JPH06175134A - Liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display elementInfo
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- JPH06175134A JPH06175134A JP32803392A JP32803392A JPH06175134A JP H06175134 A JPH06175134 A JP H06175134A JP 32803392 A JP32803392 A JP 32803392A JP 32803392 A JP32803392 A JP 32803392A JP H06175134 A JPH06175134 A JP H06175134A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に関し、さ
らに詳しくは特定の高分子化合物を含有する液晶配向膜
を有する液晶表示素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film containing a specific polymer compound.
【0002】[0002]
【従来の技術】TN型等の液晶表示素子に於いては、液
晶を一方向に配向させることが重要であり、そのために
一般に基板表面に液晶を均一に配向させるための層(液
晶配向膜)が設けられる。2. Description of the Related Art In a TN type liquid crystal display element, it is important to orient the liquid crystal in one direction, and therefore, a layer for orienting the liquid crystal uniformly on the substrate surface (liquid crystal orientation film). Is provided.
【0003】液晶配向膜の形成方法としては、SiO2
等の無機化合物からなる薄膜を斜方蒸着する方法、及び
有機高分子の膜を形成した後これをラビング処理(ナイ
ロン、ポリエステル等の布で一定の方向にこする)する
方法が代表的である。A method for forming a liquid crystal alignment film is SiO 2
Typical methods include oblique vapor deposition of a thin film made of an inorganic compound such as, and a method of forming a film of an organic polymer and then rubbing it (rubbing in a certain direction with a cloth such as nylon or polyester). .
【0004】このうち、SiO2 を蒸着する方法は、バ
ッチ処理が必要であり、製造コストが高く、また大型化
に適さない等の理由により近時はあまり用いられず、有
機高分子膜を用いる方法が一般に用いられている。配向
膜用高分子化合物としては、特に芳香族ポリイミドが、
液晶を配向させる能力に優れかつ高い耐熱性を有し、信
頼性に優れているために現在広く使用されている。Of these, the method of depositing SiO 2 requires batch processing, is high in manufacturing cost, and is not often used recently because it is not suitable for upsizing, and an organic polymer film is used. The method is commonly used. As the polymer compound for the alignment film, particularly aromatic polyimide,
It is widely used at present because of its excellent ability to align liquid crystals, high heat resistance, and excellent reliability.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】液晶配向膜としてポリ
イミドを用いる方法に於いては、芳香族ポリイミド樹脂
は一般に溶剤不溶性であるために、基板上に製膜するに
は、その前駆体であるポリアミック酸の形で製膜した後
加熱環化させポリイミドに変換する方法がとられるが、
この環化反応を完結させるためには300℃以上の高温
を要するため、基板の耐熱性が制限される。近時、プラ
スチック基板を用いた液晶表示素子が開発され、軽量、
強靭、可撓性等の長所により注目されているが、プラス
チックは耐熱性が低いため、ポリイミド樹脂を用いて液
晶配向膜を形成するのは困難である。プラスチックの耐
熱温度以下の処理温度では、ポリイミドへの環化が殆ど
起こらず、得られる塗膜は強度、密着性、耐環境性など
諸特性が劣り、液晶配向膜として使用し難い。また芳香
族ポリイミドは一般に褐色に着色しているために、液晶
表示素子の表示品質が落ちるという問題も有している。
更に、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸は保存
安定性が悪く、保存中に不溶分が析出したり粘度の変化
が生じるなどの問題も有している。In the method using polyimide as the liquid crystal alignment film, the aromatic polyimide resin is generally insoluble in a solvent. A method of forming a film in the form of an acid and then heating and cyclizing it to convert it into a polyimide is used.
Since the high temperature of 300 ° C. or higher is required to complete the cyclization reaction, the heat resistance of the substrate is limited. Recently, a liquid crystal display element using a plastic substrate was developed,
Although attention has been paid to the advantages such as toughness and flexibility, it is difficult to form a liquid crystal alignment film using a polyimide resin because plastic has low heat resistance. At treatment temperatures below the heat-resistant temperature of plastics, cyclization to polyimide hardly occurs, and the resulting coating film is inferior in various properties such as strength, adhesion, and environmental resistance, and is difficult to use as a liquid crystal alignment film. Further, since the aromatic polyimide is generally colored brown, there is a problem that the display quality of the liquid crystal display device is deteriorated.
Further, polyamic acid, which is a precursor of polyimide, has poor storage stability, and has problems that insoluble matter is precipitated and viscosity is changed during storage.
