WO2012161329A1 - 液晶配向処理剤及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

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aligning agent
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拓郎 小田
皇晶 筒井
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日産化学工業株式会社
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    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723Polyimide, polyamide-imide

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal alignment treatment agent used for preparing a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element using the same.
  • liquid crystal alignment film of a liquid crystal display element a so-called polyimide-based liquid crystal alignment film is obtained by applying a liquid crystal alignment treatment agent mainly composed of a polyimide precursor such as polyamic acid or a solution of soluble polyimide to a substrate and baking it. Mainly used.
  • the liquid crystal alignment film is used for the purpose of controlling the alignment state of the liquid crystal.
  • a liquid crystal aligning agent containing a tertiary amine having a specific structure in addition to polyamic acid or imide group-containing polyamic acid was used as a short time until the afterimage generated by direct current voltage disappeared.
  • a liquid crystal aligning agent containing a soluble polyimide using a specific diamine having a pyridine skeleton as a raw material for example, see Patent Document 1.
  • the present invention is highly effective in shortening the time until the afterimage generated by the DC voltage disappears, improves the ultraviolet resistance, does not reduce the shaving characteristics, and liquid crystal alignment treatment using the same It is an object to provide an agent and a liquid crystal display element using the agent.
  • the present inventor has found that in addition to at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor and a polyimide, a specific substance, part of which is the present application
  • a liquid crystal aligning agent containing a novel substance before the application, and have reached the present invention.
  • the present application has the following gist.
  • a liquid crystal alignment treatment agent characterized by comprising:
  • the compound represented by the formula [1] is contained in an amount of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of at least one polymer selected from a polyimide precursor and a polyimide.
  • type liquid crystal alignment treating agent according to the above R 1 is a vinyl group [1] (1) or (2).
  • the liquid crystal aligning agent which can shorten the time until the afterimage generated by direct current voltage disappears, improves ultraviolet-ray tolerance, and does not reduce a shaving characteristic is provided.
  • a part of the said compound added to the liquid-crystal aligning agent of this invention is a novel compound before this-application application, According to this invention, this novel compound is also provided.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention is added with a compound represented by the following formula [1] (hereinafter also referred to as the additive of the present invention).
  • R 1 represents a hydrogen atom or a vinyl group
  • n represents an integer of 0 to 2, preferably an integer of 1 or 2.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a vinyl group, and a vinyl group is preferred from the viewpoint of the afterimage characteristics of the obtained liquid crystal alignment film.
  • the additive of the present invention include the following M1 to M12. Among them, M1, M2, M3, or M4 is preferable.
  • the content of the additive of the present invention in the liquid crystal alignment treatment agent is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor and polyimide, 1 to 10 parts by mass is more preferable, and 1 to 5 parts by mass is particularly preferable.
  • the method for synthesizing the additive of the present invention can be synthesized by combining techniques of organic synthetic chemistry, and is not particularly limited. For example, it can be synthesized by the following method.
  • the additive represented by the general formula [1] of the present invention is a reaction between the compound (i) and an organometallic reagent such as vinylmagnesium bromide, It can be synthesized by reacting compound (i) with a reducing agent such as sodium borohydride.
  • a commercially available compound may be used for the aldehyde compound represented by the formula (i) in the synthesis schemes (A) and (B), and the corresponding aniline compound and the aryl halide are crossed using a palladium catalyst. It may be synthesized by a coupling reaction. Preferred specific methods for the synthesis scheme (A) and the synthesis scheme (B) are as described in respective synthesis examples described later.
  • the diamine component used for the production of the polyimide precursor is not particularly limited, and examples thereof include alicyclic diamine, aromatic diamine, aromatic-aliphatic diamine, heterocyclic diamine, and aliphatic diamine.
  • examples of alicyclic diamines include 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylamine, isophorone Examples include diamines.
  • aromatic diamines examples include o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 3,5-diaminotoluene, 1,4-diamino -2-methoxybenzene, 2,5-diamino-p-xylene, 1,3-diamino-4-chlorobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,4-diamino-2,5-dichlorobenzene, 4,4 '-Diamino-1,2-diphenylethane, 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbibenzyl, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane 4,4′-diamin
  • heterocyclic diamines examples include 2,6-diaminopyridine, 2,4-diaminopyridine, 2,4-diamino-1,3,5-triazine, 2,7-diaminodibenzofuran, 3,6-diaminocarbazole 2,4-diamino-6-isopropyl-1,3,5-triazine, 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxadiazole and the like.
  • a diamine compound having an alkyl group, a fluorine-containing alkyl group, an aromatic ring, an aliphatic ring, a heterocyclic ring, or a macrocyclic substituent composed thereof (hereinafter also referred to as other diamine) in the side chain. .) May be used in combination.
  • the other diamines include diamines represented by the following formulas [DA1] to [DA26].
  • R 6 represents an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group.
  • S 5 represents —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CH 2 —, —O—, —CO—, or —NH—.
  • R 6 represents an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group.
  • S 6 represents —O—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —COOCH 2 —, or —CH 2 OCO—
  • R 7 represents the number of carbon atoms. 1 to 22 alkyl groups, alkoxy groups, fluorine-containing alkyl groups or fluorine-containing alkoxy groups.
  • S 7 represents —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —COOCH 2 —, —CH 2 OCO—, —CH 2 O—, — OCH 2 — or —CH 2 —, wherein R 8 is an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an alkoxy group, a fluorine-containing alkyl group or a fluorine-containing alkoxy group.
