JP2012194537A - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 - Google Patents

液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2012194537A
JP2012194537A JP2012017091A JP2012017091A JP2012194537A JP 2012194537 A JP2012194537 A JP 2012194537A JP 2012017091 A JP2012017091 A JP 2012017091A JP 2012017091 A JP2012017091 A JP 2012017091A JP 2012194537 A JP2012194537 A JP 2012194537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
group
crystal aligning
aligning agent
polyamic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012017091A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5741465B2 (ja
Inventor
Katsuhiro Uchiyama
克博 内山
Shunichi Noguchi
峻一 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Priority to JP2012017091A priority Critical patent/JP5741465B2/ja
Publication of JP2012194537A publication Critical patent/JP2012194537A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5741465B2 publication Critical patent/JP5741465B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723Polyimide, polyamide-imide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

【課題】光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性が維持される液晶配向膜を形成可能な液晶配向剤を提供する。
【解決手段】[A]ポリアミック酸及びこのポリアミック酸を脱水閉環してなるポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種の重合体、並びに[B]酸化防止剤を含有する液晶配向剤であって、[A]重合体が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られる重合体であり、テトラカルボン酸二無水物として1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン等を含むか、又はジアミンとして1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン等を含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子に関する。
現在、TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型、IPS(In−Plane Switching)型、OCB(Optical Compensated Bend)型等の表示モードを有する液晶表示素子が知られている。これらのいずれの表示モードにおいても、液晶分子の配向状態が液晶配向膜で制御されていることから、液晶配向膜及びこの液晶配向膜の材料となる液晶配向剤の有する特性が液晶表示素子の特性の発現に影響する。
かかる液晶配向剤の材料としては、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル等の樹脂材料が知られており、特にポリアミック酸又はポリイミドを含有する液晶配向剤から形成される液晶配向膜は耐熱性、機械的強度、液晶との親和性等に優れ、多くの液晶表示素子に使用されている(特許文献1〜6参照)。
近年、液晶表示素子の高精細化を始めとする表示品位向上、低消費電力化等の検討が進み、液晶表示素子の利用範囲が拡大している。特に、従来の液晶表示素子に比べて輝度、駆動時間等の使用環境がより苛酷な条件下の使用を想定する液晶テレビ用途は、従来のブラウン管テレビを駆逐する勢いで拡大しつつある。
しかしながら、従来のポリアミック酸又はポリイミドを含有する液晶配向剤から形成される液晶配向膜を備える液晶表示素子は、光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行うと、液晶配向膜が劣化し、液晶セルの電気的特性の悪化等により表示品位が著しく低下するおそれがある。
このような状況から、長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性が維持される液晶配向膜を形成可能な液晶配向剤の開発が望まれている。
特開平4−153622号公報 特開昭60−107020号公報 特開昭56−91277号公報 米国特許第5928733号明細書 特開昭62−165628号公報 特開平11−258605号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性が維持される液晶配向膜を形成可能な液晶配向剤を提供することである。
上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]ポリアミック酸及びこのポリアミック酸を脱水閉環してなるポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種の重合体(以下、「[A]重合体」とも称する)、並びに
[B]酸化防止剤
を含有する液晶配向剤であって、
[A]重合体が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られる重合体であり、テトラカルボン酸二無水物として1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン及び2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物からなる群より選択される少なくとも1種を含むか、又はジアミンとして1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン及び1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする。
当該液晶配向剤が、[A]重合体及び[B]酸化防止剤を含有することで、光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性を維持できる。
[B]酸化防止剤は下記式(1)又は式(2)で表される基を有することが好ましい。
Figure 2012194537
(式(1)中、
は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜13のアラルキル基、1,3−ジオキソブチル基又は1,4−ジオキソブチル基である。また、式(1)で表される基は、Rで示されるアルキル基、アリール基、アラルキル基、1,3−ジオキソブチル基及び1,4−ジオキソブチル基から1個の水素原子が除かれ2価の基となって、分子鎖の一部を形成していてもよい。
〜Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基又は炭素数7〜13のアラルキル基である。
は、単結合、カルボニル基、*−(CH−O−、*−O−、又は*−CONH−である。但し、*で表される結合手は、ピペリジン環と結合する部位を示す。また、nは、1〜4の整数である。
〜Xは、それぞれ独立して単結合、カルボニル基、**−CH−CO−又は**−CH−CH(OH)−である。但し、**で表される結合手は、ピペリジン環と結合する部位を示す。)
Figure 2012194537
(式(2)中、Rは、炭素数4〜16の炭化水素基である。但し、上記炭化水素基は炭素骨格鎖中に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい。aは、0〜3の整数である。Rは、水素原子又は炭素数1〜16の炭化水素基である。但し、Rが複数の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい。)
[B]酸化防止剤が上記特定構造の基を有することで、耐光性及び耐高温高湿性をより向上することができる。
当該液晶配向剤から形成される液晶配向膜及びこの液晶配向膜を備える液晶表示素子も本発明に好適に含まれる。当該液晶表示素子は、種々の装置に好適に適用でき、例えば時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、携帯情報端末、デジタルカメラ、携帯電話、各種モニター、液晶テレビ等の表示装置に用いられる。