【0006】以上のような問題点を改良するため、脂肪
族或は脂環族の酸無水物、例えば1,2,3,4-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
ルボン酸二無水物等を原料に用いたポリイミドが提案さ
れている。これらは一般に淡色であり、また閉環ポリイ
ミド構造に於いても溶剤可溶性であるものが得られ、そ
のものを用いれば製膜時の高温処理は不要となるが、耐
熱性が不十分であり、また配向膜の強度や基板との接着
性が劣りラビング処理時に膜に傷がつくなどの問題があ
った。In order to improve the above problems, an aliphatic or alicyclic acid anhydride such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4 -Polyimides using cyclopentanetetracarboxylic dianhydride as a raw material have been proposed. These are generally light-colored, and those having a ring-closed polyimide structure that are soluble in a solvent can be obtained. If they are used, high temperature treatment during film formation is not necessary, but the heat resistance is insufficient and the orientation There was a problem that the film was inferior in strength and adhesiveness to the substrate and the film was scratched during rubbing treatment.
【0007】また、液晶配向膜材料として芳香族ポリエ
ーテルアミド(特開昭58−37621号公報)、芳香
族ポリエーテルエステルアミド(特開昭59−2002
15号公報)、芳香族ポリエーテルアミドスルホン(特
開昭63−205639号公報)、芳香族ポリアミド
(特開平1−219718号公報)等のポリマーも提案
されているが、樹脂の耐熱性や基板との密着性等が十分
ではなく、信頼性において十分に満足できるものではな
い。Aromatic polyether amides (JP-A-58-37621) and aromatic polyether ester amides (JP-A-59-2002) are used as liquid crystal alignment film materials.
No. 15), aromatic polyether amide sulfone (JP-A-63-205639), aromatic polyamide (JP-A-1-219718), and other polymers have been proposed, but the heat resistance of the resin and the substrate The adhesiveness with the is not sufficient, and the reliability is not sufficiently satisfied.
【0008】本発明は、以上のような従来の配向膜材料
の有する問題点を解決し、配向膜が150℃程度以下の
低温でも製膜が可能でありながら耐熱性、膜強度、基板
との密着性等各種特性に優れ、高い信頼性を有し、かつ
殆ど着色がなく高品位の表示品質を与える液晶表示素子
を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional alignment film material, and enables the alignment film to be formed even at a low temperature of about 150 ° C. or lower, but also has heat resistance, film strength, and a substrate. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device which has various characteristics such as adhesion, has high reliability, and has high quality display quality with almost no coloring.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に液晶
配向膜を有する液晶表示素子において、液晶配向膜が下
記一般式(I)および/または(II)で表される繰り
返し構造単位を有するポリ尿素を含有することを特徴と
する液晶表示素子に関する。The present invention relates to a liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film on a substrate, wherein the liquid crystal alignment film comprises a repeating structural unit represented by the following general formula (I) and / or (II). The present invention relates to a liquid crystal display device containing the polyurea.
【0010】 −CONH−R1 −NHCO−NR3 −(R2 )n−NR4 − (I)[0010] -CONH-R 1 -NHCO-NR 3 - (R 2) n -NR 4 - (I)
【化2】 (式中、R1 、R2 は2価の有機残基を表し、互いに同
一であっても異なっていてもよい。R3 、R4 は水素原
子または1価の有機残基を表し、互いに同一であっても
異なっていてもよい。R5 、R6 は2価の脂肪族残基を
表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。n=
0または1である。)一般式(I)で表される繰り返し
構造単位を有するポリ尿素は、下記一般式(III)で
表されるジイソシアナートと、下記一般式(IV)で表
される1価または2価のジアミンを重付加反応させるこ
とにより容易に合成することができる。また、同様にし
て、一般式(II)で表される繰り返し構造単位を有す
るポリ尿素は、下記一般式(III)で表されるジイソ
シアナートと、下記一般式(V)で表される1価または
2価のジアミンを重付加反応させることにより容易に合
成することができる。[Chemical 2] (In the formula, R 1 and R 2 represent a divalent organic residue, and may be the same or different from each other. R 3 and R 4 represent a hydrogen atom or a monovalent organic residue, and R 5 and R 6 represent a divalent aliphatic residue, and may be the same or different from each other, n =
It is 0 or 1. ) The polyurea having a repeating structural unit represented by the general formula (I) includes a diisocyanate represented by the following general formula (III) and a monovalent or divalent represented by the following general formula (IV). It can be easily synthesized by subjecting a diamine to a polyaddition reaction. Similarly, the polyurea having the repeating structural unit represented by the general formula (II) is represented by the diisocyanate represented by the following general formula (III) and the diisocyanate represented by the following general formula (V). It can be easily synthesized by subjecting a divalent or divalent diamine to a polyaddition reaction.
