説明

液晶配向溶液

【課題】液晶配向溶液を提供。
【解決手段】液晶配向溶液は第1ポリイミド−ポリアミド酸および第2ポリイミド−ポリアミド酸を含み、第1ポリイミド−ポリアミド酸のポリイミドのモル数をm、ポリアミド酸のモル数をnおよび第2ポリイミド−ポリアミド酸のポリイミドのモル数をp、ポリアミド酸のモル数qをとした場合、m/(m+n)≦0.5およびp/(p+q)≧0.5である。ここでm、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液晶配向溶液に関し、さらに詳細には液晶ディスプレイ装置の性能を向上させることができる液晶配向溶液に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイ(LCD)は、液晶分子の特性を利用するディスプレイ装置である。液晶分子の方向を、電場の変化によって液晶層を透過する光を制御 し、画像を生じるように変化させる。液晶ディスプレイは、小型で軽量、電力消費が少なく、ディスプレイの質が良好であるという利点により近年の主流となっ ている。
【0003】
液晶ディスプレイの主な製造工程には、液晶パネルの製造および液晶モジュール(LCM)の組み立てが含まれる。液晶パネルの形成方法には主に、上部基 板となるカラーフィルターと下部基板となる薄膜トランジスタ(TFT)の間に液晶分子を密封することが含まれる。液晶ディスプレイは、液晶分子の長軸方向 が基板表面とプレチルト角で均一に並んでいることが重要である。液晶分子をプレチルト角に配向させることができる物質を配向層という。
【0004】
配向層を形成する2つの代表的な製造方法が業界では知られている。第1の方法は、無機材料を蒸気蒸着することによって無機膜を形成する方法である。例 えば膜を、酸化ケイ素の斜方蒸着により基板上に形成し、液晶分子を蒸着方向に配向させる。上記の方法は液晶分子を均一に配向させることはできるが、産業経 済学的には適していない。第2の方法は、有機膜を基板表面にコーティング後、有機膜を布(綿、ナイロンまたはポリエステル)でラビングして方向を定め、 よって液晶分子をラビング方向に配向させる方法である。この方法は簡単で液晶分子を均一に配向させやすいので、業界で広く用いられている。有機膜を形成す るためのポリマーには、例えばポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリアミド(PA)またはポリイミド(PI)が挙げられ る。耐薬品性および熱安定性から、ポリイミドは配向層として最も頻繁に用いられる物質である。
【0005】
通常、電圧が液晶ディスプレイ装置に印加されると、イオン化電子は配向層によって吸収される。しかし、電圧が遮断されても、イオン化電子は配向層から 完全には離れず、その結果、残像となる。従って、配向層材料の近年の開発の焦点は主に、残像の問題を改善することにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明は液晶配向溶液を提供する。形成された液晶配向層は安定なプレチルト角、高い電圧保持率(VHR)、より低い残留直流(RDC)性を有し、ラビング特性が良好で信頼性が高い。
【0007】
本発明はまた、液晶ディスプレイ装置の性能を向上させることのできる液晶配向溶液を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、第1ポリイミド−ポリアミド酸および第2ポリイミド−ポリアミド酸を含む第1液晶配向溶液を提供する。第1ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(A)、
(A)

で表され、第2ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(B)、
(B)

で表され、ここでT1、T2、T3およびT4は各々独立にテトラカルボン酸二無水物の四価の残基であり;D1、D2、D3およびD4は各々独立にジアミンの二価の残基であり;m、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり、ここでm/(m+n)≦0.5およびp/(p+q)≧0.5である。
【0009】
本発明において、第1液晶配向溶液は、異なったイミド化率を有する2種類のポリイミド−ポリアミド酸を含み、したがって第1液晶配向溶液から形成され た液晶配向層は安定なプレチルト角性を有し、配向性に優れ、信頼性が高く、ラビング特性が良好で、残像がほとんどない。
【0010】
本発明の実施形態によれば、第1液晶配向溶液の第2ポリイミド−ポリアミド酸は、少なくとも1つのD3およびD4上に側鎖を有するポリイミド−ポリアミド酸であってもよい。
【0011】
本発明の実施形態によれば、第1液晶配向溶液の第2ポリイミド−ポリアミド酸はさらに化学式(1)〜(9)、

