JP6152849B2 - 液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜 - Google Patents

液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜 Download PDF

Info

Publication number
JP6152849B2
JP6152849B2 JP2014529512A JP2014529512A JP6152849B2 JP 6152849 B2 JP6152849 B2 JP 6152849B2 JP 2014529512 A JP2014529512 A JP 2014529512A JP 2014529512 A JP2014529512 A JP 2014529512A JP 6152849 B2 JP6152849 B2 JP 6152849B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
group
crystal aligning
aligning agent
polyamic acid
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.)
Active
Application number
JP2014529512A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014024885A1 (ja
Inventor
勇歩 野口
勇歩 野口
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.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical 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
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Publication of JPWO2014024885A1 publication Critical patent/JPWO2014024885A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6152849B2 publication Critical patent/JP6152849B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C08G73/1042Copolyimides derived from at least two different tetracarboxylic compounds or two different diamino compounds
    • 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
    • C08G73/1075Partially aromatic polyimides
    • 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
    • C08G73/1075Partially aromatic polyimides
    • C08G73/1078Partially aromatic polyimides wholly aromatic in the diamino moiety
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00Coating compositions based on 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 C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C09D179/08Polyimides; 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
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

本発明は、インクジェット法による塗布に適し、なおかつ、塗布した際の寸法安定性の高い液晶配向剤、及び該液晶配向剤から得られる液晶配向膜に関する。
液晶配向膜としては、ポリアミック酸(ポリアミド酸とも言われる。)などのポリイミド前駆体や可溶性ポリイミドの溶液を主成分とする液晶配向剤を塗布し、焼成した、いわゆるポリイミド系の液晶配向膜が広く使用されている。
かかる液晶配向膜の成膜法としては、一般に、スピンコート、ディップコート、フレキソ印刷などが知られている。実際にはフレキソ印刷による塗布が多い。
しかしながら、フレキソ印刷では液晶パネルの品種違いにより様々な樹脂版が必要となること、製造工程ではその版交換が煩雑であること、成膜工程を安定させるためにダミー基板への成膜をしなければならないこと、版の製作が液晶表示パネルの製造コスト上昇の一因になることなどの問題がある。
そのため、印刷版を用いない新たな液晶配向膜塗布方法として、インクジェット法が注目されている。インクジェット法は、基板に微細な液滴を滴下し、液の濡れ広がりにより成膜する方法である。印刷版を用いないだけでなく、自由に印刷のパターンを設定できるため、液晶表示素子の製造工程が簡素化できる。また、フレキソ印刷で必要であったダミー基板への成膜が不要となることで塗布液の無駄が少ないという利点がある。
インクジェット法による塗布は、液晶パネルのコストダウン、生産効率の向上が期待される。
インクジェット法により形成される液晶配向膜は、塗布面内部の膜厚ムラが小さく、かつ塗布周辺部の成膜精度が高いことが要求される。一般的にインクジェット法により成膜した液晶配向膜は、塗布面内での膜厚の均一性と、塗布周辺部の成膜精度がトレードオフの関係にある。通常、面内均一性の高い材料は、塗布周辺部の寸法安定性が悪く、設定した寸法から、膜がはみ出してしまう。一方、塗布周辺部が直線となる材料は、塗布面内均一性が悪くなってしまう。
上記塗布周辺部の成膜精度を高めるため、構造物によって配向膜を所定の範囲に閉じ込める方法が提案されている(特許文献1、特許文献2、及び特許文献3参照)。
しかしながら、これらの方法は追加の構造物が必要になるという欠点を有する。
日本特開2004−361623号公報 日本特開2008−145461号公報 日本特開2010−281925号公報
本発明の目的は、塗布面内の膜厚の均一性、塗布周辺部の直線性及び寸法安定性に優れる塗布膜を形成できる、インクジェット法に適するポリイミド系の液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜を提供することにある。
本発明者は、上記の目的を達成すべく研究を重ねたところ、以下を要旨とする本発明に到達した。
1.ポリイミド及びポリイミド前駆体からなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体と、下記式(1)で表されるアルキルセロソルブアセテート化合物及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む溶媒と、を含有することを特徴とする液晶配向剤。
Figure 0006152849
(Rは炭素数1〜8のアルキル基である。)
2.前記ポリイミド前駆体が、ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する上記1に記載の液晶配向剤。
