(57)【要約】  交流駆動による残像を抑制できる光配向用液晶配向膜の製造方法を提供する。  式（１）で表されるポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種類の重合体を含有する液晶配向剤を基板上に塗布、焼成して得られる膜に、偏光された放射線を照射した後、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と接触処理し、次いで、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理した後、１５０℃以上で加熱処理する。（化１）2014084362.tif 000038（Ｘ１は、式（ＸＡ−１）、Ｙ１は２価の有機基、Ｒ１はＨ等、Ｒ３〜Ｒ６はＨ等）（化２）2014084362.tif 000039
2014084362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種類の重合体を含有する液晶配向剤を基板上に塗布、焼成して得られる膜に、偏光された放射線を照射した後、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と接触処理し、次いで、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理した後、１５０℃以上で加熱処理することを特徴とする液晶配向膜の製造方法。
【化１】
2014084362.tif 000032
（Ｘ１は、下記式（ＸＡ−１）で表される構造である。
Ｙ１は２価の有機基であり、Ｒ１は水素原子、又は炭素数１〜４のアルキル基である。）
【化２】
2014084362.tif 000033
（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基若しくはアルキニル基、又はフェニル基である。）
【請求項２】
前記偏光された放射線を照射した後、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤との混合溶剤と接触処理し、次いで、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理した後、１５０℃以上で加熱処理する請求項１に記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項３】
前記沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤が、下記の式（Ａ−１）、式（Ａ−２）、式（Ａ−３）、式（Ａ−４）、及び式(Ａ−５)からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２に記載の液晶配向膜の製造方法。
【化３】
2014084362.tif 000034
（式（Ａ−１）において、Ａ１は水素原子又はアセチル基であり、Ａ２は炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２は水素原子又はメチル基であり、nは１又は２の整数である。
式（Ａ−２）において、Ａ３は炭素数１〜４のアルキル基である。
式（Ａ−３）において、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。
式（Ａ−４）において、Ａ５及びＡ６はそれぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である。
式（Ａ−５）において、Ａ６は炭素数３〜６のアルキル基又はシクロアルキル基である。）
【請求項４】
前記沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤が、１−メトキシ−２−プロパノール、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、３−メトキシプロピオン酸メチル、及び３−エトキシプロピオン酸エチルからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項５】
前記沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤が、メタノール、エタノール、２−プロパノール及びアセトンからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項６】
前記混合溶剤が、沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤とを、質量比率で９５／５〜５／９５で含む請求項２〜５のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項７】
上記式（１）で表される構造単位を、全重合体１モルに対して、６０モル％以上含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項８】
上記式（１）において、Ｘ１が下記式（Ｘ１−１）及び（Ｘ１−２）で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜７のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【化４】
2014084362.tif 000035
【請求項９】
上記式（１）において、Ｙ１が下記式（４）及び（５）で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜８のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【化５】
2014084362.tif 000036
（式（５）において、Ｚ１は単結合、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、又は炭素数２〜１０の２価の有機基である。）
【請求項１０】
上記式（１）において、Ｙ１が前記式（４）及び下記式（Ｙ１−１）で表される構造から選ばれる少なくとも１種類の構造である請求項１〜９のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【化６】
2014084362.tif 000037
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法によって得られる液晶配向膜。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光配向法用の液晶配向膜の製造方法、この製造方法によって得られる液晶配向膜、及び得られた液晶配向膜を具備する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ、液晶ディスプレイなどに用いられる液晶表示素子は、通常、液晶の配列状態を制御するための液晶配向膜が素子内に設けられている。
現在、工業的に最も普及している液晶配向膜は、電極基板上に形成されたポリアミック酸及び／又はこれをイミド化したポリイミドからなる膜の表面を、綿、ナイロン、ポリエステル等の布で一方向に擦る、いわゆるラビング処理を行うことで作製されている。
液晶配向膜の配向過程における膜面のラビング処理は、簡便で生産性に優れた工業的に有用な方法である。しかし、液晶表示素子の高性能化、高精細化、大型化への要求は益々高まり、ラビング処理によって発生する配向膜の表面の傷、発塵、機械的な力や静電気による影響、更には、配向処理面内の不均一性などの種々の問題が明らかとなってきている。【０００３】
ラビング処理に代わる方法としては、偏光された放射線を照射することにより、液晶配向能を付与する光配向法が知られている。光配向法による液晶配向処理は、光異性化反応を利用したもの、光架橋反応を利用したもの、光分解反応を利用したものなどが提案されている（非特許文献１参照）。
一方、ポリイミドを用いる光配向用の液晶配向膜は、他に比べて高い耐熱性を有することから、その有用性が期待されている。特許文献１では、主鎖にシクロブタン環などの脂環構造を有するポリイミド膜を光配向法に用いることが提案されている。
上記の光配向法は、ラビングレス配向処理方法として、工業的にも簡便な製造プロセスで生産できる利点があるだけでなく、ＩＰＳ（In-Place-Switching）駆動方式やフリンジフィールドスイッチング（以下、ＦＦＳ）駆動方式の液晶表示素子においては、上記の光配向法で得られる液晶配向膜を用いることで、ラビング処理法で得られる液晶配向膜に比べて、液晶表示素子のコントラストや視野角特性の向上が期待できるなど、液晶表示素子の性能を向上させることが可能であるため、有望な液晶配向処理方法として注目されている。【０００４】
ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子に用いられる液晶配向膜としては、優れた液晶配向性や電気特性などの基本特性に加えて、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子において発生する、長期交流駆動による残像の抑制が必要とされる。
しかしながら、光配向法により得られる液晶配向膜は、ラビング処理法によるものに比べて、高分子膜の配向方向に対する異方性が小さいという問題がある。異方性が小さいと充分な液晶配向性が得られず、液晶表示素子とした場合に、残像が発生するなどの問題が発生する。
