WO2015072554A1 - 液晶配向剤及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
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- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
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- C08G73/1078—Partially aromatic polyimides wholly aromatic in the diamino moiety
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- C09D179/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09D161/00 - C09D177/00
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- C09D179/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal alignment agent used in the production of a liquid crystal display element, a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent, and a liquid crystal display element using the liquid crystal alignment film.
- a liquid crystal display element is known as a lightweight, thin, and low power consumption display device.
- high-definition liquid crystal display elements for mobile phones and tablet terminals which have rapidly expanded their market share, have made remarkable developments that require high display quality.
- a liquid crystal display element is configured by sandwiching a liquid crystal layer between a pair of transparent substrates provided with electrodes.
- an organic film made of an organic material is used as the liquid crystal alignment film so that the liquid crystal is in a desired alignment state between the substrates. That is, the liquid crystal alignment film is a constituent member of the liquid crystal display element, and is formed on a surface of the substrate that holds the liquid crystal in contact with the liquid crystal, and plays a role of aligning the liquid crystal in a certain direction between the substrates.
- the pretilt angle of the liquid crystal can be controlled by the liquid crystal alignment film.
- a method of increasing the pretilt angle by mainly selecting a polyimide structure (see Patent Document 1) and a method of decreasing the pretilt angle (see Patent Document 2) are known.
- liquid crystal display elements have been used for mobile applications such as smartphones and mobile phones.
- a so-called narrow frame is required in which the width of the sealant used for bonding the substrates of the liquid crystal display elements is narrower than in the past.
- the application position of the sealant used for manufacturing the liquid crystal display element is applied to the position in contact with the end of the liquid crystal alignment film or the upper part of the liquid crystal alignment film.
- polyimide since polyimide has no or few polar groups, there is a problem that a covalent bond is not formed between the sealing agent and the liquid crystal alignment film surface, resulting in insufficient adhesion between the substrates.
- the main object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning agent that can improve the adhesion between the liquid crystal aligning film and the sealing agent or the substrate without deteriorating the liquid crystal aligning property and electrical characteristics.
- the liquid crystal aligning agent characterized by containing the following (A) component, (B) component, and an organic solvent.
- A) Component At least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor having a structural unit represented by the following formula (1) and an imidized polymer of the polyimide precursor.
- B) Component A compound having a hydroxyalkylamide group.
- X 1 is a tetravalent organic group
- Y 1 is a divalent organic group.
- R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- a 1 and A 2 are Each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and these groups have a substituent. May be good.
- R 2 and R 3 are Each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, and these groups may have a substituent. (At least one of R 2 and R 3 has a hydroxy group as a substituent.)
- X 1 is at least one structure selected from the group consisting of the following formulas (X-1) to (X-14).
- R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkenyl group, or a phenyl group.
- X 1 is at least one structure selected from the group consisting of the following formulas (X1-1) and (X1-2).
- Y 1 is at least one structure selected from the group consisting of the following formulas (5) and (6).
- R 12 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 30 carbon atoms
- R 13 is a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms
- a is 1 to 4
- R 14 is a single bond, —O—, —S—, —NR 15 —, An amide bond, an ester bond, a urea bond, or a divalent organic group having 1 to 40 carbon atoms
- R 15 is a hydrogen atom or a methyl group.
- the liquid crystal aligning agent of the present invention By using the liquid crystal aligning agent of the present invention, the adhesion between the sealing agent and the liquid crystal aligning film is improved, and the occurrence of display unevenness near the frame of the liquid crystal display element can be suppressed under high temperature and high humidity conditions. Can be obtained.
- the liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film of the present invention can solve the display unevenness in the vicinity of the frame by increasing the adhesiveness between the sealant and the liquid crystal alignment film, and can be a large-screen and high-definition liquid crystal display.
- the liquid crystal aligning agent of the present invention it is possible to achieve the above-mentioned problems without deteriorating the liquid crystal alignment properties and electrical characteristics.
- the component (A) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor having a structural unit represented by the following formula (1) and an imidized polymer of the polyimide precursor.
- the polymer is at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor having a structural unit represented by the following formula (1) and an imidized polymer of the polyimide precursor. The polymer.
- X 1 is a tetravalent organic group
- Y 1 is a divalent organic group.
- R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- a 1 and A 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and these groups are substituted It may have a group.
- alkyl group for R 1 examples include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, and n-pentyl group.
- Etc. From the viewpoint of ease of imidization by heating, R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- X 1 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative, and its structure is not particularly limited. Two or more kinds of X 1 may be mixed in the polyimide precursor. Specific examples of X 1 include the structures of the following formulas (X-1) to (X-44).
- R 8 to R 11 in the formula (X-1) are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group, or phenyl. It is a group.
- R 8 to R 11 have a bulky structure, the liquid crystal orientation may be lowered, so a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group is more preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable.
- X 1 is preferably a structure selected from (X-1) to (X-14) from the viewpoint of availability of monomers. Since the reliability of the obtained liquid crystal alignment film can be further improved, the structure of X 1 is a structure consisting only of an aliphatic group such as (X-1) to (X-7) and (X-10). And the structure represented by (X-1) is more preferable. Further, in order to show good liquid crystal alignment, the structure of X 1 is more preferably the following formula (X1-1) or (X1-2). A preferred ratio of the structure selected from the above (X-1) to (X-14) is 20 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, further preferably 80 mol% or more of the entire X 1. .
- a 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an optionally substituted carbon atom having 2 to Or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms which may have a substituent.
- the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a t-butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a bicyclohexyl group.
- alkenyl group examples include those in which one or more CH 2 —CH 2 structures present in the above alkyl group are replaced with a CH ⁇ CH structure, and more specifically, vinyl groups, allyl groups, 1- Examples include propenyl group, isopropenyl group, 2-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, 2-hexenyl group, cyclopropenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group and the like.
- Alkynyl groups include those in which one or more CH 2 —CH 2 structures present in the alkyl group are replaced with C ⁇ C structures, and more specifically, ethynyl groups, 1-propynyl groups, 2 -Propynyl group and the like.
- the above alkyl group, alkenyl group, and alkynyl group may have a substituent, and may further form a ring structure by the substituent.
- forming a ring structure with a substituent means that the substituents or a substituent and a part of the mother skeleton are bonded to form a ring structure.
- substituents include halogen groups, hydroxyl groups, thiol groups, nitro groups, aryl groups, organooxy groups, organothio groups, organosilyl groups, acyl groups, ester groups, thioester groups, phosphate ester groups, amide groups, alkyls. Group, alkenyl group, alkynyl group and the like.
- halogen group as a substituent examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
- a phenyl group is mentioned as an aryl group which is a substituent. This aryl group may be further substituted with the other substituent described above.
- the organooxy group as a substituent can have a structure represented by —O—R. R may be the same or different, and examples thereof include the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and aryl group described above. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- organooxy group examples include methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group and the like.
- the organothio group as a substituent can have a structure represented by —S—R.
- R include the aforementioned alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group and the like. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- Specific examples of the organothio group include a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group, a butylthio group, a pentylthio group, a hexylthio group, a heptylthio group, and an octylthio group.
- the organosilyl group as a substituent can have a structure represented by —Si— (R) 3 .
- R may be the same or different, and examples thereof include the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and aryl group described above. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- Specific examples of the organosilyl group include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a tripropylsilyl group, a tributylsilyl group, a tripentylsilyl group, a trihexylsilyl group, a pentyldimethylsilyl group, and a hexyldimethylsilyl group.
- the acyl group as a substituent can have a structure represented by —C (O) —R.
- R include the alkyl groups, alkenyl groups, and aryl groups described above. These Rs may be further substituted with the substituent described above. Specific examples of the acyl group include formyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, isobutyryl group, valeryl group, isovaleryl group, benzoyl group and the like.
- As the ester group which is a substituent a structure represented by —C (O) O—R or —OC (O) —R can be shown. Examples of R include the aforementioned alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group and the like. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- the thioester group which is a substituent can have a structure represented by —C (S) O—R or —OC (S) —R.
- R include the aforementioned alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group and the like. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- the phosphate group which is a substituent can have a structure represented by —OP (O) — (OR) 2 .
- R may be the same or different, and examples thereof include the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and aryl group described above. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- Examples of the substituent amide group include —C (O) NH 2 , —C (O) NHR, —NHC (O) R, —C (O) N (R) 2 , —NRC (O) R.
- the structure represented by can be shown.
- the R may be the same or different, and examples thereof include the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and aryl group described above. These Rs may be further substituted with the substituent described above.
- Examples of the aryl group as a substituent include the same aryl groups as described above. This aryl group may be further substituted with the other substituent described above.
- Examples of the alkyl group as a substituent include the same alkyl groups as described above. This alkyl group may be further substituted with the other substituent described above.
- alkenyl group as a substituent examples include the same alkenyl groups as described above. This alkenyl group may be further substituted with the other substituent described above.
- alkynyl group that is a substituent examples include the same alkynyl groups as described above. This alkynyl group may be further substituted with the other substituent described above.
- the reactivity of the amino group and the liquid crystal orientation may be lowered.
- a 1 and A 2 a hydrogen atom or a carbon atom that may have a substituent is 1
- An alkyl group of 1 to 5 is more preferable, and a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group is particularly preferable.
- Y 1 is a divalent organic group derived from diamine, and its structure is not particularly limited. Specific examples of the structure of Y 1 include the following (Y-1) to (Y-118).
- n are each an integer of 1 to 11, and m + n is an integer of 2 to 12.
- h is an integer of 1 to 3.
- j is an integer from 0 to 3.
- the structure of Y 1 is more preferably at least one structure selected from the group consisting of the following formulas (5) and (6) from the viewpoint of liquid crystal alignment properties and pretilt angle of the obtained liquid crystal alignment film.
- R 12 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 30 carbon atoms
- R 13 is a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms.
- a is an integer of 1 to 4, and when a is 2 or more, (R 12 -R 13 ) may be the same as or different from each other.
- R 14 in Formula (6) is a single bond, —O—, —S—, —NR 15 —, an amide bond, an ester bond, a urea bond, or a divalent organic group having 1 to 40 carbon atoms, R 15 is a hydrogen atom or a methyl group.
- Y 1 represented by the formulas (5) and (6)
- a highly linear structure can enhance the alignment of the liquid crystal when the liquid crystal alignment film is used.
- the proportion of the above structure that can enhance the liquid crystal orientation is preferably 20 mol% or more of Y 1 as a whole, more preferably 60 mol% or more, and further preferably 80 mol% or more. Usually, it is preferably 90 mol% or less.
- Y 1 may have a long-chain alkyl group, an aromatic ring, an aliphatic ring, a steroid skeleton, or a combination of these in the side chain. preferable. Examples of such Y 1 include (Y-76) to (Y-97).
- the proportion of the above structure for increasing the pretilt angle is preferably 1 to 30 mol%, more preferably 1 to 20 mol% of the entire Y 1 .
- the polyimide precursor used in the present invention is obtained by a reaction between a diamine component and a tetracarboxylic acid derivative, and examples thereof include polyamic acid and polyamic acid ester.
- the component (B) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is a compound having a hydroxyalkylamide group.
- the component (B) has a hydroxyalkylamide group, other structures are not particularly limited, but from the viewpoint of availability, a preferred example includes a compound represented by the following formula (2). .
- X 2 is an n-valent organic group containing an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group. n is an integer of 2 to 6.
- R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an optionally substituted alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, or An alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms which may have a substituent. Further, at least one of R 2 and R 3 represents a hydrocarbon group substituted with a hydroxy group.
- X 2 (2) directly attached to atoms in a carbonyl group, it is preferable from the viewpoint of the liquid crystal orientation is a carbon atom, which do not form an aromatic ring.
- X 2 in the formula (2) is preferably an aliphatic hydrocarbon group and more preferably 1 to 10 carbon atoms from the viewpoint of liquid crystal alignment and solubility.
- n is preferably 2 to 4 from the viewpoint of solubility.
- R 2 and R 3 are preferably a structure represented by the following formula (3) from the viewpoint of reactivity, and a structure represented by the following formula (4) More preferably.
- R 4 to R 7 are each independently a hydrocarbon group substituted with a hydrogen atom, a hydrocarbon group, or a hydroxy group.
- component (B) include the following compounds.
- the content of the component (B) is preferably 0.1 to 20% by mass and more preferably 1 to 10% by mass with respect to the component (A).
- the polyamic acid which is a polyimide precursor used in the present invention can be produced by the following method. Specifically, tetracarboxylic dianhydride and diamine are reacted in the presence of a solvent at ⁇ 20 to 150 ° C., preferably 0 to 50 ° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 12 hours. Can be synthesized.
- the reaction of the diamine component and the tetracarboxylic acid component is usually performed in a solvent.
- the solvent used at that time is not particularly limited as long as the produced polyimide precursor is soluble. Although the specific example of the solvent used for reaction below is given, it is not limited to these examples.
- N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, or 1,3-dimethyl-imidazolidinone Can be mentioned.
- the solubility of the polyimide precursor is high, it is represented by methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, or the following formulas [D-1] to [D-3]. Can be used.
- D 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
- D 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
- D-3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the concentration of the polyamic acid polymer in the reaction system is preferably from 1 to 30% by mass, and more preferably from 5 to 20% by mass, from the viewpoint that polymer precipitation is unlikely to occur and a high molecular weight product is easily obtained.
