JPS63259515A - 液晶表示素子用配向処理剤 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は液晶素子用配向処理剤に関するものであり、更
に詳しくは液晶分子が基板に対し高められた傾斜配向角
を有し、着色が殆どなく透明性に極めて優れ且つ基板に
対する密着性の良好な液晶表示素子用配向処理剤に関す
るものである。

（ロ）従来の技術 ネマティック液晶分子を透明電極の付いたガラス或いは
プラスチックフィルム等の透明基板にほぼ平行に配向さ
せるための基板処理剤としては、従来よりポリイミド樹
脂膜をはじめとする有機樹脂膜が最も一般的に使用され
ている。

この場合、基板上に形成された有機樹脂膜を布で一定の
方向ヘラピングすることにより、ラビング方向へ液晶分
子が配向し、同時に基板表面に対して通常１〜３°程度
の液晶傾斜配向角を生ずることが知られている。

又、液晶分子を大きく傾斜配向させる方法として、従来
から酸化硅素等の無機膜を基板上に蒸着する方法等が行
われている。

更に、ポリイミド樹脂は耐熱性、耐薬品に優れており高
信頬性の配向処理剤として知られているが、例えば特公
昭５５−１０１８０号公報に記載された無水ピロメット
酸と４−４′−ジアミノジフェニルエーテルの縮合によ
り得られる芳香族ポリイミド樹脂は茶褐色に着色してお
り、光の゛透過率低下によるコントラストの低下が起こ
る等の幾つかの問題点を有していた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 基板上に形成された有機樹脂膜をラビングする方法では
、液晶分子を大きく傾斜配向することは困難である。

又、基板上に無機膜を蒸着する方法は、ラビング法に比
べ繁雑であり実際の工業的生産においては必ずしも適切
な方法ではない。

更に、ポリイミド樹脂膜の着色を低減する為の提案が幾
つかなされており、本発明者等も特願昭５９−１７０２
０８号にその解決策を提案した。

然し、この場合、低着色性、高透明性は実現され、高品
質の配向処理剤として使用可能であったが液晶分子の傾
斜配向角は小さいものであった。

（ニ）問題点を解決する為の手段 本発明者等は上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果
、パーフルオロアルキル基を有するジアミンと脂環式構
造を有するテトラカルボン酸又はその誘導体を構成成分
とするポリイミド樹脂を配向処理剤として用いた際、液
晶分子の傾斜配向角が著じるしく高められ更に着色のな
い高透明性の表示素子が得られるという新しい事実を発
見し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は一般式［１］ （式中、Ｒ’及びＲ１は互いに同−又は異る炭素数１〜
６のパーフルオロアルキル基、Ｒ３は脂環式構造を有す
るテトラカルボン酸又はその誘導体を構成する４価の有
機基であり、Ｒ’、Ｒ５゜Ｒ６，Ｒ？はハロゲン原子、
炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基で互いに同
−又は異なってもよく、ａ、ｂ、ｃ及びｄは０，１又は
２、ｎは０又は１である。） で表される繰り返し単位を５〜１００モル％及び一般式
（Ｉｆ） （Ｒ”はパーフルオロアルキル基を有しないジアミンを
構成する有機基、Ｒ９は脂環式構造を有するテトラカル
ボン酸又はその誘導体を構成する有機基を示す、） で表される繰り返し単位を９５〜０モル％有するポリイ
ミド樹脂よりなる液晶表示素子用配向処理剤に関するも
のである。

本発明の配向処理剤は、透明電極の付いたガラス或いは
プラスチックフィルム等の透明基板上にポリイミド樹脂
膜を形成せしめ、次いでラビング処理を施すことによっ
て、高められた傾斜配向角を与える液晶表示素子用配向
処理剤として使用するものである。

又、本発明の配向処理剤として用いられるポリイミド樹
脂は、脂環式構造を有するテトラカルボン酸又はその誘
導体から構成されているため着色が殆どなく極めて透明
性に優れており高品質の配向処理剤として使用できる。

更に、本発明の配向処理剤はガラス等の基板への密着性
に優れ、高温、高湿の環境下に於いても剥れやふくれを
生ずることなく、信頼性の高い配向処理剤として使用で
きる。

