JP2834652B2 - 液晶配向剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶配向剤に関わる。さ
らに詳しくは、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式、あるいは強誘電
液晶方式の液晶表示素子の液晶配向膜を与えるために好
適に使用し得る液晶配向剤に関する。

【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、ポリアミドイ
ミド樹脂、ポリイミド樹脂の様な有機高分子膜を使用す
る方法が知られている。これらの中で特にポリイミド樹
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。

【０００３】しかし、近年の液晶ディスプレイの特性向
上に伴い、配向膜材料に対しても従来にもまして優れた
特性が要求されるようになってきた。具体的には、液晶
配向膜の機能の面においては、種々の条件下で優れた液
晶配向性、及び安定したプレチルト角を示し、かつ良好
な電気光学特性を有するといったことであり、また、プ
ロセス上では均一な塗膜形成性、耐ラビング性等が挙げ
られる。従来のポリイミド系液晶配向材としては、芳香
族ポリアミド酸、脂環式ポリアミド酸、脂環式可溶性ポ
リイミド等があるが、これらのうち、芳香族ポリアミド
酸系配向剤は一般に液晶表示素子としての電気特性が悪
く、又、脂環式ポリアミド酸系配向剤は液晶の配向性に
劣り、ある程度良好な液晶配向性や安定したプレチルト
角を得るためには高い焼成温度が必要である。さらに、
脂環式可溶性ポリイミド系材料は基板に対する密着性が
劣るためラビングによる塗膜の剥がれが起きやすいとい
った問題がある。以上のように、現在使用されているポ
リイミド系液晶配向剤は、種々の要求に十分こたえてい
るとはいえず、より優れた液晶配向膜材料が求められて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の液晶配
向膜材料に比べ、液晶表示素子組立のプロセス条件や使
用環境によらず安定した液晶配向性、プレチルト角を示
し、かつ良好な電気光学特性を示す液晶配向膜を与える
液晶配向剤を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記式（１）
で示される化合物から選ばれる脂肪族テトラカルボン酸
二無水物を必須成分とするポリアミド酸と、下記式
（２）で示される化合物から選ばれる芳香族テトラカル
ボン酸二無水物及び下記式（３）で示される化合物を必
須成分とするポリアミド酸とを含有することを特徴とす
る液晶配向剤である。

【０００６】本発明において使用される脂肪族テトラカ
ルボン酸二無水物を必須成分とするポリアミド酸におい
ては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として以下に示
す化合物を使用した場合に液晶配向膜として特に優れた
特性を示す。これらの脂肪族テトラカルボン酸二無水物
は単独、あるいは２種以上併用して使用することができ
る。

【０００７】

【化４】

【０００８】又、脂肪族テトラカルボン酸二無水物を必
須成分とするポリアミド酸では上で示した様な脂肪族テ
トラカルボン酸二無水物を必須成分とするが、液晶配向
膜としての特性を損なわない範囲において芳香族テトラ
カルボン酸二無水物も併用することができる。その際、
芳香族テトラカルボン酸二無水物は全テトラカルボン酸
二無水物の内、５０モル％以下であることが好ましい。

【０００９】一方、芳香族テトラカルボン酸二無水物を
必須成分とするポリアミド酸においては、芳香族テトラ
カルボン酸二無水物として以下に示す化合物を使用した
場合に液晶配向膜として特に優れた特性を示す。これら
の芳香族テトラカルボン酸二無水物は単独、あるいは２
種以上併用して使用することができる。

【００１０】

【化５】

【００１１】又、芳香族テトラカルボン酸二無水物を必
須成分とするポリアミド酸では上で示した様な芳香族テ
トラカルボン酸二無水物を必須成分とするが、液晶配向
膜としての特性を損なわない範囲において脂肪族テトラ
カルボン酸二無水物も併用することができる。その際、
脂肪族テトラカルボン酸二無水物は全テトラカルボン酸
二無水物の内、５０モル％以下であることが好ましい。

【００１２】さらに、芳香族テトラカルボン酸二無水物
を必須成分とするポリアミド酸において、アミン成分と
して下記の化合物を含む場合に液晶配向膜として特に優
れた特性を示す。

