JP3663603B2 - 液晶配向剤 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は液晶配向剤に関する。さらに詳しくは、液晶配向膜としたとき、膜厚ムラがなく、液晶の配向性が良好で、電圧保持率および長期信頼性に優れた液晶表示素子を与え得る液晶配向剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、正の誘電異方性を有するネマチック型液晶を、ポリイミドなどからなる液晶配向膜を有する透明電極付き基板でサンドイッチ構造にし、液晶分子の長軸が基板間で90度連続的に捻れるようにしてなるTN型液晶セルを有する液晶表示素子(TN型表示素子)が知られている。このTN型表示素子における液晶の配向は、ラビング処理が施された液晶配向膜により形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来知られているポリイミドなどからなる液晶配向膜を用いてTN型表示素子を作製した場合、液晶表示素子の電圧保持率が低かったり、長期信頼性で液晶セルに白シミが生じてしまうという問題があった。また、従来の液晶配向剤を用いた配向膜は膜厚ムラが生じ表示特性、電気特性に影響を及ぼす問題があった。
【0004】
本発明の目的は、液晶配向膜としたとき、膜厚均一性に優れ、液晶の配向性が良好で、電圧保持率および長期信頼性に優れた液晶表示素子を与え得る液晶配向剤を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
【0012】
(A)1 , 2 , 3 , 4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1 , 2 , 3 , 4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2 , 3 , 5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3 , 5 , 6−トリカルボキシノルボルナン−2−酢酸二無水物、2 , 3 , 4 , 5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1 , 3 , 3a , 4 , 5 , 9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2 , 5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1 , 2−c]−フラン−1 , 3−ジオン、5−(2 , 5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1 , 2−ジ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よりなる群から選ばれる少なくとも1種のテトラカルボン酸ニ無水物と、(B)(i)1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、2−メチル−1,4−フェニレンジアミン、2−エチル−1,4−フェニレンジアミン、2−メトキシ−1,4−フェニレンジアミンおよび2−エトキシ−1,4−フェニレンジアミンよりなる群から選ばれる少なくとも1種のフェニレンジアミン類並びに(ii)4 , 4 ' −ジアミノジフェニルメタン、1 , 5−ジアミノナフタレン、4 , 4 ' −ジアミノジフェニルエーテル、2 , 7−ジアミノフルオレン、9 , 9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4 , 4 ' −(p−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、4 , 4 ' −(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、2 , 2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、5−アミノ−1−(4 ' −アミノフェニル)−1 , 3 , 3−トリメチルインダンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジアミン、但し前記フェニレンジアミン類は全ジアミンの15〜85モル%を占める、とを反応せしめることにより生成するポリアミック酸(以下、「特定重合体(I)」とする)および特定重合体(I)を脱水閉環した重合体(以下、「特定重合体(II)」とする)の少なくともいずれかを含有することを特徴とする液晶配向剤が提供されて、上記本発明の目的が達成される。
【0013】
以下、本発明を詳述するが、それにより本発明の目的、構成、利点および効果が自ずと明らかになろう。
【0014】
本発明の液晶配向剤は特定重合体(I)または/および特定重合体(II)を含有する。
【0015】
上記特定重合体(I)を製造するために用いられるテトラカルボン酸二無水物(以下、「化合物(I)」とする)は、
【0021】
1 ,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物およびビシクロ[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である。これらのうち、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物および2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物が特に好ましい。
これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
【0022】
上記化合物(I)と反応させてポリアミック酸を生成するためのジアミンは、上記のとおり、フェニレンジアミン類(以下、この化合物を「化合物(II)」とする)と芳香族ジアミン(以下、この化合物を「化合物(III)」とする)である。
【0025】
化合物(II)は1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、2−メチル−1,4−フェニレンジアミン、2−エチル−1,4−フェニレンジアミン、2−メトキシ−1,4−フェニレンジアミンおよび2−エトキシ−1,4−フェニレンジアミンである。これらのうち、1,3−フェニレンジアミンおよび1,4−フェニレンジアミンが特に好ましい。
これらは1種単独または2種以上混合して用いられる。
【0032】
また化合物(III)は4,4'−ジアミノジフェニルメタン、1,5−ジアミノナフタレン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4,4'−(p−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4'−(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、5−アミノ−1−(4'−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダンおよび6−アミノ−1−(4'−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダンである。これらは1種単独または2種以上混合して用いることができる。