【0011】 OCN−R1 −NCO (III) R3 NH−(R2 )n−NHR4 (IV)OCN-R 1 -NCO (III) R 3 NH- (R 2 ) n -NHR 4 (IV)
【化3】 (式中、R1 〜R6 およびnは一般式(I)、(II)
に於けるものと同一のものを表す。) 一般式(III)で表わされるジイソシアナートの具体
例としては、2,4-トリレンジイソシアナート、フェニレ
ンジイソシアナート、4,4'- ジフェニルメタンジイソシ
アナート、4,4'- ジフェニルエーテルジイソシアナー
ト、4,4'- ジフェニルジイソシアナート、トリジンジイ
ソシアナート、p-キシリレンジイソシアナート、m-キシ
リレンジイソシアナート等の芳香族ジイソシアナート、
イソホロンジイソシアナート、1,3-ビス(イソシアナー
トメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(イソシアナート
メチル)シクロヘキサン、4,4'- ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアナートなどの脂環族ジイソシアナート、ブ
タンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナー
ト、オクタメチレンジイソシアナート、リジンイソシア
ナートなどの脂肪族ジイソシアナートを挙げることがで
きる。これらのジイソシアナートの中で特に好ましいも
のとしては、2,4-トリレンジイソシアナートおよび4,4'
- ジフェニルメタンジイソシアナートを挙げることがで
きる。これらのジイソシアナートは単独で使用しても良
いしまた2種以上を併用してもよい。[Chemical 3] (In the formula, R 1 to R 6 and n are represented by the general formulas (I) and (II)
Represents the same as in. ) Specific examples of the diisocyanate represented by the general formula (III) include 2,4-tolylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 4,4′-diphenyl ether diisocyanate. Aromatic diisocyanates such as nato, 4,4′-diphenyl diisocyanate, tolidine diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate,
Aliphatic diisocyanates such as isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, butanedi Aliphatic diisocyanates such as isocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate and lysine isocyanate can be mentioned. Particularly preferred among these diisocyanates are 2,4-tolylene diisocyanate and 4,4 ′.
-Diphenylmethane diisocyanate can be mentioned. These diisocyanates may be used alone or in combination of two or more kinds.
【0012】一般式(IV)で表わされるジアミンの例
としては、4,4'- ジアミノジフェニルエーテル、3,4'-
ジアミノジフェニルエーテル、3,3'- 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フィド、4,4'- ジアミノジフェ
ニルスルホン、o-トリジン、3,4'- ジアミノベンズアニ
リド、4,4'- ジアミノベンゾフェノン、2,2-ビス(4 −
(4 −アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、ビス
(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、1,4-
ビス( 4- アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-
アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェ
ノキシ)ベンゼン、1,5-ジアミノナフタレン、m-フェニ
レンジアミン、p-フェニレンジアミン、m-トルイレンジ
アミン、2,2'- ジヒドロキシベンジジン、3,5-ジアミノ
フェノール、3,5-ジアミノ安息香酸、m-キシリレンジア
ミン、p-キシリレンジアミンなどの芳香族ジアミン、テ
トラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ドデカ
メチレンジアミン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4'
- ビス(アミノシクロヘキシル)メタン、イソホロンジ
アミン等の脂肪族または脂環族ジアミン、次式Examples of the diamine represented by the general formula (IV) include 4,4'-diaminodiphenyl ether and 3,4'-
Diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-
Diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, o-tolidine, 3,4'-diaminobenzanilide, 4,4'-diaminobenzophenone, 2,2-bis (4-
(4-aminophenoxy) phenyl) propane, bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) sulfone, 1,4-
Bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-
Aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,5-diaminonaphthalene, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, m-toluylenediamine, 2,2'-dihydroxybenzidine, 3 Aromatic diamines such as 2,5-diaminophenol, 3,5-diaminobenzoic acid, m-xylylenediamine and p-xylylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, octamethylenediamine, dodecamethylenediamine , 1,4-diaminocyclohexane, 4,4 '
-Aliphatic or alicyclic diamines such as bis (aminocyclohexyl) methane and isophoronediamine, the following formula
【化4】 (式中、R7 は2価の炭化水素基、R8 は1価の炭化水
素を表し、mは1〜20の整数である。)で表わされる
ジアミノオルガノシロキサン、およびヒドラジン(無水
物或は一水和物)等を挙げることができる。これらの中
で特に好ましいものとしては、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、o-トリ
ジン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2-
ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパンな
どを挙げることができる。また一般式(V)で表わされ
るジアミンの例としては、ピペラジン、2,5-ジメチルピ
ペラジン等が挙げられる。[Chemical 4] (In the formula, R 7 represents a divalent hydrocarbon group, R 8 represents a monovalent hydrocarbon, and m is an integer of 1 to 20), and hydrazine (an anhydride or an anhydride). Monohydrate) and the like. Of these, particularly preferred are 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, o-tolidine, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-
Examples thereof include bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane. Examples of the diamine represented by the general formula (V) include piperazine and 2,5-dimethylpiperazine.
