JP2008522238A - 光反応性化合物、それを利用した液晶配向膜、その製造方法及び該配向膜を備えた液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
Description
で表示される光反応性化合物を提供する。
本発明に係る光反応性化合物は、主鎖がフルオレンを含むため、液晶との相互作用に優れ、分子構造の直線性が強いという特徴を有する。また、配向膜を製造した後、偏光UVの照射により、桂皮酸基が二量化されて、1次分子配向性を帯びた後に、前記配向膜のガラス遷移温度より低い温度でアニーリング過程を経れば、前記光反応に参加していない桂皮酸を有するフルオレン化合物と、光反応によって1次配向されたフルオレン化合物との相互作用により、2次的な分子配向性を帯びる。したがって、本発明に係る配向膜は、1次分子配向及び2次分子配向により配向性が強化されるという効果を有し、これにより、配向制御力を増大させうる。
nは、20ないし1000の整数であり、
mは、1ないし5の整数であり、
Rは、水素、CN、炭素数1ないし5のアルキルオキシ基、ハロゲン原子、またはマレイミド基である)
で表示される化合物であることを特徴とする。
1−(1)単量体の合成
2−(2−ブロモエトキシ)テトラヒドロ−2H−ピラン 5gと、2,7−ジブロモフルオレン 3gとを1:2.4当量比でDMSO/NaOH 50wt%の水溶液で常温で24時間反応させた。このとき、相変化触媒として塩化ベンジルトリエチルアンモニウムを使用して反応させた後、塩化メチレンで抽出して溶媒を除去した。残留物は、SiO2クロマトグラフィ(EA:n−ヘキサン)を利用して精製し、2−[2−(2,7−ジブロモフルオレン−9,9’−イル)エトキシ]パーヒドロ−2H−ピラン 4gを得た(収率:50%)。
NMRデータ
1.25−1.46(m,12H),2.35−2.37(t,4H),2.70−2.72(m,2H),3.13−3.15(m,2H),3.24−3.26(m,2H),3.45−3.47(m,2H),4.10−4.27(t,2H),7.44−7.62(m,6H)
アルゴン雰囲気下で、前記で製造された単量体1.8gを精製したトルエン 10mlに溶解させた後、2.2当量のNi(COD)2、2,2’−ビピリジル、1,5−CODを精製したDMF/トルエン(体積比=1:2)に溶解させ、80℃で30分間攪拌した溶液に滴加した。前記混合溶液を80℃で3日間さらに反応させた後、常温で冷却させ、この溶液をHCl:アセトン:MeOH(体積比=1:1:2)溶液に加えて沈殿物を得て、メチルアルコールに再沈殿させて、重合体1.0gを得た(収率:55%)。
前記重合体の重量平均分子量は、約45,000である。
N−メチルピロリドン30mlに反応塩基としてピリジン0.5mlを混合した溶液に、前記で得られた重合体0.7gを溶解させた後、塩化シンナモイルを1:2.4の当量比で滴加して50℃で反応させた。8時間反応させた後、前記溶液をメチルアルコールに沈殿させて、光反応性化合物0.5gを得た(収率:71%)。
NMRデータ
2.15−2.17(t,4H),3.80−3.85(m,4H),6.14−6.18(m,1H),7.27−7.86(m,18H)
2−(1)6−ブロモヘキシル桂皮酸の合成
THF 50mlに、反応塩基としてトリエチルアミン5mlを混合した溶液に6−ブロモヘキサノール7gを溶解させた後、0℃で塩化シンナモイルを滴加して反応させた。前記反応結果物をろ過し、溶媒の除去後の残留物を、SiO2クロマトグラフィ(EA:n−ヘキサン=1:5)を利用して精製して、6−ブロモヘキシル桂皮酸8gを得た(収率:53%)。
NMRデータ
1.44−1.91(m,8H),3.41−3.44(t,2H),4.20−4.23(t,2H),6.42−6.47(m,1H),7.37−7.55(m,5H),7.67−7.72(m,1H)
前記で製造された6−ブロモヘキシル桂皮酸8gと2,7−ジブロモフルオレンとを、1:2.4当量比でDMSO/NaOH 50wt%の水溶液で常温で24時間反応させた。このとき、相変化触媒として塩化ベンジルトリエチルアンモニウムを使用して反応させた後、塩化メチレンで抽出して溶媒を除去した。残留物は、SiO2クロマトグラフィ(EA:n−ヘキサン)を利用して精製し、9,9’−ビス(シンナモイルヘキシル)−2,7−ジブロモフルオレン2gを得た(収率:20%)。
NMRデータ
1.28−1.68(m,16H),1.81−1.99(m,4H),3.45−3.68(m,4H),6.43−6.48(m,1H),7.10−7.73(m,18H)
