(57)【要約】【課題】耐光性および膜強度を向上させた液晶配向膜、および当該液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供する。【解決手段】本実施形態に係る液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、下記式（１）あるいは下記式（２）で表される化学構造で、式中のＸ部位に脂環型エポキシ基またはグリシジル基を含む少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。2007121991.tif 000030【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、
下記式（１）あるいは下記式（２）で表される化学構造で、式中のＸ部位に下記式（ａ）あるいは下記式（ｂ）で表される脂環型エポキシ基またはグリシジル基を含む少なくとも１種のエポキシ化合物と
を含有する液晶配向膜。
【化１】
2007121991.tif 000017
【化２】
2007121991.tif 000018
【請求項２】
前記ポリマーは、全脂肪族型ポリマーである
請求項１記載の液晶配向膜。
【請求項３】
前記ポリマーは、下記式（Ａ）で表される化合物からなる
請求項２記載の液晶配向膜。
【化３】
2007121991.tif 000019
【請求項４】
前記ポリマーに対する前記エポキシ化合物の割合が１０重量％以上２０重量％以下である
請求項１記載の液晶配向膜。
【請求項５】
ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、
下記式（３）あるいは下記式（４）で表されるエポキシ化合物またはその多量体と
を含有する液晶配向膜。
【化４】
2007121991.tif 000020
【請求項６】
前記ポリマーは、全脂肪族型ポリマーである
請求項５記載の液晶配向膜。
【請求項７】
前記ポリマーは、下記式（Ａ）で表される化合物からなる
請求項６記載の液晶配向膜。
【化５】
2007121991.tif 000021
【請求項８】
前記ポリマーに対する前記エポキシ化合物の割合が１０重量％以上２０重量％以下である
請求項５記載の液晶配向膜。
【請求項９】
ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、
下記式（I）で表される化学構造の少なくとも１種のエポキシ化合物と
を含有する液晶配向膜。
【化６】
2007121991.tif 000022
【請求項１０】
前記エポキシ化合物が、下記式（II）〜（IV）のいずれかで表される化学構造を有する
請求項９に記載の液晶配向膜。
【化７】
2007121991.tif 000023
【請求項１１】
前記ポリマーは、全脂肪族型ポリマーである
請求項９記載の液晶配向膜。
【請求項１２】
前記ポリマーは、下記式（Ａ）で表される化合物からなる
請求項１１記載の液晶配向膜。
【化８】
2007121991.tif 000024
【請求項１３】
前記ポリマーに対する前記エポキシ化合物の割合が１０重量％以上４０重量％以下である
請求項９記載の液晶配向膜。
【請求項１４】
対向して配置された２つの基板間に充填された液晶を有し、前記基板と前記液晶との間に液晶配向膜を有する液晶表示素子であって、
いずれか一方の前記基板に形成された前記液晶配向膜は、
ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、
下記式（１）あるいは下記式（２）で表される化学構造で、式中のＸ部位に下記式（ａ）あるいは下記式（ｂ）で表される脂環型エポキシ基またはグリシジル基を含む少なくとも１種のエポキシ化合物と
を含有する液晶表示素子。
【化９】
2007121991.tif 000025
【化１０】
2007121991.tif 000026
【請求項１５】
対向して配置された２つの基板間に充填された液晶を有し、前記基板と前記液晶との間に液晶配向膜を有する液晶表示素子であって、
いずれか一方の前記基板に形成された前記液晶配向膜は、
ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、
下記式（３）あるいは下記式（４）で表されるエポキシ化合物またはその多量体と
を含有する液晶表示素子。
【化１１】
2007121991.tif 000027
【請求項１６】
対向して配置された２つの基板間に充填された液晶を有し、前記基板と前記液晶との間に液晶配向膜を有する液晶表示素子であって、
いずれか一方の前記基板に形成された前記液晶配向膜は、
ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、
下記式（I）で表される化学構造の少なくとも１種のエポキシ化合物と
を含有する液晶表示素子。
【化１２】
2007121991.tif 000028
【請求項１７】
前記エポキシ化合物が、下記式（II）〜（IV）のいずれかで表される化学構造を有する
請求項１６に記載の液晶表示素子。
【化１３】
2007121991.tif 000029
【請求項１８】
前記２つの基板のいずれかにおいて反射膜が形成されている
請求項１６に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶配向膜および液晶表示素子に関し、特に、液晶プロジェクタに使用される液晶配向膜および液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子では、液晶を配向させるための配向膜が表面に形成されたＴＦＴアレイ基板と、同様の配向膜が形成された対向基板とが対向して配置されており、当該２枚の基板間に液晶が充填される。
【０００３】
上記の液晶配向膜に配向機能を付与する方法として、布で液晶配向膜を擦り付けて膜を延伸させるラビング方法が、主として用いられている。液晶配向膜を構成する有機高分子（ポリマー）としては、ポリイミド、ポリアミック酸などが知られている。従来、ポリイミド、ポリアミック酸の分子構造には、ジアミンの反応性（塩基度）の観点から、一般的にジアミンに芳香環（フェニル基）が結合しているアニリン構造をもつものがほとんどである。