本発明の一般式（１）の繰り返し単位を５〜１００モル
％及び二股式（Ｉｆ）の繰り返し単位を９５〜０モル％
有するポリイミド樹脂は、構成成分であるテトラカルボ
ン酸及びその誘導体として一般式（ＩＩＩ） （式中Ｘ１は脂環式構造を有するテトラカルボン酸を構
成する４価の有機基で、前記Ｒ３及びＲ９を示す。） で表される脂環式構造を有するテトラカルボン酸及びそ
の誘導体から選ばれる１種又は２種以上の化合物に対し
て、構成成分であるジアミン化合物として一般式（ｒＶ
） １７＋ （式中、Ｒ１，Ｒ”、Ｒ４，ＲＳ、Ｒ’、Ｒ？。

ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｎは前記に同じ。）で表されるパー
フルオロアルキル基を有するジアミンから選ばれる一種
又は２種以上の化合物を５〜１００モル％と一般式（Ｖ
） ＨｚＮ−Ｒ”−ＮＨｚ　　　　　　　　　　　−（Ｖ　
）（式中、Ｒ８は前記に同じ。） で表されるジアミンから選ばれる一種又は２種以上の化
合物を９５〜０モル％反応させポリイミド樹脂前駆体と
した後、閉環させることにより得ることができる。

本発明の方法によれば、ポリイミド樹脂中の−Ｇ式（Ｖ
）のパーフルオロアルキル基を含有するジアミン残基の
構成比により液晶の傾斜配向角を調節できる。

即ち、パーフルオロアルキル基を含有するジアミン残基
を構成成分とする一般式（１）の繰り返し単位が５〜１
００モル％の範囲内であるポリイミド樹脂を配向処理剤
として使用することにより従来よりも高い液晶の傾斜配
向角を得ることができ、且つ傾斜配向角を自由に調節す
ることが可能である。

一般式（１）の繰り返し単位が５モル％未満においては
液晶の傾斜配向角の増大効果は充分なものではない。

又、本発明において着色の殆どない高透明性のポリイミ
ド樹脂を得るには構成成分であるテトラカルボン酸及び
その誘導体は、脂環式構造牽有するテトラカルボン酸及
びその誘導体である必要がある。

本発明に用いられる一般式（ＩＩＩ）の脂環式構造を有
するテトラカルボン酸及びその誘導体の代表例を挙げれ
ば、一般式（Ｖｌ）、（■〕、〔■〕又は（ＩＸ） し■ −（ＩＸ　） （式中、ｍ’　、ｍ”　、ｍ’及びに亀４は０．１又は
２の整数であり、互いに同−又は異っていてもよい、） で表される単環式構造、複環式構造のテトラカルボン酸
及びそれらの二酸無水物、ジカルボン酸ハロゲン化物等
の誘導体である。

その具体例としては、シクロブタンテトラカルボン酸、
シクロペンクンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテト
ラカルボン酸及びこれらの二酸無水物、更にはジカルボ
ン酸ジハロゲン化物等が挙げられる。

一般式（１）及び（Ｉｆ）の繰り返し単位からなるポリ
イミド樹脂において、Ｒ３及びＲ９で示されるテトラカ
ルボン酸及びその誘導体を構成する４価の有機基は、一
般式（Ｉ［Ｉ］の脂環式構造を有するテトラカルボン酸
及びその誘導体から選ばれた有ａ基を意味し、これらは
互いに同−又は異なっていてもよい。

又、本発明のポリイミド樹脂膜において、高傾斜配向角
、低着色、高透明性を損なわず、且つ他の特定の性質を
賦与するために、上記脂環式構造を有するテトラカルボ
ン酸及びその誘導体の一部を他のテトラカルボン酸及び
その誘導体に置換することができる。

その具体例としては、ピロメリット酸、ベンゾフェノン
テトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸等の芳
香族テトラカルボン酸及びこれらの二酸無水物、更には
ジカルボン酸ジハロゲン化物、ブタンテトラカルボン酸
等の脂肪族テトラカルボン酸及びこれらの二酸無水物、
更にはジカルボン酸ジハロゲン化物等が挙げられる。

