JP2002303870A - 垂直配向型液晶配向膜および垂直配向型液晶表示素子 - Google Patents

垂直配向型液晶配向膜および垂直配向型液晶表示素子

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JP2002303870A
JP2002303870A JP2001228108A JP2001228108A JP2002303870A JP 2002303870 A JP2002303870 A JP 2002303870A JP 2001228108 A JP2001228108 A JP 2001228108A JP 2001228108 A JP2001228108 A JP 2001228108A JP 2002303870 A JP2002303870 A JP 2002303870A
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liquid crystal
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dianhydride
type liquid
bis
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Toshiyuki Akiike
利之 秋池
Masaki Koo
正樹 小尾
Keiichi Yamamoto
圭一 山本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直液晶配向性および電圧保持特性に優れた
垂直液晶配向膜を提供すること。 【解決手段】 表面張力が40dyn/cm以下の薄膜
に、無偏光の紫外線を照射角90度未満で照射すること
により得られる、垂直配向型液晶配向膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は垂直配向型液晶配向
膜および垂直配向型液晶表示素子に関する。さらに詳し
くは、無偏光の紫外線の斜め照射により垂直液晶配向
性、電圧保持特性に優れた液晶配向膜および垂直型液晶
表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶表示素子としては、透明導電
膜が設けられている基板表面にポリアミック酸、ポリイ
ミドなどからなる液晶配向膜を形成して液晶表示素子用
基板とし、その2枚を対向配置してその間隙内に正の誘
電異方性を有するネマチック型液晶の層を形成してサン
ドイッチ構造のセルとし、液晶分子の長軸が一方の基板
から他方の基板に向かって連続的に90度捻れるように
した、いわゆるTN型(Twisted Nemati
c)液晶セルを有するTN型液晶表示素子が知られてい
る。また、TN型液晶表示素子に比してコントラストが
高くて、その視角依存性の少ないSTN(Super
Twisted Nematic)型液晶表示素子や、
垂直配向型液晶表示素子が開発されている。このSTN
型液晶表示素子は、ネマチック型液晶に光学活性物質で
あるカイラル剤をブレンドしたものを液晶として用い、
液晶分子の長軸が基板間で180度以上にわたって連続
的に捻れる状態となることにより生じる複屈折効果を利
用するものである。以上の液晶表示素子はラビング方に
より配向膜を配向させることによって得られていた。し
かし、ラビング法は配向膜を布で擦るため、埃や静電気
が発生し歩留まりを低下させたり、ラビング後に洗浄工
程が必要であったり生産性が高くなかった。また、広視
野角化の要求が高まり、配向分割する必要が出てきた。
配向分割する方法としてはマスクラビング法が知られて
いるが、プロセスが複雑で生産性が悪いなどのデメリッ
トがある。
【0003】これに対し、光配向はマスクにより配向分
割を容易に行うことができ、生産性に優れ広視野角化し
やすいメリットがある。しかし、ラビングと同程度の液
晶配向性を得るためにはかなりの光を照射する必要があ
り、これにより配向膜の分解反応が進行するため電気特
性に悪影響を与えていた。さらに、従来は偏向した光を
用いていたが偏光板を通過する際にかなりの光が偏光板
に吸収され光の利用効率が悪かった。これらを改善する
ため無偏光の紫外線を斜め照射することによって液晶を
垂直配向させる方法が開発された。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、垂直
配向型液晶配向膜を提供することにある。本発明のさら
に他の目的および利点は、以下の説明から明らかになろ
う。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の上記目的および利点は、表面張力が40dyn/cm
以下の薄膜に、無偏光の紫外線を照射角90度未満で照
射することにより得られる、垂直液晶配向膜により達成
される。
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【0006】本発明で用いられる表面張力が40dyn
/cm以下の薄膜を構成する重合体としては、ポリアミ
ック酸、ポリイミド、アルコキシシラン加水分解縮合物
およびポリアクリレートなどを挙げることができる。こ
れらのうち、ポリアミック酸およびポリイミドが好まし
い。中でも、下記式(I−1)で表される繰返し単位お
よび/または下記式(I−2)で表される繰返し単位
(以下、これらを併せて「特定繰返し単位」ともいう)
を有する重合体(以下、「特定重合体」ともいう)が好
ましい。特定重合体における特定繰返し単位の割合は、
全繰返し単位中10モル%以上であることが好ましい。
【0007】
【化5】
【0008】(式中、A1は4価の有機基であり、B1
下記式(B−1)または(B−2)で表される基であ
る。)
【0009】
【化6】
【0010】(式中、A2は4価の有機基であり、B2
下記式(B−1)または(B−2)で表される基であ
る。)
【0011】
【化7】
【0012】(式中、Xは−O−、−CO−、−COO
−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−および−
S−から選ばれる2価の基であり、R1は、炭素数12
〜30の炭化水素基または炭素数6以上のフッ素含有炭
化水素基である1価の有機基である。)
【0013】
【化8】
【0014】(式中、Xは−O−、−CO−、−COO
−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−および−
S−から選ばれる2価の基であり、R2は、炭素数12
〜30の炭化水素基または炭素数6以上のフッ素含有炭
化水素基である2価の有機基である。) 上記特定重合体としては、ポリアミック酸および該ポリ
アミック酸を脱水閉環して得られる構造を有するイミド
化重合体が挙げられる。
【0015】本発明で好適に使用されるポリアミック酸
は、テトラカルボン酸二無水物と下記式(b−1)およ
び(b−2)から選ばれる少なくとも1種のジアミン
(以下、「特定ジアミン」ともいう)とを、開環重付加
させて得られ、本発明で好適に使用されるイミド化重合
体は、上記ポリアミック酸を脱水閉環することにより得
られる。
【0016】
【化9】
【0017】
【化10】