  • S 8 represents —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —COOCH 2 —, —CH 2 OCO—, —CH 2 O—, — OCH 2 —, —CH 2 —, —O— or —NH—, wherein R 9 is a fluorine group, a cyano group, a trifluoromethyl group, a nitro group, an azo group, a formyl group, an acetyl group, an acetoxy group, or It is a hydroxyl group.
  • R 10 is an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and the cis-trans isomerism of 1,4-cyclohexylene is a trans isomer.
  • the diamine shown below can also be used together.
  • m is an integer of 0 to 3
  • n is an integer of 1 to 5).
  • diaminosiloxane etc. which are shown by the following formula [DA35] can also be mentioned.
  • m is an integer of 1 to 10.
  • the other diamine compounds described above can be used alone or in combination of two or more depending on the liquid crystal alignment properties, voltage holding characteristics, accumulated charge, and the like when the liquid crystal alignment film is formed.
  • the tetracarboxylic dianhydride reacted with the diamine component to obtain the polyamic acid of the present invention is not particularly limited. Specific examples are given below. Examples of the tetracarboxylic dianhydride having an alicyclic structure or an aliphatic structure include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutane.
  • Tetracarboxylic dianhydride 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetra Carboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic Acid dianhydride, 3,4-dicarboxy-1-cyclohexylsuccinic dianhydride, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride, 1, , 3,4-Butanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [3,3,0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-dicyclo
  • the liquid crystal alignment is improved and the accumulated charge of the liquid crystal cell is reduced. Since it can reduce, it is preferable.
  • Aromatic tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid Dianhydride, 2,3,3 ′, 4-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4-benzophenonetetra Carboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride And 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and the like. Tetracarboxylic dianhydride can be used alone or
  • a method of adding by dispersing or dissolving a method of adding a diamine component to a solution obtained by dispersing or dissolving tetracarboxylic dianhydride in an organic solvent, and alternately adding a tetracarboxylic dianhydride and a diamine component. Any of these methods may be used. Further, when the tetracarboxylic dianhydride or diamine component is composed of a plurality of types of compounds, they may be reacted in a premixed state, may be individually reacted sequentially, or may be further reacted individually. May be mixed and reacted to form a high molecular weight product.
  • the polymerization temperature can be selected from -20 ° C to 150 ° C, but is preferably in the range of -5 ° C to 100 ° C.
  • the reaction can be carried out at any concentration, but if the concentration is too low, it is difficult to obtain a high molecular weight polymer, and if the concentration is too high, the viscosity of the reaction solution becomes too high and uniform stirring is difficult. Therefore, the total concentration of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine component in the reaction solution is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass.
  • the initial stage of the reaction is carried out at a high concentration, and then an organic solvent can be added.
  • the ratio of the total number of moles of tetracarboxylic dianhydride to the total number of moles of the diamine component is preferably 0.8 to 1.2, preferably 0.9 to 1.1. More preferably. Similar to the normal polycondensation reaction, the closer the molar ratio is to 1.0, the higher the molecular weight of the polyamic acid produced.
  • tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine in the presence of a base and an organic solvent at ⁇ 20 ° C. to 150 ° C., preferably 0 ° C. to 50 ° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours. It can be synthesized by reacting.
  • aromatic tetracarboxylic acid dialkyl ester examples include pyromellitic acid dialkyl ester, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, and 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid.
  • the polymer collected by precipitation is redissolved in an organic solvent and reprecipitation and collection is repeated 2 to 10 times, impurities in the polymer can be reduced.
  • the poor solvent at this time include alcohols, ketones, hydrocarbons, and the like, and it is preferable to use three or more kinds of poor solvents selected from these because purification efficiency is further improved.
  • the liquid crystal aligning agent of this invention may contain components other than the above.
  • examples thereof include solvents and additives that improve the film thickness uniformity and surface smoothness when a liquid crystal alignment treatment agent is applied, and additives that improve the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate.
  • solvents and additives that improve the film thickness uniformity and surface smoothness when a liquid crystal alignment treatment agent is applied
  • additives that improve the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate.
  • the following are mentioned as a specific example of the solvent (poor solvent) which improves the uniformity of the film thickness and the surface smoothness.
  • Examples of the additive that improves the uniformity of the film thickness and the surface smoothness include a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a nonionic surfactant. More specifically, for example, F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F173, R-30 (manufactured by Dainippon Ink), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M) ), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.).
  • the use ratio of these surfactants is preferably 0.01 to 2 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component contained in the liquid crystal aligning agent. .
  • Examples of the method for applying the liquid crystal aligning agent include a spin coating method, a printing method, and an ink jet method. From the viewpoint of productivity, the flexographic printing method is widely used industrially, and the liquid crystal aligning agent of the present invention is used. Is also preferably used.
  • the drying process after applying the liquid crystal alignment treatment agent is not necessarily required, but if the time from application to baking is not constant for each substrate, or if baking is not performed immediately after application, the drying process is performed. Inclusion is preferred. This drying is not particularly limited as long as the solvent is evaporated to such an extent that the shape of the coating film is not deformed by transporting the substrate or the like. As a specific example, a method of drying on a hot plate at 50 to 150 ° C., preferably 80 to 120 ° C., for 0.5 to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes is employed.
  • DDM 4,4′-diaminodiphenylmethane
  • PDA p-phenylenediamine
  • APC18 1,3-diamino-4-octadecyloxybenzene
  • DADPA 4,4′-diaminodiphenylamine
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • ⁇ -BL butyrolactone
  • BCS butyl cellosolve
  • the imidization ratio of polyimide was determined by dissolving the polyimide in d6-DMSO (dimethyl sulfoxide-d6) and using 400 MHz 1 H NMR (manufactured by Varian), and remaining amidic acid without imidization. The group ratio was calculated from the ratio of the integrated values of proton peaks.