本発明の液晶配向剤によれば、光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性が維持される液晶配向膜を形成することができる。従って、当該液晶配向膜を備える本発明の液晶表示素子は、表示品位の低下が少なく、種々の装置に有効に適用でき、例えば時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、携帯情報端末、デジタルカメラ、携帯電話、各種モニター、液晶テレビ等の表示装置に好適に適用される。
<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤は、[A]重合体及び[B]酸化防止剤を含有する。当該液晶配向剤が、[A]重合体及び[B]酸化防止剤を含有することで、光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性を維持できる。また、当該液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限り、その他の任意成分を含有してもよい。以下、各成分を詳述する。
<[A]重合体>
[A]重合体は、ポリアミック酸及びこのポリアミック酸を脱水閉環してなるポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種の重合体である。[A]重合体としてのポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得られる。以下、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンについて詳述する。
[テトラカルボン酸二無水物]
テトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は単独又は2種以上を組合せて使用できる。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、例えばブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、例えば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、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン等が挙げられる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物等が挙げられる。
その他のテトラカルボン酸二無水物としては、特願2010−97188号に記載のテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
テトラカルボン酸二無水物としては、脂環式テトラカルボン酸二無水物を含むものが好ましい。また、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を含むものがより好ましい。さらに、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物を含むものが特に好ましい。テトラカルボン酸二無水物として上記特定化合物を使用することで、耐光性及び耐高温高湿性をより向上することができる。
上記特に好ましい1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物の使用割合としては、全テトラカルボン酸二無水物に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%〜90モル%がより好ましい。
[ジアミン]
ジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサン等が挙げられる。これらのジアミンは単独で又は2種以上組合せて使用できる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば1,1−メタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。
脂環式ジアミンとしては、例えば1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン等が挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、例えばp−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,5−ジアミノナフタレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、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、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,6−ジアミノピリジン、3,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリミジン、3,6−ジアミノアクリジン、3,6−ジアミノカルバゾール、N−メチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N−エチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N−フェニル−3,6−ジアミノカルバゾール、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−ベンジジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−N,N’−ジメチルベンジジン、1,4−ビス−(4−アミノフェニル)−ピペラジン、1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン、1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミン、3,5−ジアミノ安息香酸、コレスタニルオキシ−3,5−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−3,5−ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5−ジアミノ安息香酸コレステニル、3,5−ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6−ビス(4−アミノフェノキシ)コレスタン、4−(4’−トリフルオロメトキシベンゾイロキシ)シクロヘキシル−3,5−ジアミノベンゾエート、4−(4’−トリフルオロメチルベンゾイロキシ)シクロヘキシル−3,5−ジアミノベンゾエート、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ブチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェノキシ)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキサン、2,4−ジアミノーN,N―ジアリルアニリン、4−アミノベンジルアミン、3−アミノベンジルアミン及び下記式(3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2012194537
上記式(3)中、Rは、炭素数1〜3のアルキル基、*−O−、*−COO−又は*−OCO−である。但し、*はジアミノフェニル基と結合する部位である。bは、0又は1である。cは、0〜2の整数である。dは、1〜20の整数である。ジアミノフェニル基における2つのアミノ基は、2,4位又は3,5位に結合することが好ましい。また、a及びbがいずれも0でないことが好ましい。
上記式(3)で表される化合物としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2012194537
ジアミノオルガノシロキサンとしては、例えば1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。その他のジアミンとしては、特願2010−97188号に記載のジアミン等が挙げられる。
ジアミンとしては、芳香族ジアミンを含むものが好ましく、1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン及び1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミンからなる群より選択される少なくとも1種を含むものがより好ましい。ジアミンとして上記特定化合物を含むことで、耐光性及び耐高温高湿性をより向上することができる。上記特定化合物の市販品としては、例えばTMDA(日本純良薬品製)が挙げられる。TMDAは1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン及び1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミンの混合物である。
上記好ましい芳香族ジアミンの使用割合としては、全ジアミンに対して、20モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が特に好ましい。一方、この芳香族ジアミンの使用割合の上限としては特に限定されないが、全ジアミンに対して90モル%が好ましい。