- the polyamic acid obtained as described above can be recovered by precipitating the polymer by pouring into the following poor solvent while thoroughly stirring the reaction solution. In addition, by performing precipitation several times, washing with a poor solvent, and then drying at normal temperature or heat, a purified polyamic acid powder can be obtained.
- a poor solvent is not specifically limited, Water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, toluene etc. are mentioned.
- the polyamic acid ester which is a polyimide precursor used in the present invention can be produced by the following production method (1), (2) or (3).
- a polyamic acid ester can be manufactured by esterifying the polyamic acid manufactured as mentioned above. Specifically, it is produced by reacting a polyamic acid and an esterifying agent in the presence of a solvent at ⁇ 20 to 150 ° C., preferably 0 to 50 ° C. for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours. can do.
- the esterifying agent is preferably one that can be easily removed by purification, and N, N-dimethylformamide dimethyl acetal, N, N-dimethylformamide diethyl acetal, N, N-dimethylformamide dipropyl acetal, N, N-dimethylformamide Dineopentyl butyl acetal, N, N-dimethylformamide di-t-butyl acetal, 1-methyl-3-p-tolyltriazene, 1-ethyl-3-p-tolyltriazene, 1-propyl-3-p -Tolyltriazene, 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride and the like.
- the addition amount of the esterifying agent is preferably 2 to 6 molar equivalents, more preferably 2 to 2.5 molar equivalents, per 1 mol of the polyamic acid repeating unit.
- the solvent examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, or 1,3-dimethyl-imidazo Lysinone is mentioned.
- the solvent solubility of the polyimide precursor is high, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, or the above formulas [D-1] to [D-3]
- the indicated solvents can be used.
- solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if it is a solvent which does not melt
- the solvent used in the above reaction is preferably N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or ⁇ -butyrolactone in view of polymer solubility. These may be used alone or in combination of two or more. Good.
- the concentration at the time of production is preferably 1 to 30% by mass and more preferably 5 to 20% by mass from the viewpoint that polymer precipitation is unlikely to occur and a high molecular weight product is easily obtained.
- tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine are ⁇ 20 to 150 ° C., preferably 0 to 50 ° C. in the presence of a base and a solvent. It can be produced by reacting at 30 ° C. for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours.
- a base pyridine, triethylamine, 4-dimethylaminopyridine and the like can be used, but pyridine is preferable because the reaction proceeds gently.
- the amount of the base added is preferably 2 to 4 times mol, preferably 2.5 to 3 times the amount of tetracarboxylic acid diester dichloride, from the viewpoint of easy removal and high molecular weight. Mole is more preferred.
- the solvent used in the above reaction is preferably N-methyl-2-pyrrolidone or ⁇ -butyrolactone in view of the solubility of the monomer and polymer, and these may be used alone or in combination.
- the polymer concentration at the time of production is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, from the viewpoint that polymer precipitation is unlikely to occur and a high molecular weight product is easily obtained.
- the solvent used for the production of the polyamic acid ester is preferably dehydrated as much as possible, and it is preferable to prevent mixing of outside air in a nitrogen atmosphere.
- tetracarboxylic acid diester and diamine are 0 to 150 ° C., preferably 0 to 100 ° C. in the presence of a condensing agent, a base, and an organic solvent. In the above, it can be produced by reacting for 30 minutes to 24 hours, preferably 3 to 15 hours.
- Condensation agents include triphenyl phosphite, dicyclohexylcarbodiimide, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, N, N′-carbonyldiimidazole, dimethoxy-1,3,5-triazinyl Methylmorpholinium, O- (benzotriazol-1-yl) -N, N, N ′, N′-tetramethyluronium tetrafluoroborate, O- (benzotriazol-1-yl) -N, N, N ′, N′-tetramethyluronium hexafluorophosphate, (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazolyl) phosphonate diphenyl, and the like can be used.
- the addition amount of the condensing agent is preferably 2 to 3 times by mole, more preferably 2 to 2.5 times by mole with
- tertiary amines such as pyridine and triethylamine can be used.
- the amount of the base added is preferably 2 to 4 times the mol of the diamine component from the viewpoint that it can be easily removed and a high molecular weight product can be easily obtained.
- the reaction proceeds efficiently by adding a Lewis acid as an additive.
- the Lewis acid lithium halides such as lithium chloride and lithium bromide are preferable.
- the addition amount of the Lewis acid is preferably 0 to 1.0 times mol, more preferably 0 to 0.5 times mol based on the diamine component.
- the production method (1) or (2) is particularly preferable.
- the polyamic acid ester solution obtained as described above can be polymerized by being poured into the following poor solvent while being well stirred. Precipitation is performed several times, washed with a poor solvent, and then dried at room temperature or by heating to obtain a purified polyamic acid ester powder.
- a poor solvent is not specifically limited, Water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, toluene etc. are mentioned.
- the polyimide used in the present invention can be produced by imidizing the aforementioned polyamic acid ester or polyamic acid.
- chemical imidization in which a basic catalyst is added to a polyamic acid solution obtained by dissolving the polyamic acid ester solution or the polyamic acid ester resin powder in a solvent is simple.
- Chemical imidization is preferable because the imidization reaction proceeds at a relatively low temperature and the molecular weight of the polymer is unlikely to decrease during the imidization process.
- Chemical imidation can be performed by stirring the polyamic acid ester to be imidized in the presence of a basic catalyst in a solvent.
- the solvent used at the time of the polymerization reaction mentioned above can be used.
- the basic catalyst include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine and the like. Of these, triethylamine is preferred because it has sufficient basicity to allow the reaction to proceed.
- the temperature for carrying out the imidization reaction is ⁇ 20 to 140 ° C., preferably 0 to 100 ° C., and the reaction time is 1 to 100 hours, preferably 1 to 5 hours.
- the amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 mol times, preferably 2 to 20 mol times the amic acid ester group.
- the imidation rate of the obtained polymer can be controlled by adjusting the amount of catalyst, temperature, reaction time and the like. Since the added catalyst or the like remains in the solution after the imidation reaction, the obtained imidized polymer is recovered by the means described below, and redissolved with a solvent, and the liquid crystal aligning agent of the present invention. It is preferable that
- Chemical imidation which adds a catalyst to the solution of the said polyamic acid obtained by reaction of a diamine component and tetracarboxylic dianhydride is simple.
- Chemical imidization is preferable because the imidization reaction proceeds at a relatively low temperature and the molecular weight of the polymer is unlikely to decrease during the imidization process.
- Chemical imidation can be performed by stirring the polyamic acid to be imidized in a solvent in the presence of a basic catalyst and an acid anhydride.
- a solvent the solvent used at the time of the polymerization reaction mentioned above can be used.
- Examples of the basic catalyst include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine and the like. Of these, pyridine is preferable because it has an appropriate basicity for proceeding with the reaction.
- Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. Among them, use of acetic anhydride is preferable because purification after completion of the reaction is facilitated.
- the temperature for carrying out the imidization reaction is ⁇ 20 to 140 ° C., preferably 0 to 100 ° C., and the reaction time is 1 to 100 hours, preferably 1 to 5 hours.
- the amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 mol times, preferably 2 to 20 mol times the amount of the amic acid group, and the amount of the acid anhydride is 1 to 50 mol times of the amic acid group, preferably 3 to 30 mole times.
- the imidation rate of the obtained polymer can be controlled by adjusting the amount of catalyst, temperature, reaction time and the like.
- an imidization accelerator can be used in the imidation reaction of polyamic acid ester or polyamic acid.
- D in the above formulas (B-1) to (B-17) is each independently a tert-butoxycarbonyl group or a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group.
- a plurality of D present in the formulas (B-14) to (B-17) may be the same as or different from each other.
- the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferable.
- the polyimide solution obtained as described above can be polymerized by pouring into the following poor solvent while stirring well. Precipitation is performed several times, washed with a poor solvent, and then dried at room temperature or by heating to obtain a purified polyamic acid ester powder.
- the poor solvent is not particularly limited, and examples thereof include methanol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, and benzene.
- the liquid crystal aligning agent used in the present invention is at least one polymer selected from the group consisting of the polyimide precursor as the component (A) and an imidized polymer of the polyimide precursor (hereinafter referred to as a heavy polymer having a specific structure). And a compound having a hydroxyalkylamide group as the component (B) are in the form of a solution dissolved in a solvent.
- the molecular weight of the specific structure polymer is preferably 2,000 to 500,000 in terms of weight average molecular weight, more preferably 5,000 to 300,000, and still more preferably 10,000 to 100,000.
- the number average molecular weight is preferably 1,000 to 250,000, more preferably 2,500 to 150,000, and still more preferably 5,000 to 50,000.
- the concentration of the polymer in the liquid crystal aligning agent of the present invention can be appropriately changed depending on the setting of the thickness of the coating film to be formed, but from the point of forming a uniform and defect-free coating film, 1
- the content is preferably at least 10% by mass, and is preferably 10% by mass or less from the viewpoint of storage stability of the solution. Particularly preferred is 3 to 6.5% by mass.
- the solvent (also referred to as a good solvent) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is not particularly limited as long as the specific structure polymer is uniformly dissolved.
- N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, or ⁇ -butyrolactone is preferably used.
- a solvent represented by the above formula [D-1] to formula [D-3] it is preferable to use a solvent represented by the above formula [D-1] to formula [D-3].
- the good solvent in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 20 to 99% by mass of the whole solvent contained in the liquid crystal aligning agent. Of these, 20 to 90% by mass is preferable. More preferred is 30 to 80% by mass.
- the liquid crystal aligning agent of the present invention uses a solvent (also referred to as a poor solvent) that improves the coating properties and surface smoothness of the liquid crystal aligning film when the liquid crystal aligning agent is applied.
- a solvent also referred to as a poor solvent
- it can be used.
- a poor solvent is given to the following, it is not limited to these examples.
- ethanol isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, isopentyl alcohol, tert-pentyl alcohol, 3-methyl-2-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol 2-heptanol, 3-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, cyclohexanol, 1-methylcyclohexanol, 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol, 1,2- Etanji 1,2-propanediol, 1,3-propaned
- 1-hexanol, cyclohexanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether or dipropylene glycol dimethyl ether is preferably used.
- the poor solvent is preferably 1 to 80% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent, more preferably 10 to 80% by mass, and even more preferably 20 to 70% by mass.
- a polymer other than the polymer described in the present invention the electrical properties such as dielectric constant and conductivity of the liquid crystal aligning film Dielectric or conductive material for changing characteristics, silane coupling agent for improving adhesion between liquid crystal alignment film and substrate, crosslinkability for increasing hardness and density of liquid crystal alignment film
- an imidization accelerator for the purpose of efficiently proceeding imidization by heating of the polyimide precursor may be added.
- the liquid crystal alignment film of the present invention is a film obtained by applying the liquid crystal aligning agent to a substrate, drying and baking.
- the substrate to which the liquid crystal aligning agent of the present invention is applied is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and a plastic substrate such as a glass substrate, a silicon nitride substrate, an acrylic substrate, or a polycarbonate substrate can be used. Further, it is preferable to use a substrate on which an ITO electrode or the like for driving liquid crystal is formed from the viewpoint of simplification of the process.
- an opaque material such as a silicon wafer can be used as long as only one substrate is used. In this case, a material that reflects light, such as aluminum, can be used.
- Examples of the method for applying the liquid crystal aligning agent of the present invention include a spin coating method, a printing method, and an ink jet method.
- Arbitrary temperature and time can be selected for the drying and baking steps after applying the liquid crystal aligning agent of the present invention.
- it is dried at 50 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C. for 1 to 10 minutes, preferably 2 to 5 minutes, and then 150 to 300 ° C., preferably Is baked at 200 to 240 ° C. for 5 to 120 minutes, preferably 10 to 30 minutes.
- the thickness of the coating film after firing is not particularly limited, but if it is too thin, the reliability of the liquid crystal display element may be lowered, so it is 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm.
- Examples of a method for aligning the obtained liquid crystal alignment film include a rubbing method and a photo-alignment processing method.
- the rubbing process can be performed using an existing rubbing apparatus.
- Examples of the material of the rubbing cloth at this time include cotton, nylon, and rayon.
- As the conditions for rubbing treatment generally, conditions of a rotational speed of 300 to 2000 rpm, a feed speed of 5 to 100 mm / s, and a pushing amount of 0.1 to 1.0 mm are used. Thereafter, the residue generated by rubbing is removed by ultrasonic cleaning using pure water or alcohol.
- the surface of the coating film is irradiated with radiation deflected in a certain direction, and in some cases, a heat treatment is performed at a temperature of 150 to 250 ° C. to impart liquid crystal alignment ability.
- a heat treatment is performed at a temperature of 150 to 250 ° C. to impart liquid crystal alignment ability.
- the radiation ultraviolet rays and visible rays having a wavelength of 100 to 800 nm can be used. Of these, ultraviolet rays having a wavelength of 100 to 400 nm are preferable, and ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 400 nm are particularly preferable.
- radiation may be irradiated while heating the coated substrate at 50 to 250 ° C.
- Dose of the radiation is preferably 1 ⁇ 10,000mJ / cm 2, particularly preferably 100 ⁇ 5,000mJ / cm 2.
- the liquid crystal alignment film produced as described above can stably align liquid crystal molecules in a certain direction.
- a higher extinction ratio of polarized ultraviolet light is preferable because higher anisotropy can be imparted.
- the extinction ratio of linearly polarized ultraviolet light is preferably 10: 1 or more, and more preferably 20: 1 or more.
- the film irradiated with polarized radiation may then be contact-treated with a solvent containing at least one selected from the group consisting of water and organic solvents.