【０００４】
このフェニル基は、波長２５０ｎｍ程度の紫外領域に吸収帯をもつ。このため、液晶表示素子に長期間光が照射されると、配向膜中のポリマーが分解し、不均一な表示むらの原因となる。この現象は、高強度の光線を発生する光源を使用する液晶プロジェクタや、高輝度ランプを用いるような液晶表示装置の場合には顕著になる。液晶表示素子を構成する部材の中で、最も早く劣化するものが配向膜となっており、液晶表示素子の寿命を向上させるためには、配向膜の耐光性を向上させることが最も有効である。
【０００５】
上記の事情を考慮して、フェニル基の濃度を減らしたポリアミック酸またはポリイミドを含有する液晶配向膜が提案されている（特許文献１，２参照）。しかしながら、いずれも直鎖式または脂環式の脂肪族ジアミンを用いる重合であるため、液晶配向用途としての平均分子量が１０万以上のポリマーの合成は簡便でなく、比較的に分子量の低いポリマーが得られる。また、ポリマー構造上、低Ｔｇとなる結合を多く持つポリマーであるため、フィルムにした際の膜強度が低い液晶配向膜となる。液晶配向膜の膜強度が低いと、ラビング処理時の摩擦により、傷等が生じ、表示不良の原因となる。
【０００６】
配向膜の密着性および膜強度を向上させるため、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれるポリマーに、所定の化学式で表されるエポキシ化合物を混合した液晶配向剤が提案されている（特許文献３参照）。しかしながら、特許文献３に記載のエポキシ化合物は、３級アミンを含むエポキシ化合物や、芳香環を含むエポキシ化合物を含めた提案がなされており、このエポキシ化合物が耐光性を低下させる原因となる。
【特許文献１】特開２０００−２５００４７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０７１８号公報
【特許文献３】特許第３２０６４０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、フェニル基の濃度を低減したポリマーを採用する液晶配向膜の耐光性を低下させることなく、当該液晶配向膜の膜強度を向上させることが望まれている。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐光性および膜強度を向上させた液晶配向膜、および当該液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、下記式（１）あるいは下記式（２）で表される化学構造で、式中のＸ部位に下記式（ａ）あるいは下記式（ｂ）で表される脂環型エポキシ基またはグリシジル基を含む少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。
【００１０】
【化１】
2007121991.tif 000002
【００１１】
【化２】
2007121991.tif 000003
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶配向膜は、ポリアミック酸およびポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、下記式（３）あるいは下記式（４）で表されるエポキシ化合物またはその多量体とを含有する。
【００１３】
【化３】
2007121991.tif 000004
【００１４】
好ましくは、前記ポリマーに対する前記エポキシ化合物の割合が１０重量％以上２０重量％以下である。
好ましくは、前記ポリマーは、全脂肪族型ポリマーである。
例えば、前記ポリマーは、下記式（Ａ）で表される化合物からなる。
【００１５】
【化４】
2007121991.tif 000005
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、下記式（I）で表される化学構造の少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。
【００１７】
【化５】
2007121991.tif 000006
【００１８】
好ましくは、前記エポキシ化合物が、下記式（II）〜（IV）のいずれかで表される化学構造を有する。
【００１９】
【化６】
2007121991.tif 000007
【００２０】
好ましくは、前記ポリマーに対する前記エポキシ化合物の割合が１０重量％以上４０重量％以下である。
好ましくは、前記ポリマーは、全脂肪族型ポリマーである。
例えば、前記ポリマーは、上記式（Ａ）で表される化合物からなる。
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示素子は、対向して配置された２つの基板間に充填された液晶を有し、前記基板と前記液晶との間に液晶配向膜を有する液晶表示素子であって、いずれか一方の前記基板に形成された前記液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、上記式（１）あるいは上記式（２）で表される化学構造で、式中のＸ部位に上記式（ａ）あるいは上記式（ｂ）で表される脂環型エポキシ基またはグリシジル基を含む少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。
【００２２】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示素子は、対向して配置された２つの基板間に充填された液晶を有し、前記基板と前記液晶との間に液晶配向膜を有する液晶表示素子であって、いずれか一方の前記基板に形成された前記液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、上記式（３）あるいは上記式（４）で表されるエポキシ化合物またはその多量体とを含有する。