また、VA型配向膜におけるポリアミック酸を合成する際に使用するジアミンは、プレチルト成分として、ドデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、テトラデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、ドデカノキシ−2,5−ジアミノベンゼン、テトラデカノキシ−2,5−ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ−2,5−ジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシ−2,5−ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ−2,5−ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ−3,5−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−3,5−ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸コレステニル、3,5−ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6−ビス(4−アミノフェノキシ)コレスタン、4−(4’−トリフルオロメトキシベンゾイロキシ)シクロヘキシル−3,5−ジアミノベンゾエート、4−(4’−トリフルオロメチルベンゾイロキシ)シクロヘキシル−3,5−ジアミノベンゾエート、1,1−ビス(4−(アミノフェニルメチル)フェニル)−4−ブチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−(アミノフェニルメチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−(アミノフェノキシメチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−(アミノフェニルメチル)フェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキサン、上記式(3)で表される化合物等を全ジアミンに対して5モル%以上含むことが好ましく、10モル%含むことがより好ましい。
[ポリアミック酸の合成方法]
当該液晶配向剤におけるポリアミック酸は、上記テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得られる。ポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物の使用割合としては、ジアミンに含まれるアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2当量〜2当量が好ましく、0.3当量〜1.2当量がより好ましい。
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において実施され、反応温度としては、−20℃〜150℃が好ましく、0℃〜100℃がより好ましい。反応時間としては、0.1時間〜24時間が好ましく、0.5時間〜12時間がより好ましい。有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール及びその誘導体、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等が挙げられる。
上記非プロトン性極性溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチ
ロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド等が挙げられる。
上記フェノール誘導体としては、例えばm−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール等が挙げられる。
上記アルコールとしては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
上記ケトンとしては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
上記エステルとしては、例えば乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル等が挙げられる。
上記エーテルとしては、例えばジエチルエーテル、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モノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−i−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−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エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
上記ハロゲン化炭化水素としては、例えばジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,4−ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、o−ジクロルベンゼン等が挙げられる。
上記炭化水素としては、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル等が挙げられる。
これらの有機溶媒のうち、非プロトン性極性溶媒、フェノール及びその誘導体からなる群(第一群の有機溶媒)より選択される一種以上又は上記第一群の有機溶媒から選択される一種以上とアルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素からなる群(第二群の有機溶媒)より選択される一種以上との混合物を使用することが好ましい。第二群の有機溶媒の使用割合としては、第一群及び第二群の有機溶媒の合計に対して、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が特に好ましい。
有機溶媒の使用量としては、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量に対して0.1質量%〜50質量%が好ましい。
以上のようにして、ポリアミック酸を溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。ポリアミック酸を脱水閉環してポリイミドとする場合には、上記反応溶液をそのまま脱水閉環反応に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで脱水閉環反応に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで脱水閉環反応に供してもよい。ポリアミック酸の単離及び精製は、公知の方法に従って行うことができる。
[ポリイミドの合成方法]
当該液晶配向剤に含有できるポリイミドは、上記ポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得られる。
ポリイミドの合成に用いられるテトラカルボン酸二無水物及びジアミンとしては、ポリアミック酸の合成に用いられるテトラカルボン酸二無水物及びジアミンと同様の化合物が挙げられる。好ましいテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び使用割合についてもポリアミック酸の合成の場合と同様である。
上記ポリイミドは、原料であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造とが併存する部分イミド化物であってもよい。当該液晶配向剤におけるポリイミドのイミド化率としては、30%以上が好ましく、35%〜99%がより好ましく、40%〜99%が特に好ましい。上記イミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。このとき、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。イミド化率は、ポリイミドのH−NMRにより知ることができる。
なお、本明細書におけるイミド化率は、ポリイミドを室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温で測定したH−NMRから、下記数式(3)により求めた。
イミド化率(%)={1−(A/A)×α}×100 (3)
上記式(3)中、Aは化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、Aはその他のプロトン由来のピーク面積であり、αはポリイミドの前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。
上記ポリイミドを合成するためのポリアミック酸の脱水閉環は、ポリアミック酸を加熱する方法により、又はポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。好ましくは後者の方法である。
脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸等の酸無水物等が挙げられる。脱水剤の使用量としては、ポリアミック酸の構造単位1モルに対して0.01モル〜20モルが好ましい。
脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン等の3級アミンが挙げられる。脱水閉環触媒の使用量としては、使用する脱水剤1モルに対して0.01モル〜10モルが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒が挙げられる。脱水閉環反応の反応温度としては、0℃〜180℃が好ましく、10℃〜150℃がより好ましい。反応時間としては、1.0時間〜120時間が好ましく、2.0時間〜30時間がより好ましい。
