JPH01219719A - 液晶配向膜および液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は液晶配向膜および液晶表示素子に関し、さらに
詳しくは、スーパーツイスト複屈折効果（ＳＢＥ）形液
晶配向膜および液晶表示素子に関する。

〔従来の技術］ 従来の大型デイスプレィ用液晶表示素子には、セル内で
液晶分子の長袖方向が９０°ねじれたＴＮ　（Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）形が用いられている。この９
０°ＴＮ型液晶表示素子の液晶分子の長軸方向と配向膜
が形成されているガラス基板のなす角（プレチルト角）
は、初期状態で２°以下であり、該配向膜としては、例
えば特公昭５Ｂ−２６００４号公報に示されるように全
芳香族ポリイミドが用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、前記９０°ＴＮ形液晶表示素子では表示品質、表
示面積の向上に限界があるため、セル内で液晶分子の長
袖方向が１８０°〜２７０°ねじれたＳＢＥ形液晶表示
素子が検討されている。該ＳＢＥ形液晶表示素子に低プ
レチルト角の配向膜を用いるとドメインが発生し、視角
特性が悪くなるため、ドメインの発生しない３°以上の
プレチルト角とする必要があるが、従来の全芳香族ポリ
　　・イミドを用いた配向膜ではプレチルト角が２°以
下となり、ＳＢＥ形液晶表示素子には不適当であった。

また特開昭６１−４７９３２号公報等に示されるように
、ポリイミド膜による着色を低減するため炭素数４〜５
の飽和環構造を有するポリイミドが用いられているが、
これらは環の歪エネルギーが大きく、剛直な構造である
ことから合成時に高分子化しにくい欠点がある。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、ドメイ
ンが発生しないプレチルト角が３″以上となる液晶配向
膜およびこれを用いた高表示品質、高表示容量を有する
液晶表示素子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前記従来技術の欠点に鑑み、鋭意研究し
た結果、炭素数６〜１０の飽和環構造を有するポリイミ
ドを配向膜として用いるとプレチルト角が３′以上にな
ることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、炭素数６〜１０の飽和環構造を有
するポリイミドよりなる液晶配向膜およびこのポリイミ
ドを用いてなる液晶表示素子に関する。

本発明に用いられるポリイミドは、ジアミンとテトラカ
ルボン酸二無水物とを反応させてポリアミドを得、これ
を加熱により脱水閉環して得られるが、この際に用いら
れるジアミンまたはテトラカルボン酸二無水物として、
炭素数６〜１０の飽和環構造を有するジアミンまたはテ
トラカルボン酸二無水物が用いられる。飽和■１ス構造
を有する化合物の炭素数が６未満では、環の歪エネルギ
ーが大きいため合成時に高分子化しにくく、また炭素数
１１を超えると反応性が乏しくなる。

また本発明における前記飽和環構造は、シクロヘキサン
環であることが好ましく、さらに該シクロヘキサン環が
前記ポリイミドのジアミン成分に含まれていることが好
ましい。

前記飽和環構造を有するジアミンとしては、１゜２−ジ
アミノシクロヘキサン、１．３−ジアミノシクロヘキサ
ン、１．４−ジアミノシクロヘキサン、２，２′−メチ
レンビスシクロへキシルアミン、３．３′−メチレンビ
スシクロヘキシルアミン、３．４″−メチレンビスシク
ロヘキシルアミン、４，４゛−メチレンビスシクロヘキ
シルアミン、４，４９−メチレンビス（２−エチル−６
−メチルシクロヘキシルアミン）、４．４“−メチレン
ビス（２，６−ジニチルシクロヘキシルアミン）、４．
４’−メチレンビス（２−メチルシクロヘキシルアミン
）、１．３−ジアミノシクロへブタン、１．４−ジアミ
ノシクロへブタン、１゜３−ジアミノシクロオクタン、
１．４−ジアミノシクロオクタン、１．５−ジアミノシ
クロオクタン、１．３−ジアミノシクロノナン、１，４
−ジアミノシクロノナン、１．５−ジアミノシクロノナ
ン、１．３−ジアミノシクロデカン、１．４−ジアミノ
シクロデカン、１．５−ジアミノシクロデカン、１．６
−ジアミノシクロデカンなどが挙げられる。