また、光配向法により得られる液晶配向膜の異方性を高める方法として、光照射後に、光照射によって前記ポリイミドの主鎖が切断されて生成した低分子量成分を、水溶性有機溶剤による洗浄処理か、又は加熱処理することにより除去することが提案されているが、残像の抑制を解決するに至っていない（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開平９−２９７３１３号公報
【特許文献２】日本特開２０１１−１０７２６６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「液晶光配向膜」木戸脇、市村  機能材料  １９９７年１１月号    Ｖｏｌ．１７、  Ｎｏ．１１  １３〜２２ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子において発生する交流駆動による残像を抑制することができる光配向処理法用の液晶配向膜の製造方法、この製造方法によって得られる液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、特定の構造単位を有するポリイミド前駆体、又は該ポリイミド前駆体のイミド化重合体を含む液晶配向剤を基板に塗布、焼成して得られる膜に対して、偏光された放射線を照射し、次いで、特定範囲の沸点を有する少なくとも２種類の溶剤を選び、かつかかる少なくとも２種類の溶剤を特定の順序で用いて、浸漬などの接触処理し、次いで、１５０℃以上で加熱処理して得られる液晶配向膜により、上記の目的を達成し得ることを見出した。【０００９】
かくして、本発明は、下記を要旨とするものである。
１．下記式（１）で表される構造単位を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種類の重合体を含有する液晶配向剤を基板上に塗布、焼成して得られる膜に、偏光された放射線を照射した後、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と接触処理し、次いで、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理した後、１５０℃以上で加熱処理することを特徴とする液晶配向膜の製造方法。
【化１】
2014084362.tif 000003
（Ｘ１は下記式（ＸＡ−１）で表される構造である。
Ｙ１は２価の有機基であり、Ｒ１は水素原子、又は炭素数１〜４のアルキル基である。）
【化２】
2014084362.tif 000004
（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基若しくはアルキニル基、又はフェニル基である。）【００１０】
２．前記偏光された放射線を照射した後、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤との混合溶剤と接触処理し、次いで、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理した後、１５０℃以上で加熱処理する上記１に記載の液晶配向膜の製造方法。
３．前記沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤が、下記の式（Ａ−１）、式（Ａ−２）、式（Ａ−３）、式（Ａ−４）、及び式(Ａ−５)からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１又は２に記載の液晶配向膜の製造方法。
【化３】
2014084362.tif 000005
（式（Ａ−１）において、Ａ１は水素原子又はアセチル基であり、Ａ２は炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２は水素原子又はメチル基であり、nは１又は２の整数である。
式（Ａ−２）において、Ａ３は炭素数１〜４のアルキル基である。
式（Ａ−３）において、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。
式（Ａ−４）において、Ａ５及びＡ６はそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基である。
式（Ａ−５）において、Ａ６は炭素数３〜６のアルキル基又はシクロアルキル基である。）
４．前記沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤が、１−メトキシ−２−プロパノール、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、３−メトキシプロピオン酸メチル、及び３−エトキシプロピオン酸エチルからなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１〜３のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
５．前記沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤が、メタノール、エタノール、２−プロパノール及びアセトンからなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１〜４のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
６．前記混合溶剤が、沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤とを、質量比率で９５／５〜５／９５で含む上記１〜５のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。【００１１】
７．上記式（１）で表される構造単位を、全重合体１モルに対して、６０モル％以上含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から前記重合体が、前記式（１）で表される構造単位を、全重合体１モルに対して、６０モル％以上含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１〜６のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
８．前記式（１）において、Ｘ１が下記式（Ｘ１−１）及び（Ｘ１−２）で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも１種である前記１〜７のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【化４】
2014084362.tif 000006
９．前記式（１）において、Ｙ１が下記式（４）及び（５）で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも１種である前記１〜８のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【化５】
2014084362.tif 000007
（式（５）において、Ｚ１は単結合、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、又は炭素数２〜１０の２価の有機基である。）【００１２】
１０．前記式（１）において、Ｙ１が前記式（４）及び下記式（Ｙ１−１）で表される構造から選ばれる少なくとも１種類の構造である前記１〜９のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法。
【化６】
2014084362.tif 000008
１１．前記１〜１０のいずれかに記載の液晶配向膜の製造方法によって得られる液晶配向膜。
１２．前記１１に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によって得られる液晶配向膜を、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子の液晶配向膜とした場合、長期の交流駆動による残像を低減することができる。
本発明によって得られる液晶配向膜において、何故に本発明の課題が解決されるかについては、必ずしも明らかではないが、本発明者らの研究によると、以下のことが判明した。すなわち、後記する実施例と比較例との対比からわかるように、本発明においては、特定の構造のポリイミド前駆体を使用した液晶配向剤を基板に塗布、焼成して得られる膜に対して、偏光された放射線を照射した後に行われる、溶剤による接触処理は、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤による接触処理と、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤による接触処理とを、この順序にて行うことが必要であり、そのどちらか一方の処理では上記の効果が得られないことが判明した。
