JPWO2014084364A1 - 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
Description
現在、工業的に最も普及している液晶配向膜は、電極基板上に形成されたポリアミック酸及び/又はこれをイミド化したポリイミドからなる膜の表面を、綿、ナイロン、ポリエステル等の布で一方向に擦る、いわゆるラビング処理を行うことで作製されている。
液晶配向膜の配向過程における膜面のラビング処理は、簡便で生産性に優れた工業的に有用な方法である。しかし、液晶表示素子の高性能化、高精細化、大型化への要求は益々高まり、ラビング処理によって発生する配向膜の表面の傷、発塵、機械的な力や静電気による影響、更には、配向処理面内の不均一性などの種々の問題が明らかとなってきている。
一方、ポリイミドを用いる光配向用の液晶配向膜は、他に比べて高い耐熱性を有することからその有用性が期待されている。
特許文献1では、主鎖にシクロブタン環などの脂環構造を有するポリイミド膜を光配向法に用いることが提案されている。
上記のような光配向法は、ラビングレス配向処理方法として、工業的にも簡便な製造プロセスで生産できる利点があるだけでなく、IPS駆動方式やフリンジフィールドスイッチング(以下、FFS)駆動方式の液晶表示素子においては、上記の光配向法で得られる液晶配向膜を用いることで、ラビング処理法で得られる液晶配向膜に比べて、液晶表示素子のコントラストや視野角特性の向上が期待できるなど液晶表示素子の性能を向上させることが可能であるため、有望な液晶配向処理方法として注目されている。
IPS駆動方式やFFS駆動方式の液晶表示素子に用いられる液晶配向膜としては、優れた液晶配向性や電気特性などの基本特性に加えて、IPS(In-Place-Switching)駆動方式やFFS駆動方式の液晶表示素子において発生する長期交流駆動による残像の抑制が必要とされる。
しかしながら、光配向法により得られる液晶配向膜は、ラビングによるものに比べて、高分子膜の配向方向に対する異方性が小さいという問題がある。異方性が小さいと充分な液晶配向性が得られず、液晶表示素子とした場合に、残像が発生するなどの問題が発生する。
これに対して、光配向法により得られる液晶配向膜の異方性を高める方法として、光照射後に、水溶性有機溶剤による洗浄処理か又は加熱処理することにより、光照射によって前記ポリイミドの主鎖が切断されて生成した低分子量成分を除去することが提案されているが、残像の抑制を解決するに至っていない(特許文献2参照)。
1.下記式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の重合体を含有する液晶配向剤を基板上に塗布し、焼成して得られるイミド化した膜に、偏光された放射線を照射し、次いで、乳酸の炭素数1〜5の低級アルキルエステルと接触処理することを特徴とする液晶配向膜の製造方法。
3.前記重合体の重量平均分子量が5,000〜300,000であり、数平均分子量が2,500〜150,000である前記1又は2に記載の液晶配向膜の製造方法。
4.前記乳酸の炭素数1〜5の低級アルキルエステルと接触処理し、さらに、水若しくは沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理する前記1〜3のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
5.前記沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤が、メタノール、エタノール、2−プロパノール、及びアセトンからなる群から選ばれる少なくとも1種である前記4のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
6.前記低級アルキルエステルが乳酸エチルである前記1〜5のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法
7.前記式(1)で表される構造単位を、全重合体1モルに対して、60モル%以上含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記1〜3のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
8.前記1〜7のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法によって得られる液晶配向膜。
9.前記8に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
本発明におけるポリイミド前駆体及びそのイミド化重合体は、下記式(1)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体及びそのイミド化重合体である。
X2は4価の有機基であり、その構造は特に限定されない。具体的例を挙げるならば、上記式(XA−1)、(XA−2)、下記式(X−1)〜(X−42)等の構造が挙げられる。
化合物の入手性の観点から、Xの構造は、XA−1、XA−2、X−1〜X−9、X−17、X−25、X−26,X−27、X−28、X−32、X−39等が挙げられる。
また、直流電圧により蓄積した残留電荷の緩和が早い液晶配向膜を得られるという観点から、芳香族環構造を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることが好ましく、Xの構造としては、X−26,X−27、X−28、X−32、X−35、X−37等がより好ましい。
また、ポリイミド前駆体及びポリイミドの有機溶媒に対する溶解性の向上が期待できるため、Y2の構造としては、Y−8、Y−20、Y−21、Y−22、Y−28、Y−29、Y−30、Y−71,Y−72、Y−73、Y−85がより好ましい。
本発明に記載のポリイミド前駆体及びそのイミド化重合体において、上記式(1)で表される構造単位の比率が低い場合、液晶配向膜の液晶配向性を低下するため、上記式(1)で表される構造単位の比率は、全構造単位1モルに対して100〜60モル%が好ましく、100〜80モル%がさらに好ましい。
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エステルは、以下に示す(1)〜(3)の方法で合成することができる。
(1)ポリアミック酸から合成する場合
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することができる。
具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶媒の存在下で−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。
上記の反応に用いる有機溶媒は、重合体の溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
合成時における有機溶媒中の重合体の濃度は、重合体の析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
