JPWO2012121257A1 - 組成物、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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Abstract
Description
また、近年、液晶表示素子が高機能化し、その利用範囲が益々拡大する中で、液晶配向膜には、液晶表示素子の表示不良を抑制して高い表示品位を実現するための性能や信頼性も求められている。
また、他の電子デバイスなどにおける層間絶縁膜や保護膜などの膜の形成においても、その熱処理プロセスの低温化が求められている。低温焼成化は、電子デバイスの特性低下を防止し、エネルギーコストの削減に有効となる。
すなわち、一般に、ポリイミド系の膜、例えば、液晶配向膜の形成は、上述のように、ポリイミド又はポリイミド前駆体を溶媒に溶かして得たポリイミドの溶液、又はポリイミド前駆体の溶液を用い、これらの溶液を基板に塗布し、通常、200℃〜300℃程度の高い温度で熱処理することにより行われる。
膜形成にポリイミドの溶液を用いる場合、熱処理では溶媒を除去するのが主な目的となる。そのため、ポリイミド溶液を用いる場合の熱処理温度は、使用される溶媒の沸点の影響を受けるものの、通常は、ポリアミド酸を用いる場合に比べて低くすることができる。例えば、日本特開平9−194725号公報に開示されるように、200℃程度の熱処理温度により膜形成できる。従って、熱処理温度の低温では、ポリイミド溶液を使用することがより好ましい。
上記のように、膜形成の際の熱処理の低温化や塗布性の向上は、電子デバイスの絶縁膜や保護膜、特に、液晶配向膜などを目的とするポリイミド系の膜の形成においては重要となる。
(1)下記式[1]で示される第1のジアミン及び下記式[2]で示される第2のジアミンを含むジアミン成分と脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及び/又は該ポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドと、該ポリイミド前駆体及び/又はポリイミドを溶解する環状ケトン溶媒と、を含有することを特徴とする組成物。
Y4はベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)、又は、ステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基であり、Y5はベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)であり、Y6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であり、nは0〜4の整数である。)
(6)前記ジアミン成分のうち、前記式[2]で示される構造のジアミンが、10〜80モル%である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の組成物。
(7)前記テトラカルボン酸二無水物が、下記式[3]で示される化合物である上記(1)〜(6)のいずれかに記載の組成物。
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の組成物からなる液晶配向処理剤。
(11)上記(10)に記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
(12)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に用いられる、上記(11)に記載の液晶配向膜。
(14)電極と前記液晶配向膜と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、上記(13)に記載の液晶表示素子。
特に、本発明によれば、塗布性に優れ、かつ低温焼成し得るために、欠陥のない電気的特性に優れた液晶配向膜を形成できる液晶配向処理剤が提供される。本発明の液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜からは、電気的特性に優れるために高い信頼性を有する液晶表示素子が得られる。
本発明のポリイミドを得るために用いられる第1のジアミンは、下記式[1]で示される。式[1]で示されるジアミンは、ポリイミドの溶媒に対する溶解性を向上させるために使用される。
R5は水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基である。この炭化水素基は、炭素−炭素二重結合を含んでいても構わない。また、R5の炭素数は6以下が好ましく、より好ましくは3以下である。特に好ましいR5は、水素原子である。
R3及びR4は、独立して水素原子又はメチル基である。R3、R4は、いずれも、水素原子が好ましい。
式[1A]において、2つのアミノ基の好ましい位置は、N−アリル基に対して、ベンゼン環上の2,4の位置、2,5の位置、又は3,5の位置である。
本発明で使用されるポリイミドを得るために用いられる第2のジアミンは、下記式[2]で示される。第2のジアミンは、得られるポリイミドの溶媒に対する溶解性を向上させる目的や、ポリイミド膜が液晶配向膜として使用された場合に垂直配向性を付与する目的で使用される。
第2のジアミンの使用量は、ポリイミドを得る反応に用いるジアミン成分全体の10質量%以上が好ましく、第1のジアミンの使用量との関係から、90質量%以下とすることが好ましい。第2のジアミンのより好ましい使用量は、25〜80質量%である。
Y3は単結合、−(CH2)c−(cは1〜15の整数である。)、−O−、−CH2O−、−COO−及びOCO−のうちのいずれかである。なかでも、単結合、−(CH2)c−(cは1〜15の整数である。)、−O−、−CH2O−、−COO−及びOCO−のうちのいずれかが、側鎖構造の合成を容易にする観点から好ましい。また、単結合、−(CH2)c−(cは1〜10の整数である。)、−O−、−CH2O−、−COO−及びOCO−のうちのいずれかがより好ましい。
式[2A]中、nは0〜4の整数である。好ましくは、0〜2の整数である。
すなわち、2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−p−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、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、の他、下記式[2−1]〜[2−31]で示されるジアミンを挙げることができる。
本発明の組成物は、第1のジアミンと第2のジアミンとを含むジアミン成分と、脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリイミドを含有する。このとき、本発明の効果を損なわない限りにおいて、上記以外の他のジアミン(その他のジアミンともいう。)を併用できる。
上記その他のジアミンの具体例を以下に挙げる。
式[DA18]中、m4及びm5はそれぞれ1〜5の整数である。
式[DA19]中、A5は、炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、m6は1〜5の整数である。
式[DA20]中、A6は、単結合、−CH2−、−C2H4−、−C(CH3)2−、−CF2−、−C(CF3)−、−O−、−CO−、−NH−、−N(CH3)−、−CONH−、−NHCO−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−CON(CH3)−又はN(CH3)CO−であり、m7は1〜4の整数である。)
