surface tension becomes smaller as the number of stacked monomolecular films a increases, and accordingly, the liquid crystal molecules A
The pretilt angle φ of is increased.

【0048】また、ポリアミック酸と長鎖アルキルアミ
ンとの混合比を1:5にして形成したポリイミド膜から
なる配向膜は、単分子膜aの積層数が10層程度以下の
場合は表面張力が大きすぎて液晶分子Aをほとんどプレ
チルトさせないが、それよりも単分子膜aの積層数を多
くすると、液晶分子Aをプレチルト角φをもって配向さ
せる表面張力になる。この場合のプレチルト角φは、例
えば積層数が約11層の場合でφ=0.4°、積層数が
約17層以上の場合でφ=13°以上である。なお、こ
の場合も、配向膜の表面張力は単分子膜aの積層数を多
くするほど小さくなり、それにともなって液晶分子Aの
プレチルト角φが大きくなるが、積層数が約22層を越
えると、プレチルト角φが90°に近くなって、液晶分
子Aが垂直配向してしまう。
Further, the orientation film made of the polyimide film formed with the mixing ratio of the polyamic acid and the long-chain alkylamine being 1: 5 has a surface tension when the number of monomolecular films a is about 10 or less. It is too large to pretilt the liquid crystal molecules A, but if the number of stacked monomolecular films a is larger than that, the surface tension causes the liquid crystal molecules A to be aligned with the pretilt angle φ. In this case, the pretilt angle φ is, for example, φ = 0.4 ° when the number of stacked layers is about 11, and φ = 13 ° or more when the number of stacked layers is about 17 or more. Also in this case, the surface tension of the alignment film decreases as the number of stacked monomolecular films a increases, and the pretilt angle φ of the liquid crystal molecules A increases accordingly, but when the number of stacked layers exceeds about 22 layers. The pretilt angle φ approaches 90 °, and the liquid crystal molecules A are vertically aligned.

【0049】なお、ポリアミック酸に対する長鎖アルキ
ルアミンの量が3倍(混合比1:3)以下であっても、
単分子膜aの積層数をさらに多くすることによって液晶
分子Aのプレチルト配向させることができるが、単分子
膜aの積層数を多くすると、配向膜8,9が厚くなっ
て、印加電圧が配向膜において大きく降下する。
Even if the amount of the long-chain alkylamine with respect to the polyamic acid is 3 times or less (mixing ratio 1: 3),
The pretilt alignment of the liquid crystal molecules A can be performed by increasing the number of laminated monomolecular films a. However, when the number of laminated monomolecular films a is increased, the alignment films 8 and 9 become thicker and the applied voltage is aligned. It drops significantly at the membrane.

【0050】したがって、上記ポリアミック酸と長鎖ア
ルキルアミンとの混合比は、ポリアミック酸:長鎖アル
キルアミン=1:3〜1:5の範囲とするのが望まし
く、この範囲であれば、単分子膜aの積層数をあまり多
くすることなく、液晶分子Aを所望のプレチルト角φを
もたせて配向させる水平配向膜8,9を得ることができ
る。
Therefore, the mixing ratio of the polyamic acid and the long-chain alkylamine is preferably in the range of polyamic acid: long-chain alkylamine = 1: 3 to 1: 5. It is possible to obtain the horizontal alignment films 8 and 9 which align the liquid crystal molecules A with a desired pretilt angle φ without increasing the number of laminated films a.

【0051】なお、上記実施例では、単分子膜aの積層
膜のイミド化処理を熱処理によって行なっているが、こ
のイミド化処理は、酸無水物等の溶液による化学処理に
よっても、また前記化学処理と上記熱処理との両方を併
用して行なってもよく、その場合も、単分子膜aの積層
数を、ポリアミック酸と長鎖アルキルアミンとの混合比
とそのイミド化条件とに応じて制御すれば、液晶分子を
所望のプレチルト角をもたせて配向させる水平配向膜を
得ることができる。
In the above embodiment, the imidization treatment of the laminated film of the monomolecular film a is performed by heat treatment. However, this imidization treatment may be performed by chemical treatment with a solution of acid anhydride or the like. Both the treatment and the heat treatment may be performed in combination, and in that case also, the number of stacked monomolecular films a is controlled in accordance with the mixing ratio of the polyamic acid and the long-chain alkylamine and its imidization conditions. This makes it possible to obtain a horizontal alignment film that aligns liquid crystal molecules with a desired pretilt angle.

【0052】さらに、上記実施例では、疎水性基と親水
性基を有する両親媒性化合物として、ポリアミック酸と
長鎖アルキルアミンとを反応させてなるポリアミック酸
誘導体化合物を用いたが、使用する両親媒性化合物は、
イミド化処理によりポリイミドとなるものであれば、前
記ポリアミック酸誘導体化合物に限らない。
Furthermore, in the above-mentioned Examples, the polyamic acid derivative compound obtained by reacting polyamic acid with a long-chain alkylamine was used as the amphipathic compound having a hydrophobic group and a hydrophilic group. The amphiphilic compound is
The compound is not limited to the polyamic acid derivative compound as long as it can be converted into polyimide by imidization treatment.

