横向电场驱动用液晶取向处理剂 |
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| 申请号 | CN201480016940.8 | 申请日 | 2014-03-17 | 公开(公告)号 | CN105051594B | 公开(公告)日 | 2017-12-05 |
| 申请人 | 日产化学工业株式会社; | 发明人 | 新津新平; 高桥真文; 望月大; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供能够消除横向 电场 驱动方式的 液晶 表示元件中的、由于黑色因素使画面的 色调 不协调的液晶取向处理剂、液晶取向膜以及液晶表示元件。一种横向电场用液晶取向处理剂，其特征在于，其含有将聚酰亚胺前体闭环而得到的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺前体中，作为源自四 羧酸 二酐的结构单元具有式(1)所示结构单元。其中，X1为下述式(X1)所示的4价有机基团，R1为氢 原子 或 碳 原子数1～10的烷基。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种横向电场驱动用液晶取向处理剂，其特征在于，其含有将聚酰亚胺前体闭环而得到的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺前体中，作为源自四羧酸二酐的结构单元具有下述式(1)所示结构单元， |
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| 说明书全文 | 横向电场驱动用液晶取向处理剂技术领域[0001] 本发明涉及横向电场驱动方式的液晶元件中使用的液晶取向处理剂、使用了其的液晶取向膜、以及横向电场驱动方式液晶元件。 背景技术[0002] 液晶表示元件是利用了液晶的电光学变化的表示元件，装置的体积小质量轻、耗电少等特性备受关注，近年作为各种显示器用的表示装置实现了惊人的发展。 [0003] 作为液晶表示装置，存在以下形式：针对与相对的一对透明基材平行地取向的液晶分子，沿着垂直于基板的方向施加电场进行驱动而进行表示的形式；以及，沿着平行于基板的方向施加电场进行驱动而进行表示的形式。前者被称为TN模式的液晶表示装置、后者被称为横向电场驱动方式(IPS)的液晶表示装置。 [0004] 横向电场驱动方式的液晶表示装置基本上即使移动视点也仅是观察到液晶分子的短轴方向，因此液晶分子的“所处位置”对于视野角没有依赖性，能够实现比TN模式的液晶表示装置更宽的视野角(参照专利文献1)。因此，近年来，与TN模式的液晶表示装置相比，倾向于更多地使用IPS模式的液晶表示装置。 [0006] 一般来说，聚酰亚胺系液晶取向膜是通过将作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸(也称为聚酰胺酸。)溶液涂布在基板上，并以150℃以上的温度对其进行烧成而使其酰亚胺化后，进行刷磨处理而制成液晶取向膜的。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1：日本特开平2-37324号公报 发明内容[0010] 发明要解决的问题 [0011] 从生产液晶表示元件的观点出发，重要的是，取向膜对基板的密合性、印刷性、耐刷磨性等特性。尤其是，刷磨处理是工业上采用的液晶取向处理方法，但存在因刷磨时的摩擦而导致液晶取向膜从基板上剥离、或者损伤液晶取向膜从而对表示特性造成影响的问题。 [0012] 对于由以往的聚酰亚胺系液晶取向处理剂得到的液晶取向膜，液晶取向处理剂所含有的溶剂可溶性聚酰亚胺、聚酰胺酸这两者作为液晶取向膜均具有互逆的优点、缺点，不一定容易满足作为液晶取向膜而必须的所有特性。因此，尤其是，期望对基板的印刷性、密合性、耐刷磨性优异、且可靠性高的液晶取向处理剂。 [0013] 加之，根据本发明人的见解而发现：对于上述那样的横向电场驱动方式的液晶表示元件而言，由聚酰亚胺系的液晶取向处理剂形成液晶取向膜时，所得液晶表示元件的彩色表示时的黑阶有问题，由此导致画面的色调产生不协调。这是因为通过对横向电场驱动方式的液晶表示元件的液晶取向膜实施刷磨处理，从而决定了液晶分子排列的指向矢的朝向。因此，由于经由刷磨工序，会产生初始取向的偏差。黑阶的恶化被认为是由初始取向的紊乱导致的现象，是应该被解决的问题。 [0014] 此处，作为消除初始取向紊乱的手段之一，有将包含溶剂可溶性聚酰亚胺的溶液涂布于基板并进行烧成，从而形成液晶取向膜这一手段。但现状是，溶剂可溶性聚酰亚胺的溶解性通常差于聚酰亚胺前体、可使用的二胺也有限。尤其是，使用结晶性高的二胺时存在溶解性恶化的倾向，使用这种二胺时，存在导入量受限这一问题。 [0015] 由此，本发明的目的在于，能够得到如下的液晶取向膜的横向电场驱动方式的液晶表示元件用聚酰亚胺系液晶取向处理剂、使用了其的液晶取向膜、以及横向电场驱动方式的液晶元件，所述液晶取向膜不存在由于黑色因素使画面的色调产生不协调的问题，且对基板的印刷性、密合性优异，且刷磨时不从基板上剥离，另外不容易因刷磨而损伤取向膜。 [0016] 用于解决问题的方案 [0017] 本发明人为了实现上述目的而进行了深入研究，结果着眼于如下内容：作为聚酰亚胺系液晶取向处理剂使用溶剂可溶性聚酰亚胺、且作为溶剂可溶性聚酰亚胺的一个原料即四羧酸二酐成分使用双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐。并且发现：通过使用包含所述溶剂可溶性聚酰亚胺的液晶取向处理剂，能够解决横向电场驱动方式的液晶表示元件中的、尤其是由于黑色因素使画面的色调产生不协调的问题而不对其它特性造成影响。 [0018] 本发明基于所述见解，以下述内容作为主旨。 [0019] 1.一种横向电场用液晶取向处理剂，其特征在于，其含有将聚酰亚胺前体脱水闭环而得到的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺前体中，作为源自四羧酸二酐的结构单元具有下述式(1)所示结构单元。 [0020] [0022] [0023] 2.根据上述1所述的横向电场用液晶取向处理剂，其特征在于，前述聚酰亚胺前体中，作为源自二胺的结构单元具有下述式(2)所示的结构单元。 [0024] [0025] 式(2)中，n为1～12。 [0026] 3.根据上述1或2所述的横向电场驱动用液晶取向处理剂，其中，上述式(X1)所示的4价有机基团为选自式[IV]～[VI]的异构体中的单一成分或它们的混合物。 [0027] [0028] 4.根据上述3所述的横向电场驱动用液晶取向处理剂，其中，异构体[IV]的含有率为90％以上。 [0029] 5.根据上述1～4中任一项所述的横向电场用液晶取向处理剂，其中，上述式(1)所示的结构单元的含量相对于1摩尔源自四羧酸衍生物的所有结构单元为30～100摩尔％。 [0030] 6.根据上述1～5中任一项所述的横向电场用液晶取向处理剂，其中，上述式(2)所示的结构单元的含量相对于1摩尔源自二胺的所有结构单元为20～100摩尔％。 [0031] 7.一种横向电场驱动用液晶取向膜，其是将上述1～6中任一项所述的液晶取向处理剂涂布于基板并烧成而得到的。 [0032] 8.一种横向电场驱动用液晶表示元件，其具有上述7所述的液晶取向膜。 [0033] 发明的效果 [0034] 根据本发明的液晶取向处理剂，可获得能够解决横向电场驱动方式的液晶表示元件中的由于黑色因素使画面的色调产生不协调的问题、且对基板的印刷性、密合性优异、且刷磨时不从基板上剥离、另外不容易因刷磨而损伤取向膜的液晶取向膜。 [0035] 尚未明确利用本发明的液晶取向处理剂为何能够解决横向电场驱动方式的液晶表示元件中的由于黑色因素使画面的色调产生不协调的问题的机理，但大致推测如下。 [0036] 液晶表示元件中的实基板上形成了存在显著凹凸的电路，因此在平坦部和高低差部均需要使液晶均匀取向。平坦部要求高液晶取向性，而高低差部重要的是聚合物链的延伸性。由于受到高低差的影响而产生刷磨条件不同的部位，因此使膜具备柔软性来改善延伸特性对于高低差部是有效的。本发明中，认为通过使用具有良好取向性的特定二胺化合物和具有柔软性的特定四羧酸二酐，结果改善了平坦部和高低差部中的取向秩序。 具体实施方式[0037] <液晶取向处理剂> [0038] 本发明的液晶取向处理剂的特征在于，其含有将聚酰亚胺前体闭环而得到的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺前体中，作为源自四羧酸二酐的结构单元具有下述式(1)所示结构单元。 [0039] [0040] 式(1)中，X1为下述式(X1)所示的4价有机基团，R1为氢原子或碳原子数1～10的烷基。 [0041] [0042] 式(X1)所示的结构源自双环[3.3.0]-辛烷-2,4,6,8-四羧酸。双环[3.3.0]-辛烷-2,4,6,8-四羧酸的(X1)具有下述式[IV]、[V]和[VI]的结构异构体，在本发明中，可以使用其异构体中的1种来制造聚酰亚胺前体，或者也可以使用异构体的混合物来制造聚酰亚胺前体。从聚酰亚胺前体的制造中的聚合反应性的观点出发，异构体[IV]的含有率优选为 90％以上、更优选为95％以上。 [0043] [0044] 本发明的聚酰亚胺前体中，式(1)的结构单元相对于1摩尔源自四羧酸衍生物的所有结构单元优选为30～100摩尔％、更优选为50～80摩尔％。 [0045] 本发明所使用的聚酰亚胺前体中，作为源自四羧酸衍生物的结构单元，可以包含下述式(3)所示的结构单元。 [0046] [0047] 式(3)中，R2为氢原子或碳原子数1～10的烷基，X为4价有机基团。但不包括X为上述式(1)中的X1的情况。 [0048] 若示出X的具体例，则可列举出以下示出的(X-1)～(X-42)。 [0049] [0050] [0051] 上述式(X-1)中，R3～R6各自独立地表示氢原子、甲基或苯基。其中，从化合物获取性的观点出发，X的结构可列举出式(X-1)(R3～R6均为氢原子、或者R3与R5为甲基且R4与R6为氢原子的情况)、(X-2)、(X-5)、(X-6)、(X-7)、(X-17)、(X-25)、(X-26),(X-27)、(X-28)、(X-32)、和(X-39)。另外，从能够获得因直流电压而蓄积的残留电荷快速缓和的液晶取向膜这一观点出发，优选使用具有芳香族环结构的四羧酸二酐，作为X的结构，更优选为式(X-26)、(X-27)、(X-28)、(X-32)、(X-35)和(X-37)。 [0052] 在式(3)中，作为R2中的上述烷基的具体例，可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基等。 [0053] 本发明所使用的聚酰亚胺前体中的式(3)所示的结构单元的比例相对于聚酰亚胺前体的结构单元1摩尔优选为0～70摩尔％、更优选为20～50摩尔％。 [0054] 另外，本发明所使用的聚酰亚胺前体中，作为源自二胺的结构单元，还可以包含下述式(4)所示的结构单元。 [0055] [0056] 式(4)中，A1、A2各自独立地为氢原子、或者任选具有取代基的碳原子数1～15的烷基、任选具有取代基的碳原子数1～15的烯基、任选具有取代基的碳原子数1～15的炔基。需要说明的是，式(4)中，这些基团不仅为链状基团，还包括具有环结构的基团。 [0057] 作为上述烷基的具体例，可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、己基、辛基、癸基、环戊基、环己基、双环己基等。作为烯基，可列举出上述烷基中存在的1个以上的CH-CH结构被置换为C＝C结构的烯基，更具体而言，可列举出乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、2-己烯基、环丙烯基、环戊烯基、环己烯基等。作为炔基，可列举出前述烷基中存在的1个以上的CH2-CH2结构被置换为C≡C结构的炔基，更具体而言，可列举出乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。 [0058] 上述烷基、烯基、炔基任选具有取代基，可以进一步借助取代基形成环结构。需要说明的是，借助取代基形成环结构是指，取代基彼此或取代基与母骨架的一部分键合而形成环结构。 [0060] 作为属于取代基的卤素基团，可列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。 [0061] 作为属于取代基的芳基，可列举出苯基。该芳基可以进一步取代有前述的其它取代基。 [0062] 作为属于取代基的有机氧基，可例示出O-R所示的结构。作为属于取代基的有机硫基，可例示出-S-R所示的结构。作为属于取代基的有机甲硅烷基，可例示出-Si-(R)3所示的结构。作为属于取代基的酰基，可例示出-C(O)-R所示的结构。作为属于取代基的酯基，可例示出-C(O)O-R或-OC(O)-R所示的结构。作为属于取代基的硫酯基，可例示出-C(S)O-R或-OC(S)-R所示的结构。作为属于取代基的磷酸酯基，可例示出-OP(O)-(OR)2所示的结构。作为属于取代基的酰胺基，可例示出-C(O)NH2或-C(O)NHR、-NHC(O)R、-C(O)N(R)2、-NRC(O)R所示的结构。 [0063] 这些R可以相同也可以不同，可例示出前述的烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步取代有前述取代基。 [0064] 作为有机氧基的具体例，可列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。 [0065] 作为有机硫基的具体例，可列举出甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、己硫基、庚硫基、辛硫基等。 [0066] 作为有机甲硅烷基的具体例，可列举出三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三丁基甲硅烷基、三戊基甲硅烷基、三己基甲硅烷基、戊基二甲基甲硅烷基、己基二甲基甲硅烷基等。 [0067] 作为酰基的具体例，可列举出甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、异戊酰基、苯甲酰基等。 [0068] 作为属于取代基的芳基，可列举出与前述芳基相同的芳基。该芳基可以进一步取代有前述的其它取代基。 [0069] 作为属于取代基的烷基，可列举出与前述烷基相同的烷基。该烷基可以进一步取代有前述的其它取代基。 [0070] 作为属于取代基的烯基，可列举出与前述烯基相同的烯基。该烯基可以进一步取代有前述的其它取代基。 [0071] 作为属于取代基的炔基，可列举出与前述炔基相同的炔基。该炔基可以进一步取代有前述的其它取代基。 [0072] 一般来说，导入体积大的结构时，氨基的反应性、液晶取向性有可能降低，因此作为A1和A2，更优选为氢原子或任选具有取代基的碳原子数1～5的烷基，特别优选为氢原子、甲基或乙基。 [0073] Y为2价有机基团，对其结构没有特别限定，可以混合存在两种以上。若要例示出其具体例，则可列举出下述的Y-1～Y-118。 [0074] 其中，为了获得良好的液晶取向性，优选将线性高的二胺导入至聚酰胺酸酯，作为Y，更优选为Y-7、Y-21、Y-22、Y-23、Y-25、Y-26、Y-27、Y-43、Y-44、Y-45、Y-46、Y-48、Y-63、Y-71、Y-73、Y-74、Y-75、Y-98、Y-99、Y-100的二胺。另外，想要提高预倾角时，优选向聚酰胺酸酯中导入侧链具有长链烷基、芳香族环、脂肪族环、类固醇骨架、或它们组合而成的结构的二胺，更优选为Y-76、Y-77、Y-78、Y-79、Y-80、Y-81、Y-82、Y-83、Y-84、Y-85、Y-86、Y-87、Y- 88、Y-89、Y-90、Y-91、Y-92、Y-93、Y-9)、Y-95、Y-96、Y-97的二胺。通过添加总二胺的1～50摩尔％的这些二胺，能够表现出任意的预倾角。另外，使刷磨耐性提高时，优选为Y-118的二胺。 [0075] [0076] [0077] [0078] [0079] [0080] 式(Y-109)中，m、n分别为1～11的整数，m+n为2～12的整数，式(Y-114)中，h为1～3的整数，式(Y-111)和(Y-117)中，j为0～3的整数。 [0081] 另外，本发明所使用的聚酰亚胺前体中，作为源自二胺的结构单元，作为上述式(4)所示的结构单元，包含下述式(2)所示的结构单元从液晶取向性的观点出发是优选的。 [0082] [0083] 式(2)中的n为1～12，优选为1～5。 [0084] 式(2)所示的结构单元的含量相对于式(4)所示的结构单元1摩尔优选为10～100摩尔％，更优选为20～100摩尔％，特别优选为40～100摩尔％。 [0085] <聚酰胺酸酯> [0086] 本发明中使用的聚酰亚胺前体为聚酰胺酸酯时，该聚酰胺酸酯可以利用以下示出的(1)～(3)的方法来合成。 [0087] (1)由聚酰胺酸合成时 [0088] 聚酰胺酸酯可以通过对由四羧酸二酐与二胺得到的聚酰胺酸进行酯化而合成。 [0089] 具体而言，可以通过使聚酰胺酸与酯化剂在有机溶剂的存在下以-20℃～150℃、优选以0℃～50℃反应30分钟～24小时、优选反应1～4小时来合成。 [0090] 作为酯化剂，优选能够利用精制而容易去除的酯化剂，可列举出N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛、N,N-二甲基甲酰胺二乙基缩醛、N,N-二甲基甲酰胺二丙基缩醛、N,N-二甲基甲酰胺二新戊基丁基缩醛、N,N-二甲基甲酰胺二叔丁基缩醛、1-甲基-3-对甲苯基三氮烯、1-乙基-3-对甲苯基三氮烯、1-丙基-3-对甲苯基三氮烯、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基氯化吗啉等。酯化剂的添加量相对于聚酰胺酸的重复单元1摩尔优选为2～6摩尔当量。 [0091] 上述反应所使用的溶剂从聚合物的溶解性出发优选为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯，它们可以使用1种或者混合两种以上使用。从聚合物不容易发生析出且容易获得高分子量体这一观点出发，合成时的浓度优选为1～30质量％、更优选为5～20质量％。 [0092] (2)利用四羧酸二酯二氯化物与二胺的反应进行合成时 [0093] 聚酰胺酸酯可以由四羧酸二酯二氯化物与二胺进行合成。 [0094] 具体而言，可以通过使四羧酸二酯二氯化物与二胺在碱和有机溶剂的存在下以-20℃～150℃、优选以0℃～50℃反应30分钟～24小时、优选反应1～4小时来合成。 [0095] 前述碱可以使用吡啶、三乙胺、4-二甲氨基吡啶等，为了使反应温和地进行而优选为吡啶。从为容易去除的量且容易得到高分子量体这一观点出发，碱的添加量相对于四羧酸二酯二氯化物优选为2～4倍摩尔。 [0096] 上述反应中使用的溶剂从单体和聚合物的溶解性出发优选为N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯，它们可以使用1种或者混合两种以上使用。从聚合物不容易发生析出且容易获得高分子量体这一观点出发，合成时的聚合物浓度优选为1～30质量％、更优选为5～20质量％。另外，为了防止四羧酸二酯二氯化物的水解，优选用于合成聚酰胺酸酯的溶剂尽可能进行了脱水，优选在氮气气氛中以防止外气的混入。 [0097] (3)由四羧酸二酯和二胺合成聚酰胺酸时 [0098] 聚酰胺酸酯可以通过将四羧酸二酯与二胺进行缩聚来合成。 [0099] 具体而言，可以通过将四羧酸二酯与二胺在缩合剂、碱、有机溶剂的存在下以0℃～150℃、优选以0℃～100℃反应30分钟～24小时、优选反应3～15小时来合成。 [0100] 前述缩合剂可以使用亚磷酸三苯酯、二环己基碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N,N’-羰基二咪唑、二甲氧基-1,3,5-三吖嗪基甲基吗啉鎓、O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲四氟硼酸酯、O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸酯、(2,3-二氢-2-硫代-3-苯并噁唑基)膦酸二苯酯等。缩合剂的添加量相对于四羧酸二酯优选为2～3倍摩尔。 [0101] 前述碱可以使用吡啶、三乙胺等叔胺。从为容易去除的量且容易获得高分子量体这一观点出发，碱的添加量相对于二胺成分优选为2～4倍摩尔。 [0102] 另外，在上述反应中，通过添加路易斯酸作为添加剂，反应会有效进行。作为路易斯酸，优选为氯化锂、溴化锂等卤化锂。路易斯酸的添加量相对于二胺成分优选为0～1.0倍摩尔。 [0103] 在上述3种聚酰胺酸酯的合成方法中，由于能够得到高分子量的聚酰胺酸酯，因此特别优选为上述(1)或上述(2)的合成法。 [0104] 上述那样操作而得到的聚酰胺酸酯的溶液通过一边充分搅拌一边注入至不良溶剂中，能够使聚合物析出。进行数次析出并用不良溶剂清洗后，进行常温干燥或加热干燥，从而能够得到经精制的聚酰胺酸酯的粉末。不良溶剂没有特别限定，可列举出水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纤剂、丙酮、甲苯等。 [0105] <聚酰胺酸> [0106] 本发明中使用的聚酰亚胺前体即聚酰胺酸可以利用以下示出的方法合成。 [0107] 具体而言，可以通过使四羧酸二酐与二胺在有机溶剂的存在下以-20℃～150℃、优选以0℃～50℃反应30分钟～24小时、优选反应1～12小时来合成。 [0108] 上述反应中使用的有机溶剂从单体和聚合物的溶解性出发优选为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯，它们可以使用1种或者混合两种以上使用。从聚合物不容易发生析出且容易得到高分子量体这一观点出发，聚合物的浓度优选为1～30质量％、更优选为5～20质量％。 [0109] 上述那样操作而得到的聚酰胺酸通过将反应溶液一边充分搅拌一边注入至不良溶剂中，使聚合物析出而能够回收。另外，进行数次析出并用不良溶剂清洗后，进行常温干燥或加热干燥，从而能够得到经精制的聚酰胺酸的粉末。不良溶剂没有特别限定，可列举出水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纤剂、丙酮、甲苯等。 [0110] <聚酰亚胺> [0111] 本发明中使用的聚酰亚胺可以通过将聚酰亚胺前体即前述聚酰胺酸酯或聚酰胺酸进行酰亚胺化而制造。由聚酰胺酸酯制造聚酰亚胺时，向前述聚酰胺酸酯溶液或使聚酰胺酸酯树脂粉末溶于有机溶剂而得到的聚酰胺酸溶液中添加碱性催化剂的化学性酰亚胺化是简便的。化学性酰亚胺化在较低的温度下推进酰亚胺化反应，在酰亚胺化的过程中不容易发生聚合物的分子量降低，故而优选。 [0112] 化学性酰亚胺化可以通过将要进行酰亚胺化的聚酰胺酸酯在有机溶剂中在碱性催化剂存在下搅拌来进行。作为有机溶剂，可以使用前述聚合反应时使用的溶剂。作为碱性催化剂，可列举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等。其中，三乙胺具有足以使反应推进的碱性，故而优选。 [0113] 进行酰亚胺化反应时的温度为-20℃～140℃、优选为0℃～100℃，可以以反应时间为1～100小时来进行。碱性催化剂的量是酰胺酸酯基的0.5～30摩尔倍、优选为2～20摩尔倍。所得聚合物的酰亚胺化率可以通过调整催化剂量、温度、反应时间来控制。酰亚胺化反应后的溶液中残留有所添加的催化剂等，因此优选的是，通过下述手段回收所得酰亚胺化聚合物，用有机溶剂再溶解，从而制成本发明的液晶取向处理剂。 [0114] 由聚酰胺酸制造聚酰亚胺时，向利用二胺成分与四羧酸二酐的反应得到的前述聚酰胺酸的溶液中添加催化剂的化学性酰亚胺化是简便的。化学性酰亚胺化在较低的温度下推进酰亚胺化反应、在酰亚胺化的过程中不容易发生聚合物的分子量降低，故而优选。 [0115] 化学性酰亚胺化可以通过将要进行酰亚胺化的聚合物在有机溶剂中在碱性催化剂和酸酐的存在下搅拌来进行。作为有机溶剂，可以使用前述聚合反应时使用的溶剂。作为碱性催化剂，可列举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等。其中，吡啶具有适于使反应推进的碱性，故而优选。另外，作为酸酐可列举出醋酸酐、苯偏三酸酐、苯均四酸酐等，其中，使用醋酸酐时，反应结束后容易精制，故而优选。 [0116] 进行酰亚胺化反应时的温度为-20℃～140℃、优选为0℃～100℃，可以以反应时间为1～100小时来进行。碱性催化剂的量是酰胺酸基的0.5～30摩尔倍、优选为2～20摩尔倍，酸酐的量是酰胺酸基的1～50摩尔倍、优选为3～30摩尔倍。所得聚合物的酰亚胺化率可以通过调整催化剂量、温度、反应时间来控制。 [0117] 聚酰胺酸酯或聚酰胺酸的酰亚胺化反应后的溶液中残留有所添加的催化剂等，因此优选的是，通过下述手段回收所得酰亚胺化聚合物，用有机溶剂再溶解，从而制成本发明的液晶取向处理剂。 [0118] 通过将上述那样操作而得到的聚酰亚胺的溶液一边充分搅拌一边注入至不良溶剂中，能够使聚合物析出。进行数次析出并用不良溶剂清洗后，进行常温干燥或加热干燥，从而能够得到经精制的聚酰胺酸酯的粉末。 [0119] 前述不良溶剂没有特别限定，可列举出甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。 [0120] <液晶取向处理剂> [0121] 本发明所使用的液晶取向处理剂具有使特定结构的可溶性聚酰亚胺溶解在有机溶剂中的溶液的形态。特定结构的聚酰亚胺的分子量以重均分子量计优选为2,000～500,000、更优选为5,000～300,000，进一步优选为10,000～100,000。另外，数均分子量优选为 1,000～250,000，更优选为2,500～150,000，进一步优选为5,000～50,000。 [0122] 本发明所使用的液晶取向处理剂的聚合物的浓度可根据要形成的涂膜的厚度设定进行适当变更，从形成均匀且无缺陷的涂膜这一观点出发，优选为1重量％以上，从溶液的保存稳定性的观点出发，优选设为10重量％以下。 [0123] 本发明所使用的液晶取向处理剂中含有的有机溶剂可使用特定结构的聚合物会均匀溶解的有机溶剂。若列举出优选的具体例，则可列举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺等。 [0124] 其中，优选为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯，特别优选为N-甲基-2-吡咯烷酮。 [0125] 上述有机溶剂可以使用1种或混合两种以上使用。另外，即使是单独使用时无法均匀溶解聚合物的溶剂，只要在聚合物不会析出的范围内，则也可以混合上述有机溶剂来使用。 [0126] 本发明所使用的液晶取向处理剂除了含有用于溶解特定结构的聚合物的有机溶剂之外，还可以含有用于提高将液晶取向处理剂涂布于基板时的涂膜均匀性的溶剂。所述溶剂通常可以使用表面张力低于上述有机溶剂的溶剂。