(57)【要約】高温環境下でも高い電圧保持特性を示し、かつ、蓄積電荷の少ない液晶配向膜を得るための液晶配向剤および、コントラストの低下や焼き付きの起こり難い液晶表示素子を提供する。  テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応重合させることにより得られるポリアミック酸、および該ポリアミック酸を脱水閉環させたポリイミドから選ばれる少なくとも一方を含有する液晶配向剤であって、前記テトラカルボン酸二無水物成分の少なくとも一部が脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、前記ジアミン成分の少なくとも一部が一般式（１）2004021076.tif 000011（式中、Ｒ１〜Ｒ１０のうち二つは一級アミノ基、残りは水素原子または一級アミノ基以外の一価の有機基であり、それぞれ同じであっても異なっても良い）で示されるジアミンであることを特徴とする液晶配向剤、およびこの液晶配向剤から得られた液晶配向膜を有する液晶表示素子。
2004021076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応重合させることにより得られるポリアミック酸および該ポリアミック酸を脱水閉環させたポリイミドから選ばれる少なくとも一方を含有する液晶配向剤であって、前記テトラカルボン酸二無水物成分の少なくとも一部が脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、前記ジアミン成分の少なくとも一部が下記式（１）
2004021076.tif 000010
（式中、Ｒ１〜Ｒ１０のうち二つは一級アミノ基、残りは水素原子または一級アミノ基以外の一価の有機基であり、それぞれ同じであっても異なっても良い）
で示されるジアミンであることを特徴とする液晶配向剤。
【請求項２】
脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物が１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物または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である請求項１に記載の液晶配向剤。
【請求項３】
一般式で示されるジアミンが４，４’−ジアミノジフェニルアミンである請求項１または２に記載の液晶配向剤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥、焼成した塗膜からなる液晶配向膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の液晶配向剤から得られた液晶配向膜を有する液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、液晶配向膜を形成する際に用いる液晶配向剤およびそれを用いた液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】  液晶表示素子は、薄型・軽量を実現する表示デバイスとして、現在広く使用されている。液晶表示素子の表示特性は液晶の配向性、液晶のプレチルト角の大きさ、プレチルト角の安定性、電気特性などに大きく影響されることが知られており、この様な液晶表示素子の表示特性を向上する上では、用いる液晶材料はもとより、その液晶と直に接し、その配向状態を決定づける液晶配向膜が重要となる。
現在、液晶配向膜は主にポリアミック酸やポリイミドの樹脂溶液を液晶配向剤として用い、それらを基板に塗布した後、焼成を行い、この塗膜表面をレーヨンやナイロン布によって圧力をかけてこする、いわゆるラビング処理を行って形成されている。
ポリイミドまたはその前駆体であるポリアミック酸から液晶配向膜を得る方法は、樹脂溶液を塗布・焼成するといった簡便なプロセスで耐熱性、耐溶剤性に優れた塗膜を作成することができ、ラビングにより容易に液晶を配向させることができることから、工業的に広く普及し現在に至っている。
また、液晶表示素子の表示特性の向上のために、ポリアミック酸やポリイミドの構造を種々選択したり、特性の異なる樹脂をブレンドしたりすることなどによって、さらなる液晶配向性の改善、プレチルト角の制御およびその安定性の改善、電圧保持率の向上や、直流電圧に対する蓄積電荷の溜まりにくさ、溜まった電荷の抜けやすさの改善等、数々の技術が提案されてきた。例えば、特開平２−２８７３２４号公報では高い電圧保持率を得るため、特定の繰り返し単位を有するポリイミド樹脂を用いることが提案されている。また、特開平１０−１０４６３３号公報では、残像現象に対し、イミド基以外に窒素原子を有する可溶性ポリイミドを用いることにより、残像が消去されるまでの時間を短くすることが提案されている。
しかしながら、液晶表示素子の高性能化、表示デバイスの省電力化、様々な環境における耐久性の向上等が進むにつれて、高温環境における電圧保持率が低い為にコントラストが低下するといった問題や、長時間連続駆動した際に電荷が蓄積されて表示の焼き付きが発生するといった問題が顕著になってきており、従来提案されている技術のみでは、この両者を同時に解決することが難しくなってきている。
【発明の開示】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、高温環境下でも高い電圧保持特性を示し、かつ、蓄積電荷の少ない液晶配向膜を得るための液晶配向剤および、コントラストの低下や焼き付きの起こり難い液晶表示素子を提供することが目的である。
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、本発明を見いだした。即ち本発明はテトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応重合させることにより得られるポリアミック酸および該ポリアミック酸を脱水閉環させたポリイミドから選ばれる少なくとも一方を含有する液晶配向剤であって、前記テトラカルボン酸二無水物成分の少なくとも一部が脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、前記ジアミン成分の少なくとも一部が一般式（１）
2004021076.tif 000003
（式中、Ｒ１〜Ｒ１０のうち二つは一級アミノ基、残りは水素原子または一級アミノ基以外の一価の有機基であり、それぞれ同じであっても異なっても良い）
で示されるジアミンであることを特徴とする液晶配向剤、およびこの液晶配向剤から得られた液晶配向膜を有する液晶表示素子によって達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の液晶配向剤は、テトラカルボン酸二無水物成分と、ジアミン成分とを反応重合させることにより得られるポリアミック酸および該ポリアミック酸を脱水閉環させたポリイミドから選ばれる少なくとも一方を含有するものであるが、高い電圧保持特性と、少ない電荷蓄積特性を両立させるために、前記テトラカルボン酸二無水物成分の少なくとも一部が脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、前記ジアミン成分の少なくとも一部が一般式（１）で示されるジアミンであることに特徴がある。
