JPH1095846A

JPH1095846A - 液晶配向剤

Info

Publication number: JPH1095846A
Application number: JP25290496A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Eguchi; 敏正江口
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の液晶配向剤を用いて作製した液晶表示
素子は、プレティルトの安定性が不足で80℃以上の高温
の環境などではプレティルト角が低下してしまい表示不
良が発生する場合があり、また、高いプレティルト角を
得るためにシロキサン構造を導入しようとすると液晶の
配向性が良好でなくなるため、十分なプレティルト角を
得られるだけ導入できない場合がある等の問題があり、
これらの問題点を解決し、高いプレティルト角が得られ
るとともにその安定性に優れる液晶表示素子が得られる
液晶配向剤を提供する。【解決手段】式（１）で表される化学構造を含むポリ
イミドを樹脂成分として含有する液晶配向剤。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子の製造
に使用する液晶配向剤に関するものであり、さらに詳し
くは高いプレティルト角が得られるとともにその安定性
に優れる液晶表示素子が得られる液晶配向剤に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示素子は、薄型ディスプレ
イとして広範囲に用いられてきている。一般的に用いら
れている液晶表示素子は、ツイステッドネマティック(T
N)方式とスーパーツイステッドネマティック(STN)方式
であるが、これらの液晶表示素子を作製する場合には特
公昭６２−３８６８９号公報に示されるように透明電極
付き基板に挟まれた液晶を基板に対して一定方向に配向
させる液晶配向膜が必要である。さらにTNおよびSTN方
式の液晶表示素子では、基板面に対して液晶を傾斜させ
て配向させるプレティルト角が必要であり、この特性が
液晶配向剤に要求される。例えば、STN方式ではプレテ
ィルト角が４〜８度であることが要求される。このよう
な高いプレティルト角を得ることができる液晶配向剤と
しては、特開平１−１７７５１４号公報に記載されるよ
うなポリイミド前駆体溶液や特開平３−２６１９１５号
公報に記載される可溶性ポリイミド溶液が挙げられる。
しかし、これらの液晶配向剤を用いて作製した液晶表示
素子は、プレティルトの安定性が不足で80℃以上の高温
の環境などではプレティルト角が低下してしまい表示不
良が発生する場合があり問題となっている。

【０００３】一方、高いプレティルト角を得るための上
記とは異なる方法として、特開平３−１６４７１４に記
載されるようなシロキサン構造を導入するものがある。
しかし、シロキサン構造の場合、その導入率が高いと液
晶の配向性が良好でなくなるため、十分なプレティルト
角を得られるだけ導入できない場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な液晶配向剤の問題点を解決し、高いプレティルト角が
得られるとともにその安定性に優れる液晶表示素子が得
られる液晶配向剤に関するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、式（１）で表
される化学構造を含むポリイミドを樹脂成分として含有
する液晶配向剤である。

【０００６】

【化１】

【０００７】本発明の一般式（１）で表される構造を含
むポリイミドは、液晶の配向性が良好であり、かつ、高
いプレティルト角を得ることができる。本発明の一般式
（１）で表される構造を含むポリイミドは、極性溶剤中
で1,4-ビス（3-アミノプロピルジメチルシリル）ベンゼ
ンとテトラカルボン酸二無水物を反応させポリアミド酸
とし、さらに脱水、イミド化することにより得ることが
できる。ポリイミドは溶剤に不溶な場合が多いので、テ
トラカルボン酸二無水物を選択する必要がある。

【０００８】テトラカルボン酸二無水物の例としては、
ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテト
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、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、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、2,3,5-トリカルボキシシク
ロペンチル酢酸二無水物、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-
テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物等である
がこれらに限定されるものではない。

【０００９】本発明の一般式（１）で表される構造を含
むポリイミドは、一般式（１）で表される構造の効果を
損なわない範囲で1,4-ビス（3-アミノプロピルジメチル
シリル）ベンゼン以外のジアミンを原料に用いてもかま
わない。例を挙げると、p-フェニレンジアミン、m-フェ
ニレンジアミン、2,5-ジアミノトルエン、3,5-ジアミノ
トルエン、2,5-ジアミノ-p-キシレン、3,3'-ジメチルベ
ンジジン、3,4'-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、1,3-(3-ア
ミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-(4-アミノフェノキシ)
ベンゼン、1,4-(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-(4
-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'-(4-アミノフェノキ
シ)ビフェニル、2,2-ビス[4,4'-(4-アミノフェノキシ)
フェニル]プロパン、2,2-ビス[4,4'-(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[4,4'-
(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,3-ビス(4-
アミノフェノキシ)プロパン、1,４-ビス(4-アミノフェ
ノキシ)ブタン、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロ
パン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,
6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジア
ミノオクタン、1,10-ジアミノデカン、1,12-ジアミノド
デカン1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4'-ジアミノジ
シクロヘキシルメタン等であるがこれらに限定されるも
のではない。

