JP6512417B2 - 組成物および樹脂被膜 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂被膜の形成に用いられる組成物、液晶表示素子の製造において用いられる液晶配向処理剤、この液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜およびこの液晶配向膜を使用した液晶表示素子に関するものである。
高分子材料など有機材料からなる樹脂被膜は、形成の容易さや絶縁性能などが着目され、電子デバイスにおける層間絶縁膜や保護膜などとして、広く用いられている。なかでも、表示デバイスとして良く知られた液晶表示素子では、有機材料からなる樹脂被膜が液晶配向膜として使用されている。
現在、工業的に利用されている樹脂被膜は、耐久性に優れたポリイミド系の有機膜が用いられている。特に、このポリイミド系の有機膜は、液晶表示素子の液晶配向膜としても用いられている。ポリイミド系の有機膜は、ポリイミド前駆体のポリアミド酸やポリイミドを含む組成物から形成される。すなわち、ポリイミド系の有機膜は、ポリアミド酸やポリイミドを含む組成物を基板に塗布し、焼成プロセスを経て形成される(例えば、特許文献1参照)。
液晶配向膜は、液晶の配向状態を制御する目的で使用されるものである。しかしながら、液晶表示素子の高精細化に伴い、液晶表示素子のコントラスト低下の抑制や残像現象の低減といった観点から、そこに使用される液晶配向膜においても電圧保持率が高いことや、直流電圧を印加した際の蓄積電荷が少ないまたは直流電圧により蓄積した電荷の緩和が速いといった特性が重要となってきた。これに対して、電圧保持率が高く、かつ直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間を短くすることを目的に、ポリアミド酸やそのイミド化重合体などに加えて分子内に1個のカルボン酸基を含有する化合物、分子内に1個のカルボン酸無水物基を含有する化合物および分子内に1個の3級アミノ基を含有する化合物から選ばれる化合物を極少量含有する液晶配向処理剤を使用したもの(例えば、特許文献2参照)が知られている。
特開平09−278724公報 特開平08−76128号公報
近年の液晶表示素子の高性能化に伴い、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの車載用途、さらには、スマートフォンやタブレッド型パソコンに、液晶表示素子が用いられている。こうした用途では、車内や屋外での視認性を高めるため、バックライトの光量を高くして使用する場合や発熱量の高いバックライトを用いる場合がある。また、スマートフォンやタブレッド型パソコンの用途では、屋外で使用されることが多いため、液晶表示素子に紫外線を含む太陽光などの外光が、多く当たりやすい。
液晶表示素子にバックライト光や紫外線などの光が照射された場合、液晶表示素子中の周辺部材、例えば、カラーフィルターやカラムスペーサーなどの有機部材が分解する可能性がある。それに伴い、電圧保持率特性が低下して液晶表示素子の表示不良である線焼き付きが発生し、液晶表示素子の信頼性が低くなる。
そのため、液晶配向膜としては、液晶表示素子への光の照射により、液晶表示素子の周辺部材が分解しても、電圧保持率が良好な特性であることが求められている。特に、液晶配向膜の下にある有機部材から成る絶縁膜が、光の照射により分解しても、この特性が良好であることが求められている。
また、通常のポリイミド系の重合体から成る組成物は、樹脂被膜の透明性が低く、それに伴い、紫外線などの光が当たることで、樹脂被膜の分解が起こりやすくなる。そのため、樹脂被膜の透明性を高くし、分解を抑制することが必要となる。
そこで本発明は、上記特性を兼ね備えた組成物を提供することを目的とする。すなわち本発明は、樹脂被膜の透明性が高く、紫外線などの光による樹脂被膜の分解を抑制することができる組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述の組成物を用いた液晶配向処理剤において、液晶配向膜の下に有機部材からなる絶縁膜がある状態で光を照射しても、電圧保持率に優れる液晶配向膜となる液晶配向処理剤を提供することを目的とする。
さらに本発明は、上述の要求に対応した液晶配向膜を備えた液晶表示素子を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意研究を行った結果、特定構造を有するセルロース系の重合体およびジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体またはポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体を含有する組成物が、上記の目的を達成するために極めて有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の要旨を有するものである。
(1)下記の(A)成分および(B)成分を含有する組成物。
(A)成分:下記の式[1]で示される構造を有する重合体。
Figure 0006512417
(式[1]中、X、X、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、下記の式[1a]〜式[1m]から選ばれる構造の基を示し、nは100〜1000000の整数を示す)。
Figure 0006512417
(式[1c]〜式[1m]中、X、X、X、X10、X11、X12、X13およびX14は、それぞれ独立して、ベンゼン環、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基またはブチル基を示し、式[1h]中、nは0〜3の整数を示し、式[1i]中、mは0〜3の整数を示す)。
(B)成分:ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及びポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体。
(2)前記(B)成分の重合体におけるジアミン成分が、下記の式[2a]で示される構造を有するジアミン化合物を含むことを特徴とする上記(1)に記載の組成物。
Figure 0006512417
(式[2a]中、aは0〜4の整数を示す)。
(3)前記(B)成分の重合体におけるジアミン成分が、下記の式[2a−1]で示される構造のジアミン化合物を含むことを特徴とする上記(1)に記載の組成物。
Figure 0006512417
(式[2a−1]中、aは0〜4の整数を示し、nは1〜4の整数を示す)。
(4)前記(B)成分の重合体におけるジアミン成分が、下記の式[2b]で示される構造のジアミン化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする上記(1)〜上記(3)のいずれかに記載の組成物。
Figure 0006512417
(式[2b]中、Yは下記の式[2b−1]、式[2b−2]、式[2b−3]、式[2b−4]または式[2b−5]から選ばれる構造の置換基を示し、mは1〜4の整数を示す)。
Figure 0006512417
(式[2b−1]中、aは0〜4の整数を示し、式[2b−2]中、Yは単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−または−OCO−を示し、Yは単結合または−(CH−(bは1〜15の整数である)を示し、Yは単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−または−OCO−を示し、Yはベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基、またはステロイド骨格を有する炭素数12〜25の2価の有機基を示し、前記環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、Yはベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、nは0〜4の整数を示し、Yは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示し、式[2b−3]中、Yは−O−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CONH−または−NHCO−を示し、Yは炭素数8〜22のアルキル基を示し、式[2b−4]中、YおよびY10はそれぞれ独立して炭素数1〜12の炭化水素基を示し、式[2b−5]中、Y11は炭素数1〜5のアルキル基を示す)。
(5)前記(B)成分の重合体におけるテトラカルボン酸成分が、下記の式[3]で示される化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする上記(1)〜上記(4)のいずれかに記載の組成物。
Figure 0006512417
(式[3]中、Zは下記の式[3a]〜式[3j]から選ばれる構造の基である)。
Figure 0006512417
(式[3a]中、Z〜Zは水素原子、メチル基、塩素原子またはベンゼン環を示し、それぞれ同じであっても異なってもよく、式[3g]中、ZおよびZは水素原子またはメチル基を示し、それぞれ同じであっても異なってもよい)。
(6)(C)成分として、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン及びγ−ブチロラクトンから選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する上記(1)〜上記(5)のいずれかに記載の組成物。
(7)(D)成分として、下記の式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する上記(1)〜上記(6)のいずれかに記載の組成物。
Figure 0006512417
(式[D−1]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−2]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−3]中、Dは炭素数1〜4のアルキル基を示す)。
(8)(E)成分として、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテルまたはエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する上記(1)〜上記(7)のいずれかに記載の組成物。
(9)上記(1)〜上記(8)のいずれかに記載の組成物から得られる樹脂被膜。
(10)上記(1)〜上記(8)のいずれかに記載の組成物から得られる液晶配向処理剤。
(11)上記(10)に記載の液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜。
(12)上記(10)に記載の液晶配向処理剤を用いて、インクジェット法にて得られる液晶配向膜。
(13)上記(11)または上記(12)に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
(14)電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、前記電極間に電圧を印加しつつ前記重合性化合物を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子に用いられることを特徴とする上記(11)または上記(12)に記載の液晶配向膜。
(15)上記(14)に記載の液晶配向膜を有することを特徴とする液晶表示素子。
(16)電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性基を含む液晶配向膜を配置し、前記電極間に電圧を印加しつつ前記重合性基を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子に用いられることを特徴とする上記(11)または上記(12)に記載の液晶配向膜。
(17)上記(16)に記載の液晶配向膜を有することを特徴とする液晶表示素子。
本発明の特定構造を有するセルロース系の重合体およびジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体またはポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体を含有する組成物は、樹脂被膜の透明性が高く、光の照射に伴う樹脂被膜の分解を抑制することができる。
また、本発明の組成物からなる液晶配向処理剤は、液晶配向膜の下に有機部材からなる絶縁膜がある状態で光を照射しても、電圧保持率に優れる液晶配向膜を形成することができる。そのため、これにより得られる液晶配向膜を有する液晶表示素子は、高い信頼性を有することが可能となる。
本発明者は、鋭意研究を行った結果、以下の知見を得て本発明を完成するに至った。
本発明は、下記の(A)成分および(B)成分を含有する組成物、液晶配向処理剤、該組成物を用いて得られる樹脂被膜、該液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜、さらには、該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関するものである。
(A)成分:下記の式[1]で示される構造を有する重合体(特定セルロース系重合体ともいう)。
Figure 0006512417
(式[1]中、X、X、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、下記の式[1a]〜式[1m]から選ばれる少なくとも1種の構造の基を示し、nは100〜1000000の整数を示す)。
Figure 0006512417
(式[1c]〜式[1m]中、X、X、X、X10、X11、X12、X13およびX14は、それぞれ独立して、ベンゼン環、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基またはブチル基を示し、式[1h]中、nは0〜3の整数を示し、式[1i]中、mは0〜3の整数を示す)。
(B)成分:ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体またはポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体(特定ポリイミド系重合体ともいう)。
本発明の特定セルロース系重合体は、ポリイミド系の重合体に比べて透明性が高い。そのため、本発明の組成物から得られる樹脂被膜は、通常のポリイミド系の重合体から得られるものに比べて紫外線などの光を吸収しにくく、それに伴い、樹脂被膜の分解が起こりにくくなる。
また、本発明の組成物は、特定セルロース系重合体とともに、耐光性および耐熱性に優れた特定ポリイミド系重合体を含んでいるため、光や熱に対する樹脂被膜の安定性が、より高くなる。
本発明の特定セルロース系重合体は、OH基(水酸基)やCOOH基(カルボン酸基)を多く有しているため、金属や低分子量の有機化合物などのイオン性不純物をトラップすることができる。そのため、本発明の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜は、液晶配向膜の下に有機部材からなる絶縁膜がある状態で光を照射しても、電圧保持率に優れる液晶配向膜となる。
加えて、本発明の液晶配向処理剤は、特定ポリイミド系重合体を含んでいるため、上述した電圧保持率の特性とともに、液晶を配向させる能力(液晶配向性ともいう)やプレチルト角を付与させる特性に関しても優れた液晶配向膜を形成することができる。
以上の点から、本発明の組成物は、透明性の高い樹脂被膜を形成することができる。そして、本発明の組成物から得られる液晶配向処理剤は、液晶配向膜の下に有機部材からなる絶縁膜がある状態で光を照射しても、電圧保持率に優れ、さらには、液晶配向性およびプレチルト角を付与させる特性にも優れた液晶配向膜を形成することができる。
以下、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
<特定セルロース系重合体>
本発明の(A)成分である特定セルロース系重合体は、下記の式[1]で示される構造の重合体である。
Figure 0006512417
式[1]中、X、X、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、下記の式[1a]〜式[1m]から選ばれる少なくとも1種の構造の基を示す。
Figure 0006512417
式[1c]〜式[1m]中、X、X、X、X10、X11、X12、X13およびX14は、それぞれ独立してベンゼン環、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基またはブチル基を示す。
式[1h]中、nは0〜3の整数を示す。なかでも、0または1の整数が好ましい。
式[1i]中、mは0〜3の整数を示す。なかでも、0または1の整数が好ましい。
式[1]中、X、X、X、X、XおよびXは、それぞれ独立して、式[1a]〜式[1m]から選らばれる構造を示すが、これらの構造は、1種類であっても2種類以上の複数種類であっても良い。特に、特定セルロース系重合体の溶媒への溶解性、組成物または液晶配向処理剤の塗布性の点から、2種類以上の複数種類を用いることが好ましい。特に好ましいのは、式[1a]の構造と、式[1b]〜式[1m]の構造を用いることである。さらには、式[1a]の構造と式[1c]の構造、式[1d]の構造、式[1e]の構造、式[1h]の構造または式[1i]の構造を用いることが好ましい。
式[1]中、nは100〜1,000,000の整数を示す。なかでも、特定セルロース系重合体の溶媒への溶解性や組成物または液晶配向処理剤として調整した際の取り扱い性の点から、100〜500,000が好ましい。より好ましいのは、100〜100,000である。
本発明の特定セルロース系重合体の具体例としては、下記のものが挙げられるが、これらの例に限定されるものではない。
