JP2014074886A - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 - Google Patents

液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2014074886A
JP2014074886A JP2013111858A JP2013111858A JP2014074886A JP 2014074886 A JP2014074886 A JP 2014074886A JP 2013111858 A JP2013111858 A JP 2013111858A JP 2013111858 A JP2013111858 A JP 2013111858A JP 2014074886 A JP2014074886 A JP 2014074886A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
liquid crystal
aligning agent
crystal aligning
solvent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013111858A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6127721B2 (ja
Inventor
Kenichi Sumiya
憲一 角谷
Hiroaki Tokuhisa
博昭 徳久
Michinori Nishikawa
通則 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=50305271&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2014074886(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Priority to JP2013111858A priority Critical patent/JP6127721B2/ja
Publication of JP2014074886A publication Critical patent/JP2014074886A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6127721B2 publication Critical patent/JP6127721B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723Polyimide, polyamide-imide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

【課題】長期間の低温保管に対する保存安定性が良好であるとともに、基板に対する塗布性が良好な液晶配向剤を提供する。
【解決手段】テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体として、特定のジアミンを用いて得られる重合体(A)と特定溶剤(B)とを液晶配向剤に含有させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子に関し、詳しくは保存安定性が良好な液晶配向剤、並びに当該液晶配向剤を用いて作製される液晶配向膜及び液晶表示素子に関する。
従来、液晶表示素子としては、電極構造や、使用する液晶分子の物性等が異なる種々の駆動方式のものが開発されており、例えばTN型やSTN型、垂直配向型(VA型)、面内スイッチング型(IPS型)、FFS型、光学補償ベント型(OCB型)等の各種液晶表示素子が知られている。これら液晶表示素子は、液晶分子を配向させるための液晶配向膜を有する。液晶配向膜の材料としては、耐熱性、機械的強度、液晶との親和性等の各種特性が良好である点から、ポリアミック酸やポリイミドが一般に使用されている。
液晶配向剤において重合体成分は溶剤に溶解されており、当該液晶配向剤を基板に塗布し加熱することにより液晶配向膜が形成される。ここで、液晶配向剤の溶剤としては、重合体を均一に溶解させることを目的として、例えばN−メチル−2−ピロリドンやγ−ブチロラクトンなどの非プロトン性極性溶媒が一般に使用される。また、液晶配向剤の溶剤としては通常、これらポリアミック酸等の良溶媒と共に、液晶配向剤を基板に塗布する際の液晶配向剤の塗布性(印刷性)を良好にするために、例えばブチルセロソルブなどといった、表面張力が比較的低い貧溶媒が併用される(例えば、特許文献1や特許文献2参照)。
特開2010−97188号公報 特開2010−156934号公報
液晶配向剤は、製造してから出荷するまでの間、通常、ポリアミック酸やポリイミドの劣化を防ぐために極低温環境下で(例えば−15℃で)保管される。ところが、長期間低温で保管した液晶配向剤では、溶液中に析出物が発生することがある。また、一度析出した析出物は再溶解されにくく、液晶表示素子の製造プロセスにおいて印刷不良などの不具合を引き起こすおそれがある。このような析出物の発生の原因は定かではないが、液晶配向剤の溶剤成分として一般に使用されているブチルセロソルブが一因であると推測される。それ故に、基板に対する塗布性を良好にするための溶剤として、ブチルセロソルブに替わる新たな有機溶媒を見出すことが求められている。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、長期間の低温保管に対する保存安定性が良好であるとともに、基板に対する塗布性が良好な液晶配向剤を提供することを主たる目的とする。
本発明者らは、上記のような従来技術の課題を達成するべく鋭意検討した結果、液晶配向剤の重合体成分として特定の重合体を用い、溶剤成分の少なくとも一部として特定の溶剤を用いることにより上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明により以下の液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子が提供される。
本発明は第1の側面において、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体(A)と、溶剤と、を含有し、前記重合体(A)は、下記式(d−1)〜式(d−4)のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含むジアミンを用いて得られる重合体であり、前記溶剤は、下記式(b−1)〜式(b−3)のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種である特定溶剤(B)を含む液晶配向剤を提供する。
Figure 2014074886
(式(d−1)中、X及びXは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−OCO−又は−COO−であり、Yは、酸素原子又は硫黄原子であり、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜3のアルカンジイル基である。n1は0又は1であり、n2及びn3は、n1=0の場合、n2+n3=2を満たす整数であり、n1=1の場合、n2=n3=1である。式(d−2)中、Xは、単結合、−O−又は−S−であり、m1は0〜3の整数である。m2は、m1=0の場合に1〜12の整数であり、m1が1〜3の整数の場合にm2=2である。式(d−3)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状の1価の炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状の1価の炭化水素基であり、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。式(d−4)中、X及びXは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−COO−又は−OCO−であり、Rは、炭素数1〜3のアルカンジイル基である。aは0又は1であり、bは0〜2の整数であり、cは1〜20の整数であり、kは0又は1である。但し、a及びbが同時に0になることはない。)
Figure 2014074886
(式(b−1)中、R及びR10は、それぞれ独立に炭素数1〜3の1価の炭化水素基であり、Rは、炭素数2〜5のアルカンジイル基である。式(b−2)中、R11は、炭素数3〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基の炭素−炭素結合間に「−O−」を1つ有する1価の基、炭素数3〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換されてなる1価の基、又は炭素数3〜5の分岐状のアルキル基である。式(b−3)中、Xは、−C(OH)R−(但し、Rはメチル基又はエチル基である。)、−CO−又は−COO−*(但し、*はR12との結合手を示す。)であり、R12は、炭素数1〜4のアルキル基である。)
液晶配向剤の重合体成分の少なくとも一部として、上記の特定のジアミンを用いて得られる重合体(A)を用い、溶剤成分として上記の特定溶剤(B)を含むものとした場合、長期間、低温環境下で保管した場合にも配向剤中に析出物が発生しにくく、保存安定性が良好である。また、液晶配向剤の基板に対する塗布性も良好である。
本発明は第2の側面において、ポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体と、溶剤と、添加剤とを含有し、前記溶剤は、上記式(b−1)〜式(b−3)のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種である特定溶剤(B)を含み、前記添加剤として、分子内に1級アミノ基を1個と窒素含有芳香族複素環とを有し、かつ前記1級アミノ基が鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基に結合しているアミン化合物(C)を含有する液晶配向剤を提供する。
重合体成分の少なくとも一部として、ポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体(A)を含む液晶配向剤において、添加剤として上記アミン化合物(C)を含むものとした場合、液晶配向剤を長期間、低温環境下で保管した際に、上記アミン化合物(C)が配向剤中に析出するといった問題が生じることがある。この点、本発明の第2の側面における液晶配向剤によれば、溶剤成分として上記の特定溶剤(B)を含むものとすることにより、長期間、低温環境下で保管した場合にも配向剤中に析出物が発生しにくく、保存安定性が良好である。また、液晶配向剤の基板に対する塗布性も良好である。
上記第2の側面において、上記アミン化合物(C)を、下記式(c−1)で表される化合物とすることができる。
Figure 2014074886
(式(c−1)中、Aは、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基を有する2価の有機基であり、Aは、窒素含有芳香族複素環である。)
また、上記第2の側面において、上記重合体(A)を、カルボキシル基を有する重合体とすることが好ましい。この場合、上記重合体(A)が有するカルボキシル基の数を、上記重合体(A)の繰り返し単位あたり、平均値で0.1〜3個とすることが好ましい。また、上記重合体(A)が有するカルボキシル基1モルに対して、上記アミン化合物(C)を0.01〜2モル含むものとすることが好ましい。
本発明は別の一つの側面において、上記液晶配向剤により形成された液晶配向膜、及び当該液晶配向膜を具備する液晶表示素子を提供する。本発明の液晶配向膜は、上記第1の側面の液晶配向剤又は第2の側面の液晶配向剤を用いて形成されていることから、液晶配向剤を長期間、低温環境下で保管した場合にも塗布性(印刷性)が良好である。また、このような液晶配向膜を用いて液晶表示素子を製造する場合、製造プロセスにおいて印刷不良を減らすことができ、結果として製品の歩留まり向上を図ることができる。
本発明の液晶配向剤は、重合体成分として、ポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体(A)を含んでおり、当該重合体(A)が溶剤に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。以下、本発明の液晶配向剤について説明する。
≪重合体(A)≫
<ポリアミック酸>
本発明のポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得ることができる。
[テトラカルボン酸二無水物]
本発明におけるポリアミック酸を合成するのに用いるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。これらの具体例としては、
脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−シクロブ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、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−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、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、下記式(t−1)
Figure 2014074886
(式(t−1)中、X、X、X及びX10は、それぞれ独立に、単結合又はメチレン基であり、jは1〜3の整数である。)
で表される化合物などを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物などを;それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。なお、テトラカルボン酸二無水物は、上記のものを1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
ここで、上記式(t−1)で表される化合物としては、例えばビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[4.3.0]ノナン−2,4,7,9−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[4.4.0]デカン−2,4,7,9−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[4.4.0]デカン−2,4,8,10−テトラカルボン酸二無水物、トリシクロ[6.3.0.0<2,6>]ウンデカン−3,5,9,11−テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。上記式(t−1)で表される化合物としては、中でも、液晶配向の安定性の観点において、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物が好ましい。
本発明におけるポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物としては、上記の中でも、上記式(t−1)で表される化合物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物(以下、特定テトラカルボン酸二無水物ともいう。)を少なくとも使用することが好ましい。上記特定テトラカルボン酸二無水物を使用する場合、特定テトラカルボン酸二無水物の合計の使用量は、ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の全量に対して、10モル%以上であることが好ましく、20〜100モル%であることがより好ましい。