【００２３】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示素子は、対向して配置された２つの基板間に充填された液晶を有し、前記基板と前記液晶との間に液晶配向膜を有する液晶表示素子であって、いずれか一方の前記基板に形成された前記液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、上記式（I）で表される化学構造の少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。
【００２４】
好ましくは、前記エポキシ化合物が、上記式（II）〜（IV）のいずれかで表される化学構造を有する。
好ましくは、前記２つの基板のいずれかにおいて反射膜が形成されている。
【００２５】
上記の本発明では、ポリマーに上記したエポキシ化合物を加えることにより、当該エポキシ化合物が架橋剤として作用するため、液晶配向膜の膜強度が向上する。また、エポキシ化合物には、芳香環が含まれていないことから、エポキシ化合物に起因して液晶配向膜の耐光性が低下することもない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、耐光性および膜強度を向上させた液晶配向膜を実現することができる。この結果、当該液晶配向膜を用いることにより、長寿命化を図った液晶表示素子を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略断面図である。
【００２９】
液晶表示素子は、ＴＦＴアレイ基板１と、これに対向配置される透明な対向基板２と、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間に充填された液晶３とを有する。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間には、スペーサ４が介在している。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２は図示しないシール材により貼り合わされている。
【００３０】
ＴＦＴアレイ基板１は、例えば透過型の場合には石英基板からなり、反射型の場合にはシリコン基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）５が画素毎に形成されており、各薄膜トランジスタ５のドレインに接続する画素電極６が形成されている。透過型の場合には、画素電極６は例えばＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜からなる。反射型の場合には、画素電極は、例えばＡｇなどからなる反射電極である。
【００３１】
対向基板２は、例えばガラス基板や石英基板からなる。対向基板には、全面にＩＴＯ膜などの透明な共通電極７が形成されている。
【００３２】
ＴＦＴアレイ基板１においては画素電極６を被覆して前面に、対向基板２においては共通電極７を被覆して前面に、それぞれ液晶配向膜１０が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１の液晶配向膜１０と対向基板２の液晶配向膜が対向して配置され、その間隙に液晶３が充填されている。液晶配向膜１０はラビング処理されており、液晶３の配向方向を制御する。なお、液晶配向膜１０の材料については後述する。液晶配向膜１０は、例えばスピンコート法などにより形成される。
【００３３】
スペーサ４は、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２の基板間隔を制御するために設けられた部材であり、例えば対向基板２側において共通電極７の上層に形成されており、この上層において液晶配向膜１０が形成されている。スペーサ４は、例えばレジストなどの感光性樹脂などからなる。
【００３４】
液晶３は、例えば、９０°捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶である。液晶３は、液晶配向膜１０によって所定方向に配向されている。液晶３は、ＴＦＴアレイ基板１の画素電極６と、対向基板２の共通電極７との間に印加される電圧に基づいて配向状態が変化して光学特性が変わり、画像表示を制御する。
【００３５】
上記の液晶表示素子において、液晶配向膜１０の材料に特徴がある。本実施形態に係る液晶配向膜１０は、ラビング法により配向機能が付与される。図２は、液晶配向膜１０の形成方法を説明するための工程断面図である。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、薄膜トランジスタ５及び画素電極６などが形成されたＴＦＴアレイ基板１あるいは共通電極７が形成された対向基板２（以下、単に基板１，２という）に、液晶配向膜材料を例えばスピンコート法などにより成膜して、必要に応じて熱処理などを施し、液晶配向膜１０ａを形成する。
液晶配向膜１０ａの形成方法としては、スピンコート法のほか、印刷法、インクジェット法、ロールコーター法、スリットコーター法、あるいはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法などでも可能である。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、液晶配向膜１０ａにラビング処理を施す。ラビング処理では、フェルトや木綿などのラビング布が巻かれたラビングローラ２０を基板上で回転させ、テーブルに置かれた基板１，２をラビングローラ２０の回転方向と逆方向に移動させる。図２（ｃ）に示すように、ラビング後に、液晶３を配向させる機能をもつ液晶配向膜１０が得られる。
対向基板２側においては、液晶配向膜１０の形成前に、感光性樹脂膜を成膜してフォトリソグラフィー工程によりパターニングすることでスペーサ４を形成しておき、この後、上記のようにして液晶配向膜１０を形成する。
【００３８】
次に、上記の液晶配向膜１０の材料について説明する。
【００３９】
本実施形態に係る液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、上記式（１）あるいは上記式（２）で表される化学構造で、式中のＸ部位に上記式（ａ）あるいは上記式（ｂ）で表される脂環型エポキシ基またはグリシジル基を含む少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。なお、その他の添加剤を含んでいても良い。
