JPH08239472A - Aligned polyimide film - Google Patents

Aligned polyimide film

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JPH08239472A
JPH08239472A JP7440595A JP7440595A JPH08239472A JP H08239472 A JPH08239472 A JP H08239472A JP 7440595 A JP7440595 A JP 7440595A JP 7440595 A JP7440595 A JP 7440595A JP H08239472 A JPH08239472 A JP H08239472A
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JP
Japan
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polyimide
liquid crystal
formula
polyamic acid
substrate
Prior art date
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Application number
JP7440595A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Sugimori
滋 杉森
Takashi Kato
隆 加藤
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JNC Corp
Original Assignee
Chisso Corp
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Publication date
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain an oriented polyimide film useful as an electric and electronic material, especially as a liquid crystal film which can be produced by short-time low-temperature firing by reacting a diamino compound with a tetracarboxylic acid dianhydride and heating the formed polyamic acid. CONSTITUTION: This polyimide comprises structural units represented by the formula (wherein L is 1-20; M is 1-3; N is 0-2; R is 1-20C alkyl or alkoxy; and A is a tetravalent organic group). This polyimide is produced desirably by a process comprising applying a polyamic acid, as a polyimide precursor, obtained by condensing a diamine with a tetracarboxylic acid dianhydride to a substrate, and thermally dehydrating the applied polyamic acid to form a polyimide film on the substrate. In the formula, L is 1-20, desirably 3 or above. When L is 3 or below, the flexibility in the direction of side chains decreases, and therefore high-temperature firing is required in the production. Further, a problem that the main chain interferes with the alignment of side chain liquid crystal groups in the obtained oriented polyimide film arises.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は側鎖に液晶基を有する新
規ポリイミド配向膜に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a novel polyimide alignment film having a liquid crystal group in its side chain.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリイミド樹脂は市販のプラスチック中
最高の耐熱性を有し、また温度による特性の変化が少な
く、耐衝撃性、寸法安定性、電気特性、耐摩耗性も良い
優れたプラスチックである。このような特徴を活かし
て、絶縁、封止材料やプリント基板などの電気電子分野
をはじめ、航空宇宙用、機械用素材として使用されてい
る。また近年、液晶表示素子の配向膜材料としても注目
されており、多くのポリイミド系配向膜が開発されてい
る。
2. Description of the Related Art Polyimide resin is an excellent plastic that has the highest heat resistance among commercially available plastics, has little change in characteristics with temperature, and has good impact resistance, dimensional stability, electrical characteristics, and abrasion resistance. . Utilizing these characteristics, it is used as a material for aerospace and machinery, including electrical and electronic fields such as insulation and sealing materials and printed circuit boards. Further, in recent years, attention has been paid as a material for an alignment film of a liquid crystal display element, and many polyimide-based alignment films have been developed.

【0003】時計や電卓に用いられている液晶表示素子
には、上下2枚で1対をなす電極基板の間でネマチック
液晶分子の配列方向を90度捻った構造のツイステッド
ネマチック(以下TNと略す)モードが主に採用されて
いる。また、液晶のねじれ角を180〜270度にした
スーパーツイステッドネマチック(以下STNと略す)
モードも現在一般的になり、ワープロ、パソコンなどの
大型ディスプレイ用として大量に生産されている。この
ような液晶表示素子に使用される配向膜は、単に液晶分
子を配列させるだけでは不十分であり、応答性を良くし
双安定性を確実にするため、基板面と液晶分子との間に
TNモードで1〜4度、STNモードで4〜8度のプレ
チルト角をもたせなければならない。また、近年さらに
コントラストや視角依存性が優れた表示素子として、超
捻れ複屈折効果(以下SBEと略す)モードが開発され
ているが、この方式では20〜30度といった高いプレ
チルト角が要求される。
In a liquid crystal display element used in a clock or a calculator, a twisted nematic (hereinafter abbreviated as TN) having a structure in which the arrangement direction of nematic liquid crystal molecules is twisted 90 degrees between a pair of upper and lower electrode substrates. ) Mode is mainly adopted. Also, a super twisted nematic (hereinafter abbreviated as STN) in which the twist angle of the liquid crystal is 180 to 270 degrees.
Modes are also now commonplace, and are being produced in large quantities for large displays such as word processors and personal computers. The alignment film used in such a liquid crystal display device is not enough to simply align the liquid crystal molecules, and in order to improve the responsiveness and ensure the bistability, the alignment film is not provided between the substrate surface and the liquid crystal molecules. A pretilt angle of 1 to 4 degrees in the TN mode and 4 to 8 degrees in the STN mode must be provided. Further, in recent years, a super-twist birefringence effect (hereinafter abbreviated as SBE) mode has been developed as a display element having more excellent contrast and viewing angle dependency. In this method, a high pretilt angle of 20 to 30 degrees is required. .