[ジアミン]
本発明におけるポリアミック酸の合成に使用するジアミンとしては、上記式(d−1)で表される化合物、上記式(d−2)で表される化合物、上記式(d−3)で表される化合物及び上記式(d−4)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種のジアミン(以下、「特定ジアミン」ともいう。)を含むことが好ましい。
(式(d−1)で表される化合物)
上記式(d−1)において、R及びRの炭素数1〜3のアルカンジイル基としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−2,3−ジイル基等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、メチレン基、エチレン基又はプロパン−1,3−ジイル基である。
及びXは、単結合、−O−、−S−、−OCO−又は−COO−である。なお、XとXは、同一でも異なっていてもよい。これらの中でも、単結合、−O−又は−S−であることが好ましい。
は、酸素原子又は硫黄原子である。好ましくは、酸素原子である。
式(d−1)で表される化合物が有する2つの一級アミノ基は、n1=0の場合、同一のベンゼン環に結合されていてもよいし、2つの異なるベンゼン環に1つずつ結合されていてもよい。一方、n1=1の場合、2つの一級アミノ基は、異なるベンゼン環にそれぞれ1つずつ結合されている。
ベンゼン環上の一級アミノ基の結合位置は特に限定しない。例えばベンゼン環上の一級アミノ基が1つである場合、その結合位置は、他の基に対して、2−位、3−位、4−位のいずれでもよく、3−位又は4−位であることが好ましく、4−位であることがより好ましい。また、ベンゼン環上の一級アミノ基が2つである場合、その結合位置は、他の基に対して、例えば2,4−位、2,5−位等が挙げられ、中でも2,4−位が好ましい。
一級アミノ基が結合するベンゼン環上の水素原子は、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、若しくは該炭化水素基上の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された1価の基、又はフッ素原子で置換されていてもよい。この場合の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケニル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数5〜10のアリール基(フェニル基、トリル基など)、炭素数5〜10のアラルキル基(ベンジル基など)等が挙げられる。
なお、本明細書における「炭化水素基」は、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。また、「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。なお、鎖状構造は飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。但し、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。
上記式(d−1)で表される化合物の好ましい具体例としては、n1=0である化合物として、例えば4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,4−ジアミノジフェニルアミン等を;n1=1である化合物として、例えば1,3−ビス(4−アミノベンジル)ウレア、1,3−ビス(4−アミノフェネチル)ウレア、1,3−ビス(3−アミノベンジル)ウレア、1−(4−アミノベンジル)−3−(4−アミノフェネチル)ウレア、1,3−ビス(2−(4−アミノフェノキシ)エチル)ウレア、1,3−ビス(3−(4−アミノフェノキシ)プロピル)ウレア、1,3−ビス(4−アミノベンジル)チオウレア、1,3−ビス(2−アミノベンジル)ウレア、1,3−ビス(2−アミノフェネチル)ウレア、1,3−ビス(2−(2−アミノベンゾイルオキシ)エチル)ウレア、1,3−ビス(3−(2−アミノベンゾイルオキシ)プロピル)ウレア等を;それぞれ挙げることができる。なお、上記式(d−1)で表される化合物としては、これらの化合物を1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(式(d−2)で表される化合物)
上記式(d−2)において、Xは、単結合、−O−又は−S−であり、好ましくは単結合又は−O−である。
m1=0の場合、m2は1〜12の整数である。この場合、得られる重合体の耐熱性を良好にする観点からすると、好ましくはm2が1〜10であり、より好ましくは1〜8である。また、良好な液晶配向性を保持しつつラビング耐性を良好にする観点では、m1=0であることが好ましく、液晶分子のプレチルト角を小さくする観点では、m1は1〜3の整数であることが好ましい。
ベンゼン環上の一級アミノ基の結合位置は特に限定しないが、各々の一級アミノ基が、他の基に対して3−位又は4−位であることが好ましく、4−位がより好ましい。なお、一級アミノ基が結合するベンゼン環上の水素原子は、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、若しくは該炭化水素基上の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された1価の基、又はフッ素原子で置換されていてもよい。
上記式(d−2)で表される化合物の好ましい具体例としては、例えばビス(4−アミノフェノキシ)メタン、ビス(4−アミノフェノキシ)エタン、ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、ビス(4−アミノフェノキシ)ヘキサン、ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン、ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン、ビス(4−アミノフェノキシ)デカン、ビス(4−アミノフェニル)メタン、ビス(4−アミノフェニル)エタン、ビス(4−アミノフェニル)プロパン、ビス(4−アミノフェニル)ブタン、ビス(4−アミノフェニル)ペンタン、ビス(4−アミノフェニル)ヘキサン、ビス(4−アミノフェニル)ヘプタン、ビス(4−アミノフェニル)オクタン、ビス(4−アミノフェニル)ノナン、ビス(4−アミノフェニル)デカン、1,3−ビス(4−アミノフェニルスルファニル)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェニルスルファニル)ブタン等を挙げることができる。なお、上記式(d−2)で表される化合物としては、これら例示の化合物を1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
(式(d−3)で表される化合物)
上記式(d−3)において、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状の1価の炭化水素基である。Rの具体例としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基などが挙げられる。Rの炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。Rは、鎖状炭化水素基であることが好ましく、炭素−炭素二重結合を含む鎖状炭化水素基であることがより好ましく、アルケニル基であることが更に好ましい。
は、水素原子又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状の1価の炭化水素基である。当該炭化水素基としては、炭素数1〜12の鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基、炭素数5〜12の芳香族炭化水素基を挙げることができ、その具体例としては、上記Rの説明で例示した基を挙げることができる。Rとしては、水素原子又は炭素数1〜12の鎖状炭化水素基であることが好ましい。また、Rにおける炭化水素基は、炭素数1〜6であることが好ましく、炭素数1〜3であることがより好ましい。
及びRは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であり、共に水素原子であることが好ましい。
上記式(d−3)のジアミノフェニル基において、2つの一級アミノ基の結合位置は特に限定しないが、ベンゼン環に結合するN−アリル構造を有する基に対して、2,4−位又は2,5−位であることが好ましく、2,4−位であることがより好ましい。なお、一級アミノ基が結合するベンゼン環上の水素原子は、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、若しくは該炭化水素基上の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された1価の基、又はフッ素原子で置換されていてもよい。
上記式(d−3)で表される化合物の好ましい具体例としては、例えば2,4−ジアミノ−N,N−ジアリルアニリン、2,5−ジアミノ−N,N−ジアリルアニリン、下記式(d−3−1)〜(d−3−3)のそれぞれで表される化合物等を挙げることができる。
Figure 2014074886
(式(d−4)で表される化合物)
式(d−4)において、「−X−(R−X−」で表される二価の基としては、炭素数1〜3のアルカンジイル基、*−O−、*−COO−又は*−O−C−O−(但し、「*」を付した結合手がジアミノフェニル基と結合する。)であることが好ましい。
基「−C2c+1」は、直鎖状であることが好ましく、その具体例としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基などを挙げることができる。
ジアミノフェニル基における2つの一級アミノ基は、基「X」に対して2,4−位又は3,5−位であることが好ましく、2,4−位であることがより好ましい。なお、一級アミノ基が結合するベンゼン環上の水素原子は、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、若しくは該炭化水素基上の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された1価の基、又はフッ素原子で置換されていてもよい。
上記式(d−4)で表される化合物の好ましい具体例としては、例えば下記式(d−4−1)〜(d−4−11)のそれぞれで表される化合物等を挙げることができる。
Figure 2014074886
本発明のポリアミック酸の合成に際し、特定ジアミンとしては、製造する液晶表示素子の駆動モードに応じて上記化合物の中から適宜選択して使用することができる。具体的には、上記特定ジアミンとして上記式(d−1)で表される化合物を用いることにより、FFS(Fringe Field Switching)型の液晶表示素子用に好適な液晶配向剤を製造することができる。また、上記式(d−2)で表される化合物及び上記式(d−3)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種を使用することにより、TN(Twisted Nematic)型の液晶表示素子用に好適な液晶配向剤を製造することができ、上記式(d−4)で表される化合物を使用することにより、垂直配向型の液晶表示素子用に好適な液晶配向剤を製造することができる。
(他のジアミン)
本発明におけるポリアミック酸を合成するために使用するジアミンとしては、上記の特定ジアミン以外の化合物(他のジアミン)を使用してもよい。当該他のジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサンなどを挙げることができる。これら他のジアミンの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばメタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、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などを;
脂環式ジアミンとして、例えば1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンなどを;
芳香族ジアミンとして、例えばp−フェニレンジアミン、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、1,5−ジアミノナフタレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,6−ジアミノピリジン、3,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリミジン、3,6−ジアミノアクリジン、3,6−ジアミノカルバゾール、N−メチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N−エチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N−フェニル−3,6−ジアミノカルバゾール、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−ベンジジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−N,N’−ジメチルベンジジン、1,4−ビス−(4−アミノフェニル)−ピペラジン、1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン、1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミン、3,5−ジアミノ安息香酸、コレスタニルオキシ−3,5−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−3,5−ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5−ジアミノ安息香酸コレステニル、3,5−ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6−ビス(4−アミノフェノキシ)コレスタン、4−(4’−トリフルオロメトキシベンゾイロキシ)シクロヘキシル−3,5−ジアミノベンゾエート、4−(4’−トリフルオロメチルベンゾイロキシ)シクロヘキシル−3,5−ジアミノベンゾエート、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ブチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェノキシ)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキサン、4−アミノベンジルアミン、3−アミノベンジルアミン、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;
ジアミノオルガノシロキサンとして、例えば、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサンなどを、それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。なお、これらの他のジアミンは、1種を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明の液晶配向剤中に、添加剤として下記に詳述する特定のアミン化合物(C)を含む場合、ポリアミック酸の合成に使用する上記他のジアミンの少なくとも一部として、カルボキシル基を有するジアミン(以下、「カルボキシル基含有ジアミン」ともいう。)を含むことが好ましい。当該カルボキシル基含有ジアミンは芳香族ジアミンであることが好ましく、具体的には、例えば下記式(e1−1)及び式(e1−2)のそれぞれで表される化合物などを挙げることができる。