【００４０】
あるいは、本実施形態に係る液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、上記式（３）あるいは下記式（４）で表されるエポキシ化合物またはその多量体とを含有する。なお、その他の添加剤を含んでいても良い。
【００４１】
本実施形態では、ポリマーに上記したエポキシ化合物を加えることにより、当該エポキシ化合物が架橋剤として作用する。このため、フェニル基の濃度を低減したポリマーのように、平均重合分子量が１０万を超えないような場合であっても、ポリマーの強度をエポキシ化合物により補うことができる。また、本実施形態では、芳香環を含まないエポキシ化合物を用いる点に特徴がある。以下、液晶配向膜の構成材料について詳細に説明する。
【００４２】
（ポリイミド、ポリアミック酸材料）
ポリアミック酸は、酸二無水物とジアミンを有機溶媒中で反応させることにより生成される。このポリアミック酸を熱処理あるいは無水酢酸を添加することなどにより脱水閉環させることによりポリイミドが生成される。本実施形態に係る液晶配向膜は、これらポリアミック酸あるいはポリイミドのいずれか一方または双方を主成分として含有するものである。
【００４３】
本実施形態では、液晶配向膜の耐光性を向上させる観点から、ポリイミドあるいはポリアミック酸のうち、フェニル濃度の低いポリイミドあるいはポリアミック酸材料を用いることが好ましい。
【００４４】
有機溶剤可溶型ポリイミド材料は、オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４（ジェイエスアール株式会社製）等として市販されている。オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４は、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物（Ｃ１０Ｈ８Ｏ６）、４，４−ジアミノジフェニルメタン（Ｃ１３Ｈ１４Ｎ２）、ｐ−フェニレンジアミン（Ｃ６Ｈ８Ｎ２）をモノマーの主とし、脂肪族ジアミン、プレチルト角発現ジアミンから生成される。
【００４５】
有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料は、サンエバーＳＥ７４９２（日産化学工業株式会社製）等として市販されている。サンエバーＳＥ７４９２は、主として、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、４，４−ジアミノジフェニルメタン、チルト用ジアミンの反応生成物を含む。
【００４６】
有機溶剤可溶型の全脂環族ポリイミド材料は、ＰＩ−１００（丸善石油化学株式会社製）等として市販されている。ＰＩ−１００は、上記式（Ａ）で示され、耐光性の良い全脂環族ポリマーである。また、ＰＩ−１００は固形で供給されるため、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機溶剤に溶かして使用する。
【００４７】
（エポキシ化合物）
本実施形態に係る液晶配向膜は、上記式（１）あるいは（２）で表されるエポキシ化合物、または上記式（３）あるいは上記式（４）で表されるエポキシ化合物またはその多量体の少なくとも１種が含有している点に特徴を有する。
【００４８】
上記式（１）あるいは（２）で表されるエポキシ化合物としては、Ｘ１〜Ｘ３が脂環型エポキシ基であるか、グリシジル基であるかによって、脂肪族多価エポキシ化合物か、脂環型多価エポキシ化合物かに大きく分かれる。
【００４９】
上記式（１）あるいは（２）で表される脂肪族多価エポキシ化合物の例として、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテルポリエチレングリコールポリグリシジルエーテル、ジグリセリンポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、２，２−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，３，５，６−テトラグリシジル−２，４−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルなどを挙げることができる。
【００５０】
上記の化合物は、共栄社化学株式会社において、エポライトシリーズとして、エポライト４０Ｅ、同２００Ｅ、同４００Ｅ、同７０Ｐ、同２００Ｐ、同２００Ｐ、同４００Ｐ、同１５００ＮＰ、同１６００、同８０ＭＦ、同ＦＲ−１５００として市販されている。他にも阪本薬品工業から特殊エポキシ樹脂としてＳＲシリーズで市販されている。また、ナガセケムテックス株式会社から、デナコールＥＸ−Ｌシリーズとして、ＥＸ−２１２Ｌ、ＥＸ−２１４Ｌ、ＥＸ−２１６Ｌ、ＥＸ−３２１Ｌ、ＥＸ−８５０Ｌで市販されている。
エチレングリコールジグリシジルエーテルは、下記式（５）で表され、和光純薬工業株式会社製のものが市販されている。
【００５１】
【化７】
2007121991.tif 000008
【００５２】
上記式（１）あるいは（２）で表される脂環型多価エポキシ化合物の例として、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキシルメチル３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキレート、１，２：８，９ジエポキシリモネン、エポキシ化３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸ビス（３−シクロヘキセニルメチル）修飾ε−カプロラクトン、エポキシ化ブタンテトラカルボン酸テトラキス−（３−シクロヘキセニルメチル）修飾ε−カプロラクトン、エポキシ化ポリブタジエン、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロセキサン付加物、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロセキサン付加物と３、４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’、４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等が挙げられる。