  • the reaction solution was cooled to about room temperature and then poured into 2000 mL of methanol to recover the precipitated solid. The solid was washed several times with methanol and then dried under reduced pressure at 100 ° C. to obtain a white powder.
  • the number average molecular weight of this polyimide was 6,500, and the weight average molecular weight was 14,400.
  • the imidation ratio was 80%.
  • To the 1 L eggplant flask 24 g of the obtained powder and 216 g of ⁇ -BL were added and stirred at 50 ° C. for 14 hours to obtain a polymer solution (P-2).
  • P-2 120 g of BCS and 40 g of ⁇ -BL were further added and stirred at room temperature for 18 hours to obtain a polymer solution (P-3).
  • Example 6 In a 100 mL eggplant flask, 20.0 g of the polymer solution P-3 and 0.12 g of compound M2 shown in Table 1 below were added and stirred for 1 hour to obtain a liquid crystal aligning agent (C6). . (Example 8) In a 100 mL eggplant flask, 20.0 g of the polymer solution P-3 and 0.012 g of compound M2 shown in Table 1 below were added and stirred for 1 hour to obtain a liquid crystal aligning agent (C8). .
  • Example 13 A liquid crystal alignment treatment agent C1 shown in Table 1 was spin-coated on a glass substrate with a transparent electrode, dried on a hot plate at 80 ° C. for 70 seconds, and then baked on a hot plate at 235 ° C. for 10 minutes to obtain a film thickness of 100 nm. The coating film was formed. This coating film surface was rubbed with a rubbing apparatus having a roll diameter of 120 mm using a rayon cloth under the conditions of a roll rotation speed of 1000 rpm, a roll traveling speed of 50 mm / sec, and an indentation amount of 0.3 mm to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film.
  • Liquid crystal MLC-2003 (C080) (manufactured by Merck) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain a twisted nematic liquid crystal cell.
  • VHR voltage holding ratio
  • Example 14 to 16 and Comparative Example 2 A twisted nematic liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 13, using the liquid crystal alignment treatment agent shown in Table 2 and the polymer solution comprising P-6. For each liquid crystal cell, the RDC improvement time and VHR after UV treatment were evaluated. The results are shown in Table 2.
  • Example 17 to 24 and Comparative Examples 3 and 4 A twisted nematic liquid crystal cell was produced in the same manner as in Examples 13 to 16, respectively. About each produced liquid crystal cell, RDC improvement time and rubbing tolerance were evaluated. The results are shown in Table 3. In addition, rubbing tolerance evaluation was evaluated as follows.

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Abstract

 直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間を短くする効果が高く、紫外線耐性を向上させ、削れ特性を低減しない液晶配向処理剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子を提供する。 ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体と、下記式[1]にて表される化合物(式中、R1は水素原子又はビニル基を、nは0~2の整数を表す)と、を含有する液晶配向処理剤。

Description

液晶配向処理剤及びそれを用いた液晶表示素子
 本発明は、液晶配向膜を作製する際に用いる液晶配向処理剤、及びそれを用いた液晶表示素子に関するものである。
 現在、液晶表示素子の液晶配向膜としては、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体や可溶性ポリイミドの溶液を主成分とする液晶配向処理剤を基板に塗布し、焼成した、いわゆるポリイミド系の液晶配向膜が主として用いられている。液晶配向膜は、液晶の配向状態を制御する目的で使用される。
 液晶表示素子の高精細化に伴い、残像現象の低減といった観点から、そこに使用される液晶配向膜において、直流電圧により蓄積した電荷の緩和が早い材料が求められている。ポリイミド系の液晶配向膜において、直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間が短いものとして、ポリアミック酸やイミド基含有ポリアミック酸に加えて特定構造の3級アミンを含有する液晶配向剤を使用したもの(例えば特許文献1参照)や、ピリジン骨格などを有する特定ジアミンを原料に使用した可溶性ポリイミドを含有する液晶配向剤を使用したもの(例えば特許文献2参照)などが知られている。
 また、液晶配向処理剤には、蓄積した電荷の緩和が早いといった特性以外に、表示ムラを低減するといった観点から、ラビング配向処理を行っても削れにくい材料が求められる。さらにこれらの特性以外にも、近年の液晶表示素子の作製プロセスでは、ODF工程やPSA処理などで紫外線を照射するプロセスが含まれており、紫外線に対して耐性のある材料が求められている。
日本特開平9-316200号公報 日本特開平10-104633号公報
 本発明は上記の状況を鑑み、直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間を短くする効果が高く、紫外線耐性を向上させ、削れ特性を低減しない添加剤、及び、それを添加した液晶配向処理剤、及びそれを使用した液晶表示素子を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記の目的を達成する為に鋭意研究を行った結果、ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体に加えて、特定の物質、その一部は本願出願の前に新規な物質を含有してなる液晶配向処理剤により、かかる目的を達成し得ることを見出し、本発明に到達したものであり、本願は以下の要旨を有するものである。
(1)ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体と、下記式[1]にて表される化合物(式中、R1は水素原子又はビニル基を、nは0~2の整数を表す)と、を含有することを特徴とする液晶配向処理剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(2)式[1]で表される化合物が、ポリイミド前駆体及びポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体100質量部に対して、0.1~10質量部含有される上記(1)に記載の液晶配向処理剤。
