JPWO2013111836A1 - ポリイミドワニスの調製方法、及び液晶配向剤 - Google Patents

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Abstract

ポリイミドを溶解して含有し、凝集物の発生を抑制して、印刷性に優れたポリイミドワニスを得るポリイミドワニスの調製方法、及び、得られたポリイミドワニスを用いた液晶配向剤を提供する。2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液中で、該ポリイミド前駆体をそれぞれイミド化し、2種類以上のポリイミドを溶解して含有するポリイミドワニスを調製するか、又は2種類以上のポリイミドを粉末状態で混合し、得られた2種類以上のポリイミドが混合されたポリイミド粉末を溶媒に溶解してポリイミドワニスを調製する方法。

Description

本発明は、ポリイミドワニスの調製方法、及び得られたポリイミドワニスを用いた液晶配向剤に関する。
高分子材料等の有機材料からなる膜は、形成の容易さや絶縁性能などが着目され、電子デバイスにおいて、層間絶縁膜や保護膜等として広く用いられている。こうした電子デバイスにおいて多用される有機材料としては、ポリイミドが知られている。
例えば、表示デバイスとして良く知られた液晶表示素子では、ポリイミド膜が液晶配向膜として使用されている。液晶表示素子は、液晶分子が一対の基板のそれぞれの表面に形成された液晶配向膜で挟まれた構造を有する。そして、液晶配向膜によってプレチルト角を伴って一定方向に配向した液晶分子が、基板と液晶配向膜との間に設けられた電極に印加された電圧によって応答することを利用した表示素子である。
この液晶配向膜は、一般的には電極付き基板上に形成されたポリイミド膜の表面を、レーヨンやナイロン布によってその表面に圧力をかけて擦する、いわゆる“ラビング処理”を行って作製されている。
また、ラビング処理を行わないVA(Vertical Alignment:垂直配向)用液晶配向膜や、偏光UVを照射することで膜表面に異方性を付与し液晶を配向させる光配向膜も注目されている。
電極付き基板上に液晶配向膜となるポリイミド膜を形成させる方法としては、ポリアミック酸(ポリアミド酸ともいう)等のポリイミド前駆体を含有して調製されたワニスを用いた液晶配向剤を使用し、その塗膜を作製し、基板上でイミド化させる方法が知られている。
また、別の方法として、予めイミド化させてあるポリイミドを溶媒に溶解して、所謂、溶媒可溶性ポリイミドワニスを調製し、そのポリイミドワニス用いた液晶配向剤を使用してポリイミド膜を形成する方法がある。
これらのうち、溶媒可溶性のポリイミドワニスを用いた液晶配向剤を使用する方法は、比較的低温の焼成であっても、液晶配向膜としたときの特性が良好なポリイミド膜を形成させることができるという特徴を有する。しかしながら、ポリイミドは、ポリアミック酸等と比較して一般的に有機溶媒への溶解性に劣るため、予めイミド化させて用いることにより、基板上への印刷性が低下し、均一な塗膜の形成が困難になる場合がある。さらに、ワニスに用いられる従来からの溶媒に対して不溶化し、液晶配向剤にポリイミドを含有させることができなくなることもあった。
こうした問題を解決する方法として、ポリイミドを溶媒に溶解して調製されたワニスに、ポリイミド前駆体をブレンドして液晶配向剤を得る方法(例えば、特許文献1を参照。)が提案されている。
また、イミド化率の異なるポリイミドをブレンドして液晶配向剤を得る方法(例えば、特許文献2及び特許文献3を参照。)が提案されている。これらの液晶配向剤は、相分離を利用してポリイミド膜を形成し、液晶配向膜を得ている。しかし、相分離を利用する従来の液晶配向剤は、塗膜形成のための基板上への印刷時に、吸湿により白化して凝集物を析出させるという問題が起こりやすかった。さらに、基板に塗布した後の焼成条件により相分離性が変化し、液晶配向膜に求められるプレチルト角の形成特性や電圧保持特性である電圧保持率(VHRとも言う。)等の配向膜特性が変化してしまう問題もあった。
こうした配向膜特性の変化に対しては、イミド化率の高いポリイミドを使用してワニスを調製し、そのワニス用いて液晶配向剤を調製する方法が有効である。このような液晶配向剤として、特定ジアミンを用いた可溶性ポリイミドをブレンドした液晶配向剤が提案されている(例えば、特許文献4を参照。)。
しかしながら、こうした液晶配向剤においても、基板上に塗膜を形成するための印刷時に乾燥することで、やはり短時間の内に凝集物を発生させることがあった。
さらに、液晶配向膜を用いた液晶表示素子において、液晶分子を挟持する基板間にギャップムラが発生するという問題を生じさせることがあった。
また、以上のような印刷性や凝集物の発生の問題を改善できるよう、高沸点極性溶媒を用いた可溶性ポリイミドを含む液晶配向剤も提案されている(例えば、特許文献5を参照。)。しかし、基板上への塗布・乾燥時に発生する凝集物に対し、その改善の効果は十分とはなっていない。
日本特開平08−220541号公報 日本特開平09−297312号公報 日本特開平09−311338号公報 国際公開第2008/62877号パンフレット 国際公開第2009/148100号パンフレット
上記したように、吸湿による凝集物の発生を抑制することができ、印刷性に優れたポリイミドワニスを提供する技術が求められている。そして、ポリイミドワニスから調製され、凝集物の発生を抑制するとともに印刷性に優れ、液晶配向膜を形成することができる液晶配向剤が求められている。
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、凝集物の発生を抑制し、印刷性に優れたポリイミドワニスの調製方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、前記の調製方法を用いて得られたポリイミドワニスを用いて、凝集物の発生が抑制された、印刷性に優れた液晶配向剤を提供することにある。
本発明は、以下の要旨を有するものである。
(1)2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液中で、当該ポリイミド前駆体をそれぞれイミド化し、2種類以上のポリイミドを溶解して含有するポリイミドワニスの調製方法。
(2)前記ポリイミド前駆体の溶液中の濃度が、1〜12質量%である上記(1)に記載のポリイミドワニスの調製方法。
(3)前記溶液中での前記ポリイミド前駆体のイミド化は、前記2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液を調製の後、10分〜12時間経過してから行われる上記(1)又は(2)に記載のポリイミドワニスの調製方法。
(4)前記2種類以上のポリイミド前駆体のうち少なくとも1種は、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物及び芳香族環を含有する芳香族テトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いて形成されたポリイミド前駆体である上記(1)〜(3)のいずれかに記載のポリイミドワニスの調製方法。
(5)2種類以上のポリイミドを粉末状態で混合し、得られたポリイミド粉末を溶媒に溶解し、2種類以上のポリイミドを溶解して含有するポリイミドワニスの調製方法。
(6)前記2種類以上のポリイミドのうち少なくとも1種は、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物及び芳香族環を含有する芳香族テトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いて形成されたポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドである上記(5)に記載のポリイミドワニスの調製方法。
(7)前記ポリイミドの重量平均分子量が、10000〜150000である上記(1)〜(6)のいずれかに記載のポリイミドワニスの調製方法。
(8)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のポリイミドワニスの調製方法を用いて得られるポリイミドワニス。
(9)上記(5)〜(7)のいずれかに記載のポリイミドワニスの調製方法を用いて得られるポリイミドワニス。
(10)上記(8)又は(9)に記載のポリイミドワニスを用いて得られる液晶配向剤。
(11)さらに、N−メチル−2−ピロリドン及びγ−ブチロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する上記(10)に記載の液晶配向剤。
(12)上記(10)又は(11)のいずれかに記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
(13)膜厚が、10〜200μmである上記(12)に記載の液晶配向膜。
(14)上記(12)又は(13)に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
本発明のポリイミドワニスの調製方法によれば、ポリイミドを溶解して含有し、凝集物の発生を抑制した、印刷性に優れ、均一な塗膜形成が容易なポリイミドワニスを得ることができる。
さらに、本発明により得られたポリイミドワニスを用いることにより、ポリイミドを含有し、凝集物の発生を抑制した、印刷性に優れ、均一な塗膜形成が容易な液晶配向剤を提供することができる。
本発明者らは、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。
すなわち、特許文献2及び特許文献3に開示されるように、従来、2種類以上のポリイミドを含有する液晶配向剤が知られているが、かかる2種類以上のポリイミドを含有する従来のポリイミドワニスは、2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液を別個に準備し、各溶液において、別個にイミド化を行い、次いで、得られた各ポリイミド溶液のそれぞれについて、ポリイミドの回収とそのポリイミドの精製を行う。そして、得られた各ポリイミドを用い、それぞれを溶媒に溶解させて、ポリイミドの種類数に対応する2種類以上のポリイミド溶液を得る。次いで、各ポリイミド溶液を混合し、2種類以上のポリイミドを含むポリイミドワニスを調製している。かくして得られるポリイミドワニスでは、後記する比較例に示されるように、比較的短時間の内に凝集物を発生させ、そのためかかるポリイミドワニスを用いた液晶配向剤においても、同様に、基板上での塗膜形成後に比較的短時間の内に凝集物を発生させる。
本発明者らは、2種類以上のポリイミドを含有する従来のポリイミドワニスの有する上記の難点を解決するために研究を重ねたところ、2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液中で、該ポリイミド前駆体を同時にそれぞれイミド化し、2種類以上のポリイミドを溶解して含有するポリイミドワニスを調製する方法か、又は2種類以上のポリイミドを粉末状態で混合し、得られた2種類以上のポリイミドが混合されたポリイミド粉末を溶媒中に同時に溶解して調製する方法により、上記の課題が解決し得ることを見出した。
かかるポリイミドワニスを調製する方法により、何故に係る課題が解決し得るかについては必ずしも明らかではないが、ほぼ以下のように考えられる。すなわち、2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液中で2種類のポリイミド前駆体を同時にイミド化する方法では、2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液中において、含有されるポリイミド前駆体同士が相互作用し、一部のポリイミド前駆体によるアミド交換等が起こることにより、相溶性が向上し、その結果、得られたポリイミドワニスは、印刷性に優れるとともに、凝集物の形成を抑制するものと考えられる。
また、2種類以上のポリイミドを粉末状態で混合し、得られた2種類以上のポリイミドが混合されたポリイミド粉末を溶媒中に同時に溶解する方法においても、同様であり、2種類以上のポリイミド中には、イミド化率によって決まる未転換のポリイミド前駆体が存在するが、かかるポリイミド前駆体同士が相互作用し、一部のポリイミド前駆体によるアミド交換等が起こることにより、相溶性が向上するものと考えられる。
〔ポリイミドワニス及びその調製方法〕
本発明において、2種類以上のポリイミドとは、それぞれ、対応する原料であるポリイミド前駆体の構造が異なるものを意味する。すなわち、ポリイミド前駆体の原料である、テトラカルボン酸ニ水物とジアミンの種類が異なるものや、同じテトラカルボン酸ニ水物とジアミンの組み合わせから構成されていても、それぞれの割合が異なるものは、別の種類のポリイミド前駆体となる。
なお、本発明において、ポリイミド前駆体とは、ポリアミック酸及び/又はポリアミック酸エステルである。そして、本発明において、特に好ましいポリイミド前駆体は、ポリアミック酸である。
また、本発明においては、2種類以上のポリイミド、又は2種類以上のポリイミド前駆体とは、通常は2種類であるが、場合により、3種類以上でもさらには、4種類以上であってもよい。
本発明のポリイミドワニスの調製方法では、始めに、含有させる2種類以上のポリイミドのそれぞれに対応する2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液を準備する。その溶液に含まれる各ポリイミド前駆体は、それぞれが、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体とジアミンとの異なる組み合わせから形成され、互いに異なる構造を有する。