Figure 2014074886
(式(e1−1)及び式(e1−2)中、R20は、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のアルコキシ基であり、Zは、単結合、酸素原子又は炭素数1〜3のアルカンジイル基である。r2、r5及びr6は、それぞれ独立に1又は2の整数であり、r1、r3及びr4は、それぞれ独立に0〜2の整数であり、r7及びr8は、それぞれ独立に、r7+r8=2を満たす0〜2の整数である。但し、r3+r5+r7≦5であり、r4+r6+r8≦5である。式中、複数のR20が存在する場合、それらR20は独立して上記定義を有する。)
式(e1−1)及び式(e1−2)について、R20における炭素数1〜10のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられ、これらは直鎖状であっても分岐状であってもよい。炭素数1〜10のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基などが挙げられる。
における炭素数1〜3のアルカンジイル基としては、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プレピレン基などを挙げることができる。
r1、r3及びr4は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
カルボキシル基含有ジアミンの具体例としては、下記式(e1−1)で表される化合物として、例えば3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸などを;下記式(e1−2)で表される化合物として、例えば4,4’−ジアミノビフェニル−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノビフェニル−2,2’−ジカルボン酸、3,3’−ジアミノビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、3,3’−ジアミノビフェニル−2,4’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルメタン−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノビフェニル−3−カルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルメタン−3−カルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルエタン−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルエタン−3−カルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3−カルボン酸などを;挙げることができる。
本発明におけるポリアミック酸を合成する際の特定ジアミンの使用量は、使用する化合物に応じて任意に設定することができる。例えば、上記式(d−1)で表される化合物を使用する場合、その使用量は、全ジアミンに対して、10モル%以上とすることが好ましく、30モル%以上とすることがより好ましい。また、上記式(d−2)で表される化合物を使用する場合、液晶分子に対して低い傾斜配向角を付与する観点から、その使用量は、全ジアミンに対して、10モル%以上とすることが好ましく、30モル%以上とすることがより好ましく、50モル%以上とすることが更に好ましい。
上記式(d−3)で表される化合物を使用する場合、電圧保持率の安定性を良好にする観点から、その使用量は、全ジアミンに対して、5モル%以上とすることが好ましく、10モル%以上とすることがより好ましい。また、上記式(d−4)で表される化合物を使用する場合、良好な配向性を付与する観点から、その使用量は、全ジアミンに対して、5モル%以上とすることが好ましく、10モル%以上とすることがより好ましい。なお、特定ジアミンとしては、上記で例示した化合物のうちの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記他のジアミンとしてカルボキシル基含有ジアミンを使用する場合、カルボキシル基含有ジアミンの使用量は、全ジアミンに対して、5モル%以上とすることが好ましく、10〜90モル%がより好ましく、10〜70モル%が更に好ましい。
TN型の液晶表示素子用の液晶配向剤を製造する場合、本発明におけるポリアミック酸の合成に供するモノマーとしては、液晶分子に対し適度な傾斜配向角を付与することを目的として、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンと共に、下記式(m−1)で表されるモノアミンを使用してもよい。
Figure 2014074886
(式(m−1)中、R23は、炭素数6〜20のアルキル基又はアルコキシ基であり、R24は2価の有機基であり、hは0又は1である。)
上記式(m−1)において、R23の炭素数6〜20のアルキル基としては、例えばヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられ、これらは直鎖状でも分岐状でもよい。炭素数6〜20のアルコキシ基としては、例えば、上記例示の炭素数6〜20のアルキル基が酸素原子に結合した基(−OR23)等が挙げられる。
24における2価の有機基としては、例えば2価の鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基などの2価の炭化水素基、炭化水素基における炭素−炭素結合間に、−O−、−CO−、−COO−、−S−などの官能基を有する基、複素環含有基などが挙げられる。中でも、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記式(m−1)で表されるモノアミンの好ましい具体例としては、例えばn−ヘキシルアミン、n−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、1,3−ジメチルブチルアミン、1,5−ジメチルヘキシルアミン、2−エチルへキシルアミン等の脂肪族モノアミン;p−アミノフェニルヘキサン、p−アミノフェニルオクタン、p−アミノフェニルドデカン、p−アミノフェニルヘキサデカン、p−アミノフェノキシオクタン、p−アミノフェノキシドデカン、p−アミノフェノキシヘキサデカン等の芳香族モノアミン;などが挙げられる。
上記モノアミンの使用割合は、製造した液晶セル内で遊離したモノアミンが表示特性に悪影響を及ぼすことを抑制する観点から、使用するテトラカルボン酸二無水物をaモル、ジアミンをbモル、モノアミンをcモルとした場合に「2(a−b)≧c>0」を満たすことが好ましい。
なお、上記式(m−1)で表されるモノアミンは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応後、その反応生成物に対して反応、重合させてもよいし、あるいはテトラカルボン酸二無水物とジアミンとモノアミンとの三成分を同時に反応、重合させてもよい。
[分子量調節剤]
ポリアミック酸を合成するに際して、上記の如きテトラカルボン酸二無水物及びジアミンとともに、適当な分子量調節剤を用いて末端修飾型の重合体を合成することとしてもよい。かかる末端修飾型の重合体とすることにより、本発明の効果を損なうことなく液晶配向剤の塗布性(印刷性)をさらに改善することができる。
分子量調節剤としては、例えば酸一無水物、モノアミン化合物、モノイソシアネート化合物などを挙げることができる。これらの具体例としては、酸一無水物として、例えば無水マレイン酸、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などを;モノアミン化合物として、例えばアニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、上記式(m−1)で表される化合物などを;モノイソシアネート化合物として、例えばフェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどを、それぞれ挙げることができる。
分子量調節剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100重量部に対して、20重量部以下とすることが好ましく、10重量部以下とすることがより好ましい。
<ポリアミック酸の合成>
本発明におけるポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2〜2当量となる割合が好ましく、0.3〜1.2当量となる割合がより好ましい。
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は−20℃〜150℃が好ましく、0〜100℃がより好ましい。また、反応時間は0.1〜24時間が好ましく、0.5〜12時間がより好ましい。
ここで、有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等が挙げられる。
これら有機溶媒の具体例としては、上記非プロトン性極性溶媒として、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチル−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を;上記フェノール系溶媒として、例えば、フェノール、m−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノールなどを;
上記アルコールとして、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などを;上記ケトンとして、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどを;上記エステルとして、例えば、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレートなどを;
上記エーテルとして、例えば、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−n−ブチルエーテル、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モノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン、ジイソペンチルエーテルなどを;
上記ハロゲン化炭化水素として、例えば、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−ジクロルベンゼンなどを;上記炭化水素として、例えば、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;それぞれ挙げることができる。
これらの有機溶媒のうち、非プロトン性極性溶媒及びフェノール系溶媒よりなる群(有機溶媒A)から選択される一種以上、又は、有機溶媒Aから選択される一種以上と、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素よりなる群(有機溶媒B)から選択される一種以上との混合物を使用することが好ましい。後者の場合、有機溶媒Bの使用割合は、有機溶媒A及び有機溶媒Bの合計量に対して、好ましくは50重量%以下であり、より好ましくは40重量%以下であり、更に好ましくは30重量%以下である。
有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して0.1〜50重量%になるような量とすることが好ましい。
以上のようにして、ポリアミック酸を溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。ポリアミック酸を脱水閉環してポリイミドとする場合には、上記反応溶液をそのまま脱水閉環反応に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで脱水閉環反応に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで脱水閉環反応に供してもよい。ポリアミック酸の単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。
<ポリイミド>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドは、上記の如くして合成されたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。
上記ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造が併存する部分イミド化物であってもよい。本発明におけるポリイミドは、そのイミド化率が30%以上であることが好ましく、40〜99%であることがより好ましく、50〜99%であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
ポリアミック酸の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸を加熱する方法により、又はポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。このうち、後者の方法によることが好ましい。
上記ポリアミック酸の溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、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。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の1モルに対して0.01〜20モルとすることが好ましい。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、トリエチルアミン等の3級アミンを用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01〜10モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0〜180℃であり、より好ましくは10〜150℃である。反応時間は、好ましくは1.0〜120時間であり、より好ましくは2.0〜30時間である。
このようにしてポリイミドを含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液から脱水剤及び脱水閉環触媒を除いたうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、ポリイミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリイミドを精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。これらの精製操作は公知の方法に従って行うことができる。
<ポリアミック酸エステル>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記合成反応により得られたポリアミック酸と、水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ基含有化合物等とを反応させることにより合成する方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、によって得ることができる。