(3)式[1]のRがビニル基である上記(1)又は(2)に記載の液晶配向処理剤。
(4)式[1]で表される化合物が、下記のM1、M2、M3又はM4である上記(1)~(3)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(5)固形分を0.5~10質量%含有する上記(1)~(4)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
(6)上記(1)~(5)のいずれかに記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
(7)上記(6)に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
(8)下記式[2]にて表される化合物(式中、nは0~2の整数を表す)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 本発明によれば、直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間を短くでき、紫外線耐性を向上させ、削れ特性を低減しない液晶配向処理剤が提供される。
 また、本発明の液晶配向処理剤に添加される上記化合物の一部は、本願出願前に新規な化合物であり、本発明によれば、かかる新規な化合物も提供される。
[添加剤]
 本発明の液晶配向処理剤には、下記式[1]で表される化合物(以下、本発明の添加剤とも言う。)が添加される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式中、R1は水素原子又はビニル基を表し、nは0~2の整数、好ましくは1又は2の整数を表す。
 R1は水素原子又はビニル基を表すが、得られる液晶配向膜の残像特性の観点から、ビニル基が好ましい。
 本発明の添加剤の好ましい具体例は、下記のM1~M12が挙げられる。なかでも、M1、M2、M3、又はM4であるのが好ましい、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 液晶配向処理剤における本発明の添加剤の含有量としては、ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましく、1~10質量部がより好ましく、1~5質量部が特に好ましい。
[添加剤の合成方法]
 本発明の添加剤の合成方法は、有機合成化学の手法を組み合わせることによって合成することができ、特に限定されない。例えば、下記の方法で合成することができる。
 本発明の一般式[1]で表される添加剤は、下記の合成スキーム(A)、(B)などで示すように、化合物(i)とビニルマグネシウムブロミドといった有機金属試薬との反応や、化合物(i)と水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤と反応させることにより合成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 合成スキーム(A)、(B)中の、式(i)で表されるアルデヒド化合物は、市販の化合物を用いても良いし、パラジウム触媒を用いて、対応するアニリン化合物とハロゲン化アリールをクロスカップリング反応させて合成しても良い。
 合成スキーム(A)及び合成スキーム(B)についての好ましい具体的な方法は後記するそれぞれの合成例に記載されるとおりである。
[ポリイミド前駆体及びポリイミド]
 本発明において、ポリイミド前駆体とは、ポリアミック酸(ポリアミド酸とも言う)及びポリアミック酸エステルを意味する。ポリアミック酸は、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応によって得られる。ポリアミック酸エステルは、ジアミン成分とテトラカルボン酸ジエステルジクロリドを塩基存在下で反応させる、又はテトラカルボン酸ジエステルとジアミンを適当な縮合剤、塩基の存在下にて反応させることによって得られる。本発明のポリイミドはこのポリアミック酸を脱水閉環させるか、又はポリアミック酸エステルを加熱閉環させることにより得られる。かかるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドのいずれも液晶配向膜を得るための重合体として有用である。
 上記ポリイミド前駆体の製造に使用されるジアミン成分は特に限定されないが、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、芳香族-脂肪族ジアミン、複素環式ジアミン、脂肪族ジアミンなどが挙げられる、それぞれの具体例を挙げるとすれば以下の通りである。
 脂環式ジアミン類の例としては、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。
 芳香族ジアミン類の例としては、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〕デカンなどが挙げられる。
 芳香族-脂肪族ジアミンの例としては、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)エチルアミンなどが挙げられる。
 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-オキサジアゾールなどが挙げられる。
 脂肪族ジアミン類の例としては、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-メチルヘプタン、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)エタンなどが挙げられる。
 また、上記のジアミンとともに、側鎖中に、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、若しくはそれらからなる大環状置換体を有するジアミン化合物(以下、その他のジアミンとも言う。)を併用してもよい。その他のジアミンとしては、具体的には、下記の式[DA1]~式[DA26]で示されるジアミンを例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式[DA1]~式[DA5]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 JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式[DA6]~式[DA9]中、Sは、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CH-、-O-、-CO-、又は-NH-を示し、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を示す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

(式[DA10]及び式[DA11]中、Sは、-O-、-OCH-、-CHO-、-COOCH-、又は-CHOCO-を示し、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 JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式[DA12]~式[DA14]中、Sは、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COOCH-、-CHOCO-、-CHO-、-OCH-、又は-CH-を示し、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 JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式[DA15]及び式[DA16]中、Sは、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COOCH-、-CHOCO-、-CHO-、-OCH-、-CH-、-O-、又は-NH-を示し、Rはフッ素基、シアノ基、トリフルオロメチル基、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 JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式[DA17]~[DA20]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 JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 また、以下に示されるジアミンを併用することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式[DA31]中、mは0~3の整数であり、式[DA34]中、nは1~5の整数である)。[DA-27]や[DA-28]は導入することにより液晶表示素子の電圧保持率(VHRとも言う)を向上させることができ、[DA-29]~[DA-34]は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、下記の式[DA35]で示されるようなジアミノシロキサンなども挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式[DA35]中、mは、1~10の整数である。)
 上記した、その他のジアミン化合物は、液晶配向膜とした際の液晶配向性、電圧保持特性、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
 本発明のポリアミド酸を得るためにジアミン成分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などが挙げられる。