この溶液を反応溶液とし、それを用いて、含有される各ポリイミド前駆体のイミド化を行う。その結果、2種類以上のポリイミドが含有されたポリイミド溶液を得る。このポリイミド溶液は、そのまま、本発明のポリイミドワニスとすることができる。また、好ましくは、得られたポリイミド溶液から、ポリイミドの回収とそのポリイミドの精製を行った後に、再び2種類以上のポリイミドを溶媒に溶解させた状態とし、本発明のポリイミドワニスを調製することができる。
本発明のポリイミドワニスの調製方法では、2種類以上のポリイミドを含有するものであっても、イミド化、及びその後の回収と精製を1回のみ行えばよいことになる。それに対し、上述の従来方法では、2種類以上のポリイミド前駆体を含む各溶液について、イミド化、及びその後の回収と精製を行う必要がある。したがって、本発明のポリイミドワニスの調製方法は、従来方法に比べ、製造効率の向上が可能であり、イミド化に必要な溶媒や触媒の量を低減できる。本発明のポリイミドワニスの調製方法は、従来方法に比べ、製造面においても大きな優位点を備える。
ポリイミドに転化するポリイミド前駆体を形成するにあたり、原料となるテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体とジアミンは、製造する2種類以上のポリイミドを含有するポリイミドワニスに応じて、適宜選択を行うことができる。
2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液の調製方法としては、ポリイミドワニスに含有させる2種類以上のポリイミドについて、それぞれに対応するポリイミド前駆体を含む溶液をそれぞれ別個に準備し、それら溶液同士を混合させる方法が可能である。
また、ポリイミドワニスに含有させる2種類以上のポリイミドのうち少なくとも1種に対応するポリイミド前駆体を含む溶液を準備し、その溶液に他のポリイミドに対応する、単離されたポリイミド前駆体を添加し溶解させ、2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液を調製することも可能である。
本発明のポリイミドワニスの調製方法の例について、以下でより具体的に説明する。
本発明のポリイミドワニスの調製方法において、まず初めに、所望とする構造のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体を選択し、対応して所望とする構造のジアミンを選択する。次いで、それらを互いに適当な溶媒中で反応し、重合させて、溶液の状態の、所望とする構造のポリアミック酸等のポリイミド前駆体を得る。同様にして、構造の異なるポリイミド前駆体をそれぞれ含有する複数種類の溶液を得る。
尚、溶液の状態のポリイミド前駆体を得た後、溶液の中からポリイミド前駆体を回収し、必要な精製等を行った後、回収されたポリイミド前駆体をポリイミドワニスの調製に使用することも可能である。例えば、そのポリイミド前駆体を再び所望の溶媒に溶解し、得られたポリイミド前駆体の溶液を、ポリイミドワニスの調製に使用することができる。
ポリアミック酸等のポリイミド前駆体を得るのに際し、所望とする構造のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体は、テトラカルボン酸二無水物を用いるのが好ましい。
本発明のポリイミドワニスの調製方法において、選択可能なテトラカルボン酸二無水物等及びジアミンについて、以下で具体的に説明する。
<テトラカルボン酸二無水物及びその誘導体>
本発明のポリイミドワニスの調製方法に用いられるポリアミック酸を得るため、ジアミンと反応させるテトラカルボン酸二無水物は特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、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、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、シス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸−3,4:7,8−二無水物、ヘキサシクロ[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]ヘキサデカン−4,5,11,12−テトラカルボン酸−4,5:11,12−二無水物、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンー1,2−ジカルボン酸無水物等が挙げられる。
また、芳香族テトラカルボン酸二無水物を使用することができる。芳香族テトラカルボン酸二無水物は、芳香族環を含有するテトラカルボン酸二無水物である。
芳香族テトラカルボン酸二無水物は、上記脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物に加えて、使用することもできる。そのように芳香族テトラカルボン酸二無水物を使用すると、得られるポリイミドワニスを用いた液晶配向剤から形成される液晶配向膜において、液晶配向性が向上し、かつ液晶表示素子の蓄積電荷を低減させることができる。
使用可能な芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
なかでも、テトラカルボン酸二無水物は、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA)、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物(TDA)、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物(TCA)等の使用が好ましい。これらを用いて得られたポリアミック酸は、ポリイミドに転化されて、印刷性に優れるとともに、基板上への塗膜形成時に凝集物の形成を抑制するポリイミドワニスの実現において特に好適となる。これらのテトラカルボン酸二無水物は、上述したポリイミド前駆体同士の相互作用、特に、アミド交換に好適と解され、印刷性の向上等の効果を発揮するものと解される。
テトラカルボン酸二無水物は、得られるポリイミドワニスの印刷性や塗膜形成時の凝集物の形成の抑制効果を考慮するとともに、得られるポリイミドワニスを用いる液晶配向剤から形成される液晶配向膜の液晶配向性、電圧保持特性、蓄積電荷等の特性に応じて、1つのポリイミド前駆体を形成するために、1種類又は2種類以上併用することができる。
1種のポリイミド前駆体を形成するために、2種類以上のテトラカルボン酸二無水物を併用する場合、上述した1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA)、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物(TDA)、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物(TCA)等のテトラカルボン酸二無水物のうちの1種の使用比率は、テトラカルボン酸二無水物全体の10モル%以上であることが好ましい。より好ましくは、テトラカルボン酸二無水物全体の30モル%以上である。なかでも、60〜100モル%が特に好ましい。
本発明のポリイミドワニスの調製方法では、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸エステルを得るため、テトラカルボン酸二無水物の誘導体であるテトラカルボン酸ジアルキルエステルを用いることができる。使用可能なテトラカルボン酸ジアルキルエステルは特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
脂肪族テトラカルボン酸ジエステルの具体的な例としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸ジアルキルエステル、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸ジアルキルエステル、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸ジアルキルエステル、シス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6−テトラカルボン酸ジアルキルエステル、トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸−3,4:7,8−ジアルキルエステル、ヘキサシクロ[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]ヘキサデカン−4,5,11,12−テトラカルボン酸−4,5:11,12−ジアルキルエステル、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンー1,2−ジカルボンジアルキルエステル等が挙げられる。
芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエステルとしては、ピロメリット酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテルジアルキルエステル、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホンジアルキルエステル、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステル等が挙げられる。
<ジアミン>
本発明のポリイミドワニスの調製方法で用いられるポリイミド前駆体を得るに際し、テトラカルボン酸二無水物等との反応に使用可能なジアミンは特に限定されない。所望とするポリイミド前駆体の構造に対応するように選択がなされることが好ましい。選択可能なジアミンの具体例を挙げるとすれば、以下の通りである。
脂環式ジアミンの例としては、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミンの例としては、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、3,5−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノ−2−メトキシベンゼン、2,5−ジアミノ−p−キシレン、1,3−ジアミノ−4−クロロベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、1,4−ジアミノ−2,5−ジクロロベンゼン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビベンジル、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、4,4’−ジアミノ−3,3’―ジメチルジフェニルメタン、2,2’−ジアミノスチルベン、4,4’−ジアミノスチルベン、4,4’−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、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビス(3−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−アミノフェノキシ)ベンゼン、3,5−ビス(4−アミノフェノキシ)安息香酸、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビベンジル、2,2−ビス[(4−アミノフェノキシ)メチル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフロロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、α、α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,4−ジアミノジフェニルアミン、1,8−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノアントラキノン、1,3−ジアミノピレン、1,6−ジアミノピレン、1,8―ジアミノピレン、2,7−ジアミノフルオレン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)テトラメチルジシロキサン、ベンジジン、2,2’−ジメチルベンジジン、1,2−ビス(4−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、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェニル)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサン、1,7−ビス(4−アミノフェニル)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェニル)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェニル)ノナン、1,10−ビス(4−アミノフェニル)デカン、1,3−ビス(4−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