JP6561834B2 - 液晶配向処理剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示素子に用いられる液晶配向処理剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、薄型・軽量を実現する表示デバイスとして、現在、広く使用されている。通常、液晶表示素子には、液晶の配向状態を決定づけるために液晶配向膜が使用されている。
液晶配向膜に求められる特性の一つとして、基板面に対する液晶分子の配向傾斜角を任意の値に保つ、所謂液晶のプレチルト角の制御がある。プレチルト角の大きさは、液晶配向膜を構成しているポリイミドの構造を選択することで変更できることが知られている。ポリイミドの構造によってプレチルト角を制御する技術でも、側鎖を有するジアミンをポリイミド原料の一部として用いる方法は、ジアミンの使用割合に応じてプレチルト角が制御できるので、目的のプレチルト角を得ることが比較的容易であり、プレチルト角を大きくする手段として有用である(例えば、特許文献1参照)。また、液晶のプレチルト角を大きくするためのジアミン成分は、プレチルト角の安定性やプロセス依存性を改善するための構造検討もされており、その側鎖構造としては、フェニル基やシクロヘキシル基などの環構造を含むものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、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、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又は直流電圧により蓄積した電荷の緩和が早いといった特性が次第に重要となっている。
ポリイミド系の液晶配向膜において、直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間が短いものとして、ポリアミド酸やイミド基含有ポリアミド酸に加えて特定構造の3級アミンを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3参照)や、ピリジン骨格などを有する特定ジアミンを原料に使用した可溶性ポリイミドを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4参照)などが知られている。また、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が短いものとして、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及び分子内に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5参照)が知られている。
特開平2−282726号公報 特開平9−278724号公報 特開平9−316200号公報 特開平10−104633号公報 特開平8−76128号公報
液晶配向膜は、基板に対する液晶の角度、即ち液晶のプレチルト角の制御を行うためにも用いられている。特に、VA(Vertical Alignment)モードやPSA(Polymer Sustained Alignment)モードなどでは、液晶を垂直に配向させる必要があるため、液晶配向膜には、液晶を垂直に配向させる能力(垂直配向性や高いプレチルト角ともいう)が求められる。更に、液晶配向膜には、高い垂直配向性だけではなく、その安定性に対しても重要となってきている。特に、高輝度を得るために発熱量が大きく、光の照射量が多いバックライトを使用する液晶表示素子、例えば、カーナビゲーションシステムや大型テレビでは、長時間高温及び光の照射に曝された環境下で使用あるいは放置される場合がある。そのような過酷条件において、垂直配向性が低下した場合、初期の表示特性が得られない、或いは、表示にムラが発生するなどの問題が起こる。
更に、液晶表示素子の電気特性の1つである電圧保持率に関しても、上記の過酷条件下での高い安定性も求められている。即ち、電圧保持率が、バックライトからの光照射によって低下してしまうと、液晶表示素子の表示不良の1つである焼き付き不良(線焼き付きともいわれる)が発生しやすくなってしまい、信頼性の高い液晶表示素子を得ることができない。従って、液晶配向膜は、初期特性が良好なことに加え、長時間、光の照射に曝された後でも、電圧保持率が低下しにくいことが求められている。更に、もう1つの焼き付き不良である面焼付きに対しても、バックライトからの光照射によって、直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜が求められている。
そこで、本発明は、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、安定なプレチルト角が発現でき、加えて、長時間光の照射に曝された後でも、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜が得られる液晶配向処理剤を提供することを目的とする。
加えて、本発明は、上記の特性を有する液晶配向膜、及び該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2つの重合体を有する液晶配向処理剤が、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。
即ち、本発明は、以下の要旨を有するものである。
1.下記の(A)成分及び(B)成分を含有し、かつ、N−メチル−2−ピロリドン及び/又は、N−エチル−2−ピロリドンと、プロピレングリコールモノブチルエーテルと、を含む溶媒を含有することを特徴とする液晶配向処理剤。
(A)成分:下記の式[1]で示される構造を有するジアミンを含有する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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体。
(B)成分:下記の式[1]で示される構造を有するジアミンを含まない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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体。
Figure 0006561834
(Yは単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−を示す。Yは単結合又は(CH−(bは1〜15の整数である)を示す。Yは単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−を示す。Yはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17〜51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又はフッ素原子で置換されていてもよい。Yはベンゼン環、シクロヘキサン環及び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又はフッ素原子で置換されていてもよい。nは0〜4の整数を示す。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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示す)。
2.前記式[1]で示される構造を有するジアミンが、下記の式[1a]で表される上記1に記載の液晶配向処理剤。式(1a)(中、Y、Y、Y、Y、Yn及びY 前記と同じ意味を示し、mは1〜4の整数を示す。)。
Figure 0006561834
3.前記(B)成分が、カルボキシル基(COOH基)及びヒドロキシル基(OH基)から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミン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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である上記1又は2に記載の液晶配向処理剤。
4.前記(A)成分が、さらに、カルボキシル基(COOH基)及びヒドロキシル基(OH基)から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミンを含むジアミン成分に用いた重合体である上記1、2又は3に記載の液晶配向処理剤。
5.前記カルボキシル基及びヒドロキシル基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミンが、下記の式[2a]で表される上記3又は4に記載の液晶配向処理剤。
Figure 0006561834
(Aは、下記の式[2a−1]及び式[2a−2]から選ばれる少なくとも1つの置換基を示し、m1は1〜4の整数を示す)。
Figure 0006561834
(dは0〜4の整数を示し、eは0〜4の整数を示す)。
6.前記(A)成分及び(B)成分の重合体が、下記の式[3a]で示されるジアミンをジアミン成分に用いた重合体である上記1〜5のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
Figure 0006561834
(Bは−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−を示す。Bは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、非芳香族環又は芳香族環を示す。Bは単結合、−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−、N(CH)CO−、又は−O(CHm2−(m2は1〜5の整数である)を示す。Bは窒素含有複素環を示す。n1は1〜4の整数を示し、n1が2以上の場合、−B−B−B−Bは互いに同一でも異なっていてもよい)。
7.前記式[3a]中のBが、−O−、−NH−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−又はCON(CH)−である上記6に記載の液晶配向処理剤。
8.前記式[3a]中のBが、単結合、炭素数1〜5のアルキレン、シクロヘキサン環又はベンゼン環である上記6又は7に記載の液晶配向処理剤。
9.前記式[3a]中のBが、単結合、−O−、−OCO−又は−O(CH )m (m2は1〜5の整数である)である上記6〜8のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
10.前記式[3a]中のBが、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環又はピリミジン環である上記6〜9のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
11.前記式[3a]中のBが、−CONH−を示し、Bが炭素数1〜5のアルキレンを示し、Bが単結合を示し、Bがイミダゾール環又はピリジン環を示し、n1が1である上記6に記載の液晶配向処理剤。
12.前記(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方におけるテトラカルボン酸成分が、下記の式[4]で示されるテトラカルボン酸二無水物を含む上記1〜11のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
Figure 0006561834
(Zは下記の式[4a]〜式[4k]から選ばれる基である)。
Figure 0006561834
(Z〜Zはそれぞれ独立して、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環を示し、Z、Zはそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を示す。)
13.下記の式[D−1]〜式[D−3]から選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する上記1〜12のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
Figure 0006561834
(Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、Dは炭素数1〜4のアルキル基を示す)。
14.液晶配向処理剤中に、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基又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及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、及び重合性不飽和結合を有する架橋性化合物から選ばれる少なくとも1種の架橋性化合物を含む上記1〜13のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
15.上記1〜14のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
16.上記1〜14のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤をインクジェット法により印刷して得られる液晶配向膜。
17.上記15又は16に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
18.電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有し、前記一対の基板の間に活性エネルギー線及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上記17又は18に記載の液晶配向膜。
19.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及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上記15又は16に記載の液晶配向膜。
20.上記18又は19に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
本発明の特定構造を含む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種の重合体及び特定構造を含まない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種の重合体の2つの重合体を有する液晶配向処理剤は、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、安定なプレチルト角を発現できる液晶配向膜を得ることができる。加えて、長時間光の照射に曝された後でも、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜が得られる。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る。
本発明の液晶配向処理剤は、下記の(A)成分及び(B)成分を含有する。