【0018】本発明で使用されるポリアミック酸および
イミド化重合体は、テトラカルボン酸二無水物の少なく
とも1部に脂環族骨格を有するものを用いることが好ま
しい。
【0019】[ポリアミック酸] <テトラカルボン酸二無水物>上記ポリアミック酸の合
成に用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、例
えば、ブタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族テ
トラカルボン酸二無水物;1,2,3,4−シクロブタン
テトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,
3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3
−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボ
ン酸二無水物、1,3−ジクロロ−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−テト
ラメチル−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、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラ
カルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジシクロヘキ
シルテトラカルボン酸二無水物、シス−3,7−ジブチ
ルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6−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
ペンチル酢酸二無水物、3,5,6−トリカルボニル−2
−カルボキシノルボルナン−2:3,5:6−ジ無水
物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン
酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−
5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)
−ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,
3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−メチル−5
(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−
ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,
3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−エチル−5(テ
トラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフ
ト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,3
a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−7−メチル−5(テト
ラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト
[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,
4,5,9b−ヘキサヒドロ−7−エチル−5(テトラヒ
ドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,
2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,
9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5(テトラヒドロ−
2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−
c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b
−ヘキサヒドロ−8−エチル−5(テトラヒドロ−2,
5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]
−フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘ
キサヒドロ−5,8−ジメチル−5(テトラヒドロ−2,
5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]
−フラン−1,3−ジオン、5−(2,5−ジオキソテト
ラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−
1,2−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]
−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸
二無水物、下記式(II)および(III)で表される
化合物などの脂環族テトラカルボン酸二無水物;
【0020】
【化11】
【0021】(式中、R3およびR5は、芳香環を有する
2価の有機基を示し、R4およびR6は、水素原子または
アルキル基を示し、複数存在するR4およびR6は、それ
ぞれ同一でも異なっていてもよい。) 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、3,3’,4,4’−
ビフェニルスルホン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、3,
3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二
無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシラン
テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−テトラ
フェニルシラ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、4,4’−ビス
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフ
ィド二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,4’−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルプロ
パン二無水物、3,3’,4,4’−パーフルオロイソプ
ロピリデンジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(フタル酸)
フェニルホスフィンオキサイド二無水物、p−フェニレ
ン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、m−フェ
ニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、ビス
(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルエー
テル二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,
4’−ジフェニルメタン二無水物、エチレングリコール
−ビス(アンヒドロトリメリテート)、プロピレングリ
コール−ビス(アンヒドロトリメリテート)、1,4−
ブタンジオール−ビス(アンヒドロトリメリテート)、
1,6−ヘキサンジオール−ビス(アンヒドロトリメリ
テート)、1,8−オクタンジオール−ビス(アンヒド
ロトリメリテート)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパン−ビス(アンヒドロトリメリテー
ト)、下記式(1)〜(4)で表される化合物などの芳
香族テトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。
これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いら
れる。
【0022】
【化12】
【0023】これらのうち、50モル%以上が脂環式テ
トラカルボン酸二無水物であることが電圧保持率の点で
好ましい。好ましい脂環式テトラカルボン酸二無水物と
しては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸
二無水物、1,3−ジメチル−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酢酸二無水物、5−(2,5−ジ
オキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロ
ヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、シス−3,7
−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6
−テトラカルボン酸二無水物、3,5,6−トリカルボニ
ル−2−カルボキシノルボルナン−2:3,5:6−ジ
無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−
(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−
ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3
a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テ
トラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフ
ト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,
4,5,9b−ヘキサヒドロ−5,8−ジメチル−5−
(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−
ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、ビシクロ
[2.2.2]−オクト−7−エン−2,3,5,6−テト
ラカルボン酸二無水物、上記式(II)で表される化合
物のうち下記式(5)〜(7)で表される化合物および
上記式(III)で表される化合物のうち下記式(8)
で表される化合物が挙げられる。また、脂環族以外の好
ましいテトラカルボン酸二無水物としては、ブタンテト
ラカルボン酸二無水物、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、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカル
ボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカル
ボン酸二無水物が良好な液晶配向性を発現させることが
できるので好ましい。特に好ましいものとして、1,2,
3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3
−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボ
ン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチ
ル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒド
ロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラ
ニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、
シス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−
1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、3,5,6−
トリカルボニル−2−カルボキシノルボルナン−2:
3,5:6−ジ無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサ
ヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジ
オキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン
−1,3−ジオン、ピロメリット酸二無水物および下記
式(5)で表される化合物を挙げることができる。
【0024】
【化13】
【0025】[ジアミン化合物]上記式(b−1)にお
いて、炭素数12〜30の炭化水素基である1価の有機
基としては、例えばn−ドデシル基、n−ペンタデシル
基、n−ヘキサデシル基、n−オクタデシル基、n−エ
イコシル基などの直鎖状または分岐状アルキル基;ビシ
クロヘキシル基、シクロドデシル基、アダマンチル基な
どの脂環式炭化水素基;ビフェニル基、ナフチル基、ア
ントリル基などの芳香族炭化水素基;コレステリル基、
コレスタリル基などのステロイド骨格などが挙げられ
る。
【0026】また、炭素数6以上のフッ素含有炭化水素
基である1価の有機基としては、例えばn−ヘキシル
基、n−オクチル基、n−デシル基などの炭素数6〜1
1の直鎖状アルキル基;シクロヘキシル基、シクロペン
チル基、シクロオクチル基などの炭素数6〜11の脂環
式炭化水素基;フェニル基などの炭素数6〜11の芳香
族炭化水素基などの有機基における水素原子の一部また
は全部を、フッ素原子またはフルオロアルキル基で置換
した基が挙げられる。
【0027】上記式(b−2)において、炭素数12〜
30の炭化水素基である2価の有機基および炭素数6以
上のフッ素含有炭化水素基である2価の有機基として
は、上記炭素数12〜30の炭化水素基である上記1価
の有機基から水素原子1つを除いた2価の有機基が挙げ
られる。