例えば、セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ブチルセルロース、メチルエチルセルロース、アセチルセルロース、セルロースプロピオネート、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、メチルアミノセルロース、エチルアミノセルロース、プロピルアミノセルロース、ベンジルセルロース、トリベンゾイルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロースまたはカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースが挙げられる。なかでも、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、アセチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ベンジルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、カルボキシメチルエチルセルロースまたはカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースが好ましい。より好ましくは、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートまたはカルボキシメチルエチルセルロースである。特に好ましくは、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースまたはヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートである。
これらの特定セルロース誘導体は、一般に入手することができる。また、式[1b]〜式[1m]で示される構造を導入する方法には、特に制限はなく、既存の手法を用いることができる。
例えば、式[1b]の構造を導入する場合は、セルロースとベンジルクロリドとをアルカリ存在下で反応させる方法、式[1c]の構造を導入する場合は、セルロースとXを有するハロゲン化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法、式[1d]の構造を導入する場合は、セルロースとXの構造を有する酸クロリド化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法やセルロースと無水酢酸とを反応させる方法、式[1e]の構造を導入する場合は、セルロースとX−OHの構造を有するハロゲン化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法、式[1f]の構造を導入する場合は、セルロースとX10−COOHの構造を有するハロゲン化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法、式[1g]の構造を導入する場合は、セルロースとX11−NHの構造を有するハロゲン化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法、式[1h]の構造を導入する場合は、セルロースとフタル酸とを反応させる方法、式[1i]の構造を導入する場合は、セルロースとX12とフタル酸骨格を有するハロゲン化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法、式[1k]の構造を導入する場合は、セルロースと無水マレイン酸とを反応させる方法が挙げられる。
前記式[1]で示されるこれら特定セルロース系重合体は、本発明の特定セルロース系重合体の溶媒への溶解性や塗布性、液晶配向膜にした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類または2種類以上を混合して使用することができる。
<特定ポリイミド系重合体>
本発明の(B)成分である特定ポリイミド系重合体は、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体またはポリイミドから選ばれる重合体である。
ポリイミド前駆体は、下記の式[A]で示される構造である。
Figure 0006512417
(式[A]中、Rは4価の有機基であり、Rは2価の有機基であり、AおよびAは水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を示し、それぞれ同じであっても異なってもよく、AおよびAは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基またはアセチル基を示し、それぞれ同じであっても異なってもよく、nは正の整数を示す)。
前記ジアミン成分としては、分子内に1級または2級のアミノ基を2個有するジアミン化合物であり、テトラカルボン酸成分としては、テトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物またはテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。
本発明の特定重合体は、下記の式[B]で示されるテトラカルボン酸二無水物と下記の式[C]で示されるジアミン化合物とを原料とすることで比較的簡便に得られるという理由から、下記の式[D]で示される繰り返し単位の構造式からなるポリアミド酸または該ポリアミド酸をイミド化させたポリイミドが好ましい。
Figure 0006512417
(式[B]および式[C]中、RおよびRは式[A]で定義したものと同意義である)。
Figure 0006512417
(式[D]中、RおよびRは式[A]で定義したものと同意義である)。
また、通常の合成手法で、上記で得られた式[D]の重合体に、式[A]で示されるAおよびAの炭素数1〜8のアルキル基、および式[A]で示されるAおよびAの炭素数1〜5のアルキル基またはアセチル基を導入することもできる。
<ジアミン成分>
本発明の(B)成分である特定ポリイミド系重合体を作製するためのジアミン成分としては、公知のジアミン化合物を用いることができる。
なかでも、下記の式[2a]で示される構造を有するジアミン化合物を用いることが好ましい。
Figure 0006512417
式[2a]中、aは0〜4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0または1の整数が好ましい。
式[2a]で示される構造を有するジアミン化合物として、具体的には、下記の式[2a−1]で示されるジアミン化合物が挙げられる。
Figure 0006512417
式[2a−1]中、aは0〜4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0または1が好ましい。
式[2a−1]中、nは1〜4の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から1が好ましい。
本発明の式[2a]で示されるジアミン化合物を製造する方法は特に限定されないが、好ましい方法としては、下記に示すものが挙げられる。一例として、式[2a−1]で示されるジアミン化合物は、下記の式[2a−A]で示されるジニトロ体化合物を合成し、さらにそのニトロ基を還元してアミノ基に変換することで得られる。
Figure 0006512417
(式[2a−A]中、aは0〜4の整数を示し、nは1〜4の整数を示す)。
式[2a−A]で示されるジニトロ体化合物のジニトロ基を還元する方法には、特に制限はなく、通常、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサンまたはアルコール系溶剤などの溶媒中、パラジウム−炭素、酸化白金、ラネーニッケル、白金黒、ロジウム−アルミナまたは硫化白金炭素などを触媒として用いて、水素ガス、ヒドラジンまたは塩化水素下で反応させる方法がある。
本発明の式[2a]で示されるジアミン化合物としては、さらに、下記の式[2a−2]〜式[2a−5]で示されるジアミン化合物も挙げられる。
Figure 0006512417
式[2a−2]中、Aは単結合、−CH−、−C−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、−O−、−CO−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−または−N(CH)CO−を示す。なかでも、合成の容易さの点から、単結合、−CH−、−C(CH−、−O−、−CO−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−COO−または−OCO−が好ましい。より好ましいのは、単結合、−CH−、−C(CH−、−O−、−CO−、−NH−または−N(CH)−である。
式[2a−2]中、mおよびmはそれぞれ0〜4の整数を示し、かつm+mは1〜4の整数を示す。なかでも、m+mが1または2が好ましい。
式[2a−3]中、mおよびmはそれぞれ1〜5の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から、1または2が好ましい。
式[2a−4]中、Aは炭素数1〜5の直鎖または分岐アルキル基を示す。なかでも、炭素数1〜3の直鎖アルキル基が好ましい。
式[2a−4]中、mは1〜5の整数を示す。なかでも、1または2が好ましい。
式[2a−5]中、Aは単結合、−CH−、−C−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、−O−、−CO−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−または−N(CH)CO−を示す。なかでも、単結合、−CH−、−C(CH−、−O−、−CO−、−NH−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCH−、−COO−または−OCO−が好ましい。より好ましいのは、−O−、−CO−、−NH−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCH−、−COO−または−OCO−である。
式[2a−5]中、mは1〜4の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から、1が好ましい。
前記式[2a−1]〜式[2a−5]で示されるジアミン化合物は、全ジアミン成分中の20モル%〜100モル%であることが好ましく、より好ましくは、30モル%〜80モル%であることが好ましい。
前記式[2a−1]〜式[2a−5]で示されるジアミン化合物は、本発明の特定ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性や組成物の塗布性、液晶配向膜にした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類または2種類以上を混合して使用することができる。
本発明の特定ポリイミド系重合体を作製するためのジアミン成分としては、下記の式[2b]で示されるジアミン化合物を用いることが好ましい。
Figure 0006512417
式[2b]中、Yは下記の式[2b−1]、式[2b−2]、式[2b−3]、式[2b−4]または式[2b−5]から選ばれる少なくとも1つの構造の置換基を示し、mは0〜4の整数を示す。
Figure 0006512417
式[2b−1]中、aは0〜4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0または1の整数が好ましい。
式[2b−2]中、Yは単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−または−OCO−を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−または−COO−が好ましい。より好ましいのは、単結合、−(CH−(aは1〜10の整数である)、−O−、−CHO−または−COO−である。
式[2b−2]中、Yは単結合または−(CH−(bは1〜15の整数である)を示す。なかでも、単結合または−(CH−(bは1〜10の整数である)が好ましい。
式[2b−2]中、Yは単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−または−OCO−を示す。なかでも、合成の容易さの点から、単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−または−COO−が好ましい。より好ましいのは、単結合、−(CH−(cは1〜10の整数である)、−O−、−CHO−または−COO−である。
式[2b−2]中、Yはベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基であり、これらの環状基上の任意の水素原子は、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよい。さらに、Yは、ステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基から選ばれる2価の有機基であってもよい。なかでも、合成の容易さの点から、ベンゼン環、シクロへキサン環またはステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基が好ましい。
式[2b−2]中、Yはベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよい。なかでも、ベンゼン環またはシクロへキサン環が好ましい。
式[2b−2]中、nは0〜4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0〜3が好ましい。より好ましいのは、0〜2である。
式[2b−2]中、Yは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜10のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜10のフッ素含有アルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基または炭素数1〜12のアルコキシル基である。特に好ましくは、炭素数1〜9のアルキル基または炭素数1〜9のアルコキシル基である。
式[2b]中の置換基Yを構成するための、式[2b−2]におけるY、Y、Y、Y、Y、Yおよびnの好ましい組み合わせとしては、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の13項〜34項の表6〜表47に掲載される(2−1)〜(2−629)と同じ組み合わせが挙げられる。なお、国際公開公報の各表では、本発明におけるY〜Yが、Y1〜Y6として示されているが、Y1〜Y6は、Y〜Yと読み替えるものとする。
式[2b−3]中、Yは−O−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CONH−または−NHCO−を示す。なかでも、−O−、−CHO−、−COO−または−CONH−が好ましい。より好ましくは、−O−、−COO−または−CONH−である。
式[2b−3]中、Yは炭素数8〜22のアルキル基を示す。
式[2b−4]中、YおよびY10はそれぞれ独立して炭素数1〜12の炭化水素基を示す。
式[2b−5]中、Y11は炭素数1〜5のアルキル基を示す。
本発明の式[2b]で示されるジアミン化合物を製造する方法は特に限定されないが、好ましい方法としては、下記に示すものが挙げられる。一例として、式[2b]で示されるジアミン化合物は、下記の式[2b−A]で示されるジニトロ体化合物を合成し、さらにそのニトロ基を還元してアミノ基に変換することで得られる。
Figure 0006512417
(式[2b−A]中、Yは前記式[2b−1]、式[2b−2]、式[2b−3]、式[2b−4]または式[2b−5]から選ばれる少なくとも1つの構造の置換基を示し、mは0〜4の整数を示す)。
式[2b−A]で示されるジニトロ体化合物のジニトロ基を還元する方法には、特に制限はなく、通常、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサンまたはアルコール系溶剤などの溶媒中、パラジウム−炭素、酸化白金、ラネーニッケル、白金黒、ロジウム−アルミナまたは硫化白金炭素などを触媒として用いて、水素ガス、ヒドラジンまたは塩化水素下で反応させる方法がある。
下記に、本発明の式[2b]で示されるジアミン化合物の具体的な構造を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。
すなわち、式[2b]で示されるジアミン化合物としては、m−フェニレンジアミン、2,4−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノベンジルアルコール、2,4−ジアミノベンジルアルコール、4,6−ジアミノレゾルシノールの他に、下記の式[2b−6]〜[2b−46]で示される構造のジアミン化合物を挙げることができる。
Figure 0006512417
(式[2b−6]〜式[2b−9]中、Aは、炭素数1〜22のアルキル基またはフッ素含有アルキル基を示す)。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(式[2b−34]〜式[2b−36]中、Rは−O−、−OCH−、−CHO−、−COOCH−またはCHOCO−を示し、Rは炭素数1〜22のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基またはフッ素含有アルコキシ基を示す)。
Figure 0006512417