、1,5−ビス(4−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)ヘキサン、1,7−ビス(4−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、1,9−ビス(4−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、ジ(4−アミノフェニル)プロパン−1,3−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ブタン−1,4−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ペンタン−1,5−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ヘキサン−1,6−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ヘプタン−1,7−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)オクタン−1,8−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ノナン−1,9−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)デカン−1,10−ジオエート、1,3−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕プロパン、1,4−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ブタン、1,5−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ペンタン、1,6−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘキサン、1,7−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘプタン、1,8−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕オクタン、1,9−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ノナン、1,10−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕デカン等が挙げられる。
芳香族−脂肪族ジアミンの例としては、下記式[DAM]で表されるジアミン等が挙げられる。
Figure 2013111836
(式[DAM]中、Arはベンゼン環又はナフタレン環を表し、Rは炭素原子数が1〜5のアルキレン基であり、Rは水素原子又はメチル基である。
芳香族−脂肪族ジアミンの具体例としては、3−アミノベンジルアミン、4−アミノベンジルアミン、3−アミノ−N−メチルベンジルアミン、4−アミノ−N−メチルベンジルアミン、3−アミノフェネチルアミン、4−アミノフェネチルアミン、3−アミノ−N−メチルフェネチルアミン、4−アミノ−N−メチルフェネチルアミン、3−(3−アミノプロピル)アニリン、4−(3−アミノプロピル)アニリン、3−(3−メチルアミノプロピル)アニリン、4−(3−メチルアミノプロピル)アニリン、3−(4−アミノブチル)アニリン、4−(4−アミノブチル)アニリン、3−(4−メチルアミノブチル)アニリン、4−(4−メチルアミノブチル)アニリン、3−(5−アミノペンチル)アニリン、4−(5−アミノペンチル)アニリン、3−(5−メチルアミノペンチル)アニリン、4−(5−メチルアミノペンチル)アニリン、2−(6−アミノナフチル)メチルアミン、3−(6−アミノナフチル)メチルアミン、2−(6−アミノナフチル)エチルアミン、3−(6−アミノナフチル)エチルアミン等が挙げられる。
複素環式ジアミンの例としては、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、2,7−ジアミノジベンゾフラン、3,6−ジアミノカルバゾール、2,4−ジアミノ−6−イソプロピル−1,3,5−トリアジン、2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
脂肪族ジアミンの例としては、1,2−ジアミノエタン、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−ジアミノヘキサン、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、1,3−ジアミノ−2,2−ジメチルプロパン、1,6−ジアミノ−2,5−ジメチルヘキサン、1,7−ジアミノ−2,5−ジメチルヘプタン、1,7−ジアミノ−4,4−ジメチルヘプタン、1,7−ジアミノ−3−メチルヘプタン、1,9−ジアミノ−5−メチルノナン、1,12−ジアミノドデカン、1,18−ジアミノオクタデカン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン等が挙げられる。
また、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体を得るに際し、選択可能なジアミンについて、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、複素環、並びにそれらからなる大環状置換体を有するジアミン化合物を併用してもよい。具体的には、下記の式[DA−1]〜式[DA−40]で示されるジアミンを例示することができる。
Figure 2013111836

(式[DA−1]〜式[DA−5]中、Rは炭素数1〜22の、アルキル基又はフッ素含有アルキル基である。)
Figure 2013111836

(式[DA−6]〜式[DA−9]中、Sは、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH−、−O−、−CO−、又はNH−であり、Rは炭素数1〜22の、アルキル基又はフッ素含有アルキル基である。)
Figure 2013111836

(式[DA−10]及び式[DA−11]中、Sは、−O−、−OCH−、−CHO−、−COOCH−、又はCHOCO−であり、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又はフッ素含有アルコキシ基である。
Figure 2013111836

(式[DA−12]〜式[DA−14]中、Sは、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−、又はCH−であり、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又はフッ素含有アルコキシ基である。)
Figure 2013111836

(式[DA−15]及び式[DA−16]中、Sは、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−、−CH−、−O−、又はNH−であり、Rはフッ素基、シアノ基、トリフルオロメチル基、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 2013111836
Figure 2013111836
(式[DA−17]〜式[DA−20]中、R10は炭素数3〜12のアルキル基であり、1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス体である。)
Figure 2013111836
Figure 2013111836
Figure 2013111836
また、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体を得るに際し、選択可能なジアミンについて、以下のジアミンを併用させても良い。
Figure 2013111836
Figure 2013111836

(式[DA−35]中、mは0〜3の整数である。式[DA−38]中、nは1〜5の整数である)。
[DA−31]や[DA−32]は、これらを用いることにより、本発明のポリイミドワニスの調製方法により得られるポリイミドワニスを用いる液晶配向剤において、それから形成される液晶配向膜を使用する液晶表示素子の電圧保持率(VHR)を向上させることができる。
また、[DA−33]〜[DA−38]のジアミンを用いることは、得られる液晶表示素子の蓄積電荷低減に効果があるため、好ましい。さらに、[DA−39]や[DA−40]を用いることは、同様に、液晶表示素子の蓄積電荷低減に効果があるため、好ましい。
さらに、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体を得るに際し、選択可能なジアミンとしては、下記の式[DA−41]で示されるようなジアミノシロキサン等も挙げることができる。
Figure 2013111836
(式[DA−41]中、mは、1〜10の整数である。)
尚、ポリイミド前駆体を得るに際し、ジアミンは、ポリイミドワニスを用いて得られる液晶配向剤から形成される液晶配向膜の液晶配向性、電圧保持、蓄積電荷等の特性に応じて、1つのポリイミド前駆体を形成するために、1種類又は2種類以上を混合して使用することが可能である。
次に、本発明のポリイミドワニスの調製方法において、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応により、ポリイミド前駆体を得るにあたっては、公知の合成手法を用いることができる。例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒中で反応させる方法の使用が可能である。この方法は、有機溶媒中で比較的効率よく反応が進行するとともに、副生成物の発生が少ない点で好ましい。
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの反応に用いる有機溶媒としては、生成したポリアミック酸が溶解するものであれば特に限定されない。具体例としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、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、ジオキサン、n−へキサン、n−ペンタン、n−オクタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、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、ジグライム又は4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、混合して使用してもよい。また、ポリアミック酸等の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を析出させない範囲であれば、上記溶媒に混合して使用することもできる。
尚、有機溶媒中の水分は、重合反応を阻害し、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。
テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒中で反応させる際には、ジアミンを有機溶媒に分散又は溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸二無水物をそのまま、又は、有機溶媒に分散若しくは溶解させて、添加する方法を用いることが可能である。また、逆に、テトラカルボン酸二無水物を有機溶媒に分散又は溶解させた溶液にジアミンを添加する方法や、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを交互に添加する方法等も挙げることができる。本発明においては、これらの何れの方法を用いてもよい。また、テトラカルボン酸二無水物及び/又はジアミンが複数種の化合物からなる場合は、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て高分子量体としてもよい。
テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させる温度は、−20〜150℃の範囲内で任意に選択することができるが、反応効率を考慮して、−5〜100℃の範囲とすることが好ましい。また、反応は、任意の濃度で行うことができる。但し、濃度が低すぎると、高分子量のポリイミド前駆体を得ることが難しくなる。一方、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。したがって、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%である。尚、反応初期は高濃度で行い、その後に有機溶媒を追加することも可能である。
テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させるとき、テトラカルボン酸二無水物とジアミンのモル数の比は0.8〜1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応と同様、このモル比が1に近いほど生成する重合体の重合度は大きくなる。重合度が小さすぎると、形成されるポリイミドワニスによるポリイミド塗膜の強度が不十分であり、また重合度が大きすぎるとポリイミド塗膜形成時の作業性が悪くなる場合がある。