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合成することができる。
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、塩基と有機溶媒の存在下で−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。
上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマーおよび重合体の溶解性からN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
合成時における有機溶媒中の重合体濃度は、重合体の析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる有機溶媒は、できるだけ脱水されていることが好ましく、反応は窒素雰囲気中で行い、外気の混入を防ぐのが好ましい。
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合成することができる。
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、及び有機溶媒の存在下で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合成することができる。
前記有機溶媒としては、N−メチル−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などが挙げられる。
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0〜1.0倍モルが好ましく、2.0〜3.0倍モルがより好ましい。
上記のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。
貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられ、水、メタノール、エタノール、2−プロパノールなどが好ましい。
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、以下に示す方法により合成することができる。
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1〜12時間反応させることによって合成できる。
上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマーおよび重合体の溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することで精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられ、水、メタノール、エタノール、2−プロパノールなどが好ましい。
本発明に用いられるポリイミドは、前記ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸をイミド化することにより製造することができる。
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、イミド化の過程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
塩基性触媒の量はアミック酸エステル基の0.5〜30倍モル、好ましくは2〜20倍モルである。
得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。
ポリアミック酸からポリイミドを製造する場合、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応で得られた前記ポリアミック酸の溶液に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。
塩基性触媒の量はポリアミック酸基の0.5〜30倍モル、好ましくは2〜20倍モルであり、酸無水物の量はポリアミック酸基の1〜50倍モル、好ましくは3〜30倍モルである。
得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。
上記のようにして得られるポリイミドの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製された重合体の粉末を得ることができる。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、メタノール、2−プロパノール、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、ベンゼン等が挙げられ、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトンなどが好ましい。
本発明に用いられる液晶配向剤は、重合体成分が有機溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。重合体の分子量は、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。
本発明に用いられる液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、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、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。また、単独では重合体成分を均一に溶解できない溶媒であっても、重合体が析出しない範囲であれば、上記の有機溶媒に混合してもよい。
本発明の液晶配向膜の製造方法は、液晶配向剤を基板に塗布し、焼成する工程、得られた膜に偏光された放射線を照射する工程、放射線を照射した膜を乳酸の炭素数1〜5の低級アルキルエステルで接触処理し、好ましくは、次いで、水若しくは沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理する工程を有する。
上記のようにして得られた液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成することによりポリイミド膜、又はポリイミド前駆体がイミド化した膜が得られる。
本発明に用いられる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等のプラスチック基板等を用いることができ、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ることが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等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミ等の光を反射する材料も使用できる。
本発明に用いられる液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられる。