(式[2b−37]〜式[2b−39]中、Rは−COO−、−OCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−または−CH−を示し、Rは炭素数1〜22のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基またはフッ素含有アルコキシ基を示す)。
Figure 0006512417
(式[2b−40]および式[2b−41]中、Rは−COO−、−OCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−、−CH−または−O−であり、Rはフッ素基、シアノ基、トリフルオロメタン基、ニトロ基、アゾ基、ホルミル基、アセチル基、アセトキシ基または水酸基である)。
Figure 0006512417
(式[2b−42]および式[2b−43]中、Rは炭素数3〜12のアルキル基を示す。なお、1,4-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体が好ましい)。
Figure 0006512417
(式[2b−44]および式[2b−45]中、Rは炭素数3〜12のアルキル基を示す。なお、1,4-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体が好ましい)。
Figure 0006512417
(式[2b−46]中、Bはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数3〜20のアルキル基を示し、Bは1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Bは酸素原子または−COO−*(但し、「*」を付した結合手がBと結合する)を示し、Bは酸素原子または−COO−*(但し、「*」を付した結合手が(CH)aと結合する)を示す。また、aは0または1の整数を示し、aは2〜10の整数を示し、aは0または1の整数を示す)。
前記式[2b]で示されるジアミン化合物のなかで、式[2b]中の置換基Yが式[2b−2]で示される構造のジアミン化合物を用いた組成物は、樹脂被膜の疎水性を高くすることができる。さらに、液晶配向膜にした場合に、液晶のプレチルト角を高くすることができる。その際、これらの効果を高めることを目的に、上記ジアミン化合物の中でも、式[2b−28]〜式[2b−39]または式[2b−42]〜式[2b−46]で示されるジアミン化合物を用いることが好ましい。より好ましいのは、式[2b−24]〜式[2b−39]または式[2b−42]〜式[2b−46]で示されるジアミン化合物である。また、よりこれらの効果を高めるため、これらジアミン化合物は、ジアミン成分全体の5モル%以上80モル%以下であることが好ましい。より好ましくは、組成物および液晶配向処理剤の塗布性や液晶配向膜としての電気特性の点から、これらジアミン化合物は、ジアミン成分全体の5モル%以上60モル%である。
前記式[2b]で示されるジアミン化合物は、本発明の特定ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性や塗布性、液晶配向膜にした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類または2種類以上を混合して使用することができる。
本発明の特定ポリイミド系重合体を作製するためのジアミン成分としては、式[2a−1]〜式[2a−5]で示されるジアミン化合物および式[2b]で示されるジアミン化合物以外のジアミン化合物(その他ジアミン化合物ともいう)をジアミン成分として用いることができる。下記に、その他ジアミン化合物の具体例を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。
例えば、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジフルオロ−4,4’−ビフェニル、3,3’−トリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジアミノビフェニル、2,3’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノジフェニルメタン、2,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ジアミノジフェニルエーテル、2,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−スルホニルジアニリン、3,3’−スルホニルジアニリン、ビス(4−アミノフェニル)シラン、ビス(3−アミノフェニル)シラン、ジメチル−ビス(4−アミノフェニル)シラン、ジメチル−ビス(3−アミノフェニル)シラン、4,4’−チオジアニリン、3,3’−チオジアニリン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルアミン、3,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2’−ジアミノジフェニルアミン、2,3’−ジアミノジフェニルアミン、N−メチル(4,4’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(3,3’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(3,4’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(2,2’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(2,3’−ジアミノジフェニル)アミン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,4−ジアミノナフタレン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、2,3’−ジアミノベンゾフェノン、1,5−ジアミノナフタレン、1,6−ジアミノナフタレン、1,7−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、2,8−ジアミノナフタレン、1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン、1,2−ビス(3−アミノフェニル)エタン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ブタン、1,4−ビス(3−アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5−ジエチル−4−アミノフェニル)メタン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、4,4’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、1,4−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]、1,4−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]、1,3−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]、1,3−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]、1,4−フェニレンビス(4−アミノベンゾエート)、1,4−フェニレンビス(3−アミノベンゾエート)、1,3−フェニレンビス(4−アミノベンゾエート)、1,3−フェニレンビス(3−アミノベンゾエート)、ビス(4−アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3−アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4−アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3−アミノフェニル)イソフタレート、N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)イソフタルアミド、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)イソフタルアミド、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、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、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)プロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,5−ビス(3−アミノフェノキシ)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェノキシ)へキサン、1,6−ビス(3−アミノフェノキシ)へキサン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7−(3−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン、1,8−ビス(3−アミノフェノキシ)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン、1,9−ビス(3−アミノフェノキシ)ノナン、1,10−(4−アミノフェノキシ)デカン、1,10−(3−アミノフェノキシ)デカン、1,11−(4−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11−(3−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12−(4−アミノフェノキシ)ドデカン、1,12−(3−アミノフェノキシ)ドデカン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノへキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカンまたは1,12−ジアミノドデカンなどが挙げられる。
また、その他ジアミン化合物として、ジアミン側鎖にアルキル基、フッ素含有アルキル基、芳香環、脂肪族環または複素環を有するもの、さらに、これらからなる大環状置換体を有するものなどを挙げることもできる。具体的には、下記の式[DA1]〜[DA13]で示されるジアミン化合物を例示することができる。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(式[DA1]〜式[DA6]中、Aは−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH−、−O−、−CO−または−NH−を示し、Aは炭素数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基または炭素数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のフッ素含有アルキル基を示す)。
Figure 0006512417
(式[DA7]中、pは1〜10の整数を示す)。
本発明の効果を損なわない限りにおいて、その他ジアミン化合物として、下記の式[DA8]〜式[DA13]で示されるジアミン化合物を用いることもできる。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(式[DA10]中、mは0〜3の整数を示し、式[DA13]中、nは1〜5の整数を示す)。
さらに、本発明の効果を損なわない限りにおいて、下記の式[DA14]で示されるジアミン化合物を用いることもできる。
Figure 0006512417
(式[DA14]中、Aは−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−、−CON(CH)−または−N(CH)CO−より選ばれる2価の有機基であり、Aは単結合、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、非芳香族環式炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、Aは単結合、−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−、−N(CH)CO−または−O(CH−(mは1〜5の整数である)より選ばれ、Aは窒素含有芳香族複素環であり、nは1〜4の整数である)。
加えて、その他ジアミン化合物として、下記の式[DA15]および式[DA16]で示されるジアミン化合物を用いることもできる。
Figure 0006512417
上記のその他ジアミン化合物は、本発明の特定ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性や組成物の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類または2種類以上を混合して使用することもできる。
<テトラカルボン酸成分>
本発明の(B)成分である特定ポリイミド系重合体を作製するためのテトラカルボン酸成分としては、下記の式[3]で示されるテトラカルボン酸二無水物やそのテトラカルボン酸誘導体であるテトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物またはテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物(すべてを総称して特定テトラカルボン酸成分ともいう)を用いることが好ましい。
Figure 0006512417
式[3]中、Zは下記の式[3a]〜式[3j]から選ばれる構造の基である。
Figure 0006512417
式[3a]中、Z〜Zは水素原子、メチル基、塩素原子またはベンゼン環を示し、それぞれ同じであっても異なってもよい。
式[3g]中、ZおよびZは水素原子またはメチル基を示し、それぞれ同じであっても異なってもよい。
本発明の特定テトラカルボン酸成分である式[3]に示される構造中、Zは、合成の容易さやポリマーを製造する際の重合反応性のし易さの点から、式[3a]、式[3c]、式[3d]、式[3e]、式[3f]または式[3g]で示される構造が好ましい。より好ましいのは、式[3a]、式[3e]、式[3f]または式[3g]で示される構造であり、特に好ましいのは、式[3e]、式[3f]または式[3g]である。
本発明の特定テトラカルボン酸成分は、全テトラカルボン酸成分中の1モル%以上であることが好ましい。より好ましいのは、5モル%以上であり、特に好ましいのは、10モル%以上である。
また、式[3e]、式[3f]または式[3g]の構造の特定テトラカルボン酸成分を用いる場合、その使用量は、テトラカルボン酸成分全体の20モル%以上とすることで、所望の効果が得られる。好ましくは、30モル%以上である。さらに、テトラカルボン酸成分のすべてを式[3e]、式[3f]または式[3g]の構造のテトラカルボン酸成分であってもよい。
本発明の特定ポリイミド系重合体には、本発明の効果を損なわない限りにおいて、特定テトラカルボン酸成分以外のその他のテトラカルボン酸成分を用いることができる。その他のテトラカルボン酸成分としては、以下に示すテトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物またはテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。
すなわち、その他のテトラカルボン酸成分としては、ピロメリット酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸、1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン、2,3,4,5−ピリジンテトラカルボン酸、2,6−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ピリジン、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸または1,3−ジフェニル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸が挙げられる。
特定テトラカルボン酸成分およびその他のテトラカルボン酸成分は、本発明の特定ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性や組成物の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類または2種類以上を混合して使用することもできる。
<特定ポリイミド系重合体の製造方法>
本発明において、特定ポリイミド系重合体を合成する方法は特に限定されない。通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られる。一般的には、テトラカルボン酸およびその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種のテトラカルボン酸成分と、1種または複数種のジアミン化合物からなるジアミン成分とを反応させて、ポリアミド酸を得る。具体的には、テトラカルボン酸二無水物と1級または2級のジアミン化合物とを重縮合させてポリアミド酸を得る方法、テトラカルボン酸と1級または2級のジアミン化合物とを脱水重縮合反応させてポリアミド酸を得る方法またはテトラカルボン酸ジハライドと1級または2級のジアミン化合物とを重縮合させてポリアミド酸を得る方法が用いられる。
ポリアミド酸アルキルエステルを得るには、カルボン酸基をジアルキルエステル化したテトラカルボン酸と1級または2級のジアミン化合物とを重縮合させる方法、カルボン酸基をジアルキルエステル化したテトラカルボン酸ジハライドと1級または2級のジアミン化合物とを重縮合させる方法またはポリアミド酸のカルボキシル基をエステルに変換する方法が用いられる。