次に、本発明のポリイミドワニスの調製方法において、ポリイミド前駆体を含む溶液をそれぞれ得た後、それら各溶液を混合して1つの反応溶液を得る。尚、必要な場合に、上述した溶媒等の適当な溶媒を用いてポリイミド前駆体を含む溶液をそれぞれ希釈し、それら各溶液を混合して1つの反応溶液を得る。反応溶液中のポリイミド前駆体の濃度は、好ましくは1〜12質量%である。
反応溶液中のポリイミド前駆体の濃度が1質量%より低いと、ポリイミド前駆体同士の相互作用が弱くなり、得られるポリイミドワニスにおいて、十分な印刷性の向上効果や塗膜形成時の凝集物を形成し難いという特性が十分に実現されず、さらに途中得られる粉末状ポリイミドの回収の際のろ過性が悪くなる。また、反応溶液中のポリイミド前駆体の濃度が12質量%より高いと、イミド化により得られたポリイミドを回収する場合に、精製の効率が低下してしまう。反応溶液中のポリイミド前駆体の濃度は、より好ましくは3〜10質量%であり、さらに好ましくは5〜8質量%である。
本発明のポリイミドワニスの調製方法において、上述のようにして得られた反応溶液は、後述するように、反応溶液中の各ポリイミド前駆体をイミド化させる前に、10分〜12時間経過させることが好ましい。反応溶液を得た後のイミド化までの経過時間が10分より短いと、得られるポリイミドワニスにおいて、十分な印刷性の向上効果や塗膜形成時に凝集物を形成し難いという特性が十分に実現されない。また、経過時間が12時間を超えると、ポリイミドワニスの調製に時間がかかりすぎて、ポリイミドワニスの生産性を低下させてしまう。反応溶液を得た後のイミド化までの経過時間は、より好ましくは30分〜6時間であり、さらに好ましくは、1〜5時間である。また、反応溶液を得た後、イミド化が行われるまでには、反応溶液の撹拌操作がなされることが好ましい。また、反応溶液を得た後のイミド化までの経過時間を短縮しようとする場合、反応溶液の温度を、例えば、イミド化が進行しない程度の範囲で、室温より高めるようにすることが好ましい。
次に、本発明のポリイミドワニスの調製方法において、上述の反応溶液中の各ポリイミド前駆体をイミド化し、それぞれをポリイミドに転化させ、各ポリイミド前駆体に由来する2種類以上のポリイミドが含有されたポリイミド溶液を得る。このポリイミド溶液は、2種類以上のポリイミドを溶媒に溶解させた状態であり、そのまま、本発明のポリイミドワニスとすることも可能である。
このとき、各ポリイミド前駆体のイミド化率(脱水閉環率)は、必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて、好ましくは、40〜90%、より好ましくは 45〜85%の範囲で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、ポリイミド前駆体を含有する反応溶液をそのまま加熱する熱イミド化や、ポリイミド前駆体を含有する反応溶液に触媒を添加する触媒イミド化等が挙げられる。
ポリイミド前駆体を含有する反応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、ポリイミド前駆体を含有する反応溶液に、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、トリオクチルアミン等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点で好ましい。酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等を挙げることができ、中でも無水酢酸は、反応終了後の精製が容易となる点で好ましい。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で制御可能である。
次に、本発明のポリイミドワニスの調製方法において、好ましくは、得られたポリイミド溶液からポリイミドを回収する。回収されるポリイミドは、例えば、粉末状ポリイミドであり、用いた構造の異なる2種類以上のポリイミド前駆体のそれぞれに対応する、構造の異なる2種類以上のポリイミドが含まれている。
ポリイミドを回収する場合には、ポリイミド溶液を貧溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる貧溶媒としてはメタノール、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、エタノール、トルエン、ベンゼン、水等を挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させた重合体は、濾過して回収した後、常圧又は減圧下で、常温又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。この際の貧溶媒としては、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素等が挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。こうして2種類以上のポリイミドを含み、精製された粉末状ポリイミドを得る。
粉末状ポリイミドに含まれる各ポリイミドの分子量は、それを用いて得られる膜の強度、塗膜形成時の作業性及び塗膜の均一性を考慮し、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5000〜1000000とするのが好ましく、より好ましくは、10000〜150000である。
次に、本発明のポリイミドワニスの調製方法において、回収された2種以上のポリイミドを含む粉末状ポリイミドは、上述したポリイミド前駆体の合成反応に使用可能な溶媒等の中の、ポリイミド粉末を溶解することのできる溶媒に溶解される。そして、本発明のポリイミドワニスの調製方法では、2種類以上のポリイミドを溶媒に溶解させた状態とし、ポリイミドワニスを調製することができる。
次に、本発明の2種類以上のポリイミド含有するポリイミドワニスの調製方法の別の例について説明する。
本発明のポリイミドワニスの調製方法の別の例では、ポリイミドワニスの調製に際し、始めに、含有させる2種類以上のポリイミドのそれぞれに対応するポリイミド前駆体を含む溶液を、それぞれ別個に準備する。各溶液に含有されるポリイミド前駆体は、それぞれが、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体とジアミンとの異なる組み合わせから形成され、互いに異なる構造を有する。
まず、ポリイミド前駆体を含有する各溶液のそれぞれについて、含有されるポリイミド前駆体のイミド化を行う。この場合、ポリイミド前駆体のイミド化率は、用途や目的に応じて異なるが、好ましくは、40〜90%、より好ましくは、45〜85%の範囲で調整される。そして、ポリイミド前駆体の種類に対応する2種類以上のポリイミドを、例えば、それぞれ粉末状として回収される。
次いで、回収された複数種類の各粉末状のポリイミドを混合し、混合ポリイミド粉末を得る。かかる複数種類の粉末状のポリイミドの混合は、できるだけ十分に混合することが好ましく、そのため、撹拌子等で15分以上撹拌する等の混合手段を使用される。
次いで、得られる混合ポリイミド粉末を溶媒中に溶解させることにより、2種類以上のポリイミドを溶解させた本発明のポリイミドワニスを調製することができる。
かかる本発明のポリイミドワニスの別の例の調製方法は、2種類以上の粉末状のポリイミドをそれぞれ別個に準備した後、混合し、混合ポリイミド粉末を得た後で、それを溶媒に溶解させ、2種類以上のポリイミドを溶媒に溶解させた状態のポリイミドワニスを調製する。2種類以上の粉末状のポリイミドは、それぞれが、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体とジアミンとの異なる組み合わせから形成され、互いに異なる構造を有する。
ここで、粉末状のポリイミドを溶解する溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン等が使用される。
本発明のポリイミドワニスの調製方法の別の例において、選択可能なテトラカルボン酸二無水物等及びジアミンについては、上述したポリイミドワニスの調製方法と同様のものを用いることができる。そして、上述したポリイミドワニスの調製方法と同様に、それらを反応させて、ポリイミド前駆体を含む溶液を、同様に準備することができる。
各溶液に含まれるポリイミド前駆体のイミド化については、上述したポリイミドワニスの調製方法における反応溶液でのイミド化と同様に行うことができる。ポリイミドの回収についても、同様とすることができる。回収された粉末状のポリイミドを用い、混合ポリイミド粉末を得た後は、上述したポリイミドワニスの調製方法と同様に、ポリイミド前駆体の合成反応に使用可能な溶媒等、混合ポリイミド粉末を溶解することのできる溶媒に溶解される。本発明のポリイミドワニスの調製方法の別の例では、2種類以上のポリイミドを溶媒に溶解させた状態とし、別の例のポリイミドワニスを調製することができる。
〔液晶配向剤〕
本発明の液晶配向剤は、本発明のポリイミドワニスの調製方法により得られたポリイミドワニスを用いて製造される。すなわち、本発明のポリイミドワニスの調製方法により得られたポリイミドワニスを、そのまま、本発明の液晶配向剤とすることができる。
また、本発明のポリイミドワニスの調製方法により得られたポリイミドワニスを、後述する適当な溶媒で希釈して、本発明の液晶配向剤を製造することもできる。
また、本発明のポリイミドワニスの調製方法により得られたポリイミドワニスに、後述する添加剤をさらに添加して、本発明の液晶配向剤を製造することもできる。
本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子に用いられる液晶配向膜を形成するための塗布液であり、上記ポリイミドワニスに含有されるポリイミド等の重合体が溶媒に溶解した溶液である。本発明の液晶配向剤は、凝集物の発生を抑制するとともに印刷性に優れている。
本発明の液晶配向剤中の固形分濃度は、それを用いて形成する液晶配向膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、0.5〜10質量%とすることが好ましく、1〜8質量%とすることがより好ましい。固形分濃度が0.5質量%未満では、均一で欠陥のない塗膜を形成させることが困難となり、10質量%よりも多いと、溶液の保存安定性が悪くなる場合がある。ここで言う固形分とは、液晶配向剤から溶媒を除いた成分を言い、上記したポリイミド等の重合体及び後述する添加剤を意味する。
本発明の液晶配向剤の製造方法は特に限定されない。
本発明のポリイミドワニスの調製方法により得られたポリイミドワニスを用い、必要とする場合、それを所望とする濃度まで溶媒で希釈して製造することができる。
本発明の液晶配向剤の製造に使用可能な溶媒は、樹脂成分を溶解させる溶媒であれば特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
使用可能な溶媒の具体例としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライム、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等が挙げられる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。
液晶配向剤における溶媒の含有量は、液晶配向剤の全量(100質量%)に対して、90〜99質量%、好ましくは、92〜98質量%である。
本発明の液晶配向剤は、添加剤を含有することができる。添加剤の例としては、液晶配向剤を塗布した際の膜厚均一性や表面平滑性を向上させる溶媒や化合物、形成される液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物、熱安定性を向上させる酸化防止剤、光耐性を向上させる光安定剤などである。
膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒)の具体例としては、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、1−ヘキサノール、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等の低表面張力を有する溶媒等が挙げられる。
これらの貧溶媒は1種類でも複数種類を混合して用いてもよい。上記のような溶媒を用いる場合は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の5〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは20〜60質量%である。
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等が挙げられる。
より具体的には、例えば、エフトップ(登録商標)EF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファック(登録商標)F171、F173、R−30(大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガード(登録商標)AG710、サーフロン(登録商標)S−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子社製)等が挙げられる。これらの界面活性剤の使用割合は、液晶配向剤に含有される重合体成分の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。
