JP3322089B2 - 液晶配向剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリアミック酸お
よびポリイミドの少なくとも一方を含有する液晶配向剤
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の当該表面にポリイミドなどか
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、当該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、最近においては、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ＳＴ
Ｎ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）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、当該液晶分
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。これらＴＮ型液晶表示素子およびＳＴＮ型
液晶表示素子における液晶の配向は、通常、ラビング処
理が施された液晶配向膜により発現されるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶表示素子にあっては、電圧を印加したときに発生す
るイオン性電荷が液晶配向膜に吸着されるため、電圧の
印加を解除した後の表示画面に残像を生じ、電圧印加時
と解除時との液晶表示素子の明暗の差が小さくなるため
に十分なコントラストが得られないという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたも
のである。

【０００４】本発明の目的は、良好な配向特性を発現す
ることができるとともに、液晶表示素子において電圧の
印加を解除してから残像が消去されるまでの時間（以
下、「残像消去時間」という。）の短い液晶配向膜を形
成することができる液晶配向剤を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶配向剤は、
下記化学式（１）〜（３）のいずれかで表される化合物
よりなるテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式（I
I）で表されるジアミン化合物とから得られるポリアミ
ック酸を含有することを特徴とする。

【０００６】

【化３】

【０００７】また、本発明の液晶配向剤は、下記一般式
（III −１) 〜（III −３) のいずれかで表される繰り
返し単位よりなるポリイミドを含有することを特徴とす
る。

【０００８】

【化４】

【０００９】

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。 ＜テトラカルボン酸二無水物＞ 本発明のポリアミック酸は、その合成反応に供されるテ
トラカルボン酸二無水物として、上記一般式（III −
１）〜（III −３）のいずれかで表される化合物（以
下、「特定テトラカルボン酸二無水物」という。）を使
用する点に特徴を有する。

【００１１】

【００１２】

【００１３】特定テトラカルボン酸二無水物は、下記一
般式（IV）で表されるスチレン誘導体と、無水マレイン
酸とをディールス−アルダー反応させ、反応生成物をさ
らに無水マレイン酸とエン反応させることによって合成
することができる。

【００１４】

【化５】

【００１５】ここで、Ｒ² で示される置換基をα位に有
するスチレン誘導体としては、α−メチルスチレン、α
−エチルスチレン、３−メチル−α−メチルスチレン、
４−メチル−α−メチルスチレン、３，４−ジメチル−
α−メチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチル
スチレン、３，４−ジメチルスチレン、４−ｔ−ブチル
スチレン、４−フェニルスチレン、４−アセチルスチレ
ン、４−ナフチルスチレン、４−ｔ−ブチル−α−メチ
ルスチレン、４−フェニル−α−メチルスチレン、４−
アセチル−α−メチルスチレン、４−ナフチル−α−メ
チルスチレンなどを挙げることができ、これらのうち、
生成した特定テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合
物との反応活性が高いという観点からα−メチルスチレ
ン、４−メチルスチレンおよび４−メチル−α−メチル
スチレンが好ましい。

【００１６】特定テトラカルボン酸二無水物の具体例の
うち、例えば化学式（１）で表される化合物は、スチレ
ン誘導体としてα−メチルスチレンを使用し、下記の反
応式Ａに従って合成される。

【００１７】

【００１８】

【化７】

【００１９】なお、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して、特定テトラカルボ
ン酸二無水物以外の化合物を本発明による効果が損なわ
れない範囲において併用することも可能である。ここ
で、合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物に占
める特定テトラカルボン酸二無水物の割合は０．１〜１
００モル％とされ、好ましくは５０〜１００モル％とさ
れる。

【００２０】併用することのでき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、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、３，５，６−トリカルボキシノルボ
ルナン−２−酢酸二無水物、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、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などの脂肪族テトラカルボン
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、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、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、これらは単独でまたは２種以上組み合
わされて用いることができる。

【００２１】これらのうち、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、１，３，３
ａ，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、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が好ましく、特に好ましく
は、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二
無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢
酸二無水物である。