一般に、液晶配向膜の異方性を高めること、及び／又は液晶配向膜と液晶との相互作用を高めることにより、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子において発生する交流駆動による残像を抑制できることが知られているが、本発明における場合、上記の特定の少なくとも２種類の溶剤を用いた特定の順序で行う接触処理により、その前に行われた偏光された放射線を照射する工程で生じた異物が完全に除去され、かつ、続いて行われる特定条件での加熱処理により、残存する液晶配向膜を構成する分子鎖の再配向が促進される結果、液晶配向膜の異方性が高められ、かつ、液晶配向膜と液晶との相互作用が高められるために上記の効果が達成されるものと思われる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜ポリイミド及び該ポリイミドの前駆体＞
本発明で用いる液晶配向剤は、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種類の重合体を含有する。
【化７】
2014084362.tif 000009
式（１）において、Ｘ１は下記式（ＸＡ−１）で表される構造であり、Ｙ１は２価の有機基であり、Ｒ１は、水素原子、又は炭素数１〜４のアルキル基である。
【化８】
2014084362.tif 000010
【００１５】
式（ＸＡ−１）において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基若しくはアルキニル基、又はフェニル基である。
なかでも、液晶配向性の点から、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、又はエチル基が好ましく、水素原子、又はメチル基がより好ましい。Ｘ１は、さらに好ましくは、下記式（Ｘ１−１）及び（Ｘ１−２）で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも１種類である。
【化９】
2014084362.tif 000011
【００１６】
Ｙ１は、２価の有機基であり、その構造は特に限定されるものではない。得られる液晶配向膜の異方性が高いため、下記式（Ｙ１−１）及び（Ｙ１−２）で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも１種類であることが好ましい。
【化１０】
2014084362.tif 000012
式（５）において、Ｚ１は単結合、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、又は炭素数２〜１０の２価の有機基である。
Ｚ１において、エステル結合としては、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、又は−ＯＣ（Ｏ）−で表される。アミド結合としては、−Ｃ（Ｏ）ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ−、−ＮＨＣ（Ｏ）−、又は−ＮＲＣ（Ｏ）−で表される構造を示すことができる。ここで、Ｒは炭素数１〜１０の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はこれらを組み合わせた基である。
【００１７】
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、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。
アルケニル基としては、上記のアルキル基に存在する１つ以上のＣＨ２−ＣＨ２構造を、ＣＨ＝ＣＨ構造に置き換えたものが挙げられ、より具体的には、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、イソプロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、２−ヘキセニル基、シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニ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。
アリール基としては、例えばフェニル基が挙げられる。
【００１８】
チオエステル結合としては−Ｃ（Ｏ）Ｓ−、又は−ＳＣ（Ｏ）−で表される構造を示すことができる。
Ｚ１が炭素数２〜１０の有機基である場合、下記式（６）の構造で表すことができる。
【化１１】
2014084362.tif 000013
式（６）において、Ｚ4、Ｚ５、及びＺ６はそれぞれ独立して、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ１１−、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、ウレア結合、カーボネート結合、又はカルバメート結合である。ここで、Ｒ１１は、水素原子、メチル基、又はｔ−ブトキシカルボニル基である。
Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６におけるエステル結合、アミド結合、及びチオエステル結合については、前記のエステル結合、アミド結合、及びチオエステル結合と同様の構造を示すことができる。
【００１９】
ウレア結合としては、−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）ＮＨ−、又は−ＮＲ−Ｃ（Ｏ）ＮＲ−で表される構造を示すことができる。Ｒは炭素数１〜１０の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はこれらを組み合わせた基であり、これらの基は前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、及びアリール基と同様の例を挙げることができる。
カーボネート結合としては、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−で表される構造を示すことができる。
カルバメート結合としては、−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−、−ＮＲ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、又は−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ−で表される構造を示すことができる。ここで、Ｒは炭素数１〜１０の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はこれらを組み合わせた基であり、これらの基は前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、及びアリール基と同様の例を挙げることができる。
【００２０】
式（６）中のＲ９及びＲ１０はそれぞれ独立して、単結合、炭素数１〜１０の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた基から選ばれる構造である。Ｒ９及びＲ１０の何れかが単結合の場合、Ｒ９又はＲ１０の何れかは、炭素数２〜１０の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた基から選ばれる構造である。
上記アルキレン基としては、前記アルキル基から水素原子を１つ除いた構造が挙げられる。より具体的には、メチレン基、１，１−エチレン基、１，２−エチレン基、１，２−プロピレン基、１，３−プロピレン基、１，４−ブチレン基、１，２−ブチレン基、１，２−ペンチレン基、１，２−へキシレン基、２，３−ブチレン基、２，４−ペンチレン基、１，２−シクロプロピレン基、１，２−シクロブチレン基、１，３−シクロブチレン基、１，２−シクロペンチレン基、１，２−シクロへキシレン基などが挙げられる。
【００２１】
アルケニレン基としては、前記アルケニル基から水素原子を１つ除いた構造が挙げられる。より具体的には、１，１−エテニレン基、１，２−エテニレン基、１，２−エテニレンメチレン基、１−メチル−１，２−エテニレン基、１，２−エテニレン−１，１−エチレン基、１，２−エテニレン−１，２−エチレン基、１，２−エテニレン−１，２−プロピレン基、１，２−エテニレン−１，３−プロピレン基、１，２−エテニレン−１，４−ブチレン基、１，２−エテニレン−１，２−ブチレン基などが挙げられる。
アルキニレン基としては、前記アルキニル基から水素原子を１つ除いた構造が挙げられる。より具体的には、エチニレン基、エチニレンメチレン基、エチニレン−１，１−エチレン基、エチニレン−１，２−エチレン基、エチニレン−１，２−プロピレン基、エチニレン−１，３−プロピレン基、エチニレン−１，４−ブチレン基、エチニレン−１，２−ブチレン基などが挙げられる。
【００２２】
アリーレン基としては、前記アリール基から水素原子を１つ除いた構造が挙げられる。より具体的には、１，２−フェニレン基、１，３−フェニレン基、１，４−フェニレン基などが挙げられる。
Ｙ１に直線性が高い構造や剛直な構造を含有する場合、良好な液晶配向性を有する液晶配向膜が得られるため、Ｚ１の構造としては、単結合、又は下記式（Ａ１−１）〜（Ａ１−２５）の構造がより好ましい。
【００２３】
【化１２】
2014084362.tif 000014
【００２４】
【化１３】
2014084362.tif 000015
【００２５】
【化１４】
2014084362.tif 000016
【００２６】
【化１５】
2014084362.tif 000017
【００２７】