ここでR1は一価のC440脂環式基または一価のC820脂肪族基であり;R2、R5、R6、R7、R8およびR9は各々独立にハロゲン原子または一価のC17脂肪族基であり;R3は二価のC440脂環式基であり;R4は二価の芳香族基、二価のC36脂環式基または二価のC18脂肪族基であり;XおよびYは各々独立に−O−、−NH−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NHCO−および−CONH−からなる群から選択される二価の基であり;Zは−CF3、−CN、−COCH3、−COOH、−NO2、−SOCH3、−SO2CH3、−OCF3、−Fおよび−Clからなる群から選択される一価の基であり;Aは二価の有機基であり;aおよびbは各々独立に1以上の整数である、からなる群から選択された、少なくとも1つのD3およびD4を含んでもよい。
【0012】
本発明の実施形態によれば、第1ポリイミド−ポリアミド酸と第2ポリイミド−ポリアミド酸の重量比は、例えば5:95〜95:5である。
【0013】
本発明の実施形態によれば、第1液晶配向溶液はさらに(m+p)/(m+n+p+q)≧0.2の不等式を満たすことができる。
【0014】
本発明はまた、第1ポリイミド−ポリアミド酸および第2ポリイミド−ポリアミド酸を含む第2液晶配向溶液を提供する。第1ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(A)、
(A)

で表され、第2ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(B)、
(B)

で表され、ここでT1、T2、T3およびT4は各々独立にテトラカルボン酸二無水物の四価の残基であり;m、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり;D1およびD2は各々独立にジアミンの二価の残基であり;少なくとも1つのD3およびD4が化学式(1)〜(9)、

ここでR1は一価のC440脂環式基または一価のC820脂肪族基であり;R2、R5、R6、R7、R8およびR9は各々独立にハロゲン原子または一価のC17脂肪族基であり;R3は二価のC440脂環式基であり;R4は二価の芳香族基、二価のC36脂環式基または二価のC18脂肪族基であり;XおよびYは各々独立に−O−、−NH−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NHCO−および−CONH−からなる群から選択される二価の基であり;Zは−CF3、−CN、−COCH3、−COOH、−NO2、−SOCH3、−SO2CH3、−OCF3、−Fおよび−Clからなる群から選択される一価の基であり;Aは二価の有機基であり;aおよびbは各々独立に1以上の整数である、からなる群から選択される。
【0015】
本発明による第2液晶配向溶液において、液晶のプレチルト角を、ポリイミド−ポリアミド酸の側鎖長を変更することにより適当な角度に調節することができ、またポリイミド−ポリアミド酸の側鎖長を、ジアミン化合物の側鎖長を変更することにより変更することができる。
【0016】
本発明の前述および他の目的、特徴および利点を理解するために、好ましい実施形態を式と共に以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明は、第1ポリイミド−ポリアミド酸および第2ポリイミド−ポリアミド酸を含む第1液晶配向溶液を提供する。第1および第2ポリイミド−ポリアミド酸は異なったイミド化率を有する。
【0018】
第1ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(A)、
(A)

で表され、第2ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(B)、
(B)