ポリイミドを得るには、前記のポリアミド酸またはポリアミド酸アルキルエステルを閉環させてポリイミドとする方法が用いられる。
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分との反応は、通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを有機溶媒中で行う。その際に用いる有機溶媒としては、生成したポリイミド前駆体が溶解するものであれば特に限定されない。下記に、反応に用いる有機溶媒の具体例を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンまたは下記の式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒などが挙げられる。
Figure 0006512417
(式[D−1]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−2]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−3]中、Dは炭素数1〜4のアルキル基を示す)。
これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、ポリイミド前駆体を溶解させない溶媒であっても、生成したポリイミド前駆体が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、さらには生成したポリイミド前駆体を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを有機溶媒中で反応させる際には、ジアミン成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸成分をそのまま、または有機溶媒に分散あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸成分を有機溶媒に分散、あるいは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを交互に添加する方法などが挙げられ、これらのいずれの方法を用いてもよい。また、ジアミン成分またはテトラカルボン酸成分を、それぞれ複数種用いて反応させる場合は、あらかじめ混合した状態で反応させてもよく、個別に順次反応させてもよく、さらに個別に反応させた低分子量体を混合反応させ重合体としてもよい。その際の重合温度は−20℃〜150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは−5℃〜100℃の範囲である。また、反応は任意の濃度で行うことができるが、濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となる。そのため、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加することができる。
ポリイミド前駆体の重合反応においては、ジアミン成分の合計モル数とテトラカルボン酸成分の合計モル数の比は0.8〜1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応同様、このモル比が1.0に近いほど生成するポリイミド前駆体の分子量は大きくなる。
本発明のポリイミドは前記のポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドであり、このポリイミドにおいては、アミド酸基の閉環率(イミド化率ともいう)は必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整することができる。
ポリイミド前駆体をイミド化させる方法としては、ポリイミド前駆体の溶液をそのまま加熱する熱イミド化またはポリイミド前駆体の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
ポリイミド前駆体を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100℃〜400℃、好ましくは120℃〜250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行う方が好ましい。
ポリイミド前駆体の触媒イミド化は、ポリイミド前駆体の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、−20〜250℃、好ましくは0〜180℃で攪拌することにより行うことができる。塩基性触媒の量はアミド酸基の0.5〜30モル倍、好ましくは2〜20モル倍であり、酸無水物の量はアミド酸基の1〜50モル倍、好ましくは3〜30モル倍である。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、トリブチルアミンまたは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。酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸または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。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。
ポリイミド前駆体またはポリイミドの反応溶液から、生成したポリイミド前駆体またはポリイミドを回収する場合には、反応溶液を溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる溶媒としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。溶媒に投入して沈殿させたポリマーは濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2〜10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類または炭化水素などが挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
本発明の特定ポリイミド系重合体の分子量は、そこから得られる樹脂被膜または液晶配向膜の強度、膜形成時の作業性および塗膜性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5,000〜1,000,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000〜150,000である。
<組成物・液晶配向処理剤>
本発明の組成物または液晶配向処理剤は、樹脂被膜または液晶配向膜(総称して樹脂被膜ともいう)を形成するための塗布溶液であり、特定セルロース系重合体、特定ポリイミド系重合体および溶媒を含有する樹脂被膜を形成するための塗布溶液である。
本発明の組成物または液晶配向処理剤における特定セルロース系重合体と特定ポリイミド系重合体の割合は、特定ポリイミド系重合体の割合を1とした場合、特定セルロース系重合体の割合は、0.1〜9である。特に好ましいのは、0.2〜4である。
本発明の組成物または液晶配向処理剤における、すべての重合体成分は、すべてが本発明の特定セルロース系重合体および特定ポリイミド系重合体であってもよく、それ以外の他の重合体が混合されていても良い。その際、それ以外の他の重合体の含有量は、本発明の特定重合体の0.5質量%〜15質量%、好ましくは1質量%〜10質量%である。それ以外の他の重合体としては、前記式[2a−1]〜式[2a−5]で示されるジアミン化合物、式[2b]で示されるジアミン化合物および特定テトラカルボン酸成分を用いていないポリイミド系重合体が挙げられる。さらには、セルロース系重合体およびポリイミド系重合体以外の重合体、具体的には、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリスチレン、ポリアミドまたはポリシロキサンなどが挙げられる。
本発明の組成物または液晶配向処理剤中の有機溶媒は、塗布により均一な樹脂被膜を形成するという観点から、有機溶媒の含有量が70〜99.9質量%であることが好ましい。この含有量は、目的とする樹脂被膜または液晶配向膜の膜厚によって適宜変更することができる。
本発明の組成物または液晶配向処理剤に用いる有機溶媒は、特定セルロース系重合体および特定ポリイミド系重合体を溶解させる有機溶媒(良溶媒ともいう)であれば特に限定されない。下記に、良溶媒の具体例を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。
例えば、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−エチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンまたは4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどである。なかでも、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンまたは上述した前記式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒などを挙げることができる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。
なかでも、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン(以上(C)成分ともいう)を用いることが好ましい。さらには、特定セルロース系重合体および特定ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性が高い場合は、前記式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒(以上(D)成分ともいう)を用いることが好ましい。
本発明の組成物または液晶配向処理剤における良溶媒は、組成物または液晶配向処理剤に含まれる溶媒全体の10〜100質量%であることが好ましい。なかでも、20〜90質量%が好ましい。より好ましいのは、30〜80質量%である。
本発明の組成物または液晶配向処理剤は、本発明の効果を損なわない限り、組成物または液晶配向処理剤を塗布した際の樹脂被膜または液晶配向膜の塗膜性や表面平滑性を向上させる有機溶媒(貧溶媒ともいう)を用いることができる。下記に、貧溶媒の具体例を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。
例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、イソペンチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、3−メチル−2−ブタノール、ネオペンチルアルコール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−メチルシクロヘキサノール、2−メチルシクロヘキサノール、3−メチルシクロヘキサノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2−ブトキシエタン、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、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、3−エトキシブチルアセタート、1−メチルペンチルアセタート、2−エチルブチルアセタート、2−エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、2−(メトキシメトキシ)エタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、フルフリルアルコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1−(ブトキシエトキシ)プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチルエチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n−プロピルエステル、乳酸n−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルまたは上述した前記式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒などを挙げることができる。
なかでも、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテルまたはエチレングリコールモノブチルエーテル(以上(E)成分ともいう)、または上述した前記式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒を用いることが好ましい。
これら貧溶媒は、組成物または液晶配向処理剤に含まれる有機溶媒全体の1〜70質量%であることが好ましい。なかでも、1〜60質量%が好ましい。より好ましいのは5〜60質量%である。
本発明の組成物または液晶配向処理剤には、本発明の効果を損なわない限り、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基またはシクロカーボネート基を有する架橋性化合物、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基および低級アルコキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物、または重合性不飽和結合を有する架橋性化合物を導入することもできる。これら置換基や重合性不飽和結合は、架橋性化合物中に2個以上有する必要がある。
エポキシ基またはイソシアネート基を有する架橋性化合物としては、例えば、ビスフェノールアセトングリシジルエーテル、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルアミノジフェニレン、テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、テトラグリシジル−1,3−ビス(アミノエチル)シクロヘキサン、テトラフェニルグリシジルエーテルエタン、トリフェニルグリシジルエーテルエタン、ビスフェノールヘキサフルオロアセトジグリシジルエーテル、1,3−ビス(1−(2,3−エポキシプロポキシ)−1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロメチル)ベンゼン、4,4−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)オクタフルオロビフェニル、トリグリシジル−p−アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、2−(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)−2−(4−(1,1−ビス(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)エチル)フェニル)プロパンまたは1,3−ビス(4−(1−(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)−1−(4−(1−(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)−1−メチルエチル)フェニル)エチル)フェノキシ)−2−プロパノールなどが挙げられる。
オキセタン基を有する架橋性化合物は、下記の式[4]で示すオキセタン基を少なくとも2個有する架橋性化合物である。
Figure 0006512417
具体的には、下記の式[4−1]〜式[4−11]で示される架橋性化合物である。
Figure 0006512417
(式[4−1]中、nは1〜3の整数を示す)。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(式[4−7]中、nは1〜3の整数を示し、式[4−8]中、nは1〜3の整数を示し、式[4−9]中、nは1〜100の整数を示す)。
Figure 0006512417
(式[4−11]中、nは1〜10の整数を示す)。
シクロカーボネート基を有する架橋性化合物としては、下記の式[5]で示されるシクロカーボネート基を少なくとも2個有する架橋性化合物である。
Figure 0006512417
具体的には、下記の式[5−1]〜式[5−37]で示される架橋性化合物である。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(式[5−24]中、nは1〜10の整数を示し、式[5−25]中、nは1〜10の整数を示す)。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(式[5−36]中、nは1〜100の整数を示し、式[5−37]中、nは1〜10の整数を示す)。
さらに、下記の式[5−38]〜式[5−40]に示される少なくとも1種の構造を有するポリシロキサンを挙げることもできる。
Figure 0006512417
(式[5−38]〜式[5−40]中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、式[5]で示される構造、水素原子、水酸基、炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシル基、脂肪族環または芳香族環を示し、少なくとも1つは式[5]で示される構造を示す)。