上記(1)の方法で得られた膜に、偏光された放射線を照射する(以下、光配向処理とも言う。)ことにより、偏光方向に対して垂直方向に異方性が付与される。
光配向処理の具体例としては、前記塗膜表面に、一定方向に偏光した放射線を照射し、液晶配向能を付与する方法が挙げられる。放射線の波長としては、100〜800nmの波長を有する紫外線又は可視光線を用いることができる。このうち、100〜400nmの波長を有する紫外線が好ましく、200〜400nmの波長を有する紫外線が特に好ましい。前記放射線の照射量は、1〜10,000mJ/cm2の範囲にあることが好ましく、100〜5,000mJ/cm2の範囲にあることが特に好ましい。膜に偏光された放射線を照射する温度は、好ましくは10〜100℃で行われ、20〜50℃がより好ましい。
上記(2)の工程で偏光された放射線を照射した膜は、次いで、乳酸の炭素数1〜5の低級アルキルエステルで接触処理し、好ましくは、次いで、水若しくは沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理される。
上記の他の溶媒を含有する場合、乳酸アルキルエステルの含有量は、接触処理に使用される溶液の全量に対して、50〜100質量%が好ましく、70〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%が特に好ましい。
本発明では、上記乳酸アルキルエステルとの接触処理の後に、水若しくは沸点50〜105℃、好ましくは50〜80℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理することが好ましい。かかる沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトンなどが好ましい。
上記乳酸アルキルエステルとの接触処理、次いで行われる水若しくは沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤との接触処理は、連続的に行ってもよいし、又は時間をおいて行ってもよい。後者の場合には、過度の時間を置き過ぎると好ましくはないので、連続的に行うのが好ましい。
上記の乳酸アルキルエステルとの接触処理、好ましくは、次いで行われる水若しくは沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤との接触処理の後は、好ましくは乾燥処理を行うのが好ましい。乾燥処理の温度としては、80〜250℃が好ましく、80〜150℃がより好ましく、乾燥時間は好ましくは10秒〜30分、より好ましくは30秒〜10分である。
本発明の液晶表示素子は、本発明の製造方法によって得られ液晶配向剤から得られる液晶配向膜付きの基板を得た後、既知の方法で液晶セルを作製し、該液晶セルを使用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。尚、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。
次に、各基板の上に、本発明の液晶配向膜を形成する。
次に、一方の基板に他方の基板を互いの配向膜面が対向するようにして重ね合わせ、周辺をシール材で接着する。シール材には、基板間隙を制御するために、通常、スペーサを混入しておく。また、シール材を設けない面内部分にも、基板間隙制御用のスペーサを散布しておくことが好ましい。シール材の一部には、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておく。
この液晶表示素子は、液晶配向膜として本発明の液晶配向膜の製造方法により得られた液晶配向膜を使用していることから、残像特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可能である。
実施例及び比較例で使用した化合物の略号、及び各特性の測定方法は、以下のとおりである。
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
IPA:2−プロパノール
DE−1:下記式(DE−1)
DA−1:下記式(DA−1)
DA−2:下記式(DA−2)
(Boc基はt−ブトキシカルボニル基を表す。)
添加剤A:N−α―(9−フルオレニルメトキシカルボニル)−N−τ−t−ブトキシカルボニル−L−ヒスチジン
[粘度]
合成例において、ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸溶液の粘度は、E型粘度計TVE−22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE−1(1°34’、R24)、温度25℃で測定した。
[分子量]
ポリアミック酸エステルの分子量は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、及びポリエチレンオキシド換算値として数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)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・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:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(重量平均分子量(Mw) 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(ピークトップ分子量(Mp) 約12,000、4,000、1,000)。測定は、ピークが重なるのを避けるため、900,000、100,000、12,000、1,000の4種類を混合したサンプル、および150,000、30,000、4,000の3種類を混合したサンプルの2サンプルについて別々に行った。
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%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。
フリンジフィールドスィッチング(Fringe Field Switching:以下、FFSという)モード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製する。
初めに電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×50mmの大きさで、厚さが0.7mmのガラス基板である。基板上には第1層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたITO電極が形成されている。第1層目の対向電極の上には第2層目として、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は500nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてITO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第1画素および第2画素の2つの画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mmで横約5mmである。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により電気的に絶縁されている。
