JPH06100756B2

JPH06100756B2 - 液晶セル用配向処理剤

Info

Publication number: JPH06100756B2
Application number: JP63001681A
Authority: JP
Inventors: 宣昭向當; 豊彦阿部; 裕善袋
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH01177514A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）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
に詳しくは液晶分子が基板に対し高められた傾斜配向角
を有する液晶セル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
方向へラビ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。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、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。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意努力検討し
た結果本発明を完成するに至った。

即ち、本発明はジアミン、テトラカルボン酸２無水物及
び一般式〔Ｉ〕で表される（式中、R₁は炭素数６〜20のアルキル基、R₂はジカルボ
ン酸無水物を構成する２つのカルボニル基が、互いに異
なる２つの炭素に結合した脂肪族基及びその誘導体又は
芳香族基及びその誘導体を示す。）ジカルボン酸無水物から得られるポリイミド樹脂よりな
る液晶セル用配向処理剤であり、詳しくはジアミンａモ
ル、テトラカルボン酸２無水物ｂモル及び一般式〔Ｉ〕
のジカルボン酸無水物（以下、モノ酸無水物と略称す
る。）ｃモルを、次式で表されるａ＞ｂ≧a/2 （１）２（ａ−ｂ）≧ｃ＞０（２）関係で反応、重合させて得られるポリイミド樹脂よりな
る液晶セル用配向処理剤に関するものである。

本発明の液晶セル用配向処理剤は、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、液晶セル用配向処理剤として使用するも
のである。

本発明の液晶セル用配向処理剤に使用されるジアミンの
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
することもできる。

本発明の液晶セル用配向処理剤に使用されるテトラカル
ボン酸２無水物の具体例としては、ピロメリット酸２無
水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物及びビ
フェニルテトラカルボン酸２無水物等の芳香族テトラカ
ルボン酸２無水物、シクロブタンテトラカルボン酸２無
水物、シクロペンタンテトラカルボン酸２無水物及びシ
クロヘキサンテトラカルボン酸２無水物等の脂環式テト
ラカルボン酸２無水物、ブタンテトラカルボン酸２無水
物等の脂肪族テトラカルボン酸２無水物等が挙げられ
る。

又、これらテトラカルボン酸２無水物は１種であっても
２種以上混合して使用しても良い。

本発明の液晶セル用配向処理剤に使用される一般式
〔Ｉ〕のモノ酸無水物は、炭素数６〜20のアルキル基を
有するジカルボン酸無水物である。

モノ酸無水物の具体例としては、ｎ−ヘキシル無水コハ
ク酸、ｎ−オクチル無水コハク酸、ｎ−ドデシル無水コ
ハク酸、ｎ−テトラデシル無水コハク酸、ｎ−ヘキサデ
シル無水コハク酸、ｎ−ドデシル無水グルタル酸、ｎ−
ヘキサデシル無水グルタル酸、ｎ−オクチル無水フタル
酸、ｎ−ドデシル無水フタル酸、ｎ−ヘキサデシル無水
フタル酸、３−ヘキサデシルオキシ無水フタル酸、３−
ドデシルオキシカルボニル無水フタル酸、３−テトラデ
シルオキシカルボニル無水フタル酸、３−ヘキサデシル
オキシカルボニル無水フタル酸、ｎ−オクチルヘキサヒ
ドロ無水フタル酸、ｎ−ドデシルヘキサヒドロ無水フタ
ル酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

又、これらのモノ酸無水物は、単独に或いは２種以上混
合して使用することができる。

モノ酸無水物のアルキル基であるR₁の炭素数が５以下の
時は、液晶分子の傾斜配向角を高める効果が充分でな
い。

又、R₁の炭素数が20を超えると基板への塗布性が悪化す
る等の不都合が生じ易くなる。

本発明の液晶セル用配向処理剤は、ジアミンａモル、テ
トラカルボン酸２無水物ｂモル及びモノ酸無水物ｃモル
を、次式で表されるａ＞ｂ≧a/2 （１）２（ａ−ｂ）≧ｃ＞０（２）関係で反応、重合させて得られるポリイミド樹脂を使用
する必要がある。

ここで、ａ≦ｂでは一般式〔Ｉ〕のモノ酸無水物の反応
及び重合が充分でないため液晶セル用配向処理剤として
使用した場合、液晶分子を大きく傾斜配向することがで
きない。

又、ｂ＜a/2では、ポリイミド樹脂の重合度が上昇しな
いため、液晶セル用配向処理剤として安定な塗膜を形成
することができない。

更に、２（ａ−ｂ）＜ｃでは、液晶セル用配向処理剤と
して使用した場合、液晶セル内でモノ酸無水物が遊離し
液晶セルの表示特性に悪影響を与える場合がある。

ジアミン、テトラカルボン酸２無水物及びモノ酸無水物
の反応及び重合方法は特に限定する必要はない。

一般に、ジアミンとテトラカルボン酸２無水物を反応
後、モノ酸無水物を反応、重合させたり、これら三成分
を同時に反応、重合させる方法が採用される。

更に、ジアミン、テトラカルボン酸２無水物及びモノ酸
無水物を反応させた後ポリイミド樹脂膜とする方法とし
ては、加工面の容易さからジアミン、テトラカルボン酸
２無水物及びモノ酸無水物を反応しポリアミック酸中間
体とした後、該中間体を脱水閉環する方法が望ましい。