【００２２】＜ジアミン化合物＞本発明のポリアミック
酸の合成反応に供される、上記一般式（II）で表される
ジアミン化合物としては、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ
−フェニレンジアミン、４，４’−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ーアミノー１ー（４’ー
アミノフェニル）ー１，３，３ートリメチルインダン、
６ーアミノー１ー（４’ーアミノフェニル）ー１，３，
３ー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；ジアミノ
テトラフェニルチオフェンなどのヘテロ原子を有する芳
香族ジアミン；１，１−メタキシリレンジアミン、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、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［６，２，１，０ ^2.7 ］−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）などの脂肪族または脂環式ジ
アミン；下記化学式（４）〜（６）で表される化合物を
挙げることができ、これらは単独でまたは２種以上組み
合わされて用いることができる。

【００２３】

【化８】

【００２４】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、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、４．４’−（ｐ−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−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が好まし
く、特に好ましくは、ｐ−フェニレンジアミン、４，
４’−ジアミノジフェニルメタンおよび４，４’−（ｐ
−フェニレンイソプロピリデン）ビスアニリンである。

【００２５】＜ポリアミック酸＞ 本発明のポリアミック酸は、上記の特定テトラカルボン
酸二無水物と、上記一般式（II）で表されるジアミン化
合物とを、開環重付加反応させることにより合成され
る。

【００２６】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化合物の使用割合は、
ジアミン化合物に含まれるアミノ基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。

【００２７】ポリアミック酸の合成反応は、有機溶媒中
において、通常０〜１５０℃、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（ａ）は、通常、テトラカルボン酸二無水物
およびジアミン化合物の総量（ｂ）が、反応溶液の全量
（ａ＋ｂ）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。

【００２８】なお、前記有機溶媒には、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。斯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、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、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、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。

【００２９】以上のようにして、本発明のポリアミック
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。

【００３０】以上のようにして得られるポリアミック酸
は、その対数粘度（ηｌｎ）の値が通常０．０５〜１０
ｄｌ／ｇ、好ましくは０．０５〜５ｄｌ／ｇである。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／１
００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、下記数式によって求められるものである。

【００３１】

【数１】

【００３２】＜ポリイミド＞本発明のポリイミドは、
（ｉ）上記のポリアミック酸を加熱することにより、ま
たは、ポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中
に脱水剤およびイミド化触媒を添加し必要に応じて加熱
することにより、脱水閉環（イミド化反応）させて合成
されるか、または（ii）上記特定テトラカルボン酸二無
水物とジイソシアネート化合物とを混合し、必要に応じ
て加熱することにより、縮合させて合成される。

【００３３】上記（ｉ）の反応において、ポリアミック
酸を加熱する方法における反応温度は、通常６０〜２５
０℃とされ、好ましくは１００〜１７０℃とされる。反
応温度が６０℃未満ではイミド化反応が十分に進行せ
ず、反応温度が２５０℃を超えると得られるポリイミド
の分子量が低下することがある。

【００３４】一方、上記ポリアミック酸の溶液中に脱水
剤およびイミド化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、ポリアミック酸の繰り返し単位１モ
ルに対して１．６〜２０モルとするのが好ましい。ま
た、イミド化触媒としては、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第３級アミンを
用いることができるが、これらに限定されるものではな
い。イミド化触媒の使用量は、使用する脱水剤１モルに
対して０．５〜１０モルとするのが好ましい。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。脱水閉環反応の反応温度は、通常
０〜１８０℃、好ましくは６０〜１５０℃とされる。ま
た、このようにして得られる反応溶液に対し、ポリアミ
ック酸の精製方法と同様の操作を行うことにより、本発
明のポリイミドを精製することができる。