【0004】また液晶表示素子のカラー化が望まれてい
るが、現在広く用いられているカラー表示方式の一つに
カラーフィルター方式があり、液晶カラーテレビやパソ
コン用ディスプレイへの利用が広がっている。この方式
は、基板と透明電極との間にカラーフィルターを設ける
方式である。この方式では、透明電極、カラーフィルタ
ーを付設した基板にポリアミド酸を塗布、乾燥、焼成す
ることによりポリイミド膜を作製するが、染料型のカラ
ーフィルターは比較的耐熱性に劣るため、焼成によりフ
ィルターが退色劣化する可能性がある。従ってカラーフ
ィルターを付設する際には、なるべく低温で焼成するこ
とが好ましい。
Further, although it is desired to color the liquid crystal display element, there is a color filter method as one of the color display methods which are widely used at present, and its use for liquid crystal color televisions and personal computer displays is expanding. . This method is a method in which a color filter is provided between the substrate and the transparent electrode. In this method, a polyimide film is prepared by applying a polyamic acid to a substrate provided with a transparent electrode and a color filter, followed by drying and firing, but since the dye-type color filter is relatively inferior in heat resistance, the filter is fired. There is a possibility of fading and deterioration. Therefore, when attaching a color filter, it is preferable to bake at a temperature as low as possible.

【0005】特開平3−179322号公報、特開平3
−179323号公報および特開平5−27244号公
報には、側鎖に液晶基等を有するジアミンをモノマーと
するポリイミド系液晶配向膜が開示されている。しかし
これらのポリイミドは製造時に200〜250℃で1〜
2時間の焼成が必要であり、耐熱性の低い染料カラーフ
ィルターを付設した場合、焼成によりフィルタ−の退色
劣化を招くおそれがあった。
Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-179322 and 3
JP-A-179323 and JP-A-5-27244 disclose a polyimide-based liquid crystal alignment film containing a diamine having a liquid crystal group in a side chain as a monomer. However, these polyimides are produced at 200 to 250 ° C.
Firing for 2 hours is required, and when a dye color filter having low heat resistance is attached, there is a possibility that the color fading of the filter may be deteriorated by firing.

【0006】側鎖にフレキシブルなアルキル鎖から成る
スペーサーを有し、その先端にフェニルシクロヘキシル
基、またはフェニルビシクロヘキシル基の様な液晶基を
持つジアミンとピロメリット酸二無水物、3,3’,
4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物または
1,1,1,3,3,3,−ヘキサフルオロイソプロピ
リデン−2,2−ビスフタル酸二無水物との反応で得ら
れるポリイミド配向膜を製造したところ、約15度以上
の高いプレチルト角を持つことを見出した。しかし、上
記以外の酸無水物成分を用いたポリイミドについては開
示されていない。また、これらのポリイミドは単独重合
体であるため目的に応じてプレチルト角を制御するのは
困難であった。
Diamine and pyromellitic dianhydride having a spacer composed of a flexible alkyl chain at the side chain and having a liquid crystal group such as phenylcyclohexyl group or phenylbicyclohexyl group at the tip thereof, 3,3 ',
A polyimide alignment film obtained by reaction with 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride or 1,1,1,3,3,3, -hexafluoroisopropylidene-2,2-bisphthalic dianhydride As a result of manufacturing, it was found that it has a high pretilt angle of about 15 degrees or more. However, it does not disclose a polyimide using an acid anhydride component other than the above. Moreover, since these polyimides are homopolymers, it is difficult to control the pretilt angle according to the purpose.

【0007】[0007]

【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上
記の問題点を解決すること、すなわち、ポリイミド製造
の際に、より低温短時間の焼成で製造できる電気および
電子材料用、特に液晶セル製造時にカラーフィルター等
の退色を招くことなく、液晶配向性に優れており、さら
に約10〜50度の広い範囲でプレチルト角を自由に制
御出来る液晶配向膜として有用な、新規ポリイミドを提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, that is, in the production of polyimide, for electrical and electronic materials which can be produced by firing at a lower temperature and a shorter time, particularly liquid crystals. Provided is a novel polyimide which is excellent in liquid crystal alignment property without causing fading of a color filter or the like during cell production, and is useful as a liquid crystal alignment film capable of freely controlling a pretilt angle in a wide range of about 10 to 50 degrees. That is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは鋭意
検討を重ねた結果、側鎖にフェニルシクロヘキシル基ま
たはフェニルビシクロヘキシル基の様な液晶基を持つジ
アミン成分と、テトラカルボン酸二無水物の重縮合反応
で得られる、前記式〔1〕の構造単位から成るポリイミ
ド配向膜および式〔1〕、式〔4〕の構造単位から成る
ポリイミド共重合体の配向膜は、比較的低温かつ短時間
の焼成で製造することができる事から、液晶セル製造時
にカラーフィルター等の退色を招くことはなく、製膜性
やガラス基板への密着性および熱的安定性に優れてお
り、かつ液晶配向性も良好であった。さらに、式〔1〕
の構造単位と式〔4〕の構造単位とのモル比を変えるこ
とにより、約10〜50度の広い範囲でプレチルト角を
自由に制御出来る事を見いだし本発明を完成した。
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have found that a diamine component having a liquid crystal group such as a phenylcyclohexyl group or a phenylbicyclohexyl group in its side chain and a tetracarboxylic dianhydride. The polyimide alignment film comprising the structural unit of the formula [1] and the alignment film of the polyimide copolymer comprising the structural unit of the formulas [1] and [4] obtained by the polycondensation reaction of Since it can be manufactured by baking for a long time, it does not cause discoloration of color filters when manufacturing liquid crystal cells, has excellent film-forming properties, adhesion to glass substrates and thermal stability, and liquid crystal alignment. The property was also good. Furthermore, the formula [1]
The present invention has been completed by finding that the pretilt angle can be freely controlled in a wide range of about 10 to 50 degrees by changing the molar ratio of the structural unit of 1 to the structural unit of the formula [4].

