JP7256472B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 - Google Patents
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Description
1.テトラカルボン酸誘導体とジアミンとの反応物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体及び有機溶剤を含有する液晶配向剤であり、上記有機溶媒が
A成分:γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトンから選ばれる少なくとも1種
B成分:ジプロピレングリコールジメチルエーテル
を含有し、A成分とB成分の含有量が、それぞれ25重量%以下であり、A成分とB成分の含有量差が5重量%以下であることを特徴とする、液晶配向剤。
<有機溶剤及びその組成>
本発明の液晶配向剤は、有機溶剤として、下記のA、B成分を含有する。
A成分:γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトンから選ばれる少なくとも1種
B成分:ジプロピレングリコールジメチルエーテル
A成分の有機溶剤は、本発明の液晶配向剤に含有される重合体を溶解させるものであるが、同時に、インクジェット塗布装置のインクジェットヘッドや周辺部材に悪影響を与えにくいものである。A成分として好ましいのは、γ-ブチロラクトンである。
B成分の溶媒は、本発明の液晶配向剤が基板又はフィルム上に塗布された際の濡れ広がり性が良くなるものである。
A成分とB成分の含有量は、それぞれ25重量%以下であり、さらに、A成分とB成分の含有量差が5重量%以下である。
また、更に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、N-ブチル-2-ピロリドンから選ばれる少なくとも1種を含むと、溶解性の観点から好ましい。
C成分の有機溶剤は、本発明の液晶配向剤に含有される重合体を溶解させる成分である。好ましい具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンが挙げられる。
また、C成分を用いる場合、その含有量は、液晶配向剤全体の重量に対し35重量%以下であり、30重量%以下がより好ましい。
本発明の液晶配向剤に含有される重合体は、テトラカルボン酸誘導体とジアミンとの反応物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体である。
上記重合体の構造は特に限定されず、得られる液晶配向剤の特性に併せ、後述するテトラカルボン酸誘導体及びジアミンを任意に選択することが出来るが、中でも、下記式[1-1]の側鎖構造を含有する重合体が、溶解性等の観点から好ましい。
上記側鎖構造を重合体中に導入するには、重合体の材料であるテトラカルボン酸誘導体またはジアミンに、上記側鎖構造を導入したものを使用する方法が挙げられる。中でも、上記側鎖構造を導入したジアミンを用いることが、合成の容易性等の観点から好ましい。
上記側鎖構造の好ましい具体例としては、下記式(S1-1)~(S1-22)が挙げられる。
本発明の液晶配向剤に含有される重合体は、テトラカルボン酸誘導体と、ジアミンとの反応から得られるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体である。以下に、用いられる材料の具体例及び製造方法を詳述する。
ポリイミド前駆体の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体としては、テトラカルボン酸二無水物だけでなく、その誘導体である、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、テトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライドが挙げられる。
テトラカルボン酸誘導体としては、なかでも、下記式(3)で表されるものが好ましい。
式(X1-1)の具体例としては、下記式(X1-1-1)~(X1-1-6)が挙げられる。液晶配向性及び重合反応性の観点から、(X1-1-1)、(X1-1-2)が特に好ましい。
ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンは、下記式(4)で表わされる。
上記式(4)の構造は特に限定されない。好ましい構造としては上述した、式[1-1]の側鎖構造を含有するジアミンが挙げられる。それらの具体例としては、(Y-178)、(Y-180)、(Y-181)が挙げられる。
その他、任意の構造を持つジアミンの使用が可能である。具体例としては、以下の(Y-1)~(Y-177)が挙げられる。
ポリイミド前駆体の製造の容易さや、液晶配向剤の安定性、液晶配向膜としての特性などの点から、(Y-27)、(Y-28)、(Y-38)、(Y-71)、(Y-72)、(Y-76)、(Y-77)、(Y-80)、(Y-81)、(Y-82)、(Y-158)、(Y-159)、(Y-160)、(Y-161)、(Y-169)~(Y-188)が好ましい。
本発明に用いられるポリイミド前駆体であるポリアミック酸は、以下に示す方法で製造できる。具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒の存在下、-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃で、30分~24時間、好ましくは1~12時間反応させることによって合成できる。
本発明に用いられるポリイミド前駆体の一つであるポリアミック酸エステルは、以下に示す(I)、(II)又は(III)の方法で製造できる。
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成できる。具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶剤の存在下で-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃において、30分~24時間、好ましくは1~4時間反応させることによって合成できる。
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから製造できる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と有機溶剤の存在下で-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃において、30分~24時間、好ましくは1~4時間反応させることによって合成することができる。