反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液から脱水剤及び脱水閉環触媒を除いたうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、ポリイミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリイミドを精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。反応溶液から脱水剤及び脱水閉環触媒を除くには、例えば溶媒置換等の方法を適用できる。ポリイミドの単離及び精製は、公知の方法に従って行うことができる。
当該液晶配向剤が含有できるポリアミック酸又はポリイミドは、分子量が調節された末端修飾型の重合体であってもよい。末端修飾型の重合体を用いることにより、本発明の効果が損なわれることなく液晶配向剤の塗布特性等をさらに改善できる。このような末端修飾型の重合体は、ポリアミック酸を合成する際に、分子量調節剤を重合反応系に添加することにより行われる。分子量調節剤としては、例えば酸一無水物、モノアミン化合物、モノイソシアネート化合物等が挙げられる。
酸一無水物としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、n−デシルサクシニック酸無水物、n−ドデシルサクシニック酸無水物、n−テトラデシルサクシニック酸無水物、n−ヘキサデシルサクシニック酸無水物等が挙げられる。
上記モノアミン化合物としては、例えばアニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、n−エイコシルアミン等が挙げられる。
上記モノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネート等が挙げられる。
分子量調節剤の使用割合としては、ポリアミック酸を合成する際に使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100質量部に対して20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。
以上のようにして得られるポリアミック酸又はポリイミドは、濃度10質量%の溶液としたときに、20mPa・s〜800mPa・sの溶液粘度であることが好ましく、30mPa・s〜500mPa・sの溶液粘度であることがより好ましい。
なお、本明細書における重合体の溶液粘度(mPa・s)は、所定の溶媒を用いて調製した濃度10質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
<[B]酸化防止剤>
[B]酸化防止剤とは、紫外線や熱等のエネルギーがきっかけで発生したペルオキシラジカル及びヒドロペルオキシドを補足、分解し、物質の酸化劣化を抑制することのできる化合物である。紫外線や熱等により[A]重合体中にラジカルが発生すると、このラジカルを基点に新たなラジカルや過酸化物が生じ(過酸化物はさらに新たなラジカルを生じる)、高分子素材の機能低下を引き起こす場合がある。[B]酸化防止剤は、このように発生するラジカルを無効化するラジカル補足剤として機能し、結果として高分子素材の酸化を防止し、その劣化を抑制できる。
[B]酸化防止剤としては、上記式(1)又は式(2)で表される基を有することが好ましい。[B]酸化防止剤が上記特定構造の基を有することで、耐光性及び耐高温高湿性をより向上することができる。
上記式(1)中、Rは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜13のアラルキル基、1,3−ジオキソブチル基又は1,4−ジオキソブチル基である。また、式(1)で表される基は、Rで示されるアルキル基、アリール基、アラルキル基、1,3−ジオキソブチル基及び1,4−ジオキソブチル基から1個の水素原子が除かれ2価の基となって、分子鎖の一部を形成していてもよい。R〜Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基又は炭素数7〜13のアラルキル基である。Xは、単結合、カルボニル基、*−(CH−O−、*−O−、又は*−CONH−である。但し、*で表される結合手は、ピペリジン環と結合する部位を示す。また、nは、1〜4の整数である。X〜Xは、それぞれ独立して単結合、カルボニル基、**−CH−CO−又は**−CH−CH(OH)−である。但し、**で表される結合手は、ピペリジン環と結合する部位を示す。上記式(2)中、Rは、炭素数4〜16の炭化水素基である。但し、上記炭化水素基は炭素骨格鎖中に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい。aは、0〜3の整数である。Rは、水素原子又は炭素数1〜16の炭化水素基である。但し、Rが複数の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい。
上記Rが示す炭素数1〜20のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基等が挙げられる。上記Rが示す炭素数6〜20のアリール基としては、例えばフェニル基、3−フルオロフェニル基、3−クロロフェニル基、4−クロロフェニル基、4−i−プロピルフェニル基、4−n−ブチルフェニル基、3−クロロ−4−メチルフェニル基、4−ピリジニル基、2−フェニル−4−キノリニル基、2−(4’−t−ブチルフェニル)−4−キノリニル基、2−(2’−チオフェニル)−4−キノリニル基等が挙げられる。上記R〜Rが示す炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が上げられる。上記R〜Rが示す炭素数7〜13のアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。上記R〜Rが示す炭素数6〜12のアリール基としては、例えばフェニル基等が挙げられる。上記Rが示す炭素骨格鎖中に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい炭素数4〜16の炭化水素基としては、例えばtert−ブチル基、1−メチルペンタデシル基、オクチルチオメチル基、ドデシルチオメチル基等が挙げられる。Rが示す炭素数1〜16の炭化水素基としては、例えばメチル基、tert−ブチル基、1−メチルペンタデシル基、オクチルチオメチル基等が挙げられる。
上記式(1)で表される[B]酸化防止剤としては、例えばアミン系酸化防止剤等が挙げられ、上記式(2)で表される[B]酸化防止剤としては、例えばフェノール系酸化防止剤等が挙げられる。これらの[B]酸化防止剤は単独又は2種以上を組合せて使用できる。
アミン系酸化防止剤としては、例えばコハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、メチル1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル、炭酸=ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1−ウンデシルオキシピペリジン−4−イル)、ペンタメチルピペリジルメタクリレート、テトラメチルピペリジルメタクリレート、N,N’,N’’,N’’’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミン1,3,5−トリアジンN,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤としては、例えばトリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)−ブタン、4,4’−ブチリデンビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸ステアリル、ペンタエリトリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2,4,6−トリス(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)メシチレン、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオンアミド]、イソオクチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、4,6−ビス(ドデシルチオメチル)−o−クレゾール、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス[(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−キシリル)メチル]−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等が挙げられる。
なお、これらの[B]酸化防止剤としては、市販品を使用することができる。