【００３５】上記（ii）の反応において、ジイソシアネ
ート化合物の具体例としては、ヘキサメチレンジイソシ
アネートなどの脂肪族ジイソシアネート化合物；シクロ
ヘキサンジイソシアネートなどの環状脂肪族ジイソシア
ネート化合物；ジフェニルメタン−４，４' −ジイソシ
アネート、ジフェニルエーテル−４，４' −ジイソシア
ネート、ジフェニルスルホン−４，４' −ジイソシアネ
ート、ジフェニルスルフィド−４，４' −ジイソシアネ
ート、１，２−ジフェニルエタン−ｐ，ｐ' −ジイソシ
アネート、２，２−ジフェニルプロパン−ｐ，ｐ' −ジ
イソシアネート、２，２−ジフェニル−１，１，１，
３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−ｐ，ｐ' −ジイ
ソシアネート、２，２−ジフェニルブタン−ｐ，ｐ' −
ジイソシアネート、ジフェニルジクロロメタン−４，
４' −ジイソシアネート、ジフェニルフルオロメタン−
４，４' −ジイソシアネート、ベンゾフェノン−４，
４' ジイソシアネート、Ｎ−フェニル安息香酸アミド−
４，４' −ジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネ
ート化合物を挙げることができ、これらは、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。なお、上
記（ii）の反応には特に触媒は必要とされず、反応温度
は、通常、５０〜２００℃、好ましくは１００〜１６０
℃である。

【００３６】上記（ｉ）および（ii）の反応によって得
られるポリイミドは、その対数粘度（ηｌｎ）の値が通
常０．０５〜１０ｄｌ／ｇ、好ましくは０．０５〜５ｄ
ｌ／ｇである。

【００３７】＜液晶配向剤＞本発明の液晶配向剤は、本
発明のポリアミック酸および／またはポリイミドが有機
溶媒中に溶解含有されて構成される。この液晶配向剤を
構成する有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成反応
や脱水閉環反応に用いられるものとして例示した溶媒を
挙げることができる。また、ポリアミック酸の合成反応
の際に併用することができるものとして例示した貧溶媒
も適宜選択して併用することができる。

【００３８】本発明の液晶配向剤におけるポリアミック
酸および／またはポリイミドの濃度は、粘性、揮発性な
どを考慮して選択されるが、好ましくは１〜１０重量％
の範囲とされる。すなわち、本発明の液晶配向剤は、基
板表面に塗布され、液晶配向膜となる塗膜が形成される
が、濃度が１重量％未満である場合には、この塗膜の膜
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、濃度が１０重量％を超える場合には、塗膜の膜厚が
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。

【００３９】本発明の液晶配向剤に用いられるポリアミ
ック酸およびポリイミドは、末端修飾型のものであって
もよい。この末端修飾型のポリアミック酸およびポリイ
ミドを用いることにより、分子量が調節され、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ものは、
ポリアミック酸またはポリイミドを合成する際に、酸−
無水物やモノアミン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。

【００４０】ここで、酸−無水物としては、例えば無水
マレイン酸、無水フタル酸、無水ナジック酸などを挙げ
ることができ、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。

【００４１】本発明の液晶配向剤には、ポリアミック酸
および／またはポリイミドの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が含有さ
れていてもよい。斯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。

【００４２】＜液晶表示素子＞本発明の液晶配向剤を用
いて得られる液晶表示素子は、例えば次の方法によって
製造することができる。

【００４３】（１）パターニングされた透明導電膜が設
けられている基板の一面に、本発明の液晶配向剤を例え
ばロールコーター法、スピンナー法、印刷法などの方法
によって塗布し、次いで、塗布面を加熱することにより
塗膜を形成する。ここに、基板としては、例えばフロー
トガラス、ソーダガラスなどのガラス；ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエー
テルスルホン、ポリカーボネートなどのプラスチックか
らなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設
けられる透明導電膜としては、酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）か
らなるＮＥＳＡ膜（米国ＰＰＧ社登録商標）、酸化イン
ジウム−酸化スズ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂）からなるＩ
ＴＯ膜などを用いることができ、これらの透明導電膜の
パターニングには、フォト・エッチング法や予めマスク
を用いる方法が用いられる。液晶配向剤の塗布に際して
は、基板表面および透明導電膜と塗膜との接着性をさら
に良好にするために、基板の該表面に、官能性シラン含
有化合物、官能性チタン含有化合物などを予め塗布する
こともできる。また加熱温度は８０〜２５０℃とされ、
好ましくは１２０〜２００℃とされる。形成される塗膜
の膜厚は、通常０．００１〜１μｍであり、好ましくは
０．００５〜０．５μｍである。なお、ポリアミック酸
を含有する本発明の液晶配向剤は、塗布後に有機溶媒を
除去することによって配向膜となる塗膜を形成するが、
さらに加熱することによって脱水閉環を進行させ、イミ
ド化された塗膜とすることもできる。