(A)成分:上記の式[1]で示される側鎖構造(特定側鎖構造ともいう)を有するジアミン化合物を含有する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いずれか一方を含有する重合体(特定重合体(A)ともいう)。
(B)成分:上記の式[1]で示される側鎖構造を有するジアミン化合物を含まない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いずれか一方を含有する重合体(特定重合体(B)ともいう)。
本発明の液晶配向処理剤は、なかでも、下記の(A)成分及び(B)成分を含有する。その際、(A)成分にのみ、特定側鎖構造を有するジアミン化合物を用いることが好ましい。
(A)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いずれか一方を含有する重合体。
(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いずれか一方を含有する重合体。
本発明の特定重合体(A)に含まれる式[1]で示される特定側鎖構造は、側鎖部位にベンゼン環、シクロヘキシル環及び複素環から選ばれる少なくとも1種の基、又はステロイド骨格を有する炭素数17〜51の2価の有機基を有する。これら環及び有機基の側鎖構造は、液晶を垂直に配向させる従来技術である長鎖アルキル基の側鎖構造に比べて剛直な構造を示す。これにより、特定側鎖構造を有する液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜は、従来の長鎖アルキル基の側鎖構造のものに比べて、高くて安定な液晶の垂直配向性を得ることができる。
また、特定側鎖構造は、従来の長鎖アルキル基の側鎖構造に比べて、紫外線などの光に対して安定である。そのため、特定側鎖構造は、長時間光の照射に曝されても、電圧保持率を低下させ、かつ直流電圧により残留電荷を蓄積させる側鎖成分の分解物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、特定重合体(A)及び特定重合体(B)を有する液晶配向処理剤であり、特定重合体(B)は、特定側鎖構造を含まない。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、液晶配向膜の体積抵抗が高くなる側鎖成分の量が少なくなることから、直流電圧による残留電荷の蓄積を抑制することができる。
かくして、本発明の液晶配向処理剤によれば、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、安定なプレチルト角が発現できる液晶配向膜を得ることができる。加えて、長時間光の照射に曝された後でも、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜が得られる。
<特定側鎖構造>
本発明の特定重合体(A)は、下記の式[1]で示される特定側鎖構造を有するジアミン化合物を含有する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いずれか一方を含有する重合体である。
Figure 0006561834
(式[1]中、Y、Y、Y、Y、Y、Y、及びnの定義は、上記した通りである。)
式[1]中、Yは、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−又は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−又はCOO−である。Yは、なかでも、単結合又は(CH−(bは1〜10の整数である)が好ましい。Yは、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−又は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−又はCOO−である。Yは、なかでも、合成の容易さの点から、ベンゼン環、シクロへキサン環又はステロイド骨格を有する炭素数17〜51の有機基が好ましい。Yは、なかでも、ベンゼン環又はシクロへキサン環が好ましい。nは、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。Yは、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のアルコキシル基又は炭素数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のアルキル基又は炭素数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のアルキル基又は炭素数1〜9のアルコキシル基である。
式[1]におけるY、Y、Y、Y、Y、Y及び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頁〜34頁の表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。また、国際公開公報の各表に掲載される(2−605)〜(2−629)では、本発明におけるステロイド骨格を有する炭素数17〜51の有機基が、ステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基と示されているが、ステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基は、ステロイド骨格を有する炭素数17〜51の有機基と読み替えるものとする。
なかでも、(2−25)〜(2−96)、(2−145)〜(2−168)、(2−217)〜(2−240)、(2−268)〜(2−315)、(2−364)〜(2−387)、(2−436)〜(2−483)又は(2−603)〜(2−615)の組み合わせが好ましい。特に好ましい組み合わせは、(2−49)〜(2−96)、(2−145)〜(2−168)、(2−217)〜(2−240)、(2−603)〜(2−606)、(2−607)〜(2−609)、(2−611)、(2−612)又は(2−624)である。
<特定重合体(A)・特定重合体(B)>
特定重合体(A)及び特定重合体(B)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及びポリイミド(総称してポリイミド系重合体ともいう。)から選ばれる少なくともいずれか一方を含有する重合体である。
ポリイミド前駆体とは、下記の式[A]で示される構造である。
Figure 0006561834
(Rは4価の有機基であり、Rは2価の有機基であり、A及びAは水素原子又は炭素数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及びAは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又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、n2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級又は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又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。
本発明のポリイミド系重合体は、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又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。なかでも、特定重合体(A)及び特定重合体(B)には、液晶配向膜の物理的及び化学的安定性の点から、ポリイミドを用いることが好ましい。
Figure 0006561834
(R及びRは式[A]で定義したものと同意義である。)
Figure 0006561834
(R、R及びn2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及びAの炭素数1〜8のアルキル基、及び式[A]で示されるA及びAの炭素数1〜5のアルキル基又はアセチル基を導入することもできる。
特定重合体(A)は、特定側鎖構造を有するジアミン化合物を含有するジアミン成分を用いて得られるポリイミド系重合体である。その際、特定側鎖構造を有するジアミン化合物としては、下記の式[1a]で示されるジアミン化合物(特定側鎖型ジアミン化合物ともいう)を用いることが好ましい。
Figure 0006561834
式[1a]において、Y、Y、Y、Y、Y、Y、及びnは、上記式[1]におけるそれぞれの定義と同じであり、それぞれの好ましい定義も同じである。
また、Y、Y、Y、Y、Y、Y及びnの好ましい組み合わせも、上記式[1]について記載したのと同じである。なお、mは1〜4の整数である。好ましくは、1の整数である。
具体的には、例えば、下記の式[1a−1]〜式[1a−31]で示される構造が挙げられる。
Figure 0006561834
(Rは−O−、−OCH−、−CHO−、−COOCH−又はCHOCO−を示し、Rは炭素数1〜22の直鎖状又は分岐状アルキル基、炭素数1〜22の直鎖状又は分岐状アルコキシル基、炭素数1〜22の直鎖状又は分岐状フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシル基である。)
Figure 0006561834
(Rは、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−又はCH−を示し、Rは炭素数1〜22の直鎖状又は分岐状アルキル基、炭素数1〜22の直鎖状又は分岐状アルコキシル基、炭素数1〜22の直鎖状又は分岐状フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシル基である。)
Figure 0006561834
(Rは、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−、−CH−、−O−又はNH−を示し、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、アセトキシ基又は水酸基である。)
Figure 0006561834
(Rは炭素数3〜12の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、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である。)
Figure 0006561834
(Rは炭素数3〜12の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、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である。)
Figure 0006561834
(Aはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数3〜20の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、Aは1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基であり、Aは酸素原子又はCOO−*(正、「*」を付した結合手がAと結合する)であり、Aは酸素原子又はCOO−*(但し、「*」を付した結合手が(CH)a)と結合する)である。また、aは0又は1の整数であり、aは2〜10の整数であり、aは0又は1の整数である。)
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
上記式[1a−1]〜[1a−31]中、特に好ましい構造のジアミン化合物は、式[1a−1]〜式[1a−6]、式[1a−9]〜式[1a−13]又は式[1a−22]〜式[1a−31]である。
特定重合体(A)における特定側鎖型ジアミン化合物は、ジアミン成分全体の10モル%以上80モル%以下であることが好ましい。特に好ましいのは、10モル%以上70モル%以下である。
特定側鎖型ジアミン化合物は、特定重合体(A)の溶媒への溶解性や液晶配向処理剤の塗布性、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種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
特定重合体(A)及び特定重合体(B)を作製する際のジアミン成分には、特定側鎖型ジアミン化合物とともに、その他のジアミン化合物(特定第2のジアミン化合物ともいう)を用いることが好ましい。
なかでも、カルボキシル基(COOH基)及びヒドロキシル基(OH基)から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミン化合物を用いることが好ましい。
具体的には、下記の式[2a]で示されるジアミン化合物を用いることが好ましい。
Figure 0006561834
式[2a]中、Aは下記の式[2a−1]及び式[2a−2]から選ばれる少なくとも1つの構造の置換基を示す。なかでも、式[2a−1]で示される構造の置換基が好ましい。
式[2a]中、m1は1〜4の整数を示す。なかでも、1が好ましい。
Figure 0006561834
式[2a−1]中、dは0〜4の整数を示す。なかでも、0又は1が好ましい。
式[2a−2]中、eは0〜4の整数を示す。なかでも、0又は1が好ましい。
より具体的には、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、2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸又は3,5−ジアミノ安息香酸を挙げることができる。なかでも、2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸又は3,5−ジアミノ安息香酸が好ましい。
また、特定第2のジアミン化合物としては、下記の式[2b−1]〜式[2b−4]で示されるジアミン化合物を用いることもできる。
Figure 0006561834
(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)−又はN(CH)CO−を示し、m及びmはそれぞれ0〜4の整数を示し、かつm+mは1〜4の整数を示し、式[2b−2]中、m及びmはそれぞれ1〜5の整数を示し、式[2b−3]中、Aは炭素数1〜5の直鎖又は分岐アルキル基を示し、mは1〜5の整数を示し、式[2b−4]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)−又はN(CH)CO−を示し、mは1〜4の整数を示す。)
特定第2のジアミン化合物は、特定重合体(A)又は特定重合体(B)のどちらのポリイミド系重合体のジアミン成分に用いても良く、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の両方の特定重合体のジアミン成分に用いることもできる。なかでも、特定重合体(A)のジアミン成分のみに用いる、あるいは特定重合体(B)のジアミン成分にのみに用いることが好ましい。
特定第2のジアミン化合物は、ジアミン成分全体の10モル%以上であることが好ましい。なかでも、20モル%以上が好ましく、特に好ましいのは、30モル%以上である。