3.前記溶媒が、N−メチルピロリドン及びγ-ブチロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する上記1又は2に記載の液晶配向剤。
4.前記アルキルセロソルブアセテート化合物が、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、及びブチルセロソルブアセテートからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記1〜3のいずれかに記載の液晶配向剤。
5.前記重合体を1〜5質量%含有する、上記1〜4のいずれかに記載の液晶配向剤。
6.前記溶媒を95〜99質量%含有する、上記1〜5のいずれかに記載の液晶配向剤。
7.前記溶媒が、アルキルセロソルブアセテート化合物を0.5〜20質量%、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを1〜30質量%含有する、上記1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤。
8.粘度が5〜20mPa・sである上記1〜7のいずれかに記載の液晶配向剤。
9.上記1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤をインクジェット法により塗布する液晶配向膜の形成方法。
10.上記1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布して、乾燥し、焼成して得られる液晶配向膜。
11.膜厚が5〜300nmである上記10に記載の液晶配向膜。
12.上記10又は11に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
本発明の液晶配向剤を、特に、インクジェット法により塗布した場合、塗布面内の膜厚の均一性に優れ、また、塗布周辺部の直線性及び寸法安定性に優れるという、従来の液晶配向剤では、両立して得られ難かった優れた特性を有する塗布膜が得られる。かかる本発明の液晶配向膜は、面内均一性と周辺部の直線性の点で優れた特性を有する。
<ポリイミド前駆体>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミド前駆体は、これをイミド化することによりポリイミドを生成するものであり、ポリアミック酸エステル及び/又はポリアミック酸を意味する。
ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸は、それぞれ、下記式(1)及び下記式(2)を有する。
Figure 0006152849
上記式(1)において、R1は、炭素数1〜5、好ましくは1〜2のアルキル基である。ポリアミック酸エステルは、アルキル基における炭素数が増えるに従ってイミド化が進行する温度が高くなる。そのため、R1は、熱によるイミド化のしやすさの観点から、メチル基が特に好ましい。
式(1)及び式(2)において、A及びAはそれぞれ独立して水素原子、又は置換基を有してもよい炭素数1〜10の、アルキル基、アルケニル基、若しくはアルキニル基である。
上記アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、上記のアルキル基に存在する1つ以上のCH−CH構造を、CH=CH構造に置き換えたものが挙げられ、より具体的には、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。
アルキニル基としては、前記のアルキル基に存在する1つ以上のCH−CH構造をC≡C構造に置き換えたものが挙げられ、より具体的には、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基などが挙げられる。
上記のアルキル基、アルケニル基、若しくはアルキニル基は、全体として炭素数が1〜10であれば置換基を有していてもよく、更には置換基によって環構造を形成してもよい。なお、置換基によって環構造を形成するとは、置換基同士又は置換基と母骨格の一部とが結合して環構造となることを意味する。
この置換基の例としてはハロゲン基、水酸基、チオール基、ニトロ基、アリール基、オルガノオキシ基、オルガノチオ基、オルガノシリル基、アシル基、エステル基、チオエステル基、リン酸エステル基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基などを挙げることができる。
置換基であるハロゲン基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
置換基であるアリール基としては、フェニル基が挙げられる。このアリール基には前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるオルガノオキシ基としては、−O−Rで表される構造を示すことができる。このRは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。オルガノオキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基などが挙げられる。
置換基であるオルガノチオ基としては、−S−Rで表される構造を示すことができる。
このRとしては、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。オルガノチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基などが挙げられる。
置換基であるオルガノシリル基としては、−Si−(R)で表される構造を示すことができる。このRは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。オルガノシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリブチルシリル基、トリペンチルシリル基、トリヘキシルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基などが挙げられる。
置換基であるアシル基としては、−C(O)−Rで表される構造を示すことができる。
このRとしては、前述したアルキル基、アルケニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。アシル基の具体例としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ベンゾイル基などが挙げられる。
置換基であるエステル基としては、−C(O)O−R、又は−OC(O)−Rで表される構造を示すことができる。このRとしては、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるチオエステル基としては、−C(S)O−R、又は−OC(S)−Rで表される構造を示すことができる。このRとしては、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるリン酸エステル基としては、−OP(O)−(OR)2で表される構造を示すことができる。このRは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアミド基としては、−C(O)NH、−C(O)NHR、−NHC(O)R、−C(O)N(R)、又は−NRC(O)Rで表される構造を示すことができる。このRは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアリール基としては、前述したアリール基と同じものを挙げることができる。このアリール基には前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアルキル基としては、前述したアルキル基と同じものを挙げることができる。このアルキル基には前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアルケニル基としては、前述したアルケニル基と同じものを挙げることができる。このアルケニル基には前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアルキニル基としては、前述したアルキニル基と同じものを挙げることができる。このアルキニル基には前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