で表され、ここでT1、T2、T3およびT4は各々独立にテトラカルボン酸二無水物の四価の残基であり;D1、D2、D3およびD4は各々独立にジアミンの二価の残基であり;m、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり、ここでm/(m+n)≦0.5およびp/(p+q)≧0.5である。すなわち、化学式(A)のイミド化率は50%未満であるが、化学式(B)のイミド化率は50%を超える。
【0019】
第1ポリイミド−ポリアミド酸と第2ポリイミド−ポリアミド酸の重量比は、例えば5:95〜95:5である。
【0020】
液晶配向溶液のイミド化率は、配向層の電気的特性を改善するために20%以上、すなわち(m+p)/(m+n+p+q)≧0.2、であることができる。
【0021】
さらに、第1液晶配向溶液の、化学式(B)で表される第2ポリイミド−ポリアミド酸は、少なくとも1つのD3およびD4上に側鎖を有するポリイミド−ポリアミド酸である。すなわち、少なくとも1つのD3およびD4が化学式(1)〜(9)、

ここでR1は一価のC440脂環式基または一価のC820脂肪族基であり;R2、R5、R6、R7、R8およびR9は各々独立にハロゲン原子または一価のC17脂肪族基であり;R3は二価のC440脂環式基であり;R4は二価の芳香族基、二価のC36脂環式基または二価のC18脂肪族基であり;XおよびYは各々独立に−O−、−NH−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NHCO−および−CONH−からなる群から選択される二価の基であり;Zは−CF3、−CN、−COCH3、−COOH、−NO2、−SOCH3、−SO2CH3、−OCF3、−Fおよび−Clからなる群から選択される一価の基であり;Aは二価の有機基であり;aおよびbは各々独立に1以上の整数である、からなる群から選択される。
【0022】
本発明はまた、第1ポリイミド−ポリアミド酸および第2ポリイミド−ポリアミド酸を含む第2液晶配向溶液を提供する。第1ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(A)、
(A)

で表され、第2ポリイミド−ポリアミド酸は化学式(B)、
(B)

で表され、ここでT1、T2、T3およびT4は各々独立にテトラカルボン酸二無水物の四価の残基であり;m、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり;D1およびD2は各々独立にジアミンの二価の残基であり;少なくとも1つのD3およびD4は化学式(1)〜(9)、

ここでR1は一価のC440脂環式基または一価のC820脂肪族基であり;R2、R5、R6、R7、R8およびR9は各々独立にハロゲン原子または一価のC17脂肪族基であり;R3は二価のC440脂環式基であり;R4は二価の芳香族基、二価のC36脂環式基または二価のC18脂肪族基であり;XおよびYは各々独立に−O−、−NH−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NHCO−および−CONH−からなる群から選択される二価の基であり;Zは−CF3、−CN、−COCH3、−COOH、−NO2、−SOCH3、−SO2CH3、−OCF3、−Fおよび−Clからなる群から選択される一価の基であり;Aは二価の有機基であり;aおよびbは各々独立に1以上の整数である、からなる群から選択される。
【0023】
本発明による第1および第2液晶配向溶液において、化学式(A)および(B)で表されるポリイミド−ポリアミド酸の形成方法には、有機溶媒中でのテト ラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の重合反応、および脱水反応による部分閉環反応が含まれ、これによりポリイミド−ポリアミド酸が得られる。
【0024】
従って、液晶ディスプレイ装置に安定なプレチルト角および均一な配向性を持たせるために、本発明による第1および第2液晶配向溶液において、化学式 (1)〜(9)の構造を有するジアミド化合物の化学式(B)中の割合は例えば0.1〜50モル%の範囲、好ましくは0.1〜20モル%、より好ましくは 0.5〜10モル%の範囲である。
【0025】
上述のテトラカルボン酸二無水物の例を表1(No.1−1〜No.1−56)に示す。上述のジアミン化合物の例を表 2(No.2−1〜No.2−86)および表3(No.3−1〜No.3−109)に示す。ここで表2中のジアミン化合物は側鎖を有するジアミン化合物で あり、一方、表3中のジアミン化合物は側鎖を有さないジアミン化合物である。
表1

表1(続き)

表1(続き)

表1(続き)

表2

表2(続き)

表2(続き)

表2(続き)

表2(続き)

表2(続き)

表3

表3(続き)

表3(続き)

表3(続き)

表3(続き)