これらの化合物は、ダイセル化学工業株式会社において、セロキサイド、エポリード等として市販されている。上記の化合物のうち、下記式（６）で表される３、４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’、４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートは、セロキサイド２０２１Ｐ（ダイセル化学工業株式会社製）として市販されている。また、上記式（２）で表される脂環型多価エポキシ化合物の例として、下記式（７）の化学式で示される２，４，６−トリシクロヘキシルエポキシド−１，３，５−トリオクサシクロヘキサンが挙げられる。
【００５３】
【化８】
2007121991.tif 000009
【００５４】
【化９】
2007121991.tif 000010
【００５５】
また、上記式（４）で示されるエポキシ化合物の例として、下記式（８）で示すエポキシ化合物が挙げられる。下記式（８）で示すエポキシ化合物は、ダイセル化学工業株式会社にて入手出来る。
【００５６】
【化１０】
2007121991.tif 000011
【００５７】
（エポキシ化合物の配合量）
本実施形態に係る液晶配向膜おいて、上記のポリマーに対するエポキシ化合物の割合は１０重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。膜強度の向上の観点から、１０重量％未満であると膜強度が不十分となってくる。２０重量％よりも多いと液晶配向膜の配向機能に問題が生じる。
【００５８】
（他の添加剤）
基板との密着性向上のため、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤の例としては、ビニルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（１．３ジメチルブチリデン）−３−（トリエトキシシリル）−１−プロパンアミン、Ｎ、Ｎ’−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン等が挙げられる。上記の化合物は、チッソ株式会社製サイラエースシリーズとして市販されている。なお、東レ・ダウコーニング株式会社からも複数のシランカップリング剤が市販されている。上記のシランカップリング剤は、ポリマーに対して重量比で０．１〜１５％の範囲内で添加することが好ましい。
【００５９】
上記の本実施形態の液晶配向膜によれば、耐光性および膜強度を向上させることが可能である。
また、上記の液晶配向膜を用いることにより、長寿命化を図った液晶表示素子を実現することができる。
【００６０】
第２実施形態
本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子は、第１実施形態に係る液晶表示素子と同様の構成であり、液晶配向膜を構成する材料が異なる。
本実施形態に係る液晶配向膜の材料について説明する。
【００６１】
本実施形態に係る液晶配向膜は、ポリアミック酸あるいはポリイミドから選ばれる少なくとも１種のポリマーと、上記式（I）で表される化学構造の少なくとも１種のエポキシ化合物とを含有する。なお、その他の添加剤を含んでいても良い。
【００６２】
上記の式（I）で表されるエポキシ化合物において、Ｒ１３〜Ｒ１６はエポキシを含むアルキル基であり、例えばグリシジル基である。
例えば、上記のエポキシ化合物として、上記式（II）〜（IV）のいずれかで表される化学構造を有するエポキシ化合物を好ましく用いることができる。
【００６３】
本実施形態では、ポリマーに上記したエポキシ化合物を加えることにより、当該エポキシ化合物が架橋剤として作用する。このため、フェニル基の濃度を低減したポリマーのように、平均重合分子量が１０万を超えないような場合であっても、ポリマーの強度をエポキシ化合物により補うことができる。また、本実施形態では、芳香環を含まないエポキシ化合物を用いる点に特徴がある。
【００６４】
（エポキシ化合物の含有量）
本実施形態に係る液晶配向膜おいて、上記のポリマーに対するエポキシ化合物の割合は１０重量％以上４０重量％以下であることが好ましい。膜強度の向上の観点から、１０重量％未満であると膜強度が不十分となってくる。４０重量％よりも多いと液晶配向膜の配向機能に問題が生じる可能性がある。
【００６５】
ポリイミド、ポリアミック酸材料及び他の添加剤については、第１実施形態と同様の化合物を同様の割合で用いることができる。
【００６６】
上記の本実施形態の液晶配向膜によれば、耐光性および膜強度を向上させることが可能である。
また、上記の液晶配向膜を用いることにより、長寿命化を図った液晶表示素子を実現することができる。
【００６７】
上記の本実施形態の液晶配向膜によれば、既存の配向膜材料を配向製や製造工程を大幅に変化することなく、簡便なラビング法を用いて形成可能で、耐光性の優れた液晶配向膜及び液晶表示素子を実現できる。
さらに、上記のエポキシ化合物を用いることにより、添加量の増加とともに耐光性が向上する一方で、添加量に対して膜硬度の変化が小さく、ポリマーに対するエポキシ化合物割合が２０重量％を超えても用いることが可能で使用可能な範囲が第１実施形態より広げることができる。
【実施例】
【００６８】
（第１実施例）
以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において形成された液晶配向膜の評価項目および評価方法を以下に示す。
【００６９】
［鉛筆硬度］
ＪＩＳ  Ｋ５４００の評価法に準拠して測定した。基板は１．２ｍｍ厚ガラス基板を用いて、任意のポリマー溶液である配向剤を、スピンナーを用いて塗布し、焼成温度２００℃の温度で、１時間乾燥することにより乾燥膜厚約０．１μｍの被膜を形成し、本被膜を測定した。