本発明の液晶配向剤に用いられる脂環式構造を有するテトラカルボン酸二無水物の具体例としては、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、３，４−ジカルボキシ−１−シクロヘキシルコハク酸二無水物、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物、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などが挙げられ、脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物成分としては１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのテトラカルボン酸二無水物は単独でも組み合わせても用いることが出来る。
これらの脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物のうち、より高い電圧保持特性を示し、かつ優れた液晶の配向性を得る上で、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、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、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、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも一種類のテトラカルボン酸二無水物を用いることが好ましい。より好ましくは１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物の少なくとも一方を用いることである。
本発明の液晶配向剤に用いられるテトラカルボン酸二無水物成分は、上記の脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物と、その他のテトラカルボン酸二無水物とを組み合わせても用いることができる。その他のテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホンニ無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらその他のテトラカルボン酸二無水物は、それらの一種類または複数種を脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物と組み合わせて用いることができる。
これらその他のテトラカルボン酸二無水物のうち、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物は、電圧保持特性を低下させる傾向はあるものの、液晶の配向性に優れ、蓄積電荷をさらに少なくする効果があるので、蓄積電荷をより少なくすることを重視する場合は、これらのテトラカルボン酸二無水物を脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物に組み合わせて用いることは好ましい。
本発明の液晶配向剤に用いられるテトラカルボン酸二無水物成分において、脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物の好ましい比率は、２０〜１００モル％であり、より好ましくは５０〜１００モル％である。脂環式構造または脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物の比率が少ないと、高い電圧保持特性が得られない場合がある。
本発明の液晶配向剤に用いられる一般式（１）
2004021076.tif 000004
（式中、Ｒ１〜Ｒ１０のうち二つは一級アミノ基、残りは水素原子または一級アミノ基以外の一価の有機基であり、それぞれ同じであっても異なっても良い）
で表されるジアミンの具体例としては、式（２）で表されるように異なるベンゼン環に一級アミノ基がそれぞれ付いたジアミン、
2004021076.tif 000005
式（３）で表されるように同じベンゼン環に二つの一級アミノ基が付いたジアミン、
2004021076.tif 000006
が挙げられる。また、これらのジアミンのベンゼン環上の水素原子は一級アミノ基以外の一価の有機基で置換されていてもよい。この一価の有機基としては、炭素数１〜２０のアルキル基やアルケニル基、シクロアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フッ素原子およびこれらの組み合わせからなる基などが挙げられる。これら一般式（１）で表されるジアミンのうち、テトラカルボン酸二無水物との反応性および配向膜としたときの液晶配向性の観点から４，４’−ジアミノジフェニルアミン、２，４−ジアミノジフェニルアミンが好ましく、最も好ましいのは４，４’−ジアミノジフェニルアミンである。
本発明の液晶配向剤に用いられるジアミン成分は、一般式（１）で示されるジアミンを含むことが必須であるが、その他のジアミンと組み合わせて使用することもできる。
一般式（１）で示されるジアミンと組み合わせて使用することができるジアミンは特に限定されないが、次の具体例が挙げられる。脂環式ジアミンの例として、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，３−ジアミノシクロヘキサン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシルアミン、およびイソホロンジアミンが、また炭素環式芳香族ジアミンの例として、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ジアミノトルエン類（例えば、２，４−ジアミノトルエン）、１，４−ジアミノ−２−メトキシベンゼン、２，５−ジアミノキシレン類、１，３−ジアミノ−４−クロロベンゼン、１，４−ジアミノ−２，５−ジクロロベンゼン、１，４−ジアミノ−４−イソプロピルベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニル−２，２’−プロパン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’−ジアミノスチルベン、４，４’−ジアミノスチルベン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジフェニルチオエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ安息香酸フェニルエステル、２，２’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンジル、ビス（４−アミノフェニル）ホスフィンオキシド、ビス（３−アミノフェニル）メチルスルフィンオキシド、ビス（４−アミノフェニル）フェニルホスフィンオキシド、ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキシルホスフィンオキシド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−アミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（４−アミンフェニル）−Ｎ−メチルアミン、４，４’−ジアミノジフェニル尿素、１，８−ジアミノナフタレン、１，５−ジアミノナフタレン、１，５−ジアミノアントラキノン、ジアミノフルオレン、ビス（４−アミノフェニル）ジエチルシラン、ビス（４−アミノフェニル）ジメチルシラン、ビス（４−アミノフェニル）テトラメチルジシロキサン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、２，２’−ジメチルベンジジン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼンなどが挙げられる。