【0026】
さらに、表1、2および3中の化合物は、異性体化合物またはこれらの混合物であることができる。テトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物を、説 明を目的として上に記したが、これらは本発明を限定するためのものではない。従って、テトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物は、ここに言及されて いない化合物であることができる。
【0027】
特に、液晶ディスプレイ装置の高い電圧保持率(VHR)を達成するために、脂環式構造を有する少なくとも1つの化合物を、NO.1−2、1−3、 1−4、1−5、1−6、1−7、1−8、1−9、1−11、1−12、1−13、1−14、1−15、1−16、1−18、1−19、1−20、 1−22、1−23、1−24、1−45、1−47および1−49からなる群から選択する。また、NO.1−25、1−27、1−28、1−29、 1−30、1−40、1−41、1−44、1−46、1−48、1−50、1−51、1−52、1−53、1−54および1−55を含む上記の化合物は、 残像現象の低減に適切な他の適当な化合物と共に構成されてもよい。
【0028】
液晶分子のプレチルト角を、ポリイミド−ポリアミド酸の側鎖長を変えることによって調節することができる。例えば、ポリイミド−ポリアミド酸の側鎖長 を、ジアミン化合物の側鎖長を変えることにより変えることができる。少なくとも1つの、No.2−1〜No.2−86に示されたジアミン化合物を選択する ことによって、適当なプレチルト角を提供することができる。
【0029】
ポリイミド−ポリアミド酸の合成方法を以下に記載する。
【0030】
ポリイミド−ポリアミド酸を合成するための、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の比を以下に記載する。テトラカルボン酸二無水物の無水物基を1等量とするとき、ジアミン化合物のアミノ基は好ましくは0.5〜2等量、より好ましくは0.7〜1.5等量である。
【0031】
ポリイミド−ポリアミド酸の合成反応は有機溶媒中で行われる。ポリイミド−ポリアミド酸の溶解性は、ある有機溶媒中のほうがその他の有機溶媒よりも良い。 ポリイミド−ポリアミド酸に、より良い溶解性を有する有機溶媒の例としては、N−メチル−2−ピロリドン、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、ヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンおよびピリジンが 挙げられ、使用時に2つの以上の上記の溶媒を混合することができる。
【0032】
ポリイミド−ポリアミド酸に対する溶解性がより劣る有機溶媒を、ポリイミド−ポリアミド酸がその混合有機溶媒から析出しない限り、上記の有機溶媒と混 合することができる。ポリイミド−ポリアミド酸に対する溶解性がより劣る有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブ タノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、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、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘ キサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、1、2−ジクロロエタン、ベンゼン、メチルベンゼン、ジメチ ルベンゼン、n−ヘキサン、n−ヘプタンおよび1−オクタンが挙げられる。
【0033】
ポリイミド−ポリアミド酸を形成するためには、脱水閉環反応が必要である。脱水閉環反応を、直接加熱または脱水剤と触媒の添加により行うことができる。
【0034】
(1)直接加熱:
【0035】
反応温度は例えば、摂氏50〜300度、好ましくは摂氏100〜250度である。
【0036】
(2)脱水剤および触媒の添加:
【0037】
反応温度は例えば、摂氏−20〜150度、好ましくは摂氏0〜120度である。脱水剤は例えば、無水酢酸、プロピオン酸無水物またはトリフルオロ酢酸 無水物などの無水物である。ポリイミド−ポリアミド酸の反復単位1モルにつき0.01〜20モルの脱水剤を用いることが好ましい。触媒は例えば、トリエチ ルアミン、ピリジンまたはジメチルピリジンなどの第三級アミンである。脱水剤1モルにつき0.01〜10モルの触媒を用いることが好ましい。
【0038】
ポリイミド−ポリアミド酸の精製方法には、沈殿が得られるように溶解性の劣る溶媒を多量にポリイミド−ポリアミド酸の反応溶媒に注ぎ、そして減圧下乾 燥工程を行い粗ポリイミド−ポリアミド酸を得ることを含む。その後、粗ポリイミド−ポリアミド酸を有機溶媒中に溶解し、溶解性の劣る他の溶媒を用いて沈殿 させる。ポリイミド−ポリアミド酸を精製するために、上記の工程ステップを1回または複数回行うことができる。そして、ポリイミド−ポリアミド酸をより良 い溶解性を有する溶媒中に溶解する。
【0039】
液晶配向溶液の粘度ηlnを式(I):から得ることができる。
【0040】
(I)