特定第2のジアミン化合物は、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の溶媒への溶解性や液晶配向処理剤の塗布性、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種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
本発明の特定重合体(A)及び特定重合体(B)のジアミン成分としては、特定側鎖型ジアミン化合物と特定第2のジアミン化合物とともに、下記の式[3a]で示されるジアミン化合物(特定第3のジアミン化合物ともいう)を用いることが好ましい。
Figure 0006561834
式[3a]中、Bは−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−を示す。なかでも、−O−、−NH−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−は、ジアミン化合物を合成し易いので好ましい。特に好ましいのは、−O−、−NH−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−又はCON(CH)−である。より好ましいのは、−O−、−CONH−又はCHO−である。
式[3a]中、Bは単結合、炭素数1〜20アルキレン基、非芳香族環又は芳香族環を示す。
炭素数1〜20アルキレン基は、直鎖状でも良いし、分岐していても良い。また、不飽和結合を有していても良い。特に、炭素数1〜10のアルキレン基が好ましい。
非芳香族環の具体例としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環、シクロウンデカン環、シクロドデカン環、シクロトリデカン環、シクロテトラデカン環、シクロペンタデカン環、シクロヘキサデカン環、シクロヘプタデカン環、シクロオクタデカン環、シクロノナデカン環、シクロイコサン環、トリシクロエイコサン環、トリシクロデコサン環、ビシクロヘプタン環、デカヒドロナフタレン環、ノルボルネン環又はアダマンタン環などが挙げられる。なかでも、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、ノルボルネン環又はアダマンタン環が好ましい。
芳香族環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、テトラヒドロナフタレン環、アズレン環、インデン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環又はフェナレン環などが挙げられる。なかでも、ベンゼン環、ナフタレン環、テトラヒドロナフタレン環、フルオレン環又はアントラセン環が好ましい。
式[3a]における好ましいBとしては、単結合、炭素数1〜10のアルキレン基、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、ノルボルネン環、アダマンタン環、ベンゼン環、ナフタレン環、テトラヒドロナフタレン環、フルオレン環又はアントラセン環である。なかでも、単結合、炭素数1〜5のアルキレン基、シクロヘキサン環又はベンゼン環が好ましい。
式[3a]中、Bは単結合、−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−、−O(CHm2−(m2は1〜5の整数である)を示す。なかでも、単結合、−O−、−COO−、−OCO−又はO(CHm2−(m2は1〜5の整数である)が好ましく、特に好ましいのは、単結合、−O−、−OCO−又はO(CHm2−(m2は1〜5の整数である)である。
式[3a]中、Bは窒素含有複素環であり、下記の式[a]、式[b]及び式[c]から選ばれる少なくとも1個の構造を含有する複素環である。
Figure 0006561834
(式[c]中、Zは炭素数1〜5のアルキル基を示す。)
より具体的には、ピロール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、キノリン環、ピラゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、プリン環、チアジアゾール環、ピリダジン環、ピラゾリン環、トリアジン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、ピラジン環、ベンズイミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、シンノリン環、フェナントロリン環、インドール環、キノキサリン環、ベンゾチアゾール環、フェノチアジン環、オキサジアゾール環又はアクリジン環などを挙げることができる。なかでも、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、トリアゾール環、ピラジン環、ベンズイミダゾール環又はベンゾイミダゾール環が好ましく、特に好ましいのは、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環又はピリミジン環である。
また、式[3a]におけるBは、Bに含まれる式[a]、式[b]及び式[c]と隣り合わない置換基と結合していることが好ましい。
式[3a]における好ましいB、B、B及びBの組み合わせは、下記の表1〜表31に示す通りである。なお、表1〜表31におけるX、X、X及びXは、それぞれB、B、B及びBに読み替えるものとする。
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
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Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
式[3a]中、n1は1〜4の整数であり、好ましくはテトラカルボン酸成分との反応性の点から、1又は2である。
式[3a]における特に好ましいB、B、B、B及びn1の組み合わせは、Bが−CONH−を示し、Bが炭素数1〜5のアルキル基を示し、Bが単結合を示し、Bがイミダゾール環又はピリジン環を示し、n1が1を示すジアミン化合物である。
式[3a]における二つのアミノ基(−NH)の結合位置は限定されない。具体的には、側鎖の結合基(B)に対して、ベンゼン環上の2,3の位置、2,4の位置、2,5の位置、2,6の位置、3,4の位置又は3,5の位置が挙げられる。なかでも、ポリアミック酸を合成する際の反応性の観点から、2,4の位置、2,5の位置又は3,5の位置が好ましい。ジアミン化合物を合成する際の容易性も加味すると、2,4の位置又は2,5の位置がより好ましい。
特定第3のジアミン化合物は、特定重合体(A)又は特定重合体(B)のどちらのポリイミド系重合体のジアミン成分に用いても良く、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の両方の特定重合体のジアミン成分に用いることもできる。なかでも、特定重合体(A)に特定第2のジアミン化合物をジアミン成分に用いた場合は、特定第3のジアミン化合物は特定重合体(B)のジアミン成分に用いることが好ましい。また、特定重合体(B)に特定第2のジアミン化合物をジアミン成分に用いる場合は、特定第3のジアミン化合物は特定重合体(A)のジアミン成分に用いることが好ましい。即ち、各特定重合体に対して、別々に、特定第2のジアミン化合物と特定第3のジアミン化合物をジアミン成分に用いることが好ましい。
特定第3のジアミン化合物は、ジアミン成分全体の5モル%以上であることが好ましい。なかでも、10モル%以上が好ましく、特に好ましいのは、15モル%以上である。
特定第3のジアミン化合物は、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の溶媒への溶解性や液晶配向処理剤の塗布性、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種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
特定重合体(A)及び特定重合体(B)のジアミン成分としては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、特定側鎖型ジアミン化合物、特定第2のジアミン化合物及び特定第3のジアミン化合物とともに、その他のジアミン化合物(その他ジアミン化合物ともいう)を用いることもできる。
その他ジアミン化合物としては、具体的には、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、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、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−ビス(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−ビス(4−アミノフェノキシ)デカン、1,10−ビス(3−アミノフェノキシ)デカン、1,11−ビス(4−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11−ビス(3−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12−ビス(4−アミノフェノキシ)ドデカン、1,12−ビス(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又は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は、下記の式[D1]〜式[DA25]で示されるジアミン化合物を用いることもできる。
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
(Aは、炭素数1〜22のアルキル基又はフッ素含有アルキル基を示す。)
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
(Aは−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH−、−O−、−CO−又は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又は炭素数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 0006561834
(pは1〜10の整数を示す。)
Figure 0006561834
Figure 0006561834
(mは0〜3の整数を示し、nは1〜5の整数を示す。)
Figure 0006561834
その他ジアミン化合物は、特定重合体(A)又は特定重合体(B)のどちらのポリイミド系重合体のジアミン成分に用いても良く、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の両方の特定重合体のジアミン成分に用いることもできる。
また、その他ジアミン化合物は、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の溶媒への溶解性や液晶配向処理剤の塗布性、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種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
特定重合体(A)及び特定重合体(B)、即ち、これらの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[4]で示されるテトラカルボン酸二無水物(特定テトラカルボン酸二無水物)を用いることが好ましい。その際、式[4]で示される特定テトラカルボン酸二無水物だけでなく、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又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を用いることもできる。
Figure 0006561834
(Zは下記の式[4a]〜式[4k]から選ばれる構造の基である。)
Figure 0006561834
式[4a]中、Z〜Zは水素原子、メチル基、塩素原子又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[4g]中、Z及びZは水素原子又はメチル基を示し、それぞれ同じであっても異なってもよい。
式[4]中のZのなかで、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[4a]、式[4c]、式[4d]、式[4e]、式[4f]、式[4g]又は式[4k]で示される構造のテトラカルボン酸二無水物及びそのテトラカルボン酸誘導体が好ましい。より好ましいのは、式[4a]、式[4e]、式[4f]、式[4g]又は式[4k]で示される構造のものであり、特に好ましいのは、式[4e]、式[4f]、式[4g]又は式[4k]のものである。
本発明の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二無水物以外のその他のテトラカルボン酸成分を用いることもできる。
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又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。
即ち、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又は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。
特定重合体(A)及び特定重合体(B)におけるテトラカルボン酸成分においては、各特定重合体における特定テトラカルボン酸二無水物は、テトラカルボン酸成分の10モル%以上であることが好ましい。なかでも、20モル%以上が好ましく、特に好ましいのは、30モル%以上である。テトラカルボン酸成分のすべてが、特定テトラカルボン酸二無水物であっても良い。
特定テトラカルボン酸二無水物及びその他のテトラカルボン酸成分は、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の溶媒への溶解性や液晶配向処理剤の塗布性、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種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
<特定重合体(A)及び特定重合体(B)の製造方法>
本発明における特定重合体(A)は、前記式[1]で示される特定側鎖構造を有するジアミン化合物を含有する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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である。その際、特定側鎖構造を有するジアミン化合物としては、前記式[1a]で示される特定側鎖型ジアミン化合物を用いることが好ましい。
また、特定重合体(A)には、特定側鎖型ジアミン化合物と共に、カルボキシル基及びヒドロキシル基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミン化合物、及び/又は前記式[3a]で示される特定第3のジアミン化合物を併用しても良い。その際、カルボキシル基及びヒドロキシル基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミン化合物には、前記式[2a]で示される特定第2のジアミン化合物を用いることが好ましい。