【００４４】（２）形成された塗膜面を、例えばナイロ
ン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付
けたロールで一定方向に擦るラビング処理を行う。これ
により、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向
膜となる。

【００４５】また、本発明の液晶配向剤により形成され
た液晶配向膜に、例えば特開平６−２２２３６６号公報
や特開平６−２８１９３７号公報に示されているよう
な、紫外線を部分的に照射することによってプレチルト
角を変化させるような処理、あるいは特開平５−１０７
５４４号公報に示されているような、ラビング処理を施
した液晶配向膜表面にレジスト膜を部分的に形成し、先
のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後
にレジスト膜を除去して、液晶配向膜の配向能を変化さ
せるような処理を行うことによって、液晶表示素子の視
界特性を改善することが可能である。

【００４６】（３）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、それぞれの液晶配向膜におけ
るラビング方向が直交または逆平行となるように、２枚
の基板を、間隙（セルギャップ）を介して対向配置し、
２枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基
板表面およびシール剤により区画されたセルギャップ内
に液晶を注入充填し、注入孔を封止して液晶セルを構成
する。そして、液晶セルの外表面、すなわち、液晶セル
を構成するそれぞれの基板の他面側に、偏光板を、その
偏光方向が当該基板の一面に形成された液晶配向膜のラ
ビング方向と一致または直交するように貼り合わせるこ
とにより、液晶表示素子が得られる。

【００４７】ここに、シール剤としては、例えば硬化剤
およびスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有す
るエポキシ樹脂などを用いることができる。液晶として
は、ネマティック型液晶およびスメクティック型液晶を
挙げることができ、その中でもネマティック型液晶が好
ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、
ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エ
ステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロ
ヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液
晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などを用
いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレ
スチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステ
リルカーボネートなどのコレステリック型液晶や商品名
「Ｃ−１５」「ＣＢ−１５」（メルク社製）として販売
されているようなカイラル剤などを添加して使用するこ
ともできる。さらに、ｐ−デシロキシベンジリデン−ｐ
−アミノ−２−メチルブチルシンナメートなどの強誘電
性液晶も使用することができる。また、液晶セルの外表
面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコ
ールを延伸配向させながら、ヨウ素を吸収させたＨ膜と
称される偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板
またはＨ膜そのものからなる偏光板を挙げることができ
る。

【００４８】

【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。なお、以下の実施例および比較例におい
て、液晶表示素子における残像消去時間および液晶の配
向性についての評価方法は、以下のとおりである。

【００４９】〔残像消去時間〕液晶セルに１０Ｖの直流
電圧を１時間印加した後、当該電圧の印加を解除し、表
示画面を目視により観察して、電圧の印加を解除してか
ら画面上の残像が消去されるまでの時間を測定した。

【００５０】〔液晶の配向性〕電圧をオン・オフ（印加
・解除）したときの異常ドメインの有無を偏光顕微鏡で
観察し、異常ドメインのない場合を「良好」と判定し
た。

【００５１】（合成例１）上記化学式（１）で表される
特定テトラカルボン酸二無水物３０．６６ｇ（９７．５
６ミリモル）と４，４’−ジアミノジフェニルメタン１
９．３４ｇ（９７．５６ミリモル）とを、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン４５０ｇに溶解させ、６０℃で６時間反
応させた。次いで、反応溶液を大過剰のメチルアルコー
ルに注いで反応生成物を沈澱させた。その後、メチルア
ルコールで洗浄し、減圧下４０℃で１５時間乾燥させる
ことにより、対数粘度が１．００ｄｌ／ｇである本発明
のポリアミック酸〔これを「ポリアミック酸（ａ）」と
する。〕３８．４４ｇを得た。