【0041】
本発明において、液晶配向溶液の固形分は、粘度および揮発度の点から1〜10wt%であることが好ましい。
【0042】
本発明による液晶配向溶液を基板上にコーティングして、液晶配向層を形成する。液晶配向溶液の固形分が1wt%未満であれば、液晶配向層の厚さは薄すぎて液晶分子の配向性に影響を及ぼし、液晶配向溶液の固形分が10wt%より大きいと、コーティングの質が劣化する。
【0043】
さらに、液晶配向溶液の製造温度は好ましくは摂氏0〜150度、より好ましくは摂氏25〜50度である。
【0044】
本発明において、液晶配向溶液の有機溶媒の例としては、N−メチル−2−ピロリドン、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−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、エチ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 モノエチルエーテル、エチレングリコールn−プロピルエーテルおよびエチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられ、使用時に2つの以上の上記の溶媒を 混合することができる。
【0045】
本発明による液晶配向溶液にはさらに、アミノプロピル−トリメトキシ−シラン、アミノプロピル−トリエトキシ−シラン、ビニル−メチル−シラン、 N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−メチル−ジメトキシ−シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−トリメトキシ−シラン、ビ ニル−トリエトキシ−シラン、3−メタクリロキシ−プロピル−トリメトキシ−シラン、3−エポキシプロポキシ−プロピル−トリメトキシ−シラン、3−エポ キシプロポキシ−プロピル−メチル−ジメトキシ−シラン、2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)−エチル−トリメトキシ−シラン、3−ウレイド−プロピ ル−トリメトキシ−シラン、3−ウレイド−プロピル−トリエトキシ−シラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピル−トリメトキシシラン、N−エト キシカルボニル−3−アミノプロピル−トリエトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピル−トリエチレン−トリアミン、N−トリメトキシシリルプロピル −トリエチレン−トリアミン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピル−トリメトキシ−シラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピル −トリエチル−シランなどの有機シロキサン化合物を含んでもよい。
【0046】
上記の有機シロキサン化合物は、有機シロキサン化合物の量が液晶配向層に必要な特性に影響を与えない条件下で、液晶配向層と基板間の接着を改善するこ とができる。もし液晶配向溶液中の有機シロキサン化合物の量が多すぎると、液晶配向層の配向性が減少し、もし液晶配向溶液中の有機シロキサン化合物の量が 十分でないと、液晶配向層中にラビング傷および粒子が生じる。従って、液晶配向溶液のポリマー重量に対する、液晶配向溶液中の有機シロキサン化合物の濃度 は、好ましくは0.01〜5wt%、より好ましくは0.1〜3wt%である。
【0047】
さらに、本発明による液晶配向溶液にはまた、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレング リコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1、6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジル エーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、2、2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1、3、5、6−テトラグリシジル−2、 4−ヘキサンジオール、N、N、N’、N’−テトラグリシジル−メタ−
キシレン、1、3−ビス(N、N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N、 N、N’、N’−テトラグリシジル−4、4’−ジアミノジフェニルメ
タン、3−(N−プロペニル−N−グリシジル)アミノプロピル−トリメトキシシラン、 3−(N、N−ジグリシジル)アミノブチル−トリメトキシシランなどのエポキシ化合物を含んでもよい。
【0048】