上記した残像評価に使用した液晶セルと同様の構造の液晶セルを準備した。
この液晶セルを用い、60℃の恒温環境下、周波数60Hzで±5Vの交流電圧を120時間印加した。その後、液晶セルの画素電極と対向電極との間をショートさせた状態にし、そのまま室温に一日放置した。
放置の後、液晶セルを偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように液晶セルの配置角度を調整した。そして、第1画素の第2領域が最も暗くなる角度から第1領域が最も暗くなる角度まで液晶セルを回転させたときの回転角度を角度Δとして算出した。第2画素でも同様に、第2領域と第1領域とを比較し、同様の角度Δを算出した。そして、第1画素と第2画素の角度Δ値の平均値を液晶セルの角度Δとして算出した。
撹拌装置付きの3000mLの四つ口フラスコを窒素雰囲気とし、1,2−ビス(4−アミノフェノキシ)エタンを114.33g(468mmol)入れ、DA−2を12.33g(52.0mmol)入れ、NMPを1810g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を96.87g(494mmol)添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(PAA−1)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159mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=13090、Mw=34272であった。
撹拌子を入れた50mLサンプル管に、合成例1で得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)を18.0gとり、NMPを6.05g、BCSを6.00g、及び添加剤Aを0.26g加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(A−1)を得た。
(合成例3)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの3000mL四つ口フラスコに、1,2−ビス(4−アミノフェノキシ)エタンを124.60g(510mmol)、DA−2を0.95g(90.0mmol)取り、NMPを2236g加えて、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、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を130.06g(580.2mmol)添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(PAA−2)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511mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=19100、Mw=46880であった。
撹拌子を入れた50mLサンプル管に、合成例3で得られたポリアミック酸溶液(PAA−2)を18.0gとり、NMPを18.01g、BCSを9.03g、及び添加剤Aを0.25g加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(A−2)を得た。
(合成例5)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの500ml四つ口フラスコに得られたポリアミック酸溶液(PAA−2)を200g取り、NMPを85.68g加え、30分撹拌した。得られたポリアミック酸溶液に、無水酢酸を22.22g、ピリジンを6.86g加えて、50℃で3時間加熱し、化学イミド化を行った。得られた反応液を1100gのメタノールに撹拌しながら投入し、析出した沈殿物をろ取し、続いて、1100gのメタノールで3回洗浄し、200gのメタノールで2回洗浄した。得られた樹脂粉末を60℃で12時間乾燥することで、ポリイミド樹脂粉末を得た。
このポリイミド樹脂粉末のイミド化率は、68%、分子量はMn=9155、Mw=21430であった。
さらに、撹拌子を入れた200mlサンプル管に得られたポリイミド樹脂粉末12.53を取り、NMPを91.89g加え、室温で24時間撹拌し溶解させて、ポリイミド溶液(PI−1)を得た。
撹拌子を入れた200mLサンプル管に、合成例5で得られたポリイミド溶液(PI−1)を59.59g取り、0.3質量%3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランのNMP溶液を7.17g、NMPを11.26g、BCSを26.0g、及び添加剤Aを2.08g加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(A−3)を得た。
撹拌装置付きの500mLの四つ口フラスコを窒素雰囲気とし、1,2−ビス(4−アミノフェノキシ)エタンを7.01g(28.7mmol)入れ、DA−2を1.21g (3.19mmol)入れ、NMPを76.0g、GBLを227.9g、及び塩基としてピリジン5.69g(71.9mmol) を加え、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、DE−1を29.98g(30.0mmol)添加し、15℃で24時間反応させた。24時間撹拌後、アクリロイルクロライドを0.83g (9.18mmol) 加えて、15℃で4時間反応させた。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、983gの2−プロパノールに撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取し、続いて、328gの2−プロパノールで5回洗浄し、乾燥することで白色のポリアミック酸エステル樹脂粉末を得た。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=15224、Mw=32484であった。
さらに、撹拌子を入れた30mLサンプル管に、得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末3.13gを取り、GBLを28.12g加えて、室温で24時間撹拌し溶解させて、ポリアミック酸エステル溶液(PAE−1)を得た。
(合成例8)
撹拌子を入れた30mLサンプル管に、合成例7で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE−1)を7.52g取り、GBLを5.01g、BCSを3.00g、及び添加剤Aを0.14g加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(A−4)を得た。