【0009】すなわち本発明の構成は下記の通りであ
る。 (1)式〔1〕で表される構造単位から成るポリイミ
ド。
That is, the constitution of the present invention is as follows. (1) A polyimide comprising a structural unit represented by the formula [1].

【化6】 (ただしL=1〜20、M=1〜3、N=0〜2の整
数、Rは炭素数1〜20のアルキル基またはアルコキシ
基、Aは4価の有機基を示す。) (2)式〔2〕で表されるジアミノ化合物と、式〔3〕
で表されるテトラカルボン酸二無水物とを溶媒中で反応
させてポリアミド酸を生成し、該ポリアミド酸を加熱す
ることにより得られるポリイミド。
[Chemical 6] (However, L = 1 to 20, M = 1 to 3, N = 0 to 2 are integers, R is an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and A is a tetravalent organic group.) (2) A diamino compound represented by the formula [2] and a formula [3]
A polyimide obtained by reacting a tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following in a solvent to produce a polyamic acid and heating the polyamic acid.

【化7】 (ただし、L=1〜20、M=1〜3、N=0〜2の整
数、Rは炭素数1〜20のアルキル基またはアルコキシ
基を示す。)
[Chemical 7] (However, L = 1 to 20, M = 1 to 3, N = 0 to 2 are integers, and R represents an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.)

【化8】 (ただし、Aは4価の有機基を示す。) (3)式〔1〕および式〔4〕で表される構造単位から
成るポリイミド。
Embedded image (However, A represents a tetravalent organic group.) (3) A polyimide comprising a structural unit represented by the formula [1] and the formula [4].

【化9】 (ただし、Aは4価の有機基、Bは2価の有機基を示
す。) (4)式〔2〕および式〔5〕で表されるジアミノ化合
物と、式〔3〕で表されるテトラカルボン酸二無水物と
を溶媒中で反応させてポリアミド酸を生成し、該ポリア
ミド酸を加熱することにより得られるポリイミド。
[Chemical 9] (However, A represents a tetravalent organic group and B represents a divalent organic group.) (4) A diamino compound represented by the formula [2] or the formula [5] and a formula [3] A polyimide obtained by reacting a tetracarboxylic acid dianhydride in a solvent to produce a polyamic acid, and heating the polyamic acid.

【化10】 (ただし、Bは2価の有機基を示す。) (5)前記(1)〜(4)項のいずれか1項に記載され
るポリイミドを用いることを特徴とする液晶配向膜。 (6)前記(5)項に記載される液晶配向膜を備えた液
晶表示素子。
[Chemical 10] (However, B represents a divalent organic group.) (5) A liquid crystal alignment film using the polyimide described in any one of the above items (1) to (4). (6) A liquid crystal display device including the liquid crystal alignment film according to the item (5).

【0010】本発明のポリイミドを製造するには、ジア
ミンとテトラカルボン酸二無水物の縮合反応によって得
られたポリイミド前駆体のポリアミド酸を基板上に塗布
し、加熱処理して脱水反応させてポリイミド膜を基板上
に形成する方法が好ましい。
In order to produce the polyimide of the present invention, the polyimide precursor polyamic acid obtained by the condensation reaction of diamine and tetracarboxylic dianhydride is coated on a substrate and heat-treated to dehydrate the polyimide. The method of forming the film on the substrate is preferred.

【0011】以下具体的に説明する。上記ジアミンとし
て式〔2〕(ただしL=1〜20、M=1〜3、N=0
〜2の整数、Rは炭素数1〜20のアルキル基またはア
ルコキシ基を示す。)で示される化合物群、例えばω−
(トランス−4−アルキルシクロヘキシル)フェノキシ
アルキル=3,5−ジアミノベンゾア−ト、およびω−
(4−アルキルビフェニル)オキシアルキル=3,5−
ジアミノベンゾア−トを用いる。上記式〔2〕で表され
るω−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル)フェ
ノキシアルキル=3,5−ジアミノベンゾア−ト、およ
びω−(4−アルキルビフェニル)オキシアルキル=
3,5−ジアミノベンゾア−トは、反応式 化11に従
い製造できる。
A detailed description will be given below. Formula [2] as the diamine (where L = 1 to 20, M = 1 to 3 and N = 0
~ 2, R represents an alkyl or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. ) Compounds represented by
(Trans-4-alkylcyclohexyl) phenoxyalkyl = 3,5-diaminobenzoate, and ω-
(4-Alkylbiphenyl) oxyalkyl = 3,5-
Diaminobenzoate is used. Ω- (trans-4-alkylcyclohexyl) phenoxyalkyl = 3,5-diaminobenzoate represented by the above formula [2], and ω- (4-alkylbiphenyl) oxyalkyl =
3,5-Diaminobenzoate can be produced according to the reaction formula.

【化11】 (ただしL=1〜20、M=1〜3、N=0〜2の整
数、Rは炭素数1〜20のアルキル基またはアルコキシ
基、Xはハロゲンを示す。)
[Chemical 11] (However, L = 1 to 20, M = 1 to 3, N = 0 to 2 are integers, R is an alkyl or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and X is a halogen.)