さらに複素環式ジアミン類としては、２，６−ジアミノピリジン、２，４−ジアミノピリジン、２，４−ジアミノ−ｓ−トリアジン、２，７−ジアミノジベンゾフラン、２，７−ジアミノカルバゾール、３，７−ジアミノフェノチアジン、２，５−ジアミノ−１，３，４−チアジアゾール、２，４−ジアミノ−６−フェニル−ｓ−トリアジンなどが、脂肪族ジアミンの例として、ジアミノメタン、１，２−ジアミノエタン、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１０−ジアミノデカン、１，３−ジアミノ−２，２−ジメチルプロパン、１，４−ジアミノ−２，２−ジメチルブタン、１，６−ジアミノ−２，５−ジメチルヘキサン、１，７−ジアミノ−２，５−ジメチルヘプタン、１，７−ジアミノ−４，４−ジメチルヘプタン、１，７−ジアミノ−３−メチルヘプタン、１，９−ジアミノ−５−メチルノナン、２，１１−ジアミノドデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、１，２−ビス（３−アミノプロポキシ）エタン、Ｎ，Ｎ’−ジエチル−１，３−ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−１，６−ジアミン等が挙げられる。
また、液晶のプレチルト角を高める目的で、上記ジアミンにプレチルト角を高める効果が知られている有機基が結合した構造のジアミンを併用してもよい。液晶のプレチルト角を高める効果が知られている有機基としては、長鎖アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルキル基やフルオロアルキル基を有する環状基、ステロイド骨格基などが挙げられる。長鎖アルキル基としては炭素数が６〜２０、パーフルオロアルキル基としては炭素数が１〜１２、アルキル基やフルオロアルキル基を有する環状基のアルキル基やフルオロアルキル基としては炭素数１〜２０が好ましい。このような有機基が結合したジアミンの具体的な例としては、ｍ−フェニレンジアミンのベンゼン環にエーテル結合を介して長鎖アルキル基が結合した構造を持つジアミンである、１，３−ジアミノ−４−ドデシルオキシベンゼン、１，３−ジアミノ−４−ヘキサデシルオキシベンゼン、１，３−ジアミノ−４−オクタデシルオキシベンゼンなど、同様にアルキル基を有する環状基が結合した構造を持つジアミンである、１，３−ジアミノ−４−［４−（４−ヘプチルシクロヘキシル）フェノキシ］ベンゼン、１，３−ジアミノ−４−［４−（４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシルオキシ］ベンゼンなどが挙げられる。液晶のプレチルト角を高める目的で併用されるジアミンはこれらに限定されるものではない。液晶のプレチルト角を高める目的で併用されるジアミンの使用量を増やすことで、本発明の液晶配向剤は垂直配向用途にも適用することができる。
本発明の液晶配向剤に用いられるジアミン成分において、該ジアミン中に含有される、一般式（１）で表されるジアミンの好ましい含有比率は１０〜１００モル％であり、より好ましくは３０〜１００モル％である。一般式（１）で表されるジアミンの比率が少なすぎると、蓄積電荷を十分に低くすることができず、また電圧保持特性も十分に高くならない場合がある。
本発明の液晶配向剤に用いられるテトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分は、有機溶剤中で混合することにより反応してポリアミック酸とすることができ、このポリアミック酸を脱水閉環させることによりポリイミドとすることができる。
テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを有機溶媒中で混合させる方法としては、ジアミン成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸二無水物成分をそのまま、または有機溶媒に分散あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸二無水物成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを交互に添加する方法などが挙げられ、本発明においてはこれらのいずれの方法であっても良い。また、テトラカルボン酸二無水物成分またはジアミン成分が複数種の化合物からなる場合は、これら複数種の成分をあらかじめ混合した状態で反応させても良く、個別に順次反応させても良い。
テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分を有機溶剤中で反応させる際の温度は、通常０〜１５０℃、好ましくは５〜１００℃、より好ましくは１０〜８０℃である。温度が高い方が重合反応は早く終了するが、高すぎると高分子量の重合体が得られない場合がある。また、反応は任意の濃度で行うことができるが、濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となるので、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは５〜３０重量％である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加しても構わない。
上記反応の際に用いられる有機溶媒は、生成したポリアミック酸が溶解するものであれば特に限定されないが、あえてその具体例を挙げるならば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン等を挙げることができる。これらは単独でも、また混合して使用してもよい。さらに、ポリアミック酸を溶解させない溶媒であっても、生成したポリアミック酸が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、さらには生成したポリアミック酸を加水分解させる原因となるので、有機溶媒はなるべく脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