上記のエポキシ化合物は、エポキシ化合物の量が液晶配向層に必要な特性に影響を与えない条件下で、液晶配向層と基板間の接着を改善することができる。 もし液晶配向溶液中のエポキシ化合物の量が多すぎると、液晶配向層の配向性が減少し、もし液晶配向溶液中のエポキシ化合物の量が十分でないと、液晶配向層 中にラビング傷および粒子が生じる。従って、液晶配向溶液中のエポキシ化合物の濃度は、液晶配向溶液の全重量に対して、好ましくは0.01〜3wt%、よ り好ましくは0.1〜2wt%である。
【0049】
液晶ディスプレイの製造方法を以下に記載する。
【0050】
(1)本発明による液晶配向溶液をガラス基板に、ロールコーティング、スピンコーティングまたはプリントコーティングにより塗布する。ガラス基板はパ ターニングされた透明導電膜を有する。ガラス基板を液晶配向溶液でコーティングした後、焼成工程を行うことにより、液晶配向溶液の有機溶媒を除き、非環式 ポリアミド酸の脱水閉環反応を行いポリイミド膜を形成する。焼成温度は例えば、摂氏80〜300度、好ましくは摂氏100〜240度である。膜厚は好まし くは0.005〜0.5umである。
【0051】
(2)ラビング工程を、液晶分子がラビング方向に配向するように、固定した方向に、膜上にナイロンまたは綿などの布を取り付けたロールで行う。このようにして液晶配向層を有する基板を形成する。
【0052】
(3)フレームを液晶配向層を有する基板上にコーティングし、スペーサを液晶配向層を有する別の基板上に吹き付け、そして上記の2つの基板をラビング 方向が互いに垂直または平行になるように形成する。その後、液晶分子を2つの基板間の隙間に注入し、液晶ディスプレイパネルを形成するように注入孔を封止 する。
【0053】
下記の特性が通常液晶ディスプレイ装置の評価に用いられる:
【0054】
(1)プレチルト角
【0055】
プレチルト角を、液晶分子が注入された液晶ディスプレイパネルについて、クリスタルローテーション法を行うことより測定する。
【0056】
(2)ラビング特性
【0057】
液晶配向溶液をインジウムスズ酸化物(ITO)基板上にスピンコーティングする。そして焼成工程をオーブン中で行う。その後、ラビング工程を、固定し た方向に、1000回転/分の回転速度および60ms/秒のプラットフォーム移動速度の条件下で10回行う。その後、ラビング表面を偏光顕微鏡下で観察す る。
【0058】
(3)電圧保持率(VHR)
【0059】
摂氏60度の周囲温度のもと、3VのDC電圧を液晶ディスプレイ装置に60μsecのパルス幅および60Hzの周波数で印加し、液晶ディスプレイ装置の電圧保持率を測定する。
【0060】
(4)残留直流(RDC)
【0061】
摂氏60度の周囲温度のもと、5VのDC電圧を液晶ディスプレイ装置に1時間印加後、DC電圧を遮断して液晶ディスプレイ装置の残留DC電圧を測定する。
【0062】
(5)イミド化率
【0063】
乾燥工程を、ポリマーまたは液晶配向溶液に対して減圧下室温で行う。乾燥固形物を重水素化ジメチルスルホキシド中に溶解し、内部標準物質としてテトラメチルシランを用い、1H−NMR(プロトンNMR)で式(II)に基づいてイミド化率を測定する。
(II)
イミド化率(%)=(1−A1/A2×α)×100
ここでA1はNH基のプロトンに基づく10ppmのピークの積分面積であり;A2は他のプロトンのピークの積分面積であり;αはポリマー前駆体(ポリアミド酸)中の、他のプロトン数とNH基のプロトン数の割合である。
【0064】
(6)接着
【0065】
液晶配向溶液をITO基板上にコーティングした後、ITO基板を摂氏100度の沸騰水中で1時間処理する。その後、3Mテープでクロスカット法を行う。
【0066】
(7)信頼性
【0067】
高温高湿環境中(温度は摂氏50度、相対湿度は90%である)、5Vの電圧を60Hzの周波数で液晶ディスプレイ装置に500時間印加する。その後、液晶ディスプレイ装置を偏光顕微鏡下で観察する。
【0068】
実験群(ポリマーA1〜A53およびB1〜B40)および対照群(ポリマーa1〜a5およびb1)の合成方法を以下に記載する。
【0069】
テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を続けてN−メチル−2−ピロリドンに加え(割合を表4および5に示す)、固形分25wt%の溶液とする。 溶液を摂氏50〜60度で4〜5時間反応して、ポリアミド酸を得た。ピリジンおよび無水酢酸(ピリジンと無水酢酸の量はイミド化率による)をポリアミド酸 に加え、摂氏100〜110度で3〜4時間、脱水閉環反応を行う。
【0070】
ポリイミド−ポリアミド酸の反復単位1モルにつき0.01〜20モルの無水酢酸を用いることが好ましく、無水酢酸1モルにつき0.01〜10モルのピ リジンを用いることが好ましい。例えば、0.1モルのピリジンと0.2モルの無水酢酸を、表4中の合成例14において用いる。
【0071】
得られた溶液をメタノールで沈殿させ、精製する。その後、乾燥工程を減圧下で行い、ポリマーA1〜A53、B1〜B40、a1〜a5およびb1を、表4および5に示した固有粘度およびイミド化率で得た。
【0072】
例えば、合成例1のポリマーB1の構造には少なくとも下記のA〜Fに示した反復単位を含むことができる。