アミン系酸化防止剤の市販品としては、例えばアデカスタブLA−52、LA−57、LA−63、LA−68、LA−72、LA−77、LA−81、LA−82、LA−87、LA−402、LA−502(以上、ADEKA製)、CHIMASSORB119、CHIMASSORB2020、CHIMASSORB944、TINUVIN622、TINUVIN123、TINUVIN144、TINUVIN765、TINUVIN770、TINUVIN111、TINUVIN783、TINUVIN791(以上、BASFジャパン製)等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤の市販品としては、例えばアデカスタブAO−20、同AO−30、同AO−40、同AO−50、同AO−60、同AO−80、同AO−330(以上、ADEKA製)、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGAOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425、IRGANOX1520、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX3790、IRGANOX5057、IRGANOX565、IRGAMOD295(以上、BASFジャパン製)等が挙げられる。
イオウ系酸化防止剤の市販品としては、例えばアデカスタブAO−412、同AO−503(以上、ADEKA製)、IRGANOX PS 800、IRGANOX PS 802(以上、BASFジャパン製)等が挙げられる。
また、上記式(1)及び式(2)で表される[B]酸化防止剤以外のその他の[B]酸化防止剤としては、例えばリン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤及びこれらのブレンド系化合物等が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、例えば3,9−ビス(4−ノニルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ビス(オクタデシルオキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、2,4,8,10−テトラキス(1,1−ジメチルエチル)−6−[(2−エチルヘキシル)オキシ]−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチル−5−メチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスホナイト、トリス[2−[[2,4,8,10−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェフィン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸等が挙げられる。
イオウ系酸化防止剤としては、例えばジドデシル3,3’−チオジプロピオネート、ジオクタデシル3,3’−チオジプロピオネート等が挙げられる。
リン系酸化防止剤の市販品としては、例えばアデカスタブPEP−4C、同PEP−8、同PEP−36、HP−10、2112(以上、ADEKA製)、GSY−P101(以上、堺化学工業製)、IRGAFOS168、IRGAFOS12、IRGAFOS126、IRGAFOS38、IRGAFOS P−EPQ(以上、BASFジャパン製)等が挙げられる。
イオウ系酸化防止剤の市販品としては、例えばIRGANOX PS 800FL、IRGANOX PS 802FL(以上、BASFジャパン製)等が挙げられる。
ブレンド系酸化防止剤の市販品としては、例えばアデカスタブA−611、同A−612、同A−613、同AO−37、同AO−15、同AO−18、328(以上、ADEKA製)、TINUVIN111、TINUVIN783、TINUVIN791(以上、BASFジャパン製)等が挙げられる。
これらの[B]酸化防止剤のうち、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤が好ましい。[B]酸化防止剤の含有割合としては、[A]重合体100質量部に対して、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、特に好ましくは0.1質量部〜3質量部以下である。
<任意成分>
当該液晶配向剤は、[A]重合体及び[B]酸化防止剤以外に、本発明の効果を損なわない範囲において、[A]重合体以外の他の重合体、官能性シラン化合物等の任意成分を含有できる。これらの各任意成分は、単独で使用してもよいし2種以上を混合して使用してもよい。以下、各成分を詳述する。
[他の重合体]
他の重合体は、溶液特性及び電気特性の改善のために使用できる。他の重合体としては、例えばポリアミック酸エステル、ポリエステル、ポリアミド、ポリシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、他の重合体の含有量は、その目的に応じて適宜決定することができる。
[官能性シラン化合物]
官能性シラン化合物は、当該液晶配向剤の印刷性をより向上する観点から含有できる。官能性シラン化合物としては、例えば3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、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、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、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、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トキシシラン等が挙げられる。官能性シラン化合物の使用割合としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部以下が好ましく、0.1質量部〜1質量部がより好ましい。
<液晶配向剤の調製方法>
当該液晶配向剤は、上記[A]重合体及び[B]酸化防止剤、並びに必要に応じて任意成分を、好ましくは有機溶媒に溶解された溶液状の組成物として調製される。
有機溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、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モノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−i−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、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エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組合せて使用できる。
当該液晶配向剤の固形分濃度(液晶配向剤のうち有機溶媒を除いた成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性等を考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1質量%〜10質量%である。当該液晶配向剤を基板表面に塗布し、有機溶媒を除去することにより液晶配向膜となる塗膜を形成する際に、固形分濃度が1質量%未満である場合には、この塗膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜を得難い場合があり、一方、固形分濃度が10質量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって同様に良好な液晶配向膜を得難くなる場合があり、また液晶配向剤の粘性が増大して塗布特性に劣る場合がある。
より好ましい固形分濃度範囲としては、基板に液晶配向剤を塗布する際に用いる方法によって異なる。例えば、スピンナー法による場合には1.5質量%〜4.5質量%の範囲が好ましい。印刷法による場合には、3質量%〜9質量%の範囲とし、溶液粘度としては12mPa・s〜50mPa・sの範囲とすることが好ましい。インクジェット法による場合には、1質量%〜5質量%の範囲とし、溶液粘度としては3mPa・s〜15mPa・sの範囲とすることが好ましい。
当該液晶配向剤を調製する際の温度としては、10℃〜50℃が好ましく、20℃〜30℃がより好ましい。
<液晶配向膜の形成方法及び液晶表示素子の製造方法>
当該液晶配向剤から形成される液晶配向膜及びこの液晶配向膜を備える液晶表示素子も本発明に好適に含まれる。当該液晶表示素子は、種々の装置に好適に適用でき、例えば時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、携帯情報端末、デジタルカメラ、携帯電話、各種モニター、液晶テレビ等の表示装置に用いられる。
本発明の液晶配向膜は、基板上に当該液晶配向剤を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に形成される。また、本発明の液晶表示素子は当該液晶配向膜を備える。以下、当該液晶配向膜の形成方法及び当該液晶表示素子の製造方法について詳述する。
(1−1)
TN型、STN型又はVA型液晶表示素子を製造する場合、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、本発明の液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布し、次いで、各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラス等のガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、脂環式オレフィン等のプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG製、登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In−SnO)からなるITO膜等を用いることができる。