ポリアミック酸の重合反応に用いるテトラカルボン酸二無水物成分：ジアミン成分の比率は、モル比で１：０．８〜１：１．２であることが好ましく、また、ジアミン成分を過剰にして得られたポリアミック酸は、溶液の着色が大きくなる場合があるので、より好ましくは１：０．８〜１：１である。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が１：１に近いほど得られるポリアミック酸の分子量は大きくなる。ポリアミック酸の分子量は、小さすぎるとそこから得られる塗膜の強度が不十分となる場合があり、逆にポリアミック酸の分子量が大きすぎると、そこから製造される液晶配向処理剤の粘度が高くなり過ぎて、塗膜形成時の作業性、塗膜の均一性が悪くなる場合がある。従って、本発明の液晶配向剤に用いるポリアミック酸は還元粘度（濃度０．５ｄｌ／ｇ、Ｎ−メチルピロリドン中、３０℃）で０．１〜２．０が好ましく、より好ましくは０．２〜１．５である。
上記のようにして得られたポリアミック酸は、そのまま本発明の液晶配向剤に用いても構わないが、脱水閉環させて得られるポリイミドを用いてもよい。ただし、ポリアミック酸の構造によっては、イミド化反応により不溶化して液晶配向剤に用いることが困難となる場合がある。この場合はポリアミック酸中のアミック酸基全てをイミド化させず、適度な溶解性が保てる範囲でイミド化させたものであっても構わない。
ポリアミック酸を脱水閉環させるイミド化反応は、ポリアミック酸の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する化学的イミド化が一般的であるが、比較的低温でイミド化反応が進行する化学的イミド化の方が、得られるポリイミドの分子量低下が起こりにくく好ましい。
化学的イミド化は、ポリアミック酸を有機溶媒中において、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。このときの反応温度は−２０〜２５０℃、好ましくは０〜１８０℃であり、反応時間は１〜１００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。塩基性触媒や酸無水物の量が少ないと反応が十分に進行せず、また多すぎると反応終了後に完全に除去することが困難となる。この時に用いる塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等を挙げることができ、中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。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などを挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。有機溶媒としては前述したポリアミック酸合成時に用いる溶媒を使用することができる。化学的イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
このようにして得られたポリイミド溶液は、添加した触媒が溶液内に残存しているので、本発明の液晶配向剤に用いるためには、ポリイミド溶液を攪拌下に貧溶媒に投入し、沈殿回収することが好ましい。ポリイミドの沈殿回収に用いる貧溶媒として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、ベンゼンなどが例示できる。貧溶媒に投入することにより沈殿したポリイミドは濾過・洗浄して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱乾燥してパウダーとすることが出来る。このパウダーを更に良溶媒に溶解して、再沈殿する操作を好ましくは２〜１０回繰り返すと、ポリイミドを精製することもできる。一度の沈殿回収操作では不純物が除ききれないときは、この精製工程を行うことが好ましい。この際の貧溶媒として例えばアルコール類、ケトン類、炭化水素など３種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
また、ポリアミック酸も同様の操作で沈殿回収および精製することもできる。ポリアミック酸の重合に用いた溶媒を本発明の液晶配向剤中に含有させたくない場合や、反応溶液中に未反応のモノマー成分や不純物が存在する場合には、この沈殿回収および精製を行えばよい。
本発明の液晶配向剤は、上記特定構造を有するポリアミック酸または該ポリアミック酸を脱水閉環させたポリイミドの少なくとも一方を含有するものであるが、通常はこれらの樹脂を有機溶媒に溶解させた樹脂溶液の構成が取られる。樹脂溶液とするには、ポリアミック酸またはポリイミドの反応溶液をそのまま用いてもよく、反応液から沈殿回収したものを有機溶媒に再溶解してもよい。
この有機溶媒としては、含有される樹脂成分を溶解させるものであれば特に限定されないが、あえてその具体例を挙げるならば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン等を挙げることができ、これらは１種類でも複数種類を混合して用いても良い。
また、単独では樹脂成分を溶解させない溶媒であっても、樹脂成分が析出しない範囲であれば、本発明の液晶配向剤に混合することができる。特に、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール、１−ブトキシ−２−プロパノール、１−フェノキシ−２−プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート、プロピレングリコール−１−モノエチルエーテル−２−アセテート、ジプロピレングリコール、２−（２−エトキシプロポキシ）プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸ｎ−プロピルエステル、乳酸ｎ−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルなどの低表面張力を有する溶媒を適度に混在させることにより、基板への塗布時に塗膜均一性が向上する。
本発明の液晶配向剤の固形分濃度は、形成させようとする液晶配向膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、好ましくは１〜１０重量％とされる。固形分濃度が１重量％未満では均一で欠陥のない塗膜を形成させることが困難となり、１０重量％よりも多いと溶液の保存安定性が悪くなる場合がある。
その他、本発明の液晶配向剤には、基板に対する塗膜の密着性を向上させるために、シランカップリング剤などの添加剤を加えてもよく、また２種以上のポリアミック酸やポリイミドを混合したり、他の樹脂成分を添加してもよい。
以上のようにして得られた本発明の液晶配向剤は、濾過した後、基板に塗布し、乾燥、焼成して塗膜とすることができ、この塗膜面をラビングや光照射などの配向処理をすることにより、液晶配向膜として使用されるものである。
この際、用いる基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、アクリル基板やポリカーボネート基板などのプラスチック基板などを用いることができ、特に、液晶駆動のためのＩＴＯ電極などが形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の観点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミ等の光を反射する材料も使用できる。
液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられるが、生産性の面から工業的には転写印刷法が広く用いられており、本発明の液晶配向剤においても好適に用いられる。