- the solvent used for the contact treatment is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves a decomposition product generated by light irradiation.
- Specific examples include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, methyl lactate, diacetone alcohol, 3- Examples include methyl methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, propyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate and the like. Two or more of these solvents may be used in combination.
- At least one selected from the group consisting of water, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol and ethyl lactate is more preferable.
- Water, 2-propanol, or a mixed solvent of water and 2-propanol is particularly preferable.
- the contact treatment of the film irradiated with polarized radiation and the solution containing the solvent is performed by a method such that the film and the liquid are preferably in sufficient contact with each other, such as immersion treatment or spraying treatment. It is. Among them, a method of immersing in a solution containing a solvent, preferably for 10 seconds to 1 hour, more preferably for 1 to 30 minutes is preferable.
- the contact treatment may be performed at normal temperature or preferably at 10 to 80 ° C., more preferably at 20 to 50 ° C.
- a means for enhancing contact such as ultrasonic waves can be applied as necessary.
- rinsing with a low boiling point solvent such as water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, or drying is performed, or both. It's okay.
- the film subjected to the contact treatment with the solution containing the solvent may be heated at 150 ° C. or higher for the purpose of drying the solvent and reorienting the molecular chains in the film.
- the heating temperature is preferably 150 to 300 ° C. A higher temperature promotes reorientation of molecular chains.
- the heating temperature is more preferably 180 to 250 ° C., and particularly preferably 200 to 230 ° C. If the heating time is too short, there is a possibility that the effect of molecular chain reorientation may not be obtained. If it is too long, the molecular chain may be decomposed. 1 to 10 minutes is more preferable.
- the liquid crystal display element of this invention comprises the liquid crystal aligning film obtained by the manufacturing method of the said liquid crystal aligning film.
- a liquid crystal cell is produced by a known method, and a liquid crystal cell is used.
- This is a display element.
- a liquid crystal display element having a passive matrix structure will be described as an example. Note that an active matrix liquid crystal display element in which a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided in each pixel portion constituting the image display may be used.
- a transparent glass substrate is prepared, a common electrode is provided on one substrate, and a segment electrode is provided on the other substrate.
- These electrodes may be ITO electrodes, for example, and are patterned so as to display a desired image.
- an insulating film is provided on each substrate so as to cover the common electrode and the segment electrode.
- the insulating film can be, for example, a film made of SiO 2 —TiO 2 formed by a sol-gel method.
- the liquid crystal alignment film of the present invention is formed on each substrate.
- the other substrate is superposed on one substrate so that the alignment film surfaces face each other, and the periphery is bonded with a sealant.
- a spacer is usually mixed in the sealing material.
- spacers for controlling the substrate gap are also sprayed on the in-plane portion where no sealing material is provided. A part of the sealing material is provided with an opening that can be filled with liquid crystal from the outside.
- a liquid crystal material is injected into a space surrounded by two substrates and the sealing material through an opening provided in the sealing material. Thereafter, the opening is sealed with an adhesive.
- a vacuum injection method may be used, or a method utilizing capillary action in the atmosphere may be used.
- a polarizing plate is installed. Specifically, a pair of polarizing plates is attached to the surfaces of the two substrates opposite to the liquid crystal layer.
- the sealing agent for example, a resin having a reactive group such as an epoxy group, an acryloyl group, a (meth) acryloyl group, a hydroxyl group, an allyl group, or an acetyl group, which is cured by ultraviolet irradiation or heating is used. .
- a resin having a reactive group such as an epoxy group, an acryloyl group, a (meth) acryloyl group, a hydroxyl group, an allyl group, or an acetyl group, which is cured by ultraviolet irradiation or heating is used.
- a cured resin system having reactive groups of both an epoxy group and a (meth) acryloyl group.
- an inorganic filler may be blended for the purpose of improving adhesiveness and moisture resistance.
- the inorganic filler that can be used is not particularly limited. Specifically, spherical silica, fused silica, crystalline silica, titanium oxide, titanium black, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, calcium carbonate, magnesium carbonate, sulfuric acid. Barium, calcium sulfate, mica, talc, clay, alumina, magnesium oxide, zirconium oxide, aluminum hydroxide, calcium silicate, aluminum silicate, lithium aluminum silicate, zirconium silicate, barium titanate, glass fiber, carbon fiber, molybdenum disulfide, Examples include asbestos.
- spherical silica, fused silica, crystalline silica, titanium oxide, titanium black, silicon nitride, boron nitride, calcium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, mica, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, calcium silicate, or silicic acid Aluminum is mentioned.
- Two or more of the above inorganic fillers may be mixed and used.
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- GBL ⁇ -butyrolactone
- BCS butyl cellosolve
- IPA 2-propanol
- NEP N-ethyl-2-pyrrolidone
- PB propylene glycol monobutyl ether
- DA-2 represented by the following formula (DA-2)
- Compound DA-3 Compound DA-4 represented by the following formula (DA-3):
- DA-5 represented by the following formula (DA-4): p-phenylenediamine DA-6: 3, 5 -Diaminobenzoic acid
- DA-7 4,4'-diaminodiphenylmethane
- DA-8 4,4'-diaminodiphenylamine
- DA-9 1,3-bis (4-aminophenoxy) propane DA-10: 1,5- Bis (4-bis (4-aminophenoxy) propane DA-10: 1,5- Bis (4-bis (4-aminophenoxy) propane DA-10: 1,5- Bis
- DC-1 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride
- DC-2 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride
- DC-3 3 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride
- DC-4 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride
- DC-5 bicyclo [3.3.0] octane-2, 4,6,8-tetracarboxylic dianhydride
- DC-6 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride
- DC-7 pyromellitic anhydride
- DC-8 Compound represented by the following formula (DC-8)
- DE-1 Compound additive represented by the following formula (DE-1)
- A Compound represented by the following formula (Primid XL552 (manufactured by Emschemie) )
- the measuring method of each characteristic is as follows.
- [viscosity] The viscosity of the polyamic acid ester and the polyamic acid solution was measured using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The temperature was measured at 25 ° C.
- [Molecular weight] The molecular weights of the polyamic acid ester and the polyamic acid were measured by a GPC (room temperature gel permeation chromatography) device, and converted into a polyethylene glycol (polyethylene oxide) conversion value as a number average molecular weight (hereinafter, also referred to as Mn) and a weight average molecular weight (hereinafter, Mw) was calculated.
- Mn number average molecular weight
- Mw weight average molecular weight
- GPC device manufactured by Shodex (GPC-101) Column: manufactured by Shodex (series of KD803 and KD805) Column temperature: 50 ° C Eluent: N, N-dimethylformamide (as additives, lithium bromide-hydrate (LiBr ⁇ H 2 O) is 30 mmol / L (liter), phosphoric acid / anhydrous crystal (o-phosphoric acid) is 30 mmol / L, tetrahydrofuran (THF) is 10 ml / L) Flow rate: 1.0 ml / min Standard sample for preparing calibration curve: TSK standard polyethylene oxide (weight average molecular weight (Mw) of about 900,000, 150,000, 100,000, and 30,000) manufactured by Tosoh Corporation and Polymer Laboratories Polyethylene glycol manufactured (peak top molecular weight (Mp) of about 12,000, 4,000, and 1,000) was used. In order to avoid overlapping of peaks, the measurement was performed by mixing four types of 900,000,
- the imidation ratio of polyimide was measured as follows. 20 mg of polyimide powder was put into an NMR sample tube (NMR sampling tube standard, ⁇ 5 (manufactured by Kusano Kagaku)), and deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05 mass% TMS (tetramethylsilane) mixture) (0 .53 mL) was added and completely dissolved by sonication. This solution was measured for proton NMR at 500 MHz with an NMR measuring instrument (JNW-ECA500) (manufactured by JEOL Datum).
- the imidation rate is determined based on protons derived from structures that do not change before and after imidation as reference protons, and the peak integrated value of these protons and proton peaks derived from NH groups of amic acid appearing in the vicinity of 9.5 to 10.0 ppm. It calculated
- Imidization rate (%) (1 ⁇ ⁇ x / y) ⁇ 100
- x is a proton peak integrated value derived from NH group of amic acid
- y is a peak integrated value of reference proton
- ⁇ is one NH group proton of amic acid in the case of polyamic acid (imidation rate is 0%) Is the number ratio of the reference proton to.
- Example 1 In a 20 ml sample tube containing a stir bar, 11.00 g of the polyamic acid solution (PAA-1) obtained in Synthesis Example 1 was weighed, 5.00 g of NMP, 4.00 g of BCS, and N as an imidization accelerator. - ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine (0.15 g) and additive A (0.06 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. A1 was obtained. Using this liquid crystal aligning agent A1, a substrate for evaluating adhesion and a liquid crystal cell were prepared in the following procedure.
- PAA-1 polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 1 was weighed, 5.00 g of NMP, 4.00 g of BCS, and N as an imidization accelerator.
- Liquid crystal aligning agent A1 was apply
- Two substrates thus obtained were prepared, a 4 ⁇ m bead spacer was applied on the liquid crystal alignment film surface of one substrate, and then a sealing agent (XN-1500T, manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) was dropped. .
- a sealing agent (XN-1500T, manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) was dropped.
- bonding was performed so that the liquid crystal alignment film surface of the other substrate was inside, and the overlapping width of the substrates was 1 cm.
- the amount of the sealing agent dropped was adjusted so that the diameter of the sealing agent after bonding was 3 mm.
- the two substrates bonded together were fixed with a clip and then thermally cured at 150 ° C. for 1 hour to produce a substrate for adhesion evaluation.
- the substrate is fixed with a desktop precision universal testing machine (Shimadzu Corp., AGS-X 500N), and the edges of the upper and lower substrates are fixed. ) was measured.
- the substrate is a glass substrate having a size of 30 mm ⁇ 35 mm and a thickness of 0.7 mm.
- an IZO electrode having a solid pattern constituting a counter electrode as a first layer is formed.
- a SiN (silicon nitride) film formed by the CVD method is formed as the second layer.
- the second layer SiN film has a thickness of 500 nm and functions as an interlayer insulating film.
- a comb-like pixel electrode formed by patterning an IZO film as the third layer is arranged to form two pixels, a first pixel and a second pixel. ing.
- the size of each pixel is 10 mm long and about 5 mm wide.
- the first-layer counter electrode and the third-layer pixel electrode are electrically insulated by the action of the second-layer SiN film.
- the pixel electrode of the third layer has a comb-like shape configured by arranging a plurality of dog-shaped electrode elements whose central portion is bent.
- the width in the short direction of each electrode element is 3 ⁇ m, and the distance between the electrode elements is 6 ⁇ m. Since the pixel electrode forming each pixel is formed by arranging a plurality of bent-shaped electrode elements in the central portion, the shape of each pixel is not rectangular, but in the central portion like the electrode elements. It has a shape that bends and resembles a bold-faced koji.
- Each pixel is divided into upper and lower portions with a central bent portion as a boundary, and has a first region on the upper side of the bent portion and a second region on the lower side.
- the formation directions of the electrode elements of the pixel electrodes constituting them are different. That is, when the liquid crystal alignment direction of the liquid crystal alignment film described later is used as a reference, the electrode element of the pixel electrode is formed at an angle of + 10 ° in the first region of the pixel, and the electrode of the pixel electrode is formed in the second region of the pixel. The elements are formed at an angle of -10 °. That is, in the first region and the second region of each pixel, the directions of the rotation operation (in-plane switching) of the liquid crystal induced by the voltage application between the pixel electrode and the counter electrode are mutually in the substrate plane. It is comprised so that it may become a reverse direction.
- the liquid crystal aligning agent was apply
- coating After drying for 2 minutes on an 80 degreeC hotplate, it baked for 14 minutes in 230 degreeC hot-air circulation type oven, and formed the coating film with a film thickness of 100 nm.
- the coated surface was irradiated with 500 mJ / cm 2 of 254 nm ultraviolet light through a polarizing plate to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film.
- a coating film was similarly formed on a glass substrate having a columnar spacer having a height of 4 ⁇ m on which no electrode was formed as a counter substrate, and an orientation treatment was performed.
- Set the two substrates as a set print the sealant on the substrate, and bond the other substrate so that the liquid crystal alignment film faces and the alignment direction is 0 °, and then the sealant is cured.
- An empty cell was produced.
- Liquid crystal MLC-2041 manufactured by Merck & Co., Inc.
- the alignment state of the liquid crystal cell was observed with a polarizing microscope (Nikon Corporation, ECLIPSE E600WPOL).
- the rotation angle when the liquid crystal cell was rotated from the angle at which the second region of the first pixel became darkest to the angle at which the first region became darkest was calculated as an angle ⁇ .
- the second area was compared with the first area, and a similar angle ⁇ was calculated.
- the average value of the angle ⁇ values of the first pixel and the second pixel was calculated as the angle ⁇ of the liquid crystal cell.
- AC drive image sticking ⁇ was less than 0.1 and good, and more than that.
- Example 2 In a 20 ml sample tube containing a stir bar, 2.20 g of the polyamic acid solution (PAA-1) obtained in Synthesis Example 1 and 7.33 g of the polyamic acid solution (PAA-2) obtained in Synthesis Example 2 were weighed. 6.47 g of NMP, 4.00 g of BCS, 0.15 g of N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine as an imidization accelerator, And 0.06g of additive A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A2. Except for using this liquid crystal aligning agent A2, adhesion evaluation and AC drive image sticking evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
- Example 3 In a 20 ml sample tube containing a stir bar, 4.58 g of the polyimide solution (PI-1) obtained in Synthesis Example 4 and 4.58 g of the polyamic acid solution (PAA-4) obtained in Synthesis Example 5 were weighed. 6.83 g of NMP, 4.00 g of BCS, 0.15 g of N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine as an imidization accelerator, and 0.06g of additive A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A3.