パターニングされた透明導電膜を得る方法としては、例えばパターンなしの透明導電膜を形成した後フォト・エッチングによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法等が挙げられる。液晶配向剤の塗布に際し、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板表面の塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物等を予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
当該液晶配向剤を塗布した後、液垂れ防止等の目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベークの温度としては、30℃〜200℃が好ましく、40℃〜150℃がより好ましく、40℃〜100℃が特に好ましい。プレベークの時間としては0.25分〜10分が好ましく、0.5分〜5分がより好ましい。
次に溶媒を完全に除去し、必要に応じてポリアミック酸を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)が実施される。ポストベークの温度としては、80℃〜300℃が好ましく、120℃〜250℃がより好ましい。ポストベークの時間としては、5分〜200分が好ましく、10分〜100分がより好ましい。形成される塗膜の膜厚としては、0.001μm〜1μmが好ましく、0.005μm〜0.5μmがより好ましい。
(1−2)
IPS型液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜が設けられている基板の導電膜形成面と、導電膜が設けられていない対向基板の一面とに、本発明の液晶配向剤を好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法又はインクジェット印刷法によってそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板及び透明導電膜の材質、透明導電膜のパターニング方法、基板の前処理並びに液晶配向剤を塗布した後の加熱方法については上記(1−1)と同様である。形成される塗膜の好ましい膜厚は、上記(1−1)と同様である。
(2)本発明の方法により製造される液晶表示素子がVA型の液晶表示素子である場合には、上記のようにして形成された塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、所望に応じて次に述べるラビング処理を行った後に使用に供してもよい。一方、VA型以外の液晶表示素子を製造する場合には、上記のようにして形成された塗膜にラビング処理を施すことにより液晶配向膜とする。
ラビング処理は、上記のようにして形成された塗膜面に対し、例えばナイロン、レーヨン、コットン等の繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦ることにより行うことができる。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。さらに、上記のようにして形成された液晶配向膜に対し、例えば特開平6−222366号公報や特開平6−281937号公報に示されているような液晶配向膜の一部に紫外線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、特開平5−107544号公報に示されているような液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成したうえで先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにすることによって得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。
(3)当該液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより、液晶セルを製造する。ここで、塗膜に対してラビング処理を行った場合には、2枚の基板は、各塗膜におけるラビング方向が互いに所定の角度、例えば直交又は逆平行となるように対向配置される。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。
第一の方法としては、従来から知られている方法であって、まず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部についてシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより、液晶セルを製造できる。
第二の方法としては、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法であって、液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール材を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより、液晶セルを製造することができる。
いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶注入時の流動配向を除去することが望ましい。そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、当該液晶表示素子が得られる。
シール剤としては、例えば,スペーサーとしての酸化アルミニウム球及び硬化剤を含有するエポキシ樹脂等が挙げられる。液晶としては、例えばネマティック型液晶、スメクティック型液晶等が挙げられる。これらのうちネマティック型液晶が好ましい。VA型液晶セルの場合、負の誘電異方性を有するネマティック型液晶が好ましい。このような液晶としては、例えばジシアノベンゼン系液晶、ピリダジン系液晶、シッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶等が挙げられる。TN型液晶セル又はSTN型液晶セルの場合、正の誘電異方性を有するネマティック型液晶が好ましい。このような液晶としては例えばビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶等が挙げられる。また上記液晶に、例えばコレステリルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネート等のコレステリック液晶(メルク製、C−15、CB−15)として市販されているようなカイラル剤;p−デシロキシベンジリデン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメート等の強誘電性液晶等をさらに添加して使用できる。
液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながら、ヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板が挙げられる。
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
<[A]重合体の合成>
[合成例1]
テトラカルボン酸二無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物(TCA)17.9g(0.08モル)及び1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン(TDA)6.0g(0.02モル)、並びにジアミンとしてp−フェニレンジアミン(PDA)2.2g(0.02モル)、3,5−ジアミノ安息香酸コレスタニル(HCDA)10.4g(0.02モル)及び3,5−ジアミノ安息香酸(DAB)9.1g(0.06モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)182gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は99mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP423gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約51%のポリイミド(A−1)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は55mPa・sであった。
[合成例2]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA18.0g(0.08モル)及び1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン(MTDA)6.3g(0.02モル)、並びにジアミンとしてPDA2.2g(0.02モル)、HCDA10.5g(0.02モル)及びDAB9.2g(0.06モル)をNMP185gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は92mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP429gを追加し、ピリジン8.0g及び無水酢酸10.3gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約48%のポリイミド(A−2)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は50mPa・sであった。