【0028】上記式(b−1)で表される特定ジアミン
の具体例としては、例えば、ドデカノキシ−2,4−ジ
アミノベンゼン、ペンタデカノキシ−2,4−ジアミノ
ベンゼン、ヘキサデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼ
ン、オクタデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、ド
デカノキシ−2,5−ジアミノベンゼン、ペンタデカノ
キシ−2,5−ジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシ−
2,5−ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ−2,5−
ジアミノベンゼン、下記式(9)〜(16)で表される
化合物などを挙げることができる。これらのジアミン化
合物は、単独でまたは2種以上組み合わせて用いること
ができる。
【0029】
【化14】
【0030】また、上記式(b−2)で表される特定ジ
アミンの具体例としては、例えば、下記式(17)〜
(20)で表される化合物を挙げることができる。これ
らのジアミン化合物は、単独でまたは2種以上組み合わ
せて用いることができる。
【0031】
【化15】
【0032】(式中、Rは炭素数12〜30のアルキレ
ン基であり、yは2〜12の整数である。) 本発明で用いられる特定重合体には、本発明の効果を損
なわない範囲で、他のジアミンが併用されていてもよ
い。他のジアミンとしては、例えば、p−フェニレンジ
アミン、m−フェニレンジアミン、1,1−メタキシリ
レンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、
4,4’−ジアミノジフェニルエタン、4,4’−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニ
ルスルホン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビ
フェニル、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’
−ジアミノジフェニルエーテル、1,5−ジアミノナフ
タレン、3,3−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニ
ル、5−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,
3,3−トリメチルインダン、6−アミノ−1−(4’
−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、
3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジア
ミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノ
ン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、2,2−ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、
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、2,2−ビス(4−アミ
ノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、
1,4−ビス(4−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、1,3−ビ
ス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス
(4−アミノフェニル)−10−ヒドロアントラセン、
2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(4−アミノ
フェニル)フルオレン、4,4’−メチレン−ビス(2
−クロロアニリン)、2,2’,5,5’−テトラクロロ
−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジクロロ−
4,4’−ジアミノ−5,5’−ジメトキシビフェニル、
3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、
1,4,4’−(p−フェニレンイソプロピリデン)ビス
アニリン、4,4’−(m−フェニレンイソプロピリデ
ン)ビスアニリン、2,2’−ビス[4−(4−アミノ
−2−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキ
サフルオロプロパン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビ
ス(トリフルオロメチル)ビフェニル、4,4’−ビス
[(4−アミノ−2−トリフルオロメチル)フェノキ
シ]−オクタフルオロビフェニルなどの芳香族ジアミ
ン;1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミ
ン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミ
ン、ノナメチレンジアミン、4,4−ジアミノヘプタメ
チレンジアミンなどの脂肪族ジアミン;1,4−ジアミ
ノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、テトラヒドロ
ジシクロペンタジエニレンジアミン、ヘキサヒドロ−
4,7−メタノインダニレンジメチレンジアミン、トリ
シクロ[6.2.1.02,7]−ウンデシレンジメチルジア
ミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミ
ン)などの脂環式ジアミン;2,3−ジアミノピリジ
ン、2,6−ジアミノピリジン、3,4−ジアミノピリジ
ン、2,4−ジアミノピリミジン、5,6−ジアミノ−
2,3−ジシアノピラジン、5,6−ジアミノ−2,4−
ジヒドロキシピリミジン、2,4−ジアミノ−6−ジメ
チルアミノ−1,3,5−トリアジン、1,4−ビス(3
−アミノプロピル)ピペラジン、2,4−ジアミノ−6
−イソプロポキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジ
アミノ−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン、2,4
−ジアミノ−6−フェニル−1,3,5−トリアジン、
2,4−ジアミノ−6−メチル−s−トリアジン、2,4
−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、4,6−ジアミノ
−2−ビニル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−5
−フェニルチアゾール、2,6−ジアミノプリン、5,6
−ジアミノ−1,3−ジメチルウラシル、3,5−ジアミ
ノ−1,2,4−トリアゾール、6,9−ジアミノ−2−
エトキシアクリジンラクテート、3,8−ジアミノ−6
−フェニルフェナントリジン、1,4−ジアミノピペラ