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを重縮合することにより製造できる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で0℃~150℃、好ましくは0℃~100℃において、30分~24時間、好ましくは3~15時間反応させることによって製造できる。
本発明に用いられるポリイミドは、前記ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルをイミド化することにより製造できる。本発明で用いられるポリイミドイミド化率は100%に限らない。電気特性の観点から20~99%が好ましい。ポリアミック酸エステルからポリイミドを製造する場合、前記ポリアミック酸エステル溶液、又はポリアミック酸エステル樹脂粉末を有機溶媒に溶解させて得られるポリアミック酸溶液に塩基性触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の課程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
本発明の液晶配向剤は、特定重合体を含む重合体が特定溶媒を含む有機溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。本発明に記載のポリイミド前駆体及びポリイミドの分子量は、重量平均分子量で2,000~500,000が好ましく、より好ましくは5,000~300,000であり、さらに好ましくは、10,000~100,000である。また、数平均分子量は、好ましくは、1,000~250,000であり、より好ましくは、2,500~150,000であり、さらに好ましくは、5,000~50,000である。
本発明の液晶配向剤における溶媒は、上述したA成分、B成分を含有し、更にC成分を含有すると好ましいが、その他の溶媒を含有しても良い。その他の溶媒としては、ポリイミド前駆体及びポリイミドを溶解する溶媒(良溶媒ともいう)や、液晶配向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)が好ましく用いられる。下記に、その他の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。
貧溶媒の具体例としては、1-ブトキシ-2-プロパノール、2-ブトキシ-1-プロパノール、2-プロポキシエタノール、2-(2-プロポキシエトキシ)エタノール、1-プロポキシ-2-プロパノールエタノール、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、ブチルセロソルブ、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、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、プロピレングリコールジアセタート、ジイソペンチルエーテル、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、ジイソブチルケトン、エチルカルビトール等が挙げられる。
また、貧溶媒としては、下記式で表される溶媒を用いても良い。
また、貧溶媒としては、液晶配向剤に含まれるポリイミド前駆体及びポリイミドの溶媒への溶解性が高い場合は、下記の[D-1]~式[D-3]で示される溶媒を用いても良い。
エポキシ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、具体的には、国際公開公報WO2011/132751号(2011.10.27公開)の58~59頁に掲載される式[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、具体的には、国際公開公報WO2012/014898号(2012.2.2公開)の76~82頁に掲載される式[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、具体的には、国際公開公報WO2011/132751号(2011.10.27公開)の62~66頁に掲載される、式[6-1]~式[6-48]の架橋性化合物が挙げられる。
上記架橋性化合物の中でも特に好ましく用いられるのは下記の化合物である。
界面活性剤の使用量は、液晶配向剤に含有される全ての重合体成分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。
本発明の液晶配向膜は、上記の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥、焼成して得られる膜である。本発明の液晶配向剤を塗布する基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板などのプラスチック基板等を用いることもできる。その際、液晶を駆動させるためのITO電極などが形成された基板を用いると、プロセスの簡素化の点から好ましい。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エハーなどの不透明な物でも使用でき、この場合の電極にはアルミニウムなどの光を反射する材料も使用できる。
液晶セルの作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。なお、画像表示を構成する各画素部分にTFT(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス構造の液晶表示素子であってもよい。
CBDA:1,2,3,4,-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
BODA: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
DSDA:3,3',4,4'-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸無水物
DA-1:p-フェニレンジアミン
DA-2:4,4-ジアミノジフェニルメタン
DA-3:3,5-ジアミノ安息香酸
DA-4:3,5-ジアミノ-N-(ピリジン-3-イルメチル)ベンズアミド
DA-5:4,4'-[イソプロピリデンビス(p-フェニレンオキシ)]ジアニリン
DA-6:下記式DA-6のジアミン
DA-7:1-(4-(2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノン
DA-8:1,3-ジアミノ-4-〔4-(トランス-4-n-ヘプチルシクロヘキシル)フェノキシ〕ベンゼン
DA-9:1,3-ジアミノ-4-〔トランス‐4-〔トランス‐4-(ペンチルシクロヘキシル)-シクロヘキシル〕 フェノキシ〕ベンゼン
TM-BIP-A:2,2’‐ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン
NMP:1-メチル-2-ピロリドン
NEP:1-エチル-2-ピロリドン
GBL:γ‐ブチロラクトン
BCS:ブチルセロソルブ
PB:1-ブトキシ-2-プロパノール
DME:ジプロピレングリコールジメチルエーテル
DIBK:ジイソブチルケトン
実施例において、ポリアミック酸、ポリイミドに関する分子量やイミド化率、は次のようにして評価した。
ポリアミック酸及びポリイミドの分子量には、昭和電工社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)、Shodex社製カラム(KD-803、KD-805)を用いた。測定条件は、以下の通りである。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N’-ジメチルホルムアミド(添加剤:臭化リチウム-水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製、NMRサンプリングチューブスタンダード φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6、0.05%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。この溶液について、日本電子データム社製NMR測定器(JNW-ECA500)を用いて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、9.0から11.0ppm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、以下の数式(1)によって求めた。
BODA(22.27g,89mmol)、DA-7(14.70g,44.5mmol)、DA-4(12.94g,53.4mmol)、DA-9(19.34g,44.5mmol),DA-8(13.55g,35.6mmol)をNMP(331.2g)中で混合し、60℃で3時間反応させた後、CBDA(16.93g,86.3mmol)とNMP(67.2g)を加え、40℃で15時間反応させポリアミック酸溶液(a)を得た。このポリアミック酸溶液(a)の数平均分子量は22,000、重量平均分子量は58,000であった。このポリアミック酸溶液(a)(498.13g)にNMPを加えてポリアミック酸溶液(a)の含有量が10質量%になるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(90.87g)、及びピリジン(28.16g)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(5,000ml)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(A)を得た。このポリイミド(A)のイミド化率は72%であった。
BODA(23.02g,92mmol)、DA-3(14.0g,92mmol)、DA-5(22.66g,55.2mmol)、DA-8(14.01g,36.8mmol)をNMP(294.73g)中で混合し、60℃で1時間反応させた後、CBDA(6.68g,34.0mmol)とNMP(26.7g)を加え、20℃で1時間反応させた後、DSDA(19.78g,55.2mmol)とNMP(79.11g)を加え,40℃で2時間反応させた後ポリアミック酸溶液(b)を得た。このポリアミック酸溶液(b)の数平均分子量は17,000、重量平均分子量は45,000であった。このポリアミック酸溶液(b)(500.69g)にNMPを加えてポリアミック酸溶液(b)の含有量が6.5質量%になるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(93.93g)、及びピリジン(72.77g)を加え、75℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(5,000ml)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(B)を得た。このポリイミド (B)のイミド化率は74%であった。
BODA(25.02g,100mmol)、DA-1(8.65g,80mmol)、DA-6(6.83g,20mmol),DA-8(38.6g,100mmol)をNMP(214.2g)中で混合し、60℃で3時間反応させた後、CBDA(19.61g,100mmol)とNMP(178.5g)を加え、40℃で15時間反応させポリアミック酸溶液(c)を得た。このポリアミック酸溶液(c)の数平均分子量は23,000、重量平均分子量は60,000であった。このポリアミック酸溶液(c)(450.0g)にNMPを加えてポリアミック酸溶液(a)の含有量が10質量%になるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(103.6g)、及びピリジン(32.11g)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(3,600ml)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(C)を得た。このポリイミド(C)のイミド化率は69%であった。
BODA(25.02g,100mmol)、DA-7(6.60g,20mmol)、DA-2(23.79g,120mmol),DA-9(26.1g,60mmol)をNMP(225.9g)中で混合し、60℃で3時間反応させた後、CBDA(19.61g,100mmol)とNMP(178.5g)を加え、40℃で15時間反応させポリアミック酸溶液(d)を得た。このポリアミック酸溶液(d)の数平均分子量は24,000、重量平均分子量は62,000であった。このポリアミック酸溶液(d)(450.0g)にNMPを加えてポリアミック酸溶液(d)の含有量が10質量%になるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(90.9g)、及びピリジン(28.17g)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(3,600ml)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(D)を得た。このポリイミド(D)のイミド化率は73%であった。