 更には、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、芳香族テトラカルボン酸二無水物を使用すると、液晶配向性が向上し、かつ液晶セルの蓄積電荷を低減させることができるので好ましい。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などが挙げられる。
 テトラカルボン酸二無水物は、液晶配向膜にした際の液晶配向性、電圧保持特性、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上併用することができる。
 [ポリアミック酸の合成]
 テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分との反応により、本発明のポリアミック酸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。一般的にはテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを有機溶媒中で反応させる方法である。テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応は、有機溶媒中で比較的容易に進行し、かつ副生成物が発生しない点で有利である。
 テトラカルボン酸二無水物とジアミンと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。その具体例を以下に挙げる。
 N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、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、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、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などが挙げられる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、ポリアミック酸を溶解させない溶媒であっても、生成したポリアミド酸が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。
 また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、更には生成したポリアミド酸を加水分解させる原因となるので、有機溶媒はなるべく脱水乾燥させたものを用いるのが好ましい。
 テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを有機溶媒中で反応させる際には、ジアミン成分を有機溶媒に分散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又は溶解させて添加する方法、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成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを交互に添加する方法などが挙げられ、これらのいずれの方法を用いても良い。また、テトラカルボン酸二無水物又はジアミン成分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良く、個別に順次反応させても良く、さらに個別に反応させた低分子量体を混合反応させ高分子量体としても良い。
 その際の重合温度は-20℃~150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは-5℃~100℃の範囲である。また、反応は任意の濃度で行うことができるが、濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となるので、テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分の反応溶液中での合計濃度が、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加することができる。
 ポリアミド酸の重合反応においては、テトラカルボン酸二無水物の合計モル数と、ジアミン成分の合計モル数の比は0.8~1.2であることが好ましく、0.9~1.1であることがより好ましい。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が1.0に近いほど生成するポリアミド酸の分子量は大きくなる。
[ポリアミック酸エステルの合成]
 ポリアミック酸エステルを合成する方法としては、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応や、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを適当な縮合剤、塩基の存在下にて反応させることによりポリイミドの前駆体の一種であるポリアミック酸エステルを得ることができる。又は、予めポリアミック酸を重合し、高分子反応を利用してアミック酸中のカルボン酸をエステル化することでも得ることができる。
 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。
 前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、又は4-ジメチルアミノピリジンが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対して、2~4倍モルであることが好ましい。
 縮合剤存在下にて縮合重合を行なう場合、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’-カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ-1,3,5-トリアジニルメチルモルホリニウム、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3-ジヒドロ-2-チオキソ-3-ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニル、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジンー2-イル)4-メトキシモルホリウムクロリド n-水和物などが使用できる。
 また、上記縮合剤を用いる方法において、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(C1)に対して0.1~1.0倍モル量であることが好ましい。
 上記の反応に用いる溶媒は、上記にて示したポリアミック酸を重合する際に用いられる溶媒で行なうことができるが、モノマー及びポリマーの溶解性からN-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時の濃度は、ポリマー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溶媒はできるだけ脱水されていることが良く、窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが好ましい。
 本発明において、ポリアミック酸エステルを得るためにジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸ジエステルは特に限定されないが、脂肪族テトラカルボン酸ジエステル、又は芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエステルが好ましく、それぞれ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などが挙げられる。
 芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエステルの具体例としては、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などが挙げられる。
 〔ポリイミドの合成〕
 本発明のポリイミドは、前記のポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミドであり、液晶配向膜を得るための重合体として有用である。本発明のポリイミドにおいて、アミド酸基の脱水閉環率(イミド化率)は、必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整することができる。
 ポリアミック酸などのポリイミド前駆体をイミド化させる方法としては、ポリアミック酸の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
 ポリアミック酸を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100℃~400℃、好ましくは120℃~250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行う方が好ましい。
 ポリアミック酸の触媒イミド化は、ポリアミック酸の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、-20~250℃、好ましくは0~180℃で攪拌することにより行うことができる。塩基性触媒の量はアミド酸基の0.5~30モル倍、好ましくは2~20モル倍であり、酸無水物の量はアミド酸基の1~50モル倍、好ましくは3~30モル倍である。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなど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ので好ましい。酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
[ポリマーの回収]