ここで、方法[I]で使用する水酸基含有化合物としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;フェノール、クレゾール等のフェノール類などが挙げられる。また、ハロゲン化物としては、例えば臭化メチル、臭化エチル、臭化ステアリル、塩化メチル、塩化ステアリル、1,1,1−トリフルオロ−2−ヨードエタン等が挙げられ、エポキシ基含有化合物としては、例えばプロピレンオキシド等が挙げられる。方法[II]で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、例えば上記ポリアミック酸の合成で例示したテトラカルボン酸二無水物を上記のアルコール類を用いて開環することにより得ることができる。また、方法[III]で使用するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、上記の如くして得たテトラカルボン酸ジエステルを、塩化チオニル等の適当な塩素化剤と反応させることにより得ることができる。方法[II]及び[III]で使用するジアミンとしては、上記ポリアミック酸の合成で例示したジアミン等を用いることができる。なお、ポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。
<溶液粘度及び重量平均分子量>
以上のようにして得られるポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルは、これを濃度10重量%の溶液としたときに、10〜800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えばγ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなど)を用いて調製した濃度10重量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
還元粘度は、均一な塗膜を形成することができる範囲であれば特に限定されないが、0.05〜3.0dl/gであることが好ましく、0.1〜2.5dl/gであることがより好ましく、0.3〜1.5dl/gであることが更に好ましい。
本発明の液晶配向剤に含有させるポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルについて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、500〜100,000であることが好ましく、1,000〜50,000であることがより好ましい。
≪溶剤≫
本発明の液晶配向剤は、溶剤成分として、上記式(b−1)で表される化合物、上記式(b−2)で表される化合物及び上記式(b−3)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の有機溶媒(特定溶剤(B))を含有する。このような特定溶剤(B)を液晶配向剤中に含有させることにより、液晶配向剤の基板に対する塗布性及び液晶配向剤の保存安定性を良好にすることができる。
[特定溶剤(B)]
(式(b−1)で表される化合物)
上記式(b−1)で表される化合物について、R及びR10における炭素数1〜3の1価の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜3のアルキル基;ビニル基、アリル基等の炭素数2又は3の1価の不飽和炭化水素基;などを挙げることができる。これらの中でも、R及びR10はメチル基又はエチル基であることが好ましい。なお、R及びR10は互いに同一でも異なっていてもよい。
の炭素数2〜5のアルカンジイル基は、例えばエチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基等を挙げることができる。
上記式(b−1)で表される化合物の好ましい具体例としては、例えばエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート等のアルキレングリコールジアセテートを挙げることができる。中でもプロピレングリコールジアセテートを好ましく用いることができる。上記式(b−1)で表される化合物としては、上記のものを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(式(b−2)で表される化合物)
上記式(b−2)で表される化合物は、2つのR11がそれぞれ酸素原子に結合した構造を有する。このような化合物としては、R11が、炭素数3〜5のアルキル基の炭素−炭素結合間に「−O−」を1つ有する1価の基である化合物の具体例として、例えば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等を;R11が、炭素数3〜5のアルキル基の水素原子が水酸基で置換されてなる1価の基である化合物の具体例として、例えばジプロピレングリコール等を;R11が分岐状のアルキル基である化合物の具体例として、例えばジイソプロピルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル等を;それぞれ挙げることができる。上記式(b−2)で表される化合物としては、これらの中でも、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びジイソペンチルエーテルのうち少なくともいずれか一種であることが好ましい。なお、上記式(b−2)で表される化合物としては、上記のものを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(式(b−3)で表される化合物)
上記式(b−3)におけるXは、基「−C(OH)R−」であることが好ましく、基「−C(OH)(CH)−」であることがより好ましい。また、R12の炭素数1〜4のアルキル基は直鎖状であっても分岐状であってもよく、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
上記式(b−3)で表される化合物の好ましい具体例としては、例えばダイアセトンアルコール、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル等を挙げることができ、特にダイアセトンアルコールを好ましく用いることができる。なお、上記式(b−3)で表される化合物としては、上記のものを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
特定溶剤(B)としては、中でも上記式(b−1)で表される化合物及び上記式(b−3)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、上記式(b−3)で表される化合物であることがより好ましい。
特定溶剤(B)の使用量は、重合体の析出を抑えつつ基板への塗布性(印刷性)を良好にするといった効果を十分に得る観点から、液晶配向剤に含有される溶剤の全体量に対して、1〜70重量%であることが好ましく、3〜65重量%であることがより好ましく、5〜60重量%であることが更に好ましい。なお、特定溶剤(B)としては、上記のものを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
(その他の溶剤)
本発明の液晶配向剤は、溶剤成分として、上記特定溶剤(B)以外のその他の溶剤を含有していることが好ましい。当該その他の溶剤としては、本発明の液晶配向剤に含有される重合体(A)を溶解可能な溶媒(以下、「第1溶剤」ともいう。)、当該重合体(A)の貧溶媒であって上記特定溶剤(B)以外の有機溶媒などを挙げることができる。
上記第1溶剤としては、上記重合体(A)の良溶媒であればよく、その好ましい具体例としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−ペンチル−2−ピロリドン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m−クレゾール等が挙げられる。なお、第1溶剤は、上記のものを1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
また、上記重合体(A)の貧溶媒であって上記特定溶剤(B)以外の有機溶媒としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、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(ブチルセロソルブ)、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPM)、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。当該有機溶媒は、上記のものを1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。なお、以下では、上記重合体(A)の貧溶媒であって上記特定溶剤(B)以外の有機溶媒及び上記特定溶剤(B)よりなる群を「第2溶剤」ともいう。
上記その他の溶剤のうち、上記第1溶剤の含有割合は、重合体(A)の析出を抑制する観点から、液晶配向剤に含まれる溶剤の全体量に対して、好ましくは5重量%以上であり、より好ましくは10重量%以上であり、更に好ましくは20重量%以上である。また、上記第1溶剤の含有割合の上限値については、上記特定溶剤(B)の添加による効果を好適に得る観点から、液晶配向剤に含まれる溶剤の全体量に対して、好ましくは95重量%以下であり、より好ましくは90重量%以下であり、更に好ましくは85重量%以下である。
上記第2溶剤のうち上記特定溶剤(B)以外の有機溶媒の含有割合は、液晶配向剤に含まれる溶剤の全体量に対して、好ましくは80重量%以下であり、より好ましくは70重量%以下であり、更に好ましくは50重量%以下であり、特に好ましくは30重量%以下である。
第1溶剤と第2溶剤との比率は、基板への塗布性を良好にする観点から、第1溶剤の使用量に対する第2溶剤の使用量を、0.03倍(重量)以上とすることが好ましく、0.05倍(重量)以上とすることがより好ましい。また、重合体の析出を抑制する観点から、2.5倍(重量)以下とすることが好ましく、2.0倍(重量)以下とすることがより好ましい。
本発明の液晶配向剤は、溶剤としてブチルセロソルブを実質的に含んでいないことが好ましい。ブチルセロソルブは、液晶配向剤の基板に対する塗布性を向上させる溶剤成分として、従来、液晶配向剤の調製に際し一般に使用されている。ところが、ブチルセロソルブを使用した場合、長期間、例えば−15℃以下の極低温環境下で保管した際に、液晶配向剤中に析出物が発生しやすい傾向がある。また、低温保管した製品については、ドライアイス中で保管された状態で輸送されることがあり、更に低い温度(例えば−20℃以下)に曝されることも多い。そうした場合、液晶配向剤中で析出物がより発生しやすくなる。これに対し、特定溶剤(B)は、液晶配向剤を長期間低温で保管した場合にも、液晶配向剤中に析出物が発生しにくく、液晶配向剤に対し優れた保存安定性を付与することが可能である。また、上記特定溶剤(B)は、液晶配向剤に対して優れた塗布性を付与することから、ブチルセロソルブの代替品として有用である。
なお、本明細書において「ブチルセロソルブを実質的に含んでいない」とは、ブチルセロソルブの含有割合が、液晶配向剤に含まれる溶剤の全体量に対して、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、更に好ましくは0.5重量%以下であることを意味する。
《その他の成分》
本発明の液晶配向剤は、上記の如き重合体(A)及び溶剤を含有するが、必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。かかるその他の成分としては、例えば、上記重合体(A)以外のその他の重合体、分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する化合物(以下、「エポキシ基含有化合物」という)、官能性シラン化合物、上記アミン化合物(C)等を挙げることができる。
[その他の重合体]
上記その他の重合体は、溶液特性や電気的特性の改善のために使用することができる。かかるその他の重合体としては、例えば、上記特定ジアミンを含まないジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミック酸及び該ポリアミック酸を脱水閉環して得られるポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。当該その他の重合体を液晶配向剤に添加する場合、その配合比率は、該組成物中の全重合体量に対して、50重量%以下が好ましく、0.1〜40重量%がより好ましく、0.1〜30重量%が更に好ましい。
[エポキシ基含有化合物]
エポキシ基含有化合物は、液晶配向膜における基板表面との接着性を向上させるために使用することができる。ここで、エポキシ基含有化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジ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、トリメチロールプロパントリ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、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N−ジグリシジル−ベンジルアミン、N,N−ジグリシジル−アミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジル−シクロヘキシルアミン等を挙げることができる。
これらエポキシ化合物を液晶配向剤に添加する場合、その配合比率は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して40重量部以下が好ましく、0.1〜30重量部がより好ましい。
[官能性シラン化合物]
上記官能性シラン化合物は、液晶配向剤の印刷性の向上を目的として使用することができる。このような官能性シラン化合物としては、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−トリエ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−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノナン酸メチル、N−ベンジル−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メトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
これら官能性シラン化合物を液晶配向剤に添加する場合、その配合比率は、重合体の合計100重量部に対して2重量部以下が好ましく、0.02〜0.2重量部がより好ましい。
[アミン化合物(C)]
上記アミン化合物(C)は、1級アミノ基を1個と窒素含有芳香族複素環とを有し、かつ当該1級アミノ基が、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基に結合した構造を有する化合物である。当該アミン化合物(C)は、液晶表示素子の電気的特性(例えば、電圧保持率や残留電荷の緩和速度など)を改善すること等を目的として使用することができる。
上記アミン化合物(C)における窒素含有芳香族複素環は、環骨格中に窒素原子を1つ以上含む芳香環であればよい。したがって、環骨格中には、ヘテロ原子として窒素原子のみを含んでいてもよいし、窒素原子と、窒素原子以外のヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子など)とを含んでいてもよい。当該窒素含有芳香族複素環の具体例としては、例えばピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、プリン環、キノリン環、イソキノリン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、フタラジン環、トリアジン環、アゼピン環、ジアゼピン環、アクリジン環、フェナジン環、フェナントロリン環、オキサゾール環、チアゾール環、カルバゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環、フェノチアジン環、オキサジアゾール環等が挙げられる。また、当該窒素含有芳香族複素環は、上記例示した環を構成する炭素原子に置換基が導入されたものであってもよい。当該置換基としては、例えばハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