評価に際しては、５つ以上のパネルを実測し、数値で表記できる試験においては、各個の平均を算出しその値とした。以下の評価も特別な記述が無ければ同様である。
【００７０】
［液晶の配向性］
ＴＦＴアレイ基板１および対向基板２上に液晶配向剤を塗布し、ラビング処理を施し、ラビングされた配向膜面が内側に向かい合う様に、かつ、お互いのラビング方向が９０°異なる様に外周部の一部を区画（液晶注入口）してエポキシ樹脂系接着剤で固める。
外周部を硬化した後、液晶３をガラスセル内に注入し、注入口をアクリル系またはウレタン系紫外線硬化樹脂で固め、液晶セルとした後、注入液晶のＮＩ点温度＋１０℃で当該セルをアニーリングした後に、投射装置（プロジェクター）にセットし偏光板２枚と投射ライトユニットを用いて、投射画面を目視で確認した。
本実施例に用いた液晶は別途記述が無い場合は、チッソ石油化学株式会社製  ＳＹ−５１７２ＲＣを用いた。
【００７１】
［耐光性］
特開２００１−４５２６号公報で提案されている耐光性試験方法及び試験装置（ソニー株式会社）を用いた。
ランプはウシオ製ＵＨＰランプ、２５０Ｗを用いた。配向膜材料毎に作成した液晶表示素子を該評価装置で光照射実施し、耐光性の試験とした。
耐光性の判断は液晶表示素子内に配向膜等の分解による気泡発生時間とし、本検討では、ジェイエスアール株式会社製ポリイミド系配向膜オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４の気泡発生時間を基準とした数値化で表した。
【００７２】
［電圧保持率］
前述の液晶配向性で説明した方法で液晶表示素子を作成し、下記条件で測定した。
測定に使用した機器、条件は下記の通りである。
機器：株式会社東洋テクニカ製  ＶＨＲ−１型
条件：印加電圧  ５Ｖ  
パルス幅  ６４μｓｅｃ    
サイクル  １６．７ｍｓｅｃ
環境温度  ７５℃
【００７３】
［ラビングバフカス］
ＴＦＴアレイ基板１または対向基板２上に液晶配向膜を塗布し、ラビング処理した配向膜面を、光学顕微鏡１００倍でデジタルカメラにて暗視野の条件で撮影する。
撮影した写真をソフト（Ｓｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ：Ｓｃｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いて画像処理を行い、得られた数値を単位面積あたりのラビングバフカス数と定義した。
本実施例、本比較例でのラビング条件は以下の通りとした。
ラビングバフ材  ：レーヨン  太さ１．５デニール  毛長１．３ｍｍ
ラビングロール経：５０ｍｍ
ロール回転数    ：５００ｒｐｍ
基板移動速度    ：２０ｍｍ／秒
毛足押し込み長  ：０．３５ｍｍ
ラビング回数    ：２回
ラビング後、ＩＰＡ蒸気により洗浄を行う。
【００７４】
実施例および比較例についての各ポリマー材料種、添加剤種および量を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2007121991.tif 000012
【００７６】
実施例１〜４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、エポキシ化合物として脂環型多価エポキシ化合物であるダイセル化学工業株式会社製セロキサイド２０２１Ｐ（化学名：３、４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’、４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート）を用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を５、１０、１５、２０％と変えた。
【００７７】
実施例５〜８では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、エポキシ化合物として実施例１〜４と同じセロキサイド２０２１Ｐを用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を５、１０、１５、２０％と変えた。
【００７８】
実施例９〜１２では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、エポキシ化合物として実施例１〜４と同じセロキサイド２０２１Ｐを用いた。また、ＰＩ−１００は、固形で供給されるため、秤量でＮ−メチル−２−ピロリドンに２％濃度としたものをベースの溶液として調合した。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を５、１０、１５、２０％と変えた。
【００７９】
実施例１３〜１６では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、エポキシ化合物として脂肪族多価エポキシである和光純薬工業株式会社製エチレングリコールジグリシジルエーテルを用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を５、１０、１５、２０％と変えた。
【００８０】
実施例１７〜２０では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、エポキシ化合物は実施例１３〜１６と同じとした。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を５、１０、１５、２０％と変えた。
【００８１】
実施例２１〜２４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、エポキシ化合物は実施例１３〜１６と同じとした。また、ＰＩ−１００は、固形で供給されるため、秤量でＮ−メチル−２−ピロリドンに２％濃度としたものをベースの溶液として調合した。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を５、１０、１５、２０％と変えた。
【００８２】
比較例１では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、エポキシ化合物は混合しなかった。