 ポリアミド酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミドの反応溶液から、生成したポリアミド酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミドを回収する場合には、反応溶液を貧溶媒に投入して沈殿させれば良い。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、水などを挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させたポリマーは濾過して回収した後、常圧又は減圧下で、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、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素などが挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
 本発明の液晶配向処理剤に含有されるポリアミド酸などのポリイミド前駆体及びポリイミドの分子量は、そこから得られる塗膜の強度及び、塗膜形成時の作業性、塗膜の均一性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5,000~1,000,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000~150,000である。
<液晶配向処理剤>
 本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜を形成するための塗布液であり、上記したポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体及び本発明の添加剤が有機溶媒に溶解した溶液である。本発明の液晶配向処理剤中の固形分濃度は、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%よりも高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前駆体及びポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体、本発明の添加剤、及び下記する各種の添加剤を意味する。具体的には、固形分の含有量を測定する手順としては、少量の液晶配向処理剤を、予め重量を計測したアルミ容器に入れて重量を測り、それを200℃のオーブンで1時間加熱して溶媒を蒸発させ、その後のアルミ容器の重量を計測する。それらの値から計算することにより求められる。
 本発明の液晶配向処理剤の製造方法は特に限定されない。通常は、ポリイミド溶液、又はポリアミド酸などのポリイミド前駆体溶液とポリイミドの溶液とを混合することにより製造される。ポリアミック酸などのポリイミド前駆体の場合、重縮合にて得られたポリアミック酸の反応溶液をそのまま使用してもよいし、また、一旦、ポリアミック酸を得てから、これを有機溶媒に再溶解させてポリアミック酸溶液として使用することができる。ポリアミック酸溶液は、所望の濃度まで希釈して使用してもよい。
 一方、ポリイミドの場合、イミド化して得られた可溶性ポリイミドの反応溶液をそのまま使用してもよいし、また、一旦、ポリイミド粉末を得てから、これを有機溶媒に再溶解させてポリイミド溶液として使用することができる。ポリイミド溶液は、所望の濃度まで希釈して使用してもよい。
 本発明の液晶配向処理剤に用いる有機溶媒は、上記したポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(以下、樹脂成分ともいう。)を溶解させる有機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。
 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-ペンタノンなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。
 本発明の液晶配向処理剤は、上記以外の成分を含有してもよい。その例としては、液晶配向処理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添加剤、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる添加剤などである。
 上記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などの低表面張力を有する溶媒が挙げられる。
 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、液晶配向処理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。
 上記膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる添加剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。
 より具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社製))、メガファック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AG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤の使用割合は、液晶配向処理剤に含有される樹脂成分の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。
 上記液晶配向膜と基板との密着性を向上させる添加剤の具体例としては、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などが挙げられる。
[液晶配向膜]
 本発明の液晶配向処理剤は、好ましくは、基板に塗布する前に濾過した後、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などの配向処理をすることにより、本発明の液晶配向膜として使用される。
 この際、用いる基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、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を用いることができ、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プロセスの簡素化の観点から好ましい。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基板でも使用でき、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。
 液晶配向処理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が、生産性の面から工業的にはフレキソ印刷法が広く用いられており、本発明の液晶配向剤においても好適に用いられる。
 液晶配向処理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。この乾燥は、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とられる。
 液晶配向処理剤を塗布した基板の焼成は、100~350℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは150℃~300℃であり、さらに好ましくは180℃~250℃である。液晶配向剤中に含有されるポリアミック酸は、この焼成によってアミック酸からイミドへの転化率が変化するが、ポリアミック酸は、必ずしも100%イミド化させる必要は無い。ただし、液晶セル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、ナイロンなどが挙げられる。
 本発明の液晶表示素子は、上記した手法により本発明の液晶配向処理剤から液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作製し、液晶表示素子としたものである。
 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のスペーサーを挟んで、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し、液晶を注入して封止する方法が一般的である。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液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後封止を行う滴下法などが例示できる。
 本発明の液晶配向処理剤を使用して得られた液晶表示素子は、残像特性及び液晶配向性が良好で、ラビング処理時に発生する液晶配向膜の傷や膜の剥離に伴う表示不良や、紫外線照射に伴う電気特性の低下が顕著に軽減され、信頼性の高い液晶表示デバイスとすることができる。
 以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
「添加剤の合成」
 本発明における添加剤の合成例を示す。使用した各測定方法及び分析装置は以下の通りである。
<NMRの測定>
 化合物を重水素化クロロホルムに溶解し、400MHzのH NMR(バリアン社製)を用いて測定した。
(合成例1)添加剤(M1)の合成