より具体的には、下記の式[5−41]および式[5−42]の化合物が挙げられる。
Figure 0006512417
(式[5−42]中、nは1〜10の整数を示す)。
ヒドロキシル基およびアルコキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物としては、例えば、ヒドロキシル基またはアルコキシル基を有するアミノ樹脂、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、スクシニルアミド−ホルムアルデヒド樹脂またはエチレン尿素−ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。具体的には、アミノ基の水素原子がメチロール基またはアルコキシメチル基またはその両方で置換されたメラミン誘導体、ベンゾグアナミン誘導体、またはグリコールウリルを用いることができる。このメラミン誘導体またはベンゾグアナミン誘導体は、2量体または3量体として存在することも可能である。これらはトリアジン環1個当たり、メチロール基またはアルコキシメチル基を平均3個以上6個以下有するものが好ましい。
このようなメラミン誘導体またはベンゾグアナミン誘導体の例としては、市販品のトリアジン環1個当たりメトキシメチル基が平均3.7個置換されているMX−750、トリアジン環1個当たりメトキシメチル基が平均5.8個置換されているMW−30(以上、三和ケミカル社製)やサイメル300、301、303、350、370、771、325、327、703、712などのメトキシメチル化メラミン、サイメル235、236、238、212、253、254などのメトキシメチル化ブトキシメチル化メラミン、サイメル506、508などのブトキシメチル化メラミン、サイメル1141のようなカルボキシル基含有メトキシメチル化イソブトキシメチル化メラミン、サイメル1123のようなメトキシメチル化エトキシメチル化ベンゾグアナミン、サイメル1123−10のようなメトキシメチル化ブトキシメチル化ベンゾグアナミン、サイメル1128のようなブトキシメチル化ベンゾグアナミン、サイメル1125−80のようなカルボキシル基含有メトキシメチル化エトキシメチル化ベンゾグアナミン(以上、三井サイアナミド社製)が挙げられる。また、グリコールウリルの例として、サイメル1170のようなブトキシメチル化グリコールウリル、サイメル1172のようなメチロール化グリコールウリル等、パウダーリンク1174のようなメトキシメチロール化グリコールウリル等が挙げられる。
ヒドロキシル基またはアルコキシル基を有するベンゼンまたはフェノール性化合物としては、例えば、1,3,5−トリス(メトキシメチル)ベンゼン、1,2,4−トリス(イソプロポキシメチル)ベンゼン、1,4−ビス(sec−ブトキシメチル)ベンゼンまたは2,6−ジヒドロキシメチル−p−tert−ブチルフェノール等が挙げられる。
より具体的には、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の62頁〜66頁に掲載される、式[6−1]〜式[6−48]で示される架橋性化合物が挙げられる。
重合性不飽和結合を有する架橋性化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリロイルオキシエトキシトリメチロールプロパンまたはグリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート等の重合性不飽和基を分子内に3個有する架橋性化合物、さらに、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイドビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイドビスフェノール型ジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレートまたはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどの重合性不飽和基を分子内に2個有する架橋性化合物、加えて、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルフタレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルリン酸エステルまたはN−メチロール(メタ)アクリルアミド等の重合性不飽和基を分子内に1個有する架橋性化合物が挙げられる。
加えて、下記の式[7]で示される化合物を用いることもできる。
Figure 0006512417
(式[7]中、Eはシクロヘキサン環、ビシクロヘキサン環、ベンゼン環、ビフェニル環、ターフェニル環、ナフタレン環、フルオレン環、アントラセン環またはフェナントレン環からからなる群から選ばれる基を示し、Eは下記の式[7a]または式[7b]から選ばれる基を示し、nは1〜4の整数を示す)。
Figure 0006512417
上記化合物は架橋性化合物の一例であり、これらに限定されるものではない。また、本発明の組成物または液晶配向処理剤に用いる架橋性化合物は、1種類であってもよく、2種類以上組み合わせてもよい。
本発明の組成物または液晶配向処理剤における、架橋性化合物の含有量は、すべての重合体成分100質量部に対して、0.1〜150質量部であることが好ましい。架橋反応が進行し目的の効果を発現させるためには、すべての重合体成分100質量部に対して0.1〜100質量部がより好ましく、特に、1〜50質量部が最も好ましい。
本発明の組成物を用いた液晶配向処理剤を用いて液晶配向膜とした際、液晶配向膜中の電荷移動を促進し、該液晶配向膜を用いた液晶セルの電荷抜けを促進させる化合物として、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の69頁〜73頁に掲載される、式[M1]〜式[M156]で示される窒素含有複素環アミン化合物を添加することが好ましい。このアミン化合物は、組成物に直接添加しても構わないが、適当な溶媒で濃度0.1質量%〜10質量%、好ましくは1質量%〜7質量%の溶液にしてから添加することが好ましい。この溶媒としては、上述した特定ポリイミド系重合体を溶解させる有機溶媒であれば特に限定されない。
本発明の組成物または液晶配向処理剤は、本発明の効果を損なわない限り、組成物または液晶配向処理剤を塗布した際の樹脂被膜または液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物を用いることができる。さらに、樹脂被膜または液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物などを用いることもできる。
樹脂被膜または液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。
より具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(以上、トーケムプロダクツ社製)、メガファックF171、F173、R−30(以上、大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC431(以上、住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(以上、旭硝子社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤の使用割合は、組成物または液晶配向処理剤に含有されるすべての重合体成分100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部、より好ましくは0.01〜1質量部である。
樹脂被膜または液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物の具体例としては、以下に示す官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物が挙げられる。
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−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、N−トリメ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、10−トリエトキシシリル−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−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、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)シクロヘキサンまたは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などが挙げられる。
これら基板との密着させる化合物を使用する場合は、組成物または液晶配向処理剤に含有されるすべての重合体成分100質量部に対して0.1〜30質量部であることが好ましく、より好ましくは1〜20質量部である。0.1質量部未満であると密着性向上の効果は期待できず、30質量部よりも多くなると組成物または液晶配向処理剤の保存安定性が悪くなる場合がある。
本発明の組成物または液晶配向処理剤には、上記の貧溶媒、架橋性化合物、樹脂被膜または液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物および基板との密着させる化合物の他に、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、樹脂被膜または液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。
<樹脂被膜>
本発明の組成物は、基板上に塗布、焼成した後、樹脂被膜として用いることができる。この際に用いる基板としては、目的とするデバイスに応じて、ガラス基板、シリコンウェハ、アクリル基板やポリカーボネート基板などのプラスチック基板なども用いることができる。組成物の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法、スプレー法、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷またはインクジェット法などで行う方法が一般的である。これらは、目的に応じて適宜選択することができる。
組成物を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブンまたはIR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、組成物に用いる溶媒に応じて、30〜300℃、好ましくは30〜250℃の温度で溶媒を蒸発させて樹脂被膜とすることができる。焼成後の樹脂被膜の厚みは、目的に応じて、0.01〜100μmに調整することができる。
<液晶配向膜・液晶表示素子>
本発明の組成物を用いた液晶配向処理剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして、液晶配向膜として用いることができる。また、垂直配向用途などの場合では配向処理なしでも液晶配向膜として用いることができる。この際に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板の他、アクリル基板やポリカーボネート基板などのプラスチック基板なども用いることができる。プロセスの簡素化の観点からは、液晶駆動のためのITO電極などが形成された基板を用いることが好ましい。また、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ェハなどの不透明な基板も使用でき、この場合の電極としてはアルミなどの光を反射する材料も使用できる。
液晶配向処理剤の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷またはインクジェット法などで行う方法が一般的である。その他の塗布方法としては、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法またはスプレー法などがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。
液晶配向処理剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブンまたはIR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、液晶配向処理剤に用いる溶媒に応じて、30〜300℃、好ましくは30〜250℃の温度で溶媒を蒸発させて液晶配向膜とすることができる。焼成後の液晶配向膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、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、好ましくは5〜300nm、より好ましくは10〜100nmである。液晶を水平配向や傾斜配向させる場合は、焼成後の液晶配向膜をラビングまたは偏光紫外線照射などで処理する。
本発明の液晶表示素子は、上記した手法により、本発明の液晶配向処理剤から液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作製して液晶表示素子としたものである。
液晶セルの作製方法としては、液晶配向膜の形成された一対の基板を用意し、片方の基板の液晶配向膜上にスペーサを散布し、液晶配向膜面が内側になるようにして、もう片方の基板を貼り合わせ、液晶を減圧注入して封止する方法、または、スペーサを散布した液晶配向膜面に液晶を滴下した後に基板を貼り合わせて封止を行う方法などが例示できる。
さらに、本発明の液晶配向処理剤は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、電極間に電圧を印加しつつ、活性エネルギー線の照射および加熱の少なくとも一方により重合性化合物を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子にも好ましく用いられる。ここで、活性エネルギー線としては、紫外線が好適である。紫外線としては、波長が300〜400nm、好ましくは310〜360nmである。加熱による重合の場合、加熱温度は40〜120℃、好ましくは60〜80℃である。また、紫外線の照射と加熱を同時に行ってもよい。
上記の液晶表示素子は、PSA(Polymer Sustained Alignment)方式により、液晶分子のプレチルトを制御するものである。PSA方式では、液晶材料中に少量の光重合性化合物、例えば光重合性モノマーを混入しておき、液晶セルを組み立てた後、液晶層に所定の電圧を印加した状態で光重合性化合物に紫外線などを照射し、生成した重合体によって液晶分子のプレチルトを制御する。重合体が生成するときの液晶分子の配向状態が電圧を取り去った後においても記憶されるので、液晶層に形成される電界などを制御することにより、液晶分子のプレチルトを調整することができる。また、PSA方式では、ラビング処理を必要としないので、ラビング処理によってプレチルトを制御することが難しい垂直配向型の液晶層の形成に適している。
すなわち、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処理剤から液晶配向膜付き基板を得た後、液晶セルを作製し、紫外線の照射および加熱の少なくとも一方により重合性化合物を重合することで液晶分子の配向を制御するものとすることができる。
PSA方式の液晶セル作製の一例を挙げるならば、液晶配向膜の形成された一対の基板を用意し、片方の基板の液晶配向膜上にスペーサを散布し、液晶配向膜面が内側になるようにして、もう片方の基板を貼り合わせ、液晶を減圧注入して封止する方法、または、スペーサを散布した液晶配向膜面に液晶を滴下した後に基板を貼り合わせて封止を行う方法などが挙げられる。
液晶には、熱や紫外線照射により重合する重合性化合物が混合される。重合性化合物としては、アクリレート基やメタクリレート基等の重合性不飽和基を分子内に1個以上有する化合物が挙げられる。その際、重合性化合物は、液晶成分の100質量部に対して0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量部である。重合性化合物が0.01質量部未満であると、重合性化合物が重合せずに液晶を配向制御できなくなり、10質量部よりも多くなると、未反応の重合性化合物が多くなって液晶表示素子の焼き付き特性が低下する。
液晶セルを作製した後は、液晶セルに交流または直流の電圧を印加しながら、加熱や紫外線を照射して重合性化合物を重合する。これにより、液晶分子の配向を制御することができる。
加えて、本発明の液晶配向処理剤は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性基を含む液晶配向膜を配置し、電極間に電圧を印加する工程を経て製造される液晶表示素子にも好ましく用いられる。ここで、活性エネルギー線としては、紫外線が好適である。紫外線としては、波長が300〜400nm、好ましくは310〜360nmである。加熱による重合の場合、加熱温度は40〜120℃、好ましくは60〜80℃である。また、紫外線の照射と加熱を同時に行ってもよい。
活性エネルギー線および熱の少なくとも一方より重合する重合性基を含む液晶配向膜を得るためには、この重合性基を含む化合物を液晶配向処理剤中に添加する方法や、重合性基を含む重合体成分を用いる方法が挙げられる。本発明の液晶配向処理剤は、熱や紫外線の照射により、反応する2重結合部位を持つ特定化合物を含んでいるため、紫外線の照射および加熱の少なくとも一方により液晶分子の配向を制御することができる。