一般式（ＩＶ）のジアミン化合物の具体例としては、１
，１，１，３，３．３−へキサフルオロ−２，２−ビス
（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、
１，１，１，３，３．３−へキサフルオロ−２，２−ビ
ス〔３，５−ジメチル−４−（４−アミノフェノキシ）
フェニル〕プロパン、ＬＬ、１．３，３．　３−へキサ
フルオロ−２，２−ビス〔３，５−ジブロモ−４（４−
アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、１゜１．１，
３，３．３−へキサフルオロ−２，２−ビス〔３−メチ
ル−４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン
、１，１，１，３，３．３−へキサフルオロ−２，２−
ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパ
ン、１．１．１．３．３．４．４．４−オクタフルオロ
−２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニ
ルコブタン、１．ＬＬ、２，２，４，４，５，５．５−
デカフルオロ−３，３−ビス（４−（４−アミノフェノ
キシ）フエ、ニル］ペンタン、１，１．１，３，３．３
−へキサフルオロ−２，２−ビス（４−アミノフェニル
）プロパン、１，１，１，３，３．３−へキサフルオロ
−２，２−ビス（３−アミノフェニル）プロパン、１，
１，１，３，３．３−ヘキサフルオロ−２，２−ビス（
３−メチル−４−アミノフェニル）プロパン、１，１．
１．３，３，４，４゜４−オクタフルオロ−２，２−ビ
ス（４−アミノフェニル）ブタン等が挙げられる。

更に、一般式（Ｖ）のジアミンの具体例としてはｐ−フ
ェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノ
ジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、２．
２−ジアミノジフェニルプロパン、ジアミノジフェニル
スルホン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノナフタレ
ン、１．３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、
１．４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４．
４′−ジ（４−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホン
、２．２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニ
ル〕プロパン等の芳香族ジアミン、ジアミノジシクロヘ
キシルメタン、ジアミノジシクロヘキシルエーテル、ジ
アミノシクロヘキサン等の脂環式ジアミン、１．２−ジ
アミノエタン、１．３−ジアミノプロパン、１，４−ジ
アミノブタン、１．６−ジアミツヘキサン等の脂肪族ジ
アミン等が挙げられる。

本発明の一般式（１）及び（ＩＩ）の繰り返し単位から
なるポリイミド樹脂の製造方法は特に限定する必要はな
い。

一般的には、一種もしくは２種以上の一般式〔■］のテ
トラカルボン酸の二酸無水物と生成する重合体中に於け
る一般式〔Ｉ〕の繰り返し単位が５〜１００モル％の範
囲内で、且つ所望するモル％になる様に所定量の一般式
（ＩＶ）及び一般式〔■〕のジアミンを有機溶剤中で反
応重合させポリイミド樹脂前駆体を得、次いで脱水閉環
させてポリイミド樹脂とする方法が採用される。

この場合、テトラカルボン酸２無水物及びジアミンの反
応重合温度は一２゛０〜１５０°Ｃの任意の温度を採用
できるが、特に−５〜１００°Ｃの範囲が好ましい。

更に、ポリイミド樹脂前駆体の重合法として通常は溶液
法が好適である。

溶液重合法に使用される溶剤の具体例としては、Ｎ、Ｎ
−ジメチルホルムアミド、Ｎ、　　Ｎ−ジメチルアセト
アミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−メチルカプロラク
タム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリ
ジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルアミド
及びプチロラクトン等を挙げることができる。

これらは単独でも、又混合して使用しても良い。

更に、ポリイミド樹脂前駆体を溶解しない溶剤であって
も、その溶剤を均一溶液が得られる範囲内で上記溶剤に
加えて使用してもよい。

更に、ポリイミド樹脂前駆体をポリイミド樹脂に転化す
るには、通常は加熱により脱水閉環する方法が採用され
る。この加熱脱水閉環温度は１５０〜４５０°Ｃ１好ま
しくは１７０〜３５０°Ｃの任意の温度を選択できる。

この脱水閉環に要する時間は、反応温度にもよるが３０
秒〜１０時間、好ましくは５分〜５時間が適当である。

ポリイミド樹脂前駆体をポリイミド樹脂に転化する他の
方法として、公知の脱水閉環触媒を使用して閉環するこ
ともできる。

本発明においては、−Ｓ式（１）の繰り返し単位５〜１
００モル％と一般式（ＩＩ）の繰り返し単位９５〜０モ
ル％からなるポリイミド樹脂又はそのポリイミド樹脂前
駆体溶液を、透明電極の付いたガラス又はプラスチック
フィルム等の透明基板上にスピンコード法若しくは印刷
法等により塗布した後、１５０〜２５０°Ｃで１分間〜
２時間硬化せしめ膜厚２００〜３０００人のポリイミド
樹脂膜を形成し、次いで該樹脂膜をラビング処理し液晶
表示素子用配向処理剤とすることができる。