液晶配向剤を塗布した後の乾燥の工程は、必ずしも必要とされないが、塗布後〜焼成までの時間が基板ごとに一定していない場合や、塗布後ただちに焼成されない場合には、乾燥工程を含める方が好ましい。この乾燥は、基板の搬送等により塗膜形状が変形しない程度に溶媒が蒸発していれば良い。乾燥手段については特に限定されない。具体例を挙げるならば、５０〜１５０℃、好ましくは８０〜１２０℃のホットプレート上で、０．５〜３０分、好ましくは１〜５分乾燥させる方法がとられる。
液晶配向剤の焼成は、１００〜３５０℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは１５０℃〜３００℃であり、さらに好ましくは２００℃〜２５０℃である。液晶配向剤中にポリアミック酸を含有する場合は、この焼成温度によってポリアミック酸からポリイミドへの転化率が変化するが、本発明の液晶配向剤は、必ずしも１００％イミド化させる必要は無い。ただし、液晶セル製造行程で必要とされる、シール剤硬化などの熱処理温度より、１０℃以上高い温度で焼成することが好ましい。
焼成後の塗膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、５〜３００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍである。
本発明の液晶表示素子は、上記した手法により本発明の液晶配向剤から液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作成し、液晶表示素子としたものである。液晶セル作成の一例を挙げるならば、液晶配向膜の形成された１対の基板を、１〜３０μｍ、好ましくは２〜１０μｍのスペーサーを挟んで、ラビング方向が０〜２７０°の任意の角度となるように設置して周囲をシール剤で固定し、液晶を注入して封止する方法が一般的である。液晶封入の方法については特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後封止を行う滴下法などが例示できる。
このようにして、本発明の液晶配向剤を用いて作製した液晶表示素子は、優れた電気特性を有しているため、コントラストの低下や焼き付きの起こり難い液晶表示デバイスとすることができ、ＴＮ素子、ＳＴＮ素子、ＴＦＴ液晶素子、更には、横電界型の液晶表示素子、垂直配向型の液晶表示素子などネマティック液晶を用いた種々の方式による表示素子に好適に用いられる。また、使用する液晶を選択することで、強誘電性および反強誘電性の液晶表示素子にも使用することができる。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】本実施例で使用する略号は以下のとおりである。また、ポリアミック酸およびポリイミドの還元粘度はいずれも、濃度０．５ｇ／ｄｌのＮＭＰ中、３０℃の値である。
（テトラカルボン酸二無水物）
ＣＢＤＡ：  １，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
ＴＤＡ：  ３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物
ＢＤＡ：  １，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物
ＢＯＤＡ：  ビシクロ［３，３，０］オクタン−２，４，６，８−テトラカルボン酸二無水物
ＰＭＤＡ：  ピロメリット酸二無水物
（ジアミン）
４，４’ＤＡＤＰＡ：  ４，４’−ジアミノジフェニルアミン
２，４ＤＡＤＰＡ：  ２，４−ジアミノジフェニルアミン
ＤＡＤＯＢ：  １，３−ジアミノ−４−ドデシルオキシベンゼン
ｐ−ＰＤＡ：  ｐ−フェニレンジアミン
ＢＡＰＢ：  １，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン
ＤＤＭ：  ４，４’−ジアミノジフェニルメタン
ＤＤＥ：  ４，４’−ジアミノジフェニルエーテル
ＤＡＢＡ：  ４，４’−ジアミノベンズアニリド
ＤＡＰ：  ２，６−ジアミノピリジン
（有機溶媒）
ＮＭＰ：  Ｎ−メチル−２−ピロリドン
ＢＣＳ：  ブチルセロソルブ
ＧＢＬ：  γ−ブチロラクトン
（合成例１）ＣＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．６１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １８．７３ｇ（０．０９４ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３４５．１ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．１８ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例２）ＣＢＤＡ／２，４ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．２２ｇ（０．０９８ｍｏｌ）、ジアミン成分として２，４ＤＡＰＤＡ  １９．９３ｇ（０．１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２２１．８ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．９７ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ７６重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例３）ＣＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ／ＤＡＤＯＢ（１０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．４１ｇ（０．０９９ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １７．９３ｇ（０．０９ｍｏｌ）とＤＡＤＯＢ  ２．９２ｇ（０．０１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３６２．４ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．５０ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸３重量％、ＮＭＰ７７重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例４）ＴＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＴＤＡ  ３０．０３ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １９．５３ｇ（０．０９８ｍｏｌ）をＮＭＰ  ４４６．０ｇ中で混合し、室温で２４時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．