【0012】すなわち、初めにトランス−4−アルキル
シクロヘキシルフェノール、または4−アルキルビフェ
ノールと、α,ω−アルキレンハロヒドリンとを、過剰
の炭酸カリウムの存在下ジメチルアセトアミド(DMA
c)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、もしく
はジメチルホルムアミド(DMF)等の溶媒中100〜
150℃で縮合しアルコール体を得る。続いてこの化合
物をトリエチルアミン存在下、3,5−ジニトロベンゾ
イルクロリドと縮合し、ω−(トランス−4−アルキル
シクロヘキシル)フェノキシアルキル=3,5−ジニト
ロベンゾア−ト、またはω−(4−アルキルビフェニ
ル)オキシアルキル=3,5−ジアミノベンゾア−トを
得る。最後にこの化合物をパラジウム−炭素触媒存在下
接触還元して製造する。
That is, first, trans-4-alkylcyclohexylphenol or 4-alkylbiphenol and α, ω-alkylenehalohydrin are added to dimethylacetamide (DMA) in the presence of excess potassium carbonate.
c), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), or dimethylformamide (DMF) in a solvent such as 100 to
Condensation is performed at 150 ° C. to obtain an alcohol compound. Subsequently, this compound was condensed with 3,5-dinitrobenzoyl chloride in the presence of triethylamine to give ω- (trans-4-alkylcyclohexyl) phenoxyalkyl = 3,5-dinitrobenzoate, or ω- (4-alkyl). Biphenyl) oxyalkyl = 3,5-diaminobenzoate is obtained. Finally, this compound is produced by catalytic reduction in the presence of a palladium-carbon catalyst.

【0013】前記テトラカルボン酸二無水物として、式
〔3〕で表される全ての化合物を用いることができる。
具体的には4,4’−オキシジフタル酸二無水物(OD
PA)、3,3’4,4’−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物(BTDA)、4,4’−スルフォニル
ジフタル酸二無水物(SDPA)等の芳香族テトラカル
ボン酸二無水物、およびシクロブタンテトラカルボン酸
二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物があげら
れる。
As the tetracarboxylic dianhydride, all compounds represented by the formula [3] can be used.
Specifically, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (OD
PA), aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as 3,3′4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) and 4,4′-sulfonyldiphthalic dianhydride (SDPA), and Aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as cyclobutane tetracarboxylic dianhydride can be mentioned.

【0014】また、共重合体を製造する際に用いられる
ジアミンとして、式〔5〕で表される全ての化合物を用
いることができる。具体的にはフェニレンジアミン類、
置換ベンジジン類等の芳香族ジアミン化合物ならびにア
ルキレンジアミン類、シクロアルキレンジアミン類等の
脂肪族ジアミン化合物があげられる。
As the diamine used when producing the copolymer, all compounds represented by the formula [5] can be used. Specifically, phenylenediamines,
Examples thereof include aromatic diamine compounds such as substituted benzidines and aliphatic diamine compounds such as alkylenediamines and cycloalkylenediamines.

【0015】前記のポリアミド酸は、無水の条件下、D
MAc、NMP、DMF、DMSO、スルホラン、ブチ
ロラクトン、クレゾール、フェノール、ハロゲン化フェ
ノール、シクロヘキサノン、ジオキサン、テトラヒドロ
フランなどの溶媒中、好ましくはNMP溶媒中−10〜
30℃の温度下、上記ジアミンと上記テトラカルボン酸
二無水物の縮合反応によって得られる。
The above polyamic acid is used under the anhydrous condition D
In a solvent such as MAc, NMP, DMF, DMSO, sulfolane, butyrolactone, cresol, phenol, halogenated phenol, cyclohexanone, dioxane, tetrahydrofuran, etc., preferably in NMP solvent -10
It is obtained by a condensation reaction of the above diamine and the above tetracarboxylic dianhydride at a temperature of 30 ° C.

【0016】式〔1〕で表される構造単位から成るポリ
イミド分子中における、Lは1〜20であり、好ましく
はLが3以上、さらに好ましくはLが6以上である。L
を3以下にすると側鎖方向のフレキシビリティが低下す
るため、製造時に高温の焼成が必要となる。また得られ
たポリイミド配向膜における、側鎖液晶基の配向が主鎖
により妨害されるという問題が生じる。
In the polyimide molecule composed of the structural unit represented by the formula [1], L is from 1 to 20, preferably L is 3 or more, and more preferably L is 6 or more. L
When it is 3 or less, flexibility in the side chain direction is lowered, and therefore, high temperature firing is required at the time of production. Further, in the obtained polyimide alignment film, there arises a problem that the alignment of the side chain liquid crystal groups is disturbed by the main chain.

【0017】式〔1〕および式〔4〕で表される構造単
位の共重合体における各構造単位のモル比は、式〔1〕
が5〜95モル%、式〔4〕が95〜5モル%である事
が好ましく、更に好ましくは式〔1〕が40〜95モル
%、式〔4〕が60〜5モル%である。式〔1〕または
式〔4〕の比率を5モル%以下にすると、共重合の効果
が失われる。また、式〔1〕の比率を40モル%以下に
するとプレチルト角が低下する可能性が生ずる。
The molar ratio of each structural unit in the copolymer of the structural units represented by the formulas [1] and [4] is represented by the formula [1]
Is preferably 5 to 95 mol%, the formula [4] is preferably 95 to 5 mol%, more preferably the formula [1] is 40 to 95 mol%, and the formula [4] is 60 to 5 mol%. When the ratio of the formula [1] or the formula [4] is 5 mol% or less, the effect of copolymerization is lost. If the ratio of the formula [1] is set to 40 mol% or less, the pretilt angle may decrease.