【００５２】（合成例２）合成例１で得られたポリアミ
ック酸（ａ）２５．００ｇをＮ−メチル−２−ピロリド
ン４５０ｇに溶解し、この溶液にピリジン７．７２ｇ
と、無水酢酸９．９６ｇとを添加し、１１５℃で４時間
加熱することにより脱水閉環反応させた。次いで、反応
生成液を合成例１と同様にして沈澱および乾燥させ、対
数粘度が１．００ｄｌ／ｇである本発明のポリイミド
〔これを「ポリイミド（ａ）」とする。〕１４．９１ｇ
を得た。

【００５３】（合成例３）特定テトラカルボン酸二無水
物の使用量を３７．２０ｇ（１１８．３６ミリモル）に
変更し、４，４’−ジアミノジフェニルメタンに代えて
ｐ−フェニレンジアミン１２．８０ｇ（１１８．３６ミ
リモル）を使用したこと以外は合成例１と同様にして、
対数粘度が１．１０ｄｌ／ｇである本発明のポリアミッ
ク酸〔これを「ポリアミック酸（ｂ）」とする。〕３
２．６０ｇを得た。

【００５４】（合成例４）上記化学式（１）で表される
特定テトラカルボン酸二無水物２６．１６ｇ（８３．２
４ミリモル）と１，２，３，４−シクロブタンテトラカ
ルボン酸二無水物４．０８ｇ（２０．８０ミリモル）と
ｐ−フェニレンジアミン５．０６ｇ（４６．８０ミリモ
ル）と４，４’−ジアミノジフェニルメタン９．２８ｇ
（４６．８０ミリモル）と上記化学式（４）で表される
ジアミン化合物５．４２ｇ（１０．３６ミリモル）と
を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４５０ｇに溶解させて
６０℃で６時間反応させたこと以外は合成例１と同様に
して、対数粘度が０．９０ｄｌ／ｇである本発明のポリ
アミック酸〔これを「ポリアミック酸（ｃ）」とす
る。〕４０．０６ｇを得た。次いで、ポリアミック酸
（ａ）に代えてポリアミック酸（ｃ）を使用したこと以
外は合成例２と同様にして、対数粘度が０．９０ｄｌ／
ｇである本発明のポリイミド〔これを「ポリイミド
（ｂ）」とする。〕１７．９８ｇを得た。

【００５５】（合成例５）上記化学式（１）で表される
特定テトラカルボン酸二無水物に代えて上記化学式
（２）で表される特定テトラカルボン酸二無水物３０．
６５ｇ（９７．５６ミリモル）を使用したこと以外は合
成例１と同様にして、対数粘度が０．９２ｄｌ／ｇであ
る本発明のポリアミック酸〔これを「ポリアミック酸
（ｄ）」とする。〕３６．６２ｇを得た。次いで、ポリ
アミック酸（ａ）に代えてポリアミック酸（ｄ）を使用
したこと以外は合成例２と同様にして、対数粘度が０．
９２ｄｌ／ｇである本発明のポリイミド〔これを「ポリ
イミド（ｃ）」とする。〕１６．０４ｇを得た。

【００５６】（比較合成例１）特定テトラカルボン酸二
無水物に代えて１，２，３，４−シクロブタンテトラカ
ルボン酸二無水物２４．８６ｇ（１２６．７６ミリモ
ル）を使用し、４，４’−ジアミノジフェニルメタンの
使用量を２５．１４ｇ（１２６．７６ミリモル）に変更
したこと以外は合成例１と同様にして、対数粘度が１．
２０ｄｌ／ｇである比較用のポリアミック酸〔これを
「ポリアミック酸（ｘ）」とする。〕４４．４２ｇを得
た。