また飽和環構造を有するテトラカルボン酸二無水物とし
ては、１，２，３．４−シクロヘキサンテトラカルボン
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′−ジシクロへキシ
ルテトラカルボン酸二無水物、１．２，３．４−シクロ
へブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４．５−
シクロへブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３
゜４−シクロオクタンテトラカルボン酸二無水物、１　
２．４．５−シクロオクタンテトラカルボン酸二無水物
、１，２，５．６−シクロオクタンテトラカルボン酸二
無水物、１，２．３．４−シクロノナンテトラカルボン
酸二無水物、１，２，４゜５−シクロノナンテトラカル
ボン酸二無水物、■。

２．５．６−シクロノナンテトラカルボン酸二無水物、
１，２，３．４．−シクロデカンテトラカルボン酸二無
水物、１，２，４．５−シクロデカンテトラカルボン酸
二無水物、ｌ、２，５．６−シクロデカンテトラカルボ
ン酸二無水物、１，２゜６．７−シクロデカンテトラカ
ルボン酸二無水物などが挙げられる。

これら飽和環構造を有する化合物は２種以上を併用する
ことができる。

本発明におけるポリイミドには、前記飽和環構造を有す
る化合物の他にその他のジアミン、好ましくは芳香族ジ
アミンまたはテトラカルボン酸二無水物、好ましくは芳
香族テトラカルボン酸二無水物を併用することができる
。

芳香族ジアミンとしては、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、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、メタフェニレンジアミン、
パラフェニレンジアミン、１．５−ナフタレンジアミン
、２，６−ナフタレンジアミン、１．３−ビスアミノプ
ロピル−１，１，３，３，−テトラメチルジシクロキサ
ン、２、゛２−ビス（アミノフェノキシフェニル）プロ
パン、２，２−ビス（アミノフェノキシフェニル）−１
，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、ビス
（４−（３’−アミノフェノキシ）フェニル）スルホン
、３．３′−ジアミノジフェニルスルホン、４．４゛−
ジアミノジフェニルエーテル−３−カルボアミドなどが
挙げられ、これらは２種以上併用することもできる。

また芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメ
リット酸二無水物、３．３’、４，４°−ジフェニルテ
トラカルボン酸二無水物３．３．３’。

４．４”−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、
１．２，５．６−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、１，４，５．８−ナフタレンテトラカルボン酸二無
水物、３，４，９．１０−ペリレンテトラカルボン酸二
無水物などが挙げられ、これらは２種以上併用すること
もできる。

本発明におけるポリイミドは、前記飽和環構造を存する
ジアミンおよびその他のジアミンのモル数の総和と、飽
和環構造を有するテトラカルボン酸二無水物およびその
他のテトラカルボン酸二無水物のモル数の総和とをほぼ
等１にして反応させることが好ましい。またその他のジ
アミンおよびその他のテトラカルボン酸二無水物の含有
量の総和は、飽和環構造を有するジアミンまたはテトラ
カルボン酸二無水物の５倍以下が好ましく、より好まし
くは飽和環構造を含む化合物と等量またはそれ以下の量
である。

前記飽和環構造を有する化合物、その他のジアミンおよ
びその他のテトラカルボン酸二無水物は、不活性溶媒に
溶解され、反応してポリアミド酸となる。該不活性溶媒
としては、前記単量体の総てを溶解する必要はないが、
生成するポリアミド酸を溶解するものが好ましい。具体
的にはＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジメチル
ホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラ
メチルスルホンなどの１種または２種以上が用いられる
。これらの溶媒以外にガラス基板へのぬれ性を良くする
ための溶媒を反応前または反応終了後に添加してもよい
。これらの溶媒として、例えばブチルセロソルブ、キシ
レン、ブチルセロソルブアセテート、トルエンなどが用
いられる。