１０ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例５）ＣＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ／ｐ−ＰＤＡ（５０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．６１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  ９．９６ｇ（０．０５ｍｏｌ）とｐ−ＰＤＡ  ４．７６ｇ（０．０４４ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３０９ｇ中で混合し、室温で１０時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．０５ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例６）ＣＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ／ＢＡＰＢ（５０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．６１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  ９．９６ｇ（０．０５ｍｏｌ）とＢＡＰＢ  １３．４５ｇ（０．０４６ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３８７ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．１３ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例７）ＣＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ／ＢＡＰＢ（７０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ１９．６１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  ５．９８ｇ（０．０３ｍｏｌ）とＢＡＰＢ  １９．５９ｇ（０．０６７ｍｏｌ）をＮＭＰ  ４０６．６ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．１８ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例８）ＣＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ／ｐ−ＰＤＡ（９０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．６１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １．９９ｇ（０．０１ｍｏｌ）とｐ−ＰＤＡ  ９．０８ｇ（０．０８４ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２７６．２ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．４５ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ７６重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例９）ＣＢＤＡ／ＰＭＤＡ（２０）／４，４’ＤＡＤＰＡ／ｐ−ＰＤＡ（５０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １５．６９ｇ（０．０８ｍｏｌ）とＰＭＤＡ  ４．３６ｇ（０．０２ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  ９．９６ｇ（０．０５ｍｏｌ）とｐ−ＰＤＡ  ４．６５ｇ（０．０４３ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３１２ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．２８ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例１０）ＢＯＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＢＯＤＡ  ２５．０２ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １９．５３ｇ（０．０９８ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２５２．４ｇ中で混合し、室温で２０時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．６８ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例１１）ＢＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＢＤＡ  １９．８１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １９．９３ｇ（０．１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２２５．２ｇ中で混合し、室温で２０時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．６２ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例１２）ＣＢＤＡ／ＰＭＤＡ（５０）／４，４’ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  ９．８１ｇ（０．０５ｍｏｌ）とＰＭＤＡ  １０．９１ｇ（０．０５ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １９．１３ｇ（０．０９６ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３５８．５ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．９５ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例１３）ＣＢＤＡ／ＰＭＤＡ（８０）／４，４’ＤＡＤＰＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  ３．９２ｇ（０．０２ｍｏｌ）とＰＭＤＡ  １７．４５ｇ（０．０８ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １８．５３ｇ（０．０９３ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３５９．１ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．７０ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ７６重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