【００１３】

【化６】

【００１４】脂肪族テトラカルボン酸二無水物を必須成
分とするポリアミド酸と、芳香族テトラカルボン酸二無
水物を必須成分とするポリアミド酸構成原料におけるア
ミン成分としては、例えば、パラフェニレンジアミン、
メタフェニレンジアミン、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メタン、４,４'−
ジアミノジフェニルエーテル、４,４'−ジアミノジフェ
ニルスルホン、４,４'−ジアミノジフェニルスルフィ
ド、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、４,４'−
ジアミノベンゾアニリド、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、３,３'−
ジメトキシ−４,４'−ジアミノビフェニル、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、２,４−ジアミ
ノトルエンなどの芳香族化合物、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
キサンなどの脂肪族化合物が挙げられ、これらは１種ま
たは２種以上併用して使用することができる。

【００１５】本発明において使用される脂肪族テトラカ
ルボン酸二無水物を必須成分とするポリアミド酸と、芳
香族テトラカルボン酸二無水物を必須成分とするポリア
ミド酸の合成方法についても何ら限定されるものではな
い。一般的な合成方法としては、反応溶媒として、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ,Ｎ−ジメチル
ホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ,Ｎ−ジアミノアセトアミ
ド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、
γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、ジグライム、テトラグ
ライム、エチルカルビトール、フェノキシエタノール、
ブチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ｍ−クレゾー
ル、キシレン、トルエン等を単独、あるいは２種以上の
混合系で使用し、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二
無水物を０℃から１００℃の温度で反応する。反応溶液
の濃度は１から４０％の間にするのが好ましい。

【００１６】液晶配向剤を調製するにあたっては、上述
の様な方法により得られた脂肪族テトラカルボン酸二無
水物を必須成分とするポリアミド酸と、芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物を必須成分とするポリアミド酸を液晶
配向膜としての要求特性に応じて所定の割合で混合する
が、その際、液晶配向特性、電気光学特性の観点から、
脂肪族テトラカルボン酸二無水物を必須成分とするポリ
アミド酸が、全ポリアミド酸のうち１〜９９.５重量％
となるようにすることが好ましい。又、その際、塗膜の
均一性等を得るためにさらに溶媒を添加することができ
る。

【００１７】本発明の液晶配向剤を用いて得られる液晶
配向膜は、例えば次の様な方法によって形成することが
できる。

【００１８】まず透明導電膜が設けられた基板の透明導
電膜側に本発明の液晶配向剤をロールコーター法、スピ
ンナー法、印刷法等の方法で塗布し、１００℃から３０
０℃の温度で焼成し塗膜を形成させる。その後、ラビン
グ処理を行なうことにより液晶配向膜となる。

【００１９】本発明の液晶配向剤を用いることにより、
液晶表示素子製造プロセス上においては、塗膜の均一性
が良好で、かつ基板に対する密着性が優れていることか
ら、ラビング等の工程でも剥がれ等のトラブルが全くな
い。また、液晶表示素子の特性面では、液晶の配向性や
プレチルト角の安定性が芳香族テトラカルボン酸を必須
成分とするポリアミド酸が有する良好な特性を反映し、
素子の電気光学特性においては脂肪族テトラカルボン酸
を必須成分とするポリアミド酸が有する良好な特性を反
映することから、本発明の液晶配向剤は、従来にない優
れた液晶配向膜を提供するものである。

【００２０】

【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何ら限定されるもので
はない。

【００２１】合成例１ 温度計、攪拌機、原料仕込口および窒素ガス導入口を備
えた３００ml四つ口セパラブルフラスコに４,４'−ジア
ミノジフェニルメタン１９.８３ｇ、脱水ＮＭＰ１５０
ｇを入れ、乾燥窒素気流下攪拌した。反応系の温度を２
０℃に保ちながら、ブタンテトラカルボン酸二無水物１
９.８１ｇを添加し５時間攪拌反応し淡黄色の粘ちょう
な溶液を得た。

【００２２】合成例２ 合成例１と同様な装置、反応方法により原料として４,
４'−ジアミノジフェニルメタン１９.８３ｇ、５−
（２,５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３
−メチル−３−シクロヘキセン−１,２−ジカルボン酸
二無水物２６.４２gを使用し淡黄色の粘ちょうな溶液を
得た。