- Example 1 A liquid crystal aligning agent B1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the additive A was not added. Except for using this liquid crystal aligning agent B1, adhesion evaluation and AC drive image sticking evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
- Example 3 A liquid crystal aligning agent B3 was obtained in the same manner as in Example 3 except that the additive A was not added. Except for using this liquid crystal aligning agent B3, adhesion evaluation and AC drive image sticking evaluation were performed in the same manner as in Example 3.
- Table 2 summarizes the composition of the components contained in the liquid crystal aligning agents obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
- the (mixing ratio) of the polyimide polymer represents the mixing ratio (% by mass) of each polymer.
- the (ratio) of the solvent represents the ratio (mass%) of each organic solvent to the whole polymer solution.
- (Phr) of the additive represents the additive content ratio (% by mass) relative to the solid content of the polymer.
- the unit of solid content concentration is the mass%.
- Table 3 summarizes the manufacturing conditions of the FFS drive liquid crystal cells in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. In Table 3, “-” represents unprocessed.
- Table 4 summarizes the evaluation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
- the obtained reaction solution was poured into 6600 mL of methanol while stirring, and the deposited precipitate was collected by filtration. Subsequently, the precipitate was washed 3 times with 6600 mL of methanol and twice with 2000 mL of methanol.
- the obtained resin powder was dried at 60 ° C. for 12 hours to obtain a polyimide resin powder (2).
- polyimide resin powder (2) obtained in a 200 mL Erlenmeyer flask containing a stir bar was weighed, 151.71 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved at 40 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere. A 12 mass% polyimide solution (PI-2) was obtained.
- polyimide powder (3) was washed with methanol and dried under reduced pressure at 100 ° C. to obtain a polyimide powder (3).
- the imidation ratio of this polyimide was 75%, the number average molecular weight was 16,800, and the weight average molecular weight was 44,300.
- 0.50 g of polyimide powder (3) was weighed, 11.3 g of NEP was added, and the mixture was stirred and dissolved at 70 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere.
- PB (7.52 g) was added and stirred at 40 ° C. for 4 hours to obtain a polyimide solution (PI-3).
- polyimide powder (5) was weighed, 18.3 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved at 70 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a polyimide solution (PI-5) having a solid content concentration of 12% by mass.
- carboxylic dianhydride DC-6 was slowly added in the form of 20.27 g (67.50 mmol) solid, the flask wall was washed with 10.00 g of NMP and reacted at 40 ° C. for 6 hours to obtain a polyamic acid solution. It was.
- the polyamic acid had a number average molecular weight of 10,200 and a weight average molecular weight of 23,600.
- 40.00 g of the polyamic acid solution obtained above was weighed into a 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a nitrogen introducing tube, 74.3 g of NMP was added, and 19.02 g (186.29 mmol) of acetic anhydride was added.
- 210.0 g of NMP was added to 140.0 g of the polyamic acid solution obtained above and diluted to prepare a polyamic acid solution having a solid concentration of 8.0% by mass, and 21.08 g of acetic anhydride and 8. 99 g was added and reacted at 50 ° C. for 2 hours for chemical imidization.
- the obtained polyimide solution was cooled to about room temperature and then poured into 1330 g of methanol, and the precipitate was separated by filtration.
- the polyimide powder (7) After wash
- the number average molecular weight of this polyimide was 10920, and the weight average molecular weight was 31108. Moreover, the imidation ratio was 85%.
- 11.0 g of the polyimide powder (7) obtained by the above operation is weighed, 80,7 g of GBL is added, and stirred and dissolved at 50 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere. As a result, a polyimide solution (PI-7) having a solid content concentration of 12.0% by mass was obtained.
- 240.0 g of NMP was added to 160.0 g of the polyamic acid solution obtained above and diluted to obtain a polyamic acid having a solid content concentration of 8.0% by mass.
- a solution was prepared, 22.26 g of acetic anhydride and 9.49 g of pyridine were added, and the mixture was reacted at 50 ° C. for 2 hours to imidize.
- the obtained polyimide solution was cooled to about room temperature and then poured into 1511 g of methanol, and the precipitate was separated by filtration. Then, after wash
- the number average molecular weight of this polyimide was 13306, and the weight average molecular weight was 35615. Further, the imidization ratio was 85%.
- 11.0 g of the polyimide powder (8) obtained by the above operation is weighed, 80,7 g of GBL is added, and stirred and dissolved at 50 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere. As a result, a polyimide solution (PI-8) having a solid concentration of 12.0% by mass was obtained.
- Example 4 ⁇ Example 4> 4.58 g of the polyimide solution (PI-1) obtained in Synthesis Example 4 and 4.58 g of the polyamic acid solution (PAA-6) obtained in Synthesis Example 20 were weighed, 6.83 g of NMP, and 4 BCS. 0.005 g, 0.15 g of N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine as an imidization accelerator, and 0.06 g of additive A were added at room temperature. For 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent A4.
- Example 5 3.67 g of the polyimide solution (PI-1) obtained in Synthesis Example 4 and 5.50 g of the polyamic acid solution (PAA-6) obtained in Synthesis Example 20 were weighed out, 6.83 g of NMP and 4 BCS. 0.005 g, 0.15 g of N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine as an imidization accelerator, and 0.06 g of additive A were added at room temperature. For 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent A5.
- Example 6 4.59 g of the polyimide solution (PI-2) obtained in Synthesis Example 12 and 4.57 g of the polyamic acid solution (PAA-6) obtained in Synthesis Example 20 were weighed out, 6.85 g of NMP, and 4 BCS. 0.005 g, 0.15 g of N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine as an imidization accelerator, and 0.06 g of additive A were added at room temperature. Was stirred for 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent A6.
- Example 7 9.17 g of the polyimide solution (PI-1) obtained in Synthesis Example 4 was weighed, 6.83 g of NMP, 4.00 g of BCS, and N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl as an imidization accelerator. ) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine (0.15 g) and additive A (0.06 g) were added, followed by stirring at room temperature for 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent A7.
- Example 8> 8.85 g of the polyimide solution (PI-1) obtained in Synthesis Example 12 was weighed, 7.15 g of NMP, 4.00 g of BCS, and N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl as an imidization accelerator. ) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine (0.15 g) and additive A (0.06 g) were added, followed by stirring at room temperature for 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent A7.
- Example 9> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent A9 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the additive B was added instead of the additive A.
- Example 10> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent A10 was obtained by the same method as in Example 5 except that the additive B was added instead of the additive A.
- Example 11 A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent A11 was obtained in the same manner as in Example 6 except that the additive B was added instead of the additive A.
- Example 12 Liquid crystal aligning liquid crystal aligning agent A12 was obtained by the same method as Example 7 except having added additive B instead of additive A.
- Example 13 A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent A13 was obtained in the same manner as in Example 8 except that the additive B was added instead of the additive A.
- Example 14 4.40 g of the polyamic acid ester solution (PAE-1) obtained in Synthesis Example 6 and 5.50 g of the polyamic acid solution (PAA-5) obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.52 g of NMP, GBL 5.58 g, 4.01 g BCS, 0.15 g N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine as an imidization accelerator, and additives 0.06g of A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A14.
- PAE-1 polyamic acid ester solution obtained in Synthesis Example 6
- PAA-5 polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.52 g of NMP, GBL 5.58 g, 4.01 g BCS, 0.15 g N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-h
- Example 15 4.41 g of the polyamic acid ester solution (PAE-2) obtained in Synthesis Example 7 and 5.49 g of the polyamic acid solution (PAA-5) obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.15 g as an imidization accelerator, and additives 0.06g of A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A15.
- PAE-2 polyamic acid ester solution obtained in Synthesis Example 7
- PAA-5 polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.15
- Example 16 4.42 g of the polyamic acid ester solution (PAE-3) obtained in Synthesis Example 8 and 5.49 g of the polyamic acid solution (PAA-5) obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.15 g as an imidization accelerator, and additives 0.06g of A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A16.
- PAE-3 polyamic acid ester solution obtained in Synthesis Example 8
- PAA-5 polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.15
- Example 17 > 4.42 g of the polyamic acid ester solution (PAE-4) obtained in Synthesis Example 9 and 5.50 g of the polyamic acid solution (PAA-5) obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.15 g as an imidization accelerator, and additives 0.06g of A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A17.
- PAE-4 polyamic acid ester solution obtained in Synthesis Example 9
- PAA-5 polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.
- Example 18 4.42 g of the polyamic acid ester solution (PAE-5) obtained in Synthesis Example 10 and 5.49 g of the polyamic acid solution (PAA-5) obtained in Synthesis Example 11 were weighed, 0.50 g of NMP, GBL 5.60 g, BCS 4.00 g, N- ⁇ - (9-fluorenylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine 0.15 g as an imidization accelerator, and additives 0.06g of A was added, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A16.
- Example 19 11.0 g of the polyamic acid ester solution (PAE-1) obtained in Synthesis Example 6 was weighed, 4.99 g of GBL, 4.02 g of BCS, and N- ⁇ - (9-fluorene as an imidization accelerator. Nylmethoxycarbonyl) -N- ⁇ -t-butoxycarbonyl-L-histidine (0.15 g) and additive A (0.06 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to obtain liquid crystal aligning agent A19.
- PAE-1 polyamic acid ester solution obtained in Synthesis Example 6
- ⁇ Comparative example 4> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B4 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 5> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B5 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 6> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B6 was obtained in the same manner as in Example 6 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 7> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B7 was obtained in the same manner as in Example 7 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 8> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B8 was obtained in the same manner as in Example 8 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 9> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B9 was obtained in the same manner as in Example 9 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 10> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B10 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 11> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B11 was obtained in the same manner as in Example 11 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 12> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B12 was obtained in the same manner as in Example 12 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 13> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B13 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the additive A was not added.
- a liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B14 was obtained in the same manner as in Example 14 except that the additive A was not added.
- a liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B15 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the additive C was added instead of the additive A.
- ⁇ Comparative Example 16> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B16 was obtained in the same manner as in Example 6 except that the additive C was added instead of the additive A.
- ⁇ Comparative Example 17> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B17 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the additive D was added instead of the additive A.
- ⁇ Comparative Example 18> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B18 was obtained in the same manner as in Example 6 except that the additive D was added instead of the additive A.
- Example 20 8.0 g of the polyamic acid solution (PAA-7) obtained in Synthesis Example 21 and 40.0 g of the polyamic acid solution (PAA-8) obtained in Synthesis Example 22 were weighed, and 31.7 g of NMP and BCS were measured. 20.0 g and 0.30 g of additive A were added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 4 hours to obtain liquid crystal aligning agent A20.
- the obtained liquid crystal aligning agent A20 was filtered through a 1.0 ⁇ m filter, spin-coated on a glass substrate with a transparent electrode, dried on a hot plate at 80 ° C. for 5 minutes, and then baked at 230 ° C. for 20 minutes. Thus, a polyimide film having a thickness of 100 nm was obtained.
- a sample substrate for adhesion evaluation was prepared in the same procedure as in Example 1, and the edge portions of the upper and lower substrates were fixed with a tabletop precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corp., AGS-X 500N). The pressure (N) at the time of peeling was measured by pushing from the upper part of the central part.
- Example 2 A substrate similar to that used in Example 1 was prepared, then dried on a hot plate at 50 ° C. for 5 minutes, and then baked at 230 ° C. for 20 minutes to form a 60 nm-thick coating film on each substrate. A membrane was obtained. The polyimide film is rubbed with a rayon cloth in a predetermined rubbing direction (roll diameter 120 mm, rotation speed 500 rpm, moving speed 30 mm / sec, pushing amount 0.3 mm), and then irradiated with ultrasonic waves in pure water for 1 minute. And dried at 80 ° C. for 10 minutes.
- the rubbing directions are combined so that they are antiparallel, the periphery is sealed leaving the liquid crystal injection port, and an empty cell with a cell gap of 3.8 ⁇ m is formed.
- a liquid crystal (MLC-2041, manufactured by Merck & Co., Inc.) was vacuum-injected into this empty cell at room temperature, and the injection port was sealed to obtain an anti-parallel alignment liquid crystal cell.
- the obtained liquid crystal cell constitutes an FFS mode liquid crystal display element. Thereafter, the obtained liquid crystal cell was heated at 120 ° C. for 1 hour and allowed to stand overnight before being used for each evaluation.
- Example 21 8.0 g of the polyamic acid solution (PAA-9) obtained in Synthesis Example 23 and 40.0 g of the polyamic acid solution (PAA-9) obtained in Synthesis Example 24 were weighed, and 31.7 g of NMP and BCS were measured. 20.0 g and 0.30 g of additive A were added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 4 hours to obtain liquid crystal aligning agent A21.
- ⁇ Comparative Example 19> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B19 was obtained in the same manner as in Example 20 except that the additive A was not added.
- a liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B20 was obtained in the same manner as in Example 21 except that the additive A was not added.
- a liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B21 was obtained in the same manner as in Example 20 except that the additive C was added instead of the additive A.
- ⁇ Comparative Example 22> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B22 was obtained in the same manner as in Example 21 except that the additive C was added instead of the additive A.