【0013】これらのジアミン類は、単独で使用しても
よくまた2種以上を混合使用することもできる。すなわ
ち、一般式(IV)および(V)で表される繰り返し構
造単位を有するジアミンを併用して重合を行うと、得ら
れるポリ尿素中には、一般式(I)および(II)で表
される繰り返し構造単位が存在することになる。また、
単独のジアミンから得られたポリ尿素を二種以上ブレン
ドして用いることもできる。These diamines may be used alone or in admixture of two or more. That is, when the diamine having repeating structural units represented by the general formulas (IV) and (V) is used in combination for the polymerization, the polyurea obtained is represented by the general formulas (I) and (II). There will be repeating structural units. Also,
Two or more polyureas obtained from a single diamine may be blended and used.
【0014】以上のジイソシアナート、及びジアミンと
しては、それぞれ全体の30モル%以上、好ましくは5
0モル%以上を芳香族のものを用いるのが好ましい。芳
香族成分の含量が前記より少ない場合は、生成ポリマー
の耐熱性が低下し、配向膜としての性能が劣ったものと
なる。The above diisocyanate and diamine each account for 30 mol% or more of the total amount, preferably 5 mol.
It is preferable to use an aromatic compound in an amount of 0 mol% or more. When the content of the aromatic component is less than the above range, the heat resistance of the produced polymer is lowered and the performance as an alignment film is deteriorated.
【0015】以上のジイソシアナートとジアミンの反応
に於て、ジアミンの一部を、一般式(IV)または
(V)で表されるジアミン以外の、他のイソシアナート
基と反応性を有する官能基を2個(場合によっては3個
以上)有する化合物で置換することもできる。イソシア
ナート基と反応性を有する官能基としては、水酸基、ヒ
ドラジド基、オキシム基などがあり、かかる官能基を有
する化合物の例としてはエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、トリメチレングリコール、シクロヘキサ
ンジメタノール、キシリレングリコール、イソフタル酸
ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、セバチン酸
ジヒドラジド、ジメチルグリオキシム、シクロヘキサン
ジオンジオキシム等が挙げられる。In the above reaction of the diisocyanate with the diamine, a part of the diamine has a reactivity with other isocyanate groups other than the diamine represented by the general formula (IV) or (V). It is also possible to substitute with a compound having two (in some cases three or more) groups. The functional group having reactivity with an isocyanate group includes a hydroxyl group, a hydrazide group, an oxime group, and the like, and examples of the compound having such a functional group include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, cyclohexanedimethanol, and xylylene. Glycol, isophthalic acid dihydrazide, terephthalic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, dimethylglyoxime, cyclohexanedione dioxime and the like can be mentioned.
【0016】このような反応成分を併用する場合、生成
するポリマーは一般式(I)または(II)で示される
構造単位以外に他の反応成分に由来する構造単位が含ま
れることになるが、その場合一般式(I)または(I
I)で示される構造単位が全体の30モル%以上、好ま
しくは50モル%以上含まれることが好ましい。一般式
(I)あるいは(II)で示される構造単位の含量が前
記以下の場合は、耐熱性などの特性が不十分となる。When such a reaction component is used in combination, the resulting polymer contains structural units derived from other reaction components in addition to the structural unit represented by the general formula (I) or (II). In that case, the general formula (I) or (I
It is preferable that the structural unit represented by I) is contained in an amount of 30 mol% or more, preferably 50 mol% or more, based on the whole. When the content of the structural unit represented by the general formula (I) or (II) is less than the above, properties such as heat resistance will be insufficient.
【0017】ジイソシアナートとジアミンの反応は、両
成分を適当な溶媒に溶解或は懸濁し、好ましくは−50
〜200℃、より好ましくは0〜100℃程度の温度
で、0.5〜24hr程度反応させることによって行な
うことができる。ジイソシアナート成分とジアミン成分
の比率は、好ましくはモル比0.5〜2、より好ましく
は0.9〜1.1程度である。この比が1に近いほど生
成ポリマーの分子量は大きくなり好ましい。The reaction between diisocyanate and diamine is carried out by dissolving or suspending both components in a suitable solvent, preferably -50.
The reaction can be carried out at a temperature of about 200 to 200 ° C., more preferably about 0 to 100 ° C. for about 0.5 to 24 hours. The molar ratio of the diisocyanate component to the diamine component is preferably 0.5 to 2, more preferably 0.9 to 1.1. The closer this ratio is to 1, the larger the molecular weight of the polymer produced, which is preferable.
【0018】ここに用いられる溶媒は、原料のジイソシ
アナート或はジアミンと実質的に反応性を有せず、かつ
生成ポリ尿素を溶解するものであれば特に制限はなく、
例えばN−メチルー2ーピロリドン、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−ブチロラクトン等の有機溶媒
が好ましく用いられる。The solvent used here is not particularly limited as long as it has substantially no reactivity with the raw material diisocyanate or diamine and dissolves the produced polyurea.