（ホ）発明の効果 本発明の液晶表示素子配向処理剤は、液晶傾斜配向角の
大きい低着色、高透明、密着性の優れた液晶表示素子用
配向処理剤として使用することができる。

又、配向処理剤として使用されるポリイミド樹脂が一般
式（１）の繰り返し単位５〜１００モル％及び一般式（
ＩＩ）の繰り返し単位９５〜０モル％からなることを満
足する限り、傾斜配向角を任意に調節することが可能で
ある。

（へ）実施例 以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが本
発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ １．１．１．３．３．３−へキサフルオロ−２，２−ビ
ス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニール〕プロパ
ン（以下、ＨＦＢＰＡと略する。’）　　１８．１３ｇ
　（０゜０３５モル）、２，２−ビス（４−（４−アミ
ノフェノキシ）フェニル〕プロパン１４．３５　ｇ　（
０，０３５モル）及びシクロブタンテトラカルボン酸１
３．５２　ｇ　（０，０６９モル）をＮ−メチル−２−
ピロリドン（以下、ＮＭＰと略する。）４１４ｇ中、室
温で３時間反応させポリイミド樹脂前駆体溶液を調製し
た。

得られた前駆体樹脂の還元粘度ηｓｐ／ｃは０．７５ｄ
　１７ｇ　（０，５重量％、ＮＭＰ溶液、３０″Ｃ）で
あった。

この溶液をＮＭＰにより総固型分を２重量％に希釈後、
透明電極付ガラス基板に３５０Ｏｒｐｍでスピンコード
し、次いで２５０℃で６０分間熱処理して厚さ１０００
〜１５００人のポリイミド樹脂膜を形成した。この樹脂
膜は着色は殆ど認められず極めて透明性に優れていた。

この樹脂膜を布でラビングした後、５０μのスペーサー
を挟んでラビング方向を平行にして組立て、次いで液晶
（メルク社製：　ＺＬＩ−２２９３）を注入してホモジ
ニアス配向したセルを作成した。

このセルをクロスニコル中で回転したところ明瞭な明暗
が認められ、ラビング方向へ良好に配向していることを
確認した。

このセルについて結晶回転法にて液晶傾斜配向角を測定
したところ８．６°であった。

又、このセルは非常に透明性に優れ長時間安定であった
。

実施例２ 実施例１において、２．２−ビス〔４−（アミノフェノ
キシ）フェニル〕プロパンを使用せず、ＨＦＢＡＰ　３
６．２６　ｇ　（０，０７モル）及びＮＭＰ４４８ｇを
使用した以外は実施例１と同様に前駆体樹脂溶液を調製
し、希釈後セル作製を行った。

液晶傾斜配向角は１１．３°であり、配向も良好で且つ
非常に透明に優れ長時間安定であった。

比較例１ 実施例１において、ＨＦＢＡＰを使用せず２．２−ビス
（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン２
８．７０　ｇ　（０，０７モル）、シクロブタンテトラ
カルボン酸２無水物１３．５２　ｇ　（０，０６９モル
）及びＮＭＰ３８０ｇを使用した以外は実施例１と同様
に前駆体樹脂溶液を調製し、希釈後セル作製を行った。

液晶傾斜配向角は４．１°であった。

特許出願人　　日産化学工業株式会社 手続補正書（自発） 昭和６３年１月２５日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第９４１８０号 ２、発明の名称 液晶表示素子用配向処理剤 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区神田錦町３丁目７番地１４、補正
の対象 ■）明細書第２真下から９行目の「液晶素子用配向処理
剤」とあるのを「液晶表示素子用配向処理剤」と訂正す
る。