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、次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などが挙げられる。
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、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等が挙げられる。
熱安定性を向上させる化合物の具体例としては、次に示すフェノール系化合物等が挙げられる。
例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−フェノール、2,4,6−トリス(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)メシチレン、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、アセトンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)メルカプトール、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチル、4,4’−チオジ(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌル酸、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド等が挙げられる。
光耐性を向上させる化合物として、次に示すヒンダードアミン系化合物などが挙げられる。
例えば、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドリキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、1−[2−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]−4−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。
〔液晶配向膜及び液晶表示素子〕
本発明の液晶配向剤は、基板に塗布し、乾燥、焼成することで塗膜とすることができ、この塗膜面をラビング処理や光照射等の配向処理することにより、液晶配向膜を形成することができる。基板に塗布する前には液晶配向剤を濾過しておくことが好ましい。
本発明の液晶配向剤は、凝集物の発生を抑制するとともに印刷性に優れており、それから形成される液晶配向膜は、膜厚等、液晶配向膜としての特性の面内均一性に優れている。
本発明の液晶配向剤を基板に塗布する場合、使用する基板としては、透明性の高い基板を使用することができる。そうした基板としては、例えば、ガラス基板の他、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板を用いることができる。
液晶表示素子の製造において本発明の液晶配向剤を用いる場合、液晶駆動のためのITO(Indium Tin Oxide)電極等が形成された基板を用い、液晶配向膜を形成することが好ましい。また、反射型の液晶表示素子を製造する場合は、片側の基板のみにならばシリコンウエハ等の不透明な基板でも使用でき、この場合の電極はアルミニウム等の光を反射する材料を使用することもできる。
本発明の液晶配向剤を基板上に塗布する方法としては、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の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、スプレー法等があり、目的に応じてこれらを用いてもよい。
本発明の液晶配向剤は、以上の塗布法を用いた場合であっても塗布性は良好である。
液晶配向剤を塗布した後の乾燥の工程は、必ずしも必要とされないが、塗布後から焼成までの時間が基板ごとに一定していない場合や、塗布後ただちに焼成されない場合には、乾燥工程を含める方が好ましい。乾燥は、基板の搬送等により塗膜形状が変形しない程度に溶媒が蒸発していればよく、乾燥手段については特に限定されない。具体例を挙げるならば、50〜150℃、好ましくは80〜120℃のホットプレート上で、0.5〜30分、好ましくは1〜5分乾燥させる方法が挙げられる。
液晶配向剤を塗布した基板の焼成は、ホットプレート、熱循環型オーブン、IR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、100〜350℃の任意の温度で行うことができる。焼成温度は、好ましくは150〜300℃であり、さらに好ましくは180〜250℃である。ただし、液晶表示素子の製造工程で必要とされる、シール剤硬化などの熱処理温度より、10℃以上高い温度で焼成することが好ましい。
焼成後の塗膜の厚みは、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10〜200nm、より好ましくは50〜100nmである。
上記のようにして基板上に形成された塗膜面のラビング処理は、既存のラビング装置を使用することができる。この際のラビング布の材質としては、コットン、レーヨン、ナイロン等が挙げられる。
本発明の液晶配向剤を用いることにより、上記した手法により液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶表示素子を製造することができる。
液晶表示素子の製造の一例を次に説明する。
本発明の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を有する1対の基板を用意する。次いで、それら1対の基板を、好ましくは1〜30μm、より好ましくは2〜10μmのスペーサを挟んで、ラビング方向が0〜270°の任意の角度となるように設置して周囲をシール剤で固定する。次いで、基板間に液晶を注入して封止する。液晶封入の方法については特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後に液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後に封止を行う滴下法等が例示できる。
このようにして製造された液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤から形成された液晶配向膜を有し、液晶を挟持する基板間のギャップムラ等が無く、優れた表示品位を備え、さらに、高い信頼性を有している。
以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。尚、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
実施例及び比較例で使用する化合物等の略号は以下のとおりである。
<テトラカルボン酸二無水物>
CBDA:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
TDA:3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸二無水物
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
TCA:2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
<ジアミン>
4ABA:4−アミノベンジルアミン
3ABA:3−アミノベンジルアミン
2,4−DAA:2,4−ジアミノ−N,N−ジアリルアニリン
APC12:1,3−ジアミノー4−ドデシルオキシベンゼン
APC18:1,3−ジアミノ−4−オクタデシルオキシベンゼン
TPBP−2:4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)ベンズアミド‐2’,4’−フェニレンジアミン
p−PDA:p−フェニレンジアミン
Me−3ABA:3−((N−メチルアミノ)メチル)アニリン
DABFr:3,5−ジアミノベンジル−2−フロイレート
PCH7AB:4−(トランス−4−ノルマルヘプチルシクロヘキシル)−2,4−ジアミノベンゼン
DDM:4,4’−ジアミノジフェニルメタン
<溶媒>
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
GBL:γ−ブチロラクトン
BCS:ブチルセロソルブ
以下に、実施例における各種の測定方法、評価方法について示す。
<分子量の測定>
ポリアミック酸及びポリイミドの分子量は、該ポリイミド等をGPC(常温ゲル浸透クロマトグラフィー)装置によって測定し、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド換算値として数平均分子量と重量平均分子量を算出した。
GPC装置:Shodex社製(GPC−101)
カラム:Shodex社製(KD803、KD805の直列)
カラム温度:50℃
溶離液:N,N−ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・HO)が30ミリモル/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o−リン酸)が30ミリモル/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900000、150000、100000、及び30000)、及び、ポリマーラボラトリー社製ポリエチレングリコール(分子量約12000、4000、及び1000)。
<イミド化率の測定>
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サンプル管に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d、0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)0.53mlを添加し、完全に溶解させた。この溶液の500MHzのプロトンNMRを、日本電子データム社製NMR測定器(JNM−ECA500)にて測定した。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付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い次式によって求めた。
イミド化率(%)=(1−α・x/y)×100
上記式において、xはアミック酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミック酸のNH基プロトン一個に対する基準プロトンの個数割合である。
<凝集時間の評価>
実施例及び比較例の各ポリイミドワニスを、Cr基板上に約0.1ml滴下し、温度23℃、湿度45%の環境に放置した。この液滴の端近傍付近を10分毎に顕微鏡で観察した。尚、観察は100倍の倍率で行った。凝集物が発生した時間を凝集開始時間として評価し、実施例及び比較例のポリイミドワニスの評価結果は、表1にまとめて記載した。
(合成例1)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを19.86g(0.101mol)、PMDAを9.81g(0.045mol)、ジアミンとして、4ABAを5.50g(0.045mol)、2,4−DAAを12.20g(0.060mol)、APC12を13.16g(0.045mol)用い、NMP242.1g中、室温で18時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−1)の濃度20質量%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の25℃における粘度は597mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量は、Mn=14224、Mw=36140であった。
(合成例2)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを21.84g(0.111mol),PMDAを4.42g(0.020mol)、ジアミンとして、3ABAを3.30g(0.027mol)、2,4−DAAを13.72g(0.067mol)、TPBPを16.51g(0.041mol)用い、NMP239.1g中、室温で22時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−2)の濃度20質量%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の25℃における粘度は693mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量は、Mn=20366、Mw=54052であった。
(合成例3)
テトラカルボン酸二無水物成分として、TDAを41.62g(0.139mol)、ジアミン成分として、p−PDAを13.63g(0.126mol)、APC18を5.27g(0.014mol)用い、NMP238.7g中、室温で20時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−3)の濃度20質量%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の25℃における粘度は948mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量Mn=11244、Mw=22915であった。