本発明のポリイミドを得るために、テトラカルボン酸二無水物成分として、脂環構造を有す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ともいう。)が使用される。かかる特定テトラカルボン酸二無水物としては、下記式[3]で示される脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物が好ましい。
式[3g]中、Z6及びZ7は、水素原子又はメチル基であり、それぞれ同じであっても異なってもよい。
式[3]中、Z1の特に好ましい構造は、重合反応性や合成の容易性から、式[3a]、式[3c]、式[3d]、式[3e]、式[3f]又は式[3g]で示されるものである。なかでも、式[3a]又は式[3f]が好ましく、式[3a]が最も好ましい。
式[3]で表わされるテトラカルボン酸二無水物を用いる場合、その使用量はテトラカルボン酸二無水物成分の全体のうちの40質量%以上が好ましく、より好ましくは、50質量%以上である。ポリイミド合成に用いるテトラカルボン酸二無水物成分の全てを式[3]のテトラカルボン酸二無水物とすることも可能である。
その他のテトラカルボン酸二無水物の具体例としては、例えば、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、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などが挙げられる。
本発明の組成物で使用されるポリイミド前駆体及びポリイミドは、好ましくは以下のようにして得られる。ここで、ポリイミド前駆体とは、ポリイミド酸(ポリアミック酸ともいう。)を表す。すなわち、ポリイミド前駆体は、上記の式[1]で示される第1のジアミンと上記の式[2]で示される第2のジアミンとを含むジアミン成分と、上記した脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させることにより得られる。
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℃である。ポリイミド前駆体のイミド化においては、イミド化反応により生成する水を反応系外に除きながら行うことが好ましい。
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。
本発明の膜形成用の組成物、例えば、液晶配向処理剤は、上記のように得られる本発明のイミド重合体と、該ポリイミド重合体を溶解させた溶媒と、含有する組成物である。組成物に含有される本発明のポリイミド重合体の含有量は、1〜20質量%が好ましく、より好ましくは3〜15質量%、特に好ましくは3〜10質量%である。
本発明では、組成物に含まれる重合体成分の全てが本発明のポリイミドであってもよいが、本発明のポリイミドに加えて、上記した第1のジアミン及び第2のジアミンを含むジアミン成分と、脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物とから合成されたポリイミド以外の、他の構造のポリイミドが含有されていてもよい。その際、重合体成分中における他の構造のポリイミドの含有量は、0.5〜15質量%とすることができ、好ましくは1〜10質量%である。
これらの他の有機溶媒を含有させる場合でも、環状ケトン溶媒の含有量は、全溶媒中、50質量%以上が好ましく、より好ましくは、60質量%以上であり、特に好ましくは、70質量%以上である。
具体例としては、次のものが挙げられる。例えば、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール−tert−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、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モノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、n−へキサン、n−ペンタン、n−オクタン、ジエチルエーテル、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、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−ブトキシ−2−プロパノール、1−フェノキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート、プロピレングリコール−1−モノエチルエーテル−2−アセテート、ジプロピレングリコール、2−(2−エトキシプロポキシ)プロパノール、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などの低表面張力を有する溶媒などである。これらの貧溶媒は、1種類で用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。
ヒドロキシル基若しく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、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。
具体的には、下記式[6−1]〜[6−48]で示される架橋性化合物である。
本発明の組成物における、架橋性化合物の含有量は、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し、かつ液晶の配向性を低下させないためには、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。
本発明の組成物には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、膜の抵抗や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。
本発明の組成物の一つである液晶配向処理剤を例にして、液晶配向処理剤から液晶配向膜を形成する場合について説明する。液晶配向処理剤は、基板上に塗布し、熱処理により焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして、液晶配向膜が形成される。なお、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が形成できる。
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。
液晶セル作製方法としては、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。
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、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。
上記した工程を経ることにより液晶表示素子は得られる。これらの液晶表示素子は、液晶配向膜として本発明の液晶配向膜を使用していることから、製造プロセスがより低温なものとなり、信頼性に優れ、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適に利用可能である。
CHN:シクロヘキサノン
CPN:シクロペンタノン
<他の有機溶媒>
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
(ポリイミドの分子量測定)
合成例における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・H2O)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)。