【0018】本発明のポリイミド配向膜および液晶配向
膜を基板上に形成させるには、上記ポリアミド酸を、N
MP、DMAc、DMF、ジメチルスルホキシド(DM
SO)、ブチルセロソルブ、エチルカルビトールなどの
溶媒に溶解し、0.1〜30重量%溶液に調整し、この
溶液を刷毛塗り法、浸責法、回転塗布法、スプレー法、
印刷法等により基板上に塗布し、100〜450℃、好
ましくは180〜220℃で加熱処理を行い、脱水閉環
反応させてポリイミド配向膜を設ける。塗布前に基板表
面上をシランカップリング剤で処理し、その上にポリイ
ミド配向膜を形成させれば、膜と基板との接着性を改善
することができる。しかる後、この被膜面を布などで一
方向にラビングして液晶配向膜を得る。
In order to form the polyimide alignment film and the liquid crystal alignment film of the present invention on the substrate, the above polyamic acid is used as N 2
MP, DMAc, DMF, dimethyl sulfoxide (DM
SO), butyl cellosolve, ethyl carbitol and the like to prepare a 0.1 to 30% by weight solution, and this solution is applied by brushing, dipping, spin coating, spraying,
It is applied on a substrate by a printing method or the like and heat-treated at 100 to 450 ° C., preferably 180 to 220 ° C., and a dehydration ring closure reaction is performed to provide a polyimide alignment film. If the surface of the substrate is treated with a silane coupling agent before coating and a polyimide alignment film is formed thereon, the adhesion between the film and the substrate can be improved. Then, the coated surface is rubbed in one direction with a cloth or the like to obtain a liquid crystal alignment film.

【0019】液晶表示素子として用いる基板は通常基板
上に電極、具体的にはITO(酸化インジウム−酸化ス
ズ)や酸化スズの透明電極が形成されたものであるが、
さらにこの電極と基板との間に、基板からのアルカリ溶
出を防止するための絶縁膜、カラーフィルター、カラー
フィルターオーバーコート等のアンダーコート膜を設け
てもよく、電極上に絶縁膜、カラーフィルター膜などの
オーバーコート膜を設けてもよい。また電極上にTFT
(Thin−Film−Transistor)素子、
MIM(Metal−Insulator−Meta
l)素子などの能動素子を形成していてもよい。これら
の電極、アンダーコート、その他の液晶セル内の構成
は、従来の液晶表示素子の構成が使用可能である。
The substrate used as a liquid crystal display element is usually one on which electrodes, specifically, ITO (indium oxide-tin oxide) or tin oxide transparent electrodes are formed.
Further, an insulating film for preventing alkali elution from the substrate, an undercoat film such as a color filter or a color filter overcoat may be provided between the electrode and the substrate, and the insulating film or the color filter film may be provided on the electrode. You may provide an overcoat film, such as. TFT on the electrode
(Thin-Film-Transistor) element,
MIM (Metal-Insulator-Meta)
l) An active element such as an element may be formed. For these electrodes, undercoat, and other internal structure of the liquid crystal cell, the structure of a conventional liquid crystal display element can be used.

【0020】液晶表示用の基板を使用してセルを作製
し、液晶を注入し、注入口を封止して液晶表示素子を作
る。この封入される液晶としては、通常のネマチック液
晶の他、二色性色素を添加した液晶等種々の液晶が使用
できる。本発明の液晶配向膜は、液晶配向性が良く2種
のジアミンの比率を変えることにより、約10〜50度
の広い範囲でプレチルト角を自由に制御することが出来
る。
A cell is manufactured using a liquid crystal display substrate, liquid crystal is injected, and the injection port is sealed to manufacture a liquid crystal display element. As the liquid crystal to be enclosed, various liquid crystals such as a normal nematic liquid crystal and a liquid crystal added with a dichroic dye can be used. The liquid crystal alignment film of the present invention has good liquid crystal alignment and the pretilt angle can be freely controlled in a wide range of about 10 to 50 degrees by changing the ratio of two kinds of diamines.

【0021】本発明の液晶表示素子は、液晶配向性が良
く、約10〜50度の広い範囲でプレチルト角を自由に
制御出来る液晶配向膜、すなわち本発明に関わる液晶配
向膜を備えていることが特徴であり、通常基板、電圧印
加手段、液晶配向膜、液晶層などにより構成される。
The liquid crystal display device of the present invention is provided with a liquid crystal alignment film having a good liquid crystal alignment property and capable of freely controlling the pretilt angle in a wide range of about 10 to 50 degrees, that is, the liquid crystal alignment film of the present invention. And is usually composed of a substrate, a voltage applying means, a liquid crystal alignment film, a liquid crystal layer and the like.

【0022】[0022]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例によって何等限定され
るものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0023】実施例で得られたポリイミドまたはポリア
ミド酸の物性を以下の方法で測定した。 分解温度(Td):示差熱重量同時測定装置(セイコー電
子工業社製 TG / DTA−220型)を用い毎分10℃の
昇温速度で測定し、重量減少5%の温度をTdとした。 対数粘度:ウベローデ粘度計を用い、NMP溶媒中、3
0℃で0.5g/dlの濃度で測定した。 プレチルト角:磁場静電容量法を用いて測定した。
The physical properties of the polyimide or polyamic acid obtained in the examples were measured by the following methods. Decomposition temperature (Td): A differential thermogravimetric simultaneous measurement device (TG / DTA-220 manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.) was used to measure the temperature at a temperature rising rate of 10 ° C./min. Logarithmic viscosity: 3 in NMP solvent using Ubbelohde viscometer
It was measured at a concentration of 0.5 g / dl at 0 ° C. Pretilt angle: Measured using a magnetic field capacitance method.