上記溶剤による接触処理による分解物の除去性が良好であり、且つ液晶配向性に優れることから、Ｙ１の構造としては、上記式（４）、又は下記式（Ｙ１−１）が特に好ましい。
【化１６】
2014084362.tif 000018
上記式（１）で表される構造単位を含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体において、上記式（１）で表される構造単位の比率は、全重合体中の全構造単位１モルに対して、６０〜１００モル％が好ましい。上記式（１）で表される構造単位の比率が高いほど、良好な液晶配向性を有する液晶配向膜が得られるため、８０〜１００モル％がより好ましく、９０〜１００モル％がさらに好ましい。
【００２８】
本発明の重合体成分は上記式（１）で表される構造単位以外に、下記式（７）で表される構造単位を含有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体であってもよい。
【化１７】
2014084362.tif 000019
式（７）において、Ｒ１は上記式（１）のＲ１と同様の定義である。
【００２９】
Ｘ３は４価の有機基であり、その構造は特に限定されない。具体的例を挙げるならば、下記式（Ｘ−１）〜（Ｘ−４２）の構造が挙げられる。化合物の入手性の点から、Ｘ３の構造は、Ｘ−１７、Ｘ−２５、Ｘ−２６，Ｘ−２７、Ｘ−２８、Ｘ−３２、又はＸ−３９が好ましい。また、直流電圧により蓄積した残留電荷の緩和が早い液晶配向膜を得られるという点からは、芳香族環構造を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることが好ましく、Ｘ３の構造としては、Ｘ−２６，Ｘ−２７、Ｘ−２８、Ｘ−３２、Ｘ−３５、又はＸ−３７がより好ましい。
【００３０】
【化１８】
2014084362.tif 000020
【００３１】
【化１９】
2014084362.tif 000021
【００３２】
【化２０】
2014084362.tif 000022
【００３３】
【化２１】
2014084362.tif 000023
【００３４】
【化２２】
2014084362.tif 000024
【００３５】
上記式（７）において、Ｙ４は２価の有機基であり、その構造は特に限定されない。Ｙ４の具体例を挙げるならば、下記記式（Ｙ−１）〜（Ｙ−７４）の構造が挙げられる。
【化２３】
2014084362.tif 000025
【００３６】
【化２４】
2014084362.tif 000026
【００３７】
【化２５】
2014084362.tif 000027
【００３８】
【化２６】
2014084362.tif 000028
【００３９】
【化２７】
2014084362.tif 000029
【００４０】
重合体成分の有機溶媒に対する溶解性に優れるために、式（７）におけるＹ４としては、Ｙ−８、Ｙ−２０、Ｙ−２１、Ｙ−２２、Ｙ−２８、Ｙ−２９、Ｙ−３０、Ｙ−７２、Ｙ−７３、又はＹ−７４の構造を有する構造単位を含有することが好ましい。
重合体成分における上記式（７）で表される構造単位の比率が高い場合、液晶配向膜の液晶配向性を低下させるため、上記式（７）で表される構造単位の比率は、全構造単位１モルに対して０〜４０モル％が好ましく、０〜２０モル％がさらに好ましい。
【００４１】
＜ポリアミック酸エステルの製造方法＞
本発明に用いられるポリイミド前駆体がポリアミック酸エステルである場合、ポリアミック酸エステルは、以下に示す（１）〜（３）の方法で合成することができる。
（１）ポリアミック酸から合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成することができる。
具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶媒の存在下で、−２０〜１５０℃、好ましくは０〜５０℃において、３０分〜２４時間、好ましくは１〜４時間反応させることによって合成することができる。
【００４２】
エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジ−ｔ−ブチルアセタール、１−メチル−３−ｐ−トリルトリアゼン、１−エチル−３−ｐ−トリルトリアゼン、１−プロピル−３−ｐ−トリルトリアゼン、４−（４，６−ジメトキシー１，３，５−トリアジンー２−イル）−４−メチルモルホリニウムクロリドなどが挙げられる。エステル化剤の添加量は、ポリアミック酸の繰り返し単位１モルに対して、２〜６モル当量が好ましく、２〜４モル当量がより好ましい。
【００４３】
上記の反応に用いる有機溶媒は、重合体の溶解性からＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、N−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは１種又は２種以上を混合して用いてもよい。
合成時における有機溶媒中の重合体の濃度は、重合体の析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいために、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。
（２）テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応により合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを、塩基と有機溶媒の存在下で、−２０〜１５０℃、好ましくは０〜５０℃において、３０分〜２４時間、好ましくは１〜４時間反応させることによって合成することができる。
【００４４】
前記塩基には、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ことから、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、２〜３倍モルがより好ましい。
上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマー及び重合体の溶解性からN−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは１種又は２種以上を混合して用いてもよい。
合成時における有機溶媒中の重合体濃度は、重合体の析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいことから、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる有機溶媒は、できるだけ脱水されていることが好ましく、反応は窒素雰囲気中で行い、外気の混入を防ぐのが好ましい。
【００４５】
（３）テトラカルボン酸ジエステルとジアミンからポリアミック酸を合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを重縮合することにより合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、及び有機溶媒の存在下で、０〜１５０℃、好ましくは０〜１００℃において、３０分〜２４時間、好ましくは３〜１５時間反応させることによって合成することができる。
【００４６】
前記縮合剤には、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。
【００４７】
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの３級アミンが使用できる。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ことから、ジアミン成分に対して２〜４倍モルが好ましく、２〜３倍モルがより好ましい。
前記有機溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して０〜１．０倍モルが好ましく、２．０〜３．０倍モルがより好ましい。
【００４８】
上記３つのポリアミック酸エステルの合成方法の中でも、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）の合成法が特に好ましい。
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貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。
貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられ、水、メタノール、エタノール、２−プロパノールなどが好ましい。
【００４９】
＜ポリアミック酸の製造方法＞
本発明に用いられるポリイミド前駆体がポリアミック酸である場合、ポリアミック酸は、以下に示す方法により合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒の存在下で、−２０〜１５０℃、好ましくは０〜５０℃において、３０分〜２４時間、好ましくは１〜１２時間反応させることによって合成できる。
上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマー及び重合体の溶解性から、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトンなどが好ましく、これらは１種又は２種以上を混合して用いてもよい。