若列举出其具体例，则可列举出乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-单乙醚-2-乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯等。这些溶剂可以组合使用两种以上。 [0127] 本发明的液晶取向处理剂中，除了上述之外，只要在不损害本发明效果的范围内也可以添加其它材料。作为其它材料，可列举出(A)本发明所述的聚合物之外的聚合物；(B)用于变更液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性的介电体或导电物质；(C)用于提高液晶取向膜与基板的密合性的硅烷偶联剂；(D)用于提高制成液晶取向膜时的膜的硬度、致密度的交联性化合物；以及，(E)用于在烧成涂膜时通过加热聚酰亚胺前体而高效地进行酰亚胺化的酰亚胺化促进剂等。 [0128] <液晶取向膜> [0129] 本发明的液晶取向膜是将上述液晶取向处理剂涂布于基板并干燥、烧成而得到的膜。作为涂布本发明的液晶取向处理剂的基板，只要是透明性高的基板就没有特别限定，可以使用玻璃基板、氮化硅基板、丙烯酸类基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等，从简化工艺的观点出发，优选使用形成有用于驱动液晶的ITO电极等的基板。另外，在反射型的液晶表示元件中，若仅为单侧的基板则也可以使用硅晶片等不透明的物质，此时的电极也可以使用铝等会反射光的材料。 [0130] 作为本发明的液晶取向处理剂的涂布方法，可列举出旋涂法、印刷法、喷墨法等。涂布本发明的液晶取向处理剂后的干燥、烧成工序可以选择任意的温度和时间。通常为了充分地去除所含有的有机溶剂，以50℃～120℃使其干燥1分钟～10分钟，其后以150℃～ 300℃烧成5分钟～120分钟。烧成后的涂膜的厚度没有特别限定，过薄时液晶表示元件的可靠性有时会降低，因此为5～300nm、优选为10～200nm。 [0131] 作为对所得液晶取向膜进行取向处理的方法，可列举出刷磨法、光取向处理法等。 [0132] 作为光取向处理法的具体例，可列举出：向前述涂膜表面照射偏向至一定方向的放射线，有时进一步以150～250℃的温度进行加热处理，从而赋予液晶取向能力的方法。作为放射线，可以使用具有100～800nm的波长的紫外线和可见光线。其中，优选为具有100～400nm的波长的紫外线、特别优选具有200～400nm的波长的紫外线。另外，为了改善液晶取向性，可以将涂膜基板以50～250℃进行加热，同时照射放射线。前述放射线的照射量优选为1～10,000mJ/cm2、特别优选为100～5,000mJ/cm2。上述那样操作而制作的液晶取向膜能够使液晶分子沿一定的方向稳定地取向。 [0133] [液晶表示元件] [0134] 关于本发明的液晶表示元件，利用上述方法由本发明的液晶取向处理剂得到带液晶取向膜的基板，利用刷磨处理等进行取向处理后，利用已知的方法制成横向电场驱动方式的液晶表示元件。 [0135] 横向电场驱动方式的液晶表示元件的液晶单元的制造方法没有特别限定，若列举出一例，则通常的是，将形成有液晶取向膜的1对基板以液晶取向膜面为内侧，夹入优选为1～30μm、更优选为2～10μm的间隔物而设置后，周围用密封剂固定，注入液晶并密封的方法。关于封入液晶的方法没有特别限定，可例示出：将所制作的液晶单元内制成减压后注入液晶的真空法、滴加液晶后进行密封的滴加法等。 [0136] 实施例 [0137] 以下列举出实施例更详细地说明本发明，但并不表示本发明限定于这些实施例。下述实施例和比较例中使用的简称如下所示。 [0138] <四羧酸成分> [0140] CA-2：双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐(异构体[IV]的含有率为97％)[0141] CA-3：苯均四酸二酐 [0143] <二胺成分> [0144] DA-1：1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷 [0145] DA-2：3,5-二氨基苯甲酸 [0146] DA-3：N-(3-吡啶基甲基)-3,5-二氨基苯甲酰胺 [0147] DA-4：3-氨基苄基胺 [0148] DA-5：对苯二胺 [0149] DA-6：1,3-二氨基-4-正十二烷氧基苯 [0150] DA-7：4,4’-二氨基二苯基甲烷 [0151] DA-8：4,4’-二氨基二苯基胺 [0152] <溶剂> [0153] BCS：丁基溶纤剂 [0154] NMP：N-甲基-2-吡咯烷酮 [0155] <聚酰亚胺前体和聚酰亚胺的分子量测定> [0156] 合成例中的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺的分子量使用常温凝胶渗透色谱(GPC)装置(GPC-101)(昭和电工株式会社制)、柱(KD-803、KD-805)(Shodex公司制)，按照如下操作来测定。 [0157] 柱温：50℃ [0158] 洗脱液：N,N’-二甲基甲酰胺(作为添加剂，溴化锂水合物(LiBr·H2O)为30mmol/L(升)、磷酸·无水结晶(正磷酸)为30mmol/L、四氢呋喃(THF)为10ml/L) [0159] 流速：1.0ml/分钟 [0160] 标准曲线制作用标准样品：TSK标准聚环氧乙烷(分子量；约900,000、150,000、100,000和30,000)(东曹株式会社制)和聚乙二醇(分子量；约12,000、4,000和1,000)(Polymer Laboratories Ltd.