For example, organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N'-dimethylacetamide, N, N'-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone are preferably used.
【0019】なお、以上のような溶媒に加えて、その他
の一般的な溶媒であるエーテル類、エステル類、ケトン
類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類なども、ポリ尿
素を析出させない程度に混合して使用することができ
る。その様な溶媒の例としては、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、酢酸エチル、酢酸ブチル、蓚酸ジエチル、ジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、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、塩化メチレン、クロロホルム、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-ジクロロベンゼン、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、ヘキサン、シクロヘキサン等がある。In addition to the above-mentioned solvents, other general solvents such as ethers, esters, ketones, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, etc., to the extent that polyurea does not precipitate It can be mixed and used. Examples of such solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, diethyl oxalate, dioxane, tetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, methylene chloride, chloroform, 1,2. -Dichloroethane, 1,4-dichlorobutane, trichloroethane, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, etc.
【0020】有機溶媒の量としては特に制限されない
が、通常固形分濃度が0.2〜50重量%、好ましくは
1〜30重量%程度となるような量が使用される。The amount of the organic solvent is not particularly limited, but it is usually used in such an amount that the solid content concentration is about 0.2 to 50% by weight, preferably about 1 to 30% by weight.
【0021】上記で得られるポリ尿素の溶液に、ポリ尿
素を溶解しない溶媒、例えば水、アルコール等を添加す
ることにより生成ポリ尿素を固体として分離することが
できるが、通常ポリ尿素を分離する必要はなく、得られ
るポリ尿素溶液を溶媒で適当に希釈して液晶配向剤用塗
布溶液として使用することができる。この塗布溶液は、
通常固形分濃度0.5〜30重量%、好ましくは1〜2
0重量%程度に調整して用いられる。ここにおける希釈
用の溶媒としては、前述のポリ尿素合成に用いる溶媒と
同様の有機溶媒の他、イソシアナート基やアミノ基と反
応性を有する溶媒、例えばアルコール類などもポリ尿素
を析出させない範囲で混合使用することができる。The polyurea produced can be separated as a solid by adding a solvent in which the polyurea is not dissolved, such as water or alcohol, to the solution of the polyurea obtained above, but it is usually necessary to separate the polyurea. Alternatively, the obtained polyurea solution can be appropriately diluted with a solvent and used as a coating solution for a liquid crystal aligning agent. This coating solution
Usually, the solid content concentration is 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 2
It is used by adjusting to about 0% by weight. As the solvent for dilution here, other than the same organic solvent as the solvent used for the polyurea synthesis, a solvent having reactivity with an isocyanate group or an amino group, for example, alcohols or the like within a range that does not precipitate polyurea. Mixtures can be used.
【0022】本発明において、液晶配向膜の形成に用い
られるポリマーは、上述のポリ尿素を必須成分として含
有するものであるが、この他に他種のポリマーを併用す
ることもできる。その場合、一般式(I)または(I
I)で表される構造単位がポリマー全体の30モル%以
上、より好ましくは50モル%以上であることが望まし
い。In the present invention, the polymer used for forming the liquid crystal alignment film contains the above-mentioned polyurea as an essential component, but it is also possible to use other kinds of polymers in combination. In that case, the general formula (I) or (I
It is desirable that the structural unit represented by I) is 30 mol% or more, and more preferably 50 mol% or more of the whole polymer.
【0023】以上のようにして調整されたポリマー溶液
を、透明導電膜を表面に有する基板上に、例えばスピン
コート法、ロールコート法、印刷法などの公知の手段に
より塗布し、ついで好ましくは80〜300℃、より好
ましくは100〜200℃の温度で、好ましくは5〜1
80分、より好ましくは30〜90分程度の時間加熱乾
燥することにより液晶配向膜を形成させる。本発明のポ
リ尿素に於いては、ポリイミドの場合のように脱水閉環
させる必要がなく、単に溶媒を除去するだけでよいた
め、温度150℃程度以下の温和な乾燥条件で良好な特
性を有する液晶配向膜を形成させることができる。The polymer solution prepared as described above is applied onto a substrate having a transparent conductive film on its surface by a known means such as a spin coating method, a roll coating method or a printing method, and then preferably 80 To 300 ° C, more preferably 100 to 200 ° C, preferably 5-1
The liquid crystal alignment film is formed by heating and drying for 80 minutes, more preferably for 30 to 90 minutes. In the polyurea of the present invention, unlike the case of polyimide, there is no need to perform dehydration ring closure, and since it is only necessary to remove the solvent, a liquid crystal having good properties under mild drying conditions of about 150 ° C. or less. An alignment film can be formed.