一般に、嵩高い構造を導入すると、アミノ基の反応性や液晶配向性を低下させる可能性があるため、A及びAとしては、水素原子、又は置換基を有してもよい炭素数1〜5のアルキル基がより好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基が特に好ましい。
上記式(1)及び式(2)において、X及びX2は、それぞれ独立して4価の有機基であり、Y及びYは、それぞれ独立して2価の有機基である。
及びXは4価の有機基であり、特に限定されるものではない。ポリイミド前駆体中、X及びXは2種類以上が混在していてもよい。X及びXの具体例を示すならば、以下に示すX−1〜X−46が挙げられる。
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
なかでも、X及びXは、モノマーの入手性から、X−1、X−2、X−3、X−4、X−5、X−6、X−8、X−16、X−19、X−21、X−25、X−26、X−27、X−28、X−32などが好ましい。
これらの好ましいX及びXを有するテトラカルボン酸二無水物の使用量は、全テトラカルボン酸二無水物の2〜100モル%が好ましく、より好ましくは40〜100モル%である。
上記式(1)及び式(2)において、Y及びYは、それぞれ独立して、2価の有機基であり、特に限定されるものではない。Y及びYの具体例を示すと、下記のY−1〜Y−104が挙げられる。Y及びYとしては、2種類以上が混在していてもよい。
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
Figure 0006152849
なかでも、直線性の高いジアミンをポリアミック酸又はポリアミック酸エステルに導入し、良好な液晶配向性を得るためには、Yとして、Y−7、Y−10、Y−11、Y−12、Y−13、Y−21、Y−22、Y−23、Y−25、Y−26、Y−27、Y−41、Y−42、Y−43、Y−44、Y−45、Y−46、Y−48、Y−61、Y−63、Y−64、Y−71、Y−72、Y−73、Y−74、Y−75、Y−98などを有するジアミンが好ましい。
上記のような、好ましいYを有するジアミンの使用量は、全ジアミンの1〜100モル%が好ましく、より好ましくは50〜100モル%である。
なかでも、プレチルト角を高くしたい場合は、側鎖に長鎖アルキル基、芳香族環、脂肪族環、ステロイド骨格、又はこれらを組み合わせた構造を有するジアミンを、ポリアミック酸エステルに導入することが好ましい。この場合、Yとしては、Y−76、Y−77、Y−78、Y−79、Y−80、Y−81、Y−82、Y−83、Y−84、Y−85、Y−86、Y−87、Y−88、Y−89、Y−90、Y−91、Y−92、Y−93、Y−94、Y−95、Y−96、Y−97などがより好ましい。
なかでも、Yとしては、下式で表される構造から選ばれる少なくとも1種類が特に好ましい。
Figure 0006152849
ヘテロ原子を有する構造、多環芳香族構造、又はビフェニル骨格を有するジアミンをポリアミック酸に導入し、ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルの体積抵抗率を低くすることで、直流電圧の蓄積による残像を低減するためには、Yとして、Y−19、Y−23、Y−25、Y−26、Y−27、Y−30、Y−31、Y−32、Y−33、Y−34、Y−35、Y−36、Y−40、Y−41Y−42、Y−44、Y−45、Y−49、Y−50、Y−51、Y−61などがより好ましい。
特に好ましくは、下記のY−31、又はY−40の構造を有するジアミンである。
上記のような、好ましいYを有するジアミンの使用量は、全ジアミンの1〜100モル%が好ましく、より好ましくは50〜100モル%である。
Figure 0006152849
<ポリアミック酸エステルの製造方法>
上記式(1)で表されるポリアミック酸エステルは、下記式(6)〜(8)で表されるテトラカルボン酸誘導体のいずれかと、式(9)で表されるジアミン化合物との反応によって得ることができる。
Figure 0006152849
Figure 0006152849
(X、Y、R、A及びAは、それぞれ上記式(1)中の定義と同じである。)
上記式(1)で表されるポリアミック酸エステルは、上記モノマーを用いて、以下に示す(1)〜(3)の方法で合成することができる。
(1)ポリアミック酸から合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成することができる。
具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を溶媒の存在下で、−20〜150℃、好ましくは0〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって合成することができる。
エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジ−t−ブチルアセタール、1−メチル−3−p−トリルトリアゼン、1−エチル−3−p−トリルトリアゼン、1−プロピル−3−p−トリルトリアゼン、4−(4,6−ジメトキシー1,3,5−トリアジンー2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリドなどが挙げられる。エステル化剤の添加量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して、2〜6モル当量が好ましく、2〜4モル当量がより好ましい。
反応に用いる溶媒は、ポリマーの溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
合成時の濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
(2)テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応により合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と溶媒の存在下で、−20〜150℃、好ましくは0〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって合成することができる。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジンなどが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対して、2〜4倍モルであることが好ましく、2〜3倍モルがより好ましい。
反応に用いる溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性から、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