特定第2のジアミン化合物を併用した場合の使用割合は、ジアミン成分全体100モル%に対して、特定側鎖型ジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第2のジアミン化合物は、10〜90モル%が好ましい。より好ましいのは、特定側鎖型ジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第2のジアミン化合物は、20〜70モル%である。
特定第3のジアミン化合物を併用した場合の使用割合は、ジアミン成分全体100モル%に対して、特定側鎖型ジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第3のジアミン化合物は、10〜90モル%が好ましい。より好ましいのは、特定側鎖型ジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第3のジアミン化合物は、20〜70モル%である。
特定第2のジアミン化合物及び特定第3のジアミン化合物を併用した場合の使用割合は、ジアミン成分全体100モル%に対して、特定側鎖型ジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第2のジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第3のジアミン化合物は、10〜80モル%が好ましい。より好ましいのは、特定側鎖型ジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第2のジアミン化合物は、20〜70モル%、特定第3のジアミン化合物は、20〜70モル%である。本発明において、特定重合体(A)には、特定第3のジアミン化合物を併用することが好ましい。
本発明における特定重合体(B)は、特定側鎖構造を有するジアミン化合物をジアミン成分に含まない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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である。その際、特定重合体(B)には、カルボキシル基及びヒドロキシル基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有す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、前記式[2a]で示される特定第2のジアミン化合物である。
特定第2のジアミン化合物の使用割合は、上述の通り、ジアミン成分全体100モル%に対して、10モル%以上であることが好ましい。より好ましいのは、20モル%以上であり、特に好ましいのは、30モル%以上である。
また、特定重合体(B)には、特定第2のジアミン化合物と特定第3のジアミン化合物とを併用することもできる。その際の使用割合は、ジアミン成分全体100モル%に対して、特定第2のジアミン化合物は、10〜80モル%、特定第3のジアミン化合物は、10〜80モル%が好ましい。より好ましいのは、特定第2のジアミン化合物は、20〜70モル%、特定第3のジアミン化合物は、20〜70モル%である。
本発明において、特定重合体(A)及び特定重合体(B)、即ち、これらのポリイミド系重合体を作製するための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、テトラカルボン酸二無水物及びそのテトラカルボン酸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種又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方法が挙げられる。具体的には、テトラカルボン酸二無水物と1級又は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級又は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又はテトラカルボン酸ジハライドと1級又は2級のジアミン化合物とを反応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級又は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級又は2級のジアミン化合物とを反応させる方法又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又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又は1,3−ジメチル−イミダゾリジノンが挙げられる。
また、ポリイミド前駆体の溶媒溶解性が高い場合は、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−ペンタノン又は下記の式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒を用いることができる。
Figure 0006561834
(Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、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、又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、ジアミン成分又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、予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。なかでも、本発明においては、長時間光の照射に曝された後での電圧保持率の低下を抑制することができる点から、特定重合体(A)は、30〜100%、特定重合体(B)は、30〜100%であることが好ましい。より好ましいのは、特定重合体(A)は、40〜90%、特定重合体(B)は、40〜90%である。特に好ましいのは、特定重合体(A)は、50〜85%、特定重合体(B)は、50〜85%である。
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又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、トリブチルアミン又はトリオクチルアミンなどを挙げることができ、なかでも、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又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。
ポリイミド前駆体又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又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、ケトン類又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。
本発明のポリイミド系重合体の分子量は、そこから得られる液晶配向膜の強度、液晶配向膜形成時の作業性及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。
<液晶配向処理剤>
本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜(樹脂被膜ともいう)を形成するための塗布溶液であり、特定重合体(A)、特定重合体(B)及び溶媒を含有する液晶配向膜を形成するための塗布溶液である。
液晶配向処理剤における特定重合体(A)及び特定重合体(B)の割合は、特定重合体(A)100質量部に対して、特定重合体(B)は、質量部10〜900質量部であることが好ましい。より好ましいのは、特定重合体(B)は、質量部20〜800質量部である。特に好ましいのは、特定重合体(B)は、質量部30〜700質量部である。
本発明の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重合体(A)及び特定重合体(B)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、当該それ以外の他の重合体の含有量は、特定重合体(A)及び特定重合体(B)を合わせた100質量部に対して、0.5質量部〜15質量部、好ましくは1質量部〜10質量部である。当該それ以外の他の重合体としては、セルロース系重合体、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリスチレン、ポリアミド又はポリシロキサンなどが挙げられる。
本発明の液晶配向処理剤中の溶媒は、塗布により均一な液晶配向膜を形成するという観点から、液晶配向処理剤中の溶媒の含有量が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。
本発明の液晶配向処理剤に用いる溶媒は、特定重合体(A)及び特定重合体(B)を溶解させる溶媒(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、シクロペンタノン又は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−ブチロラクトンを用いることが好ましい。
さらに、特定重合体(A)及び特定重合体(B)の溶媒への溶解性が高い場合は、前記式[D−1]〜式[D−3]で示される溶媒を用いることが好ましい。
本発明の液晶配向処理剤における良溶媒は、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。
本発明の液晶配向処理剤は、本発明の効果を損なわない限り、液晶配向処理剤を塗布した際の液晶配向膜の塗膜性や表面平滑性を向上させる溶媒(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、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、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又は前記式[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、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル又は上述した前記式[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、液晶配向処理剤に含まれる溶媒全体の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。
本発明の液晶配向処理剤には、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基又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及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、又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が好ましい。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。
エポキシ基又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)プロパン又は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[4A]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 0006561834
具体的には、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の58項〜59項に掲載される式[4a]〜式[4k]で示される架橋性化合物が挙げられる。
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[5A]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 0006561834
具体的には、国際公開公報WO2012/014898(2012.2.2公開)の76項〜82項に掲載される式[5−1]〜式[5−42]で示される架橋性化合物が挙げられる。
ヒドロキシル基及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、ヒドロキシル基及びアルコキシル基から選ばれる少なくとも1種の置換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又はエチレン尿素−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又はアルコキシメチル基又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、又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又はベンゾグアナミン誘導体は、2量体又は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、メチロール基又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又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。
ヒドロキシル基又はアルコキシル基を有するベンゼン又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)ベンゼン又は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又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)アクリレート又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又は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[7A]で示される化合物を用いることもできる。
Figure 0006561834
(式[7A]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、アントラセン環及び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]及び式[7b]から選ばれる基を示し、nは1〜4の整数を示す)。
Figure 0006561834
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。
本発明の液晶配向処理剤における、架橋性化合物の含有量は、全ての重合体成分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。