【００１０】ポリイミドを得るための重合を行う極性有
機溶媒の例を挙げると、N-メチル-2-ピロリドン、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、γ-ブチロ
ラクトン、m-クレゾール等が挙げられるがこれらに限定
されるものではない。

【００１２】液晶配向剤は樹脂成分と溶剤成分から成る
が、本発明の液晶配向剤の溶剤成分として好ましいもの
の例を挙げると、γ-ブチロラクトン，γ-ブチロラクト
ンとブチルセロソルブの混合溶剤，γ-ブチロラクトン
とプロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルの混
合溶剤，γ-ブチロラクトンとプロピレングリコールジ
アセテートの混合溶媒，N-メチル-2-ピロリドン（NMP）
とブチルセロソルブの混合溶剤，NMPとエチルカルビト
ールの混合溶剤、NMPとプロピレングリコールモノ−ｎ
−ブチルエーテルの混合溶剤，NMPとプロピレングリコ
ールジアセテートの混合溶媒，ジメチルアセトアミドと
ブチルセロソルブの混合溶剤等があるが、これらに限定
されるものではない。さらに、基板との密着性をより向
上させるために、シランカップリング剤やチタン系カッ
プリング剤を微量添加してもよい。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により詳細を説明するが、本発
明はこれらの実施例によって何等限定されるものではな
い。（合成例１）温度計，撹拌機，滴下ロート，乾燥窒素ガ
ス導入管を備えた四ツ口セパラブルフラスコ中、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（0.10モ
ル）をN-メチル-2-ピロリドン（ＮＭＰ）300g中に分散
させる。滴下ロート中に、ＮＭＰ100g、1,4-ビス（3-ア
ミノプロピルジメチルシリル）ベンゼン12.62g（0.05モ
ル）を均一に溶解させる。系の温度を10℃に保ちながら
窒素流入下撹拌を行いながら滴下ロート中の溶液を全量
滴下し、3時間攪拌を続けた。続いて、滴下ロートをは
ずし、2,2-ビス[4,4'-(4-アミノフェノキシ)フェニル]
ヘキサフルオロプロパン25.92g（0.05モル）を投入し系
の温度を10℃に保ちながら5時間攪拌を続けた。系の温
度を室温に戻し、ポリアミド酸のＮＭＰ溶液を得た。系
にトルエン60gを加え、滴下ロートを取り外して代わり
にディーンスターチ還流冷却管を取り付けて系の温度を
上昇させる。トルエンを還流させ脱水・イミド化反応を
行い、水分の発生が終了したら系の温度を室温に戻し、
20倍量のメタノール中に滴下してポリイミドの固形分を
回収する。固形分を真空乾燥機により24時間乾燥したの
ち、樹脂成分の濃度が5％になるようにγ-ブチロラクト
ンに溶解し、液晶配向剤（１）を得た。

【００１４】（合成例２）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（0.10モル）を3,4-ジカルボキシ
-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物
30.27g（0.10モル）に、1,4-ビス（3-アミノプロピルジ
メチルシリル）ベンゼン12.62g（0.05モル）を17.67g
（0.07モル）に、2,2-ビス[4,4'-(4-アミノフェノキシ)
フェニル]ヘキサフルオロプロパン25.92g（0.05モル）
を2,2-ビス[4,4'-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロ
パン12.32g（0.03モル）に替えた以外は合成例１と同様
にして、液晶配向剤（２）を得た。

【００１５】（合成例３）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（0.10モル）を1,2,4,5-シクロヘ
キサンテトラカルボン酸二無水物ｇ（0.10モル）に、1,
4-ビス（3-アミノプロピルジメチルシリル）ベンゼン1
2.62g（0.05モル）を25.24g（0.10モル）に替え、2,2-
ビス[4,4'-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフル
オロプロパン25.92g（0.05モル）を加えない以外は合成
例１と同様にして、液晶配向剤（３）を得た。