合成時のポリマー濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる溶媒は、できるだけ脱水されていることが好ましく、反応は窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが好ましい。
(3)テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとの反応により合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを重縮合することにより合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、及び溶媒の存在下で、0〜150℃、好ましくは0〜100℃において、30分〜24時間、好ましくは3〜15時間反応させることによって合成することができる。
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ−1,3,5−トリアジニルメチルモルホリニウム、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、テトラカルボン酸ジエステルに対して2〜3倍モルであることが好ましい。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、ジアミン成分に対して2〜4倍モルが好ましく、2〜3倍モルがより好ましい。
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0〜1.0倍モルが好ましく、0.2〜0.8倍モルがより好ましい。
上記3つのポリアミック酸エステルの合成方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、上記(1)又は(2)の合成法が特に好ましい。
上記のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液においては、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することにより、精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。
貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
ポリアミック酸エステルの重量平均分子量は、好ましくは5,000〜300,000であり、より好ましくは、10,000〜200,000である。また、数平均分子量は、好ましくは、2,500〜150,000であり、より好ましくは、5,000〜100,000である。
<ポリアミック酸の製造方法>
上記式(2)で表されるポリアミック酸は、下記式(10)で表されるテトラカルボン酸二無水物と式(11)で表されるジアミン化合物との反応によって得ることができる。
Figure 0006152849
(X、Y、A及びAは、それぞれ上記式(2)中の定義と同じである。)
具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを溶媒の存在下で、−20〜150℃、好ましくは0〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜12時間反応させることによって合成できる。
反応に用いる溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性から、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
ポリマーの濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら、貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することにより、精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。
貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
ポリアミック酸の重量平均分子量は、好ましくは10,000〜305,000であり、より好ましくは、20,000〜210,000である。また、数平均分子量は、好ましくは、5,000〜152,500であり、より好ましくは、10,000〜105,000である。
<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、上記のポリイミド前駆体をイミド化することによって得られる。かかるイミドの方法としては、加熱による熱イミド化、触媒を使用する触媒イミド化が一般的であるが、比較的低温でイミド化反応が進行する触媒イミド化の方が、得られるポリイミドの分子量低下が起こりにくく好ましい。
触媒イミド化は、溶媒中において、ポリアミック酸を塩基性触媒と酸無水物の存在下で攪拌するか、又はポリアミック酸エステルを塩基性触媒の存在下で攪拌することにより行うことができる。このときの反応温度は―20〜250℃、好ましくは0〜180℃である。ポリアミック酸の触媒イミド化においては、反応温度が高い方がイミド化は速く進行するが、高すぎるとポリイミドの分子量が低下する場合がある。
塩基性触媒の量はポリアミック酸又はポリアミック酸エステルの繰り返し単位1モルに対して、1〜60モル倍、好ましくは2〜40モル倍である。
ポリアミック酸を触媒イミド化するための酸無水物の量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して2〜100モル倍、好ましくは6〜60モル倍である。
塩基性触媒や酸無水物の量が少ないと反応が十分に進行せず、また多すぎると反応終了後に完全に除去することが困難となる。
ポリアミック酸の触媒イミド化に用いる塩基性触媒としては、ピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどを挙げることができ、中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。
ポリアミック酸エステルの触媒イミド化に用いる塩基性触媒としては、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどを挙げることができ、中でもトリエチルアミンは反応が速いことから特に好ましい。
また、ポリアミック酸の触媒イミド化に用いる酸無水物としては無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。
溶媒としては、ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルが溶解するものであれば限定されないが、その具体例を挙げるならば、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができる。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
生成したポリイミドは、上記反応溶液を貧溶媒に投入して、生成した沈殿を回収することで得られる。その際、用いる貧溶媒は特に限定されないが、例えば、メタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセロソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。
貧溶媒に投入して沈殿させたポリイミドは、濾過した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱乾燥して粉末とすることができる。そのポリイミド粉末を、更に溶媒に溶解して、再沈殿する操作を2〜10回繰り返すと、ポリイミドを精製することもできる。一度の沈殿回収操作では不純物が除ききれないときは、この精製工程を行うことが好ましい。