本発明の液晶配向処理剤は、本発明の効果を損なわない限り、液晶配向処理剤を塗布した際の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。
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、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。
さらに、本発明の液晶配向処理剤には、液晶配向膜中の電荷移動を促進して素子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もできる。このアミン化合物は、液晶配向処理剤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、上述した特定重合体(A)及び特定重合体(B)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、樹脂被膜又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及び電荷抜けを促進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、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。
<液晶配向膜・液晶表示素子>
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、フレキソ印刷又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、スピンナー法又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、熱循環型オーブン又は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又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、又は、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及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及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。
即ち、本発明の液晶表示素子は、上記した手法により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、紫外線の照射及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、又は、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の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、液晶セルに交流又は直流の電圧を印加しながら、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及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、即ち、SC−PVAモードにも用いることが好ましい。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、紫外線と加熱を同時に行ってもよい。
活性エネルギー線及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。
SC−PVAモードの液晶セル作製の一例を挙げるならば、本発明の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、又は、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、液晶セルに交流又は直流の電圧を印加しながら、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ることで、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、安定なプレチルト角が発現できる液晶配向膜を提供することができる。加えて、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜を得ることができる。特に、本発明の液晶配向処理剤は、PSAモードやSC−PVAモードを用いた液晶表示素子の液晶配向膜に対して有用となる。そのため、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、大型の液晶テレビ、中小型のカーナビゲーションシステム、スマートフォンなどに好適に利用することができる。
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。なお、以下における実施例中、実施例1、2、5、8、14、17は、比較のための比較実施例である。また、以下において用いる略語は、次ぎの通りである。
(特定側鎖型ジアミン化合物)
A1:1,3−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
A2:1,3−ジアミノ−5−〔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
A3:1,3−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
A4:下記の式[A4]で示されるジアミン化合物

Figure 0006561834
Figure 0006561834
(特定第2のジアミン化合物)
B1:3,5−ジアミノ安息香酸(カルボキシル基(COOH基)を有する特定第2のジアミン化合物)
Figure 0006561834
(特定第3のジアミン化合物)
C1:下記の式[C1]で示されるジアミン化合物
C2:下記の式[C2]で示されるジアミン化合物
Figure 0006561834
(その他ジアミン化合物)
D1:p−フェニレンジアミン
D2:m−フェニレンジアミン
D3:1,3−ジアミノ−4−オクタデシルオキシベンゼン
Figure 0006561834
(特定テトラカルボン酸二無水物)
E1:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
E2: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
E3:下記の式[E3]で示されるテトラカルボン酸二無水物
E4:下記の式[E4]で示されるテトラカルボン酸二無水物
E5:下記の式[E5]で示されるテトラカルボン酸二無水物
Figure 0006561834
<液晶配向処理剤中の導入する架橋性化合物>
M1:下記の式[M1]で示される架橋性化合物
Figure 0006561834
<本発明に用いる溶媒>
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
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
EC:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
DME:ジプロピレングリコールジメチルエーテル
「ポリイミド系重合体の分子量の測定」
合成例におけるポリイミド前駆体及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及び30,000)(東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び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。
「ポリイミド系重合体の合成」
<合成例1>
E1(5.21g,26.6mmol)、A1(5.12g,13.5mmol)及びB1(2.05g,13.5mmol)をNEP(37.1g)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Mn(数平均分子量)は、25,800、Mw(重量平均分子量)は、86,900であった。
<合成例2>
E2(3.22g,12.9mmol)、A2(4.62g,11.7mmol)、B1(1.78g,11.7mmol)及びD1(0.28g,2.60mmol)をNEP(24.8g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(2.52g,12.9mmol)とNEP(12.4g)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(2)を得た。このポリアミド酸のMnは23,100、Mwは76,400であった。
<合成例3>
合成例2で得られたポリアミド酸溶液(2)(30.0g)に、NEP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(3.95g)及びピリジン(2.40g)を加え、70℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(3)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは21,100、Mwは57,500であった。
<合成例4>
E2(1.31g,5.23mmol)、A3(3.44g,7.94mmol)、C1(2.57g,10.6mmol)及びD2(0.86g,7.94mmol)をNMP(24.5g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(4.10g,20.9mmol)とNMP(12.3g)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(4.50g)及びピリジン(3.30g)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(460ml)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80%であり、Mnは15,900、Mwは43,800であった。
<合成例5>
E2(1.23g,4.91mmol)、A2(3.92g,9.94mmol)、C2(2.58g,9.94mmol)及びD2(0.54g,4.97mmol)をNMP(24.2g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(3.85g,19.6mmol)とNMP(12.1g)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(3.85g)及びピリジン(2.50g)を加え、60℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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、Mnは16,900、Mwは46,900であった。
<合成例6>
E2(2.55g,10.2mmol)、A4(2.55g,5.17mmol)、B1(0.39g,2.58mmol)、C2(3.35g,12.9mmol)及びD2(0.56g,5.17mmol)をNEP(24.8g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(3.00g,15.3mmol)とNEP(12.4g)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(30.5g)に、NEP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(3.95g)及びピリジン(2.55g)を加え、60℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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61%であり、Mnは16,000、Mwは44,800であった。
<合成例7>
E2(3.40g,13.6mmol)、B1(4.19g,27.6mmol)及びD1(0.74g,6.89mmol)をNEP(24.7g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(4.00g,20.4mmol)とNEP(12.3g)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(7)を得た。このポリアミド酸のMnは27,500、Mwは90,100であった。
<合成例8>
合成例7で得られたポリアミド酸溶液(7)(30.0g)に、NEP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(4.40g)及びピリジン(3.30g)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(460ml)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80%であり、Mnは23,400、Mwは64,500であった。
<合成例9>
E2(3.96g,15.8mmol)、B1(4.14g,27.2mmol)、C1(0.39g,1.60mmol)及びD2(0.35g,3.20mmol)をNEP(24.2g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(3.10g,15.8mmol)とNEP(12.1g)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NEP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(4.00g)及びピリジン(2.50g)を加え、60℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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53%であり、Mnは19,900、Mwは55,100であった。
<合成例10>
E3(5.90g,26.3mmol)、A2(4.21g,10.7mmol)、B1(0.41g,2.67mmol)及びD2(1.44g,13.3mmol)をNMP(35.9g)中で混合し、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(4.50g)及びピリジン(3.35g)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(460ml)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81%であり、Mnは18,200、Mwは51,600であった。
<合成例11>
E3(5.50g,24.5mmol)、A4(2.45g,4.97mmol)、B1(0.19g,1.24mmol)、C2(3.54g,13.7mmol)及びD2(0.54g,4.97mmol)をNMP(36.7g)中で混合し、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を得た。