(合成例4)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを4.61g(0.024mol)、BODAを6.26g(0.025mol)、ジアミン成分として、p−PDAを2.97g(0.027mol)、3ABAを1.83g(0.015mol)、TPBPを3.06g(0.008mol)を用い、NMP74.91g中、室温で2時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−4)の濃度20質量%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の25℃における粘度は967mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量Mn=10845、Mw=26494であった。
(合成例5)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを9.51g(0.048mol)、ジアミン成分として、Me−3ABAを4.77g(0.035mol)、DABFrを2.32g(0.010mol)、CAB−2を2.04g(0.005mol)用い、NMP74.6g中、室温で2時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−5)の濃度20質量%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は584mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量Mn=11142、Mw=32633であった。
(合成例6)
テトラカルボン酸二無水物成分として、TCAを10.87g(0.048mol)、ジアミン成分として、p−PDAを4.33g(0.040mol)、PCH7ABを3.81g(0.010mol)用い、NMP76.0g中、室温で20時間反応させポリアミック酸(PAA−6)の濃度20wt%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は685mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量Mn=11742、Mw=23111であった。
(合成例7)
テトラカルボン酸二無水物成分として、TDAを14.87g(0.049mol)、ジアミン成分として、DDMを9.91g(0.05mol)用い、NMP74.6g中、50℃で20時間反応させポリアミック酸(PAA−7)の濃度20wt%の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は483mPa・sであった。またこのポリアミック酸の分子量Mn=9835、Mw=20694であった。
(実施例1)
合成例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)276.9gに、NMPを378.1g加えて希釈し、濃度8質量%のポリアミック酸溶液(PAA−1−2)を調製した。次に合成例2と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−2)271.5gに、NMPを401.6g加えて希釈し、濃度8質量%のポリアミック酸溶液(PAA−2−2)を調製した。
次いで、315.0gのPAA−1−2と、135.0gのPAA−2−2を混合し、この混合溶液450.0gに無水酢酸24.73gとピリジン10.54gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1698g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−1)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は11529、重量平均分子量は31363であった。また、イミド化率は87%であった。
得られたポリイミド(SPI−1)の11.0gに、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、及びBCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−1)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として使用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例2)
合成例3と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−3)22.0gに、NMPを33.0g加えて希釈し、濃度8質量%のポリアミック酸溶液(PAA−3−2)を調製した。次に、実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1−2)220.0gを55.0gのPAA−3−2と混合し、この混合溶液275.0gに無水酢酸50.13gとピリジン23.31gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1186g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−2)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9967、重量平均分子量は24637であった。また、イミド化率は94%であった。
得られたポリイミド(SPI−2)の11.0gに、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、及びBCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−2)が5.0質量%、GBLが47.4質量%、NMPが33.3質量%、BCSが14.3質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例3)
合成例4と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−4)15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、濃度8質量%のポリアミック酸溶液(PAA−4−2)を調製した。次に、実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1−2)87.5gを37.5gのPAA−4−2と混合し、この混合溶液125.0gに無水酢酸13.26gとピリジン10.28gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール509g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−3)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は5185、重量平均分子量は20781であった。また、イミド化率は50%であった。
得られたポリイミド(SPI−3)の7.0gに、GBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−3)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例4)
合成例5と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−5)15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、濃度8質量%のポリアミック酸溶液(PAA−5−2)を調製した。次に、実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1−2)87.5gを37.5gのPAA−5−2と混合し、この混合溶液125.0gに無水酢酸13.31gとピリジン10.31gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール513g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−4)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9996、重量平均分子量は26884であった。また、イミド化率は65%であった。
得られたポリイミド(SPI−4)の7.0gに、GBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−4)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例5)
実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1−2)350.0gに無水酢酸21.08gとピリジン8.99gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1330g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−5)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は10920、重量平均分子量は31108であった。また、イミド化率は80%であった。
実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−2−2)400.0gに無水酢酸22.26gとピリジン9.49gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1511g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−6)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は13306、重量平均分子量は35615であった。また、イミド化率は100%であった。
次に、7.7gのSPI−5と3.3gのSPI−6を混合し、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、及びBCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−6)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例6)
実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1−2)110.0gに無水酢酸52.68gとピリジン24.50gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1185g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−7)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9781、重量平均分子量は24985であった。また、イミド化率は95%であった。
実施例2と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−3−2)100.0gに無水酢酸48.18gとピリジン22.41gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1140g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−8)の白色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は11262、重量平均分子量は26984であった。また、イミド化率は90%であった。
次に、7.7gのSPI−7と3.3gのSPI−8を混合し、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、及びBCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−7+SPI−8)5.0質量%、GBLが47.4質量%、NMPが33.3質量%、BCSが14.3質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例7)
実施例3と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−4−2)50.0gに無水酢酸14.04gとピリジン10.88gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール539g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−9)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は5901、重量平均分子量は24156であった。また、イミド化率は50%であった。