- ⁇ Comparative Example 23> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B23 was obtained in the same manner as in Example 20 except that the additive D was added instead of the additive A.
- ⁇ Comparative Example 24> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B24 was obtained in the same manner as in Example 21 except that the additive D was added instead of the additive A.
- Example 22 11.8 g of the polyimide solution (PI-3) obtained in Synthesis Example 13 and 8.3 g of the polyimide solution (PI-4) obtained in Synthesis Example 14 were weighed, and 12.5 g of PB and Additive A were added. 0.07g was added and it stirred at 40 degreeC for 4 hours, and obtained liquid crystal aligning agent A22.
- the obtained liquid crystal aligning agent A22 was filtered through a 1.0 ⁇ m filter, spin-coated on a glass substrate with a transparent electrode, and heated at 100 ° C. for 5 minutes on a hot plate and at 230 ° C. in a heat circulation clean oven. Heat treatment was performed for 30 minutes to obtain an ITO substrate with a polyimide liquid crystal alignment film having a film thickness of 100 nm.
- a sample substrate for adhesion evaluation was prepared in the same procedure as in Example 1, and the edge portions of the upper and lower substrates were fixed with a tabletop precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corp., AGS-X 500N). The pressure (N) at the time of peeling was measured by pushing from the upper part of the central part.
- the obtained liquid crystal aligning agent A22 was filtered through a 1.0 ⁇ m filter, and then a liquid crystal cell was prepared.
- This solution was spin-coated on the ITO surface of a substrate with 100 ⁇ 100 mm ITO electrodes (length 100 mm ⁇ width 100 mm, thickness 0.7 mm) washed with pure water and IPA, and then on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes. Then, heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes in a heat circulation clean oven to obtain an ITO substrate with a polyimide liquid crystal alignment film having a film thickness of 100 nm.
- Example 23 20.8 g of the polyimide solution (PI-5) obtained in Synthesis Example 15 was weighed, 1.3 g of NMP, 19.6 g of BCS and 0.13 g of additive A were added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. A liquid crystal aligning agent A23 was obtained.
- Example 24 5.0 g of the polyimide solution (PI-6) obtained in Synthesis Example 16 and 20.0 g of the polyamic acid solution (PAA-11) obtained in Synthesis Example 25 were weighed, 0.08 g of Additive A was added, It stirred at room temperature for 24 hours and obtained liquid crystal aligning agent A24.
- the obtained liquid crystal aligning agent A24 was filtered through a 1.0 ⁇ m filter, spin-coated on a glass substrate with a transparent electrode, dried on a hot plate at 80 ° C. for 60 seconds, and then IR (infrared ray at 220 ° C. ) Using an oven, baking was performed in a nitrogen atmosphere for 20 minutes to obtain an ITO substrate with a polyimide liquid crystal alignment film having a film thickness of 100 nm.
- a sample substrate for adhesion evaluation was prepared in the same procedure as in Example 1, and the edge portions of the upper and lower substrates were fixed with a tabletop precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corp., AGS-X 500N). The pressure (N) at the time of peeling was measured by pushing from the upper part of the central part.
- the obtained liquid crystal aligning agent A24 was filtered through a 1.0 ⁇ m filter, and then a liquid crystal cell was produced.
- This solution was spin-coated on the ITO surface of a 100 ⁇ 100 mm ITO electrode substrate (length 100 mm ⁇ width 100 mm, thickness 0.7 mm) washed with pure water and IPA, and heated on a hot plate at a temperature of 80 ° C. for 60 seconds. After drying, baking was performed in a nitrogen atmosphere using an IR (infrared) oven at 220 ° C. for 20 minutes to form a coating film having a thickness of 100 nm.
- IR infrared
- This coating surface was rubbed with a cotton cloth (YA-25C, manufactured by Yoshikawa) using a rubbing machine with a roll diameter of 120 mm under the conditions of a roll rotation speed of 1000 rpm, a roll traveling speed of 50 mm / sec, and an indentation amount of 0.4 mm, and liquid crystal alignment A substrate with a film was obtained.
- Prepare two ITO substrates with the obtained liquid crystal alignment film combine the two substrates with a 6 ⁇ m spacer so that the liquid crystal alignment film faces each other and the rubbing direction is perpendicular, and bond the periphery with a sealant An empty cell was produced.
- Example 25 64.2 g of the polyimide solution (PI-7) obtained in Synthesis Example 17 and 27.5 g of the polyimide solution (PI-8) obtained in Synthesis Example 18 were mixed, and further 23.8 g of GBL and NMP41 were added to this solution. 0.8 g, BCS 62.7 g and Additive A 0.66 g were added and stirred at 50 ° C. for 20 hours to obtain Liquid Crystal Alignment Agent A25.
- Example 26 5.0 g of the polyimide solution (PI-9) obtained in Synthesis Example 19 and 20.0 g of the polyamic acid solution (PAA-11) obtained in Synthesis Example 25 were weighed, 0.08 g of Additive A was added, It stirred at room temperature for 24 hours and obtained liquid crystal aligning agent A26.
- ⁇ Comparative Example 27> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B27 was obtained in the same manner as in Example 24 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative example 28> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B28 was obtained in the same manner as in Example 25 except that the additive A was not added.
- ⁇ Comparative Example 29> A liquid crystal alignment liquid crystal aligning agent B29 was obtained in the same manner as in Example 26 except that the additive A was not added.
- the liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention satisfies the adhesiveness (adhesiveness) with the sealant and the substrate, and also exhibits characteristics that are compatible with liquid crystal alignment and electrical characteristics.
- an IPS and FFS drive type liquid crystal display device comprising such a liquid crystal alignment film of the present invention, afterimages caused by the generated AC drive and display burn-in due to residual charges accumulated by a DC voltage are suppressed, and High seal adhesion. Therefore, it can be used in a wide range of liquid crystal display elements that require high display quality.
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Abstract
Description
液晶表示素子は、電極を備えた透明な一対の基板により液晶層を挟持して構成される。液晶表示素子では、液晶が基板間で所望の配向状態となるように、有機材料からなる有機膜が液晶配向膜として使用されている。すなわち、液晶配向膜は、液晶表示素子の構成部材であって、液晶を挟持する基板の液晶と接する面に形成され、その基板間で液晶を一定の方向に配向させるという役割を担っている。更には、液晶配向膜によって、液晶のプレチルト角を制御することができる。主にポリイミドの構造を選択することでプレチルト角を高くする方法(特許文献1参照)及び低くする方法(特許文献2参照)などが知られている。
本発明の主目的は、液晶配向性や電気特性を低下することなく、液晶配向膜とシール剤や基板との密着性を向上させることができる液晶配向剤を提供することである。
1.下記の(A)成分、(B)成分、及び有機溶剤を含有することを特徴とする液晶配向剤。
(A)成分: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。
(B)成分:ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物。
3.(B)成分が(A)成分に対して0.1~20質量%含有される、上記1又は2に記載の液晶配向剤。
4.(B)成分が下記式(2)で表される、上記1~3のいずれかに記載の液晶配向剤。
7.X2が、脂肪族炭化水素基である、上記1~6のいずれかに記載の液晶配向剤。
8.R2及びR3が、下記式(4)で表される化合物である、上記1~7のいずれかに記載の液晶配向剤。
14.上記1~12のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、波長100~400nmの偏光させた放射線を照射して得られる液晶配向膜。
15.焼成後の膜厚が5~300nmである上記13又は14に記載の液晶配向膜。
16.上記13~15のいずれかに記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
17.上記13~15のいずれかに記載の液晶配向膜を具備する横電界駆動型液晶表示素子。
さらに、本発明の液晶配向剤を用いることで、液晶配向性や電気特性を低下させることなく上述の課題を達成することが可能となる。
本発明の液晶配向剤に含まれる(A)成分は、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種類の重合体である。
R1は、水素原子、又は炭素数1~5のアルキル基である。
A1~A2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、又は炭素数2~10のアルキニル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
R1における上記アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基などが挙げられる。加熱によるイミド化のしやすさの観点から、R1は、水素原子、又はメチル基が好ましい。
得られる液晶配向膜の信頼性をさらに高めることができることから、X1の構造は、(X-1)~(X-7)及び(X-10)のような、脂肪族基のみからなる構造が好ましく、(X-1)で表される構造がより好ましい。更に、良好な液晶配向性を示すため、X1の構造としては、下記式(X1-1)又は(X1-2)がさらに好ましい。
上記アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t-ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基などが挙げられる。
アルキニル基としては、前記のアルキル基に存在する1つ以上のCH2-CH2構造をC≡C構造に置き換えたものが挙げられ、より具体的には、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基などが挙げられる。
置換基の例としては、ハロゲン基、水酸基、チオール基、ニトロ基、アリール基、オルガノオキシ基、オルガノチオ基、オルガノシリル基、アシル基、エステル基、チオエステル基、リン酸エステル基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等を挙げることができる。
置換基であるアリール基としては、フェニル基が挙げられる。このアリール基には前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるオルガノオキシ基としては、-O-Rで表される構造を示すことができる。Rは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには、前述した置換基がさらに置換していてもよい。オルガノオキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基などが挙げられる。
置換基であるオルガノシリル基としては、-Si-(R)3で表される構造を示すことができる。Rは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには、前述した置換基がさらに置換していてもよい。オルガノシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリブチルシリル基、トリペンチルシリル基、トリヘキシルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基などが挙げられる。
置換基であるエステル基としては、-C(O)O-R、又は-OC(O)-Rで表される構造を示すことができる。Rとしては、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには、前述した置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるリン酸エステル基としては、-OP(O)-(OR)2で表される構造を示すことができる。Rは同一でも異なってもよく、前述したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基などを例示することができる。これらのRには前述した置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアリール基としては、前述したアリール基と同じものを挙げることができる。このアリール基には、前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアルキル基としては、前述したアルキル基と同じものを挙げることができる。このアルキル基には、前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
置換基であるアルキニル基としては、前述したアルキニル基と同じものを挙げることができる。このアルキニル基には、前述した他の置換基がさらに置換していてもよい。
一般に、嵩高い構造を導入すると、アミノ基の反応性や液晶配向性を低下させる可能性があるため、A1及びA2としては、水素原子、又は置換基を有してもよい炭素数1~5のアルキル基がより好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基が特に好ましい。
aは1~4の整数であり、aが2以上の場合は、(R12-R13)は、互いに同一でも異なっていてもよい。
式(6)中のR14は、単結合、-O-、-S-、-NR15-、アミド結合、エステル結合、ウレア結合、又は炭素数1~40の2価の有機基であり、R15は、水素原子、又はメチル基である。
液晶配向性を高めることができる上記構造の割合としては、Y1全体の20モル%以上が好ましく、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上である。通常、好ましくは90モル%以下である。
プレチルト角を高くしたい場合の上記構造の割合としては、Y1全体の1~30モル%が好ましく、1~20モル%がより好ましい。
本発明に用いるポリイミド前駆体は、ジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体との反応により得られるものであり、ポリアミック酸やポリアミック酸エステル等が挙げられる。
本発明の液晶配向剤に含有される(B)成分は、ヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物である。(B)成分は、ヒドロキシアルキルアミド基を有していれば、その他の構造は特に限定されないが、入手性等の点から、好ましい例として、下記式(2)で表される化合物が挙げられる。
中でも、式(2)のX2中の、カルボニル基に直接結合する原子は、芳香環を形成していない炭素原子であることが液晶配向性の観点から好ましい。また、式(2)のX2は、液晶配向性及び溶解性の観点から、脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素数1~10であることがより好ましい。
式(2)中、nは、溶解性の観点から、2~4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、以下の方法により製造することができる。
具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、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。
また、ポリイミド前駆体の溶解性が高い場合は、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン又は下記の式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒を用いることができる。
反応系中におけるポリアミック酸ポリマーの濃度は、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点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。
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、下記貧溶媒に注入することで、ポリマー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、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る。
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)、(2)又は(3)の製法で製造することができる。
(1)ポリアミック酸から製造する場合
