JPH01214822A - 液晶セル用配向処理剤 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は液晶セル用配向処理剤に関するものであり、更
に詳しくは従来に比べ高い誘電率をもつポリイミド樹脂
からなることを特徴とする液晶セル用配向処理剤に関す
るものである。

（従来の技術） 従来からネマティック液晶或いはスメクティック液晶な
どの液晶分子を一定方向に配向させるために使用される
配向処理剤は、耐熱性、耐液晶性、機械的特性或いは電
気的特性などに優れることが要求され、この点でポリイ
ミド樹脂が信頼性の高い樹脂として工業的に広く使用さ
れている。

一般に、ポリイミド樹脂は有機テトラカルボン酸二無水
物とジアミンを溶媒中で反応、重合させポリアミック酸
溶液とし、これを透明電極付ガラス基板或いはプラスチ
ックフィルムに塗布後、脱水閉環させることによりポリ
イミド樹脂とし、次にポリイミド樹脂表面を布等でラビ
ングすることにより、基板間に挟持された液晶分子を一
定方向に配向させ、液晶セル用配向処理剤として使用さ
れている。

一般に、液晶セル内においては、液晶層は２枚の基板上
に形成されたポリイミド樹脂に挟持され、更にポリイミ
ド樹脂と液晶層が透明電極により挟持されるでいる。

（発明が解決しようとする問題点） この様な液晶セルの構成を取る場合、透明電極間に電圧
を印加した際に液晶層自体にかかる電圧は、ポリイミド
樹脂層による電圧損失を受けることになり、応答性の点
で必ずしも液晶セルが効率的に駆動できないという問題
点がある。

ここで、上記液晶セルの構成において、ポリイミド樹脂
層及び液晶層の静電容量をそれぞれＣＰ及びＣＬとし、
電極間に■。の電圧を印加した場合、正味液晶層にかか
る電圧■、は一般に次式によって表される。

即ち、ポリイミド樹脂層と液晶層の厚さが一定の場合、
ポリイミド樹脂の誘電率が大きいほど液晶層にかかる電
圧が増加し、より効率的な液晶セルの駆動が可能となる
。

しかし、従来より液晶セル用の配向処理剤として使用さ
れているポリイミド樹脂は一般にその誘電率が３〜４程
度と低いものであり、液晶セルの駆動上必ずしも満足さ
れるものではなく、より高い誘電率をもつポリイミド樹
脂の開発が望まれている。

更に・従来のポリイミド樹脂を構成する成分として、ピ
ロメリット酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物などに代表される芳香族テトラカルボン酸二無水
物類と、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェ
ニルメタンなどに代表されるジアミン類があるが、一般
にこの様な化合物を用いて得られるポリイミド樹脂は極
性基の含有量が少なく、ポリイミド樹脂構造中における
電子の偏在が小さいことから一般に極性が小さく、液晶
の種類によってはその配向性の点で必ずしも満足できな
い場合がある。

更に、近年見い出された自発分極を有する強誘電性液晶
は従来のネマティック液晶等に比べ高速応答性或いはメ
モリー性を示すなどの優れた特徴をもつが、反面均一な
配向を得ることが容易でないという問題があり、強誘電
性液晶のもつ自発分極に対してより強い相互作用をもつ
高極性な配向処理剤が望まれている。

本発明は上記の様な問題点を解決すべく成されたもので
あり、従来に比べ誘電率が高く高極性なポリイミド樹脂
よりなる液晶セル用配向処理剤を提供することを目的と
している。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、上記問題点を解決すべ（鋭意検討を重ね
た結果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は一般式（１） （Ｒ１、Ｒ１は互いに同一もしくは異なる２価の有機基
、Ｒ２はテトラカルボン酸又はその誘導体を構成する４
価の有機基を示す。）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セル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一般式（Ｉ）の
繰り返し単位を含有するポリイミド樹脂膜を形成し、次
いでラビング処理を施すことによって、液晶セル用配向
処理剤として使用するものである。

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、−船釣には、上記テトラカルボン酸の二酸
無水物とジアミンを出発原料として得ることができる。

本発明の配向処理剤に使用されるジアミン成分としては
一般式（ｎ） ＨＪ　　Ｒ’　　Ｃ０ＮＨＲ２Ｎ１１□　　　　　　（
Ｉ［）（Ｒ’及びＲ２は前記に同じ。） で表わされるジアミンを使用することが必要である。

一般式〔■〕のジアミンの具体例としては、ＨＥＮ　＋
Ｃ１１１扉Ｃ０ＮＨ＋　ＣＨｚ　＋ｒＮＨｚＣＨ３Ｃ８
４ などが挙げられるが、特に、これらに限定されるもので
はない。

又、これらジアミンの１種又は２種以上を混合して使用
することも出来る。

更に、本発明の配向処理剤に使用されるジアミン成分と
して本発明の効果を阻害しない限りにおいで、一般式（
ＩＦ）のジアミン以外のジアミンを使用することもでき
る。

その具体例としては次の様なジアミンが挙げられる。

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が挙げられる。

その他目的に応じ、脂環式ジアミン及び脂肪族ジアミン
を使用しても良い。

又、これらジアミンの１種又は２種以上を混合して使用
量ることもできる。

ここで、ジアミン成分中の一般式（Ｉｆ）のジアミンの
使用割合は、全ジアミン量に対して少な（とも３０モル
％以上であることが望ましく、３０モル％未満では生成
するポリイミド樹脂の誘電率及び極性の点で十分な効果
が得られない場合があり好ましくない。