制)。 [0161] (聚酰亚胺的酰亚胺化率的测定) [0162] 合成例中的聚酰亚胺的酰亚胺化率如下操作来测定。将聚酰亚胺粉末20mg投入NMR(核磁共振)样品管(NMR样品管规格：φ5(草野科学株式会社制))，添加氘代二甲基亚砜(DMSO-d6、0.05质量％TMS(四甲基硅烷)混合品)(0.53ml)，用超声波使其完全溶解。将该溶液用NMR测定机(JNW-ECA500)(JEOL DATUM公司制)测定500MHz的质子NMR。酰亚胺化率如下求出：将源自在酰亚胺化前后无变化的结构的质子规定为基准质子，使用该质子的峰积算值和在9.5ppm～10.0ppm附近出现的源自酰胺酸的NH基的质子峰积算值按照下式求出。 [0163] 酰亚胺化率(％)＝(1-α·x/y)×100 [0164] 上述式中，x为源自酰胺酸的NH基的质子峰积算值、y为基准质子的峰积算值、α为基准质子的个数相对于聚酰胺酸(酰亚胺化率为0％)时的酰胺酸的NH基质子1个的比例。 [0165] [合成例1] [0166] 将DA-1(14.32g、50.0mmol)、DA-2(4.56g、30.0mmol)、DA-3(4.85g、20.0mmol)和CA-2(12.51g、50.0mmol)在NMP(207.4g)中混合，以50℃反应6小时。其后，添加CA-1(9.51g、48.5mmol)和NMP(51.9g)，以40℃反应一晚，得到树脂固体成分浓度为15质量％的聚酰胺酸溶液(1)。 [0167] 向所得聚酰胺酸溶液(1)(100.0g)中添加NMP稀释至5质量％后，作为酰亚胺化催化剂添加醋酸酐(22.41g)和吡啶(8.69g)，以50℃反应2小时。将该反应溶液投入甲醇(1500ml)中，滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗，以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(1)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为50％，数均分子量为24,800、重均分子量为88,000。 [0168] [合成例2] [0169] 将DA-1(18.61g、65.0mmol)、DA-2(5.93g、39.0mmol)、DA-3(6.30g、26.0mmol)和CA-2(24.40g、97.5mmol)在NMP(195.3g)中混合，以50℃反应6小时。其后，添加CA-1(5.79g、29.5mmol)和NMP(48.8g)，以40℃反应一晚，得到树脂固体成分浓度为20质量％的聚酰胺酸溶液(2)。 [0170] 向所得聚酰胺酸溶液(2)(100.0g)中添加NMP稀释至5质量％后，作为酰亚胺化催化剂添加醋酸酐(10.87g)和吡啶(8.43g)，以90℃反应2.5小时。将该反应溶液投入至甲醇(1500ml)中，滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗，以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(2)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为50％，数均分子量为24,800、重均分子量为76,230。 [0171] [合成例3] [0172] 向由合成例2得到的聚酰胺酸溶液(2)(60g)中添加NMP稀释至5质量％后，作为酰亚胺化催化剂添加醋酸酐(13.05g)和吡啶(4.05g)，以100℃反应3小时。将该反应溶液投入甲醇(900ml)中，滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗，以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(3)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为70％，数均分子量为22,100、重均分子量为70,000。 [0173] [合成例4] [0174] 将DA-1(30.78g、107mmol)、DA-2(13.08g、86.0mmol)、DA-3(5.21g、21.5mmol)和CA-2(40.35g、161mmol)在NMP(278.4g)中混合，以50℃反应6小时。其后，添加CA-1(9.99g、50.9mmol)和NMP(119.3g)，以40℃反应一晚，得到树脂固体成分浓度为20质量％的聚酰胺酸溶液(3)。 [0175] 向所得聚酰胺酸溶液(3)(50.0g)中添加NMP稀释至3.5质量％后，作为酰亚胺化催化剂添加醋酸酐(11.04g)和吡啶(3.42g)，以100℃反应3小时。将该反应溶液投入甲醇(750ml)中，滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗，以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(4)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为67％，数均分子量为28,500、重均分子量为99,600。 [0176] [合成例5] [0177] 将DA-1(36.94g、129mmol)、DA-2(13.08g、86.0mmol)和CA-2(40.35g、167mmol)在NMP(280.2g)中混合，以50℃反应6小时。