【0024】[0024]

【実施例】【Example】

実施例1 式〔1〕で示される構造単位から成るポリイミドの製
造: 1)式〔2〕で示される3−(トランス−4−エチルシ
クロヘキシル)フェノキシプロピル=3,5−ジアミノ
ベンゾア−ト(ただしL=3、M=1、N=1、R=C
25)の製造。 冷却管、攪拌機を付けた1Lの三つ口フラスコに、DM
F500ml、トランス−4−エチルシクロヘキシルフ
ェノール20.4g(0.10mol)、炭酸カリウム4
1.4g(0.30mol)を入れ室温で攪拌した。ここ
に3−ブロモ−1−プロパノール18.1g(0.13m
ol)を加え100℃で激しく攪拌した。10時間反応
させた後この液を2Lの水に加え、酢酸エチル1.5L
で抽出した。
Example 1 Production of Polyimide Comprising Structural Units Shown by Formula [1]: 1) 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropyl = 3,5-diaminobenzoate (shown by formula [2] However, L = 3, M = 1, N = 1, R = C
2 H 5 ) production. DM in a 1 L three-necked flask equipped with a condenser and a stirrer.
F500 ml, trans-4-ethylcyclohexylphenol 20.4 g (0.10 mol), potassium carbonate 4
1.4 g (0.30 mol) was added and the mixture was stirred at room temperature. 3-Bromo-1-propanol 18.1 g (0.13 m)
ol) was added and the mixture was vigorously stirred at 100 ° C. After reacting for 10 hours, this solution was added to 2 L of water, and 1.5 L of ethyl acetate was added.
It was extracted with.

【0025】続いて有機層を3N塩酸で3回、2N水酸
化ナトリウム水溶液で3回、さらに水で洗浄した。得ら
れた酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒
を減圧下留去して得られた結晶を、nーヘプタンで2回
再結晶して3−(トランス−4−エチルシクロヘキシ
ル)フェノキシプロパノール17.6g(0.067mo
l)を得た。融点は68.5〜69.9℃であった。
Subsequently, the organic layer was washed with 3N hydrochloric acid three times, a 2N sodium hydroxide aqueous solution three times, and further washed with water. The obtained ethyl acetate layer was dried over anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the obtained crystal was recrystallized twice with n-heptane to give 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropanol 17 0.6g (0.067mo
l) was obtained. The melting point was 68.5-69.9 ° C.

【0026】続いて、攪拌機をつけた500mlの三つ
口フラスコにテトラヒドロフラン(THF)300ml
を取り、ここに3−(トランス−4−エチルシクロヘキ
シル)フェノキシプロパノール18.0g(0.068m
ol)、トリエチルアミン11.4mlを加え0℃で攪
拌した。これに3,5−ジニトロベンゾイルクロリド1
5.7g(0.068mol)をTHF50mlに溶かし
た溶液を30分で滴下し、このまま6時間反応を行なっ
た。反応終了後この液を1Lの水に加え、酢酸エチル
1.5Lで抽出した。続いて有機層を3N塩酸で3回、
飽和重曹水で3回、さらに水で洗浄した。得られた酢酸
エチル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下
留去して得られた結晶を、酢酸エチルで2回再結晶して
3−(トランス−4−エチルシクロヘキシル)フェノキ
シプロピル=3,5−ジニトロベンゾア−ト23.3g
(0.051mol)を得た。融点は108.0〜10
9.4℃であった。この化合物の構造をIRとNMRで
確認した後、この化合物の接触還元を行った。
Subsequently, 300 ml of tetrahydrofuran (THF) was placed in a 500 ml three-necked flask equipped with a stirrer.
And 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropanol 18.0 g (0.068 m)
ol) and 11.4 ml of triethylamine were added, and the mixture was stirred at 0 ° C. Add to this 3,5-dinitrobenzoyl chloride 1
A solution prepared by dissolving 5.7 g (0.068 mol) in 50 ml of THF was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was performed for 6 hours as it was. After completion of the reaction, this liquid was added to 1 L of water and extracted with 1.5 L of ethyl acetate. Then, the organic layer was washed with 3N hydrochloric acid three times,
The extract was washed 3 times with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and further with water. The obtained ethyl acetate layer was dried over anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the obtained crystal was recrystallized twice with ethyl acetate to give 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropyl = 2,3-dinitrobenzoate 23.3g
(0.051 mol) was obtained. Melting point is 108.0-10
It was 9.4 ° C. After confirming the structure of this compound by IR and NMR, catalytic reduction of this compound was performed.