重合体の濃度は、重合体の析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいことから、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。
【００５０】
上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することで精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。
貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられ、水、メタノール、エタノール、２−プロパノールなどが好ましい。
【００５１】
＜ポリイミドの製造方法＞
本発明に用いられるポリイミドは、前記ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸エステル又はポリアミック酸をイミド化することにより製造することができる。
ポリアミック酸エステルからポリイミドを製造する場合、前記ポリアミック酸エステル溶液、又はポリアミック酸エステル樹脂粉末を有機溶媒に溶解させて得られるポリアミック酸溶液に塩基性触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の過程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
【００５２】
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、有機溶媒中において塩基性触媒存在下で撹拌することにより行うことができる。有機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。
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時間で行うことができる。
塩基性触媒の量はアミック酸エステル基の０．５〜３０倍モル、好ましくは２〜２０倍モルである。
得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。
ポリアミック酸からポリイミドを製造する場合、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応で得られた前記ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の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。
【００５３】
化学的イミド化は、イミド化させたい重合体を、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。有機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時間で行うことができる。
塩基性触媒の量はポリアミック酸基の０．５〜３０倍モル、好ましくは２〜２０倍モルであり、酸無水物の量はポリアミック酸基の１〜５０倍モル、好ましくは３〜３０倍モルである。
得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。
【００５４】
ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸の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、有機溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤とすることが好ましい。
上記のようにして得られるポリイミドの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製された重合体の粉末を得ることができる。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、メタノール、２−プロパノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン等が挙げられ、メタノール、エタノール、２−プロパノール、アセトンなどが好ましい。
【００５５】
＜液晶配向剤＞
本発明に用いられる液晶配向剤は、重合体成分が有機溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。
重合体の分子量は、重量平均分子量で２，０００〜５００，０００が好ましく、より好ましくは５，０００〜３００，０００であり、さらに好ましくは、１０，０００〜１００，０００である。また、数平均分子量は、好ましくは、１，０００〜２５０，０００であり、より好ましくは、２，５００〜１５０，０００であり、さらに好ましくは、５，０００〜５０，０００である。
【００５６】
本発明に用いられる液晶配向剤の重合体の濃度は、形成させようとする塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から１質量％以上であることが好ましく、溶液の保存安定性の点からは１０質量％以下とすることが好ましい。特に好ましい重合体の濃度は、２〜８質量％である。
本発明に用いられる液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−イミダゾリジノン、３−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド等を挙げることができる。これらは１種又は２種以上を混合して用いてもよい。また、単独では重合体成分を均一に溶解できない溶媒であっても、重合体が析出しない範囲であれば、上記の有機溶媒に混合してもよい。
【００５７】
本発明に用いられる液晶配向剤は、重合体成分を溶解させるための有機溶媒の他に、液晶配向剤を基板へ塗布する際の塗膜均一性を向上させるための溶媒を含有してもよい。かかる溶媒は、一般的に上記有機溶媒よりも低表面張力の溶媒が用いられる。その具体例としては、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、ブチルセロソルブアセテート、ジプロピレングリコール、２−（２−エトキシプロポキシ）プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸ｎ−プロピルエステル、乳酸ｎ−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル等が挙げられる。これらの溶媒は２種上を併用してもよい。
【００５８】
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、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アミック酸の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。
【００５９】
＜液晶配向膜の製造方法＞
本発明の液晶配向膜の製造方法は、液晶配向剤を基板に塗布し、焼成して得られた膜に対し、偏光された放射線を照射する工程と、放射線を照射した膜を、沸点が１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と接触処理し、次いで、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と接触処理する工程と、接触処理した膜を１５０℃以上で加熱する工程と、を有する。以下に、各工程について説明する。
【００６０】
（１）液晶配向剤を基板に塗布し、焼成する工程
上記のようにして得られた液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成することによりポリイミド膜、又はポリイミド前駆体がイミド化した膜が得られる。
本発明に用いられる液晶配向剤を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることができ、液晶駆動のためのＩＴＯ（Ｉndium Tin Oxide)電極等が形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミ等の光を反射する材料も使用できる。
本発明に用いられる液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられる。
【００６１】
液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される有機溶媒を十分に除去するために、５０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃で１〜１０分乾燥させ、その後１５０〜３００℃、好ましくは２００〜２５０で５〜１２０分焼成される。焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、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１０〜２００ｎｍである。
【００６２】
（２）偏光された放射線を照射する工程