２）明細書第４頁第１９行目の「表示素子」とあるのを
「液晶表示素子」と訂正する。

３）明細書第１４頁第９行目の「テトラカルボン酸２無
水物」とあるのを「テトラカルボン酸二無水物」と訂正
する。

４）明細書第１７頁第３行目のｒ　ＨＦＢＰＡ　Ｊとあ
るのをｒＨＦＢＡＰＪと訂正する。

５）明細書第１７頁第６行目の「シクロブタンテトラカ
ルボン酸」とあるのを「シクロブタンテトラカルボン酸
二無水物」と訂正する。

６）明細書第１８頁第３行目の「作成」とあるのを「作
製」と訂正する。

７）明細書第１８頁第１８行目の「透明」とあるのを「
透明性」と訂正する。

８）明細書第１８頁第１８行目の後に改行して「実施例
３ 実施例１において、２，２−ビス〔４−（アミノフェノ
キシ）フェニル〕プロパン及びＨＦＢＡＰを使用せず、
１，１，１，３．３．３−へキサフルオロ−２，２−ビ
ス（４−アミノフェニル）プロパン２３．３８ｇ（０，
０７モル）及びＮＭＰ３３２　ｇを使用した以外は実施
例１と同様にポリイミド樹脂前駆体溶液を調製し、希釈
後セル作製を行った。

得られた前駆体樹脂の還元粘度ηｓｐ／ｃは０．６２ｄ
ｆ／ｇ（０，５重量％、ＮＭＰ溶液、３０℃）であった
。

液晶傾斜配向角は１０．２°であり、配向も良好で且つ
非常に透明性に優れ長時間安定であった。」を加入する
。

９）明細書第１８頁最終行のｒＨＰＢＡＰを使用せず」
の後に「、パーフルオロアルキル基を含有しないジアミ
ンである」を加入する。

１０）明細書第１９頁第２〜３行目の「シクロブタンテ
トラカルボン酸２無水物」とあるのを「シクロブタンテ
トラカルボン酸二無水物」と訂正する。

１１）明細書第１９頁第７行目の後に改行して「比較例
２ シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を使用せず、脂
環式構造を有しないテトラカルボン酸二無水物である下
記構造式の パーフルオロアルキル基含有テトラカルボン酸二無水物
３０．６３　ｇ　（０，０６９モル）及びパーフルオロ
アルキル基を含有しないジアミンである２、２−ビス（
４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン２８
．７　ｇ　（０，０７０モル）をＮＭＰ５３４ｇ中、室
温で撹拌下に１０時間反応させポリイミド樹脂前駆体溶
液を調製した。

得られた前駆体樹脂の還元粘度ηｓｐ／ｃは０．４８ｄ
ｆ！、７ｇ（０，５重量％、ＮＭＰ溶液３０℃）であっ
た。

この溶液を用いて実施例１と同様にしてセル作製を行っ
た。

このセルの液晶傾斜配向角は１．２°と低いものであっ
た。

比較例３ １１ＦＢＡＰを使用せず、パーフルオロアルキル基を含
有しないジアミンである下記構造式のフッ素含有ジアミ
ン２２．９６　ｇ　（０，０７モル）及びシクロブタン
テトラカルボン酸二無水物１３．５２　ｇ　（０，０６
９モル）をＮＭＰ３２Ｂｇ中、室温で撹拌下１０時間反
応させポリイミド樹脂前駆体溶液を調製した。

得られた前駆体樹脂の還元粘度η３ｐ／ｃは０．３４ｄ
ｆ／ｇ（０，５重量％、ＮＭＰ溶液３０°Ｃ）であった
。

この溶液を用いて実施例１と同様にしてセル作製を行っ
た。

液晶傾斜配向角は３．６°と低いものであった。」を加
入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕 （式中、Ｒ＾１及びＲ＾２は互いに同一又は異る炭素数
   １〜６のパーフルオロアルキル基、Ｒ＾３は脂環式構造
   を有するテトラカルボン酸又はその誘導体を構成する４
   価の有機基であり、Ｒ＾４、Ｒ＾５、Ｒ＾６、Ｒ＾７は
   ハロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキ
   シ基で互いに同一又は異なってもよく、ａ、ｂ、ｃ及び
   ｄは０、１又は２、ｎは０又は１である。） で表される繰り返し単位を５〜１００モル％及び一般式
   〔II〕 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔II〕 （Ｒ＾８はパーフルオロアルキル基を有しないジアミン
   を構成する有機基、Ｒ＾９は脂環式構造を有するテトラ
   カルボン酸又はその誘導体を構成する有機基を示す。） で表される繰り返し単位を９５〜０モル％有するポリイ
   ミド樹脂よりなる液晶表示素子用配向処理剤。