【0027】すなわち、3−(トランス−4−エチルシ
クロヘキシル)フェノキシプロピル=3,5−ジニトロ
ベンゾア−ト15.0g(0.033mol)を酢酸エチ
ル300mlに溶かし、5%パラジウムー炭素1.50
gを加え常温常圧下で接触還元を行った。反応終了後触
媒をろ別し、溶媒を減圧下留去して得られた結晶をn−
ヘプタン/酢酸エチルで2回再結晶して、3−(トラン
ス−4−エチルシクロヘキシル)フェノキシプロピル=
3,5−ジアミノベンゾア−ト11.1g(0.028m
ol)を得た。この化合物の融点は91.5〜92.4℃
であった。
That is, 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropyl = 3,5-dinitrobenzoate (15.0 g, 0.033 mol) was dissolved in 300 ml of ethyl acetate, and 5% palladium-carbon (1.50) was added.
g was added and catalytic reduction was performed at room temperature and normal pressure. After completion of the reaction, the catalyst was filtered off, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the obtained crystal was n-
Recrystallize twice from heptane / ethyl acetate to give 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropyl =
3,5-diaminobenzoate 11.1 g (0.028 m
ol) was obtained. The melting point of this compound is 91.5 to 92.4 ° C.
Met.

【0028】2)重合反応 50mlの三ツ口フラスコに、3−(トランス−4−エチ
ルシクロヘキシル)フェノキシプロピル=3,5−ジア
ミノベンゾア−ト0.5942g(1.50mmol)、
NMP3.0mlを入れて、窒素気流下室温で攪拌溶解し
た。次いでこの液を10℃に保ち、ODPAを0.46
53g(1.50mmol)投入した。NMP3.0ml
で器壁をすすぎ、そのまま3時間反応を行った。得られ
た反応液をNMP/ブチルセロソルブ=1/1溶媒で
4.0wt%に希釈後、ITOガラス基板上に回転塗布
法(スピンナー法)で塗布した。塗布された基板を、2
00℃で30分間焼成し、膜厚約600オングストロー
ムのポリイミド膜を形成した基板を得た。このポリイミ
ドは、分解温度が357.9 ℃であった。また、残り
の反応液はメタノール300mlに注ぎ、析出した沈澱物
をろ過した。このろ過物を常温で減圧乾燥して、ポリア
ミド酸を得た。このポリアミド酸の固有粘度は0.55
(30℃、0.5g/dl、NMP溶液)であった。
2) Polymerization reaction In a 50 ml three-necked flask, 3- (trans-4-ethylcyclohexyl) phenoxypropyl = 3,5-diaminobenzoate 0.5942 g (1.50 mmol),
NMP (3.0 ml) was added, and the mixture was dissolved with stirring under a nitrogen stream at room temperature. Next, this solution was kept at 10 ° C. and ODPA was 0.46.
53 g (1.50 mmol) was added. NMP 3.0 ml
The vessel wall was rinsed with and the reaction was continued for 3 hours. The obtained reaction liquid was diluted to 4.0 wt% with NMP / butyl cellosolve = 1/1 solvent and then applied on an ITO glass substrate by spin coating (spinner method). 2 coated substrates
It was baked at 00 ° C. for 30 minutes to obtain a substrate on which a polyimide film having a film thickness of about 600 angstrom was formed. The decomposition temperature of this polyimide was 357.9 ° C. The remaining reaction solution was poured into 300 ml of methanol and the deposited precipitate was filtered. The filtered product was dried under reduced pressure at room temperature to obtain a polyamic acid. The intrinsic viscosity of this polyamic acid is 0.55
(30 ° C., 0.5 g / dl, NMP solution).

【0029】3)セル作成およびプレチルト角測定 ポリイミド膜を形成した2枚の基板の膜面にそれぞれラ
ビング処理を施し、ラビング方向がアンチパラレルにな
るようにセル厚20μmの液晶セルを組み立て、チッソ
(株)製液晶LIXON−5048を封入した。その後
液晶を封入したセルに120℃で30分間加熱処理を行
った。加熱処理後放冷し、プレチルト角を求めると2
8.0度であった。
3) Preparation of Cell and Measurement of Pretilt Angle Rubbing treatment was performed on the film surfaces of two substrates having polyimide films formed thereon, and a liquid crystal cell having a cell thickness of 20 μm was assembled so that the rubbing directions were anti-parallel. Liquid crystal LIXON-5048 manufactured by K.K. Then, the cell in which the liquid crystal was sealed was subjected to heat treatment at 120 ° C. for 30 minutes. After the heat treatment, let it cool down and obtain the pretilt angle.
It was 8.0 degrees.

【0030】実施例2 ODPAをBTDA0.4833g(1.50mmol)
に変える以外は、実施例1の2)、3)に準拠して重合
反応およびセル作成を行った。得られたポリイミドの物
性値を表1に示す。
Example 2 0.433 g (1.50 mmol) BTDA was added to BTDA.
Polymerization reaction and cell preparation were carried out in accordance with 2) and 3) of Example 1 except that Table 1 shows the physical properties of the obtained polyimide.

【0031】実施例3 ODPAをSDPA0.5373g(1.50mmol)
に変える以外は、実施例1の2)、3)に準拠して重合
反応およびセル作成を行った。得られたポリイミドの物
性値を表1に示す。
Example 3 0.5373 g (1.50 mmol) of SDPA was added to SDPA.
Polymerization reaction and cell preparation were carried out in accordance with 2) and 3) of Example 1 except that Table 1 shows the physical properties of the obtained polyimide.