【0033】
本発明で用いる特定重合体(I)を製造するにあたり、化合物(II)の使用割合は、全ジアミン中、15〜85モル%、好ましくは20〜80モル%、更に好ましくは25〜75モル%である。化合物(II)の使用割合を上記範囲とすることにより膜厚均一性に優れた配向膜を与え、また長期信頼性および電圧保持率に優れた液晶表示素子を与え得る液晶配向剤としての特定重合体(I)または特定重合体(II)を得ることができる。
【0034】
化合物(I)と全ジアミン化合物の使用割合は、アミノ基1当量に対して化合物(I)の酸無水物基を0.2〜2当量とするのが好ましく、より好ましくは0.3〜1.2当量である。
【0035】
化合物(I)とジアミン化合物との反応は、有機溶媒中、反応温度0〜100℃で、1〜48時間反応することが好ましい。
【0036】
上記有機溶媒としては、反応で生成するポリアミック酸を溶解しうるものであれば特に制限はない。例えばN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミドなどの非プロトン系極性溶媒;m−クレゾール、キシレノール、フェノール、ハロゲン化フェノールなどのフェノール系溶媒を挙げることができる。有機溶媒の使用量は、通常、化合物(I)および全ジアミン化合物の総量が、反応溶液の全量に対して0.1〜30重量%になるようにするのが好ましい。
【0037】
本発明に用いられる特定重合体(II)は、特定重合体(I)を、加熱して、または脱水剤および脱水閉環触媒の存在下で脱水閉環反応することにより得られる。特定重合体(II)は、通常ポリイミドまたはポリイソイミドである。加熱により脱水閉環反応する場合の反応温度は、通常60〜250℃、好ましくは100〜170℃である。
【0038】
また、脱水剤および脱水閉環触媒の存在下で脱水閉環反応する場合の反応は、前記した有機溶媒中で行うことができる。反応温度は、通常0〜180℃、好ましくは60〜150℃である。脱水剤としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。また、脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミンなどの3級アミンを用いることができるが、これらに限定されるものではない。脱水剤の使用量は、特定重合体(I)の繰り返し単位1モルに対して1.5〜20モルとするのが好ましい。また、脱水閉環触媒の使用量は使用する脱水剤1モルに対し、0.5〜10モルとするのが好ましい。
【0039】
なお、脱水閉環反応に用いる上記有機溶媒には、貧溶媒であるアルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素類を生成する重合体が析出しない程度に併用することができる。かかる貧溶媒としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル、ジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル、エチレングリコール−n−ヘキシルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコール−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコール−i−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコール−n−ブチルエーテルアセテート、エチレングリコール−n−ヘキシルエーテルアセテート、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,4−ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、o−ジクロルベンゼン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどを挙げることができる。
【0040】
このようにして得られる特定重合体(I)および特定重合体(II)の固有粘度[ηinh=ln (t/t0)/C、但し、C=0.5g/dl、tはポリマー溶液の流下速度、t0はN−メチル−2−ピロリドンの流下速度である。30℃、N−メチル−2−ピロリドン中で測定、以下同条件にて固有粘度を測定]は、通常、0.05〜10dl/g、好ましくは0.05〜5dl/gである。
【0041】
また、特定重合体(I)合成時に、分子量調節、基板への塗布性改善などの目的で、無水基を1個のみ有する酸無水物またはモノアミン化合物を添加することも可能であり、こうして調製された末端修飾型の特定重合体(I)およびそれを脱水閉環境した特定重合体(II)もなんら問題なく本発明に使用できる。
【0042】
なお、上記酸無水物としては、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、n−デシルサクシニック酸無水物、n−ドデシルサクシニック酸無水物、n−テトラデシルサクシニック酸無水物、n−ヘキサデシルサクシニック酸無水物、n−オクタデシルサクシニック酸無水物などが挙げられる。
【0043】
また、上記モノアミンとしては、例えばアニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、n−エイコシルアミンなどを挙げることができる。
【0044】
本発明の液晶配向剤は、特定重合体(I)および/または特定重合体(II)と基板との接着性のさらなる改善を目的として、以下に示す官能基含有シラン化合物を含むこともできる。
【0045】
この官能性シラン含有化合物としては、例えば3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N−トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシイシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシランなどを挙げれことができ、さらに特開昭63ー291922号公報記載のテトラカルボン酸二無水物とアミノ基含有シラン化合物との反応物などを使用することができる。
【0046】
本発明の液晶配向剤は以上詳述した特定重合体(I)および/または特定重合体(II)、さらに必要に応じて官能基含有シラン化合物を含有する。そして、通常、有機溶媒に溶解した均一な溶液として使用される。
【0047】
上記有機溶媒としては、ポリアミック酸製造時に用いることができる前記した非プロトン系溶媒、フェノール系溶媒などまたはこれらの溶媒と特定重合体(II)製造時に用いることができる前記アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン炭化水素類、炭化水素類等などの含溶媒との重合体が析出しない程度の混合溶媒を挙げることができる。
【0048】
また、特定重合体(I)および/または特定重合体(II)の溶液中の濃度は、通常、0.1〜20、好ましくは0.5〜10重量%である。
【0049】
本発明の液晶配向剤を用いて得られる液晶表示素子は、例えば次の方法によって製造することができる。
【0050】