上記（１）の工程で得られた膜に、偏光された放射線を照射する（以下、光配向処理とも言う。）ことにより、偏光方向に対して垂直方向に異方性が付与される。
光配向処理の具体例としては、前記塗膜表面に、一定方向に偏光した放射線を照射し、液晶配向能を付与する方法が挙げられる。放射線の波長としては、１００〜８００ｎｍの波長を有する紫外線又は可視光線を用いることができる。このうち、１００〜４００ｎｍの波長を有する紫外線が好ましく、２００〜４００ｎｍの波長を有するものが特に好ましい。
前記放射線の照射量は、１〜１０，０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲にあることが特に好ましい。膜に偏光された放射線を照射する温度は、好ましくは１０〜１００℃で行われ、特に２０〜５０℃が好ましい。
【００６３】
（３）溶剤を用いた接触処理する工程
上記（２）の工程で偏光された放射線を照射した膜は、特定の２種類の溶剤を用いて接触処理される。接触処理には、沸点１１０〜１８０℃、好ましくは１１５〜１６０℃を有する有機溶剤、及び、水若しくは沸点５０〜１０５℃、好ましくは５０〜８０℃を有する水溶性有機溶剤の少なくとも２種類の溶剤が使用される。
なお、かかる２種類の溶剤を用いるとは、少なくとも、このそれぞれの２種類の溶剤を用いる意味であり、この２種類の溶剤とともに他の溶剤を含む溶剤を使用する場合も意味するものである。さらに、かかる２種類の溶剤との接触処理に加えて、かかる２種類以外の他の溶剤を用いた接触処理を行っても良い。
上記の沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤としては、下記の（Ａ−１）、式（Ａ−２）、式（Ａ−３）、式（Ａ−４）、及び式(Ａ−５)からなる群から選ばれる少なくとも１種の有機溶剤が好ましい。
【化２８】
2014084362.tif 000030
式（Ａ−１）において、Ａ１は水素原子、又はアセチル基であり、Ａ２は炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２は水素原子又はメチル基であり、ｎは１又は２の整数である。
式（Ａ−２）において、Ａ３は炭素数１〜４のアルキル基である。
式（Ａ−３）において、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。
式（Ａ−４）において、Ａ５及びＡ６はそれぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である。
式（Ａ−５）において、Ａ６は炭素数３〜６のアルキル基又はシクロアルキル基である。
上記式（Ａ−１）〜式(Ａ−５)の有機溶剤は、なかでも、１−メトキシ−２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、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エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及び酢酸シクロヘキシルからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。特に、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種が好ましい。
また、上記の水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤の好ましい例としては、水、メタノール、エタノール、２−プロパノール、アセトンが挙げられる。なかでも、水、2−プロパノールがより好ましい。
【００６４】
本発明において、偏光された放射線を照射した膜と２種類の溶剤を用いた接触処理は、浸漬処理、噴霧（スプレー）処理などの、膜と液とが好ましくは十分に接触するような処理で行なわれる。なかでも、溶剤中に膜を、好ましくは１０秒〜１時間、より好ましくは１〜３０分浸漬処理する方法が好ましい。接触処理は、膜や溶剤の温度を制御することにより、常温、それ以上若しくはそれ以下の温度で実施してもよいが、好ましくは１０〜８０℃、より好ましくは２０〜５０℃で実施される。また、必要に応じて、撹拌や超音波などの接触を高める手段を施すことができる。
【００６５】
上記沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤、次いで水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤と順次接触処理する場合、両者の接触処理は、連続的に行ってもよいし、又は時間をおいて行ってもよい。後者の場合には、過度の時間を置き過ぎると好ましくはないので、連続的に行うのが好ましい。
一方、沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤とを含む混合溶剤により接触処理する場合、かかる混合溶剤は、沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と、水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する水溶性有機溶剤とを、質量比率で好ましくは９５／５〜５／９５、より好ましくは９５／５〜５０／５０で含むのが好適である。
【００６６】
（４）１５０℃以上で加熱する工程
２種類の溶剤を用いて接触処理をした膜は、次いで、温度１５０℃以上で加熱処理される。かかる加熱処理は、溶剤を用いた接触処理した膜を乾燥した後に行ってもよい。膜の乾燥は、８０〜１５０℃が好ましい。乾燥時間は１０秒〜３０分が好ましい。
加熱処理の温度としては、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、短すぎると本発明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。
【００６７】
＜液晶表示素子＞
本発明の液晶表示素子は、本発明の製造方法によって得られ液晶配向剤から得られる液晶配向膜付きの基板を得た後、既知の方法で液晶セルを作製し、該液晶セルを使用して液晶表示素子としたものである。
液晶セルの作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。尚、画像表示を構成する各画素部分にＴＦＴ（Thin  Film  Ｔransistor）などのスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス構造の液晶表示素子であってもよい。
【００６８】
まず、透明なガラス製の基板を準備し、一方の基板の上にコモン（Ｃｏｍｍｏｎ）電極を、他方の基板の上にセグメント電極を設ける。これらの電極は、例えばＩＴＯ電極とすることができ、所望の画像表示ができるようパターニングされる。次いで、各基板の上に、コモン電極とセグメント（Ｓｅｇｍｅｎｔ）電極を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル−ゲル法によって形成されたＳｉＯ２−ＴｉＯ２からなる膜とすることができる。
次に、各基板の上に、本発明の液晶配向膜を形成する。
次に、一方の基板に他方の基板を、互いの配向膜面が対向するようにして重ね合わせ、周辺をシール材で接着する。シール材には、基板間隙を制御するために、通常、スペーサを混入しておく。また、シール材を設けない面内部分にも、基板間隙制御用のスペーサを散布しておくのが好ましい。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。
【００６９】
次に、シール材に設けた開口部を通じて、２枚の基板とシール材で包囲された空間内に液晶材料を注入する。その後、この開口部を接着剤で封止する。注入には、真空注入法を用いてもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法を用いてもよい。次に、偏光板の設置を行う。具体的には、２枚の基板の液晶層とは反対側の面に一対の偏光板を貼り付ける。以上の工程を経ることにより、本発明の液晶表示素子が得られる。
この液晶表示素子は、液晶配向膜として本発明により得られた液晶配向膜を使用していることから、残像特性に優れたものとなり、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適に利用可能である。
【実施例】
【００７０】
以下に実施例を挙げ、本発明をさら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。
実施例及び比較例で使用した化合物の略号、及び各特性の測定方法は、以下のとおりである。
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
ＧＢＬ：γ−ブチロラクトン
ＢＣＳ：ブチルセロソルブ
ＩＰＡ：２−プロパノール
ＤＡ−２：下記式（ＤＡ−２）（Ｂｏｃ基はｔ−ブトキシカルボニル基を表す）
添加剤Ａ：Ｎ−α―（９−フルオレニルメトキシカルボニル）−Ｎ−τ−ｔ−ブトキシカルボニル−Ｌ−ヒスチジン 
【化２９】
2014084362.tif 000031
【００７１】
以下に、粘度、分子量、イミド化率、液晶セル作製、及び長期交流駆動による残像評価の方法を示す。
［粘度］