本発明の飽和環構造を有するポリイミド層の形成は、前
記反応で生成したポリアミド酸を、予め例えばＩ　Ｔ　
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）等の透明電極
が形成されたガラス基板上に塗布した後、乾燥させ、脱
水閉環させてポリイミドとすることにより行われる。塗
布方法としては、浸漬法、印刷法、吹付は法等の方法が
用いられる。加熱閉環温度は１５０°Ｃ〜４００℃、好
ましくは２００°Ｃ〜３００　’Ｃの範囲で任意に選択
することができる。また加熱時間は１分〜６時間、好ま
しくは１分〜３時間とされる。

本発明のポリイミド層には、ガラス基板とポリイミド層
の密着性をよくするためにこの間にシランカップリング
剤またはチタンカップリング剤を用いてもよい。

このようにして形成されたポリイミド層は、表面をラビ
ング処理することにより液晶配向膜として用いられる。

［実施例〕 以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例１ １．４−ジアミノシクロヘキサン１１．４ｇをＮ−メチ
ル−２−ピロリドン２３０ｍ１に？８解した後、３．３
’、４．４’−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物２
９．４　ｇを加え、５０゛ｃで１時間反応させた後、室
温まで冷却し、４時間攪拌を続けたところ薄黄色の粘稠
な液体となった。この溶液を希釈して二枚のＩＴＯ透明
電極付ガラス基板上にスピナーで塗布し、２５０　’Ｃ
で１時間加熱し、溶媒の除去およびポリアミド酸の脱水
閉環を行い、膜厚５００人のポリイミド層を形成した。

二枚のガラス基板上のこの層の表面をラビング処理し、
これをアンチパラレルになるように二枚のポリイミド層
を対向させて組み合わせ、周りをエポキシ系シール材で
封止し、内部にＺＬＩ−１１３２（メルク社製商品名）
を封入し、液晶セルを形成した。このセルのプレチルト
角は３．２　’であり、ＳＢＥ形液晶表示素子用配向膜
の必要条件を満たしていた。

次に前記溶液を用いて前記と同様の方法で６４０Ｘ２０
０ドツトになるようにＩＴＯ透明電極が形成された二枚
のガラス基板上にポリイミド層を形成し、この層の表面
を２２０”ツイストになるようにラビング処理し、セル
を組み立てて、液晶を注入し、液晶表示素子を形成した
。該液晶表示素子は６４０Ｘ２００ドツトで駆動でき、
ドメインの発生がなく大画面化が可能であり、かつコン
トラスｌが良好で、高表示品質であった。

実施例２ ２．２−ビス（アミノフェノキシフェニル）プロパン４
０．１　ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン４０６ｍｆ！
に溶解した後、３．３’、４．４’−ジシクロへキシル
テトラカルボン酸二無水物３０．６ｇを加え、室温で７
時間攪拌を続けたところ薄黄色の粘稠な液体となった。

この溶液を用いて実施例１と同様の方法で処理し、プレ
チルト角を測定したところ３°であった。さらにこの溶
）夜を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子を形成
した。

該液晶表示素子は、駆動時にドメインの発生がなく、大
画面化が可能で、高表示品質であった。

比較例１ ４．４′−ジアミノジフェニルエーテル２０．０ｇをＮ
−メチル−２−ピロリドン２３１ｍ１に溶解した後、ピ
ロメリット酸二無水物２１．８　ｇを加え室温で６時間
攪拌を続けたところ黄色の粘稠な液体となった。この液
体を実施例１と同様の方法で処理し、プレチルト角を測
定したところ１．５゜であった。またこの溶液を用いて
実施例１と同様の６４０Ｘ２００ドツトの液晶表示素子
を作製し、駆動したところ、駆動時にドメインが発生し
、コントラストが低下し、表示品質が劣っていた。

〔発明の効果〕

本発明の液晶表示素子によれば、プレチルト角が３°以
上となる配向膜を用いるため、高表示品質で、高表示容
量のＳＢＥ形液晶表示素子が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素数６〜１０の飽和環構造を有するポリイミドよ
   りなる液晶配向膜。 ２、炭素数６〜１０の飽和環構造がシクロヘキサン環で
   ある請求項１記載の液晶配向膜。 ３、シクロヘキサン環がポリイミドのジアミン成分に含
   まれている請求項１または２記載の液晶配向膜。 ４、液晶配向膜として炭素数６〜１０の飽和環構造を有
   するポリイミドを用いてなる液晶表示素子。