【００５７】（比較合成例２）特定テトラカルボン酸二
無水物に代えて１，２，３，４−シクロブタンテトラカ
ルボン酸二無水物３２．２２ｇ（１６４．２８ミリモ
ル）を使用し、４，４’−ジアミノジフェニルメタンに
代えてｐ−フェニレンジアミン１７．７８ｇ（１６４．
２８ミリモル）を使用したこと以外は合成例１と同様に
して、対数粘度が１．２６ｄｌ／ｇである比較用のポリ
アミック酸〔これを「ポリアミック酸（ｙ）」とす
る。〕４１．９０ｇを得た。

【００５８】（比較合成例３）上記化学式（１）で表さ
れる特定テトラカルボン酸二無水物に代えて１，３，３
ａ，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２９．３０ｇ（９７．
５６ミリモル）を使用したこと以外は合成例１と同様に
して、対数粘度が０．９０ｄｌ／ｇである比較用のポリ
アミック酸〔これを「ポリアミック酸（ｚ）」とす
る。〕３８．９６ｇを得た。次いで、ポリアミック酸
（ａ）に代えてポリアミック酸（ｚ）を使用したこと以
外は合成例２と同様にして、対数粘度が０．９０ｄｌ／
ｇである比較用のポリイミド〔これを「ポリイミド
（ｚ）」とする。〕１７．４４ｇを得た。

【００５９】〔実施例１〕 （１）液晶配向剤の調製：合成例２で得られたポリイミ
ド（ａ）をγ−ブチロラクトンに溶解させて固形分濃度
４重量％の溶液とし、この溶液を孔径１μｍのフィルタ
ーで濾過して本発明の液晶配向剤を調製した。

【００６０】（２）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、上記のようにして調製され
た本発明の液晶配向剤をスピンナーを用いて塗布し、１
８０℃で１時間乾燥することにより乾燥膜厚８００Åの
塗膜を形成した。

【００６１】 形成された塗膜面を、ナイロン製の布
を巻き付けたロールを有するラビングマシーンを用いて
ラビング処理を行うことにより、液晶配向膜を作製し
た。ここに、ラビング処理条件は、ロールの回転数５０
０ｒｐｍ、ステージの移動速度１ｃｍ／秒とした。

【００６２】 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、直
径１７μｍの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、それ
ぞれの液晶配向膜におけるラビング方向が逆平行となる
ように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。

【００６３】 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、ネマティック型液晶
「ＭＬＣ−２００１」（メルク社製）を注入充填し、次
いで、注入孔をエポキシ系接着剤で封止して液晶セルを
構成した。その後、液晶セルの外表面に、偏光方向が当
該基板の一面に形成された液晶配向膜のラビング方向と
一致するように偏光板を貼り合わせることにより、液晶
表示素子を作製した。

【００６４】 上記のようにして作製された液晶表示
素子は、液晶セルに電圧を印加および解除したときにお
いて異常ドメインは認められず、液晶の配向性は良好で
あった。また、液晶表示素子の残像消去時間は０．３６
秒間ときわめて短いものであった。

【００６５】〔実施例２〕ポリイミド（ａ）に代えて、
合成例３で得られたポリアミック酸（ｂ）を使用したこ
と以外は実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し液
晶表示素子を作製した。作製された液晶表示素子は、液
晶セルに電圧を印加および解除したときにおいて異常ド
メインは認められず、液晶の配向性は良好であった。ま
た、液晶表示素子の残像消去時間は０．２２秒間ときわ
めて短いものであった。

【００６６】〔実施例３〕液晶配向剤塗布後の乾燥温度
を２５０℃にしたこと以外は実施例２と同様にして、液
晶配向剤を調製し液晶表示素子を作製した。乾燥温度を
２５０℃にしたことにより、溶媒の除去と同時に塗膜の
イミド化が進行し、ポリイミドを主とする液晶配向膜が
形成された。作製された液晶表示素子は、液晶セルに電
圧を印加および解除したときにおいて異常ドメインは認
められず、液晶の配向性は良好であった。また、液晶表
示素子の残像消去時間は０．２５秒間ときわめて短いも
のであった。