【００２３】合成例３ 合成例１と同様な装置、反応方法により原料としてｐ−
フェニレンジアミン１０.８１ｇ、ブタンテトラカルボ
ン酸二無水物１９.８１ｇを使用し淡黄色の粘ちょうな
溶液を得た。

【００２４】合成例４ 合成例１と同様な装置、反応方法により原料としてｐ−
フェニレンジアミン１０.８１ｇ、５−（２,５−ジオキ
ソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シ
クロヘキセン−１,２−ジカルボン酸二無水物２６.４２
ｇを使用し淡黄色の粘ちょうな溶液を得た。

【００２５】合成例５ 温度計、攪拌機、原料仕込口および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２１.８１ｇ、脱水ＮＭＰ２５０ｇ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テトラメチルジシロキサン
９.９４ｇを添加し、その後さらに２,２−ビス（４−
（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン２４.６
３ｇを加えて５時間攪拌反応し淡黄色の粘ちょうな溶液
を得た。

【００２６】合成例６ 合成例５と同様な装置、反応方法により原料としてピロ
メリット酸二無水物２１.８１ｇ、ビスアミノプロピル
テトラメチルジシロキサン９.９４ｇ、４,４'−ジアミ
ノジフェニルエーテル１２.０１ｇを使用し淡黄色の粘
ちょうな溶液を得た。

【００２７】実施例１ 合成例１で得られた脂肪族テトラカルボン酸を必須成分
とするポリアミド酸と合成例５で得られた芳香族テトラ
カルボン酸を必須成分とするポリアミド酸を樹脂分の重
量比で７０対３０の割合になるように混合し、さらに、
全樹脂分濃度が６％になるようにＮＭＰを添加した後、
ポアサイズ０.５ミクロンのメンブランフィルターで濾
過して液晶配向剤とした。この液晶配向剤を透明電極付
きガラス基板の透明電極面にスピンナーにより塗布し、
２００℃で１時間焼成し、約６００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
ンによりラビングし、２枚の基板を５μｍのギャップで
張り合わせ、液晶（メルク社製、ＺＬＩ−５０８１）を
注入してＴＮ液晶セルを作成した。液晶の配向性を顕微
鏡により評価したところ全面にわたり均一であり、１２
０℃で５００時間処理した後も全く液晶の配向は乱れて
いなかった。セルの電気特性として電圧保持率を評価し
たところ９８.５％であり、１２０℃で５００時間処理
した後でも９７.６％であった。さらに、アンチパラレ
ルセルによるプレチルト角の評価では４.２度、１２０
℃で５０時間処理した後では５.１度であった。

【００２８】実施例２−５ 合成例１から４で得られた脂肪族テトラカルボン酸を必
須成分とするポリアミド酸と、合成例５、６で得られた
芳香族族テトラカルボン酸を必須成分とするポリアミド
酸とを用いて、実施例１と同様に液晶セルを作成し評価
を行なった。その結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】比較例１ 合成例２で得た脂肪族テトラカルボン酸を必須成分とす
るポリアミド酸のみを用いて実施例１と同様に液晶セル
を作成したところ、液晶の配向均一性が悪く、偏光板で
セルを挟んでみたところ、明暗のコントラストにムラが
生じていた。

【００３１】比較例２ 合成例５で得た芳香族テトラカルボン酸を必須成分とす
るポリアミド酸のみを用いて実施例１と同様に液晶セル
を作成したところ、液晶の配向性は全面にわたり均一で
あり、１２０℃で５００時間処理した後も全く液晶の配
向は乱れていなかった。しかし、電圧保持率を評価した
ところ熱処理前は９８.６％と高い値を示したが、１２
０℃で５時間処理した後は９４.５％に低下していた。

【発明の効果】本発明の液晶配向剤は、液晶配向膜とし
て優れた特性を有していることから、種々の液晶表示素
子に好適に用いられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G20F 1/1337

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記式（１）で示される化合物から選ば
   れる脂肪族テトラカルボン酸二無水物を必須成分とする
   ポリアミド酸と、下記式（２）で示される化合物から選
   ばれる芳香族テトラカルボン酸二無水物及び下記式
   （３）で示される化合物を必須成分とするポリアミド酸
   とを含有することを特徴とする液晶配向剤。 【化１】 【化２】 【化３】