上記アミン化合物(C)における鎖状炭化水素基としては、炭素数1〜20であることが好ましく、炭素数1〜15であることがより好ましく、炭素数1〜10であることが更に好ましい。なお、当該鎖状炭化水素基は、直鎖状でも分岐状でもよく、飽和でも不飽和でもよい。また、上記アミン化合物(C)における脂環式炭化水素基としては、炭素数3〜20であることが好ましく、炭素数3〜15であることがより好ましく、炭素数3〜10であることが更に好ましい。
上記アミン化合物(C)としては、下記式(c−1)で表される化合物を好ましく使用することができる。
Figure 2014074886
(式(c−1)中、Aは、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基を有する2価の有機基であり、Aは、窒素含有芳香族複素環である。)
上記式(c−1)について、Aにおける2価の有機基としては、例えば、2価の鎖状炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、−O−R21−、−CO−R21−(但し、R21は、2価の鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基である。)等が挙げられる。また、当該2価の有機基としては、2価の鎖状炭化水素基又は2価の脂環式炭化水素基における炭素−炭素結合間に、−O−、−NH−、−CO−O−、−CO−NH−、−CO−、−S−、−S(O)−、−Si(CH−、−O−Si(CH−、−O−Si(CH−O−、フェニレン基等の芳香族炭化水素基、ピリジニレン基等の複素環基などを有する2価の基;2価の鎖状炭化水素基又は2価の脂環式炭化水素基における少なくとも1つの水素原子が、フッ素原子や塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、フェニル基等の芳香族炭化水素基、水酸基、ハロゲン化アルキル基等で置換されてなる2価の基;などであってもよい。
具体的には、Aにおける鎖状炭化水素基としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、オクタデシレン基、イコシレン基、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、エチニレン基、プロピニレン基などを;2価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基、シクロヘキセニレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロウンデシレン基、シクロドデシレン基、シクロトリデシレン基、シクロテトラデシレン基、シクロペンタデシレン基、シクロオクタデシレン基、シクロイコシレン基、ビシクロへキシレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基などを;それぞれ挙げることができる。
としては、上記の中でも、鎖状炭化水素基を有する2価の有機基であることが好ましく、2価の鎖状炭化水素基であることがより好ましい。
における2価の有機基としては、炭素数1〜20であることが好ましく、炭素数1〜15であることがより好ましく、炭素数1〜10であることが更に好ましい。
の窒素含有芳香族複素環としては、上記の説明を適用することができる。
上記アミン化合物(C)の具体例としては、例えば下記式(c−1−1)〜(c−1−32)のそれぞれで表される化合物などが挙げられる。なお、上記アミン化合物(C)としては、これらのうちの一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
Figure 2014074886
Figure 2014074886
上記アミン化合物(C)を液晶配向剤中に添加する場合、その配合比率は、当該アミン化合物(C)の添加による効果を好適に得る観点から、重合体の合計100重量部に対して、1重量部以上とすることが好ましく、2重量部以上とすることがより好ましい。また、液晶配向剤の安定性を損なわないという観点において、重合体の合計100重量部に対して、20重量部以下とすることが好ましく、15重量部以下とすることがより好ましい。
なお、液晶配向剤に含有させるその他の添加剤としては、上記のほか、分子内に少なくとも一つのオキセタニル基を有する化合物や、酸化防止剤などを使用することができる。
本発明の液晶配向剤中に、添加剤として上記アミン化合物(C)を含有させる場合、液晶表示素子の電気的特性の改善を好適に行うことができる点において、上記重合体(A)がカルボキシル基を有していることが好ましい。また、当該重合体(A)が有するカルボキシル基の数は、重合体(A)の繰り返し単位あたり、平均値で0.1〜3個とすることが好ましく、0.3〜2個とすることがより好ましく、0.5〜1.8個とすることが更に好ましい。
重合体(A)が有するカルボキシル基の数を調整する方法は特に限定せず、例えば、(i)ポリイミドのイミド化率を調整することにより行う方法、(ii)重合体(A)の合成に用いるジアミンのカルボキシル基含有量を調整することにより行う方法、などが挙げられる。また、上記(i)と(ii)とを併用することにより行ってもよい。重合体(A)のイミド化率の自由度を高める点からすると、上記(ii)の方法を用いることが好ましい。
カルボキシル基を有する重合体(A)及び上記アミン化合物(C)を本発明の液晶配向剤中に含有させる場合、アミン化合物(C)の含有割合は、重合体(A)が有するカルボキシル基1モルに対して、0,01〜2モル含むものとすることが好ましく、0.05〜1モル含むものとすることがより好ましく、0.08〜0.8モル含むものとすることが更に好ましい。
本発明の液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1〜10重量%の範囲である。すなわち、本発明の液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより、液晶配向膜である塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成されるが、このとき、固形分濃度が1重量%未満である場合には、塗膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜を得にくい。一方、固形分濃度が10重量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜を得にくく、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布特性が劣るものとなる。
特に好ましい固形分濃度の範囲は、基板に液晶配向剤を塗布する際に用いる方法によって異なる。例えばスピンコート法による場合には固形分濃度1.5〜4.5重量%の範囲が特に好ましい。オフセット印刷法による場合には、固形分濃度を3〜9重量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12〜50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1〜8重量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3〜20mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。本発明の液晶配向剤を調製する際の温度は、好ましくは10〜50℃であり、より好ましくは20〜30℃である。
<液晶配向膜及び液晶表示素子>
本発明の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成される。また、本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を具備する。本発明の液晶表示素子を適用する駆動モードは特に限定せず、TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、MVA型などの種々の駆動モードに適用することができる。以下に、本発明の液晶表示素子の製造方法を説明するとともに、その説明の中で本発明の液晶配向膜の製造方法について説明する。
本発明の液晶表示素子は、例えば以下の(1)〜(3)の工程により製造することができる。工程(1)は、所望の駆動モードによって使用基板が異なる。工程(2)及び(3)は各駆動モードに共通である。
[工程(1):塗膜の形成]
先ず基板上に本発明の液晶配向剤を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。
(1−1)TN型、STN型又はVA型液晶表示素子を製造する場合、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、本発明の液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。ここで、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、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In−SnO)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後にフォト・エッチングによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法などによることができる。液晶配向剤の塗布に際しては、基板表面及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、基板表面のうち塗膜を形成するべき面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
液晶配向剤の塗布後、塗布した配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30〜200℃であり、より好ましくは40〜150℃であり、特に好ましくは40〜100℃である。プレベーク時間は好ましくは0.25〜10分であり、より好ましくは0.5〜5分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。この焼成(ポストベーク)温度は、好ましくは80〜300℃であり、より好ましくは120〜250℃である。ポストベーク時間は好ましくは5〜200分であり、より好ましくは10〜100分である。このようにして、形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001〜1μmであり、より好ましくは0.005〜0.5μmである。
(1−2)IPS型又はFFS型液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに、本発明の液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板及び透明導電膜の材質、塗布方法、塗布後の加熱条件、透明導電膜又は金属膜のパターニング方法、基板の前処理ならびに形成される塗膜の好ましい膜厚については上記(1−1)と同様である。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。
上記(1−1)及び(1−2)のいずれの場合も、基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって配向膜となる塗膜が形成される。このとき、本発明の液晶配向剤に含有される重合体が、ポリアミック酸であるか、又はイミド環構造とアミック酸構造とを有するイミド化重合体である場合には、塗膜形成後に更に加熱することによって脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。
[工程(2):ラビング処理]
TN型、STN型、IPS型又はFFS型液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1)で形成した塗膜を、例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦るラビング処理を施す。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。一方、VA型液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1)で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対しラビング処理を施してもよい。
なお、ラビング処理後の液晶配向膜に対して、更に、液晶配向膜の一部に紫外線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成した上で先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにしてもよい。この場合、得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。
[工程(3):液晶セルの構築]
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。
第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面およびシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより、液晶セルを製造することができる。また、第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール材を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより、液晶セルを製造することができる。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。
液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましく、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を用いることができる。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;商品名「C−15」、「CB−15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤;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などを、添加して使用してもよい。
そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わ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」と称される偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。なお、塗膜に対してラビング処理を行った場合には、2枚の基板は、各塗膜におけるラビング方向が互いに所定の角度、例えば直交又は逆平行となるように対向配置される。