【0024】該液晶配向膜の厚さとしては、通常0.0
1〜10μm、好ましくは0.1〜2μm程度である。The thickness of the liquid crystal alignment film is usually 0.0
It is about 1 to 10 μm, preferably about 0.1 to 2 μm.
【0025】なお、必要に応じて、基板との接着性を改
善する目的で、基板上にシラン系、或いはチタネート系
などのカップリング剤を塗布してもよい。また、これら
のカップリング剤を塗布用ポリマー溶液に添加して使用
することも可能である。If desired, a silane-based or titanate-based coupling agent may be coated on the substrate for the purpose of improving the adhesion to the substrate. It is also possible to use these coupling agents by adding them to the coating polymer solution.
【0026】上記で得られるポリ尿素塗膜は、ナイロン
などの布を巻き付けたローラーでラビング処理を行い、
液晶配向膜とされる。このように作成した配向膜を有す
る基板2枚を対向させて配置し、そのあいだに液晶を注
入することにより本発明の液晶表示素子が得られる。The polyurea coating film obtained above is rubbed with a roller wound with a cloth such as nylon,
It is used as a liquid crystal alignment film. The two substrates having the alignment films thus prepared are arranged so as to face each other, and liquid crystal is injected between them to obtain the liquid crystal display device of the present invention.
【0027】[0027]
【実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明
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。The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0028】実施例1 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル2.0g(0.
01モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1
0gに溶解し、この中に2,4−トリレンジイソシアネ
ート1.74g(0.01モル)をNMP5gに溶解し
た溶液を窒素雰囲気下、室温で撹拌下に滴下し、そのま
ま2hr撹拌を続けた。発熱反応が起こり、粘稠なポリ
尿素溶液が得られた。Example 1 2.0 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether (0.
01 mol) to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 1
A solution prepared by dissolving 1.74 g (0.01 mol) of 2,4-tolylene diisocyanate in 5 g of NMP was dissolved in 0 g, and the solution was added dropwise with stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere at room temperature for 2 hours. An exothermic reaction occurred and a viscous polyurea solution was obtained.
【0029】この溶液を、ガラス板上に流延し、150
℃で2hr乾燥し、溶媒を蒸発させた後、水中に5hr
浸漬すると塗膜をガラスから剥離することができた。殆
ど無色の強靭なフィルムであった。This solution was cast on a glass plate and
After drying for 2 hours at ℃ and evaporating the solvent, 5 hours in water
The coating could be peeled from the glass upon immersion. It was an almost colorless tough film.
【0030】上記ポリ尿素溶液を、固形分濃度3%とな
るようにN,N−ジメチルアセトアミドで希釈し、孔径
0.2μmのフィルターで濾過して、塗布用溶液を調製
した。The polyurea solution was diluted with N, N-dimethylacetamide so as to have a solid content concentration of 3%, and filtered through a filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a coating solution.
【0031】こうして得た塗布用溶液を、ITOからな
る透明導電膜を有するガラス基板上にスピンナーを用い
て2000rpm、30秒で塗布した後、140℃で1
hr乾燥して溶剤を蒸発させ液晶配向膜を形成した。こ
の膜を、ナイロン製フェルトを巻き付けたロールを有す
るラビング装置により、ロール回転数800rpm、ス
テージ移動速度50mm/秒で3回ラビング処理を行な
った。ラビングによる塗膜の損傷は全く認められなかっ
た。The coating solution thus obtained was coated on a glass substrate having a transparent conductive film made of ITO with a spinner at 2000 rpm for 30 seconds and then at 140 ° C. for 1 hour.
After drying for an hour, the solvent was evaporated to form a liquid crystal alignment film. The film was rubbed three times at a roll speed of 800 rpm and a stage moving speed of 50 mm / sec by a rubbing device having a roll around which nylon felt was wound. No damage to the coating film due to rubbing was observed.
【0032】以上で得た液晶配向膜を有する基板一対
を、ラビング方向が逆平行になるように配向膜を対向さ
せて配置し、幅2mmの短冊状に切断した厚さ2mmの
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ(株)製
“ルミラー”)をスペーサとして挟み、基板側面にエポ
キシシール剤(三井東圧化学(株)製“ストラクトボン
ド”ES−4500)を塗布し、110℃で30分間硬
化させて封止した。この素子の内部に液晶(メルク製Z
LI−2293)を真空で注入し、注入口をエポキシシ
ール材でふさぎ、100℃で30分間加熱して液晶のア
ニール処理を行なった。A pair of substrates having the liquid crystal alignment film obtained as described above are arranged so that the alignment films face each other so that the rubbing directions are antiparallel, and a polyethylene terephthalate film (thickness: 2 mm) cut into a strip with a width of 2 mm ( Toray Co., Ltd. “Lumirror” is sandwiched as a spacer, and epoxy sealant (“Structbond” ES-4500 manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) is applied to the side surface of the substrate and cured at 110 ° C. for 30 minutes and sealed. I stopped. A liquid crystal (Merck Z
LI-2293) was injected in a vacuum, the injection port was closed with an epoxy sealant, and the liquid crystal was annealed by heating at 100 ° C. for 30 minutes.