次に、実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−5)4.9gと、2.1gのSPI−9を混合し、GBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−9)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例8)
実施例4と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−5−2)50.0gに無水酢酸14.45gとピリジン11.20gを加え、50℃で2時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール559g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−10)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は11133、重量平均分子量は23773であった。また、イミド化率は65%であった。
次に、実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−5)4.9gと、2.1gのSPI−10を混合し、GBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−10)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤として利用できる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例9)
合成例6と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−6)22.0gに、NMPを33.0g加えて希釈し、濃度8wt%のポリアミック酸溶液(PAA−6−2)を作成。次に実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−1−2)220.0gを55.0gのPAA−6−2と混合し、この混合溶液275.0gに無水酢酸58.07gとピリジン27.00gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1260g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−11)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は10739、重量平均分子量は23009であった。また、イミド化率は87%であった。
得られたポリイミド(SPI−11)11.0gに、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−11)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例10)
実施例9と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−6−2)50.0gに無水酢酸11.71gとピリジン5.45gを加え、50℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール187g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−12)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9879、重量平均分子量は21571であった。また、イミド化率は86%であった。
次に8.8gのSPI−5と、2.2gのSPI−12を混合し、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−12)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例11)
実施例2と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−3−2)100.0gと、実施例4と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−5−2)100.0gを混合し、この混合溶液200.0gに無水酢酸43.14gとピリジン20.06gを加え、50℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール834g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−13)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9986、重量平均分子量は20016であった。また、イミド化率は70%であった。
得られたポリイミド(SPI−13)11.0gに、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−13)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例12)
実施例6と同様にして得られたポリイミド(SPI−8)5.5gと実施例8と同様にして得られたポリイミド(SPI−10)5.5gを混合し、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−8+SPI−10)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例13)
合成例7と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−7)40.0gに、NMPを60.0g加えて希釈し、濃度8wt%のポリアミック酸溶液(PAA−7−2)を作成。次に実施例1と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−2−2)100.0gを100.0gのPAA−7−2と混合し、この混合溶液200.0gに無水酢酸18.28gとピリジン14.17gを加え、50℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール814g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−14)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は10917、重量平均分子量は22582であった。また、イミド化率は85%であった。
得られたポリイミド(SPI−14)11.0gに、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−14)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例14)
実施例13と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−7−2)100.0gに無水酢酸16.38gとピリジン7.62gを加え、50℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール345g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−15)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は10003、重量平均分子量は21093であった。また、イミド化率は83%であった。
次に実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−6)5.5gと、5.5gのSPI−15を混合し、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−6+SPI−15)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例15)
実施例3と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−4−2)100.0gと、実施例13と同様にして得られたポリアミック酸溶液(PAA−7−2)100.0gを混合し、この混合溶液200.0gに無水酢酸22.46gとピリジン17.40gを加え、50℃で3時間反応させてイミド化した。得られたポリイミド溶液を室温程度まで冷却後、メタノール840g中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−16)の黄土色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9765、重量平均分子量は21724であった。また、イミド化率は61%であった。
得られたポリイミド(SPI−16)11.0gに、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−16)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(実施例16)
実施例7と同様にして得られたポリイミド(SPI−9)5.5gと実施例14と同様にして得られたポリイミド(SPI−15)5.5gを混合し、GBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−9+SPI−15)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミドワニスを得た。このポリイミドワニスは、そのまま液晶配向膜を形成するための液晶配向剤となる。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(比較例1)
実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−5)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、及びBCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミド溶液を得た。
実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−6)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、及びBCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−6)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミド溶液を得た。
次に、上記で得られたポリイミド溶液(SPI−5の濃度が5.0質量%)140gとポリイミド溶液(SPI−6の濃度が5.0質量%)60gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−6)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSga28.5質量%のポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(比較例2)
実施例6と同様にして得られたポリイミド(SPI−7)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、及びBCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−7)が5.0質量%、GBLが47.4質量%、NMPが33.3質量%、BCSが14.3質量%のポリイミド溶液を得た。
実施例6と同様にして得られたポリイミド(SPI−8)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、及びBCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−8)が5.0質量%、GBLが47.4質量%、NMPが33.3質量%、BCSが14.3質量%のポリイミド溶液を得た。
次に、上記で得られたポリイミド溶液(SPI−7の濃度が5.0質量%)140gとポリイミド溶液(SPI−8の濃度が5.0質量%)60gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−7+SPI−8)5.0質量%、GBLが47.4質量%、NMPが33.3質量%、BCSが14.3質量%のポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(比較例3)
実施例7と同様にして得られたポリイミド(SPI−9)7.0gに、GBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−9)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミド溶液を得た。
実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−5)7.0gに、GBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミド溶液を得た。