液晶セル作製の一例を挙げるならば、液晶配向膜の形成された一対の基板を用意し、片方の基板の液晶配向膜上にスペーサを散布し、液晶配向膜面が内側になるようにして、もう片方の基板を貼り合わせ、液晶を減圧注入して封止する方法、または、スペーサを散布した液晶配向膜面に液晶を滴下した後に基板を貼り合わせて封止を行う方法などが挙げられる。
液晶セルを作製した後は、液晶セルに交流または直流の電圧を印加しながら、加熱や紫外線を照射することで、液晶分子の配向を制御することができる。
以上のようにして、本発明の液晶配向処理剤を用いて作製された液晶表示素子は、信頼性に優れたものとなり、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適に利用できる。
以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、これらに限定されるものではない。
合成例、実施例および比較例で用いる略語は、以下の通りである。
(本発明の(A)成分である特定セルロース系重合体)
CE−1:ヒドロキシエチルセルロース(WAKO社製)
CE−2:ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(ACROS社製)
(本発明の式[2a]で示されるジアミン化合物)
A1:3,5−ジアミノ安息香酸(下記の式[A1]で示されるジアミン化合物)
A2:2,5−ジアミノ安息香酸(下記の式[A2]で示されるジアミン化合物)
Figure 0006512417
(本発明の式[2b]で示されるジアミン化合物)
B1:1,3−ジアミノ−4−〔4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロへキシル)フェノキシ〕ベンゼン(下記の式[B1]で示されるジアミン化合物)
B2:1,3−ジアミノ−4−〔4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロへキシル)フェノキシメチル〕ベンゼン(下記の式[B2]で示されるジアミン化合物)
B3:1,3−ジアミノ−4−{4−〔トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロへキシル)シクロへキシル〕フェノキシ}ベンゼン(下記の式[B3]で示されるジアミン化合物)
B4:下記の式[B4]で示されるジアミン化合物
B5:1,3−ジアミノ−4−オクタデシルオキシベンゼン(下記の式[B5]で示されるジアミン化合物)
B6:下記の式[B6]で示されるジアミン化合物
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
(その他ジアミン化合物)
C1:p−フェニレンジアミン(下記の式[C1]で示されるジアミン化合物)
C2:m−フェニレンジアミン(下記の式[C2]で示されるジアミン化合物)
Figure 0006512417
(テトラカルボン酸成分)
D1:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(下記の式[D1]で示されるテトラカルボン酸二無水物)
D2: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(下記の式[D2]で示されるテトラカルボン酸二無水物)
D3:下記の式[D3]で示されるテトラカルボン酸二無水物
D4:下記の式[D4]で示されるテトラカルボン酸二無水物
Figure 0006512417
(本発明の(C)成分である溶媒)
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
NEP:N−エチル−2−ピロリドン
γ−BL:γ−ブチロラクトン
(本発明の(D)成分である溶媒)
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル(本発明の式[D−1]で示される溶媒)
PCS:エチレングリコールモノプロピルエーテル(本発明の式[D−2]で示される溶媒)
DEEE:ジエチレングリコールモノエチルエーテル(本発明の式[D−3]で示される溶媒)
Figure 0006512417
(本発明の(E)成分である溶媒)
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
PB:プロピレングリコールモノブチルエーテル
(ポリイミド前駆体およびポリイミドの分子量測定)
合成例におけるポリイミド前駆体およびポリイミドの分子量は、常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC−101)(昭和電工社製)、カラム(KD−803,KD−805)(Shodex社製)を用いて、以下のようにして測定した。
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・HO)が30mmol/L(リットル)、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:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000、および30,000)(東ソー社製)およびポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000、および1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
(ポリイミドのイミド化率の測定)
合成例におけるポリイミドのイミド化率は次のようにして測定した。ポリイミド粉末20mgをNMR(核磁気共鳴)サンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,φ5(草野科学社製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6,0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)(0.53ml)を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をNMR測定機(JNW−ECA500)(日本電子データム社製)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、9.5ppm〜10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1−α・x/y)×100
上記式において、xはアミド酸の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はポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
「本発明の(B)成分である特定ポリイミド系重合体の合成」
<合成例1>
D1(9.00g,45.9mmol)およびA1(6.98g,45.9mmol)をNMP(48.0g)中で混合し、40℃で8時間反応させ、樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は、26,900、重量平均分子量は、78,100であった。
<合成例2>
D2(8.17g,32.7mmol)およびA2(6.21g,40.8mmol)をNMP(26.4g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(1.60g,8.16mmol)とNMP(21.6g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.85g)およびピリジン(3.70g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(2)を得た。このポリイミドのイミド化率は54%であり、数平均分子量は19,800、重量平均分子量は44,300であった。
<合成例3>
D2(6.25g,25.0mmol)、B1(6.79g,17.8mmol)およびA1(2.72g,17.9mmol)をNMP(29.5g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(2.10g,10.7mmol)とNMP(24.1g)を加え、40℃で8時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(3)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は、23,500、重量平均分子量は、65,600であった。
<合成例4>
合成例3で得られたポリアミド酸溶液(3)(30.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.75g)およびピリジン(4.90g)を加え、90℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(700ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(4)を得た。このポリイミドのイミド化率は82%であり、数平均分子量は17,500、重量平均分子量は40,100であった。
<合成例5>
D2(6.63g,26.5mmol)、B1(5.05g,13.3mmol)、A1(2.52g,16.6mmol)およびC1(0.36g,3.33mmol)をNMP(26.2g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(1.30g,6.63mmol)とNMP(21.4g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.78g)およびピリジン(3.73g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(5)を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、数平均分子量は17,200、重量平均分子量は41,600であった。
<合成例6>
D2(5.17g,20.7mmol)、B2(4.07g,10.3mmol)、A1(2.09g,13.7mmol)およびB6(2.10g,10.3mmol)をNMP(26.6g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(2.70g,13.8mmol)とNMP(21.8g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.80g)およびピリジン(3.75g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(6)を得た。このポリイミドのイミド化率は52%であり、数平均分子量は17,600、重量平均分子量は41,300であった。
<合成例7>
D2(4.34g,17.3mmol)、B3(4.50g,10.4mmol)、A2(3.17g,20.8mmol)およびC2(0.37g,3.42mmol)をNMP(26.0g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(3.40g,17.3mmol)とNMP(21.3g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(30.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.74g)およびピリジン(4.90g)を加え、90℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(700ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(7)を得た。このポリイミドのイミド化率は78%であり、数平均分子量は18,500、重量平均分子量は42,100であった。
<合成例8>
D2(6.12g,24.5mmol)、B4(2.26g,4.59mmol)およびA2(3.96g,26.0mmol)をNMP(22.3g)中で混合し、80℃で6時間反応させた後、D1(1.20g,6.12mmol)とNMP(18.3g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.82g)およびピリジン(3.75g)を加え、80℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(8)を得た。このポリイミドのイミド化率は50%であり、数平均分子量は16,200、重量平均分子量は38,100であった。
<合成例9>
D3(7.70g,34.3mmol)、B1(3.92g,10.3mmol)およびA1(3.66g,24.1mmol)をNMP(45.8g)中で混合し、40℃で5時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.70g)およびピリジン(3.60g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(9)を得た。このポリイミドのイミド化率は54%であり、数平均分子量は17,300、重量平均分子量は41,000であった。
<合成例10>
D3(7.50g,33.5mmol)、B5(3.78g,10.0mmol)、B6(1.36g,6.69mmol)およびA1(2.55g,16.8mmol)をNMP(45.6g)中で混合し、40℃で5時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.80g)およびピリジン(3.75g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(10)を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、数平均分子量は18,100、重量平均分子量は39,900であった。
<合成例11>
D4(5.51g,18.4mmol)、B2(3.62g,9.17mmol)、C2(0.66g,6.10mmol)およびA1(2.33g,15.3mmol)をNMP(24.0g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(2.40g,12.2mmol)とNMP(19.6g)を加え、40℃で5時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液を得た。
得られたポリアミド酸溶液(40.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.80g)およびピリジン(3.70g)を加え、80℃で4.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(800ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(11)を得た。このポリイミドのイミド化率は60%であり、数平均分子量は16,800、重量平均分子量は37,500であった。
<合成例12>
D4(5.66g,18.9mmol)、B1(4.31g,11.3mmol)、B6(2.30g,11.3mmol)およびA1(2.30g,15.1mmol)をNMP(30.2g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、D1(3.70g,18.9mmol)とNMP(24.7g)を加え、40℃で5時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(12)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は、23,500、重量平均分子量は、66,900であった。
<合成例13>
合成例12で得られたポリアミド酸溶液(12)(30.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.70g)およびピリジン(4.80g)を加え、90℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(700ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(13)を得た。このポリイミドのイミド化率は81%であり、数平均分子量は15,800、重量平均分子量は37,500であった。
本発明の特定ポリイミド系重合体を表1に示す。
Figure 0006512417
*1:ポリアミド酸。
「本発明の組成物および液晶配向処理剤の製造」
下記する実施例1〜実施例19、比較例1〜比較例5では、組成物の製造例を記載する。また、これら組成物は液晶配向処理剤の評価のためにも使用される。
本発明の組成物および液晶配向処理剤を表2〜表4に示す。
本発明の実施例および比較例で得られた組成物または液晶配向処理剤を用い、「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(PSAセル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。その条件は、下記のとおりである。
「樹脂被膜の透明性の評価」
本発明の実施例および比較例で得られた組成物を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、樹脂被膜の透明性の評価を行った。この溶液を40×50mm石英基板にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド樹脂被膜付きの石英基板を得た。
得られた樹脂被膜付き石英基板を用いて、紫外可視分光光度計(UV−2550)(島津製作所社製)にて、300〜750nmの波長の紫外可視吸収スペクトルを測定した。このなかで、310nmおよび340nmの波長の透過率が高いものほど、樹脂被膜の透明性が優れるとした。
表5〜表7に実施例および比較例で得られた樹脂被膜の透明性の結果を示す。