（合成例１４）ＴＤＡ／４，４’ＤＡＤＰＡ［ＳＰＩ］
テトラカルボン酸二無水物成分としてＴＤＡ  ３０．０３ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １９．５３ｇ（０．０９８ｍｏｌ）ＮＭＰ  ４４６．０ｇ中で混合し、室温で２４時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液５０ｇをＮＭＰにより３重量％に希釈し、さらにイミド化触媒として無水酢酸１０．２ｇ、ピリジン４．８ｇを加え、４０℃で３時間反応させた。この反応溶液を６００ｍＬのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別し、メタノールで充分洗浄した後、８０℃で減圧乾燥し、赤褐色のポリイミド粉末を得た。得られたポリイミドの還元粘度は１．０８ｄｌ／ｇであった。このポリイミド粉末１．０ｇをＧＢＬ  １６．０ｇ、ＢＣＳ  ３．０ｇに溶解させ、本発明の液晶配向剤を得た。
（比較合成例１）ＣＢＤＡ／ＤＤＭ／ＤＡＤＯＢ（１０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．４１ｇ（０．０９９ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＤＤＭ  １７．８４ｇ（０．０９ｍｏｌ）とＤＡＤＯＢ  ２．９２ｇ（０．０１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２２７．７ｇ中で混合し、室温で２０時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．８４ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例２）ＣＢＤＡ／ＤＤＥ／ＤＡＤＯＢ（１０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．２２ｇ（０．０９８ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＤＤＥ  １８．０２ｇ（０．０９ｍｏｌ）とＤＡＤＯＢ  ２．９２ｇ（０．０１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２２７．６ｇ中で混合し、室温で２０時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．２４ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ７６重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例３）ＣＢＤＡ／ＤＡＢＡ／ＤＡＤＯＢ（１０）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．２２ｇ（０．０９８ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＤＡＢＡ  ２０．４５ｇ（０．０９ｍｏｌ）とＤＡＤＯＢ  ２．９２ｇ（０．０１ｍｏｌ）をＮＭＰ  １５３．３ｇ、ＧＢＬ２３０中で混合し、室温で２０時間反応させポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．４８ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ４６重量％、ＧＢＬ３０重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＧＢＬとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例４）ＣＢＤＡ／ＤＤＭ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．２２ｇ（０．０９８ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＤＤＭ  １９．８３ｇ（０．１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２２１．３ｇ中で混合し、室温で２４時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．４０ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ７６重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例５）ＴＤＡ／ＤＤＭ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＴＤＡ  ２９．７３ｇ（０．０９９ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＤＤＭ  １９．８３ｇ（０．１ｍｏｌ）をＮＭＰ２８０．８ｇ中で混合し、室温で２４時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．６０ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例６）ＣＢＤＡ／ｐ−ＰＤＡ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １９．６１ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分としてｐ−ＰＤＡ  １０．３８ｇ（０．０９６ｍｏｌ）をＮＭＰ  ３４４．９ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は１．２０ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸４重量％、ＮＭＰ７６重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例７）ＣＢＤＡ／ＢＡＰＢ
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １８．６３ｇ（０．０９５ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＢＡＰＢ  ２９．２３ｇ（０．１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２７１．２ｇ中で混合し、室温で１０時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．７２ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ７５重量％、ＢＣＳ２０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、比較のための液晶配向剤とした。
（比較合成例８）ＴＤＡ／ＤＡＰ［ＳＰＩ］