次に、上記で得られたポリイミド溶液(SPI−5の濃度が5.0質量%)140gとポリイミド溶液(SPI−9の濃度が5.0質量%)60gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−9)5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(比較例4)
実施例8と同様にして得られたポリイミド(SPI−10)7.0gにGBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−10)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミド溶液を得た。
実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−5)7.0gにGBL58.3gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にGBL8.2g、NMP26.6g、及びBCS39.9gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5)が5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミド溶液を得た。
次に、上記で得られたポリイミド溶液(SPI−5の濃度が5.0質量%)140gとポリイミド溶液(SPI−10の濃度が5.0質量%)60gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−10)5.0質量%、GBLが47.5質量%、NMPが19.0質量%、BCSが28.5質量%のポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を、上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表1に示す。
(比較例5)
実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−5)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−5)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
実施例10と同様にして得られたポリイミド(SPI−12)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、BCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−12)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
次にポリイミド溶液(SPI−5濃度5.0wt%)160gとポリイミド溶液(SPI−12濃度5.0wt%)40gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−5+SPI−12)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%の配向材を得た。ポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表2に示す。
(比較例6)
実施例6と同様にして得られたポリイミド(SPI−8)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−8)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
実施例8と同様にして得られたポリイミド(SPI−10)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、BCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−10)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
次にポリイミド溶液(SPI−8濃度5.0wt%)100gとポリイミド溶液(SPI−10濃度5.0wt%)100gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−8+SPI−10)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%の配向材を得た。ポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表2に示す。
(比較例7)
実施例5と同様にして得られたポリイミド(SPI−6)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−6)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
実施例14と同様にして得られたポリイミド(SPI−15)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、BCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−15)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
次にポリイミド溶液(SPI−6濃度5.0wt%)100gとポリイミド溶液(SPI−15濃度5.0wt%)100gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−6+SPI−15)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%の配向材を得た。ポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表2に示す。
(比較例8)
実施例7と同様にして得られたポリイミド(SPI−9)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.7g、NMP73.2g、BCS31.4gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−9)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
実施例14と同様にして得られたポリイミド(SPI−15)11.0gにGBL80.7gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、BCS62.7gを加え、50℃で20時間攪拌し、固形分(SPI−15)が5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%のポリイミド溶液を得た。
次にポリイミド溶液(SPI−9濃度5.0wt%)100gとポリイミド溶液(SPI−15濃度5.0wt%)100gを混合し、室温で2時間攪拌し、固形分(SPI−9+SPI−15)5.0wt%、GBLが47.4wt%、NMPが33.3wt%、BCSが14.3wt%の配向材を得た。ポリイミドワニスを得た。得られたポリイミドワニスの凝集開始時間を上述の評価方法に従い評価した。評価結果は表2に示す。
表1及び表2においては、ポリイミドワニスの調製方法の欄を設けているが、実施例1〜4、9、11、13及び15は、2種類のポリイミド前駆体溶液を混合して反応溶液を得て、そのままイミド化し、2種類のポリイミドを溶媒に溶解させたポリイミド溶液を得て、ポリイミドワニスを調製している。実施例1〜4、9、11、13及び15のワニス調製方法については、表1中で「I」と記載した。
実施例5〜8、10、12、14及び16は、2種類の粉末状のポリイミドをそれぞれ別個に準備し、それらを混合した後、溶媒に溶解させ、2種類のポリイミドを溶媒に溶解させたポリイミド溶液を得て、ポリイミドワニスを調製している。実施例5〜8、10、12、14及び16のワニス調製方法については、表1中で「II」と記載した。
比較例1〜8は、2種類の粉末状のポリイミドをそれぞれ別個に準備し、それぞれを溶媒に溶解させて2種類のポリイミド溶液を得て、その後、各ポリイミド溶液を混合し、2種類のポリイミドを溶媒に溶解させたポリイミド溶液を得て、ポリイミドワニスを調製している。比較例1〜8のワニス調製方法については、表1中で「III」と記載した。
また、表1及び2の成分の欄においては、主な成分として、実施例及び比較例において使用したポリアミック酸溶液(PAA−1〜PAA−7)を記載した。
Figure 2013111836
Figure 2013111836
表1に示すように、実施例1〜4、9、11、13及び15のポリイミドワニスは、使用したポリアミック酸溶液(PAA−1〜PAA−7)が同じで、ワニス調製方法が異なる比較例1〜8に比べ、凝集開始時間が長く、塗膜形成時の凝集物の発生が起こり難いことがわかった。
同様に、実施例5〜8、10、12、14及び16のポリイミドワニスは、使用したポリアミック酸溶液(PAA−1〜PAA−7)が同じで、ワニス調製方法の異なる比較例1〜8に比べ、凝集開始時間が長く、塗膜形成時の凝集物の発生が起こり難いことがわかった。
以上のことから、実施例1〜16のポリイミドワニスは、塗膜の形成時に凝集物の発生し難い液晶配向剤を提供できることがわかった。
また、実施例1〜4のポリイミドワニスを用いた液晶配向剤は、塗膜の形成時に凝集物の発生の抑制に特に好適であることがわかった。
本発明のポリイミドワニス調製方法により得られたポリイミドワニスは、印刷性に優れるとともに塗膜形成時に凝集物を形成し難いという特徴を有する液晶配向剤として好適に用いられる。
また、本発明の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を有する液晶表示素子は、表示の均一性に優れて高い表示品位を有し、大型の液晶TVや、高精細な画像を表示するスマートフォン等の携帯用情報端末用の表示素子として好適に用いることができる。
なお、2012年1月26日に出願された日本特許出願2012−014416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 (14)

  1. 2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液中で、当該ポリイミド前駆体をそれぞれイミド化し、2種類以上のポリイミドを溶解して含有するポリイミドワニスの調製方法。
  2. 前記ポリイミド前駆体の溶液中の濃度が、1〜12質量%である請求項1に記載のポリイミドワニスの調製方法。
  3. 前記溶液中での前記ポリイミド前駆体のイミド化は、前記2種類以上のポリイミド前駆体を含む溶液を調製の後、10分〜12時間経過してから行われる請求項1又は2に記載のポリイミドワニスの調製方法。
  4. 前記2種類以上のポリイミド前駆体の少なくとも1種は、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物及び芳香族環を含有する芳香族テトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いて形成されたポリイミド前駆体である請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリイミドワニスの調製方法。
  5. 2種類以上のポリイミドを粉末状態で混合し、混合されたポリイミド粉末を溶媒に溶解し、2種類以上のポリイミドを溶解して含有するポリイミドワニスの調製方法。
  6. 前記2種類以上のポリイミドのうち少なくとも1種は、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物及び芳香族環を含有する芳香族テトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いて形成されたポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドである請求項5に記載のポリイミドワニスの調製方法。
  7. 前記ポリイミドの重量平均分子量が、10000〜150000である請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリイミドワニスの調製方法。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリイミドワニスの調製方法を用いて得られるポリイミドワニス。
  9. 請求項5〜7のいずれか1項に記載のポリイミドワニスの調製方法を用いて得られるポリイミドワニス。
  10. 請求項8又は9に記載のポリイミドワニスを用いて得られる液晶配向剤。
  11. さらに、N−メチル−2−ピロリドン及びγ−ブチロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項10に記載の液晶配向剤。
  12. 請求項10又は11に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
  13. 膜厚が、10〜200μmである請求項12に記載の液晶配向膜。
  14. 請求項12又は13に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
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