【0033】このようにして作製した試験用液晶セル
を、偏光顕微鏡のクロスニコル間で観察したところ、良
好かつ均一に液晶が配向していることが認められた。こ
のセルを、180℃1hr熱処理し、再度観察した。液
晶の配向状態に変化は認められず、配向膜は良好な耐熱
性、耐液晶性を有していることがわかった。When the test liquid crystal cell thus produced was observed between crossed Nicols of a polarizing microscope, it was confirmed that the liquid crystal was favorably and uniformly aligned. The cell was heat-treated at 180 ° C. for 1 hour and observed again. No change was observed in the alignment state of the liquid crystal, and it was found that the alignment film had good heat resistance and liquid crystal resistance.
【0034】実施例2 実施例1に於て、ジアミン成分として4,4′−ジアミ
ノジフェニルエーテル1.9g(0.95モル)及び
1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジ
シロキサン0.124g(0.05モル)の両者を使用
したこと以外は同様にしてポリ尿素を合成した。この溶
液をガラス板に流延し、140℃で1hr乾燥し、殆ど
無色の強靭な塗膜を得た。この塗膜を有するガラス板を
水中に浸漬しても塗膜を剥離することはできなかった。
すなわち、ガラスに対する接着性が実施例1のポリマー
よりすぐれている。Example 2 In Example 1, 1.9 g (0.95 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether as a diamine component and 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane 0 Polyurea was synthesized in the same manner except that both .124 g (0.05 mol) were used. This solution was cast on a glass plate and dried at 140 ° C. for 1 hour to obtain an almost colorless tough coating film. Even if the glass plate having this coating film was immersed in water, the coating film could not be peeled off.
That is, the adhesion to glass is better than that of the polymer of Example 1.
【0035】このポリマーを用いて、実施例1と同様に
して基板上に液晶配向膜を形成し、試験用液晶セルを作
製した。実施例1同様、液晶配向性、耐熱性ともに良好
であった。Using this polymer, a liquid crystal alignment film was formed on a substrate in the same manner as in Example 1 to prepare a test liquid crystal cell. Similar to Example 1, the liquid crystal alignment and heat resistance were good.
【0036】実施例3 実施例1に於て、4,4´−ジアミノジフェニルエーテ
ルの代わりに4,4′−ジアミノジフェニルメタン1.
98g(0.01モル)を用いたこと以外は同様にして
ポリ尿素を合成し、液晶セルを作製した。実施例1同
様、液晶配向性、耐熱性ともに良好であった。Example 3 In Example 1, 4,4'-diaminodiphenylmethane was used in place of 4,4'-diaminodiphenyl ether.
A liquid crystal cell was prepared by synthesizing polyurea in the same manner except that 98 g (0.01 mol) was used. Similar to Example 1, the liquid crystal alignment and heat resistance were good.
【0037】実施例4 実施例1に於て、4,4´−ジアミノジフェニルエーテ
ルの代りにヒドラジン一水和物0.5g(0.01モ
ル)を使用したこと以外は同様にしてポリマーを合成
し、液晶セルを作製した。液晶配向状態は良好であり、
160℃1hrの加熱で配向状態に変化は起こらなかっ
た。Example 4 A polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 0.5 g (0.01 mol) of hydrazine monohydrate was used instead of 4,4'-diaminodiphenyl ether. A liquid crystal cell was prepared. The liquid crystal alignment is good,
No change occurred in the alignment state by heating at 160 ° C. for 1 hr.
【0038】実施例5 粉砕した4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート
2.5g(0.01モル)をNMP15g中に加え、
2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパ
ン4.1g(0.01モル)をNMP15gに溶かした
溶液を撹拌下に加え、そのまま5hr撹拌を続けた。得
られたポリマーを使用して実施例1と同様にして液晶セ
ルを作製した。液晶配向状態は良好であり、液晶セルを
150℃に1hr加熱しても配向状態に変化はみられな
かった。Example 5 2.5 g (0.01 mol) of ground 4,4'-diphenylmethane diisocyanate was added to 15 g of NMP,
A solution of 4.1 g (0.01 mol) of 2,2-bis (4-aminophenoxyphenyl) propane dissolved in 15 g of NMP was added with stirring, and stirring was continued for 5 hours as it was. A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained polymer. The liquid crystal alignment was good, and no change was observed in the alignment even when the liquid crystal cell was heated to 150 ° C. for 1 hour.
