JPH05224213A - 液晶表示素子用配向膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式（1）で表される繰り返し単位を含有
するポリイミド樹脂からなる液晶表示素子用配向膜。 【化１】 【効果】 優れた液晶応答性を有し、この配向膜を液晶
表示素子に用いることにより、消費電力の少ない素子を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置の配向膜に
関するものである。更に詳しくは従来に比べ優れた応答
性を示す液晶表示素子用配向膜に関するものである。

【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。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。しかし、従来のポリイ
ミド液晶配向膜は、液晶の応答性に対し決して満足いく
ものではなく、より応答性が優れた配向膜が求められて
いる。

【０００３】一般的な液晶セルにおいては、液晶は２枚
の透明電極基板上に形成されたポリイミド配向膜により
挟持された構成をとっているため、液晶に印加される電
圧はポリイミド層による損失があることから、実際に電
極に印加された電圧より低くなる。従来のポリイミド配
向膜では膜厚を薄くしたとしても、この電圧損失が無視
できなかった。このような電圧損失は、ポリイミド配向
膜層の誘電率が小さいほど大きくなり、従来のポリイミ
ド樹脂の誘電率は2〜4程度であることから、このポリイ
ミド配向膜の誘電率を大きくすることが望まれている。

【０００４】このような観点から、ポリイミド樹脂の主
鎖中にアミド結合を導入した配向膜が提案されているが
（特開平1-214822号公報）、特性的に充分満足いくもの
ではないのが現状である。また、一般的なポリイミド樹
脂に比べ高い誘電率を有しているアミドイミド系樹脂に
ついても、耐熱性、加工特性、その他配向性等が不十分
であり、このような点で配向膜として適していないのが
現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。本発明の目的は、従来に比べ誘電率が高
く、優れた応答性を示すポリイミド液晶表示素子用配向
膜を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一般式（1）
で表される繰り返し単位を含有するポリイミド樹脂から
なる液晶表示素子用配向膜である。

【０００７】

【化１】

【０００８】

【作用】本発明の液晶表示素子用配向膜は、透明電極の
付いたガラスあるいはプラスチックフィルム等の透明基
板上に、一般式（1）で表される繰り返し単位を含有す
るポリイミド樹脂膜を形成し、必要によりラビング等の
処理を施すことにより使用される。

【０００９】ここで、一般式（1）の繰り返し単位を含
有するポリイミド樹脂は、一般的にはジカルボン酸、あ
るいはジカルボン酸ハロゲン化物等のジカルボン酸誘導
体とジアミン化合物を、ジアミン化合物１モルに対しジ
カルボン酸あるいはジカルボン酸ハロゲン化物等のジカ
ルボン酸誘導体を1モル未満で反応させることによりア
ミド基含有両末端アミン化合物を生成させ、ここにテト
ラカルボン酸二無水物を加え重合する方法がとられる。
また、ジカルボン酸、あるいはジカルボン酸ハロゲン化
物等のジカルボン酸誘導体とジアミン化合物を反応させ
た後、さらにジアミン化合物を添加しテトラカルボン酸
二無水物を加えることもできる。その他、まずテトラカ
ルボン酸二無水物とジアミン化合物をジアミン化合物過
剰で反応させた後、ジカルボン酸あるいはジカルボン酸
ハロゲン化物等のジカルボン酸誘導体を加えアミド基を
生成させる等の方法もある。

【００１０】以上のような反応を行なうにあたっての出
発原料は特に限定されるものではないが、具体例として
は次のような化合物が挙げられる。ジカルボン酸、ある
いはジカルボン酸ハロゲン化物等のジカルボン酸誘導体
としては、例えば、テレフタル酸、塩化テレフタロイル
などの化合物が挙げられる。

【００１１】また、テトラカルボン酸二無水物として
は、4,4'-オキシジフタル酸二無水物、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、2,2',3,3'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、2,3,3',4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、2,2',3,3'-ビフェニル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など
の芳香族系化合物、またはシクロペンタンテトラカルボ
ン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
などの脂肪族系化合物が挙げられ、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。

【００１２】さらに、ジアミン化合物についても特に限
定されないが、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジ
アミン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジ
アミノジフェニルメタン、3,3'-ジアミノジフェニルエ
ーテル、3,3'-ジアミノジフェニルメタン、3,4'-ジアミ
ノジフェニルエーテル、3,4'-ジアミノジフェニルメタ
ン、2,4-ジアミノトルエン、1,3―ビス(3―アミノフェ
ノキシベンゼン)、1,4―ビス(3―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)、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などの芳香族系化合物、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
ロヘキサン等の脂肪族化合物が挙げられ、これらは１種
でまたは２種以上併用して使用することができる。