【００８３】
比較例２では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、エポキシ化合物は混合しなかった。
【００８４】
比較例３では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、エポキシ化合物は混合しなかった。
【００８５】
比較例４〜６では、比較例１〜３に示すポリマー材料に、多価エポキシ化合物として、三菱ガス化学株式会社製ＴＥＴＲＡＤ−Ｘ（化学式：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリジル−ｍ−キシレンジアミン）を混合した。混合量は、１０％とした。Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリジル−ｍ−キシレンジアミンは、下記式（９）によって表され、上記した前述の特許文献３に記載されているものである。下記式（９）に示すように、化学構造に芳香環があることからも、本実施例の比較例としてふさわしいと考える。
【００８６】
【化１１】
2007121991.tif 000013
【００８７】
上記の実施例１〜２４、比較例１〜６において形成された液晶配向膜の評価結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
2007121991.tif 000014
【００８９】
ラビングバフカスは１０以下、鉛筆硬度はＨ以上、耐光性は１以上、電圧保持率は９０％以上が好ましい。耐光性については、比較例１の液晶配向膜の耐光性を１とした。液晶配向膜の膜強度は、ラビングバフカスおよび鉛筆硬度により評価される。
【００９０】
表２に示すように、ポリマー材料に、本実施例のエポキシ化合物を混合した液晶配向膜では、耐光性を低下させることなく、膜強度を向上できることが確認された。なお、膜強度の向上の観点から、エポキシ化合物の割合は、１０重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。１０重量％未満であるとラビングバフカス数が多く、鉛筆強度も十分でないためである。また、２０重量％よりも多いと、液晶配向膜の配向機能に問題が生じるからである。
【００９１】
一方、比較例の液晶配向膜では、元のポリマー材料よりも耐光性が低下することが確認された。これは、比較例では、芳香環を含むエポキシ化合物を加えているためである。
【００９２】
また、耐光性の向上の観点からは、ポリマー材料として、芳香環を含まない、全脂肪族型ポリマーを用いることが好ましい（実施例９〜１２、２１〜２４参照）。これにより、芳香環を含まない液晶配向膜が得られるため、紫外線の吸収などの問題がなくなるからである。
【００９３】
以上の結果から、本実施例に係る液晶配向膜によれば、耐光性および膜強度を向上させた液晶配向膜を簡便にかつ幅広いプロセスマージンにて製造することができる。特に、芳香環を含まない全脂肪族型ポリイミドを簡便に液晶配向膜として製造することができる。
【００９４】
（第２実施例）
以下の実施例および比較例において形成された液晶配向膜の評価項目および評価方法は、［鉛筆硬度］、［液晶の配向性］、［耐光性］、［電圧保持率］、［ラビングバフカス］について第１実施例と同様であり、さらに行った［プレチルト角］について以下に示す。
【００９５】
［プレチルト角］
前述の液晶配向性で説明した方法で液晶表示素子を作成し、下記条件で測定した。
測定に使用した機器、条件は下記の通りである。
機器：株式会社東洋テクニカ製  ＰＡＳ−３０１型
条件：環境温度  ２３℃
【００９６】
実施例および比較例についての各ポリマー材料種、添加剤種および量を表３に示す。
【００９７】
【表３】
2007121991.tif 000015
【００９８】
実施例２５〜２９では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、エポキシ化合物として脂環型多価エポキシ化合物であるＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４、４’−メチレンビスシクロヘキシルジアミンを用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【００９９】
実施例３０〜３４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、エポキシ化合物として実施例２５〜２９と同じＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４、４’−メチレンビスシクロヘキシルジアミンを用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１００】
実施例３５〜３９では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、エポキシ化合物として実施例２５〜２９と同じＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４、４’−メチレンビスシクロヘキシルジアミンを用いた。また、ＰＩ−１００は、固形で供給されるため、秤量でＮ−メチル−２−ピロリドンに２％濃度としたものをベースの溶液として調合した。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０。３０、４０、５０％と変えた。
【０１０１】
実施例４０〜４４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、エポキシ化合物として脂肪族多価エポキシであるＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ｍ−シクロヘキシルジアミンを用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１０２】