ポリイミドの分子量は特に制限されないが、取り扱いのしやすさと、膜形成した際の特性の安定性の観点から重量平均分子量で2,000〜200,000が好ましく、より好ましくは4,000〜50,000である。
上記の分子量はいずれも、GPC(ゲルパーミエッションクロマトグラフィ)により求めたものである。
<ポリイミド又はポリイミド前駆体の末端修飾>
本発明で用いられるポリイミド、ポリアミック酸及びポリアミック酸エステルの末端は修飾されていてもよい。末端修飾した重合体を用いることにより、溶解性や塗布性などを改善することができる。末端修飾は、ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルを合成する際に、酸無水物、モノアミン化合物、酸クロリド化合物、モノイソシアネート化合物などを添加することで合成することができる。
<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤は、上記ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体が溶媒中に溶解した溶液の形態である。かかる形態を有する限り、例えば、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体及びポリイミドを溶媒中で合成した場合には、得られる反応溶液そのものであってもよく、該反応溶液を適宜の溶媒で希釈したものであってもよい。また、ポリイミド前駆体及びポリイミドを粉末として得た場合は、これを溶媒に溶解させて溶液としたものであってもよい。
本発明の液晶配向剤に含有される上記溶媒には、アルキルセロソルブアセテート化合物が含まれることが必要である。アルキルセロソルブアセテートを添加することにより、面内均一性が向上する。
溶媒中に含まれるアルキルセロソルブアセテート化合物としては、炭素数が1〜10が好ましく、より好ましくは1〜6のアルキル基を有するセロソルブアセテート化合物である。好ましい例としては、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、及びブチルセロソルブアセテートからなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。なかでも、適切な沸点と揮発速度の点から、ブチルセロソルブアセテートが好ましい。アルキルセロソルブアセテートのアルキル鎖長が長すぎる場合、沸点が高くなり、液晶配向膜の乾燥工程において、乾燥しにくいという問題が発生する。
また、本発明の液晶配向剤に含有される上記溶媒には、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが含まれることが必要である。ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを添加することにより、設定寸法からの拡大幅が抑えられ、寸法安定性が向上する。
溶媒としては、重合体が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。なかでも、γ−ブチロラクトン、又はN−メチル−2−ピロリドンが汎用性、溶解性の点から好ましい。
本発明の液晶配向剤の粘度はインクジェット塗布の点から、好ましくは、5〜20mPa・sであり、特に好ましくは5〜15mPa・sである。
本発明の液晶配向剤における溶媒の含有量は、上記の粘度を考慮して選択され、好ましくは95〜99質量%であり、特に好ましくは96〜98質量%である。この場合、予め、重合体の濃厚溶液を作製し、かかる濃厚溶液から液晶配向剤とする場合に希釈してもよい。溶媒の含有量が99質量%より高い場合、液晶配向膜の膜厚が小さくなり過ぎ、良好な液晶配向膜を得ることができず、溶媒の含有量が95質量%より低い場合、インクジェットの際、ヘッドからの吐出性が悪くなる。
溶媒中のアルキルセロソルブアセテート化合物の含有量は、好ましくは、0.5〜20質量%、より好ましくは、0.8〜10質量%であり、更に好ましくは0.9〜5質量%である。少ない含有量では、インクジェット塗布膜の面内均一性、寸法安定性が不十分となり、多すぎる含有量では、液晶配向剤の冷凍時における保存安定性が悪化する。
溶媒中のジプロピレングリコールモノメチルエーテルの含有量は、好ましくは、1〜30質量%、より好ましくは、1〜15質量%であり、更に好ましくは1.5〜6質量%である。少ない含有量では、インクジェット塗布膜の寸法安定性が不十分となり、多すぎる含有量では、面内均一性が悪化する。
さらには、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルの含有量は、アルキルセロソルブアセテート化合物の含有量と同量か、それ以上とすることが寸法安定性と面内均一性の両立のために好ましい。
一方、本発明の液晶配向剤における重合体の含有量は、形成させようとするポリイミド膜の厚みの設定によっても適宜変更することができるが、均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から、好ましくは1〜5質量%であり、特に好ましくは2〜4質量%である。
本発明の液晶配向剤は、シランカップリング剤や架橋剤などの各種添加剤を含有してもよい。シランカップリング剤は、液晶配向剤が塗布される基板と、そこに形成される液晶配向膜との密着性を向上させる目的で添加される。シランカップリング剤は既存のものが添加される。
上記シランカップリング剤の添加量は、多すぎると未反応のものが液晶配向性に悪影響を及ぼすことがあり、少なすぎると密着性への効果が現れないため、液晶配向剤におけるポリマーの固形分に対して0.01〜5.0重量%が好ましく、0.1〜1.0重量%がより好ましい。上記シランカップリング剤を添加する場合は、ポリマーの析出を防ぐために、前記した塗膜均一性を向上させるための溶媒を加える前に添加するのが好ましい。
また、本発明の液晶配向剤には、塗膜を焼成する際にポリイミド前駆体のイミド化を効率よく進行させるために、イミド化促進剤を添加してもよい。イミド化促進剤としては既存のものが使用される。
イミド化促進剤を添加する場合は、加熱することでイミド化が進行する可能性があるため、良溶媒及び貧溶媒で希釈した後に加えるのが好ましい。
<液晶配向膜>
本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成して得られる膜である。本発明の液晶配向剤を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることができる。また、液晶駆動のためのITO電極等が形成された基板を用いることが、プロセスの簡素化の観点から好ましい。
さらに、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。
本発明の液晶配向剤の塗布方法としては、インクジェット法、スピンコート法、印刷法などが使用できるが、上記したように、インクジェット法が特に適する。
本発明の液晶配向剤をインクジェット法により塗布して形成した塗布膜は、塗布面内の膜厚の均一性、塗布周辺部の直線性及び寸法安定性に優れる。
本発明の液晶配向剤を塗布した後の乾燥、及び焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される溶媒を十分に除去するために、50〜120℃、好ましくは60〜90℃で1〜10分乾燥させ、その後150〜300℃、好ましくは 180〜250℃で5〜120分焼成される。
焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5〜300nm、好ましくは10〜200nmである。