ポリアミック酸エステルは、前記のように製造されたポリアミック酸をエステル化することによって製造できる。具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を、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製造することができる。
上記の反応に用いる溶媒は、ポリマーの溶解性からN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、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。製造時の濃度は、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点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。
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を、塩基と溶媒の存在下で、-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製造することができる。
塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4-ジメチルアミノピリジンなどが使用できるが、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く、2.5~3倍モルがより好ましい。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを、縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で、0~150℃、好ましくは0~100℃において、30分~24時間、好ましくは3~15時間反応させることによって製造することができる。
縮合剤には、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などが使用できる。縮合剤の添加量は、テトラカルボン酸ジエステルに対して2~3倍モルが好ましく、2~2.5倍モルがより好ましい。
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、0~0.5倍モルがより好ましい。
上記3つのポリアミック酸エステルの製造方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、上記(1)又は上記(2)の製法が特に好ましい。
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下記貧溶媒に注入することで、ポリマー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、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る。
本発明に用いられるポリイミドは、前記した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。
化学的イミド化は、イミド化させたいポリアミック酸エステルを、溶媒中において塩基性触媒の存在下で、撹拌することにより行うことができる。溶媒としては、前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。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が挙げられる。中でもトリエチルアミンは反応を進行させるのに充分な塩基性を持つので好ましい。
塩基性触媒の量は、アミック酸エステル基の0.5~30モル倍、好ましくは2~20モル倍である。
得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間等を調節することで制御することができる。
イミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤とすることが好ましい。
化学的イミド化は、イミド化させたいポリアミック酸を、溶媒中において塩基性触媒と酸無水物の存在下で、攪拌することにより行うことができる。溶媒としては、前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。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る。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。また、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。
イミド化反応を行うときの温度は、-20~140℃、好ましくは0~100℃であり、反応時間は1~100時間、好ましくは1~5時間で行うことができる。
塩基性触媒の量は、アミック酸基の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、アミック酸基の1~50モル倍、好ましくは3~30モル倍である。得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間等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下記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、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、ベンゼン等が挙げられる。
本発明に用いられる液晶配向剤は、前記した(A)成分であ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種の重合体(以下、特定構造の重合体とする)、及び(B)成分であるヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物が、溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。
特定構造重合体の分子量は、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。
本発明の液晶配向剤に含有される溶媒(良溶媒ともいう)は、特定構造重合体が均一に溶解するものであれば特に限定されない。
例えば、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、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、1,3-ジメチル-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどを挙げることができる。
さらに、本発明の重合体の溶媒への溶解性が高い場合は、前記式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒を用いることが好ましい。
本発明の液晶配向剤における良溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましい。なかでも、20~90質量%が好ましい。より好ましいのは、30~80質量%である。
例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、イソペンチルアルコール、tert-ペンチルアルコール、3-メチル-2-ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、3-エトキシブチルアセタート、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、2-(メトキシメトキシ)エタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、2-(ヘキシルオキシ)エタノール、フルフリルアルコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(ブトキシエトキシ)プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n-プロピルエステル、乳酸n-ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル、前記式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒などを挙げることができる。
なかでも、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル又はジプロピレングリコールジメチルエーテルを用いることが好ましい。
本発明の液晶配向剤には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、本発明に記載の重合体以外の重合体、液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体若しくは導電物質、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる目的のシランカップリング剤、液晶配向膜にした際の膜の硬度や緻密度を高める目的の架橋性化合物、さらには塗膜を焼成する際にポリイミド前駆体の加熱によるイミド化を効率よく進行させる目的のイミド化促進剤等を添加しても良い。
<液晶配向膜の製造方法>
本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成して得られる膜である。本発明の液晶配向剤を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板、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る。さらに、液晶駆動のためのITO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、アルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。
ラビング処理は、既存のラビング装置を利用して行うことができる。この際のラビング布の材質としては、コットン、ナイロン、レーヨンなどが挙げられる。ラビング処理の条件としては一般に、回転速度300~2000rpm、送り速度5~100mm/s、押し込み量0.1~1.0mmという条件が用いられる。その後、純水やアルコールなどを用いて超音波洗浄により、ラビングで生じた残渣が除去される。
偏光された紫外線の消光比が高いほど、より高い異方性が付与できるため好ましい。具体的には、直線に偏光された紫外線の消光比は、10:1以上が好ましく、20:1以上がより好ましい。
上記で、偏光された放射線を照射した膜は、次いで、水及び有機溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む溶媒で接触処理してもよい。
汎用性や安全性の点から、水、2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール及び乳酸エチルからなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。水、2-プロパンール、又は水と2-プロパノールの混合溶媒が特に好ましい。
接触処理の後に、使用した溶液中の溶媒を除去する目的で、水、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の低沸点溶媒によるすすぎ(リンス)や乾燥のいずれか、又は両方を行ってよい。
加熱の温度としては、150~300℃が好ましい。温度が高いほど、分子鎖の再配向が促進されるが、温度が高すぎると分子鎖の分解を伴う恐れがある。そのため、加熱温度としては、180~250℃がより好ましく、200~230℃が特に好ましい。
加熱する時間は、短すぎると、分子鎖の再配向の効果が得られない可能性があり、長すぎると、分子鎖が分解してしまう可能性があるため、10秒~30分が好ましく、1~10分がより好ましい。
本発明の液晶表示素子は、前記液晶配向膜の製造方法によって得られた液晶配向膜を具備することを特徴とする。
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤から前記液晶配向膜の製造方法によって液晶配向膜付きの基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作製し、それ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、スペーサーを混入しておく。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ー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。
本発明において、シール剤としては、例えば、エポキシ基、アクリロイル基、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシル基、アリル基、アセチル基などの反応性基を有する、紫外線照射や加熱によって硬化する樹脂が用いられる。特に、エポキシ基と(メタ)アクリロイル基の両方の反応性基を有する硬化樹脂系を用いるのが好ましい。
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
NEP:N-エチル-2-ピロリドン PB:プロピレングリコールモノブチルエーテル
DA-2:下記式(DA-2)で表される化合物
DA-3:下記式(DA-3)で表される化合物
DA-4:下記式(DA-4)で表される化合物
DA-5:p-フェニレンジアミン
DA-6:3,5-ジアミノ安息香酸
DA-7:4,4’-ジアミノジフェニルメタン
DA-8:4,4’-ジアミノジフェニルアミン
DA-9:1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン
DA-10:1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン
DA-11:下記式(DA-11)で表される化合物
DA-12:下記式(DA-12)で表される化合物
DA-13:4,4’-エチレンジアニリン
DA-14:下記式(DA-14)で表される化合物
DA-15:下記式(DA-15)で表される化合物
DA-16:下記式(DA-16)で表される化合物
DA-17:下記式(DA-17)で表される化合物
DA-18:下記式(DA-18)で表される化合物
DA-19:下記式(DA-19)で表される化合物
DA-20:下記式(DA-20)で表される化合物
DA-21:下記式(DA-21)で表される化合物
DA-22:4-アミノベンジルアミン
DA-23:3-アミノベンジルアミン
DA-24:N,N-ジアリル-2,4-ジアミノアニリン
DC-2:1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
DC-3:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
DC-4:1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物
DC-5: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
DC-6:3,4-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
DC-7:ピロメリット酸無水物
DC-8:下記式(DC-8)で表される化合物
DE-1:下記式(DE-1)で表される化合物
添加剤A:下記式で表される化合物(Primid XL552(エムスケミー社製)
添加剤B:下記式で表される化合物(Primid SF4510(エムスケミー社製)
添加剤C:下記式で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(ダイセル・サイテック社製)
添加剤D:下記式で表される2,2'-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン
なお、以下の化学式において、Meはメチル基、Buはn-ブチル基、Bocはt-ブトキシ基を表す。
[粘度]
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(ミリリットル)、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及びポリアミック酸の分子量は、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(ポリエチレンオキシド)換算値として、数平均分子量(以下、Mnとも言う)と重量平均分子量(以下、Mwとも言う)を算出した。
GPC装置:Shodex社製(GPC-101)
カラム:Shodex社製(KD803、及び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、及び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)が、約12,000、4,000、及び1,000)を用いた。測定は、ピークが重なるのを避けるため、900,000、100,000、12,000、及び1,000の4種類を混合したサンプル、並びに150,000、30,000、及び4,000の3種類を混合したサンプルの2サンプルを別々に実施した。
ポリイミドのイミド化率は次のようにして測定した。ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,φ5(草野科学社製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6,0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)(0.53mL)を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をNMR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(%)=(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。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を2.92g(27.0mmol)及びジアミンDA-2を0.71g(3.0mmol)量り取り、NMPを81.76g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、カルボン酸二無水物DC-1を6.46g(28.8mmol)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4時間撹拌して、ポリアミック酸溶液(PAA-1)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230mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=11,131、Mw=30,009であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を2.27g(21.0mmol)及びジアミンDA-4を2.69g(9.0mmol)量り取り、NMPを61.87g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、カルボン酸二無水物DC-2を5.59g(28.5mmol)添加し、更に、固形分濃度が12質量%になるようにNMPを加え、室温で4時間撹拌して、ポリアミック酸溶液(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410mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=9,042、Mw=19,958であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの2000mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-3を110.47g(452mmol)、DA-2を18.94g(79.5mmol)量り取り、NMPを1587g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、カルボン酸二無水物DC-1を111.18g(496mmol)添加し、更に固形分濃度が12質量%になるようにNMPを加え、40℃で20時間撹拌して、ポリアミック酸(PAA-3)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183mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=12356、Mw=25544であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの3000mL四つ口フラスコに、得られたポリアミック酸溶液(PAA-3)を950g量り取り、NMPを678g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77.11g、ピリジンを19.92g加えて、60℃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、6600mL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た。続いて、沈殿物を6600mLのメタノールで3回洗浄し、2000mLのメタノールで2回洗浄した。次いで、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75%であり、分子量はMn=8156、Mw=17408であった。
撹拌子を入れた200mL三角フラスコに、得られたポリイミド樹脂粉末20.69gを量り取り、NMPを151.71g加え、40℃で24時間撹拌して溶解させ、固形分濃度が12質量%のポリイミド溶液(PI-1)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-3を4.20g(17.19mmol)、及びジアミンDA-4を7.70g(25.81mmol)量り取り、NMPを158g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、カルボン酸二無水物DC-3を12.02g(40.85mmol)添加し、更に、固形分濃度が12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-4)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390mPa・sであった。
合成例で用いた各成分の使用量、及び得られたポリイミド系重合体を、表1にまとめて示す。
(実施例1)
撹拌子を入れた20ml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11.00g量り取り、NMPを5.00g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A1を得た。
この液晶配向剤A1を用いて、下記に示すような手順で密着性の評価用基板及び液晶セルの作製を行った。
<基板の作製>
30mm×40mmのITO基板に、スピンコート塗布にて液晶配向剤A1を塗布した。その後、80℃のホットプレート上で2分間乾燥させ、次いで、230℃の熱風循環式オーブンで14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、254nmの紫外線を500mJ/cm2照射し、次いで、230℃の熱風循環式オーブンで14分間焼成を行い、液晶配向膜付き基板を得た。
このようにして得られた2枚の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜面上に、4μmビーズスペーサーを塗布した後、シール剤(協立化学社製、XN-1500T)を滴下した。次いで、他方の基板の液晶配向膜面を内側にし、基板の重なり幅が1cmになるように、貼り合わせを行った。その際、貼り合わせ後のシール剤の直径が、3mmとなるようにシール剤滴下量を調整した。貼り合わせた2枚の基板をクリップにて固定した後、150℃で1時間熱硬化させて、密着性評価用の基板を作製した。
<密着性の評価>
基板を卓上形精密万能試験機(島津製作所社製、AGS-X 500N)にて、上下基板の端の部分を固定した後、基板中央部の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)を測定した。
始めに電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×35mm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IZO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IZO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。