又、一般式（１）の繰り返し単位を構成するテトラカル
ボン酸及びその誘導体の具体例としては、”　　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などの芳香族テトラカルボン酸又は
それらの二酸無水物並びにそれらのジカルボン酸ジハロ
ゲン化物、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
酸などの脂環式テトラカルボン酸又はそれらの二酸無水
物並びにそれらのジカルボン酸ジハロゲン化物、更にば
ブタンテトラカルボン酸等の脂肪族テトラカルボン酸又
はそれらの二酸無水物並びにそれらのジカルボン酸ジハ
ロゲン化物など等が挙げられる。

又、これらのテトラカルボン酸は一種であっても二種以
上混合して使用しても良い。

テトラカルボン酸二無水物及びその誘導体とジアミン成
分の反応及び重合方法は特に限定されるものではないが
、一般にジアミン成分をＮ−メチルピロリドンをはじめ
とする極性溶媒に溶解し、これにテトラカルボン酸二無
水物をジアミン総量に対してほぼ等モル数添加し、十分
攪拌してポリアミック酸中間体とした後に、該中間体を
脱水閉環する方法がとられる。

ここで、ポリアミック酸中間体生成のための反応温度は
一２０℃〜１５０℃の任意の温度を選択できるが、特に
−５℃〜１００℃の範囲が好ましい。

更に、ポリアミック酸中間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°Ｃ〜３５０°Ｃ１好
ましくは１７０°Ｃ〜３５０°Ｃの任意の温度を選択で
きる。

又、この脱水閉環に要する時間は上記反応温度にもよる
が３０秒〜１０時間、好ましくは５分〜５時間が通常で
ある。

ポリアミック酸中間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。

本発明におけるポリイミド樹脂又はポリアミック酸中間
体溶液を、透明型極付のガラス或い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もしくは印刷法等
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、次いでポリイミド樹脂膜層をラビング処
理し液晶セル用配向処理剤とすることができる。

（発明の効果） 本発明の液晶セル用配向処理剤を使用すると、形成され
たポリイミド樹脂膜の分子骨格中に−Ｃ０Ｎｉ１−基を
有しているため、その誘電率が従来のポリイミド樹脂に
比べ高く、表面張力で代表される牧柵性も従来に比べて
高いものが得られることから、より均一に液晶分子を配
向させることができ、且つ効率的な液晶セルの駆動が可
能となった。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ ４１４′−ジアミノベンズアニリド１２．０７７ｇ（０
，０５３モル）をＮ−メチルピロリドン５０ｇ中に添加
し、窒素雰囲気下５０°Ｃで均一になるまで攪拌し溶解
させた。

更に、室温でブタンテトラカルボン酸二無水物ＩＱ、４
２２　ｇ　（０，０５３モル）、Ｎ−メチルピロリドン
１３０ｇを加え４時間反応させることにより粘度４７ポ
イズの均一な溶液を得た。

この溶液をステンレス板上へスピンコードし、１７０°
Ｃで６０分間加熱することにより厚さ１０μｍのポリイ
ミド樹脂膜を形成した。

このポリイミド樹脂膜上ヘアルミ電極を蒸着して誘電率
を測定したところ５．５であり、従来のポリイミド樹脂
に比べて、極めて高い値を示した。

又、接触角法により求めたポリイミド樹脂膜の表面張力
は５９ｄｙｎｅ／ｃｍと高いものであった。

更に、粘度４７ポイズのの溶液をＮ−メチルピロリドン
により濃度４％に希釈後、二枚の透明電極付ガラスの電
極上へスピンコードし、１７０°Ｃで６０分間加熱する
ことにより１０００人のポリイミド樹脂膜を形成した。

次に、ラビング処理を施し、スペーサーを挟んで、ラビ
ング方向を直交させてセルを組立てた。

このセルに、液晶（メルク、　　ＺＬＩ７２２９３）を
注入して配向状態を観察したところ極めて均一な配向が
得られた。　　　。

更に、本発明による配向処理剤の有効性を見るため、温
度２３°Ｃで１００Ｈｚ、パルス高５ｖの矩形波を印加
したときの立上り応答速度を種々のセル厚で測定した。

その結果を表１に示す。

比較例１ ４１４′−ジアミノジフェニルエーテル１０．６１３ｇ
（０，０５３モル）をＮ−メチルピロリドン５０ｇ中に
添加し、窒素雰囲気上室温で均一に溶解させた後、ブタ
ンテトラカルボン酸二無水物１０゜３９４ｇ（０，０５
３モル）、Ｎ−メチルピロリドン１４０ｇを加え４時間
以上反応させ均一な溶液を得た。

この溶液を実施例１と同様に処理しポリイミド樹脂膜を
形成し、、誘電率を測定したところ３．３であり、表面
張力は４４ｄｙｎｅ／ｃｍと低いものであった。

更に、実施例１と同様にしてセルを作製し、立上り応答
速度を測定した結果を表１に示す。

表１より、一般式ＣＩ）で表される繰り返し単位を含有
する実施例１のポリイミド樹脂膜は、−般式（、Ｉ）の
ポリイミド樹脂膜を含有しない比較例１に比べ液晶セル
の応答性に明らかな改善が認められる。

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 〕 （Ｒ＾１、Ｒ＾２は互いに同一もしくは異なる２価の有
   機基、Ｒ＾３はテトラカルボン酸又はその誘導体を構成
   する４価の有機基を示す。） 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
   なる液晶セル用配向処理剤。