本発明の液晶配向処理剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や光配向処理などで配向処理するか、垂直配向用途などでは配向処理無しで、液晶配向膜として用いることができる。
[液晶表示素子]
本発明の液晶表示素子は、上記した手法により、本発明の液晶配向剤から液晶配向膜付き基板を得、配向処理を行った後、公知の方法で液晶セルを作製し、液晶表示素子としたものである。
液晶セルの製造方法は特に限定されないが、一例を挙げるならば、液晶配向膜が形成された1対の基板を、液晶配向膜面を内側にして、好ましくは1〜30μm、より好ましくは2〜10μmのスペーサーを挟んで設置した後、周囲をシール剤で固定し、液晶を注入して封止する方法が一般的である。
液晶封入の方法については特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後、液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後、封止を行う滴下法などが例示できる。
以下に実施例を挙げて、さらに、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定して解釈されるものではない。
実施例及び比較例で用いた化合物における略語は以下のとおりである。
1,3DMCBDE−Cl:ジメチル 1,3−ビス(クロロカルボニル)−1,3−ジメチルシクロブタン−2,4−ジカルボキシレート
BDA:1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸無水物
DADPA:4,4’−ジアミノジフェニルアミン
DBA:3,5−ジアミノ安息香酸
p−PDA:p−フェニレンジアミン
DA−A:下記式DA−Aのジアミン
Figure 0006152849
(溶媒)
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
GBL:γ−ブチロラクトン
BCA:ブチルセロソルブアセテート
BCS:ブチルセロソルブ
DPM:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
[粘度]
ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸体の溶液の粘度は、E型粘度計TVE−22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL(ミリリットル)、コーンロータTE−1(1°34’、R24)、温度25℃で測定した。
[分子量の測定]
ポリイミド、ポリアミック酸、及びポリアミド酸エステルの分子量は、GPC(常温ゲル浸透クロマトグラフィー)装置によって測定し、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド換算値として、数平均分子量(以下、Mnとも言う。)と重量平均分子量(以下、Mwとも言う。)を算出した。
GPC装置:Shodex社製(GPC−101)
カラム:Shodex社製(KD803、KD805の直列)
カラム温度:50℃
溶離液:N,N−ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o−リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10mL/L)
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(重量平均分子量(Mw) 約900000、150000、100000、及び30000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(ピークトップ分子量(Mp)約12000、4000、及び1000)。
測定は、ピークが重なるのを避けるため、900000、100000、12000、及び1000の4種類を混合したサンプル、並びに150000、30000、及び4000の3種類を混合したサンプルの2サンプルを別々に測定した。
[イミド化率の測定]
ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6、及び0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)0.53mLを添加し、完全に溶解させた。この溶液を日本電子データム社製のNMR測定器(JNM−ECA500)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。
イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5〜10.0ppm付近に現れるポリアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い次式によって求めた。
イミド化率(%)=(1−α・x/y)×100
上記式において、xはポリアミック酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるポリアミック酸のNH基プロトン一個に対する基準プロトンの個数割合である。
<合成例1>
300mL四つ口フラスコに、p−PDA(114.59g,1.06mol)、及びDA−A(44.68g,0.12mol)を入れ、NMP(1814mL)、GBL(5175mL)、及びピリジン(210.1g,2.66mol)を加えて溶解させた。次に、この溶液を撹拌しながら、1,3DMCBDE−Cl(359.85g,1.11mol)を添加し、水冷下4時間反応させた。得られたポリアミド酸溶液に500mLのGBLを加え希釈した。この溶液を47300gのIPAに攪拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取し、続いて23649gのIPAで5回洗浄し、乾燥することで白色のポリアミド酸エステル樹脂粉末428.0gを得た。収率は96%であった。また、このポリアミド酸エステルの分子量は、Mn=15182であり、Mw=30115であった。
<合成例2>
テトラカルボン酸二無水物成分として、BDA(175.94g,0.74mol)、及びPMDA(52.34g,0.20mol)、ジアミン成分として、DADPA(191.28g,0.80mol)、及びDBA(36.52g,0.20mol)を用い、NMP516.9g、及びGBL2068g中、室温で4時間反応させて、ポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液の分子量は、Mn=15058であり、Mw=35072であった。
<実施例1>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46g、NMP0.84g、GBL32.6g、BCA0.50g、及びDPM1.25g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<実施例2>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46g、NMP0.81g、GBL31.8g、BCA1.27g、及びDPM1.26g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<実施例3>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.47g、NMP0.74g、GBL30.6g、BCA1.25g、及びDPM2.51g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例1>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46g、NMP0.82g、GBL31.9g、及びDPM2.51g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例2>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46g、NMP0.67g、GBL29.5g、及びDPM5.02g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例3>