得られたポリアミド酸溶液(30.5g)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(3.90g)及びピリジン(2.60g)を加え、60℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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65%であり、Mnは18,500、Mwは50,200であった。
<合成例12>
E3(7.50g,33.5mmol)、B1(3.61g,23.7mmol)、C1(0.41g,1.69mmol)及びD1(0.92g,8.47mmol)をNMP(37.3g)中で混合し、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(4.20g)及びピリジン(3.10g)を加え、80℃で2.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(12)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは19,800、Mwは53,900であった。
<合成例13>
E4(5.21g,17.3mmol)、A1(4.60g,12.1mmol)、B1(0.67g,4.39mmol)及びD1(0.59g,5.49mmol)をNEP(23.8g)中で混合し、80℃で6時間反応させた後、E1(0.85g,4.33mmol)とNEP(11.9g)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、NEP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(3.80g)及びピリジン(2.50g)を加え、60℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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55%であり、Mnは16,800、Mwは45,300であった。
<合成例14>
E4(3.29g,11.0mmol)、A2(3.51g,8.88mmol)、C1(1.61g,6.66mmol)、C2(1.15g,4.44mmol)及びD2(0.24g,2.22mmol)をNMP(23.9g)中で混合し、80℃で6時間反応させた後、E1(2.15g,11.0mmol)とNMP(12.0g)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(30.1g)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(4.20g)及びピリジン(3.15g)を加え、80℃で2.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(14)を得た。このポリイミドのイミド化率は73%であり、Mnは15,900、Mwは43,800であった。
<合成例15>
E5(4.30g,20.3mmol)、A3(3.89g,8.98mmol)、C2(1.33g,5.13mmol)及びD2(1.25g,11.6mmol)をNMP(23.5g)中で混合し、80℃で6時間反応させた後、E1(0.99g,5.07mmol)とNMP(11.8g)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(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(3.85g)及びピリジン(2.40g)を加え、60℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(15)を得た。このポリイミドのイミド化率は51%であり、Mnは15,700、Mwは44,500であった。
<合成例16>
E5(2.95g,13.9mmol)、A2(3.71g,9.39mmol)、B1(0.36g,2.35mmol)、C1(1.14g,4.70mmol)、C2(1.22g,4.70mmol)及びD1(0.25g,2.35mmol)をNEP(23.9g)中で混合し、80℃で6時間反応させた後、E2(2.32g,9.27mmol)とNEP(11.9g)を加え、80℃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(4.20g)及びピリジン(3.20g)を加え、80℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(16)を得た。このポリイミドのイミド化率は68%であり、Mnは15,500、Mwは45,100であった。
<合成例17>
E5(4.10g,19.3mmol)、B1(4.47g,29.4mmol)及びD2(0.35g,3.26mmol)をNMP(24.3g)中で混合し、80℃で6時間反応させた後、E2(3.22g,12.9mmol)とNMP(12.1g)を加え、80℃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(4.20g)及びピリジン(3.20g)を加え、80℃で2.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(17)を得た。このポリイミドのイミド化率は73%であり、Mnは16,200、Mwは48,100であった。
<合成例18>
E2(2.85g,11.4mmol)、A1(2.20g,5.77mmol)及びB1(3.51g,23.1mmol)をNEP(23.8g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(3.35g,17.1mmol)とNEP(11.9g)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(18)を得た。このポリアミド酸のMnは、24,800、Mwは、80,200であった。
<合成例19>
合成例18で得られたポリアミド酸溶液(18)(30.0g)に、NEP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(4.40g)及びピリジン(3.35g)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(460ml)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(19)を得た。このポリイミドのイミド化率は79%であり、Mnは18,400、Mwは47,200であった。
<合成例20>
E2(3.25g,13.0mmol)、B1(1.80g,11.9mmol)、D1(0.28g,2.60mmol)及びD3(4.46g,11.9mmol)をNMP(24.7g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、E1(2.55g,13.0mmol)とNMP(12.4g)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(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(4.20g)及びピリジン(3.20g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)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(20)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは14,600、Mwは41,200であった。
ポリイミド系重合体を表32〜表34に示す。
Figure 0006561834
*1:ポリアミド酸。
Figure 0006561834
*2:ポリアミド酸。
Figure 0006561834
*3:ポリアミド酸。
「液晶配向処理剤の製造」
下記する実施例1〜20及び比較例1〜7では、液晶配向処理剤の製造例を記載する。また、この液晶配向処理剤は、評価のためにも使用された。
得られた液晶配向処理剤を表35〜表37に示す。なお、表35〜表37における下記の*1〜*5はそれぞれ、下記の意味を表す。
*1:全ての重合体100質量部に対する特定重合体(A)の導入量(質量部)を示す。
*2:全ての重合体100質量部に対する特定重合体(B)の導入量(質量部)を示す。
*3:全ての溶媒100質量部に対する各溶媒の導入量(質量部)を示す。
*4:液晶配向処理剤中のすべての重合体の占める割合を示す。
*5:液晶配向処理剤中のすべての重合体の占める割合を示す。
実施例及び比較例で得られた液晶配向処理剤を用い、下記のようにして、「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」、「液晶セルの作製及びプレチルト角の評価(通常セル)」、「電圧保持率の評価(通常セル)」、「残留電荷の緩和の評価(通常セル)」及び「液晶セルの作製及び液晶配向性の評価(PSAセル)」を行った。
「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」
実施例4で得られた液晶配向処理剤(4)、実施例7で得られた液晶配向処理剤(7)、実施例10で得られた液晶配向処理剤(10)、実施例13で得られた液晶配向処理剤(13)及び実施例18で得られた液晶配向処理剤(18)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、純水及びIPA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。
得られた液晶配向膜付き基板の塗膜性を確認した。具体的には、塗膜をナトリウムランプの下で目視観察することで行い、ピンホールの有無を確認した。その結果、いずれの実施例で得られた液晶配向膜とも、塗膜上にピンホールは見られず、塗膜性に優れた液晶配向膜が得られた。
「液晶セルの作製及びプレチルト角の評価(通常セル)」
実施例及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(通常セル)を行った。この溶液を純水及びIPAにて洗浄を行った100×100mmITO電極付き基板(縦100mm×横100mm、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、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30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。なお、実施例4で得られた液晶配向処理剤(4)、実施例7で得られた液晶配向処理剤(7)、実施例10で得られた液晶配向処理剤(10)、実施例13で得られた液晶配向処理剤(13)及び実施例18で得られた液晶配向処理剤(18)は、上記の「液晶配向処理剤のインクジェット塗布性の評価」と同様の条件で、液晶配向膜付き基板を作製し、その後、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30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、MLC−6608(メルク・ジャパン製)を注入し、注入口を封止して液晶セル(通常セル)を得た。
次に、この液晶セル(通常セル)のプレチルト角の測定を行った。プレチルト角は、液晶のアイソトロピック処理(95℃で5分間加熱処理)を行った後、それを加熱処理(120℃で5時間加熱処理)した後の液晶セルを測定した。
さらに、上記と同様の条件で作製した液晶セルにアイソトロピック処理を行った後に、365nm換算で10J/cmの紫外線を照射した後の液晶セルも測定した。なお、プレチルト角は、PAS−301(ELSICON製)を用いて室温で測定した。さらに、紫外線の照射は、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX−1)(センライト製)を用いて行った。
評価は、液晶のアイソトロピック処理した後(Iso処理後ともいう)のプレチルト角に対して、加熱処理した後(高温処理後ともいう)及び紫外線を照射した後(紫外線照射後ともいう)のプレチルト角の変化が小さいものほど、良好とした(表38〜表40に、Iso処理後、高温処理後及び紫外線照射後のプレチルト角の値を示す)。
表38〜表40に、実施例及び比較例で得られた結果を示す。
「電圧保持率の評価(通常セル)」
上記の「液晶セルの作製及びプレチルト角の評価(通常セル)」と同様の条件で作製した液晶セル(通常セル)を用いて、電圧保持率の評価を行った。具体的には、上記の手法で得られた液晶セル(通常セル)に、80℃の温度下で1Vの電圧を60μs印加し、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:50msの設定で行った。
さらに、上記の液晶セル作製直後の電圧保持率の測定が終わった液晶セルに、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX−1、センライト社製)を用いて、365nm換算で50J/cmの紫外線を照射し、上記と同様の条件で電圧保持率の測定を行った。
評価は、液晶セル作製直後の電圧保持率の値が高く、さらに、液晶セル作製直後の電圧保持率の値に対して、紫外線照射後の値の低下が小さいものほど、良好とした(表41〜表43に、液晶セル作製直後及び紫外線照射後のVHRの値を示す)。表41〜表43に、実施例及び比較例で得られた結果を示す。
「残留電荷の緩和の評価(通常セル)」
上記の「液晶セルの作製及びプレチルト角の評価(通常セル)」と同様の条件で作製した液晶セル(通常セル)を用いて、残留電荷の緩和の評価を行った。具体的には、液晶セルに、直流電圧10Vを30分印加し、1秒間短絡させた後、液晶セル内に発生している電位を1800秒間測定した。そのなかで、50秒後の残留電荷の値を用いて、残留電荷の緩和の評価とした。なお、測定は、6254型液晶物性評価装置(東陽テクニカ社製)を用いた。
さらに、上記の液晶セル作製直後の残留電荷の測定が終わった液晶セルに、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX−1)(センライト社製)を用いて、365nm換算で30J/cmの紫外線を照射し、上記と同様の条件で残留電荷の測定を行った。
評価は、液晶セル作製直後及び紫外線照射後の残留電荷の値が小さいものほど、良好とした(表41〜表43に、液晶セル作製直後及び紫外線照射後のVHRの値を示す)。表41〜表43に、実施例及び比較例で得られた結果を示す。
「液晶セルの作製及び液晶配向性の評価(PSAセル)」
実施例2で得られた液晶配向処理剤(2)、実施例3で得られた液晶配向処理剤(3)、実施例9で得られた液晶配向処理剤(9)、実施例11で得られた液晶配向処理剤(11)及び実施例14で得られた液晶配向処理剤(14)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製及び液晶配向性の評価(PSAセル)を行った。この溶液を、純水及び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、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド塗膜を得た。