実施例４５〜４９では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、エポキシ化合物は実施例４０〜４４と同じＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ｍ−シクロヘキシルジアミンを用いた。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１０３】
実施例５０〜５４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、エポキシ化合物は実施例４０〜４４と同じＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ｍ−シクロヘキシルジアミンを用いた。また、ＰＩ−１００は、固形で供給されるため、秤量でＮ−メチル−２−ピロリドンに２％濃度としたものをベースの溶液として調合した。各実施例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１０４】
比較例７では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、エポキシ化合物は混合しなかった。
【０１０５】
比較例８では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、エポキシ化合物は混合しなかった。
【０１０６】
比較例９では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、エポキシ化合物は混合しなかった。
【０１０７】
比較例１０〜１４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリイミド材料であるジェイエスアール株式会社製オプトマーＡＬ１２０７Ｒ１４を用い、多価エポキシ化合物として、上記式（９）で表される三菱ガス化学株式会社製ＴＥＴＲＡＤ−Ｘ（化学式：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリジル−ｍ−キシレンジアミン）を用いた。各比較例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１０８】
比較例１５〜１９では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型ポリアミック酸材料である日産化学工業株式会社製サンエバーＳＥ７４９２を用い、多価エポキシ化合物として、ＴＥＴＲＡＤ−Ｘを用いた。各比較例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１０９】
比較例２０〜２４では、ポリマー材料として市販の有機溶剤可溶型全脂環族ポリイミド材料である丸善石油化学株式会社製ＰＩ−１００を用い、多価エポキシ化合物として、ＴＥＴＲＡＤ−Ｘを用いた。各比較例において、ポリマー材料に対するエポキシ化合物の混合量を１０、２０、３０、４０、５０％と変えた。
【０１１０】
上記の実施例２５〜５４、比較例７〜２４において形成された液晶配向膜の評価結果を表４に示す。
【０１１１】
【表４】
2007121991.tif 000016
【０１１２】
ラビングバフカスは１０以下、鉛筆硬度はＨ以上、耐光性は１以上、電圧保持率は９０％以上が好ましい。耐光性については、比較例１の液晶配向膜の耐光性を１とした。液晶配向膜の膜強度は、ラビングバフカスおよび鉛筆硬度により評価される。
【０１１３】
表４に示すように、上記のエポキシ化合物を用いることにより、添加量の増加とともに耐光性が向上する一方で、添加量に対して膜硬度の変化が小さく、ポリマーに対するエポキシ化合物割合が２０重量％を超えても用いることが可能で使用可能な範囲が第１実施形態より広げることができる。
ポリマーに対するエポキシ化合物の割合は１０重量％以上４０重量％以下であることが好ましい。１０重量％未満であるとラビングバフカス数が多く、鉛筆強度も十分でないためである。また、４０重量％よりも多いと、液晶配向膜の配向機能に問題が生じる可能性がある。
【０１１４】
一方、比較例の液晶配向膜では、元のポリマー材料よりも耐光性が低下することが確認された。これは、比較例では、芳香環を含むエポキシ化合物を加えているためである。
【０１１５】
また、耐光性の向上の観点からは、ポリマー材料として、芳香環を含まない、全脂肪族型ポリマーを用いることが好ましい（実施例３５〜３９、５０〜５４参照）。これにより、芳香環を含まない液晶配向膜が得られるため、紫外線の吸収などの問題がなくなるからである。
【０１１６】
以上の結果から、本実施例に係る液晶配向膜によれば、耐光性および膜強度を向上させた液晶配向膜を簡便にかつ幅広いプロセスマージンにて製造することができる。特に、芳香環を含まない全脂肪族型ポリイミドを簡便に液晶配向膜として製造することができる。
【０１１７】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
本実施形態に係る液晶配向膜を備える液晶表示素子は、種々の液晶表示素子に適用可能である。
液晶表示装置としては、透過型のほか、反射型にも適用できる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の液晶配向膜は、長期間信頼性の優れた高強度の光線を発生する光源を使用する液晶プロジェクタなどの液晶表示素子を構成する液晶配向膜に適用できる。
本発明の液晶表示素子は、長期間信頼性の優れた高強度の光線を発生する光源を使用する液晶プロジェクタなどの表示素子に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本実施形態に係る液晶表示素子の概略を示す断面図である。
【図２】液晶配向膜の形成方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…ＴＦＴアレイ基板、２…対向基板、３…液晶、４…スペーサ、５…薄膜トランジスタ、６…画素電極、７…共通電極、１０，１０ａ…液晶配向膜、２０…ラビングローラ
【図１】
2007121991.tif 000031
【図２】
2007121991.tif 000032