【００１６】（実施例１）合成例１で得た液晶配向剤
（１）をガラス基板上にスピンコーティングし、クリー
ンオーブン中で170℃120分間乾燥した。この基板をラビ
ングし、セルギャップ50μmのアンチパラレルセルを作
成した。液晶（メルク社製ZLI-2293）を注入し100℃に
加熱してから室温まで徐冷した。偏光顕微鏡で観察した
ところ配向性は良好であった。クリスタルローテーショ
ン法によりプレティルト角を測定したところ7.5度であ
った。この液晶セルを90℃で1000時間放置した後プレテ
ィルト角を測定したところ7.5度であった。

【００１７】（実施例２）合成例２で得た液晶配向剤
（２）を用いて実施例１と同様に行ったところ、配向性
は良好であり、プレティルト角は90℃1000時間放置前が
6.5度であり、1000時間後は6.3度であった。

【００１８】（実施例３）合成例３で得た液晶配向剤
（３）を用いて実施例１と同様に行ったところ、配向性
は良好であり、プレティルト角は90℃1000時間放置前が
6.0度であり、1000時間後は5.8度であった。

【００１９】（比較例１）温度計，撹拌機，原料投入
口，乾燥窒素ガス導入管を備えた四ツ口セパラブルフラ
スコ中、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26.4
2g（0.10モル）をＮＭＰ300g中に分散させる。系の温度
を10℃に保ちながら窒素流入下撹拌を行いながら原料投
入口から2,2-ビス[4,4'-(4-アミノフェノキシ)フェニ
ル]プロパン41.05g（0.10モル）を投入し系の温度を10
℃に保ちながら5時間攪拌を続けた。系の温度を室温に
戻し、ポリアミド酸のＮＭＰ溶液を得た。系にトルエン
60gを加え、滴下ロートを取り外して代わりにディーン
スターチ還流冷却管を取り付けて系の温度を上昇させ
る。トルエンを還流させ脱水・イミド化反応を行い、水
分の発生が終了したら系の温度を室温に戻し、20倍量の
メタノール中に滴下してポリイミドの固形分を回収す
る。固形分を真空乾燥機により24時間乾燥したのち、樹
脂成分の濃度が5％になるようにγ-ブチロラクトンに溶
解し、液晶配向剤（４）を得た。液晶配向剤（４）を用
いて実施例１と同様に行ったところ、配向性は良好であ
り、プレティルト角は90℃1000時間放置前が2.5度であ
り、1000時間後は2.5度であった。

【００２０】（比較例２）温度計，撹拌機，滴下ロー
ト，乾燥窒素ガス導入管を備えた四ツ口セパラブルフラ
スコ中、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26.4
2g（0.10モル）をＮＭＰ300g中に分散させる。滴下ロー
ト中に、ＮＭＰ100g、1,3-ビス（3-アミノプロピル）テ
トラメチルジシロキサン24.85g（0.10モル）を均一に溶
解させる。系の温度を10℃に保ちながら窒素流入下撹拌
を行いながら滴下ロート中の溶液を全量滴下し、8時間
攪拌を続けた。系の温度を室温に戻し、ポリアミド酸の
ＮＭＰ溶液を得た。系にトルエン60gを加え、滴下ロー
トを取り外して代わりにディーンスターチ還流冷却管を
取り付けて系の温度を上昇させる。トルエンを還流させ
脱水・イミド化反応を行い、水分の発生が終了したら系
の温度を室温に戻し、20倍量のメタノール中に滴下して
ポリイミドの固形分を回収する。固形分を真空乾燥機に
より24時間乾燥したのち、樹脂成分の濃度が5％になる
ようにγ-ブチロラクトンに溶解し、液晶配向剤（５）
を得た。液晶配向剤（５）を用いて実施例１と同様に行
ったところ、配向性は不良であった。

【００２１】実施例１〜３ではいずれも良好な配向性と
5.8〜7.5度の高いプレティルト角が得られ、90℃1000時
間放置の後でもプレティルト角の変化はきわめて少なく
良好な安定性を示した。

【００２２】比較例１では式（１）で表される化学構造
を含まないポリイミドを液晶配向剤としたためにプレテ
ィルト角が2.5度と低かった。

【００２３】比較例２では式（１）で表される化学構造
ではなくシロキサン構造を含むポリイミドを用いたため
配向性が不良であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の液晶配向剤は、良好な配向性と
高いプレティルト角が安定して得られ、良好な表示性と
高い信頼性の液晶表示素子が得られる液晶配向剤であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】式（１）で表される化学構造を含むポリ
イミドを樹脂成分として含有する液晶配向剤。【化１】