【0039】実施例6 実施例1に於て、基板として透明導電膜を有するポリエ
チレンテレフタレ−トフィルムを用いたこと以外は同様
にして液晶セルを作製した。実施例1同様、液晶配向
性、耐熱性ともに良好であった。Example 6 A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyethylene terephthalate film having a transparent conductive film was used as the substrate. Similar to Example 1, the liquid crystal alignment and heat resistance were good.
【0040】比較例 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル2g(0.01
モル)をNMP16gに溶解し、撹拌下にピロメリット
酸二無水物2.18g(0.01モル)を加え、室温で
4hr撹拌を続けてポリアミック酸を得た。このポリア
ミック酸を用いて実施例1と同様にしてガラス基板に液
晶配向膜用塗膜を形成した。得られた塗膜をラビングに
供したところ、塗膜が殆ど完全に剥離してしまい、配向
膜とすることができなかった。Comparative Example 2 g (0.01 g) of 4,4'-diaminodiphenyl ether
(18 mol) was dissolved in 16 g of NMP, 2.18 g (0.01 mol) of pyromellitic dianhydride was added with stirring, and stirring was continued for 4 hours at room temperature to obtain a polyamic acid. This polyamic acid was used to form a coating film for liquid crystal alignment film on a glass substrate in the same manner as in Example 1. When the obtained coating film was subjected to rubbing, the coating film was almost completely peeled off, and an alignment film could not be obtained.
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明の液晶表示素子に於いては、液晶
配向膜であるポリ尿素を主成分とするポリマー塗膜が、
製造に際して高温の熱処理を必要とせず150℃程度以
下の低温で十分製膜が可能であるので、製造が容易であ
り、また他の素子材料を損傷する恐れがなく、更に、基
板としてガラス基板ばかりでなく耐熱性の低いプラスチ
ック等も使用することができる。しかも該液晶配向膜
は、液晶配向能、耐熱性、透明性、強度、基板との密着
性など諸特性が優れ、信頼性の高い表示特性を与えるの
で、本発明の液晶表示素子は広範囲の用途に極めて有利
に用いることができる。In the liquid crystal display device of the present invention, the polymer coating film containing polyurea as a liquid crystal alignment film as a main component,
Since high temperature heat treatment is not required at the time of manufacturing, it is possible to form a film sufficiently at a low temperature of about 150 ° C. or less, so that the manufacturing is easy and there is no fear of damaging other element materials. Alternatively, a plastic having low heat resistance can be used. Moreover, since the liquid crystal alignment film is excellent in various properties such as liquid crystal alignment ability, heat resistance, transparency, strength, and adhesion to a substrate, and provides highly reliable display characteristics, the liquid crystal display device of the present invention has a wide range of applications. Can be used very advantageously for
Claims (1)
において、液晶配向膜が下記一般式(I)および/また
は(II)で表される繰り返し構造単位を有するポリ尿
素を含有することを特徴とする液晶表示素子。 −CONH−R1 −NHCO−NR3 −(R2 )n−NR4 − (I) 【化1】 (式中、R1 、R2 は2価の有機残基を表し、互いに同
一であっても異なっていてもよい。R3 、R4 は水素原
子または1価の有機残基を表し、互いに同一であっても
異なっていてもよい。R5 、R6 は2価の脂肪族残基を
表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。n=
0または1である。)1. A liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film on a substrate, wherein the liquid crystal alignment film contains polyurea having a repeating structural unit represented by the following general formula (I) and / or (II). Characteristic liquid crystal display element. -CONH-R 1 -NHCO-NR 3 - (R 2) n -NR 4 - (I) ## STR1 ## (In the formula, R 1 and R 2 represent a divalent organic residue, and may be the same or different from each other. R 3 and R 4 represent a hydrogen atom or a monovalent organic residue, and R 5 and R 6 represent a divalent aliphatic residue, and may be the same or different from each other, n =
It is 0 or 1. )
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32803392A JPH06175134A (en) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | Liquid crystal display element |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32803392A JPH06175134A (en) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | Liquid crystal display element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06175134A true JPH06175134A (en) | 1994-06-24 |
Family
ID=18205767
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JP32803392A Pending JPH06175134A (en) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | Liquid crystal display element |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005535922A (en) * | 2002-08-08 | 2005-11-24 | リフレキサイト コーポレイション | Optical structure containing polyurea |
US8070303B2 (en) | 2002-08-08 | 2011-12-06 | Reflexite Corporation | Optical structures including polyurea |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP32803392A patent/JPH06175134A/en active Pending
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US8070303B2 (en) | 2002-08-08 | 2011-12-06 | Reflexite Corporation | Optical structures including polyurea |
US8277058B2 (en) | 2002-08-08 | 2012-10-02 | Reflexite Corporation | Optical structures including polyurea |
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