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(核磁気共鳴)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、9.5〜10.0ppm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。
<合成例1>
M2(2.75g,11.0mmol)、D1(2.68g,13.2mmol)、及びD2(3.35g,8.8mmol)をNMP(26.4g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、M1(2.14g,10.9mmol)とNMP(17.3g)を加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(20.0g)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(4.11g)、及びピリジン(1.59g)を加え、100℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(253ml)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(A)を得た。このポリイミドのイミド化率は80%であり、数平均分子量は21,500、重量平均分子量は68,700であった。
M1(3.61g,18.4mmol)、D1(2.81g,13.8mmol)、及びD2(3.50g,9.2mmol)をNMP(29.7g)中で混合し、25℃で15時間反応させた後、M3(0.95g,4.4mmol)とNMP(13.7g)を加え、25℃で4時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(20.0g)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(2.58g)、及びピリジン(1.07g)を加え、40℃で1時間30分反応させた。この反応溶液をメタノール(246ml)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(B)を得た。このポリイミドのイミド化率は51%であり、数平均分子量は18,700、重量平均分子量は57,800であった。
M1(4.29g,21.9mmol)、D1(3.13g,15.4mmol)、及びD2(2.51g、6.6mmol)をNMP(39.7g)中で混合し、25℃で24時間反応させ、ポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(10.0g)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(1.35g)、及びピリジン(0.56g)を加え、40℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(123ml)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(C)を得た。このポリイミドのイミド化率は53%であり、数平均分子量は19,800、重量平均分子量は55,900であった。
M1(4.61g,23.5mmol)、D1(1.95g,9.6mmol)、D2(2.74g,7.2mmol)、及びD3(0.78g,7.2mmol)をNMP(40.3g)中で混合し、25℃で24時間反応させ、ポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(10.0g)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(1.44g)、及びピリジン(0.60g)を加え、40℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(124ml)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(D)を得た。このポリイミドのイミド化率は48%であり、数平均分子量は17,200、重量平均分子量は48,100であった。
M2(5.63g,22.5mmol)、及びD3(3.24g,30.0mmol)をNMP(26.6g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、M1(1.24g,6.3mmol)とNMP(13.8g)を加え、25℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(20.0g)にNMPを加え5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(2.96g)、及びピリジン(2.29g)を加え、90℃で2.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(298ml)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(E)を得た。このポリイミドのイミド化率は51%であり、数平均分子量は15,300、重量平均分子量は68,800であった。また、このポリイミドは、ジアミン成分に第1及び第2のジアミンを用いていない。
合成例1〜5で得られたポリイミドの組成及びイミド化率を表43にまとめて示す。
<実施例1〜4及び比較例1>
合成例1〜5で得られたポリイミド粉末を用い、環状ケトン溶媒であるシクロヘキサノン(CHN)及びシクロペンタノン(CPN)への溶解性の試験を行った。
ポリイミド粉末(A)〜(E)のそれぞれのポリイミド粉末(1.0g)に、CHN(15.7g)を加え、25℃にて24時間攪拌し、濁りや析出などの有無を目視で確認した。
溶解性試験の結果を表44に示す。
<実施例5〜8>
合成例1〜4のポリイミド粉末(A)〜(D)(各1.0g)のそれぞれに、CHN(27.57g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、得られた各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(1)〜(4)を得た。
合成例1〜4のポリイミド粉末(A)〜(D)(各1.0g)のそれぞれに、CPN(27.6g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、得られた各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(5)〜(8)を得た。
合成例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各1.0g)のそれぞれに、CHN(13.3g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。その後、得られた各溶液に、さらにNMP(14.3g)を加えて、攪拌し、CHNとNMPとを含有する各ポリイミド溶液を得た。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、CHNとNMPとを含有する各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(9)〜(11)を得た。