BODA(25.02g,100mmol)、DA-3(12.17g,80mmol),DA-4(14.53g,60mmol),DA-8(22.83g,60mmol)をNMP(198.17g)中で混合し、60℃で3時間反応させた後、PMDA(8.72g.40mmol)とNMP(34.9g)を加え、40℃で3時間反応させた。最後に、CBDA(11.76g,60mmol)とNMP(147.15g)を加え、15時間反応させポリアミック酸溶液(e)を得た。このポリアミック酸溶液(e)の数平均分子量は25,000、重量平均分子量は65,000であった。このポリアミック酸溶液(e)(450.0g)にNMPを加えてポリアミック酸溶液(d)の含有量が10質量%になるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(96.7g)、及びピリジン(29.97g)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(3,600ml)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(E)を得た。このポリイミド(E)のイミド化率は72%であった。
合成例1で得られたポリイミド(A)(13.5g)および合成例2で得られたポリイミド (B)(13.5g)にNEP(198g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNEP(17.91g)、GBL(151.2g)、PB(180g),DME(144g)、TM-BIP-A(1.89g)を加え25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して本発明の液晶配向剤[A]を調製した。
合成例1で得られたポリイミド(A)(13.3g)および合成例2で得られたポリイミド(B)(13.3g)にNMP(150.73g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(65.30g)、GBL(115.02g)、BCS(251.6g),DME(107.8g)、TM-BIP-A(1.86g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して本発明の液晶配向剤[B]を調製した。
合成例3で得られたポリイミド(C)(13.3g)および合成例5で得られたポリイミド(E)(13.3g)にNMP(150.73g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(65.30g)、GBL(115.02g)、BCS(251.6g),DME(107.8g)、TM-BIP-A(1.86g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して本発明の液晶配向剤[C]を調製した。
合成例4で得られたポリイミド(D)(13.5g)および合成例5で得られたポリイミド(E)(13.5g)にNEP(198g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNEP(17.91g)、GBL(151.2g)、PB(180g),DME(144g)、TM-BIP-A(1.86g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して本発明の液晶配向剤[D]を調製した。
合成例1で得られたポリイミド(A)(13.3g)および合成例5で得られたポリイミド(E)(13.3g)にNEP(150.73g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNEP(65.30g)、GBL(115.02g)、BCS(251.6g),DME(107.8g)、TM-BIP-A(1.86g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して本発明の液晶配向剤[E]を調製した
合成例1で得られたポリイミド(A)(13.5g)および合成例2で得られたポリイミド(B)(13.5g)にNEP(198g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNEP(169.11g)、PB(216g),DME(108g)、TM-BIP-A(1.89g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して液晶配向剤[F]を調製した。
合成例1で得られたポリイミド(A)(10.13g)および合成例2で得られたポリイミド(B)(10.13g)にNEP(148.59g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNEP(261.67g)、PB(287.95g)、TM-BIP-A(1.42g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して液晶配向剤[G]を調製した。
合成例1で得られたポリイミド(A)(13.3g)および合成例2で得られたポリイミド(B)(13.3g)にNEP(195.07g)を加え70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液にNEP(202.08g)、PB(212.79g)、DIBK(70.93g),TM-BIP-A(1.86g)を加え、25℃にて2時間攪拌した。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過して液晶配向剤[H]を調製した。
準備した液晶配向剤をインクジェット法で基板へ塗布し、予備乾燥および本焼成を行い、塗膜を形成した。インクジェット塗布の評価には芝浦メカトロニクス社製のインクジェット装置(型式IJ-1021)を用いて下記の条件にて行った。
インクジェット塗布条件:
Head:H18,H1A
Nozzle No./Head=256
Head Nozzle Pitch:396.88um
Head Offset:198.43um
Scan回数:2Scan
Head配列方向のDrop Pitch(X):99.22um
ステージ速度:512mm/sec,周波数:4000Hz
ステージ移動方向のDrop Pitch(Y):128um
塗布パターン設定値:80mm×80mm
膜厚:1000Å。
基板:Haloエリアの評価には、100×100mmで片側全面にCr或いはITO電極付きのガラス基板を用いた。Contact hole周辺のムラ(C/Hムラ)の評価には、TFT基板を用いた。