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 0006561834
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。
いずれの実施例で得られた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早くなったことから、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。
<実施例1>
合成例1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)(5.00g)及び合成例7で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(7)(3.30g)に、NEP(13.3g)、BCS(9.80g)、EC(3.30g)及びM1(0.21g)を加え、25℃で6時間攪拌して、液晶配向処理剤(1)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例2>
合成例2で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(2)(6.50g)及び合成例7で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(7)(2.80g)に、NEP(14.9g)及びBCS(14.5g)を加え、25℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(2)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例3>
合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(1.00g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(1.00g)に、NEP(17.2g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(14.1g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(3)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例4>
合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(0.65g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(0.65g)に、NEP(19.2g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(7.20g)及びPB(10.8g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(4)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例5>
合成例4で得られたポリイミド粉末(4)(1.65g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(0.71g)に、NMP(18.5g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(18.5g)及びM1(0.12g)を加え、40℃で6時間攪拌して、液晶配向処理剤(5)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例6>
合成例5で得られたポリイミド粉末(5)(0.95g)に、NMP(2.96g)及びNEP(4.48g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(7.44g)を加え、40℃で4時間攪拌して、溶液を得た。
一方、合成例9で得られたポリイミド粉末(9)(1.43g)に、NMP(4.44g)及びNEP(6.72g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(11.2g)を加え、40℃で4時間攪拌して、溶液を得た。
上記で得られた2つの溶液を混合し、25℃で4時間攪拌して、液晶配配向処理剤(6)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例7>
合成例5で得られたポリイミド粉末(5)(0.45g)及び合成例9で得られたポリイミド粉末(9)(1.05g)に、NMP(4.10g)及びNEP(20.7g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(16.5g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(7)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例8>
合成例5で得られたポリイミド粉末(5)(0.75g)及び合成例17で得られたポリイミド粉末(17)(1.75g)に、NMP(21.5g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(13.7g)、DME(3.90g)及びM1(0.25g)を加え、40℃で6時間攪拌して、液晶配向処理剤(8)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例9>
合成例6で得られたポリイミド粉末(6)(1.25g)に、NEP(11.8g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(1.98g)及びPB(5.89g)を加え、40℃で4時間攪拌して、溶液を得た。
一方、合成例12で得られたポリイミド粉末(12)(1.02g)に、NEP(9.60g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(1.62g)及びPB(4.81g)を加え、40℃で4時間攪拌して、溶液を得た。
上記で得られた2つの溶液を混合し、それにM1(0.07g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配配向処理剤(9)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例10>
合成例6で得られたポリイミド粉末(6)(0.55g)及び合成例12で得られたポリイミド粉末(12)(0.83g)に、NMP(19.0g)及びγ−BL(3.80g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(15.2g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(10)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例11>
合成例10で得られたポリイミド粉末(10)(0.65g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(1.52g)に、NMP(3.40g)及びNEP(17.0g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(3.40g)及びPB(10.2g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(11)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例12>
合成例11で得られたポリイミド粉末(11)(1.65g)及び合成例12で得られたポリイミド粉末(12)(0.71g)に、NEP(16.6g)及びγ−BL(3.70g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(16.6g)及びM1(0.24g)を加え、40℃で6時間攪拌して、液晶配向処理剤(12)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例13>
合成例11で得られたポリイミド粉末(11)(0.85g)及び合成例12で得られたポリイミド粉末(12)(0.57g)に、NMP(3.90g)及びNEP(15.6g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(19.5g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(13)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
行った。
<実施例14>
合成例13で得られたポリイミド粉末(13)(1.20g)に、NMP(7.50g)及びNEP(3.75g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(3.75g)及びDME(3.75g)を加え、40℃で4時間攪拌して、溶液を得た。
一方、合成例9で得られたポリイミド粉末(9)(1.20g)に、NMP(7.50g)及びNEP(3.75g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(3.75g)及びDME(3.75g)を加え、40℃で4時間攪拌して、溶液を得た。
上記で得られた2つの溶液を混合し、25℃で4時間攪拌して、液晶配配向処理剤(14)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例15>
合成例14で得られたポリイミド粉末(14)(1.45g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(0.97g)に、NMP(5.70g)及びNEP(15.1g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(17.0g)及びM1(0.07g)を加え、40℃で6時間攪拌して、液晶配向処理剤(15)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例16>
合成例15で得られたポリイミド粉末(15)(1.75g)及び合成例9で得られたポリイミド粉末(9)(0.44g)に、NMP(6.90g)及びNEP(13.7g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(13.7g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(16)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例17>
合成例16で得られたポリイミド粉末(16)(0.65g)及び合成例17で得られたポリイミド粉末(17)(1.52g)に、NMP(11.9g)及びNEP(6.80g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(15.3g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(17)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例18>
合成例16で得られたポリイミド粉末(16)(0.35g)及び合成例17で得られたポリイミド粉末(17)(1.05g)に、NEP(11.6g)及びγ−BL(5.80g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(21.2g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(18)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例19>
合成例16で得られたポリイミド粉末(16)(0.75g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(1.75g)に、NMP(7.80g)及びNEP(13.7g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(13.7g)、EC(3.90g)及びM1(0.13g)を加え、40℃で6時間攪拌して、液晶配向処理剤(19)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<実施例20>
合成例2で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(2)(1.88g)及び合成例17で得られたポリイミド粉末(17)(0.50g)に、NEP(15.7g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、BCS(7.40g)及びPB(7.40g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(20)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例1>
合成例2で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(2)(9.50g)に、NEP(15.2g)及びBCS(14.9g)を加え、25℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(21)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例2>
合成例7で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(7)(9.00g)に、NEP(14.4g)及びBCS(14.1g)を加え、25℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(22)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例3>
合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(2.25g)に、NEP(19.4g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(15.9g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(23)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例4>
合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(2.20g)に、NEP(19.0g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(15.5g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(24)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例5>