其后，添加CA-1(9.70g、49.5mmol)和NMP(120.1g)，以40℃反应一晚，从而得到树脂固体成分浓度为20质量％的聚酰胺酸溶液(4)。 [0178] 向所得聚酰胺酸溶液(4)(50.0g)中添加NMP稀释至4质量％后，作为酰亚胺化催化剂添加醋酸酐(10.96g)和吡啶(3.40g)，以100℃反应3小时。将该反应溶液投入甲醇(750ml)中，滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗，以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(5)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为69％，数均分子量为36,700、重均分子量为134,800。 [0179] [合成例6] [0180] 将DA-1(16.04g、55.9mmol)、DA-2(6.39g、42.0mmol)、DA-4(5.13g、42.0mmol)和CA-3(7.02g、32.2mmol)在NMP(194.7g)中混合，以23℃反应1小时。其后，添加CA-2(26.27g、105mmol)和NMP(48.68g)，以40℃反应一晚，从而得到树脂固体成分浓度为20质量％的聚酰胺酸溶液(5)。 [0181] 向所得聚酰胺酸溶液(5)(40.0g)中添加NMP稀释至5质量％后，作为酰亚胺化催化剂添加醋酸酐(4.66g)和吡啶(3.61g)，以90℃反应2.5小时。将该反应溶液投入甲醇(600ml)中，滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗，以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(6)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为69％，数均分子量为13,900、重均分子量为40,600。 [0182] [实施例1～6] [0183] 向利用合成例1～6的合成方法得到的聚酰亚胺粉末(1)～(6)(各10.0g)中分别添加NMP(106.67g)，以80℃搅拌24小时使其溶解。向该溶液中添加BCS(50.0g)，以23℃搅拌2小时而得到液晶取向处理剂(1)～(6)。该液晶取向处理剂(1)～(6)均未见浑浊、析出物的发生等异常情况，确认为均匀的溶液。 [0184] [比较例1] [0185] 参考日本特开平8-220541号公报，将CA-4(100)/DA-5(90)、DA-6(10)的溶剂可溶性聚酰亚胺与CA-1(100)/DA-7(100)的聚酰胺酸以95:5的比率混合，得到比较液晶取向处理剂(A)。该比较液晶取向处理剂(A)未见浑浊、析出物的发生等异常情况，确认为均匀的溶液。 [0186] [比较例2] [0187] 参考WO2004/053583号小册子，将CA-1(80)、CA-4(20)/DA-8(80)、DA-7(20)的聚酰胺酸与CA-3(100)/DA-1(100)的聚酰胺酸以80:20的比率混合，得到比较液晶取向处理剂(B)。该比较液晶取向处理剂(B)未见浑浊、析出物的发生等异常情况，确认为均匀的溶液。 [0188] <液晶单元的制作> [0189] 将所得液晶取向处理剂用1.0μm的过滤器过滤后，旋涂在带透明电极的玻璃基板上，在70℃的热板上干燥2分钟后，以230℃烧成15分钟而得到膜厚为100nm的涂膜。将该聚酰亚胺膜用人造丝布进行刷磨(辊径为120mm、转速为1000rpm、移动速度为20mm/sec、压入量为0.4mm)后，在纯水中进行1分钟超声波辐射，以80℃干燥10分钟。 [0190] 准备2块这样的带液晶取向膜的基板后，以2块基板的刷磨方向呈现逆平行的方式进行组合，使用混入有5重量％的4μm间隔物的密封剂以留出液晶注入口的方式密封周围，从而制作单元间隙为4μm的空单元。在常温下向该单元中真空注入液晶(“MLC-2041”、Merck Corporation制)，密封注入口而制成逆平行液晶单元。 [0191] <黑阶评价> [0192] 将与上述(液晶单元的制作)同样操作而制作的液晶单元(实施例1～6、比较例1、2)设置在以偏光轴正交的方式配置的2块偏光板之间，在未施加电压的状态下打开背光，调整液晶单元的配置角度以使透射光的亮度达到最小。使用Hamamatsu Photonics K.K.制造的数码CCD相机“C8800-21C”观察这些液晶单元，使用该公司的分析软件“ExDcam Image capture Software”对拍摄的图像进行亮度的数值化。 [0193] 这些液晶单元的亮度值为500～550时记作“◎”、为550～600时记作“○”、为600以上记作“×”。 [0194] [表1] [0195] 亮度值 黑阶 实施例1 520 ◎ 实施例2 530 ◎ 实施例3 510 ◎ 实施例4 550 ◎ 实施例5 550 ◎ 实施例6 570 ○ 比较例1 710 × 比较例2 610 × [0196] 产业上的可利用性 [0197] 本发明的液晶取向处理剂能够解决横向电场驱动方式的液晶表示元件中的由于黑色因素使画面的色调产生不协调的问题，在产业上是有用的。 |
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