合成例において、ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸溶液の粘度は、Ｅ型粘度計ＴＶＥ−２２Ｈ（東機産業社製）を用い、サンプル量１．１ｍＬ、コーンロータＴＥ−１（１°３４’、Ｒ２４）、温度２５℃で測定した。
［分子量］
ポリアミック酸エステルの分子量は、ＧＰＣ（常温ゲル浸透クロマトグラフィー）装置によって測定し、ポリエチレングリコール、及びポリエチレンオキシド換算値として数平均分子量（Ｍｎ）と重量平均分子量（Ｍｗ）を算出した。
ＧＰＣ装置：Ｓｈｏｄｅｘ社製（ＧＰＣ−１０１）
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ社製（ＫＤ８０３、ＫＤ８０５の直列）
カラム温度：５０℃
溶離液：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（添加剤として、臭化リチウム−水和物（ＬｉＢｒ・Ｈ２Ｏ）が３０ｍｍｏｌ／Ｌ（リットル）、リン酸・無水結晶（ｏ−リン酸）が３０ｍｍｏｌ／Ｌ、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）が１０ｍｌ／Ｌ）
流速：１．０ｍｌ／分
検量線作成用標準サンプル：東ソー社製  ＴＳＫ  標準ポリエチレンオキサイド（重量平均分子量（Ｍｗ）  約９００，０００、１５０，０００、１００，０００、３０，０００）、及び、ポリマーラボラトリー社製  ポリエチレングリコール（ピークトップ分子量（Ｍｐ）  約１２，０００、４，０００、１，０００）。測定は、ピークが重なるのを避けるため、９００，０００、１００，０００、１２，０００、１，０００の4種類を混合したサンプル、及び１５０，０００、３０，０００、４，０００の３種類を混合したサンプルの２サンプルについて別々に行った。【００７２】
［イミド化率の測定］
合成例におけるポリイミドのイミド化率は次のようにして測定した。ポリイミド粉末２０ｍｇをＮＭＲサンプル管（ＮＭＲサンプリングチューブスタンダード，φ５（草野科学社製））に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ−ｄ６，０．０５％ＴＭＳ（テトラメチルシラン）混合品）（０.５３ｍｌ）を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をＮＭＲ測定機（ＪＮＷ−ＥＣＡ５００）（日本電子データム社製）にて、５００ＭＨｚのプロトンＮＭＲを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、９.５ｐｐｍ〜１０.０ｐｐｍ付近に現れるアミド酸のＮＨ基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率（％）＝（１−α・ｘ／ｙ）×１００
上記式において、ｘはアミド酸のＮＨ基由来のプロトンピーク積算値、ｙは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸（イミド化率が０％）の場合におけるアミド酸のＮＨ基プロトン１個に対する基準プロトンの個数割合である。【００７３】
［液晶セルの作製］
フリンジフィールドスィッチング（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：以下、ＦＦＳという）モード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製する。
始めに電極付きの基板を準備した。基板は、３０ｍｍ×５０ｍｍの大きさで、厚さが０．７ｍｍのガラス基板である。基板上には第１層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたＩＴＯ電極が形成されている。第１層目の対向電極の上には第２層目として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜されたＳｉＮ（窒化珪素）膜が形成されている。第２層目のＳｉＮ膜の膜厚は５００ｎｍであり、層間絶縁膜として機能する。第２層目のＳｉＮ膜の上には、第３層目としてＩＴＯ膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第１画素及び第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。【００７４】
第３層目の画素電極は、中央部分が屈曲したくの字形状の電極要素を複数配列して構成された櫛歯状の形状を有する。各電極要素の短手方向の幅は３μｍであり、電極要素間の間隔は６μｍである。各画素を形成する画素電極が、中央部分の屈曲したくの字形状の電極要素を複数配列して構成されているため、各画素の形状は長方形状ではなく、電極要素と同様に中央部分で屈曲する、太字のくの字に似た形状を備える。そして、各画素は、その中央の屈曲部分を境にして上下に分割され、屈曲部分の上側の第１領域と下側の第２領域を有する。
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ラビング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（時計回り）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（時計回り）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。【００７５】
次に、得られた液晶配向剤を１．０μｍのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と、裏面にＩＴＯ膜が成膜されている高さ４μｍの柱状スペーサーを有するガラス基板に、スピンコート塗布にて塗布した。８０℃のホットプレート上で５分間乾燥させた後、２３０℃の熱風循環式オーブンで２０分間焼成を行い、膜厚１００ｎｍの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光板を介して消光比１０：１以上の直線偏光した波長２５４ｎｍの紫外線を照射した。この基板を、沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤、又は沸点１１０〜１８０℃を有する有機溶剤と水若しくは沸点５０〜１０５℃を有する有機溶剤とを含む混合溶剤に３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、１５０〜３００℃のホットプレート上で５分間加熱し、液晶配向膜付き基板を得た。上記、２枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう１枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が０°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶ＭＬＣ−２０４１（メルク社製）を注入し、注入口を封止して、ＦＦＳ駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを１１０℃で１時間加熱し、一晩放置してから各評価に使用した。【００７６】
[長期交流駆動による残像評価]
上記した残像評価に使用した液晶セルと同様の構造の液晶セルを準備した。
この液晶セルを用い、６０℃の恒温環境下、周波数６０Ｈｚで±５Ｖの交流電圧を１２０時間印加した。その後、液晶セルの画素電極と対向電極との間をショートさせた状態にし、そのまま室温に一日放置した。
放置の後、液晶セルを偏光軸が直交するように配置された２枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように液晶セルの配置角度を調整した。そして、第１画素の第２領域が最も暗くなる角度から第１領域が最も暗くなる角度まで液晶セルを回転させたときの回転角度を角度Δとして算出した。第２画素でも同様に、第２領域と第１領域とを比較し、同様の角度Δを算出した。そして、第１画素と第２画素の角度Δ値の平均値を液晶セルの角度Δとして算出した。【００７７】
（合成例１）
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの３０００ｍＬ四つ口フラスコに、１,２−ビス（４−アミノフェノキシ）エタンを１２４．６０ｇ（５１０ｍｍｏｌ）、及びＤＡ−２を０．９５ｇ（９０．０ｍｍｏｌ）取り、ＮＭＰを２２３６ｇ加えて、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を１３０．０６ｇ（５８０．２ｍｍｏｌ）添加し、更に固形分濃度が１０質量％になるようにＮＭＰを加え、室温で２４時間撹拌してポリアミック酸（ＰＡＡ−２）の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度２５℃における粘度は５１１ｍＰａ・ｓであった。また、このポリアミック酸の分子量はＭｎ＝１９１００、Ｍｗ＝４６８８０であった。【００７８】
（合成例２）
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの５００ｍｌ四つ口フラスコに得られたポリアミック酸溶液（ＰＡＡ−２）を２００ｇ取り、ＮＭＰを８５．６８ｇ加え、３０分撹拌した。得られたポリアミック酸溶液に、無水酢酸を２２．２２ｇ、及びピリジンを６．８６ｇ加えて、５０℃で３時間加熱し、化学イミド化を行った。得られた反応液を１１００ｇのメタノールに撹拌しながら投入し、析出した沈殿物をろ取し、続いて、１１００ｇのメタノールで３回洗浄し、２００ｇのメタノールで２回洗浄した。得られた樹脂粉末を６０℃で１２時間乾燥することで、ポリイミド樹脂粉末を得た。