【0053】また、上記実施例の液晶表示素子は、TN
モードまたはSTNモードのものであるが、本発明は、
ECB(電界制御型複屈折)モードのうちの水平配向型
の液晶表示素子や、強誘電性液晶または反強誘電性液晶
を用いた液晶表示素子等にも適用することができる。
In addition, the liquid crystal display device of the above embodiment is TN
Mode or STN mode, the present invention
The present invention can also be applied to a horizontal alignment type liquid crystal display element of an ECB (electric field control type birefringence) mode, a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal, and the like.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、LB法により
形成するポリイミド膜からなる水平配向膜を、その単位
面積当たりに疎水性基が所定の割合で残留するように両
親媒性化合物の単分子膜の積層数を制御して形成したも
のであるから、液晶分子を所望のプレチルト角をもたせ
て配向させて、液晶の初期配向不良や駆動電圧印加時の
リバースチルトディスクリネーション配向不良等がない
良好な表示品質を得ることができる。
In the liquid crystal display device of the present invention, a horizontal alignment film made of a polyimide film formed by the LB method is used as a unit of an amphipathic compound so that hydrophobic groups remain in a predetermined ratio per unit area. Since it is formed by controlling the number of laminated molecular films, liquid crystal molecules are aligned with a desired pretilt angle, and the initial alignment failure of the liquid crystal and the reverse tilt disclination alignment failure at the time of applying a drive voltage may occur. It is possible to obtain good display quality.

【0055】また、本発明の水平配向膜の形成方法は、
LB法により両親媒性化合物の単分子膜を積層する際
に、前記単分子膜の積層数をあらかじめ設定された原料
物質の混合比とそのイミド化条件とに応じて制御するこ
とにより、この単分子膜の積層膜をイミド化処理して形
成するポリイミド膜の長鎖アルキル基の残留割合を制御
するものであるため、液晶分子を所望のプレチルト角を
もたせて配向させる水平配向膜を容易に得ることができ
る。
The method for forming a horizontal alignment film of the present invention is
When laminating the monomolecular film of the amphipathic compound by the LB method, by controlling the laminated number of the monomolecular film according to a preset mixing ratio of the raw materials and its imidization condition, Since it controls the residual ratio of long-chain alkyl groups in a polyimide film formed by imidizing a laminated film of molecular films, it is easy to obtain a horizontal alignment film that aligns liquid crystal molecules with a desired pretilt angle. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の断面
図。
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display element showing an embodiment of the present invention.

【図2】LB法による基板上への単分子膜の積層法を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a method for laminating a monomolecular film on a substrate by the LB method.

【図3】単分子膜の積層数が少ない水平配向膜の長鎖ア
ルキル基R3 の残留状態を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a residual state of a long-chain alkyl group R 3 in a horizontal alignment film having a small number of laminated monomolecular films.

【図4】単分子膜の積層数が多い水平配向膜の長鎖アル
キル基R3 の残留状態を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a residual state of a long-chain alkyl group R 3 in a horizontal alignment film having a large number of laminated monomolecular films.

【図5】単分子膜の積層数と、両親媒性化合物の組成比
(ポリアミック酸と長鎖アルキルアミンとの混合比)
と、イミド化温度と、形成された配向膜の表面張力との
関係を示す図。
FIG. 5: Number of laminated monolayers and composition ratio of amphipathic compound (mixing ratio of polyamic acid and long-chain alkylamine)
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the imidization temperature and the surface tension of the formed alignment film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…基板 4,5…電極 6,7…絶縁膜 8,9…LB法により形成したポリイミド膜からなる水
平配向膜 A…液晶分子
1, 2 ... Substrate 4, 5 ... Electrode 6, 7 ... Insulating film 8, 9 ... Horizontal alignment film made of polyimide film formed by LB method A ... Liquid crystal molecule

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液晶層をはさんで対向する一対の透明基板
の互いに対向する面に、透明電極と、ラングミュア・ブ
ロジェット法により疎水性基と親水性基を有する両親媒
性化合物の単分子膜を積層してこの積層膜をイミド化処
理したポリイミド膜からなる水平配向膜とを形成した液
晶表示素子であって、 前記水平配向膜は、前記単分子膜の積層数を制御して単
位面積当たりに前記疎水性基が所定の割合で残留するよ
うに形成されており、液晶分子が、前記水平配向膜の単
位面積当たりの疎水性基残留割合に応じたプレチルト角
をもって配向していることを特徴とする液晶表示素子。
1. A single molecule of an amphipathic compound having a transparent electrode and a hydrophobic group and a hydrophilic group by the Langmuir-Blodgett method on the surfaces of a pair of transparent substrates that face each other with a liquid crystal layer between them, facing each other. A liquid crystal display device comprising a horizontal alignment film made of a polyimide film obtained by stacking films and imidizing the stacked film, wherein the horizontal alignment film controls the number of stacked monomolecular films to form a unit area. The hydrophobic group is formed so as to remain in a predetermined ratio, and the liquid crystal molecules are aligned with a pretilt angle according to the residual ratio of the hydrophobic group per unit area of the horizontal alignment film. Characteristic liquid crystal display element.
【請求項2】透明電極を形成した透明基板上に、ラング
ミュア・ブロジェット法により疎水性基を有する原料物
質と親水性基を有する原料物質を所定の割合で混合して
なる両親媒性化合物の単分子膜を積層し、この積層膜を
イミド化処理してポリイミド膜からなる水平配向膜を形
成する方法であって、 前記単分子膜の積層数を制御し、単位面積当たりに前記
疎水性基を所定の割合で残留させたポリイミド膜からな
る水平配向膜を得ることを特徴とする配向膜の形成方
法。
2. An amphipathic compound obtained by mixing a starting material having a hydrophobic group and a starting material having a hydrophilic group in a predetermined ratio by a Langmuir-Blodgett method on a transparent substrate having a transparent electrode formed thereon. A method of forming a horizontal alignment film comprising a polyimide film by laminating a monomolecular film and subjecting the laminated film to an imidization treatment, wherein the number of laminated monomolecular films is controlled, and the hydrophobic group per unit area is controlled. A method for forming an alignment film, which comprises obtaining a horizontal alignment film made of a polyimide film in which a predetermined amount is left.
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