攪拌子の入った100mL三角フラスコに合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.47gとNMP0.81g、GBL31.8g、及びBCA2.50g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例4>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46gとNMP0.67g、GBL29.5g、及びBCA5.01g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例5>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.47gとNMP0.80g、GBL31.8g、及びBCS2.51g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例6>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46gとNMP0.66g、GBL29.5g、及びBCS5.00g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例7>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46gとNMP0.81g、GBL31.8g、及びBCA1.27g、BCS1.25g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
<比較例8>
攪拌子の入った100mL三角フラスコ中で、合成例1で得られたポリアミック酸エステル0.64gにGBL5.76gを加え、攪拌して溶解させた。次に、合成例2で得られたポリアミック酸8.46gとNMP0.67g、GBL29.5g、及びBCA2.51g、BCS2.51g加え、攪拌して液晶配向剤を得た。
[インクジェット印刷による液晶配向膜の形成]
実施例1〜3及び比較例1〜8で得られた各液晶配向剤を使用し、インクジェット印刷による基板への塗布、及び塗布膜の焼成は、下記に示す装置、及び条件で行った。
なお、実施例1〜3及び比較例1〜8の各液晶配向剤の粘度は、いずれも、9mPa・sであった。
装置名:インクジェット印刷による微細パターン塗布装置(日立プラントテクノロジー社製、HIS−200−1H)
塗布基板:100mm×100mmITO基板
塗布面積:72mm×80mm
塗布条件:分解能15μm、ステージ速度40mm/sec、周波数2000Hz、パルス幅9.6μsec、液適量42pl、ピッチ幅60μm、ピッチ長141μm、印加電圧:15V、及びノズルギャップ0.5mmで塗布し、塗布膜は、放置時間30secの後、乾燥温度50℃、乾燥時間2分(ホットプレート)で乾燥し、本焼成温度230℃、本焼成時間30分(IRオーブン)で焼成した。
[膜の評価]
得られた膜を目視及び光学顕微鏡で観察し、塗布性を確認した。
設定寸法からの拡大幅:塗布設定寸法72mm×80mmに対して、焼成後の配向膜の寸法をノギスで採寸し、縦横の拡大幅の平均を算出した。
面内均一性:膜厚ムラが無く塗布面内が均一なものを◎〜○、ユズ肌ムラや線状ムラが発生したものを△〜×とした。
Figure 0006152849
本発明の液晶配向剤及びそれを用いた液晶配向膜は、TN素子、STN素子、TFT液晶素子、更には、垂直配向型の液晶表示素子などに広く有用である。
なお、2012年8月6日に出願された日本特許出願2012−174317号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (12)

  1. ポリイミド及びポリイミド前駆体からなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体と、下記式(1)で表されるアルキルセロソルブアセテート化合物及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む溶媒と、
    を含有することを特徴とする液晶配向剤。
    Figure 0006152849
    (Rは炭素数1〜8のアルキル基である。)
  2. 前記ポリイミド前駆体が、ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1に記載の液晶配向剤。
  3. 前記溶媒が、N−メチルピロリドン及びγ-ブチロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
  4. 前記アルキルセロソルブアセテート化合物が、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、及びブチルセロソルブアセテートからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の液晶配向剤。
  5. 前記重合体を1〜5質量%含有する、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶配向剤。
  6. 前記溶媒を95〜99質量%含有する、請求項1〜5のいずれかに記載の液晶配向剤。
  7. 前記溶媒が、アルキルセロソルブアセテート化合物を0.5〜20質量%、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを1〜30質量%含有する、請求項1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤。
  8. 5〜20mPa・sの粘度を有する請求項1〜7のいずれかに記載の液晶配向剤。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤をインクジェット法により塗布する液晶配向膜の形成方法。
  10. 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布して、乾燥し、焼成して得られる液晶配向膜。
  11. 膜厚が5〜300nmである請求項10に記載の液晶配向膜。
  12. 請求項10又は11に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
JP2014529512A 2012-08-06 2013-08-06 液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜 Active JP6152849B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012174317 2012-08-06
JP2012174317 2012-08-06
PCT/JP2013/071262 WO2014024885A1 (ja) 2012-08-06 2013-08-06 液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2014024885A1 JPWO2014024885A1 (ja) 2016-07-25