まず、透明導電膜が設けられた基板の透明導電膜側に、本発明の液晶配向剤をロールコーター法、スピンナー法、印刷法などで塗布し、80〜250℃、好ましくは120〜200℃の温度で加熱して塗膜を形成させる。この塗膜は、通常、0.001〜1μm、好ましくは0.005〜0.5μmである。
形成された塗膜は、ナイロンなどの合成繊維からなる布を巻き付けたロールでラビング処理を行うことにより、液晶配向膜とされる。
【0051】
上記基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネートなどのプラスチックフィルムなどからなる透明基板を用いることができる。
上記透明導電膜としては、SnO2からなるNESA膜、In2O3−SnO2からなるITO膜などを用いることができ、これらの透明導電膜のパターニングには、フォト・エッチング法、予めマスクを用いる方法などが用いられる。
液晶配向剤の塗布に際しては、基板および透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板および透明導電膜上に、予め官能性シラン含有化合物、チタネートなどを塗布することもできる。
【0052】
液晶配向膜が形成された基板は、その2枚を液晶配向膜をラビング方向が直交または逆平行となるよう対向させ、基板の間の周辺部をシール剤でシールし、液晶を充填し、充填孔を封止して液晶セルとし、その両面に偏光方向がそれぞれ基板の液晶配向膜のラビング方向と一致または直交するように偏光板を張り合わせることにより液晶表示素子とされる。
【0053】
上記シール剤としては、例えば硬化剤およびスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有したエポキシ樹脂などを用いることができる。
上記液晶としては、ネマティック型液晶、スメクティック型液晶などを挙げることができ、その中でもネマティック型液晶を形成させるものが好ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などが用いられる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶や商品名C−15,CB−15(Merck Ltd.)として販売されているようなカイラル剤などを添加して使用することもできる。さらに、p−デシロキシベンジリデン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶も使用することができる。
液晶セルの外側に使用される偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながら、ヨウ素を吸収させたH膜と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板、またはH膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。
【0054】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
なお、液晶表示素子の配向性評価は、電圧をオン・オフさせた時の液晶表示素子中の異常ドメインの有無を偏光顕微鏡で観察し、異常ドメインのない場合良好と判断した。
また、液晶表示素子の電圧保持率は、液晶表示素子に印加した5Vの電圧をオフとし、16.7msec後の電圧保持率を測定することにより評価した。また、液晶表示素子の信頼性試験は、温度80℃,湿度80%で1000時間液晶表示素子を5V,60Hzの矩形波で駆動させ、白シミが生じていない場合を良好と判断した。
また、液晶配向膜の膜厚の均一性の評価は、シリコンウェハー上に液晶配向剤を印刷によって塗布し、基板を180℃で1時間焼成し、測定点10点を選び膜厚を測定し、10点の平均を平均膜厚として求め、また最大膜厚と最小膜厚の差を膜厚ムラとして求めた。
また、以下の記載において、特定重合体Iおよび特定重合体IIは、各々ポリアミック酸およびその脱水閉環重合体を意味する。
【0055】
合成例1
2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物44.8g(0.20モル)と1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および4,4'−ジアミノジフェニルメタン19.8(0.10モル)とをN−メチル−2−ピロリドン630gに溶解させ、室温で6時間反応させた。
次いで、反応混合物を大過剰のメタノールに注ぎ、反応生成物を沈澱させた。その後、メタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥させて、固有粘度1.34dl/gの特定重合体I(a)70.3gを得た。
【0056】
合成例2
合成例1で得られた特定重合体I(a)40.0gを800gのN−メチル−2−ピロリドン、35.5gのピリジンと27.5gの無水酢酸を添加し、115℃で4時間イミド化反応をさせた。
次いで、反応生成液を合成例1と同様に沈澱させ、固有粘度1.27dl/gの特定重合体II(a)38.6gを得た。
【0057】
合成例3
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン17.3g(0.16モル)および4,4'−ジアミノジフェニルメタン7.9g(0.04モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(b)を得、さらにこの特定重合体I(b)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.56dl/gの特定重合体II(b)38.5gを得た。
【0058】
合成例4
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン4.3g(0.04モル)および4,4'−ジアミノジフェニルメタン31.7g(0.06モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(c)を得、さらにこの特定重合体I(c)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.26dl/gの特定重合体II(c)38.1gを得た。
【0059】
合成例5
合成例1において、ジアミンを1,3−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および4,4'−ジアミノジフェニルメタン19.8g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(d)を得、さらにこの特定重合体I(d)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.06dl/gの特定重合体II(d)38.1gを得た。
【0060】
合成例6
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および1,5−ジアミノナフタレン15.8g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(e)を得、さらにこの特定重合体I(e)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.26dl/gの特定重合体II(e)38.5gを得た。