各画素の第1領域と第2領域とを比較すると、それらを構成する画素電極の電極要素の形成方向が異なるものとなっている。すなわち、後述する液晶配向膜の液晶配向方向を基準とした場合、画素の第1領域では画素電極の電極要素が+10°の角度をなすように形成され、画素の第2領域では画素電極の電極要素が-10°の角度をなすように形成されている。すなわち、各画素の第1領域と第2領域とでは、画素電極と対向電極との間の電圧印加によって誘起される液晶の、基板面内での回転動作(インプレーン・スイッチング)の方向が互いに逆方向となるように構成されている。
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。
液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡(ニコン社製、ECLIPSE E600WPOL)にて観察し、配向欠陥がないものを「良好」、配向欠陥があるものは「不良」とした。
上記で作製した液晶セルを用い、60℃の恒温環境下、周波数30Hzで±10V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。交流駆動焼き付きΔが0.1未満を良好とし、それ以上を不良とした。
撹拌子を入れた20ml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2.20g、合成例2で得られたポリアミック酸溶液(PAA-2)を7.33g量り取り、NMPを6.47g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A2を得た。
この液晶配向剤A2を用いた以外は、実施例1と同様な方法により密着性評価及び交流駆動焼き付き評価を行った。
撹拌子を入れた20mlサンプル管に、合成例4で得られたポリイミド溶液(PI-1)を4.58g、合成例5で得られたポリアミック酸溶液(PAA-4)を4.58g量り取り、NMPを6.83g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A3を得た。
この液晶配向剤A3を用い、254nmの紫外線を200mJ/cm2照射し、エチルラクテートに3分間浸漬させ、次いで、純水に1分間浸漬させた。その後、230℃の熱風循環式オーブンで14分間焼成を行い、液晶配向膜付き基板を得た以外は、実施例1と同様な方法により密着性評価及び交流駆動焼き付き評価を行った。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例1と同様な方法により液晶配向剤B1を得た。この液晶配向剤B1を用いた以外は、実施例1と同様な方法により密着性評価及び交流駆動焼き付き評価を行った。
<比較例2>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例2と同様な方法により液晶配向剤B2を得た。この液晶配向剤B2を用いた以外は、実施例2と同様な方法により密着性評価及び交流駆動焼き付き評価を行った。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例3と同様な方法により液晶配向剤B3を得た。この液晶配向剤B3を用いた以外は、実施例3と同様な方法により密着性評価及び交流駆動焼き付き評価を行った。
表3には、実施例1~3、及び比較例1~3におけるFFS駆動液晶セルの作製条件を、まとめて示した。表3中、「-」は、未処理を表す。
表4には、実施例1~3、及び比較例1~3における各評価結果等をまとめて示した。
撹拌装置及び窒素導入管付きの500mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を4.58g(42.4mmol)およびジアミンDA-12を1.79g(4.71mmol)量り取り、NMPを84.7g、GBLを254g、及び塩基としてピリジン8.40g(106mmol) を加え、窒素を送りながら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14.4g(44.2mmol)添加し、15℃で一晩反応させた。一晩攪拌後、アクリロイルクロリドを1.23g(13.6mmol)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、1477gのIPA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、沈殿物を738gのIPA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17.3gを得た。収率は、96.9%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=14,288、Mw=29,956であった。
得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末3.69gを100mL三角フラスコにとりGBLを33.2g加え、窒素雰囲気下室温で24時間攪拌し溶解させて、ポリアミック酸エステル溶液(PAE-1)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を2.50g(23.1mmol)、ジアミンDA-14を0.59g(1.22mmol)量り取り、NMPを42.8g、GBLを129g、及び塩基としてピリジン4.34g(54.9mmol)を加え、窒素を送りながら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7.44g(22.9mmol)添加し、15℃で一晩反応させた。一晩攪拌後、アクリロイルクロリドを0.63g(7.01mmol)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、574gのIPA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、沈殿物を382gのIPA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8.82gを得た。収率は、97.8%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=16,617、Mw=37,387であった。
得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.80gを20mL三角フラスコにとりGBLを7.20g加え、窒素雰囲気下室温で24時間攪拌し溶解させて、ポリアミック酸エステル溶液(PAE-2)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を1.23g(11.3mmol)、ジアミンDA-13を0.80g(3.77mmol)量り取り、NMPを27.0g、GBLを91.2g、及び塩基としてピリジン2.69g(34.0mmol)を加え、窒素を送りながら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4.61g(14.2mmol)添加し、15℃で一晩反応させた。一晩攪拌後、アクリロイルクロリドを0.39g(4.34mmol)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、384gのIPA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、沈殿物を256gのIPA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5.11gを得た。収率は、89.6%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=14,806、Mw=32,719であった。
得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.80gを20mL三角フラスコにとりGBLを7.20g加え、窒素雰囲気下室温で24時間攪拌し溶解させて、ポリアミック酸エステル溶液(PAE-3)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を2.80g(25.9mmol)、ジアミンDA-2を1.45g(6.47mmol)量り取り、NMPを111g、及び塩基としてピリジン6.18g(78.1mmol)を加え、窒素を送りながら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9.89g(30.4mmol)添加し、15℃で一晩反応させた。一晩攪拌後、アクリロイルクロリドを0.38g(4.21mmol)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、1230gの水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、沈殿物を1230gのIPA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10.2gを得た。収率は、83.0%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=20,786、Mw=40,973であった。
得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.80gを20mL三角フラスコにとりGBLを7.19g加え、窒素雰囲気下室温で24時間攪拌し溶解させて、ポリアミック酸エステル溶液(PAE-4)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの1000mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-3を14.4g(58.8mmol)、ジアミンDA-12を2.48g(6.53mmol)量り取り、NMPを622g、及び塩基としてピリジン11.6g(147mmol)を加え、窒素を送りながら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20.0g(61.4mmol)添加し、15℃で一晩反応させた。一晩攪拌後、アクリロイルクロリドを1.70g(18.8mmol)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、2691gのIPA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、沈殿物を1345gのIPA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31.4gを得た。収率は、95.9%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=13,012、Mw=25,594であった。
得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末3.70gを100mL三角フラスコにとりNMPを33.3g加え、窒素雰囲気下室温で24時間攪拌し溶解させて、ポリアミック酸エステル溶液(PAE-5)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-6を0.91g(5.98mmol)、ジアミンDA-8を4.78g(23.9mmol)量り取り、NMPを13.3g、及びGBLを6.66g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カルボン酸二無水物DC-4を4.76g(24.0mmol)添加し、GBLを9.99g加えて、室温で2時間攪拌した。次に、GBLを20.0g加えて攪拌した後、カルボン酸二無水物DC-7を1.31g(6.00mmol)添加し、GBLを4.80g加えて、室温で24時間攪拌し、ポリアミック酸溶液(PAA-5)を得た。得られたポリアミック酸溶液の25℃における粘度は4,147mPa・sであった。また、ポリアミック酸の分子量はMn=24,333、Mw=60,010であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの1000mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-3を48.86g(200mmol)、ジアミンDA-11を18.47g(50.0mmol)量り取り、NMPを770g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カルボン酸二無水物DC-1を51.11g(228mmol)添加し、更に固形分濃度が12質量%になるようにNMPを加え、40℃で20時間撹拌してポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は193mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=9890、Mw=22458であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの3000mL四つ口フラスコに得られたポリアミック酸溶液を1200g量り取り、NMPを400g加え、窒素を流しながら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93.10g、ピリジンを24.05g加えて、55℃で2時間半加熱し、化学イミド化を行った。得られた反応液を6600mL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、沈殿物を6600mLのメタノールで3回洗浄し、2000mL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(2)を得た。
このポリイミド樹脂粉末のイミド化率は、70%、分子量はMn=6737、Mw=14181であった。
撹拌子を入れた200mL三角フラスコに得られたポリイミド樹脂粉末(2)を20.69g秤量し、NMPを151.71g加え、窒素雰囲気下40℃で24時間撹拌し溶解させて、固形分濃度が12質量%のポリイミド溶液(PI-2)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、カルボン酸二無水物DC-5を0.89g(3.56mmol)、ジアミンDA-16を(2.50g,6.33mmol)、ジアミンDA-15を1.53g(6.32mmol)及びジアミンDA-5を0.59g(5.46mmol)量り取り、16.6gのNEP中で混合し、窒素を流しながら80℃で5時間反応させた。その後、カルボン酸二無水物DC-2を2.80g(14.3mmol)とNEPを8.31g加え、40℃で6時間反応させ、固形分濃度が25質量%のポリアミック酸を得た。
得られたポリアミック酸溶液30.0gにNMPを加え、固形分濃度が6質量%となるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸を4.40gおよびピリジンを3.30g加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液を460mlのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(3)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、数平均分子量は16,800、重量平均分子量は44,300であった。
次いで、ポリイミド粉末(3)を0.50g秤量し、NEPを11.3g加え、窒素雰囲気下70℃で24時間攪拌して溶解させた。この溶液に、PB(7.52g)を加え、40℃で4時間攪拌して、ポリイミド溶液(PI-3)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、カルボン酸二無水物DC-5を2.55g(10.2mmol)、ジアミンDA-17を1.27g(3.09mmol)及びジアミンDA-6を2.67g(17.5mmol)量り取り、17.0gのNEP中で混合し、窒素を流しながら80℃で5時間反応させた。その後、カルボン酸二無水物DC-2を2.00g(10.2mmol)とNEPを8.50g加え、40℃で6時間反応させ、固形分濃度が25質量%のポリアミック酸を得た。
得られたポリアミック酸溶液30.0gにNMPを加え、固形分濃度が6質量%となるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸を4.40gおよびピリジンを3.30g加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液を460mlのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(4)を得た。このポリイミドのイミド化率は76%であり、数平均分子量は18,500、重量平均分子量は46,500であった。
次いで、ポリイミド粉末(4)を0.80g秤量し、NEPを7.52gを加え、窒素雰囲気下70℃で24時間攪拌して、ポリイミド溶液(PI-4)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、カルボン酸二無水物DC-5を4.21g(16.8mmol)、ジアミンDA-18を2.95g(6.82mmol)及びジアミンDA-6を2.42g(15.9mmol)量り取り、21.4gのNMP中で混合し、窒素を流しながら80℃で5時間反応させた後、カルボン酸二無水物DC-2を1.10g(5.61mmol)とNMPを10.7g加え、40℃で6時間反応させ、固形分濃度が25質量%のポリアミック酸を得た。
得られたポリアミック酸溶液30.0gにNMPを加え、固形分濃度が6質量%となるように希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸を4.40gおよびピリジンを3.30g加え、80℃で3.5時間反応させた。この反応溶液を460mlのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(5)を得た。このポリイミドのイミド化率は80%であり、数平均分子量は17,600、重量平均分子量は43,500であった。
次いで、ポリイミド粉末(5)を2.50g秤量し、NMPを18.3g加え、窒素雰囲気下70℃で24時間攪拌して溶解させ、固形分濃度が12質量%のポリイミド溶液(PI-5)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-21を3.77g(10.00mmol)量り取り、NMPを50.0g加え、すべて溶解したのを確認した後、カルボン酸二無水物DC-6を9.01g(30.00mmol)固体のままゆっくり加え、窒素を流しながら40℃で3時間反応させた。
一方でメカニカルスターラーを備え付けた300mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を9.73g(90.00mmol)量り取り、NMPを111.1gと先に調整した反応溶液を加え、すべて溶解したのを確認した後、カルボン酸二無水物DC-6を20.27g(67.50mmol)固体のままゆっくり加え、NMP10.00gでフラスコ壁を洗浄し、40℃で6時間反応させ、ポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸の分子量は数平均分子量は10,200、重量平均分子量は23,600であった。
次いで、撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液を40.00g量り取り、NMPを74.3g加え、無水酢酸を19.02g(186.29mmol)、ピリジンを8.84g(111.71mmol)を加え、室温で30分攪拌した後、40℃で2.5時間反応させた。反応終了後、反応溶液を室温に戻し、約10℃に冷やしたメタノール500mlにゆっくり注ぎ固体を析出させ、沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物を200mlのメタノールで2回リパルプ洗浄を行い、100℃で真空乾燥させポリイミド粉末(6)を得た。
攪拌子を備えた100ml枝付ナスフラスコに、上記の操作で得られたポリイミド粉末(6)を4.0g測り取り、GBLを62.67g加え、窒素雰囲気下50℃で攪拌し溶解させることにより、固形分濃度が6.0質量%のポリイミド溶液(PI-6)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの500mL四つ口フラスコに、カルボン酸二無水物DC-2を19.86g(0.101mol)、カルボン酸二無水物DC-7を9.81g(0.045mol)、ジアミンDA-22を5.50g(0.045mol)、ジアミンDA-24を12.20g(0.060mol)、及びジアミンDA-19を13.16g(0.045mol)量り取り、NMP242.1g中、室温で窒素を流しながら18時間反応させ、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液を得た。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。
次いで、上記で得られたポリアミック酸溶液140.0gに、NMPを210.0g加えて希釈し、固形分濃度8.0質量%のポリアミック酸溶液を調製し、無水酢酸21.08gとピリジン8.99gを加え、50℃で2時間反応させて化学イミド化した。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、沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド粉末(7)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85%であった。
攪拌子を備えた100ml枝付ナスフラスコに、上記の操作で得られたポリイミド粉末(7)を11.0g測り取り、GBLを80,7g加え、窒素雰囲気下50℃で20時間攪拌し溶解させることにより、固形分濃度が12.0質量%のポリイミド溶液(PI-7)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、カルボン酸二無水物DC-2を18.53g(0.095mol),カルボン酸二無水物DC-7を8.83g(0.041mol)、ジアミンDA-23を6.60g(0.054mol)、ジアミンDA-24を8.23g(0.041mol)、ジアミンDA-20を12.98g(0.041mol)量り取り、NMP239.1g中、室温で窒素を流しながら22時間反応させポリアミック酸(PAA-2)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。
次いで、撹拌装置及び窒素導入管付きの500mL四つ口フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液160.0gにNMPを240.0g加えて希釈し、固形分濃度8.0質量%のポリアミック酸溶液を調製し、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、沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物をメタノールで2回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド粉末(8)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85%であった。
攪拌子を備えた100ml枝付ナスフラスコに、上記の操作で得られたポリイミド粉末(8)を11.0g測り取り、GBLを80,7g加え、窒素雰囲気下50℃で20時間攪拌し溶解させることにより、固形分濃度が12.0質量%のポリイミド溶液(PI-8)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-21を3.77g(10.00mmol)量り取り、NMPを50.0g加え、すべて溶解したのを確認した後、カルボン酸二無水物DC-8を6.73g(30.00mmol)固体のままゆっくり加え、窒素雰囲気下40℃で3時間反応させた。
一方でメカニカルスターラーを備え付けた300mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-5を9.73g(90.00mmol)量り取り、NMPを111.1gと先に調整した反応溶液を加え、すべて溶解したのを確認した後、カルボン酸二無水物DC-8を15.13g(67.50mmol)固体のままゆっくり加え、NMP10.00gでフラスコ壁を洗浄し、窒素雰囲気下40℃で6時間反応させ、ポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸の分子量は数平均分子量は9,000、重量平均分子量は21,600であった。