【００１３】以上示した様な方法で合成された樹脂は、
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の状態の場合、
もしくは脱水イミド化されたポリイミドの場合がある。
前者のポリアミド酸の場合は、透明電極基板上に塗膜を
形成させた後、通常150℃以上の温度で焼成することに
よりイミド化を行ない、ポリイミド配向膜とするもので
あり、また後者の場合は既にイミド化されたいわゆる溶
媒可溶性ポリイミドであるため、このポリイミド溶液を
透明電極基板上に塗布した後に加熱により溶媒を除去
し、ポリイミド配向膜とするものである。

【００１４】

【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なんら限定されるもの
ではない。

【００１５】（実施例）温度計、攪拌機、原料仕込口及
び乾燥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、2,2―ビス(4―(4―アミノフェノキシ)フェ
ニル)プロパン41.05g（0.1mol）、脱水N-メチル-2-ピロ
リドン300ｇ、トリエチルアミン10.12g(0.1mol）を入
れ、乾燥窒素気流下氷冷し攪拌した。ここにテレフタル
酸クロリド10.15g（0.05mol）の脱水N-メチル-2-ピロリ
ドン溶液50gを滴下し、１時間反応を行った。反応系の
温度を室温まで上げ、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
酸無水物13.21g（0.05mol）を添加し、20℃で５時間攪
拌反応した後、系にトルエン30gを加え、窒素導入管を
外して代わりにディーン-スタークトラップ還流冷却管
を取付け、系の温度を160〜170℃に上げて３時間還流
し、イミド化により生成する水を系外に除去した。得ら
れた粘稠な溶液を20リットルのメタノール中に攪拌しな
がら入れ、固化したポリマーを濾過回収し、真空乾燥機
中50℃で48時間乾燥した。

【００１６】充分乾燥したポリマーをN-メチル-2-ピロ
リドンに溶解し、この溶液をアルミ板上にスピンコータ
ーによりコーティングし、200℃で１時間処理して25μm
のフィルムを形成した。このフィルムの誘電率を１kHz
にて測定したところ、5.7であった。さらに、この溶液
を透明電極付きガラス基板の透明電極面にスピンコータ
ーにより塗布、200℃にて1時間焼成して約1000オングス
トロームの塗膜を形成させ、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20μmのギャップで張
り合わせ、液晶にメルクMLC-2004を用い、90度ツイスト
させたセルを作製した。このセル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った。さらに
駆動電圧の測定は、セル間の印加電圧を徐々に上げてい
き、電圧０Vの時のセルからの透過光を100％として、透
過光が90％及び10％となる電圧値から評価した。その結
果を表１に示す。

【００１７】（比較例）温度計、攪拌機、原料仕込口及
び乾燥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、2,2―ビス(4―(4―アミノフェノキシ)フェ
ニル)プロパン41.05g（0.1mol）、脱水N-メチル-2-ピロ
リドン300ｇ、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-ジカルボン酸無水
物26.42g（0.1mol）を入れ、20℃で５時間攪拌反応した
後、系にトルエン30gを加え、窒素導入管を外して代わ
りにディーン-スタークトラップ還流冷却管を取付け、
系の温度を160〜170℃に上げて３時間還流し、イミド化
により生成する水を系外に除去した。得られた粘稠な溶
液を20リットルのメタノール中に攪拌しながら入れ、固
化したポリマーを濾過回収し、真空乾燥機中50℃で48時
間乾燥した。

【００１８】充分乾燥したポリマーをγ-ブチロラクト
ンに溶解し、この溶液をアルミ板上にスピンコーターに
よりコーティングし、200℃で１時間処理して25μmのフ
ィルムを形成した。このフィルムの誘電率を１kHzにて
測定したところ、3.6であった。さらに、この溶液を透
明電極付きガラス基板の透明電極面にスピンコーターに
より塗布し、実施例と同様の手順にて液晶セルを作製し
た。このセル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ったが、実施例と同様に駆動電圧
の測定を行なったところ、表１に示す様に実施例の場合
よりも高い電圧を必要とした。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１に示すように、本発明の繰返し単位を
もつものは、誘電率が高く、低い電圧で駆動することが
でき、液晶応答性の良い、消費電力の少ない、優れた液
晶セルが得られる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の液晶配向膜は、優れた液晶応答
性を有しており、この配向膜を液晶表示素子に用いるこ
とにより、消費電力の少ない素子を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（1）で表される繰り返し単位を
   含有するポリイミド樹脂からなる液晶表示素子用配向
   膜。 【化１】