 500mL(リットル)四口フラスコに、ビス(4-ホルミルフェニル)フェニルアミン11.5g、及びテトラヒドロフラン230gを加え、氷浴にて冷却した。温度0℃で、濃度1.46モル/Lの塩化ビニルマグネシウムのテトラヒドロフラン溶液60.1mLを滴下し、室温で18時間攪拌した。その後、15wt%塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルを用いて抽出した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、ろ過した後に、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行い、赤褐色の粘性液体を13.2g得た。
 この赤褐色液体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた赤褐色液体が、下記式(M1)であることを確認した。
H NMR (400 MHz, CDCl):δ7.28-7.21 (m, 6H), 7.10-6.99 (m, 7H), 6.07 (ddd, 2H), 5.40-5.34 (m, 2H), 5.24-5.15 (m, 4H), 1.88 (d, 2H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(合成例2)添加剤 (M2)の合成
 500mL四口フラスコに、4-(N,N-ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド11.7g、及びテトラヒドロフラン240gを加え、氷浴にて冷却した。温度0℃で、度下、濃度1.46モル/Lの塩化ビニルマグネシウムのテトラヒドロフラン溶液32.3mLを滴下し、室温で48時間攪拌した。その後、15wt%塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルを用いて抽出した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、ろ過した後に、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行い、赤褐色の粘性液体を12.6g得た。
 この赤褐色液体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた赤褐色液体が、下記式(M2)であることを確認した。
H NMR (400 MHz, CDCl):δ7.27-7.21 (m, 6H), 7.10-6.98 (m, 8H), 6.08 (ddd, 1H), 5.40-5.34 (m, 1H), 5.24-5.14 (m, 2H), 1.88 (d, 1H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(合成例3)添加剤 (M3)の合成
 500mL四口フラスコに、ビス(4-ホルミルフェニル)フェニルアミン11.5g、及びメタノール220gを加え、氷浴にて冷却した。温度0℃で、水素化ホウ素ナトリウム3.1gを添加し、室温で24時間攪拌した。氷浴にて冷却した後に、10wt%塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルを用いて抽出した。有機層に水を加え分液した後に、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた。硫酸マグネシウムをろ過した後に、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行い、白色固体を11.6g得た。
 この白色固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた白色固体が、下記式(M3)であることを確認した。
H NMR (400 MHz, CDCl):δ7.27-7.22 (m, 6H), 7.10-7.05 (m, 6H), 7.05-6.99 (m, 1H),4.64 (d, 4H), 1.60 (t, 2H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(合成例4)添加剤(M4)の合成
 500mL四口フラスコに、ビス(4-ホルミルフェニル)フェニルアミン13.0g、及びメタノール260gを加え、氷浴にて冷却した。温度0℃で、水素化ホウ素ナトリウム2.0gを添加し、室温で9時間攪拌した。氷浴にて冷却した後に、10wt%塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルを用いて抽出した。有機層に水を加え分液した後に、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた。硫酸マグネシウムをろ過した後に、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行い、白色固体を13.0g得た。
 この白色固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた白色固体が、下記式(M4)であることを確認した。
H NMR (400 MHz, CDCl):δ7.27-7.22 (m, 6H), 7.10-7.05 (m, 6H), 7.04-6.99 (m, 2H),4.64 (d, 2H), 1.58 (t, 1H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
「ポリアミック酸、ポリイミドの合成」
 本発明における樹脂及び樹脂溶液の合成例を示す。使用した各測定方法及び分析装置は以下の通りである。
 使用する略号の説明
<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>
DDM:4,4’-ジアミノジフェニルメタン
PDA:p-フェニレンジアミン
APC18:1,3-ジアミノ-4-オクタデシルオキシベンゼン
DADPA:4,4’-ジアミノジフェニルアミン
<有機溶媒>
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
γ-BL:ブチロラクトン
BCS:ブチルセロソルブ
<分子量の測定>
 ポリイミドの分子量は、該ポリイミドを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:(株)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900000、150000、100000、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、1000)。
<イミド化率の測定>
 ポリイミドのイミド化率は、該ポリイミドをd6-DMSO(ジメチルスルホキシド-d6)に溶解させ、400MHzのH NMR(バリアン社製)を用いて測定し、イミド化せずに残存しているアミド酸基の比率をプロトンピークの積算値の比から求め算出した。
「ポリマー溶液の製造例」
(製造例1)
 500mL四口フラスコにPDA11.7g、APC18を4.5g、及びNMP206gを加えて溶解し、TDA35.3gを添加した。窒素雰囲気下、室温で11時間反応させてポリマー溶液(P-1)を調製した。
 得られたポリマー溶液(P-1)180gに、NMPを270g加えて希釈し、無水酢酸56.2gとピリジン43.5gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール2000mL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数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、白色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は6,500、重量平均分子量は14,400であった。また、イミド化率は80%であった。
 1Lナスフラスコに、得られた粉末24gとγ-BL216gを加え、50℃で14時間攪拌し、ポリマー溶液(P-2)を得た。得られたポリマー溶液(P-2)に、さらにBCS120g、γ-BL40gを加え、室温で18時間攪拌し、ポリマー溶液(P-3)を得た。
(製造例2)
 500mL四口フラスコにDDM39.6g、NMP222g、及びγ-BL222gを加えて溶解し、CBDA19.6g、PMDA19.2gを添加した。窒素雰囲気下、室温で5時間反応させて、ポリマー溶液(P-4)を調製した。このポリマーは、数平均分子量が10,900、重量平均分子量が27,300であった。
 得られたポリマー溶液(P-4)400gにγ-BLを450g、BCSを150g加え、室温で2時間攪拌し、ポリマー溶液(P-5)を得た。
(製造例3)
 樹脂製造例1で得られたポリマー溶液(P-3)50gと、樹脂製造例2で得られたポリマー溶液(P-5)400gを室温で20時間攪拌し、ポリマー溶液(P-6)を得た

(製造例4)BODA/DADPA
 500mL四口フラスコにDADPA39.9g、NMP356gを加えて溶解し、BODA49.0gを添加した。窒素雰囲気下、50℃で24時間反応させて、ポリマー溶液(P-7)を調製した。このポリマーは、数平均分子量が13,100、重量平均分子量が31,300であった。
 得られたポリマー溶液(P-7)300gにNMPを500g、BCSを200g加え、室温で2時間攪拌し、ポリマー溶液(P-8)を得た。
(製造例5)TCA/PDA
 500mL四口フラスコにPDA21.6g、NMP369gを加えて溶解し、TCA43.5gを添加した。窒素雰囲気下、50℃で24時間反応させて、ポリマー溶液(P-9)を調製した。このポリマーは、数平均分子量が12,700、重量平均分子量が24,300であった。
 得られたポリマー溶液(P-9)400gにNMPを400g、BCSを200g加え、室温で2時間攪拌し、ポリマー溶液(P-10)を得た。
〔液晶配向処理剤〕
(実施例1、3、5、7、9、10、11、12)
 100mLナスフラスコ中に、下記の表1に示す、上記した各ポリマー溶液(P-3、P-6、P-8またはP-10)を20.0g、化合物(M1、M2、M3またはM4)を0.06g加えて1時間攪拌することにより、それぞれ、液晶配向処理剤(C1、C3、C5、C7、C9、C10、C11、C12)を得た。