[合成例3]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA18.0g(0.08モル)及び2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物(BODA)5.0g(0.02モル)、並びにジアミンとしてPDA2.2g(0.02モル)、HCDA10.5g(0.02モル)及びDAB9.2g(0.06モル)をNMP179gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は81mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP416gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約50%のポリイミド(A−3)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は42mPa・sであった。
[合成例4]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA22.5g(0.1モル)、並びにジアミンとして1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン及び1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミンの混合物(TMDA)10.7g(0.04モル)及びHCDA10.5g(0.02モル)及びDAB6.1g(0.04モル)をNMP199gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は80mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP462gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約44%のポリイミド(A−4)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は66mPa・sであった。
[合成例5]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA18.0g(0.08モル)及びTDA6.0g(0.02モル)、並びにジアミンとしてTMDA5.3g(0.02モル)及びHCDA10.5g(0.02モル)及びDAB9.2g(0.06モル)をNMP196gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は84mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP455gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約49%のポリイミド(A−5)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は52mPa・sであった。
[合成例6]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA17.9g(0.08モル)及びMTDA6.3g(0.02モル)、並びにジアミンとしてTMDA5.3g(0.02モル)、HCDA10.4g(0.02モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP196gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は75mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP455gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約47%のポリイミド(A−6)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は49mPa・sであった。
[合成例7]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA17.8g(0.08モル)及びBODA5.0g(0.02モル)、並びにジアミンとしてTMDA5.3g(0.02モル)、HCDA10.4g(0.02モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP190gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は85mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP442gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約56%のポリイミド(A−7)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は50mPa・sであった。
[合成例8]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA20.1g(0.09モル)及びTDA3.0g(0.01モル)、並びにジアミンとしてPDA2.2g(0.02モル)、HCDA10.4g(0.02モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP179gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は112mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP416gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約52%のポリイミド(A−8)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は69mPa・sであった。
[合成例9]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA20.2g(0.09モル)及びMTDA3.1g(0.01モル)、並びにジアミンとしてPDA2.2g(0.02モル)、HCDA10.5g(0.02モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP181gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は120mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP419gを追加し、ピリジン8.0g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約49%のポリイミド(A−9)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は75mPa・sであった。
[合成例10]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA20.2g(0.09モル)及びBODA2.5g(0.01モル)、並びにジアミンとしてPDA2.2g(0.02モル)、HCDA10.5g(0.02モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP178gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は119mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液にNMP413gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約49%のポリイミド(A−10)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は68mPa・sであった。
[合成例11]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA22.4g(0.1モル)、並びにジアミンとしてTMDA2.7g(0.01モル)、HCDA10.5g(0.02モル)及びDAB10.7g(0.07モル)をNMP185gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は101mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP429gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約53%のポリイミド(A−11)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は59mPa・sであった。