【0061】
合成例7
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および4,4'−ジアミノジフェニルエーテル20.0g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(f)を得、さらにこの特定重合体I(f)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.36dl/gの特定重合体II(f)38.3gを得た。
【0062】
合成例8
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および2,7−ジアミノフルオレン19.6g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(g)を得、さらにこの特定重合体I(g)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.36dl/gの特定重合体II(g)38.3gを得た。
【0063】
合成例9
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン34.8g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(h)を得、さらにこの特定重合体I(h)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.32dl/gの特定重合体II(h)38.3gを得た。
【0064】
合成例10
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および4,4'−(p−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン34.4g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(i)を得、さらにこの特定重合体I(i)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.31dl/gの特定重合体II(i)38.3gを得た。
【0065】
合成例11
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および4,4'−(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン34.4g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(j)を得、さらにこの特定重合体I(j)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.32dl/gの特定重合体II(j)37.9gを得た。
【0066】
合成例12
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン41.1g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(k)を得、さらにこの特定重合体I(k)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.42dl/gの特定重合体II(k)37.9gを得た。
【0067】
合成例13
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および5−アミノ−1−(4'−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン26.6g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(l)を得、さらにこの特定重合体I(l)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.12dl/gの特定重合体II(l)38.0gを得た。
【0068】
合成例14
合成例1において、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン10.8g(0.10モル)および6−アミノ−1−(4'−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン26.6g(0.10モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(m)を得、さらにこの特定重合体I(m)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.12dl/gの特定重合体II(m)38.1gを得た。
【0069】
合成例15
合成例1において、テトラカルボン酸二無水物をシクロブタンテトラカルボン酸二無水物39.2g(0.20モル)とした以外は合成例1と同様にして、固有粘度1.22dl/gの特定重合体I(n)65.1gを得た。
【0070】
合成例16
合成例1において、テトラカルボン酸二無水物を1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン60.0g(0.20モル)とした以外は合成例1と同様にして特定重合体I(o)を得、さらにこの特定重合体I(o)を用いて合成例2と同様にしてイミド化を行い、固有粘度1.12dl/gの特定重合体II(o)38.1gを得た。
【0071】
合成例17(比較合成例)
合成例1において、テトラカルボン酸二無水物をシクロブタンテトラカルボン酸二無水物39.2g(0.20モル)とし、ジアミンを1,4−フェニレンジアミン21.6g(0.20モル)とした以外は、合成例1と同様にして固有粘度1.42dl/gの特定重合体I(p)55.1gを得た。
【0072】
合成例18(比較合成例)
合成例1において、テトラカルボン酸二無水物をシクロブタンテトラカルボン酸二無水物39.2g(0.20モル)とし、ジアミンを4,4'−ジアミノジフェニルメタン39.6g(0.20モル)とした以外は、合成例1と同様にして固有粘度1.35dl/gの特定重合体I(q)72.3gを得た。
【0073】
実施例1
合成例1で得られた特定重合体I(a)5gをN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、固形分濃度4重量%の溶液とし、この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過し、液晶配向剤溶液を調製した。
この溶液を、液晶配向剤塗布用印刷機を用いて、ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の上に透明電極面に塗布し、180℃で1時間乾燥し、乾燥膜厚0.05μmの塗膜を形成した。
この塗膜にレーヨン製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロールの回転数500rpm、ステージの移動速度1cm/秒、毛足押し込み長さ0.2mmおよび0.6mmでラビング処理を行った。
【0074】