 (実施例2、4)
 100mLナスフラスコ中に、下記の表1に示す、上記したポリマー溶液P-6を20.0g、化合物(M1又はM3)を0.036g加えて1時間攪拌することにより、それぞれ液晶配向処理剤(C2、C4)を得た。
 (実施例6)
 100mLナスフラスコ中に、下記の表1に示す、上記したポリマー溶液P-3を20.0g、化合物M2を0.12g加えて1時間攪拌することにより、液晶配向処理剤(C6)を得た。
 (実施例8)
 100mLナスフラスコ中に、下記の表1に示す、上記したポリマー溶液P-3を20.0g、化合物M2を0.012g加えて1時間攪拌することにより、液晶配向処理剤(C8)を得た。
(比較例1)
 100mLのナスフラスコ中に、ポリマー溶液P-3を20.0g、トリフェニルアミン(以下、TPA)を0.06g加えて1時間攪拌し、液晶配向処理剤C13を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
<液晶セルの作製>
(実施例13)
 表1に示す液晶配向処理剤C1を透明電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で70秒間乾燥させた後、235℃のホットプレート上で10分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成した。この塗膜面をロール径120mmのラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数1000rpm、ロール進行速度50mm/sec、押し込み量0.3mmの条件でラビングし、液晶配向膜付き基板を得た。
 上記液晶配向膜付き基板を2枚用意し、その1枚の液晶配向膜面上に6μmのスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう1枚の基板を液晶配向膜面が向き合いラビング方向が直行す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-2003(C080)(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、ツイストネマティック液晶セルを得た。
 作製した各液晶セルの特性の測定の方法、及びUVの照射方法を以下に記述する。
<蓄積電荷(RDC)の測定>
 上記の<液晶セルの作製>に記載の方法で作製したツイストネマティック液晶セルに、23℃の温度下で直流電圧を0V~0.1V間隔で1.0Vまで印加し、各電圧でのフリッカー振幅レベルを測定し、検量線を作成した。5分間アースした後、交流電圧3.0V、直流電圧5.0Vを1時間印加した後、直流電圧のみ0Vにした直後のフリッカー振幅レベルを測定し、予め作製した検量線と照らし合わせる事によりRDCを見積もった。(このRDCの見積もり方法は、フリッカー参照法という。)
 ここで、直流電圧5.0Vを1時間印加した直後のRDCの値から、RDC値が50%減少するまでの時間をRDC改善時間とした。実施例13にて作製したセルの評価を行ったところ、RDC改善時間は0.35secであった。
<UV照射>
 上記の<液晶セルの作製>に記載の方法で作製したツイストネマティック液晶セルに、セン特殊光源社製、卓上用UV硬化装置HCT3B28HEX-1を用いて、光照射を167sec行った。そのとき、照度を、照度計(CRC社製UV Light MEASUREMODEL UV-M02)を用い、UV-35のセンサーを用い測定すると、照度が60.0mW/cmであった。
<電圧保持率(VHR)の測定>
 上記の<UV照射>の方法で処理したツイストネマティック液晶セルの電圧保持率の測定は、90℃の温度下で4Vの電圧を60μs間印加し、16.67msec後の電圧を測定し、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として計算した。なお、電圧保持率の測定には東陽テクニカ社製のVHR-1電圧保持率測定装置を使用した。
 実施例1にて作製したセルの評価を行ったところ、電圧保持率は47%であった。
(実施例14~16及び比較例2)
 実施例13と同一の方法で、それぞれ、表2に示す液晶配向処理剤、及び上記P-6からなるポリマー溶液を用いて、ツイストネマティック液晶セルを作製した。かかる各液晶セルについて、RDC改善時間、及び、UV処理後のVHRを評価した。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
(実施例17~24及び比較例3、4)
 上記実施例13~16と同一の方法で、それぞれ、ツイストネマティック液晶セルを作製した。作製した各液晶セルについて、RDC改善時間、及び、ラビング耐性を評価した。結果を表3に示す。
 なお、ラビング耐性評価は、以下のようにして評価した。
<ラビング耐性評価>
 ラビング耐性の検証試験として押し込み量を0.5mmに変えた条件でラビングし、膜表面を共焦点レーザー顕微鏡にて観察した。評価は以下のように行った。
   ○:削れカスが観察されない。
   ×:削れカスが観察される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 本発明の液晶配向処理剤は、直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間を短くでき、紫外線耐性を向上させ、削れ特性を低減しない効果を有するので、TN素子、STN素子、TFT液晶素子、更には、垂直配向型の液晶表示素子などにおける液晶配向膜を形成させるために広く有用である。
 なお、2011年5月26日に出願された日本特許出願2011-118371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 (8)

  1.  ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体と、下記式[1]にて表される化合物(式中、R1は水素原子又はビニル基を、nは0~2の整数を表す)と、を含有することを特徴とする液晶配向処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  2.  式[1]で表される化合物が、ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体100質量部に対して、0.1~10質量部含有される、請求項1に記載の液晶配向処理剤。
  3.  式[1]のRがビニル基である、請求項1又は2に記載の液晶配向処理剤。
  4.  式[1]で表される化合物が、下記のM1、M2、M3、又はM4である請求項1~3のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  5.  固形分を0.5~10質量%含有する請求項1~4のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
  6.  請求項1~5のいずれかに記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
  7.  請求項6に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
  8.  下記式[2]にて表される化合物(式中、nは0~2の整数を表す)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108503388B (zh) * 2018-04-18 2021-05-25 广西欧神诺陶瓷有限公司 一种自清洁陶瓷砖及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321687A (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置及び画像形成方法
JP2011090220A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2969412B2 (ja) * 1992-07-24 1999-11-02 日立化成工業株式会社 液晶配向膜,これを有する液晶挟持基板及び液晶表示素子
WO2001002466A1 (fr) * 1999-06-30 2001-01-11 Nissan Chemical Industries, Ltd. Derive diaminobenzene, polyimide obtenu a partir dudit derive, et film d'orientation pour cristaux liquides
JP2004524393A (ja) * 2001-01-02 2004-08-12 ザ ユニバーシティ オブ アクロン ポリイミドlcd配向膜
US7303792B2 (en) * 2002-12-11 2007-12-04 Nissan Chemical Industries, Ltd. Diaminobenzene derivative, polyimide precursor and polyimide obtained therefrom, and aligning agent for liquid crystal
JP2006151817A (ja) * 2004-10-25 2006-06-15 Yamaguchi Univ 新規ジアミノ芳香族カルボニル化合物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321687A (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置及び画像形成方法
JP2011090220A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置

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