本発明の液晶表示素子は、種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビなどの表示装置に用いることができる。
以下、本発明を実施例により更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。
以下の実施例及び比較例において、重合体溶液中のポリイミドのイミド化率及び重合体の重量平均分子量Mwは以下の方法により測定した。
[ポリイミドのイミド化率]
ポリイミドの溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温でH−NMRを測定した。得られたH−NMRスペクトルから、下記数式(x)によりイミド化率[%]を求めた。
イミド化率[%]=(1−A/A×α)×100 …(x)
(数式(x)中、Aは化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、Aはその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
[重合体の重量平均分子量]
重量平均分子量Mwは、以下の条件におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算値である。
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGRCXLII
溶剤:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm
[実施例1]
撹拌装置及び窒素導入管付きの50ml四つ口フラスコに、ジアミンとして1,3−ビス(4−アミノフェネチル)ウレア(BAPU) 0.60g(2.0mmol)、及びp−フェニレンジアミン(p−PDA) 1.95g(18.0mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)30gを加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、テトラカルボン酸二無水物として1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA) 3.70g(18.9mmol)を添加し、更に固形分濃度が12重量%になるようにNMPを加え、窒素雰囲気下、室温で4時間撹拌してポリアミック酸(PA−1)の溶液を得た。
このポリアミック酸溶液16.24gに、NMP9.94g及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)6.54gを加え(NMP:DAA=60:40(重量比))、ポリアミック酸濃度が6.0重量%の液晶配向剤(S1)を得た。
[実施例2〜4及び比較例1]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例1と同様にして液晶配向剤(S2)〜(S4)、(R1)を得た。
[実施例5]
テトラカルボン酸二無水物としてCBDA 19.2g(0.098mol)、ジアミンとして1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン24.2g(0.1mol)をNMP343.5gに溶解し、室温で10時間反応させた。重合反応は容易かつ均一に進行し、ポリアミック酸(PA−2)を得た。このポリアミック酸(PA−2)のNMP溶液に、特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)336.4gを加え(NMP:DAA=50:50(重量比))、ポリアミック酸濃度が6.0重量%の液晶配向剤(S5)を得た。
[実施例6〜8及び比較例2]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例5と同様にして液晶配向剤(S6)〜(S8)、(R2)を得た。
[実施例9]
テトラカルボン酸二無水物としてCBDA 19.61g(0.1mol)、及びジアミンとして4,4’−ジアミノジフェニルアミン(4,4’DADPA)18.73g(0.094mol)をNMP345.1g中で混合し、室温で5時間反応させた。重合反応は容易かつ均一に進行し、ポリアミック酸(PA−3)を得た。このポリアミック酸(PA−3)のNMP溶液に、特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)88.89gを加え(NMP:DAA=80:20(重量比))、ポリアミック酸濃度が6.0重量%の液晶配向剤(S9)を得た。
[実施例10〜12及び比較例3]
液晶配向剤の調製に使用する溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例9と同様にして液晶配向剤(S10)〜(S12)、(R3)を得た。
[実施例13]
ジアミンとしてp−PDA 6.5g(0.06mol)及び4−(4−トランス−n−ヘプチルシクロヘキシル)フェノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン(PCH7DAB、上記式(d−4−3)で表される化合物)15.22g(0.04mol)をNMP165gに溶解し、これにテトラカルボン酸二無水物としてCBDA 19.41g(0.099mol)を添加し、室温で24時間反応させ、ポリアミック酸(PA−4)を含む溶液を得た。得られたポリアミック酸(PA−4)の重量平均分子量(Mw)は40,000であった。この溶液30gに、NMP50g及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)20gを加え(NMP:DAA=80:20(重量比))、充分撹拌して均一な溶液とし、濃度6.0重量%の液晶配向剤(S13)を得た。
[実施例14〜16及び比較例4]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例13と同様にして液晶配向剤(S14)〜(S16)、(R4)を得た。
[実施例17]
ジアミンとしてp−PDA 1.46g(13.5mmol)、及び1,3−ジアミノ−4−{4−[トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェノキシ}ベンゼン(PBCH5DAB、上記式(d−4−2)で表される化合物)0.65g(1.50mmol)をNMP20.0g中で混合し、テトラカルボン酸二無水物としてCBDA 2.85g(14.5mmol)を加えるとともに、NMP24.7gを加え、25℃で5時間反応させてポリアミック酸(PA−5)を含む溶液を得た。次いで、得られたポリアミック酸溶液40.0gにNMP10.7g及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)16.0gを加え(NMP:DAA=75:25(重量比))、1時間撹拌することにより、ポリアミック酸濃度が6重量%の液晶配向剤(S17)を得た。
[実施例18〜20及び比較例5]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例17と同様にして液晶配向剤(S18)〜(S20)、(R5)を得た。
[実施例21]
テトラカルボン酸二無水物としてCBDA 2.58g(13.1mmol)、ジアミンとしてPCH7DAB 5.0g(13.1mmol)をNMP43gに溶解し、20℃で4時間撹拌し反応させてポリアミック酸(PA−6)を含む溶液を調製した。次いで、得られたポリアミック酸(PA−6)のNMP溶液に、特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)75.8gを加え(NMP:DAA=35:65(重量比))、固形分濃度が6.0重量%の液晶配向剤(S21)を得た。
[実施例22〜24及び比較例6]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例21と同様にして液晶配向剤(S22)〜(S24)、(R6)を得た。
[実施例25]
テトラカルボン酸二無水物としてピロメリット酸二無水物(PMDA)8.724g(0.04mol)、ジアミンとしてp−PDA 2.877g(0.0266mol)及びPCH7DAB 4.567g(0.012mol)をNMP91.6g中、室温で3時間反応させ、ポリアミック酸(PA−7)を含む溶液を調製した。このポリアミック酸溶液25gに、NMP20g及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)30gを添加して(NMP:DAA=60:40(重量比))、固形分濃度5.0重量%のポリアミック酸溶液を調製し、液晶配向剤(S25)とした。
[実施例26〜28及び比較例7]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例25と同様にして液晶配向剤(S26)〜(S28)、(R7)を得た。
[実施例29]
ジアミンとして2,4−ジアミノ−N,N−ジアリルアニリン14.64g(0.072mol)、モノアミンとしてn−ドデシルアミン2.96g(0.016mol)、及びテトラカルボン酸二無水物としてCBDA 15.69g(0.08mol)をNMP300g中、室温で4時間反応させ、ポリアミック酸中間体(PA−8)を含む溶液を調製した。このポリアミック酸中間体のNMP溶液に、特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)221.5gを加え(NMP:DAA=60:40(重量比))、固形分濃度6.0重量%の液晶配向剤(S29)を得た。
[実施例30〜32及び比較例8]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例29と同様にして液晶配向剤(S30)〜(S32)、(R8)を得た。
[実施例33]
テトラカルボン酸二無水物としてビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物(BODA)4.50g(0.018mol)、ジアミンとしてPCH7DAB 0.68g(0.0018mol)及びp−PDA 1.75g(0.0162mol)をNMP39.3g中、室温で反応させた後、さらに40℃で43時間反応させた。このポリアミック酸溶液42gにNMPを加えて1重量%の溶液を調製し、これにイミド化触媒として、無水酢酸4.18g、ピリジン6.48gを加え、室温で30分、120℃で2時間反応させた。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、白色のポリイミド粉末を得た。得られたポリイミド粉末(ポリイミド(PI−1))のイミド化率を測定したところ、72%であった。この粉末0.6gを、NMP4.7g及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)4.7gに溶解させ(NMP:DAA=50:50(重量比))、固形分濃度6.0重量%の液晶配向剤(S33)を得た。
[実施例34〜36及び比較例9]
液晶配向剤の調製に使用する第2溶剤の種類を下記表1の通り変更した点以外は上記実施例33と同様にして液晶配向剤(S34)〜(S36)、(R9)を得た。
[実施例37]
テトラカルボン酸二無水物としてビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物(BODA)4.50g(0.018mol)、ジアミンとしてPBCH5DAB 2.34g(0.0054mol)及び3,5−ジアミノ安息香酸(35DAB)1.92g(0.0126mol)をNMP26.3g中、室温で反応させた後、さらに40℃で43時間反応させた。このポリアミック酸溶液30gにNMPを加えて6重量%の溶液を調製し、これにイミド化触媒として、無水酢酸2.4g、ピリジン1.8gを加え、室温で30分、110℃で4時間反応させた。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、白色のポリイミド粉末を得た。得られたポリイミド粉末(ポリイミド(PI−2))のイミド化率を測定したところ、72%であった。この粉末0.6gを、第1溶剤としてNMP及び3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D1)、並びに特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)の混合溶媒に溶解させ、ポリアミック酸濃度6.0重量%の溶液とした。この溶液に、3−アミノメチルピリジン(3−AMP)の7.5重量%NMP溶液0.4g(3−AMPとして0.03gに相当)を添加し、50℃で15時間撹拌することにより液晶配向剤(S37)を得た。なお、液晶配向剤の溶剤組成が、NMP:D1:DAA=30:20:50(重量比)となるように液晶配向剤を調製した。
[実施例38]
ポリアミック酸の合成に使用するPBCH5DABの量を3.90g(0.0090mol)、3,5−ジアミノ安息香酸の量を1.37g(0.0090mol)に変更した点以外は実施例37と同様の操作を行い、ポリアミック酸溶液を得た。また、得られたポリアミック酸溶液を用いて実施例37と同様の操作を行い、ポリイミド粉末を得た。得られたポリイミド粉末(ポリイミド(PI−3))のイミド化率を測定したところ、74%であった。この粉末0.6gを、第1溶剤としてNMP及び3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D2)、並びに特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)の混合溶媒に溶解させ、ポリアミック酸濃度6.0重量%の溶液とした。この溶液に、3−アミノメチルピリジン(3−AMP)の7.5重量%NMP溶液0.8g(3−AMPとして0.06gに相当)を添加し、50℃で15時間撹拌することにより液晶配向剤(S38)を得た。なお、液晶配向剤の溶剤組成が、NMP:D2:DAA=30:30:40(重量比)となるように液晶配向剤を調製した。
[実施例39]
上記実施例1と同様にしてポリアミック酸(PA−1)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤として3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D1)及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)の混合溶媒に溶解させ(D1:DAA=60:40(重量比))、固形分濃度6.0重量%の液晶配向剤(S39)を得た。
[実施例40]
上記実施例5と同様にしてポリアミック酸(PA−2)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤として3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D2)及び特定溶剤(B)としてジエチレングリコールジエチルエーテル(DEDG)の混合溶媒に溶解させ(D2:DEDG=50:50(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S40)を得た。
[実施例41]
上記実施例9と同様にしてポリアミック酸(PA−3)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤としてNMP及び3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D1)、並びに特定溶剤(B)としてジイソペンチルエーテル(DIPE)の混合溶媒に溶解させ(NMP:D1:DIPE=40:40:20(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S41)を得た。
[実施例42]