次に、一対のラビング処理された基板の液晶配向膜を有するそれぞれの外縁に、直径17μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をスクリーン印刷塗布した後、一対の基板を液晶配向膜面が相対するように、しかもラビング方向が直交するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化させた。
次いで、液晶注入口より一対の基板間に、ネマティック型液晶(メルク社製、ZLI−5081)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止し、基板の外側の両面に偏光板を、偏光板の偏光方向がそれぞれの基板の液晶配向膜のラビング方向と一致するように張り合わせ、液晶表示素子を作製したところ、液晶の配向性は良好であった。。
また、液晶表示素子の電圧保持率を測定したところ、99.2%と高い値であった。また、1000時間後の信頼性試験でも液晶表示素子に白シミは生じなかった。平均膜厚は500Aで塗布ムラは20Aであり均一な膜厚が得られた。
【0075】
実施例2〜16
実施例1において、合成例2〜15で得られた特定重合体Iまたは特定重合体IIを用い、液晶配向剤を調製した以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子の作製を行った。液晶の配向性、液晶表示素子の電圧保持率および信頼性を評価し、結果を表1に示した。
【0076】
【表1】
【0077】
比較例1
合成例17で得られた特定重合体I(p)を用いた以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子の作製を行ったところ、信頼性試験で液晶表示素子に白シミが生じ、平均膜厚は520Åで、膜厚ムラは120Åであり、膜厚の均一性は劣っていた。
【0078】
比較例2
合成例18で得られた特定重合体I(q)を用いた以外は、実施例1と同様にして液晶表示素子の作製を行ったところ、電圧保持率は96.2%と低い値であった。
【0079】
【発明の効果】
本発明の液晶配向剤によれば、液晶配向膜としたとき、膜厚均一性に優れ、液晶の配向性が良好で、電圧保持率および長期信頼性に優れた液晶表示素子を与え得る液晶配向剤が得られる。
また、本発明の液晶配向剤を用いて形成した液晶配向膜を有する液晶表示素子は、使用する液晶を選択することにより、STN(Super twisted nematic)、SH(Super Homeotropic)、強誘電性,反強誘電性液晶表示素子にも好適に使用することができる。
さらに、本発明の液晶配向剤を用いて形成した配向膜は膜厚均一性に優れ、この配向膜を有する液晶表示素子は、液晶の配向性及び信頼性に優れ、種々の装置に有効に使用でき、例えば卓上計算機、腕時計、置時計、係数表示板、ワードプロセッサ、パーソナルコンピューター、液晶テレビなどの表示装置に用いられる。
【0080】
以上詳述した本発明の好ましい態様につき下記する。
1. 化合物(I)と反応せしめてポリアミック酸を生成させるのに用いられる全ジアミン中に占める化合物(II)の割合が20〜80モル%であること。
2. 上記1において、化合物(II)の割合が25〜75モル%であること。
3. 化合物(III)が4,4'−ジアミノジフェニルメタン、1,5−ジアミノナフタレン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4,4−(p−フェニレンイソプリロピリデン)ビスアニリン、4,4'−(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンおよび5−アミノ−1−(4'−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダンから選ばれる少なくとも1種のジアミン化合物であること。
4 . 化合物(I)が1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c−]−フラン−1,3−ジオンおよび2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物の少なくともいずれかであること。
Claims (1)
- (A)1 , 2 , 3 , 4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1 , 2 , 3 , 4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2 , 3 , 5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3 , 5 , 6−トリカルボキシノルボルナン−2−酢酸二無水物、2 , 3 , 4 , 5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1 , 3 , 3a , 4 , 5 , 9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2 , 5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1 , 2−c]−フラン−1 , 3−ジオン、5−(2 , 5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1 , 2−ジ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よりなる群から選ばれる少なくとも1種のテトラカルボン酸ニ無水物と、(B)(i)1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、2−メチル−1,4−フェニレンジアミン、2−エチル−1,4−フェニレンジアミン、2−メトキシ−1,4−フェニレンジアミンおよび2−エトキシ−1,4−フェニレンジアミンよりなる群から選ばれる少なくとも1種のフェニレンジアミン類並びに(ii)4 , 4 ' −ジアミノジフェニルメタン、1 , 5−ジアミノナフタレン、4 , 4 ' −ジアミノジフェニルエーテル、2 , 7−ジアミノフルオレン、9 , 9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4 , 4 ' −(p−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、4 , 4 ' −(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、2 , 2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、5−アミノ−1−(4 ' −アミノフェニル)−1 , 3 , 3−トリメチルインダンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジアミン、但し前記フェニレンジアミン類は全ジアミンの15〜85モル%を占める、とを反応せしめることにより生成するポリアミック酸およびこのポリアミック酸を脱水閉環した重合体の少なくともいずれかを含有することを特徴とする液晶配向剤。
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