【0032】実施例4 式〔1〕で示される構造単位から成るポリイミドの製
造: 1)式〔2〕で示される3−(4−ヘキシルビフェニ
ル)オキシプロピル=3,5−ジアミノベンゾア−ト
(ただしL=3、M=2、N=0、R=C613)の製
造。 トランス−4−エチルシクロヘキシルフェノールを4−
ヘキシルビフェノールに変える以外は、実施例1の1)
に準拠して製造した。得られた3−(4−ヘキシルビフ
ェニル)オキシプロピル=3,5−ジアミノベンゾアー
トの融点は91.5〜93.1℃であった。
Example 4 Preparation of Polyimide Comprising Structural Unit of Formula [1]: 1) 3- (4-Hexylbiphenyl) oxypropyl = 3,5-diaminobenzoate of Formula [2] (However, L = 3, M = 2, N = 0, R = C 6 H 13 ) Trans-4-ethylcyclohexylphenol 4-
1) of Example 1 except that it is changed to hexyl biphenol.
Manufactured according to. The melting point of the obtained 3- (4-hexylbiphenyl) oxypropyl = 3,5-diaminobenzoate was 91.5-93.1 ° C.

【0033】2)重合反応およびプレチルト角測定 3−(4−ヘキシルビフェニル)オキシプロピル=3,
5−ジアミノベンゾアート0.6691g(1.50m
mol)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物0.4413g(1.50mmol)を
モノマーとした以外は、実施例1の2)、3)に準拠し
て重合反応およびセル作成を行った。得られたポリイミ
ドの物性値を表1に示す。
2) Polymerization reaction and pretilt angle measurement 3- (4-hexylbiphenyl) oxypropyl = 3
5-Diaminobenzoate 0.6691 g (1.50 m
mol), 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride 0.4413 g (1.50 mmol) was used as the monomer, but the polymerization reaction was carried out according to 2) and 3) of Example 1. And the cell was created. Table 1 shows the physical properties of the obtained polyimide.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明により得られたポリイミドは低温
短時間の焼成で製造可能で、かつ分解温度が350℃以
上と高く高温での使用が可能である。また、本ポリイミ
ドを用いた液晶配向膜は、ガラス基板への密着性および
液晶配向性に優れている。さらに約10〜50度の広い
範囲でプレチルト角を自由に制御出来る事から、TN、
STN、SBE用液晶セルの配向膜用材料として有用で
ある。
The polyimide obtained by the present invention can be produced by firing at low temperature for a short time, and has a high decomposition temperature of 350 ° C. or higher and can be used at high temperature. Further, the liquid crystal alignment film using the present polyimide is excellent in adhesion to a glass substrate and liquid crystal alignment. Furthermore, since the pretilt angle can be freely controlled in a wide range of about 10 to 50 degrees, TN,
It is useful as a material for the alignment film of liquid crystal cells for STN and SBE.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例4で得られたポリイミドフィルムのIR
スペクトル図である。
1 is the IR of the polyimide film obtained in Example 4.
It is a spectrum figure.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】式〔1〕で表される構造単位から成るポリ
イミド。 【化1】 (ただしL=1〜20、M=1〜3、N=0〜2の整
数、Rは炭素数1〜20のアルキル基またはアルコキシ
基、Aは4価の有機基を示す。)
1. A polyimide comprising a structural unit represented by the formula [1]. Embedded image (However, L = 1 to 20, M = 1 to 3, N = 0 to 2 are integers, R is an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and A is a tetravalent organic group.)
【請求項2】式〔2〕で表されるジアミノ化合物と、式
〔3〕で表されるテトラカルボン酸二無水物とを溶媒中
で反応させてポリアミド酸を生成し、該ポリアミド酸を
加熱することにより得られるポリイミド。 【化2】 (ただし、L=1〜20、M=1〜3、N=0〜2の整
数、Rは炭素数1〜20のアルキル基またはアルコキシ
基を示す。) 【化3】 (ただし、Aは4価の有機基を示す。)
2. A diamino compound represented by the formula [2] is reacted with a tetracarboxylic dianhydride represented by the formula [3] in a solvent to produce a polyamic acid, and the polyamic acid is heated. A polyimide obtained by Embedded image (However, L = 1 to 20, M = 1 to 3, N = 0 to 2 are integers, and R is an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.) (However, A represents a tetravalent organic group.)
【請求項3】式〔1〕および式〔4〕で表される構造単
位から成るポリイミド。 【化4】 (ただし、Aは4価の有機基、Bは2価の有機基を示
す。)
3. A polyimide comprising structural units represented by formula [1] and formula [4]. [Chemical 4] (However, A represents a tetravalent organic group and B represents a divalent organic group.)
【請求項4】式〔2〕および式〔5〕で表されるジアミ
ノ化合物と、式〔3〕で表されるテトラカルボン酸二無
水物とを溶媒中で反応させてポリアミド酸を生成し、該
ポリアミド酸を加熱することにより得られるポリイミ
ド。 【化5】 (ただし、Bは2価の有機基を示す。)
4. A diamino compound represented by the formula [2] or [5] and a tetracarboxylic acid dianhydride represented by the formula [3] are reacted in a solvent to produce a polyamic acid. A polyimide obtained by heating the polyamic acid. Embedded image (However, B represents a divalent organic group.)
【請求項5】請求項1〜4のいずれか1項に記載される
ポリイミドを用いることを特徴とする液晶配向膜。
5. A liquid crystal alignment film comprising the polyimide according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】請求項5に記載される液晶配向膜を備えた
液晶表示素子。
6. A liquid crystal display device comprising the liquid crystal alignment film according to claim 5.
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