上記実施例13と同様にしてポリアミック酸(PA−4)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤としてNMP及び3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D2)、並びに特定溶剤(B)としてプロピレングリコールジアセテート(PG−AC)の混合溶媒に溶解させ(NMP:D2:PG−AC=40:40:20(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S42)を得た。
[実施例43]
上記実施例17と同様にしてポリアミック酸(PA−5)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤として3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D1)及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)の混合溶媒に溶解させ(D1:DAA=75:25(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S43)を得た。
[実施例44]
上記実施例21と同様にしてポリアミック酸(PA−6)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤として3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D2)及び特定溶剤(B)としてジエチレングリコールジエチルエーテル(DEDG)の混合溶媒に溶解させ(D2:DEDG=35:65(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S44)を得た。
[実施例45]
上記実施例25と同様にしてポリアミック酸(PA−7)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤としてNMP及び3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D1)、並びに特定溶剤(B)としてジイソペンチルエーテル(DIPE)の混合溶媒に溶解させ(NMP:D1:DIPE=30:30:40(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S45)を得た。
[実施例46]
上記実施例29と同様にしてポリアミック酸中間体(PA−8)を含む溶液を調製した。この溶液を大量のメタノール中に投入し、得られた白色沈殿を濾別、乾燥し、ポリアミック酸粉末を得た。この粉末を、第1溶剤としてNMP及び3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D2)、並びに特定溶剤(B)としてプロピレングリコールジアセテート(PG−AC)の混合溶媒に溶解させ(NMP:D2:PG−AC=30:30:40(重量比))、ポリアミック酸濃度6.0重量%の液晶配向剤(S46)を得た。
[実施例47]
上記実施例33と同様にしてポリイミド(PI−1)の粉末を得た。この粉末を、第1溶剤として3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(D1)及び特定溶剤(B)としてダイアセトンアルコール(DAA)の混合溶媒に溶解させ(D1:DAA=50:50(重量比))、固形分濃度6.0重量%の液晶配向剤(S47)を得た。
Figure 2014074886
Figure 2014074886
なお、表1及び表2中の略称は以下の通りである。
(ジアミン)
DA−1:1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン
DA−2:2,4−ジアミノ−N,N−ジアリルアニリン
35DAB:3,5−ジアミノ安息香酸
(モノアミン)
MA−1:n−ドデシルアミン
(第1溶剤)
D1:3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド
D2:3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド
(第2溶剤)
DAA:ダイアセトンアルコール
DEDG:ジエチレングリコールジエチルエーテル
DIPE:ジイソペンチルエーテル
PG−AC:プロピレングリコールジアセテート
BC:ブチルセロソルブ
(添加剤)
3−AMP:3−アミノメチルピリジン(上記式(c−1−16)で表される化合物)
ただし、表2中、「添加剤」欄の括弧内の数値は、液晶配向剤の調製に使用した重合体成分の全体量100重量部に対するアミノ化合物(C)の配合割合(重量部)である。
<保存安定性の評価>
上記で得られた各々の液晶配向剤について、1.0μmのフィルターで濾過した後に−30℃で1か月間保管した後、室温(25℃)に戻し、液晶配向剤中の析出物の有無を観察した。その結果を上記表1及び表2に示す。なお、表1及び表2では、液晶配向剤中に析出物が観察されなかった場合を「○」、析出物が観察された場合を「×」と示した。
<印刷性の評価>
上記で調製した各々の液晶配向剤について、1.0μmのフィルターで濾過した後に−15℃で6か月間保管した後、室温(25℃)に戻した。次いで、液晶配向剤を、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて、ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面に塗布した。その後、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、200℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚600Åの塗膜を形成した。この塗膜を倍率20倍の顕微鏡で観察して印刷ムラ及びピンホールの有無を調べた。評価は、印刷ムラ及びピンホールが殆ど観察されなかった場合を印刷性良好(○)、印刷ムラ及びピンホールの少なくともいずれかが観察された場合を印刷性不良(×)として行った。その結果を上記表1及び表2に示す。
表1及び表2に示すように、実施例の液晶配向剤はいずれも、低温保管した場合の保存安定性が良好であるとともに、低温保管後の印刷性についても良好であった。これに対し、比較例の液晶配向剤は、保存安定性、及び低温保管後の印刷性が不良であった。このことから、特定溶剤(B)を使用することにより、基板に対する塗布性を確保しつつ保存安定性を改善できることが分かった。

Claims (8)

  1. テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるポリアミック酸、ポリイミド及びポリアミック酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体(A)と、溶剤と、を含有し、
    前記重合体(A)は、下記式(d−1)〜式(d−4)のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含むジアミンを用いて得られる重合体であり、
    前記溶剤は、下記式(b−1)〜式(b−3)のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種である特定溶剤(B)を含む、液晶配向剤。
    Figure 2014074886
    (式(d−1)中、X及びXは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−OCO−又は−COO−であり、Yは、酸素原子又は硫黄原子であり、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜3のアルカンジイル基である。n1は0又は1であり、n2及びn3は、n1=0の場合、n2+n3=2を満たす整数であり、n1=1の場合、n2=n3=1である。式(d−2)中、Xは、単結合、−O−又は−S−であり、m1は0〜3の整数である。m2は、m1=0の場合に1〜12の整数であり、m1が1〜3の整数の場合にm2=2である。式(d−3)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状の1価の炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状の1価の炭化水素基であり、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。式(d−4)中、X及びXは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−COO−又は−OCO−であり、Rは、炭素数1〜3のアルカンジイル基である。aは0又は1であり、bは0〜2の整数であり、cは1〜20の整数であり、kは0又は1である。但し、a及びbが同時に0になることはない。)
    Figure 2014074886
    (式(b−1)中、R及びR10は、それぞれ独立に炭素数1〜3の1価の炭化水素基であり、Rは、炭素数2〜5のアルカンジイル基である。式(b−2)中、R11は、炭素数3〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基の炭素−炭素結合間に「−O−」を1つ有する1価の基、炭素数3〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換されてなる1価の基、又は炭素数3〜5の分岐状のアルキル基である。式(b−3)中、Xは、−C(OH)R−(但し、Rはメチル基又はエチル基である。)、−CO−又は−COO−*(但し、*はR12との結合手を示す。)であり、R12は、炭素数1〜4のアルキル基である。)
  2. 前記特定溶剤(B)の含有量が、前記溶剤の全体量の1〜70重量%である、請求項1に記載の液晶配向剤。
  3. 前記重合体(A)は、下記式(t−1)で表される化合物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含むテトラカルボン酸二無水物を用いて得られる重合体である、請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
    Figure 2014074886
    (式(t−1)中、X、X、X及びX10は、それぞれ独立に、単結合又はメチレン基であり、jは1〜3の整数である。)
  4. 分子内に1級アミノ基を1個と窒素含有芳香族複素環とを有し、かつ前記1級アミノ基が鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基に結合しているアミン化合物(C)を更に含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  5. 前記アミン化合物(C)が、下記式(c−1)で表される化合物である、請求項4に記載の液晶配向剤。
    Figure 2014074886
    (式(c−1)中、Aは、鎖状炭化水素基又は脂環式炭化水素基を有する2価の有機基であり、Aは、窒素含有芳香族複素環である。)
  6. 前記溶剤としてブチルセロソルブを実質的に含んでいない、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
  8. 請求項7に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
JP2013111858A 2012-09-14 2013-05-28 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 Active JP6127721B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013111858A JP6127721B2 (ja) 2012-09-14 2013-05-28 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012203452 2012-09-14
JP2012203452 2012-09-14
JP2013111858A JP6127721B2 (ja) 2012-09-14 2013-05-28 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014074886A true JP2014074886A (ja) 2014-04-24
JP6127721B2 JP6127721B2 (ja) 2017-05-17

Family

ID=50305271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013111858A Active JP6127721B2 (ja) 2012-09-14 2013-05-28 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6127721B2 (ja)
KR (1) KR101985261B1 (ja)
CN (1) CN103666487B (ja)
TW (1) TWI631149B (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186782A1 (ja) * 2014-06-04 2015-12-10 宇部興産株式会社 ポリイミド膜の製造方法
JP2016069498A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 旭化成イーマテリアルズ株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置
JP2016138236A (ja) * 2014-12-26 2016-08-04 Jsr株式会社 組成物、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
KR20160122636A (ko) * 2015-04-14 2016-10-24 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 소자
JP2016222798A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 三菱瓦斯化学株式会社 ポリイミド樹脂
KR20170056654A (ko) * 2014-09-18 2017-05-23 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
WO2019097902A1 (ja) * 2017-11-20 2019-05-23 Jsr株式会社 液晶素子の製造方法
JP2019172974A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 東レ株式会社 アルカリ可溶性樹脂溶液の製造方法
CN110462501A (zh) * 2016-12-28 2019-11-15 日产化学株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件
JP2022043096A (ja) * 2020-01-29 2022-03-15 旭化成株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6098818B2 (ja) * 2012-11-07 2017-03-22 Jsr株式会社 液晶配向剤
DE102014104223A1 (de) * 2014-03-26 2015-10-01 Elantas Italia S.R.L. Neues Lösemittel für Polyamidimide und Polyimide