【0073】
合成例1において、表2中のNO.2−1のジアミン化合物が5ミリモル、すなわちD+E+F=5ミリモル;表3中のNO.3−15のジアミン化合物が 95ミリモル、すなわちA+B+C=95ミリモル;表1中のNO.1−37のテトラカルボン酸二無水物が100ミリモル、すなわち A+B+C+D+E+F=100ミリモル;ポリマーB1のイミド化率が96%;すなわち (A+1/2B+D+1/2E)/(A+B+C+D+E+F)=0.96である。
【0074】
実験群および対照群の実験方法を以下に記載する。
【0075】
固形物ポリマーAおよび固形物ポリマーB(AとBの割合は固定されている)をγ−ブチロラクトンとN−メチル−2−ピロリドン中に溶解し、固形分6wt%の溶液とする。溶液を直径1umのフィルターでろ過する。ろ液は本発明による液晶配向溶液である。
【0076】
液晶配向溶液をガラス基板にローラー捺染により塗布する。そして乾燥工程を加熱板を用いて摂氏200度で20分間行い、厚さ0.05umの膜を形成す る。ラビング工程を、固定した方向に、膜上に、ローラー回転速度が1000回転/分、プラットフォーム移動速度が60ms/sec、浸透深さが0.4um の条件下で行う。
【0077】
フレームを基板上にコーティングし、スペーサを別の基板上に噴霧する。その後、上記の2つの基板をラビング方向が互いに垂直になるように形成する。そ の後、液晶分子(ZLI−4792)を2つの基板間の隙間に注入後、液晶ディスプレイ装置を形成するように注入孔を封止する。
【0078】
液晶ディスプレイ装置のプレチルト角、ラビング特性、電圧保持率、残留直流、接着および信頼性を評価する。評価結果を表6に示す。
表4