ジン、3,6−ジアミノアクリジン、ビス(4−アミノ
フェニル)フェニルアミンおよび下記式(IV)および
(V)で表される化合物などの、分子内に2つの1級ア
ミノ基および該1級アミノ基以外の窒素原子を有するジ
アミン;
【0033】
【化16】
【0034】(式中、R7はピリジン、ピリミジン、ト
リアジン、ピペリジンおよびピペラジンから選ばれる窒
素原子を含む環構造を有する1価の有機基を示し、Yは
2価の有機基を示す。)
【0035】
【化17】
【0036】(式中、R8は、ピリジン、ピリミジン、
トリアジン、ピペリジンおよびピペラジンから選ばれる
窒素原子を含む環構造を有する2価の有機基を示し、Y
は2価の有機基を示し、複数存在するYは、同一でも異
なっていてもよい。) 下記式(VI)で表されるジアミノオルガノシロキサン
などを挙げることができる。
【0037】
【化18】
【0038】(式中、R9は炭素数1〜12の炭化水素
基を示し、複数存在するR9は、それぞれ同一でも異な
っていてもよく、pは1〜3の整数であり、qは1〜2
0の整数である。) これらのジアミン化合物は、単独でまたは2種以上組み
合わせて用いることができる。
【0039】これらのうち、p−フェニレンジアミン、
4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、1,5−ジアミノナフタレ
ン、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジ
フェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−ア
ミノフェニル)フルオレン、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、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピ
リデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンジ
イソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−シクロヘキ
サンジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシ
ルアミン)、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベ
ンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフ
ェニル、2,6−ジアミノピリジン、3,4−ジアミノピ
リジン、2,4−ジアミノピリミジン、3,6−ジアミノ
アクリジン、上記式(IV)で表される化合物のうち下
記式(22)で表される化合物および上記式(V)で表
される化合物のうち下記式(23)で表される化合物が
好ましい。
【0040】
【化19】
【0041】特定ジアミンの使用量は、全ジアミンのう
ち、通常10モル%以上、好ましくは、10〜50モル
%である。特定ジアミンの使用量が10モル%未満で
は、十分な垂直配向性が得られない場合がある。
【0042】<ポリアミック酸の合成>ポリアミック酸
の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジア
ミンの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対し
て、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2〜
2当量となる割合が好ましく、さらに好ましくは0.3
〜1.2当量となる割合である。
【0043】本発明で用いられるポリアミック酸は、脂
環族骨格を有することが好ましく、テトラカルボン酸二
無水物および/またはジアミンに脂環族骨格を有するも
のを用いて得られたものが好ましい。中でも、脂環族骨
格を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることが好
ましい。
【0044】ポリアミック酸の合成反応は、有機溶媒中
において、好ましくは−20℃〜150℃、好ましくは
0〜100℃の温度条件下で行われる。ここで、有機溶
媒としては、合成されるポリアミック酸を溶解できるも
のであれば特に制限はなく、例えばN−メチル−2−ピ
ロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロ
ラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルト
リアミドなどの非プロトン系極性溶媒;m−クレゾー
ル、キシレノール、フェノール、ハロゲン化フェノール
などのフェノール系溶媒を例示することができる。ま
た、有機溶媒の使用量(α)は、テトラカルボン酸二無
水物およびジアミン化合物の合計量(β)が、反応溶液
の全量(α+β)に対して0.1〜30重量%になるよ
うな量であることが好ましい。
【0045】上記有機溶媒には、ポリアミック酸の貧溶
媒であるアルコール類、ケトン類、エステル類、エーテ
ル類、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素類などを、生成
するポリアミック酸が析出しない範囲で併用することが
できる。かかる貧溶媒の具体例としては、例えばメチル
アルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、シクロヘキサノール、4−ヒドロキシ−4−メチル
−2−ペンタノン、エチレングリコール、プロピレング
リコール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリ
コール、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸
エチル、乳酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオ
ネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、シュウ酸ジエ
チル、マロン酸ジエチル、ジエチルエーテル、エチレン
グリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチル
エーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテ
ル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチ
レングリコール−n−ブチルエーテル、エチレングリコ
ールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエー
テルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン、ジクロロ
メタン、1,2−ジクロロエタン、1,4−ジクロロブタ
ン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、o−ジクロル
ベンゼン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、