このポリイミド樹脂粉末のイミド化率は、６８％、分子量はＭｎ＝９１５５、Ｍｗ＝２１４３０であった。
撹拌子を入れた２００ｍｌサンプル管に、得られたポリイミド樹脂粉末１２．５３を取り、ＮＭＰを９１．８９ｇ加え、室温で２４時間撹拌し溶解させて、ポリイミド溶液(ＰＩ−１)を得た。【００７９】
（合成例３）
撹拌子を入れた２００ｍＬサンプル管に、合成例２で得られたポリイミド溶液（ＰＩ−１）を５９．５９ｇ取り、０．３質量％の３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランのＮＭＰ溶液を７．１７ｇ、ＮＭＰを１１．２６ｇ、ＢＣＳを２６．０ｇ、及び添加剤Ａを２．０８ｇ加え、マグネチックスターラーで３０分間撹拌し液晶配向剤（ＡＬ−１）を得た。【００８０】
＜実施例１＞
合成例３で得られた液晶配向剤（ＡＬ−１）を１．０μｍのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と、裏面にＩＴＯ膜が成膜されている高さ４μｍの柱状スペーサーを有するガラス基板に、スピンコート塗布にて塗布した。８０℃のホットプレート上で５分間乾燥させた後、２３０℃の熱風循環式オーブンで２０分間焼成を行い、膜厚１００ｎｍの塗膜を形成させた。室温（２５℃）で、この塗膜面に偏光板を介して消光比２６：１の直線偏光した波長２５４ｎｍの紫外線を０．２Ｊ／ｃｍ２照射した。この基板を、乳酸エチル中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２００℃のホットプレート上で５分間加熱して、液晶配向膜付き基板を得た。上記、２枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう１枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が０°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶ＭＬＣ−２０４１（メルク社製）を注入し、注入口を封止して、ＦＦＳ駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを１１０℃で１時間加熱し、一晩放置して、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０６度であった。【００８１】
＜実施例２＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチル中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２３０℃のホットプレート上で１分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０４度であった。
＜実施例３＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチル中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２３０℃のホットプレート上で３分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０３度であった。
＜実施例４＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチル中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２３０℃のホットプレート上で５分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０３度であった。
＜実施例５＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチル中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２３０℃のホットプレート上で１０分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０４度であった。
＜実施例６＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチルとＩＰＡの混合溶媒（質量比：乳酸エチル/ＩＰＡ＝５０/５０）中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２３０℃のホットプレート上で５分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０３度であった。【００８２】
＜実施例７＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチルと純水の混合溶媒（質量比：乳酸エチル/純水＝８５/１５）中に、２０℃で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、２３０℃のホットプレート上で５分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．０９度であった。【００８３】
＜比較例１＞
合成例３で得られた液晶配向剤（ＡＬ−１）を１．０μｍのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と、裏面にＩＴＯ膜が成膜されている高さ４μｍの柱状スペーサーを有するガラス基板に、スピンコート塗布にて塗布した。塗布後の基板を８０℃のホットプレート上で５分間加熱した後、２３０℃の熱風循環式オーブンで２０分間焼成を行い、膜厚１００ｎｍの塗膜を形成させた。室温において、この塗膜面に偏光板を介して消光比２６：１の直線偏光した波長２５４ｎｍの紫外線を０．２Ｊ／ｃｍ２照射した。この基板を、２３０℃のホットプレート上で２０分間加熱し、液晶配向膜付き基板を得た。上記、２枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう１枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が０°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶ＭＬＣ−２０４１（メルク社製）を注入し、注入口を封止して、ＦＦＳ駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを１１０℃で１時間加熱し、一晩放置して、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、３．０度であった。【００８４】
＜比較例２＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチル中に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、８０℃のホットプレート上で５分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．１０度であった。【００８５】
＜比較例３＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチルとＩＰＡの混合溶媒（質量比：乳酸エチル/ＩＰＡ＝５０/５０）に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、８０℃のホットプレート上で５分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．１２度であった。【００８６】
＜比較例４＞
基板の塗膜面に偏光紫外線を照射した後、この基板を、乳酸エチルと純水の混合溶媒（質量比：乳酸エチル/純水＝８５/１５）に室温で３分間浸漬させ、次いで純水に１分間浸漬させ、８０℃のホットプレート上で５分間加熱した以外は、実施例１と同様の方法でＦＦＳ駆動液晶セルを作製した。このＦＦＳ駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。長期交流駆動後におけるこの液晶セルの角度Δの値は、０．４８度であった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子において発生する交流駆動による残像を低減することができ、残像特性に優れたＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子が得られる。よって、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式の液晶表示素子や液晶テレビの液晶配向膜として特に有用である。
なお、２０１２年１１月３０日に出願された日本特許出願２０１２−２６３３８６号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【国際調査報告】
2014084362.tif 000040
2014084362.tif 000041
2014084362.tif 000042
2014084362.tif 000043