表4(続き)

表4(続き)

表5

表5(続き)

表5(続き)

表5(続き)

表6

表6(続き)

表6(続き)

表6(続き)

表6(続き)

表6(続き)

【0079】
要約すれば、本発明による第1液晶配向溶液は2つの異なったイミド化率のポリイミド−ポリアミド酸を有しているので、第1液晶配向溶液を用いて形成さ れた液晶ディスプレイ装置は、プレチルト角、ラビング特性、電圧保持率、残留直流、接着および信頼性の評価に関してより良い評定を有する。
【0080】
本発明を、上記の好ましい実施形態において開示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の思想および範囲から逸脱しない限り、何らか の変形および改変を行ってもよいことは、当業者にとって明らかである。以下に、本発明の範囲を以下の請求項によって規定する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
液晶配向溶液であって:
化学式(A)
(A)

で表される第1ポリイミド−ポリアミド酸;および
化学式(B)
(B)

で表される第2ポリイミド−ポリアミド酸、
ここで
1、T2、T3およびT4は各々独立にテトラカルボン酸二無水物の四価の残基であり;
1、D2、D3およびD4は各々独立にジアミンの二価の残基であり;
m、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり、ここでm/(m+n)≦0.5およびp/(p+q)≧0.5である、
を含む液晶配向溶液。
【請求項2】
第2ポリイミド−ポリアミド酸が、少なくとも1つのD3およびD4上に側鎖を有するポリイミド−ポリアミド酸を含む、請求項1に記載の液晶配向溶液。
【請求項3】
少なくとも1つのD3およびD4が、化学式(1)から(9)、

ここで
1は一価のC440脂環式基または一価のC820脂肪族基であり;
2、R5、R6、R7、R8およびR9は各々独立にハロゲン原子または一価のC17脂肪族基であり;
3は二価のC440脂環式基であり;
4は二価の芳香族基、二価のC36脂環式基または二価のC18脂肪族基であり;
XおよびYは各々独立に−O−、−NH−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NHCO−および−CONH−からなる群から選択される二価の基であり;Zは−CF3、−CN、−COCH3、−COOH、−NO2、−SOCH3、−SO2CH3、−OCF3、−Fおよび−Clからなる群から選択される一価の基であり;
Aは二価の有機基であり;
aおよびbは各々独立に1以上の整数である、
からなる群から選択される、請求項2に記載の液晶配向溶液。
【請求項4】
第1ポリイミド−ポリアミド酸と第2ポリイミド−ポリアミド酸の重量比が5:95から95:5である、請求項1に記載の液晶配向溶液。
【請求項5】
(m+p)/(m+n+p+q)≧0.2である請求項1に記載の液晶配向溶液。
【請求項6】
液晶配向溶液であって;
化学式(A)
(A)

で表される第1ポリイミド−ポリアミド酸;および
化学式(B)
(B)

で表される第2ポリイミド−ポリアミド酸、
ここで
1、T2、T3およびT4は各々独立にテトラカルボン酸二無水物の四価の残基であり;
m、n、pおよびqは各々独立に正の整数であり;
1およびD2は各々独立にジアミンの二価の残基であり;
少なくとも1つのD3およびD4が化学式(1)〜(9)

ここで
1は一価のC440脂環式基または一価のC820脂肪族基であり;
2、R5、R6、R7、R8およびR9は各々独立にハロゲン原子または一価のC17脂肪族基であり;
3は二価のC440脂環式基であり;
4は二価の芳香族基、二価のC36脂環式基または二価のC18脂肪族基であり;
XおよびYは各々独立に−O−、−NH−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NHCO−および−CONH−からなる群から選択される二価の基であり;Zは−CF3、−CN、−COCH3、−COOH、−NO2、−SOCH3、−SO2CH3、−OCF3、−Fおよび−Clからなる群から選択される一価の基であり;
Aは二価の有機基であり;
aおよびbは各々独立に1以上の整数である、
からなる群から選択される、
を含む液晶配向溶液。
【請求項7】
第1ポリイミド−ポリアミド酸と第2ポリイミド−ポリアミド酸の重量比が5:95から95:5である、請求項6に記載の液晶配向溶液。
【請求項8】
(m+p)/(m+n+p+q)≧0.2である請求項6に記載の液晶配向溶液。




【公開番号】特開2009−185283(P2009−185283A)
【公開日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2009−12039(P2009−12039)
【出願日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【出願人】(508054404)達興材料股▲ふん▼有限公司 (8)
【Fターム(参考)】