【００６７】〔実施例４〕ポリイミド（ａ）に代えて、
合成例４で得られたポリイミド（ｂ）を使用したこと以
外は実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し液晶表
示素子を作製した。作製された液晶表示素子は、液晶セ
ルに電圧を印加および解除したときにおいて異常ドメイ
ンは認められず、液晶の配向性は良好であった。また、
液晶表示素子の残像消去時間は０．３３秒間ときわめて
短いものであった。

【００６８】〔実施例５〕ポリイミド（ａ）に代えて、
合成例５で得られたポリイミド（ｃ）を使用したこと以
外は実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し液晶表
示素子を作製した。作製された液晶表示素子は、液晶セ
ルに電圧を印加および解除したときにおいて異常ドメイ
ンは認められず、液晶の配向性は良好であった。また、
液晶表示素子の残像消去時間は０．２０秒間ときわめて
短いものであった。

【００６９】〔比較例１〕ポリイミド（ａ）に代えて、
比較合成例１で得られたポリアミック酸（ｘ）を使用し
たこと以外は実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製
し液晶表示素子を作製した。作製された液晶表示素子
は、液晶セルに電圧を印加および解除したときにおいて
異常ドメインは認められず、液晶の配向性は良好であっ
たが、液晶表示素子の残像消去時間は１２秒間であり、
残像が消去されるまでに長い時間を要した。

【００７０】〔比較例２〕ポリイミド（ａ）に代えて、
比較合成例２で得られたポリアミック酸（ｙ）を使用し
たこと以外は実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製
し液晶表示素子を作製した。作製された液晶表示素子
は、液晶セルに電圧を印加および解除したときにおいて
異常ドメインは認められず、液晶の配向性は良好であっ
たが、液晶表示素子の残像消去時間は１０秒間であり、
残像が消去されるまでに長い時間を要した。

【００７１】〔比較例３〕ポリイミド（ａ）に代えて、
比較合成例３で得られたポリイミド（ｚ）を使用したこ
と以外は実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し液
晶表示素子を作製した。作製された液晶表示素子は、液
晶セルに電圧を印加および解除したときにおいて異常ド
メインは認められず、液晶の配向性は良好であったが、
液晶表示素子の残像消去時間は６秒間であり、残像が消
去されるまでに長い時間を要した。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、良好な配向特性を有す
るとともに、液晶表示素子における残像消去時間の短い
液晶配向膜を形成することができる液晶配向剤を提供す
ることができる。

【００７３】

【００７４】

【００７５】本発明の液晶配向剤により形成される液晶
配向膜は、ＴＮ型液晶表示素子、ＳＴＮ型液晶表示素子
およびＳＨ（Ｓｕｐｅｒ Ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）型
液晶表示素子など種々の液晶表示素子を構成するために
好適に使用することができる。また、当該液晶配向膜を
備えた液晶表示素子は、液晶の配向性および信頼性にも
優れ、種々の装置に有効に使用することができ、例えば
卓上計算機、腕時計、置時計、計数表示板、ワードプロ
セッサ、パーソナルコンピュータ、液晶テレビなどの表
示装置として好適に用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平春 晃男 東京都中央区築地２丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−157424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−29584（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−71649（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−71650（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08G 73/00 - 73/26 ＣＡＰＬＵＳ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記化学式（１）〜（３）のいずれかで
   表される化合物よりなるテトラカルボン酸二無水物と、
   下記一般式（II）で表されるジアミン化合物とから得ら
   れるポリアミック酸を含有する液晶配向剤。 【化１】
2. 【請求項２】 下記一般式（III −１) 〜（III −３)
   のいずれかで表される繰り返し単位よりなるポリイミド
   を含有する液晶配向剤。 【化２】