合成例2で得られた液晶配向剤(A−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と、裏面にITO膜が成膜されている高さ4μmの柱状スペーサーを有するガラス基板に、スピンコート塗布にて塗布した。80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を1.0J/cm2照射した。この基板を、乳酸エチル中に室温(25℃)3分間浸漬させ、次いで純水に1分間浸漬させ、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させて、液晶配向膜付き基板を得た。上記、2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が0°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC−2041(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、FFS駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを110℃で1時間加熱し、一晩放置して、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.44度であった。
<実施例2>
合成例4で得られた液晶配向剤(A−2)を用いて、基板上に塗布、乾燥、焼成したポリイミド膜に、偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を0.2J/cm2照射した以外は、実施例1と同様の方法でFFS駆動液晶セルを作製した。このFFS駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.12度であった。
合成例6で得られた液晶配向剤(A−3)を用いて、基板上に塗布、乾燥、焼成したポリイミド膜に、偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を0.2J/cm2照射した以外は、実施例1と同様の方法でFFS駆動液晶セルを作製した。このFFS駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.10度であった。
<実施例4>
合成例8で得られた液晶配向剤(A−3)を用いて、基板上に塗布、乾燥、焼成したポリイミド膜に、偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を0.2J/cm2照射した以外は、実施例1と同様の方法でFFS駆動液晶セルを作製した。このFFS駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.08度であった。
合成例2で得られた液晶配向剤(A−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と、裏面にITO膜が成膜されている高さ4μmの柱状スペーサーを有するガラス基板に、スピンコート塗布にて塗布した。80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を1.0J/cm2照射した。
この基板を、IPAと純水の混合溶液(質量比:IPA/純水=5/5)中に室温で3分間浸漬させ、次いで純水に1分間浸漬させ、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させて、液晶配向膜付き基板を得た。上記、2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が0°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC−2041(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、FFS駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを110℃で1時間加熱し、一晩放置して、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.52度であった。
合成例4で得られた液晶配向剤(A−2)を用いて、基板上に塗布、乾燥、焼成したポリイミド膜に、偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を0.2J/cm2照射した以外は、比較例1と同様の方法でFFS駆動液晶セルを作製した。このFFS駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.25度であった。
<比較例3>
合成例6で得られた液晶配向剤(A−3)を用いて、基板上に塗布、乾燥、焼成したポリイミド膜に、偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を0.2J/cm2照射した以外は、比較例1と同様の方法でFFS駆動液晶セルを作製した。このFFS駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、0.20度であった。
なお、2012年11月30日に出願された日本特許出願2012−263390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 (9)
- 前記液晶配向剤中の重合体の含有量が2〜8質量%である請求項1に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記重合体の重量平均分子量が5,000〜300,000であり、数平均分子量が2,500〜150,000である請求項1又は2に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記乳酸の炭素数1〜5の低級アルキルエステルと接触処理し、さらに、水若しくは沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理する請求項1〜3のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記沸点50〜105℃を有する水溶性有機溶剤が、メタノール、エタノール、2−プロパノール、及びアセトンからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記低級アルキルエステルが乳酸エチルである請求項1〜5のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法
- 前記式(1)で表される構造単位を、全重合体1モルに対して、60モル%以上含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法によって得られる液晶配向膜。
- 請求項8に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
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