「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」
本発明の実施例7で得られた液晶配向処理剤(7)および実施例13で得られた液晶配向処理剤(13)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、インクジェット塗布性の評価を行った。インクジェット塗布機には、HIS−200(日立プラントテクノロジー社製)を用いた。塗布は、純水およびIPA(イソプロピルアルコール)にて洗浄を行ったITO(酸化インジウムスズ)蒸着基板上に、塗布面積が70×70mm、ノズルピッチが0.423mm、スキャンピッチが0.5mm、塗布速度が40mm/秒、塗布から仮乾燥までの時間が60秒、仮乾燥がホットプレート上にて70℃で5分間の条件で行った。
「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」
本発明の実施例および比較例で得られた液晶配向処理剤を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製を行った。この溶液を純水およびIPAにて洗浄を行った30×40mmITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド液晶配向膜付きのITO基板を得た。このITO基板の塗膜面をロール径が120mmのラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数が1000rpm、ロール進行速度が50mm/sec、押し込み量が0.1mmの条件でラビング処理した。
得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、液晶配向膜面を内側にして6μmのスペーサー挟んで組み合わせ、シール剤(XN−1500T)(三井化学社製)を印刷した。次いで、他方の基板と液晶配向膜面が向き合うようにして貼り合わせた後、シール剤を熱循環型クリーンオーブン中にて120℃で90分間加熱処理をすることにより硬化して空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶を注入し、注入口を封止して液晶セル(通常セル)を得た。
なお、実施例1および実施例2で得られた液晶配向処理剤(1)および液晶配向処理剤(2)、比較例1および比較例2で得られた液晶配向処理剤(20)および液晶配向処理剤(21)および比較例5で得られた液晶配向処理剤(24)を用いた液晶セルには、液晶にネマティック液晶(MLC−2003)(メルク・ジャパン社製)を用いた。
また、実施例3〜実施例6で得られた液晶配向処理剤(3)〜液晶配向処理剤(6)、実施例8〜実施例12で得られた液晶配向処理剤(8)〜液晶配向処理剤(12)、実施例14〜実施例19で得られた液晶配向処理剤(14)〜液晶配向処理剤(19)および比較例3および比較例4で得られた液晶配向処理剤(22)および液晶配向処理剤(23)を用いた液晶セルには、液晶にネマティック液晶(MLC−6608)(メルク・ジャパン社製)を用いた。
上記で得られた液晶セルを用いて、液晶配向性の評価を行った。液晶配向性は、液晶セルを偏光顕微鏡(ECLIPSE E600WPOL)(ニコン社製)で観察し、配向欠陥の有無を確認した。具体的には、配向欠陥が見られなかったものを、本評価に優れるとした(表8〜表10中に、良好と示した)。
表8〜表10に実施例および比較例で得られた液晶配向性の結果を示す。
「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(PSAセル)」
実施例6で得られた液晶配向処理剤(6)、実施例9で得られた液晶配向処理剤(9)および実施例16で得られた液晶配向処理剤(16)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、−15℃にて48時間保管した溶液を用いて、液晶セルの作製および液晶配向性の評価を行った。この溶液を、純水およびIPAにて洗浄した中心に10×10mmのパターン間隔20μmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)と中心に10×40mmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド塗膜を得た。塗膜面を純水にて洗浄した後、熱循環型クリーンオーブン中にて100℃で15分間加熱処理をして、液晶配向膜付き基板を得た。
この液晶配向膜付き基板を、液晶配向膜面を内側にして、6μmのスペーサーを挟んで組み合わせ、シール剤で周囲を接着して空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、ネマティック液晶(MLC−6608)(メルク・ジャパン社製)に、下記の式で示される重合性化合物(1)を、ネマティック液晶(MLC−6608)の100質量%に対して重合性化合物(1)を0.3質量%混合した液晶を注入し、注入口を封止して、液晶セルを得た。
Figure 0006512417
得られた液晶セルに、交流5Vの電圧を印加しながら、照度60mWのメタルハライドランプを用いて、350nm以下の波長をカットし、365nm換算で20J/cmの紫外線照射を行い、液晶の配向方向が制御された液晶セル(PSAセル)を得た。液晶セルに紫外線を照射している際の照射装置内の温度は、50℃であった。
この液晶セルの紫外線照射前と紫外線照射後の液晶の応答速度を測定した。応答速度は、透過率90%から透過率10%までのT90→T10を測定した。
実施例で得られたPSAセルは、紫外線照射前の液晶セルに比べて、紫外線照射後の液晶セルの応答速度が速くなったことから、液晶の配向方向が制御されたことを確認した。また、いずれの液晶セルとも、偏光顕微鏡(ECLIPSE E600WPOL)(ニコン社製)での観察により、液晶は均一に配向していることを確認した。
「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」
(絶縁膜用組成物の調整)
100mlナス型フラスコに、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸/ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/メチル(メタ)アクリレート=9/25.5/65.5のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液、固形分濃度:22.0重量%、重量平均分子量6000(ポリスチレン換算))(7.07g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(25.1g)、KAYARADDPHA−40H(日本化薬社製)(3.30g)、I−369(チバスペシャリティーケミカルズ社製)(0.30g)、ITX(ファーストケミカルコーポレーション社製)、メガファックR−30(0.015g)を加え、25℃で3時間攪拌し、絶縁膜用組成物を得た。この絶縁膜用組成物には不溶物は見られず、均一な溶液が得られた。
(絶縁膜塗布基板の作製)
上記で得られた絶縁膜用組成物を0.2μmのフィルターを用いてろ過を行った。その後、この組成物を、純水およびIPAにて洗浄した中心に10×10mmのパターン間隔20μmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)と中心に10×40mmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて110℃で5分間加熱処理をした。この塗膜に、紫外線照射装置PLA−501(F)(キャノン社製)により、365nmにおける照射量が、500mJ/cmの紫外線を照射し、ホットプレート上にて120℃で1分間加熱処理をした。その後、さらにホットプレート上にて200℃で60分間加熱処理を行い、膜厚1.12μmの絶縁膜が塗布された基板を得た。
(液晶セルの作製)
本発明の実施例および比較例で得られた液晶配向処理剤を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、−15℃にて48時間保管した溶液を用いて、液晶セルを作製した。この溶液を上記で得られた絶縁膜塗布基板の絶縁膜塗布面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド液晶配向膜付きのITO基板を得た。このITO基板の塗膜面をロール径が120mmのラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数が1000rpm、ロール進行速度が50mm/sec、押し込み量が0.1mmの条件でラビング処理した。
得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、液晶配向膜面を内側にして6μmのスペーサー挟んで組み合わせ、シール剤(XN−1500T)(三井化学社製)を印刷した。次いで、他方の基板と液晶配向膜面が向き合うようにして貼り合わせた後、シール剤を熱循環型クリーンオーブン中にて120℃で90分間加熱処理をすることにより硬化して空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶を注入し、注入口を封止して液晶セルを得た。
(電圧保持率の評価)
上記で得られた液晶セルに、70℃の温度下で1Vの電圧を60μs印加し、16.67ms後および50ms後の電圧を測定し、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率(VHRともいう)として計算した。なお、測定は、電圧保持率測定装置(VHR−1)(東陽テクニカ社製)を使用し、Voltage:±1V、Pulse Width:60μs、Flame Period:16.67msまたは50msの設定で行った。
電圧保持率の測定が終了した液晶セルに、365nm換算で10J/cmの紫外線を照射した後、同様条件にて、VHRの測定を行った。なお、紫外線照射は、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX−1)(センライト製(SEN LIGHT CORPORATION))を用いて行った。
表8〜表10に実施例および比較例で得られた絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価の結果を示す。
<実施例1>
合成例1の合成手法で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)(11.5g)およびCE−2(0.72g)に、NMP(27.0g)およびBCS(26.2g)を加え、50℃にて6時間攪拌して組成物(1)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(1)は、液晶配向処理剤(1)としても評価に用いた。
得られた組成物(1)および液晶配向処理剤(1)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例2>
合成例2の合成手法で得られたポリイミド粉末(2)(2.33g)およびCE−1(1.00g)に、NEP(32.7g)、PCS(5.70g)およびBCS(21.2g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(2)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(2)は、液晶配向処理剤(2)としても評価に用いた。
得られた組成物(2)および液晶配向処理剤(2)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例3>
合成例3の合成手法で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(3)(12.6g)およびCE−1に、NMP(15.7g)、BCS(15.9g)およびPB(19.1g)を加え、50℃にて6時間攪拌して組成物(3)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(3)は、液晶配向処理剤(3)としても評価に用いた。
得られた組成物(3)および液晶配向処理剤(3)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例4>
合成例3の合成手法で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(3)(7.80g)およびCE−2に、NMP(26.7g)、PCS(5.61g)およびBCS(17.7g)を加え、50℃にて6時間攪拌して組成物(4)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(4)は、液晶配向処理剤(4)としても評価に用いた。
得られた組成物(4)および液晶配向処理剤(4)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例5>
合成例4の合成手法で得られたポリイミド粉末(4)(2.45g)およびCE−2(1.05g)に、NMP(9.27g)、NEP(24.7g)およびPB(28.6g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(5)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(5)は、液晶配向処理剤(5)としても評価に用いた。
得られた組成物(5)および液晶配向処理剤(5)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例6>
合成例5の合成手法で得られたポリイミド粉末(5)(2.00g)およびCE−2(1.33g)に、NMP(11.6g)、NEP(17.3g)およびPB(30.2g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(6)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(6)は、液晶配向処理剤(6)としても評価に用いた。
得られた組成物(6)および液晶配向処理剤(6)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(PSAセル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例7>
合成例5の合成手法で得られたポリイミド粉末(5)(1.08g)およびCE−2(0.72g)に、NMP(11.7g)、NEP(17.6g)およびPB(30.0g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(7)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(7)は、液晶配向処理剤(7)としても評価に用いた。
得られた液晶配向処理剤(7)を用いて、上述した条件にて、「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」を行った。
<実施例8>
合成例5の合成手法で得られたポリイミド粉末(5)(2.15g)およびCE−2(0.92g)に、γ−BL(24.2g)、DEEE(11.7g)およびBCS(24.5g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(8)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(8)は、液晶配向処理剤(8)としても評価に用いた。
得られた組成物(8)および液晶配向処理剤(8)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例9>
合成例6の合成手法で得られたポリイミド粉末(6)(2.83g)およびCE−1(0.50g)に、NEP(35.9g)およびBCS(24.2g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(9)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(9)は、液晶配向処理剤(9)としても評価に用いた。
得られた組成物(9)および液晶配向処理剤(9)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(PSAセル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例10>
合成例7の合成手法で得られたポリイミド粉末(7)(1.89g)およびCE−2(1.55g)に、NEP(26.6g)、BCS(12.5g)およびPB(21.9g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(10)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(10)は、液晶配向処理剤(10)としても評価に用いた。
得られた組成物(10)および液晶配向処理剤(10)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例11>
合成例8の合成手法で得られたポリイミド粉末(8)(1.53g)およびCE−2(1.87g)に、NMP(14.5g)、NEP(14.5g)およびPB(30.9g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(11)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(11)は、液晶配向処理剤(11)としても評価に用いた。