トルエン、キシレンなどを挙げることができる。
【0046】以上のようにして、ポリアミック酸を溶解
してなる反応溶液が得られる。そして、この反応溶液を
大量の貧溶媒中に注いで析出物を得、この析出物を減圧
下乾燥することによりポリアミック酸を得ることができ
る。また、このポリアミック酸を再び有機溶媒に溶解さ
せ、次いで貧溶媒で析出させる工程を1回または数回行
うことにより、ポリアミック酸を精製することができ
る。
【0047】<イミド化重合体の合成>本発明の液晶配
向剤を構成するイミド化重合体は、上記ポリアミック酸
を脱水閉環することにより合成することができる。ポリ
アミック酸の脱水閉環は、(i)ポリアミック酸を加熱
する方法により、または(ii)ポリアミック酸を有機
溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤および脱水閉環触媒
を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。ま
た、本発明で使用されるイミド化重合体には、部分的に
脱水閉環された、イミド化率(重合体中のアミック酸繰
り返し単位とイミド環繰り返し単位の合計数に対するイ
ミド環繰り返し単位の割合を%で表したもの)が100
%未満のイミド化重合体が含まれていてもよい。
【0048】上記(i)のポリアミック酸を加熱する方
法における反応温度は、好ましくは50〜200℃であ
り、より好ましくは60〜170℃である。反応温度が
50℃未満では脱水閉環反応が十分に進行せず、反応温
度が200℃を超えると得られるイミド化重合体の分子
量が低下することがある。
【0049】一方、上記(ii)のポリアミック酸の溶
液中に脱水剤および脱水閉環触媒を添加する方法におい
て、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン
酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いること
ができる。脱水剤の使用量は、所望するイミド化率によ
るが、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して
0.01〜20モルとするのが好ましい。また、脱水閉
環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジ
ン、トリエチルアミンなどの3級アミンを用いることが
できる。しかし、これらに限定されるものではない。脱
水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して
0.01〜10モルとするのが好ましい。イミド化率は
上記の脱水剤、脱水閉環剤の使用量が多いほど高くする
ことができる。イミド化率は保存安定性の観点から20
%以上が好ましい。なお、脱水閉環反応に用いられる有
機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるも
のとして例示した有機溶媒を挙げることができる。そし
て、脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0〜180
℃であり、より好ましくは10〜150℃である。ま
た、このようにして得られる反応溶液に対し、ポリアミ
ック酸の精製方法におけると同様の操作を行うことによ
り、イミド化重合体を精製することができる。
【0050】<末端修飾型の重合体>ポリアミック酸お
よびイミド化重合体は、分子量が調節された末端修飾型
のものであってもよい。この末端修飾型の重合体を用い
ることにより、本発明の効果が損われることなく液晶配
向剤の塗布特性などを改善することができる。このよう
な末端修飾型の重合体は、ポリアミック酸を合成する際
に、酸一無水物、モノアミン化合物、モノイソシアネー
ト化合物などを反応系に添加することにより合成するこ
とができる。ここで、酸一無水物としては、例えば無水
マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、n−デシ
ルサクシニック酸無水物、n−ドデシルサクシニック酸
無水物、n−テトラデシルサクシニック酸無水物、n−
ヘキサデシルサクシニック酸無水物などを挙げることが
できる。また、モノアミン化合物としては、例えばアニ
リン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、n−
ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルア
ミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デ
シルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミ
ン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、
n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n
−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、n−
エイコシルアミンなどを挙げることができる。また、モ
ノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソ
シアネート、ナフチルイソシアネートなどを挙げること
ができる。
【0051】<重合体の対数粘度>以上のようにして得
られるポリアミック酸および/またはイミド化重合体
は、その対数粘度(ηln)の値が好ましくは0.05〜
10dl/g、より好ましくは0.05〜5dl/gで
ある。
【0052】本発明における対数粘度(ηln)の値は、
N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として用い、濃度が
0.5g/100ミリリットルである溶液について30
℃で粘度の測定を行い、下記式(1)によって求められ
るものである。
【0053】
【数1】
【0054】<液晶配向剤>本発明の垂直配向型液晶配
向膜は、好ましくは、上記ポリアミック酸および/また
はイミド化重合体が、有機溶媒中に溶解されて構成され
る液晶配向剤から形成された薄膜に無偏光の紫外線を斜
め照射することにより得られる。本発明で用いられる液
晶配向剤を調製する際の温度は、好ましくは0℃〜20
0℃であり、より好ましくは20℃〜60℃である。
【0055】液晶配向剤を構成する有機溶媒としては、
例えば、1−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラク
トン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムア
ミド、N,N−ジメチルアセトアミド、4−ヒドロキシ
−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメ
トキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−
ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリ
コールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロ
ピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエー
テル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル(ブチ
ルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテ
ル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジ
エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリ
コールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
トなどを挙げることができる。
【0056】液晶配向剤における固形分濃度は、粘性、
揮発性などを考慮して選択されるが、好ましくは1〜1
0重量%の範囲にある。すなわち、液晶配向剤は、基板
表面に塗布され、本発明の液晶配向膜となる薄膜が形成
されるが、固形分濃度が1重量%未満である場合には、
この薄膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜を得る
ことができず、固形分濃度が10重量%を超える場合に
は、薄膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜を得る
ことができず、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布
特性が劣るものとなる。
【0057】本発明で用いられる液晶配向剤には、目的
の物性を損なわない範囲内で、基板表面に対する接着性
を向上させる観点から、官能性シラン含有化合物、エポ
キシ化合物が含有されていてもよい。かかる官能性シラ
ン含有化合物としては、例えば3−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチ
ル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−
(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラ
ン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エ
トキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルト
リエトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルト
リエチレントリアミン、N−トリメトキシシリルプロピ
ルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル
−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリ
ル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリ
ル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキ
シシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベン
ジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベ
ンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N
−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、
N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−ア
ミノプロピルトリエトキシシランなどを挙げることがで
きる。かかるエポキシ化合物としては、例えばエチレン
グリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコ
ールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグ
リシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシ
ジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジル
エーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテ
ル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、
グリセリンジグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネ
オペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,
5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、
N,N,N’,N’,−テトラグリシジル−m−キシレンジ
アミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチ
ル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’,−テトラグリシ
ジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3−(N
−アリルーNーグリシジル)アミノプロピルトリメトキ
シシラン、3−(N,N−ジグリシジル)アミノプロピ
ルトリメトキシシランなどを挙げることができる。
【0058】<液晶配向膜>本発明の液晶配向膜は、上
記液晶配向剤を、通常、基板に塗布、焼成後、無偏光の
紫外線を照射角度90度未満で斜め照射することにより
得ることができる。液晶配向剤の塗布方法としては、例
えばスピンコート法、印刷法などを挙げることができる
が、印刷法が好ましい。焼成は50〜300℃で0.5
〜300分間行うことができる。紫外線の照射装置とし
ては高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノン水銀ラ
ンプ、エキシマーレーザーなどを用いることができる。
また、照射角度は20〜70°が好ましい。また、照射
強度は0.2〜30J/cm2が好ましい。
【0059】
【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるも
のではない。
【0060】[液晶表示素子作成方法] 液晶表示素子の作製:厚さ1mmのガラス基板の一面に
設けられたITO膜からなる透明導電膜上に、液晶配向
剤をスピンナーを用いて塗布し、180℃のホットプレ
ート上で10分間乾燥することにより乾燥膜厚600オ
ングストロームの塗膜を形成し、液晶配向膜とした。こ
の基板にキセノン水銀ランプにより2J/cm2の紫外