テトラカルボン酸二無水物成分としてＴＤＡ  ３０．０３ｇ（０．１ｍｏｌ）、ジアミン成分としてＤＡＰ  １０．９１ｇ（０．１ｍｏｌ）をＮＭＰ  ９５．５ｇ中で混合し、室温で２４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溶液５０ｇをＮＭＰにより８重量％に希釈し、さらにイミド化触媒として無水酢酸３７．４ｇ、ピリジン１７．４ｇを加え、４０℃で３時間反応させた。この反応溶液を８００ｍＬのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別し、メタノールで充分洗浄した後、８０℃で減圧乾燥し、白色のポリイミド粉末を得た。得られたポリイミドの還元粘度は０．５０ｄｌ／ｇであった。この粉末３．５ｇをＧＢＬ  ３９ｇ、ＢＣＳ  ７．５ｇに溶解させ、比較のための液晶配向剤とした。
【実施例１】  合成例１で得られた本発明の液晶配向剤を透明電極付きガラス基板にスピンコートし、８０℃のホットプレート上で５分間乾燥させた後、２５０℃の熱風循環式オーブンで６０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のラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数３００ｒｐｍ、ロール進行速度２０ｍｍ／ｓｅｃ、押し込み量０．５ｍｍの条件でラビングし、液晶配向膜付き基板を得た。
液晶セルの電気特性を評価するために、上記液晶配向膜付き基板を２枚用意し、その１枚の液晶配向膜面上に６μｍのスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう１枚の基板を液晶配向膜面が向き合いラビング方向が直行するようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶ＭＬＣ−２００３（メルク・ジャパン製）を注入し、注入口を封止して、ツイストネマティック液晶セルを得た。
電圧保持特性の評価
上記の液晶セルに２３℃の温度下で４Ｖの電圧を６０μｓ間印加し、１６．６７ｍｓ後の電圧を測定して、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として計算した。また、９０℃の温度下でも同様の測定をした。その結果、２３℃における電圧保持率は９９．４％、９０℃における電圧保持率は９６．２％であった。
電荷蓄積特性の評価
上記の液晶セルに２３℃の温度下で直流３Ｖの電圧を重畳した３０Ｈｚ／±３Ｖの矩形波を６０分間印加し、直流３Ｖを切った直後の液晶セル内に残る残留電圧を光学的フリッカー消去法で測定した。その結果、蓄積電荷は０Ｖであった。
【実施例２、実施例３】
合成例２および合成例３で得られた本発明の液晶配向剤を用いて、実施例１と同様の評価を行った。この結果は後述する表１に示す。
（比較例１〜３）
比較合成例１〜３で得られた液晶配向剤を用いて、実施例１と同様の評価を行った。この結果は後述する表１に示す。
2004021076.tif 000007
【実施例４】  合成例１で得られた本発明の液晶配向剤用いて、実施例１と同様の評価を行った。ただし、液晶配向剤の焼成条件を２００℃で３０分、２３０℃で３０分、２５０℃で３０分、３００℃で３０分とそれぞれ変えて、焼成温度による特性の差を比較した。この結果は後述する表２に示す。
【実施例５】  合成例４で得られた本発明の液晶配向剤を用いて、実施例４と同様の評価を行った。この結果は後述する表２に示す。
（比較例４、比較例５）
比較合成例４および比較合成例５で得られた液晶配向剤を用いて、実施例４と同様の評価を行った。この結果は後述する表２に示す。
2004021076.tif 000008
【実施例６〜１５】
合成例５〜１４で得られた本発明の液晶配向剤を用いて、実施例１と同様の評価を行った。ただし、液晶配向剤の焼成条件を２２０℃で３０分間とした。この結果は後述する表３に示す。
（比較例６〜８）
比較合成例６〜８で得られた液晶配向剤用いて、実施例１と同様の評価を行った。ただし、液晶配向剤の焼成条件を２２０℃で３０分間とした。この結果は後述する表３に示す。
2004021076.tif 000009
（合成例１５）
テトラカルボン酸二無水物成分としてＣＢＤＡ  １８．８３ｇ（０．０９６ｍｏｌ）、ジアミン成分として４，４’ＤＡＤＰＡ  １３．９５ｇ（０．０７ｍｏｌ）と１，３−ジアミノ−４−［４−（４−ヘプチルシクロヘキシル）フェノキシ］ベンゼン１１．４２ｇ（０．０３ｍｏｌ）をＮＭＰ  ２５０．４ｇ中で混合し、室温で５時間反応させてポリアミック酸溶液を得た。重合反応は容易かつ均一に進行し、得られたポリアミック酸の還元粘度は０．６９ｄｌ／ｇであった。さらにこの溶液をポリアミック酸５重量％、ＮＭＰ６５重量％、ＢＣＳ３０重量％となるようにＮＭＰとＢＣＳを加え、本発明の液晶配向剤を得た。
【実施例１６】  合成例１５で得られた本発明の液晶配向剤を透明電極付きガラス基板にスピンコートし、８０℃のホットプレート上で５分間乾燥させた後、２１０℃の熱風循環式オーブンで６０分間焼成を行い、膜厚１００ｎｍの塗膜を形成させ、液晶配向膜付き基板を得た。
液晶セルの電気特性を評価するために、上記液晶配向膜付き基板を２枚用意し、その１枚の液晶配向膜面上に６μｍのスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう１枚の基板を液晶配向膜面が向き合う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、負の誘電異方性を有するネガ型の液晶ＭＬＣ−６６０８（メルク・ジャパン製）を減圧注入法によって注入し、注入口を封止して液晶セルを得た。この液晶セルの液晶は基板に対して垂直に配向していた。
電圧保持特性の評価
上記の液晶セルに２３℃の温度下で４Ｖの電圧を６０μｓ間印加し、１６．６７ｍｓ後の電圧を測定して、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として計算した。その結果、２３℃における電圧保持率は９９．４％であった。また、この液晶セルを６０℃の温度下と８０℃の温度下でも同様に測定した。その結果、６０℃における電圧保持率は９８．７％、８０℃における電圧保持率は９７．０％であった。
電荷蓄積特性の評価
上記の液晶セルに２３℃の温度下で直流１０Ｖの電圧を重畳した３０Ｈｚ／±３Ｖの矩形波を６０分間印加し、直流１０Ｖを切った直後の液晶セル内に残る残留電圧を光学的フリッカー消去法で測定した。その結果、蓄積電荷は０Ｖであった。
【産業上の利用可能性】  本発明の液晶配向剤は、電圧保持特性に優れ、なおかつ焼成温度に依存することなく蓄積電荷が少ない液晶配向膜を得ることができる。また、本発明の液晶配向剤から得られた液晶配向膜を有する液晶表示素子は、優れた電気特性を有しているため、コントラストの低下や焼き付きの起こり難い液晶表示デバイスとすることができ、ＴＮ素子、ＳＴＮ素子、ＴＦＴ液晶素子、更には、横電界型の液晶表示素子、垂直配向型の液晶表示素子などネマティック液晶を用いた種々の方式による表示素子に好適に用いられる。また、使用する液晶を選択することで、強誘電性および反強誘電性の液晶表示素子にも使用することができる。
【国際調査報告】
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