合成例2で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(2)(7.00g)及び合成例18で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(18)(3.00g)に、NEP(16.0g)及びBCS(15.7g)を加え、25℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(25)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例6>
合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(1.05g)及び合成例19で得られたポリイミド粉末(19)(1.05g)に、NEP(18.1g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(14.8g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(26)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<比較例7>
合成例20で得られたポリイミド粉末(20)(1.00g)及び合成例8で得られたポリイミド粉末(8)(1.00g)に、NEP(17.2g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(14.1g)を加え、40℃で4時間攪拌して、液晶配向処理剤(27)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出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。
<液晶配向処理剤の評価>
上記した実施例1〜20及び比較例1〜7でそれぞれ得られた各液晶配向処理剤を用いて、「液晶セルの作製及びプレチルト角の評価(通常セル)」、「電圧保持率の評価(通常セル)」及び「残留電荷の緩和の評価(通常セル)」を行った。なお、実施例4、7、10、13、18でそれぞれ得られた各液晶配向処理剤については、そのインクジェット塗布性の評価も行った。
これらの評価の結果を以下の表39〜表43にまとめて示す。
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
*1:液晶が垂直配向しなかった。
Figure 0006561834
Figure 0006561834
Figure 0006561834
*1:液晶が垂直配向しなかったため、測定できなかった。
上記の結果からわかるように、実施例の液晶配向処理剤は、比較例に比べて、液晶セルに、高温処理及び紫外線照射を行っても、安定なプレチルト角を示した。更には、紫外線照射を行っても、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い。即ち、本発明の液晶配考処理剤は、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、安定なプレチルト角が発現できる液晶配向膜となり、加えて、長時間光の照射に曝された後でも、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜となる。
具体的には、特定重合体(A)と特定重合体(B)とを用いた液晶配向処理剤の実施例と、それらのどちらか一方しか用いていない液晶配向処理剤の実施例との比較、即ち、実施例2と比較例1又は比較例2との比較、実施例3と比較例3又は比較例4との比較である。これら特定重合体(A)のみを用いた比較例1及び比較例3は、対応する実施例に比べて、高温処理及び紫外線照射を行った後のプレチルト角の変化幅が大きく、かつ、これら処理に対して、電圧保持率が大きく低下し、さらに、残留電荷の値も大きくなった。なかでも、特に、電圧保持率の低下が大きかった。また、比較例2及び比較例4では、液晶が垂直に配向しなかった。
さらには、実施例特定重合体(A)と特定重合体(B)とを用いた液晶配向処理剤の実施例と、特定重合体(A)と前記式[1]で示される特定側鎖構造を有する特定側鎖型ジアミン化合物を用いた重合体とを用いた液晶配向処理剤の比較例との比較、即ち、実施例2と比較例5との比較、実施例3と比較例6との比較である。これら比較例は、対応する実施例に比べて、高温処理及び紫外線照射を行った後のプレチルト角の変化幅が大きく、かつ、これら処理に対して、電圧保持率が大きく低下し、さらに、残留電荷の値も大きくなった。特に、電圧保持率の低下と残留電荷の値が大きかった。
加えて、特定重合体(A)と特定重合体(B)とを用いた液晶配向処理剤の実施例と、従来型の側鎖構造を有する重合体と特定重合体(B)とを用いた液晶配向処理剤の比較例との比較、即ち、実施例3と比較例7との比較である。この比較例7は、実施例3に比べて、高温処理及び紫外線照射を行った後のプレチルト角の変化幅が大きく、かつ、これら処理に対して、電圧保持率が大きく低下し、さらに、残留電荷の値も大きくなった。特に、紫外線照射を行った後のプレチルト角の変化幅が大きかった。
本発明の液晶配向処理剤は、長時間高温及び光の照射に曝された後でも、安定なプレチルト角が発現できる液晶配向膜を提供することができる。加えて、長時間光の照射に曝された後でも、電圧保持率の低下を抑制し、かつ直流電圧により蓄積する残留電荷の緩和が早い液晶配向膜を提供することができる。加えて、上記の液晶配向膜を有する液晶表示素子、上記の液晶配向膜を提供することのできる液晶配向処理剤を提供することができる。
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。即ち、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及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及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。
なお、2013年9月3日に出願された日本特許出願2013−182352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 (20)

  1. 下記の(A)成分及び(B)成分を含有し、かつ、N−メチル−2−ピロリドン及び/又は、N−エチル−2−ピロリドンと、プロピレングリコールモノブチルエーテルと、を含む溶媒を含有することを特徴とする液晶配向処理剤。
    (A)成分:下記の式[1]で示される構造を有するジアミンを含有する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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体。
    (B)成分:下記の式[1]で示される構造を有するジアミンを含まない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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体。
    Figure 0006561834
    (Yは単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−を示す。Yは単結合又は(CH−(bは1〜15の整数である)を示す。Yは単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−を示す。Yはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17〜51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又はフッ素原子で置換されていてもよい。Yはベンゼン環、シクロヘキサン環及び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又はフッ素原子で置換されていてもよい。nは0〜4の整数を示す。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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示す)。
  2. 前記式[1]で示される構造を有するジアミンが、下記の式[1a]で表される請求項1に記載の液晶配向処理剤。
    Figure 0006561834
    (Y、Y、Y、Y、Yn及びY 前記と同じ意味を示し、mは1〜4の整数を示す。)。
  3. 前記(B)成分が、カルボキシル基(COOH基)及びヒドロキシル基(OH基)から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミン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なる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である請求項1又は2に記載の液晶配向処理剤。
  4. 前記(A)成分が、さらに、カルボキシル基(COOH基)及びヒドロキシル基(OH基)から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミンを含むジアミン成分を用いた重合体である請求項1、2又は3に記載の液晶配向処理剤。
  5. 前記カルボキシル基及びヒドロキシル基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有するジアミンが、下記の式[2a]で表される請求項3又は4に記載の液晶配向処理剤。
    Figure 0006561834
    (Aは、下記の式[2a−1]及び式[2a−2]から選ばれる少なくとも1つの置換基を示し、m1は1〜4の整数を示す)。
    Figure 0006561834
    (dは0〜4の整数を示し、eは0〜4の整数を示す)。
  6. 前記(A)成分及び(B)成分の重合体が、下記の式[3a]で示されるジアミンをジアミン成分に用いた重合体である請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
    Figure 0006561834
    (Bは−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−を示す。Bは単結合、炭素数1〜20アルキレン、非芳香族環又は芳香族環を示す。Bは単結合、−O−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−、N(CH)CO−、又は−O(CHm2−(m2は1〜5の整数である)を示す。Bは窒素含有複素環を示す。n1は1〜4の整数を示し、n1が2以上の場合、−B−B−B−Bは互いに同一でも異なっていてもよい)。
  7. 前記式[3a]中のBが、−O−、−NH−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCO−又はCON(CH)−である請求項6に記載の液晶配向処理剤。
  8. 前記式[3a]中のBが、単結合、炭素数1〜5のアルキレン、シクロヘキサン環又はベンゼン環である請求項6又は7に記載の液晶配向処理剤。
  9. 前記式[3a]中のBが、単結合、−O−、−OCO−又は−O(CH )m (m2は1〜5の整数である)である請求項6〜8のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
  10. 前記式[3a]中のBが、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環又はピリミジン環である請求項6〜9のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
  11. 前記式[3a]中のBが、−CONH−を示し、Bが炭素数1〜5のアルキレンを示し、Bが単結合を示し、Bがイミダゾール環又はピリジン環を示し、n1が1である請求項6に記載の液晶配向処理剤。
  12. 前記(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方におけるテトラカルボン酸成分が、下記の式[4]で示されるテトラカルボン酸二無水物を含む請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
    Figure 0006561834
    (Zは下記の式[4a]〜式[4k]から選ばれる基である)。
    Figure 0006561834
    (Z〜Zはそれぞれ独立して、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環を示し、Z、Zはそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を示す。)
  13. 下記の式[D−1]〜式[D−3]から選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
    Figure 0006561834
    (Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、Dは炭素数1〜4のアルキル基を示す)。
  14. 液晶配向処理剤中に、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基又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及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、及び重合性不飽和結合を有する架橋性化合物から選ばれる少なくとも1種の架橋性化合物を含む請求項1〜13のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
  16. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤をインクジェット法により印刷して得られる液晶配向膜。
  17. 請求項15又は16に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
  18. 電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有し、前記一対の基板の間に活性エネルギー線及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請求項15又は16に記載の液晶配向膜。
  19. 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及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請求項15又は16に記載の液晶配向膜。
  20. 請求項18又は19に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
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