得られた組成物(11)および液晶配向処理剤(11)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例12>
合成例8の合成手法で得られたポリイミド粉末(8)(1.88g)およびCE−2(1.25g)に、γ−BL(24.7g)、PGME(17.8g)およびPB(18.8g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(12)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(12)は、液晶配向処理剤(12)としても評価に用いた。
得られた組成物(12)および液晶配向処理剤(12)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例13>
合成例8の合成手法で得られたポリイミド粉末(8)(1.08g)およびCE−2(0.75g)に、γ−BL(22.3g)およびPGME(39.4g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(13)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(13)は、液晶配向処理剤(13)としても評価に用いた。
得られた液晶配向処理剤(13)を用いて、上述した条件にて、「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」を行った。
<実施例14>
合成例9の合成手法で得られたポリイミド粉末(9)(2.80g)およびCE−1(0.70g)に、NMP(35.0g)、DEEE(12.0g)およびBCS(15.9g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(14)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(14)は、液晶配向処理剤(14)としても評価に用いた。
得られた組成物(14)および液晶配向処理剤(14)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例15>
合成例10の合成手法で得られたポリイミド粉末(10)(2.38g)およびCE−2(1.02g)に、NEP(26.8g)、BCS(24.7g)およびPB(9.27g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(15)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(15)は、液晶配向処理剤(15)としても評価に用いた。
得られた組成物(15)および液晶配向処理剤(15)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例16>
合成例11の合成手法で得られたポリイミド粉末(11)(2.45g)およびCE−2(1.05g)に、NEP(37.5g)、DEEE(6.02g)およびBCS(19.1g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(16)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(16)は、液晶配向処理剤(16)としても評価に用いた。
得られた組成物(16)および液晶配向処理剤(16)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(PSAセル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例17>
合成例12の合成手法で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(12)(11.2g)およびCE−2に、NMP(26.3g)、BCS(12.8g)およびPB(12.8g)を加え、50℃にて6時間攪拌して組成物(17)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(17)は、液晶配向処理剤(17)としても評価に用いた。
得られた組成物(17)および液晶配向処理剤(17)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例18>
合成例13の合成手法で得られたポリイミド粉末(13)(2.23g)およびCE−2(1.20g)に、NMP(30.8g)、PCS(14.7g)およびBCS(15.6g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(18)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(18)は、液晶配向処理剤(18)としても評価に用いた。
得られた組成物(18)および液晶配向処理剤(18)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<実施例19>
合成例13の合成手法で得られたポリイミド粉末(13)(1.89g)およびCE−2(1.26g)に、γ−BL(24.9g)、PCS(18.0g)およびPB(18.9g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(19)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(19)は、液晶配向処理剤(19)としても評価に用いた。
得られた組成物(19)および液晶配向処理剤(19)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<比較例1>
合成例1の合成手法で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)(12.5g)に、NMP(21.6g)およびBCS(22.7g)を加え、25℃にて3時間攪拌して組成物(20)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(20)は、液晶配向処理剤(20)としても評価に用いた。
得られた組成物(20)および液晶配向処理剤(20)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<比較例2>
合成例2の合成手法で得られたポリイミド粉末(2)(3.12g)に、NEP(31.5g)、PCS(5.41g)およびBCS(19.9g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(21)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(21)は、液晶配向処理剤(21)としても評価に用いた。
得られた組成物(21)および液晶配向処理剤(21)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<比較例3>
合成例3の合成手法で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(3)(12.0g)に、NMP(12.5g)、BCS(13.6g)およびPB(16.4g)を加え、25℃にて3時間攪拌して組成物(22)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(22)は、液晶配向処理剤(22)としても評価に用いた。
得られた組成物(22)および液晶配向処理剤(22)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<比較例4>
合成例5の合成手法で得られたポリイミド粉末(5)(3.20g)に、NMP(11.6g)、NEP(17.5g)およびPB(29.1g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(23)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(23)は、液晶配向処理剤(23)としても評価に用いた。
得られた組成物(23)および液晶配向処理剤(23)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
<比較例5>
CE−2(2.02g)に、NMP(9.28g)、NEP(13.9g)およびPB(25.3g)を加え、70℃にて24時間攪拌して組成物(24)を得た。この組成物に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。なお、この組成物(24)は、液晶配向処理剤(24)としても評価に用いた。
得られた組成物(24)および液晶配向処理剤(24)を用いて、上述した条件にて「樹脂被膜の透明性の評価」、「液晶セルの作製および液晶配向性の評価(通常セル)」および「絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価」を行った。
Figure 0006512417
*2:組成物(液晶配向処理剤)中の重合体の占める割合を示す。
Figure 0006512417
*3:組成物(液晶配向処理剤)中の重合体の占める割合を示す。
Figure 0006512417
*4:組成物(液晶配向処理剤)中の重合体の占める割合を示す。
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
Figure 0006512417
*5:均一な液晶配向は得られず、流動配向が見られた。
上記の結果からわかるように、本発明の実施例の組成物は、比較例の組成物に比べて、透明性が高い樹脂被膜が得られた。具体的には、同一の本発明の(B)成分である特定ポリイミド系重合体を用いて、本発明の(A)成分である特定セルロース系重合体を用いている組成物と、特定セルロース系重合体を用いていない組成物との比較、すなわち、実施例1と比較例1との比較、実施例2と比較例2との比較、実施例3と比較例3との比較および実施例6と比較例4との比較である。
また、絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価において、本発明の組成物から得られた液晶配向処理剤は、比較例の組成物から得られる液晶配向処理剤に比べて、液晶配向膜の下に有機部材からなる絶縁膜がある状態で光を照射しても、電圧保持率に優れる結果が得られた(実施例および比較例における絶縁膜塗布基板での電圧保持率の評価より)。具体的には、同一の本発明の(B)成分である特定ポリイミド系重合体を用いて、本発明の(A)成分である特定セルロース系重合体を用いている組成物と、特定セルロース系重合体を用いていない組成物との比較、すなわち、実施例1と比較例1との比較、実施例2と比較例2との比較、実施例3と比較例3との比較および実施例6と比較例4との比較である。さらに、特定ポリイミド系重合体を含まない比較例5に対しても、上記電圧保持率に優れる結果が得られた。
本発明の組成物は、樹脂被膜の透明性が高く、紫外線などの光による樹脂被膜の分解を抑制することができる。
加えて、本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜の下に有機部材からなる絶縁膜がある状態で光が照射しても、電圧保持率に優れる液晶配向膜となる。
よって、本発明の液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜を有する液晶表示素子は、信頼性に優れたものとなり、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適に利用でき、TN素子、STN素子、TFT液晶素子、特に垂直配向型の液晶表示素子に有用である。
さらに、本発明の液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜は、液晶表示素子を作製する際に、紫外線を照射する必要がある液晶表示素子に対しても有用である。すなわち、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、前記電極間に電圧を印加しつつ前記重合性化合物を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子、さらには、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方で重合する重合性基を含む液晶配向膜を配置し、前記電極間に電圧を印加しつつ前記重合性基を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子に対しても有用である。

Claims (8)

  1. 下記の(A)成分および(B)成分を含有する組成物。
    (A)成分:ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート。
    (B)成分:下記の式[2a]で示される構造を有するジアミン化合物を含むジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及びポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体。
    Figure 0006512417
    (式[2a]中、aは0〜4の整数を示す)。
  2. 前記式[2a]で示されるジアミン成分が、下記の式[2a−1]で示される構造のジアミン化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
    Figure 0006512417
    (式[2a−1]中、aは0〜4の整数を示し、nは1〜4の整数を示す)。
  3. 前記(B)成分の重合体におけるジアミン成分が、下記の式[2b]で示される構造のジアミン化合物及び下記の式[2b−16]〜[2b−33]で示されるジアミン化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の組成物。
    Figure 0006512417
    (式[2b]中、Yは下記の式[2b−1]、式[2b−2]、式[2b−3]、式[2b−4]または式[2b−5]から選ばれる構造の置換基を示し、mは1〜4の整数を示す)。
    Figure 0006512417
    (式[2b−1]中、aは0〜4の整数を示し、式[2b−2]中、Yは単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−または−OCO−を示し、Yは単結合または−(CH−(bは1〜15の整数である)を示し、Yは単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−または−OCO−を示し、Yはベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、前記環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、Yはベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、nは0〜4の整数を示し、Yは炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示し、式[2b−3]中、Yは−O−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CONH−または−NHCO−を示し、Yは炭素数8〜22のアルキル基を示し、式[2b−4]中、YおよびY10はそれぞれ独立して炭素数1〜12の炭化水素基を示し、式[2b−5]中、Y11は炭素数1〜5のアルキル基を示す)。
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
    Figure 0006512417
  4. 前記(B)成分の重合体におけるテトラカルボン酸成分が、下記の式[3]で示される化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の組成物。
    Figure 0006512417
    (式[3]中、Zは下記の式[3a]〜式[3j]から選ばれる構造の基である)。
    Figure 0006512417
    (式[3a]中、Z〜Zは水素原子、メチル基、塩素原子またはベンゼン環を示し、それぞれ同じであっても異なってもよく、式[3g]中、ZおよびZは水素原子またはメチル基を示し、それぞれ同じであっても異なってもよい)。
  5. (C)成分として、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン及びγ−ブチロラクトンから選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. (D)成分として、下記の式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒から選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の組成物。
    Figure 0006512417
    (式[D−1]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−2]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−3]中、Dは炭素数1〜4のアルキル基を示す)。
  7. (E)成分として、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテルまたはエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の組成物から得られる樹脂被膜。
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