アルゴン雰囲気下で、前記で製造された単量体2gを精製したトルエン11mlに溶解させた後、2.2当量のNi(COD)2、2,2’−ビピリジル、1,5−CODを精製したDMF/トルエン(体積比=1:2)に溶解させ、80℃で30分間攪拌した溶液に滴加した。前記混合溶液を80℃で3日間追加反応させた後、常温で冷却させた後、この溶液をHCl:アセトン:MeOH(体積比=1:1:2)溶液に加えて沈殿物を得て、メチルアルコールに再沈殿させて光反応性化合物0.8gを得た(収率:40%)。
NMRデータ
1.10−1.60(br,16H),2.20−2.24(t,4H),3.70−3.98(br,4H),6.50−6.70(m,1H),7.27−7.86(br,18H)
3−(1)単量体の合成
2−(2−ブロモエトキシ)テトラヒドロ−2H−ピラン5gと2,7−ジブロモフルオレンとを、1:2.4当量比でDMSO/NaOH 50wt%の水溶液で常温で24時間反応させた。このとき、相変化触媒として塩化ベンジルトリエチルアンモニウムを使用して反応させた後、塩化メチレンで抽出して溶媒を除去した。残留物は、SiO2クロマトグラフィ(EA:n−ヘキサン)を利用して精製し、2−[2−(2,7−ジブロモフルオレン−9,9’−イル)エトキシ]パーヒドロ−2H−ピラン4gを得た(収率:50%)。
アルゴン雰囲気下で、前記で製造された単量体4gを精製したトルエン25mlに溶解させた後、2.2当量のNi(COD)2、2,2’−ビピリジル、1,5−CODを精製したDMF/トルエン(体積比=1:2)に溶解させ、80℃で30分間攪拌した溶液に滴加した。前記混合溶液を80℃で3日間追加反応させた後、常温で冷却させた後、この溶液をHCl:アセトン:MeOH(体積比=1:1:2)の溶液に加えて沈殿物を得て、メチルアルコールに再沈殿させて重合体2gを得た(収率:50%)。
N−メチルピロリドン35mlに、反応塩基としてピリジン1.5mlを混合した溶液に、前記で得られた重合体2gを溶解させた後、3−フルオロ塩化シンナモイルを1:2.4の当量比で滴加して50℃で反応させた。8時間反応させた後、前記溶液をメチルアルコールに沈殿させて、光反応性化合物1.2gを得た(収率:50%)。
配向膜の製造
前記実施例1〜3で製造された光反応性化合物を利用して、溶媒は、ジクロロベンゼン、γ−ブチロラクトン及びブロモフルオロベンゼンの混合溶媒を使用して、2wt%の濃度で溶解して、ITO基板にスピンコーティングする方法で膜を製造した。製造した膜は、140℃のオーブンで30分間加熱して、膜内の溶媒を除去し、露光は、750Wの高圧水銀灯を光源とし、Meles−Griot社製のグラン−レーザ偏光器を利用して、偏光されたUVを出して、ITO基板上のコーティングされた膜に照射した。照射時間は、1分間であり、アニーリングは、67℃で1時間加熱して、分子配列度を向上させた。
アニーリング時間による配向効果のテスト
前記実施例4(実施例1の光反応性化合物を利用することによって製造された液晶配向膜を、ホットプレート上で67℃でアニーリングしつつ、30分間隔でUV/Visスペクトロスコピー偏光実験を行い、その結果を図2に表した。UV照射のみで形成された最初の二色比が約0.004であることに対し、30分間の熱処理のみで0.008以上の二色比が得られたので、約2倍の配向増加効果があることが分かった。これは、オリゴマー形態のフルオレン主鎖が、側鎖である桂皮酸の[2+2]環状の添加反応を通じて配向が誘導されたということを意味する1次配向と、アニーリングによるフルオレンの2次分子配向とが全て発生したことを、397nmフルオレンピークを通じて確認できる。
Claims (9)
- 請求項1ないし3の何れか1項に記載の化合物を利用して製造されたことを特徴とする液晶配向膜。
- (a) 請求項1ないし3の何れか1項に記載の化合物を基板上に塗布する工程と、
(b)偏光紫外線を照射して、前記化合物を二量化させることによって配向膜を形成する工程と、
(c)前記配向膜のガラス遷移温度以下の温度でアニーリングする工程と、
を含む液晶配向膜の製造方法。 - 化合物は、前記式(2)の化合物であり、nは、20ないし1000である場合に、前記アニーリング工程の温度は、120℃ないし150℃であることを特徴とする請求項5に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記化合物が、前記式(3)の化合物であり、nは、20ないし1000である場合に、前記アニーリング工程の温度は、120℃ないし150℃であることを特徴とする請求項5に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記アニーリング工程の時間が、0.5分ないし100分であることを特徴とする請求項5に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 請求項4に記載の配向膜を備えることを特徴とする液晶表示素子。
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