塗布終了から予備乾燥までの放置時間:45秒
予備乾燥:90℃に設定したホットプレートの上に立てた高さ1mmのピンの上に基板を設置して40秒乾燥させた。
本焼成:230℃/20分(IRオーブン)
液晶配向膜端部のHaloエリアの評価は、塗布方向に対して上、下、左、右における塗膜端部の色調変化(膜厚ムラ)を光学顕微鏡(ニコン社製,ECLIPSE L300N)で観察することにより行った。具体的には、光学顕微鏡により、倍率を2.5倍にして観察し、得られた塗膜画像の色調変化(膜厚ムラ)の長さを測定した。すべての塗膜画像は、同一倍率で得たものである。この上、下、左、右における塗膜端部の色調変化(膜厚ムラ)の平均値が7mm以上あるものを×、6mm~5mmあるものを△、5mm未満のものを〇とした。
上記で得られた塗膜の面内を光学顕微鏡によって、拡大率5倍で観察し、C/H周辺のムラの数が視野内のC/H数の20%以下であるものを「○」、それ以上のものを「×」とした。
Claims (8)
- テトラカルボン酸誘導体とジアミンとの反応物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体及び有機溶剤を含有する液晶配向剤であり、上記有機溶剤が
A成分:γ-ブチロラクトン
B成分:ジプロピレングリコールジメチルエーテルを含有し、
A成分とB成分の含有量が、それぞれ25重量%以下であり、A成分とB成分の含有量差が5重量%以下であり、
さらに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、から選ばれる少なくとも1種を含有し、これらC成分が液晶配向剤全体の重量に対し30重量%以下であり、
前記重合体が、特定波長の紫外線によって光反応を起こす光反応性の側鎖を有する、
ことを特徴とする、液晶配向剤。 - 前記重合体が、下記式[1-1]の側鎖構造を含有する、請求項1に記載の液晶配向剤。
式[1-1]中、Y1及びY3はそれぞれ独立して、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-O-、-CH2O-、-COO-及び-OCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。
Y2は単結合又は-(CH2)b-(bは1~15の整数である)を示す(ただし、Y1又はY3が単結合、-(CH2)a-である場合、Y2は単結合であり、Y1が-O-、-CH2O-、-COO-及び-OCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種であるか、及び/又はY3が-O-、-CH2O-、-COO-及び-OCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種である場合、Y2は単結合又は-(CH2)b-である)。
Y4はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環からなる群から選ばれる少なくとも1種の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は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、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基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
Y5はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環からなる群から選ばれる少なくとも1種の環状基を示し、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基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
Y6は炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基及び炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。nは0~4の整数を示す。 - 前記光反応性の側鎖が、下記式[VII]の側鎖構造である、請求項2に記載の液晶配向剤。
(式[VII]中、Arはフェニレン、ナフチレン及びビフェニレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族炭化水素基を表し、それらの環の水素原子はハロゲン原子に置換されていてもよい。前記Arにおいて、芳香族炭化水素基には置換基が設けられていてもよい。
R1及びR2は、それぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基、アルコキシ基、ベンジル基又はフェネチル基を表す。アルキル基やアルコキシ基の場合、R1及びR2により環が形成されていてもよい。
T1及びT2は、それぞれ独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2O-、-N(CH3)-、-CON(CH3)-又は-N(CH3)CO-の結合基を表す。
Sは単結合、非置換又はフッ素原子によって置換されている炭素原子数1~20のアルキレン基を表す。ここでのアルキレン基の-CH2-又は-CF2-は、-CH=CH-で任意に置換されていてもよく、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合、これらの基に置換されていてもよい;-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、二価の炭素環、二価の複素環。
Qは、下記式(1d)から選ばれる構造を表す。
(上記式(1d)中、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表す。R3は、-CH2-、-NR-、-O-、又は-S-を表す。) - 前記液晶配向剤が、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含み、
前記架橋性化合物の含有量が、全ての前記重合体100質量部に対して、0.1~150質量部である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
- 請求項7の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
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