線を45°の角度で斜め照射した。上記のようにして液
晶配向膜が形成された基板を2枚作製し、それぞれの基
板の外縁部に、酸化アルミニウム球を含有するエポキシ
樹脂系接着剤をスクリーン印刷法により塗布した後、2
枚の基板を間隙を介して対向配置し、外縁部同士を当接
させて圧着して接着剤を硬化させた。基板の表面および
外縁部の接着剤により区画されたセルギャップ内に、ネ
ガ型ネマティック型液晶を注入充填し、次いで、注入孔
をアクリル系光硬化接着剤で封止して垂直配向型液晶表
示素子を作製した。
【0061】[配向性]垂直配向型液晶表示素子の電圧
OFF時、4V交流印加時を目視にて観察した。 [電圧保持率]液晶表示素子に5Vの電圧を60マイク
ロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、
印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率を測定した。
測定装置は(株)東陽テクニカ製VHR−1を使用し
た。
【0062】[薄膜の表面張力]文献「JOURNAL
OF APPLIED POLYMER SCIEN
CE VOL.13,PP.1741−1747(196
9)」に記載されている、D.K.OWENSらの方法に
従い、薄膜上における純水の接触角およびヨウ化メチレ
ンの接触角から、次のようにして求めた。固体の表面に
液体が接触している系において、当該液体の表面自由エ
ネルギー(表面張力ともいわれる。)と、固体の表面自
由エネルギーと、接触角との関係は、下記式(2)で表
わされる。 (1+cosθ)×γL =2(γSd×γLd1/2 +2(γSp×γLp1/2・・・ (2) ここで、γL :液体の表面自由エネルギー γLd:液体の表面自由エネルギーの分散成分 γLp:液体の表面自由エネルギーの極性成分 γSd:固体の表面自由エネルギーの分散成分 γSp:固体の表面自由エネルギーの極性成分 θ :接触角
【0063】而して、20℃において、純水について
は、γL=72.8、γLd=21.8およびγLp=51.0
(単位はdyn/cm)であり、ヨウ化メチレンについ
ては、γL=50.8、γLd=49.5およびγLp=1.3
である。これらの値を数式(2)に代入すると、純水の
場合には下記式(3)が、ヨウ化メチレンの場合には下
記式(4)が得られる。ここで、θ1およびθ2は、それ
ぞれ純水およびヨウ化メチレンの接触角である。 (1+cosθ1)×72.8=2(γSd×21.8)1/2 +2(γSp×51.0 )1/2・・・(3) (1+cosθ2)×50.8=2(γSd×49.5)1/2 +2(γSp×1.3)1 /2 ・・・(4) 従って、式(3)および式(4)に、接触角の測定値を
代入し、この連立方程式からγSdおよびγSpを求め、さ
らに下記式(5)により薄膜の表面自由エネルギーγS
を求めた。 γS=γSd+γSp ・・・(5) なお、接触角は、接触角測定装置「CA−A型」(協和
界面化学(株)製)を用いて、水またはヨウ化メチレン
を薄膜上に4μl滴下し、1分間経過後の接触角を測定
することにより求めた。
【0064】合成例1〜9および比較合成例1 N−メチル−2−ピロリドンに、表1に示す組成で、ジ
アミン、テトラカルボン酸二無水物の順で加え、6時間
反応させて、表1に示す対数粘度を有するポリアミック
酸を得た。
【0065】
【表1】
【0066】合成例10 合成例3で得られたポリアミック酸をN−メチル−2−
ピロリドンにより固形分濃度5%に希釈し、ピリジンお
よび無水酢酸を、ポリアミック酸の繰り返し単位に対し
て、それぞれ、5倍モル量および3倍モル量添加して1
10℃で4時間イミド化反応を行った。反応終了後、メ
タノールで再沈殿し、沈殿を回収、乾固することによっ
て白色のポリイミド粉末を得た。 合成例11 合成例6で得られたポリアミック酸をN−メチル−2−
ピロリドンにより固形分濃度5%に希釈し、ピリジンお
よび無水酢酸を、ポリアミック酸の繰り返し単位に対し
て、それぞれ、5倍モル量および3倍モル量添加して1
10℃で4時間イミド化反応を行った。反応終了後、メ
タノールで再沈殿し、沈殿を回収、乾固することによっ
て白色のポリイミド粉末を得た。 実施例1〜17および比較例1 合成例で得たポリアミック酸、ポリイミド、表2に記載
した溶媒および添加剤を用い、表2のような組成で固形
分濃度3.0重量%の液晶配向剤を調製した。この液晶
配向剤を用いて液晶配向膜を形成し、液晶表示素子を作
製して評価を行った。結果を表2に示す。
【0067】
【表2】
【0068】
【発明の効果】本発明によれば、無偏光の紫外線の斜め
照射により垂直液晶配向性、電圧保持特性に優れた液晶
配向膜が提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 圭一 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 Fターム(参考) 2H090 HB08Y HB13Y HC01 MA01 4J043 PA02 PA15 PC075 PC095 PC115 PC145 PC165 PC185 QB26 RA06 RA35 SA06 SA63 SA72 SA81 TA22 TA43 UA022 UA032 UA061 UA062 UA121 UA122 UA131 UA132 UA151 UA152 UB022 UB121 UB122 UB151 UB161 UB191 UB221 UB302 UB351 XA03 XA16 XA17 XA18 YA06 YA08 ZA55 ZB23

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面張力が40dyn/cm以下の薄膜
    に、無偏光の紫外線を照射角90度未満で照射すること
    により得られる、垂直配向型液晶配向膜。
  2. 【請求項2】 薄膜が下記式(I−1)で表される繰返
    し単位および下記式(I−2)で表される繰返し単位か
    ら選ばれる少なくとも一種の繰返し単位を有する重合体
    を含有してなることを特徴とする、請求項1記載の垂直
    配向型液晶配向膜。 【化1】 (式中、A1は4価の有機基であり、B1は下記式(B−
    1)または(B−2)で表される基である。) 【化2】 (式中、A2は4価の有機基であり、B2は下記式(B−
    1)または(B−2)で表される基である。) 【化3】 (式中、Xは−O−、−CO−、−COO−、−OCO
    −、−NHCO−、−CONH−および−S−から選ば
    れる2価の基であり、R1は、炭素数12〜30の炭化
    水素基または炭素数6以上のフッ素含有炭化水素基であ
    る1価の有機基である。) 【化4】 (式中、Xは−O−、−CO−、−COO−、−OCO
    −、−NHCO−、−CONH−および−S−から選ば
    れる2価の基であり、R2は、炭素数12〜30の炭化
    水素基または炭素数6以上のフッ素含有炭化水素基であ
    る2価の有機基である。)
  3. 【請求項3】 請求項1記載の液晶配向膜を具備してな
    る垂直配向型液晶表示素子。
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