JP6152849B2 true JP6152849B2 (ja) 2017-06-28

Family

ID=50068109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014529512A Active JP6152849B2 (ja) 2012-08-06 2013-08-06 液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6152849B2 (ja)
KR (1) KR102116155B1 (ja)
CN (1) CN104685412B (ja)
TW (1) TWI626259B (ja)
WO (1) WO2014024885A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118344769A (zh) * 2015-03-30 2024-07-16 日产化学工业株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件
WO2017170940A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 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
KR20220147158A (ko) * 2016-09-29 2022-11-02 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
JP7188381B2 (ja) 2017-03-31 2022-12-13 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
CN110945079B (zh) * 2017-08-02 2022-10-28 旭化成株式会社 聚酰亚胺清漆及其制造方法
CN108587649B (zh) * 2017-12-28 2020-06-09 深圳市华星光电技术有限公司 辅助配向剂及其应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0527245A (ja) * 1991-07-22 1993-02-05 Hitachi Chem Co Ltd 液晶配向膜用組成物、これを用いた液晶配向膜、液晶挾持基板及び液晶表示素子
JP4156445B2 (ja) 2003-06-04 2008-09-24 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置の製造方法
JP4645823B2 (ja) * 2004-06-18 2011-03-09 Jsr株式会社 垂直液晶配向剤、および垂直液晶表示素子
KR101426102B1 (ko) * 2006-07-28 2014-08-05 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 액정 배향 처리제 및 그것을 사용한 액정 표시 소자
JP4869892B2 (ja) 2006-12-06 2012-02-08 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
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
JP5578079B2 (ja) * 2008-10-14 2014-08-27 日産化学工業株式会社 重合性液晶化合物および重合性液晶組成物並びに配向フィルム
TWI477533B (zh) * 2008-11-06 2015-03-21 Nissan Chemical Ind Ltd Liquid crystal alignment agent
JP5553531B2 (ja) 2009-06-03 2014-07-16 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
WO2012002501A1 (ja) * 2010-06-30 2012-01-05 日産化学工業株式会社 液晶配向処理剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子
TWI638007B (zh) * 2011-03-31 2018-10-11 日產化學工業股份有限公司 Liquid crystal alignment agent, and liquid crystal alignment film using the same

Also Published As

Publication number Publication date
TW201412824A (zh) 2014-04-01
WO2014024885A1 (ja) 2014-02-13
KR20150042227A (ko) 2015-04-20
TWI626259B (zh) 2018-06-11
CN104685412B (zh) 2018-02-13
CN104685412A (zh) 2015-06-03
KR102116155B1 (ko) 2020-05-27
JPWO2014024885A1 (ja) 2016-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6064900B2 (ja) 液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜
JP5708636B2 (ja) 末端を修飾したポリアミック酸エステル含有液晶配向剤、及び液晶配向膜
JP5915523B2 (ja) ポリアミック酸エステル含有液晶配向剤、及び液晶配向膜
JP6048143B2 (ja) ポリアミック酸エステルとポリアミック酸とを含有する液晶配向剤及び液晶配向膜
JP5761174B2 (ja) ポリアミック酸エステル液晶配向剤及びそれを用いた液晶配向膜
JP6056752B2 (ja) 液晶配向剤及びそれを用いた液晶配向膜
JP6152849B2 (ja) 液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜
WO2011115079A1 (ja) 光配向処理法用の液晶配向剤、及びそれを用いた液晶配向膜
JP6597645B2 (ja) 液晶配向剤
JP5904119B2 (ja) 末端を修飾したポリアミック酸エステルを含有する液晶配向剤、及び液晶配向膜
WO2014010402A1 (ja) ポリアミック酸エステルを含有する液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子
JPWO2018038160A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6460342B2 (ja) 液晶配向剤及びそれを用いた液晶表示素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160728

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: 20170502

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170515

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6152849

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350