KR102448661B1 (ko) * 2014-10-08 2022-09-28 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막 제조용 조성물, 그 조성물을 사용한 액정 배향막 및 그 제조 방법, 그리고 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자 및 그 제조 방법
JP6701668B2 (ja) * 2015-02-03 2020-05-27 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶配向膜の製造方法及び液晶素子
TWI564346B (zh) * 2015-03-27 2017-01-01 奇美實業股份有限公司 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
TWI570183B (zh) * 2015-03-27 2017-02-11 奇美實業股份有限公司 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
WO2018092759A1 (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 日産化学工業株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
WO2019039092A1 (ja) * 2017-08-22 2019-02-28 Jnc株式会社 液晶組成物、液晶表示素子、および液晶組成物の液晶表示素子における使用
CN114058384A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 深圳市道尔顿电子材料有限公司 一种聚酰亚胺光取向剂溶液及其制备方法和光取向膜、液晶盒

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004072719A1 (ja) * 2003-02-12 2004-08-26 Nissan Chemical Industries, Ltd. 液晶配向剤およびそれを用いた液晶配向膜
WO2008013285A1 (fr) * 2006-07-28 2008-01-31 Nissan Chemical Industries, Ltd. Agent d'alignement des cristaux liquides et affichages à cristaux liquides à partir de celui-ci de la même façon
WO2009107406A1 (ja) * 2008-02-28 2009-09-03 シャープ株式会社 液晶配向膜形成用組成物及び液晶表示装置
JP2011180577A (ja) * 2010-02-08 2011-09-15 Jsr Corp 液晶表示素子の製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08208983A (ja) * 1995-02-06 1996-08-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd 液晶配向剤
TWI471655B (zh) * 2007-12-28 2015-02-01 Nissan Chemical Ind Ltd Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element
JP2009193014A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Fujifilm Corp パターニング楕円偏光板
JP5083554B2 (ja) * 2008-03-25 2012-11-28 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜の形成方法および液晶表示素子
JP2009258555A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Seiko Epson Corp 液晶配向膜形成用組成物及び液晶表示装置の製造方法
JP5585755B2 (ja) * 2008-06-17 2014-09-10 Jsr株式会社 液晶配向剤および液晶表示素子
JP5668904B2 (ja) 2008-09-18 2015-02-12 Jsr株式会社 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2010156934A (ja) 2008-12-02 2010-07-15 Jsr Corp 液晶配向剤および液晶表示素子
JP5831674B2 (ja) * 2010-02-03 2015-12-09 Jsr株式会社 液晶配向剤
JP5879693B2 (ja) * 2011-02-22 2016-03-08 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6146077B2 (ja) * 2012-06-29 2017-06-14 Jsr株式会社 液晶配向膜の製造方法
JP2014059545A (ja) * 2012-08-21 2014-04-03 Jsr Corp 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6146135B2 (ja) * 2012-08-30 2017-06-14 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶配向膜の製造方法及び液晶表示素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004072719A1 (ja) * 2003-02-12 2004-08-26 Nissan Chemical Industries, Ltd. 液晶配向剤およびそれを用いた液晶配向膜
WO2008013285A1 (fr) * 2006-07-28 2008-01-31 Nissan Chemical Industries, Ltd. Agent d'alignement des cristaux liquides et affichages à cristaux liquides à partir de celui-ci de la même façon
WO2009107406A1 (ja) * 2008-02-28 2009-09-03 シャープ株式会社 液晶配向膜形成用組成物及び液晶表示装置
JP2011180577A (ja) * 2010-02-08 2011-09-15 Jsr Corp 液晶表示素子の製造方法

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186782A1 (ja) * 2014-06-04 2015-12-10 宇部興産株式会社 ポリイミド膜の製造方法
JP2020021081A (ja) * 2014-09-18 2020-02-06 日産化学株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子
KR20170056654A (ko) * 2014-09-18 2017-05-23 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
KR102367765B1 (ko) 2014-09-18 2022-02-24 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
JP2016069498A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 旭化成イーマテリアルズ株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置
JP2016138236A (ja) * 2014-12-26 2016-08-04 Jsr株式会社 組成物、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2019023315A (ja) * 2014-12-26 2019-02-14 Jsr株式会社 組成物、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
KR20160122636A (ko) * 2015-04-14 2016-10-24 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 소자
JP2016200799A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子
KR102454059B1 (ko) 2015-04-14 2022-10-12 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제
JP2016222798A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 三菱瓦斯化学株式会社 ポリイミド樹脂
CN110462501A (zh) * 2016-12-28 2019-11-15 日产化学株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件
CN110462501B (zh) * 2016-12-28 2022-10-28 日产化学株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件
JPWO2019097902A1 (ja) * 2017-11-20 2020-07-16 Jsr株式会社 液晶素子の製造方法
JP7074142B2 (ja) 2017-11-20 2022-05-24 Jsr株式会社 液晶素子の製造方法
WO2019097902A1 (ja) * 2017-11-20 2019-05-23 Jsr株式会社 液晶素子の製造方法
JP2019172974A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 東レ株式会社 アルカリ可溶性樹脂溶液の製造方法
JP7180459B2 (ja) 2018-03-26 2022-11-30 東レ株式会社 アルカリ可溶性樹脂溶液の製造方法
JP2022043096A (ja) * 2020-01-29 2022-03-15 旭化成株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置
JP7230161B2 (ja) 2020-01-29 2023-02-28 旭化成株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置
JP2023079227A (ja) * 2020-01-29 2023-06-07 旭化成株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置
JP7471480B2 (ja) 2020-01-29 2024-04-19 旭化成株式会社 樹脂組成物、硬化レリーフパターンの製造方法、及び半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI631149B (zh) 2018-08-01
JP6127721B2 (ja) 2017-05-17
CN103666487A (zh) 2014-03-26
KR20140035806A (ko) 2014-03-24
CN103666487B (zh) 2016-08-24
TW201410740A (zh) 2014-03-16
KR101985261B1 (ko) 2019-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6127721B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6702373B2 (ja) 液晶配向剤
JP6492688B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶表示素子
JP6658845B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6558068B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6421412B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2016145954A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、重合体及び化合物
JP6179261B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2015210364A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
US20140226116A1 (en) Liquid crystal display and method for producing liquid crystal display
KR102096370B1 (ko) 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 표시 소자, 액정 표시 소자의 제조 방법 및 중합체
JP6079148B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP5962381B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及び重合体
KR20140128228A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
JP5929565B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2012173453A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2016145951A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6337594B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜の製造方法及び液晶表示素子
JP2015092222A (ja) 液晶配向剤
JP5832846B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2017040722A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、重合体及び酸二無水物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170314

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170327

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6127721

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R157 Certificate of patent or utility model (correction)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R157

R157 Certificate of patent or utility model (correction)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R157

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250