次いで、撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液を38.00g量り取り、NMPを70.3g加え、無水酢酸を19.02g(186.29mmol)、ピリジンを8.84g(111.71mmol)を加え、室温で30分攪拌した後、40℃で2.5時間反応させた。反応終了後、反応溶液を室温に戻し、約10℃に冷やしたメタノール500mlにゆっくり注ぎ固体を析出させ、沈殿物を濾別した。続いて、沈殿物を200mlのメタノールで2回リパルプ洗浄を行い、100℃で真空乾燥させポリイミド粉末(9)を得た。
攪拌子を備えた100ml枝付ナスフラスコに、上記の操作で得られたポリイミド粉末(9)を4.0g測り取り、GBLを62.67g加え、窒素雰囲気下50℃で攪拌し溶解させることにより、固形分濃度が6.0質量%のポリイミド溶液(PI-9)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの2000mL四つ口フラスコに、DA-8を63.76g(320mmol)、DA-6を12.17g(79.99mmol)取り、NMPを1094g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、DC-3を112.59g(383mmol)添加し、更に固形分濃度が12質量%になるようにNMPを加えて、室温で24時間撹拌し、ポリアミック酸(PAA-6)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384mPa・sであった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-10を5.00g(17.46mmol)量り取り、NMPを48.17g加え溶解させ、氷浴下10℃以下に冷却し、カルボン酸二無水物DC-7を3.50g(16.06mmol)少しずつ加え、室温に戻し粘度が安定するまで反応させ、固形分濃度15質量%のポリアミック酸溶液(PAA-7)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420mPa・sであり、数平均分子量12,500、重量平均分子量は33800であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-7を1.98g(10.00mmol)、ジアミンDA-8を8.40g(40.00mmol)量り取り、NMPを152.10g加え溶解させ、約10℃に冷却し、カルボン酸二無水物DC-2を7.35g(38.00mmol)を少しずつ加え、続いてカルボン酸二無水物DC-6を3.00g(10.00mmol)少しずつ加え、室温に戻し粘度が安定するまで反応させ、固形分濃度が12質量%のポリアミック酸溶液(PAA-8)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180mPa・sであった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-9を4.51g(17.46mmol)測り取り、NMPを45.39g加え溶解させ、氷浴下10℃以下に冷却し、カルボン酸二無水物DC-7を3.50g(16.06mmol)少しずつ加え、室温に戻し粘度が安定するまで反応させ、固形分濃度が15質量%のポリアミック酸溶液(PAA-9)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390mPa・sであり、数平均分子量11,200、重量平均分子量は31800であった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-7を1.98g(10.00mmol)、ジアミンDA-8を8.40g(40.00mmol)量り取り、NMPを144.25g加え溶解させ、約10℃に冷却し、カルボン酸二無水物DC-2を9.29g(47.50mmol)個体のまま少しずつ加え、室温に戻してから粘度が安定するまで反応させ、固形分濃度が12質量%のポリアミック酸溶液(PAA-10)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250mPa・sであった。
撹拌装置及び窒素導入管付きの500mL四つ口フラスコに、ジアミンDA-7を29.73g(150.00mmol)量り取り、NMPを169.8g、GBLを169.8g加え、すべて溶解したのを確認した後、窒素雰囲気下約10℃にてカルボン酸二無水物DC-2を13.83g(70.50mmol)固体のままゆっくり加え、30分攪拌し、その後、カルボン酸二無水物DC-7を16.36g(50.00mmol)固体のまま加え、室温に戻し6時間反応させ、固形分濃度が15質量%のポリアミック酸溶液を得た。数平均分子量は9,400、重量平均分子量は11,500であった。
攪拌子を備えた1Lの三角フラスコに、上記の操作で得られたポリアミック酸溶液を350g測り取り、GBLを393.75g、BCSを131.25g加え、3時間攪拌し、固形分濃度が6.0質量%のポリアミック酸溶液(PAA-11)を得た。
合成例4で得られたポリイミド溶液(PI-1)を4.58g、合成例20で得られたポリアミック酸溶液(PAA-6)を4.58g量り取り、NMPを6.83g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A4を得た。
合成例4で得られたポリイミド溶液(PI-1)を3.67g、合成例20で得られたポリアミック酸溶液(PAA-6)を5.50g量り取り、NMPを6.83g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A5を得た。
合成例12で得られたポリイミド溶液(PI-2)を4.59g、合成例20で得られたポリアミック酸溶液(PAA-6)を4.57g量り取り、NMPを6.85g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A6を得た。
合成例4で得られたポリイミド溶液(PI-1)を9.17g量り取り、NMPを6.83g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A7を得た。
合成例12で得られたポリイミド溶液(PI-1)を8.85g量り取り、NMPを7.15g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A7を得た。
<実施例9>
添加剤Aの代わりに添加剤Bを添加したこと以外は、実施例4と同様な方法により液晶配向液晶配向剤A9を得た。
<実施例10>
添加剤Aの代わりに添加剤Bを添加したこと以外は、実施例5と同様な方法により液晶配向液晶配向剤A10を得た。
添加剤Aの代わりに添加剤Bを添加したこと以外は、実施例6と同様な方法により液晶配向液晶配向剤A11を得た。
<実施例12>
添加剤Aの代わりに添加剤Bを添加したこと以外は、実施例7と同様な方法により液晶配向液晶配向剤A12を得た。
<実施例13>
添加剤Aの代わりに添加剤Bを添加したこと以外は、実施例8と同様な方法により液晶配向液晶配向剤A13を得た。
合成例6で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE-1)を4.40g、合成例11で得られたポリアミック酸溶液(PAA-5)を5.50g量り取り、NMPを0.52g、GBLを5.58g、BCSを4.01g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A14を得た。
合成例7で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE-2)を4.41g、合成例11で得られたポリアミック酸溶液(PAA-5)を5.49g量り取り、NMPを0.50g、GBLを5.60g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A15を得た。
合成例8で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE-3)を4.42g、合成例11で得られたポリアミック酸溶液(PAA-5)を5.49g量り取り、NMPを0.50g、GBLを5.60g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A16を得た。
合成例9で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE-4)を4.42g、合成例11で得られたポリアミック酸溶液(PAA-5)を5.50g量り取り、NMPを0.50g、GBLを5.60g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A17を得た。
合成例10で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE-5)を4.42g、合成例11で得られたポリアミック酸溶液(PAA-5)を5.49g量り取り、NMPを0.50g、GBLを5.60g、BCSを4.00g、イミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、及び添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A16を得た。
合成例6で得られたポリアミック酸エステル溶液(PAE-1)を11.0g量り取り、GBLを4.99g、BCSを4.02g、及びイミド化促進剤として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-ヒスチジンを0.15g、添加剤Aを0.06g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A19を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例4と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B4を得た。
<比較例5>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例5と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B5を得た。
<比較例6>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例6と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B6を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例7と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B7を得た。
<比較例8>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例8と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B8を得た。
<比較例9>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例9と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B9を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例10と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B10を得た。
<比較例11>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例11と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B11を得た。
<比較例12>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例12と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B12を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例13と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B13を得た。
<比較例14>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例14と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B14を得た。
<比較例15>
添加剤Aの代わりに添加剤Cを添加したこと以外は、実施例5と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B15を得た。
添加剤Aの代わりに添加剤Cを添加したこと以外は、実施例6と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B16を得た。
<比較例17>
添加剤Aの代わりに添加剤Dを添加したこと以外は、実施例5と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B17を得た。
<比較例18>
添加剤Aの代わりに添加剤Dを添加したこと以外は、実施例6と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B18を得た。
同様に、上記実施例14~19、及び比較例9~14でそれぞれ得られた液晶配向剤を用いて、実施例1と同様な方法により得られた液晶セルについての密着性評価及び交流駆動焼き付き評価を行った結果を、表5-1及び表5-2にまとめて示す。
合成例21で得られたポリアミック酸溶液(PAA-7)を8.0g、合成例22で得られたポリアミック酸溶液(PAA-8)を40.0g量り取り、NMPを31.7gとBCSを20.0g及び添加剤Aを0.30g加え、40℃で4時間攪拌し、液晶配向剤A20を得た。
得られた液晶配向剤A20を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、230℃で20分間焼成して、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。実施例1と同様の手順で密着性評価用のサンプル基板を作製し、卓上形精密万能試験機(島津製作所製、AGS-X 500N)にて、上下基板の端の部分を固定した後、基板中央部の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)を測定した。
実施例1で用いたものと同様の基板を用意し、次いで、50℃のホットプレート上で5分間乾燥後、230℃で20分間焼成して膜厚60nmの塗膜として、各基板上にポリイミド膜を得た。このポリイミド膜上を、所定のラビング方向で、レーヨン布によりラビング(ロール径120mm、回転数500rpm、移動速度30mm/sec、押し込み量0.3mm)した後、純水中にて1分間超音波照射を行い、80℃で10分間乾燥した。
その後、上記液晶配向膜付きの2種類の基板を用いて、それぞれのラビング方向が逆平行になるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが3.8μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC-2041、メルク社製)を常温で真空注入したのち、注入口を封止してアンチパラレル配向の液晶セルとした。得られた液晶セルは、FFSモード液晶表示素子を構成する。その後、得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、一晩放置してから各評価に使用した。
液晶セルの配向状態の評価を上記した実施例1と同様の方法により行った。
<液晶セルの交流駆動焼付き>
実施例1と同様の方法で第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。交流駆動焼き付きΔが0.2未満を良好とし、それ以上を不良とした。
合成例23で得られたポリアミック酸溶液(PAA-9)を8.0g、合成例24で得られたポリアミック酸溶液(PAA-9)を40.0g秤量し、NMPを31.7gとBCSを20.0g及び添加剤Aを0.30g加え、40℃で4時間攪拌し、液晶配向剤A21を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例20と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B19を得た。
<比較例20>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例21と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B20を得た。
<比較例21>
添加剤Aの代わりに添加剤Cを添加したこと以外は、実施例20と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B21を得た。
添加剤Aの代わりに添加剤Cを添加したこと以外は、実施例21と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B22を得た。
<比較例23>
添加剤Aの代わりに添加剤Dを添加したこと以外は、実施例20と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B23を得た。
<比較例24>
添加剤Aの代わりに添加剤Dを添加したこと以外は、実施例21と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B24を得た。
合成例13で得られたポリイミド溶液(PI-3)を11.8g、合成例14で得られたポリイミド溶液(PI-4)を8.3g秤量し、PBを12.5g及び添加剤Aを0.07g加え、40℃で4時間攪拌し、液晶配向剤A22を得た。
得られた液晶配向剤A22を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド液晶配向膜付きのITO基板を得た。実施例1と同様の手順で密着性評価用のサンプル基板を作製し、卓上形精密万能試験機(島津製作所製、AGS-X 500N)にて、上下基板の端の部分を固定した後、基板中央部の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)を測定した。
得られた液晶配向剤A22を1.0μmのフィルターで濾過した後、液晶セルの作製を行った。この溶液を純水及びIPAにて洗浄を行った100×100mmITO電極付き基板(縦100mm×横100mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmのポリイミド液晶配向膜付きのITO基板を得た。
得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、液晶配向膜面を内側にして6μmのスペーサー挟んで組み合わせ、シール剤で周囲を接着して空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、MLC-6608(メルク・ジャパン製)を注入し、注入口を封止して液晶セル(垂直配向セル)を得た。得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、該液晶セルの配向状態の評価を上記した実施例1と同様の方法により行った。
合成例15で得られたポリイミド溶液(PI-5)を20.8gを秤量し、NMPを1.3g、BCSを19.6g及び添加剤Aを0.13g加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤A23を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例22と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B25を得た。
<比較例26>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例23と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B26を得た。
合成例16で得られたポリイミド溶液(PI-6)を5.0g、合成例25で得られたポリアミック酸溶液(PAA-11)を20.0g秤量し、添加剤Aを0.08g加え、室温で24時間攪拌し、液晶配向剤A24を得た。
得られた液晶配向剤A24を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で60秒乾燥させた後、220℃のIR(赤外線)オーブンを用いて窒素雰囲気下で20分間焼成を行い、膜厚が100nmのポリイミド液晶配向膜付きのITO基板を得た。実施例1と同様の手順で密着性評価用のサンプル基板を作製し、卓上形精密万能試験機(島津製作所製、AGS-X 500N)にて、上下基板の端の部分を固定した後、基板中央部の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)を測定した。
得られた液晶配向剤A24を1.0μmのフィルターで濾過した後、液晶セルの作製を行った。この溶液を純水及びIPAにて洗浄を行った100×100mmITO電極付き基板(縦100mm×横100mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で60秒乾燥させた後、220℃のIR(赤外線)オーブンを用いて窒素雰囲気下で20分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面をロール径120mmのラビング装置でコットン布(吉川製YA-25C)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0.4mmの条件でラビングし、液晶配向膜付き基板を得た。
得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、2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6μmのスペーサー挟んで組み合わせ、シール剤で周囲を接着して空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、MLC-2003(メルク・ジャパン社製)を注入し、注入口を封止して液晶セル(TN配向セル)を得た。得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、該液晶セルの配向状態の評価を上記した実施例1と同様の方法により行った。
合成例17で得られたポリイミド溶液(PI-7)を64.2gと、合成例18で得られたポリイミド溶液(PI-8)を27.5g混合し、さらにこの溶液にGBL23.8g、NMP41.8g、BCS62.7gおよび添加剤Aを0.66g加え、50℃で20時間攪拌し、液晶配向剤A25を得た。
<実施例26>
合成例19で得られたポリイミド溶液(PI-9)を5.0g、合成例25で得られたポリアミック酸溶液(PAA-11)を20.0g秤量し、添加剤Aを0.08g加え、室温で24時間攪拌し、液晶配向剤A26を得た。
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例24と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B27を得た。
<比較例28>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例25と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B28を得た。
<比較例29>
添加剤Aを添加していないこと以外は、実施例26と同様な方法により液晶配向液晶配向剤B29を得た。
Claims (17)
- (B)成分が、ヒドロキシアルキルアミド基を2つ以上有する化合物である、請求項1に記載の液晶配向剤。
- (B)成分が、(A)成分に対して0.1~20質量%含有される、請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
- X2中の、カルボニル基に直接結合する原子は、芳香環を形成していない炭素原子である、請求項1~5のいずれかに記載の液晶配向剤。
- X2が、脂肪族炭化水素基である、請求項1~6のいずれかに記載の液晶配向剤。
- 請求項1~12のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、焼成して得られる液晶配向膜。
- 請求項1~12のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、波長100~400nmの偏光させた放射線を照射して得られる液晶配向膜。
- 焼成後の膜厚が5~300nmである請求項13又は14に記載の液晶配向膜。
- 請求項13~15のいずれかに記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
- 請求項13~15のいずれかに記載の液晶配向膜を具備する横電界駆動型液晶表示素子。
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