合成例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各1.0g)のそれぞれに、CPN(13.3g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。その後、得られた各溶液に対して、さらにNMP(14.3g)を加えて、攪拌し、CPNとNMPとを含有する各ポリイミド溶液を得た。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、CPNとNMPとを含有する各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(12)〜(14)を得た。
合成例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各1.0g)のそれぞれに、CHN(13.3g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。その後、得られた各溶液に対して、さらにNMP(5.72g)及びBCS(8.57g)を加えて、攪拌し、CHN、NMP、及びBCSを含有する各ポリイミド溶液を得た。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、CHN、NMP、及びBCSを含有する各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(15)〜(17)を得た。
合成例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各1.0g)のそれぞれに、CPN(13.3g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。その後、得られた各溶液に対して、さらにNMP(5.72g)及びBCS(8.57g)を加えて、攪拌し、CPN、NMP、及びBCSを含有する各ポリイミド溶液を得た。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、CPN、NMP、及びBCSを含有する各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(18)〜(20)を得た。
合成例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各1.0g)のそれぞれに、CHN(19.0g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。その後、得られた各溶液に対して、さらにPGME(8.57g)を加えて、攪拌し、CHNとPGMEとを含有する各ポリイミド溶液を得た。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、CHNとPGMEとを含有する各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(21)〜(23)を得た。
合成例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各1.0g)のそれぞれに、CPN(19.0g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。その後、得られた各溶液に対して、さらにPGME(8.57g)を加えて、攪拌し、CPNとPGMEとを含有する各ポリイミド溶液を得た。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、CPNとPGMEとを含有する各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が3.5質量%である液晶配向処理剤(24)〜(26)を得た。
実施例1〜3のポリイミド粉末(A)〜(C)(各2.0g)のそれぞれに、NMP(31.3g)を加え、50℃にて24時間攪拌し、各ポリイミドを溶解させた。いずれのポリイミド溶液とも、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。
次いで、得られた各ポリイミド溶液について、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、ポリイミド成分の含有量が6質量%である液晶配向処理剤(27)〜(29)を得た。
実施例5〜30及び比較例2〜4で得られた液晶配向処理剤のポリイミドと溶媒の種類、溶解性を表45〜47に示す。
実施例5〜30で得られた液晶配向処理剤を用いて液晶配向膜を作製し、その液晶配向膜を用いた液晶表素子を作製した。液晶表示素子としては、液晶配向膜の特性に対応して、垂直配向の液晶セルを作製した。
液晶セルの作製方法としては、液晶配向処理剤をITO電極付きガラス基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間、熱循環型クリーンオーブン中にて220℃で30分間加熱処理をした後、膜厚100nmの塗膜として液晶配向膜を形成し、液晶配向膜付き基板を得た。基板上に形成された液晶配向膜はいずれも膜厚の均一性に優れ、液晶配向処理剤は優れた塗布性を示すことがわかった。
得られた液晶セルについて、液晶の配向状態を偏光顕微鏡(ECLIPSE E600WPOL、ニコン社製)で観察したところ、欠陥の無い均一な液晶の垂直配向が形成されていることが確認された。
液晶表示素子の電圧保持率の結果を表50に示す。
Claims (14)
- 下記式[1]で示される第1のジアミン及び下記式[2]で示される第2のジアミンを含むジアミン成分と脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及び/又は該ポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドと、該ポリイミド前駆体及び/又はポリイミドを溶解する環状ケトン溶媒と、を含有することを特徴とする組成物。
Y4はベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)、又は、ステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基であり、Y5はベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)であり、Y6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であり、nは0〜4の整数である。) - 前記ジアミン成分のうち、前記式[1]で示される構造のジアミンが、20〜80モル%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記ジアミン成分のうち、前記式[2]で示される構造のジアミンが、10〜80モル%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記環状ケトン溶媒は、5員環及び6員環の環状ケトンのうちの少なくとも一方の環状ケトンを含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の組成物からなる液晶配向処理剤。
- 請求項10に記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
- 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に用いられる請求項11に記載の液晶配向膜。
- 請求項11に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
- 電極と前記液晶配向膜と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請求項13に記載の液晶表示素子。
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