この場合、生成するポリアミック酸中間体を単離せずに
ポリイミド樹脂とする１段法或いは生成するポリアミッ
ク酸中間体を単離し、次いで脱水閉環重合してポリイミ
ド樹脂とする２段法のいずれの方法も採用することでき
る。

ジアミン、テトラカルボン酸２無水物及びモノ酸無水物
の反応、重合温度は−20〜400℃の任意の温度を採用す
ることができるが、特に−５〜350℃の範囲が好まし
い。

又、ポリアミック酸中間体生成のための反応温度は−20
〜150℃の任意の温度を選択することができるが、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、150〜450℃、好ましくは
170〜350℃の任意の温度を選択することができる。

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時間が適当であ
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化学的に閉
環することもできる。

本発明のジアミン、テトラカルボン酸２無水物及びモノ
酸無水物から得られ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ト法もしくは
印刷法等により塗布した後、150〜250℃で１分間〜２時
間で硬化せしめ膜厚200〜3000Å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。

（ホ）発明の効果本発明の液晶セル用配向処理剤は、液晶傾斜配向角の大
きい液晶セル用配向処理剤として使用することができ
る。

又、ジアミンをａモル、テトラカルボン酸２無水物をｂ
モルとすると、モノ酸無水物ｃモルは、次式で表され
る。

ａ＞ｂ≧a/2 （１）２（ａ−ｂ）≧ｃ＞０（２）関係を満足する限り、液晶傾斜配向角を任意に調節する
ことが可能である。

（ヘ）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 2,2−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕
プロパン32.8g（0.08モル）、ｎ−テトラデシル無水コ
ハク酸4.73g（0.016モル）及びシクロブタンテトラカル
ボン酸２無水物14.11g（0.072モル）をＮ−メチル−２
−ピロリドン（以下、NMPと略称する。）465g中、室温
で４時間反応させポリアミック酸中間体溶液を調製し
た。

得られたポリアミック酸中間体の還元粘度η_SP/Cは0.56
dl/g（0.5重量％NMP溶液、30℃）であった。

この溶液を、NMPにより総固形分を２重量％に希釈後、
透明電極付ガラス基板に3500rpmでスピンコートし、250
℃で30分間熱処理してポリイミド樹脂膜を形成した。

この塗膜を布でラビングした後、50μのスペーサーを挟
んでラビング方向に平行にして組立て、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
が見られ、ラビング方向へ良好に配向していることが確
認された。

又、このセルついて結晶回転法で液晶傾斜配向角を測定
したところ5.5°であった。

実施例２ 2,2−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕
プロパン32.8g（0.08モル）、ｎ−ヘキサデシル無水コ
ハク酸5.18g（0.016モル）及びシクロブタンテトラカル
ボン酸２無水物14.11g（0.072モル）をNMP465g中、室温
で４時間反応させポリアミック酸中間体溶液を調製し
た。

得られたポリアミック酸中間体の還元粘度η_SP/Cは0.51
dl/g（0.5重量％NMP溶液、30℃）であった。

この溶液を、NMPにより総固形分を２重量％に希釈後、
実施例１と同様にしてセルを作製した。

液晶傾斜配向角は7.6°であり配向も良好であった。

比較例１ 2,2−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕
プロパン32.8g（0.08モル）及びシクロブタンテトラカ
ルボン酸２無水物14.11g（0.072モル）をNMP465g中、室
温で４時間反応させポリアミック酸中間体溶液を調製し
た。

得られたポリアミック酸中間体の還元粘度η_SP/Cは0.41
dl/g（0.5重量％NMP溶液、30℃）であった。

液晶傾斜配向角は2.6°であった。

比較例２ 2,2−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕
プロパン32.8g（0.08モル）及びシクロブタンテトラカ
ルボン酸２無水物15.06g（0.0768モル）をNMP430g中、
室温で４時間反応させポリアミック酸中間体溶液を調製
した。

得られたポリアミック酸中間体の還元粘度η_SP/Cは0.58
dl/g（0.5重量％NMP溶液、30℃）であった。

液晶傾斜配向角は2.4°であった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジアミンａモル、テトラカルボン酸２無水
物ｂモル及び一般式〔Ｉ〕で表される（式中、R₁は炭素数６〜20のアルキル基、R₂はジカルボ
ン酸無水物を構成する２つのカルボニル基が、互いに異
なる２つの炭素に結合した脂肪族基及びその誘導体又は
芳香族基及びその誘導体を示す。）ジカルボン酸無水物ｃモルを、次式で表されるａ＞ｂ≧a/2 （１）２（ａ−ｂ）≧ｃ＞０（２）関係で反応、重合させて得られるポリイミド樹脂よりな
る液晶セル用配向処理剤。