[合成例12]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA22.4g(0.1モル)、並びにジアミンとしてPDA2.6g(0.02モル)、HCDA10.4g(0.02モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP176gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は102mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP410gを追加し、ピリジン7.9g及び無水酢酸10.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約47%のポリイミド(A−12)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は56mPa・sであった。
[合成例13]
テトラカルボン酸二無水物としてTCA22.3g(0.1モル)、並びにジアミンとして4,4’−ジアミノジフェニルメタン3.9g(0.02モル)、HCDA5.2g(0.01モル)、コレスタニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン4.9g(0.01モル)及びDAB9.1g(0.06モル)をNMP182gに溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度は117mPa・sであった。次いで、得られたポリアミック酸溶液に、NMP423gを追加し、ピリジン10.2g及び無水酢酸13.2gを添加して110℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換することにより、イミド化率約67%のポリイミド(A−13)を15質量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド溶液を少量分取し、NMPを加えてポリイミド濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は70mPa・sであった。
<液晶配向剤の調製>
各液晶配向剤の調製に用いた[B]酸化防止剤は以下のとおりである。
<[B]酸化防止剤>
B−1:IRGANOX1010FF(フェノール系酸化防止剤)
B−2:アデカスタブLA−72(アミン系酸化防止剤)
B−3:TINUVIN622LD(アミン系酸化防止剤)
B−4:IRGAFOS12(リン系酸化防止剤)
B−5:IRGANOX PS 800FL(イオウ系酸化防止剤)
B−6:アデカスタブAO−40(フェノール系酸化防止剤)
[実施例1]
[A]重合体としてのポリイミド(A−1)100質量部を含有する溶液に、NMP及びエチレングリコール−モノ−n−ブチルエーテルを加え、[B]酸化防止剤としての上記(B−1)を3質量部加えて十分に撹拌し、溶媒組成がNMP:エチレングリコール−モノ−n−ブチルエーテル=60:40(質量比)、固形分濃度3.0質量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターを用いて濾過することにより、液晶配向剤を調製した。
[実施例2〜23及び比較例1〜9]
配合する成分の種類と含有量とを、それぞれ表1に記載の種類及び含有量とした以外は、実施例1と同様に操作して、各液晶配向剤を調製した。なお、表1中の「−」は、該当する成分を使用しなかったことを示す。
<液晶配向膜の形成>
厚さ1mmのITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面に、各液晶配向剤をスピンナーにより塗布し、ホットプレートにて80℃で1分間プレベークを行い、次いで210℃にて30分間ポストベークすることにより、膜厚約80nmの液晶配向膜を形成した。
<液晶表示素子の製造>
上記液晶配向膜の形成を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。次に、上記一対の基板の液晶配向膜を有するどちらか一枚の外縁に、直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化させた。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、ネマチック型液晶(メルク製、MLC−6608)を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより、液晶セルを製造した。また、これを繰り替えしもう一対の液晶セルを製造した。
<評価>
上記形成した液晶配向膜及び製造した液晶表示素子について以下の評価をした。結果を表1に併せて示す。
[耐光性]
上記製造した液晶セル一対について、70℃において5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率を、東陽テクニカ製VHR−1により測定した。この値を初期電圧保持率(VH)(%)とした。次いで、初期電圧保持率測定後の液晶セルに対し、カーボンアークを光源とするウェザーメーターを用いて1,000時間の光照射を行った。光照射後の液晶セルにつき、上記と同様の方法により再度電圧保持率を測定した。この値を光照射後電圧保持率(VH(%)とした。電圧保持率の減少量ΔVHR(%)を下記式から求め、耐光性とした。
ΔVHR(%)=VH−VH
ΔVHRが2.5%未満であった場合は耐光性を優良、2.5%以上5.0%未満であった場合を良好、5.0%以上であった場合を不良と判断した。
[耐高温高湿性]
上記製造したもう一対の液晶セルにつき、70℃において5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率を、東陽テクニカ製VHR−1により測定した。この値を初期電圧保持率(VH)(%)とした。次いで、初期電圧保持率測定後の液晶セルを60℃、湿度90%に設定されたオーブンで500時間保管した後の液晶セルにつき、上記と同様の方法により再度電圧保持率を測定した。この値を高温高湿ストレス後電圧保持率(VH)(%)とした。電圧保持率の減少量ΔVHR’(%)を下記式から求め、耐高温高湿性とした。
ΔVHR’(%)=VH−VH
ΔVHRが3.0%未満であった場合は耐高温高湿性を優良、3.0%以上5.0%未満であった場合を良好、5.0%以上であった場合を不良と判断した。
Figure 2012194537
表1の結果から明らかなように、本発明の液晶配向剤は光ストレス、熱及び湿気の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性が維持される液晶配向膜を形成可能なことがわかった。
本発明の液晶配向剤によれば、光ストレス、熱、湿気等の過酷な環境下で長時間の連続駆動を行う場合であっても良好な電気的特性が維持される液晶配向膜を形成することができる。従って、当該液晶配向膜を備える本発明の液晶表示素子は、表示品位の低下が少なく、種々の装置に有効に適用でき、例えば時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、携帯情報端末、デジタルカメラ、携帯電話、各種モニター、液晶テレビ等の表示装置に好適に適用される。

Claims (4)

  1. [A]ポリアミック酸及びこのポリアミック酸を脱水閉環してなるポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種の重合体、並びに
    [B]酸化防止剤
    を含有する液晶配向剤であって、
    [A]重合体が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られる重合体であり、テトラカルボン酸二無水物として1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン及び2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−二無水物からなる群より選択される少なくとも1種を含むか、又はジアミンとして1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−5−アミン及び1−(4−アミノフェニル)−2,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−1H−インデン−6−アミンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする液晶配向剤。
  2. [B]酸化防止剤が、下記式(1)又は式(2)で表される基を有する請求項1に記載の液晶配向剤。
    Figure 2012194537
    (式(1)中、
    は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜13のアラルキル基、1,3−ジオキソブチル基又は1,4−ジオキソブチル基である。また、式(1)で表される基は、Rで示されるアルキル基、アリール基、アラルキル基、1,3−ジオキソブチル基及び1,4−ジオキソブチル基から1個の水素原子が除かれ2価の基となって、分子鎖の一部を形成していてもよい。
    〜Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基又は炭素数7〜13のアラルキル基である。
    は、単結合、カルボニル基、*−(CH−O−、*−O−、又は*−CONH−である。但し、*で表される結合手は、ピペリジン環と結合する部位を示す。また、nは、1〜4の整数である。
    〜Xは、それぞれ独立して単結合、カルボニル基、**−CH−CO−又は**−CH−CH(OH)−である。但し、**で表される結合手は、ピペリジン環と結合する部位を示す。)
    Figure 2012194537
    (式(2)中、Rは、炭素数4〜16の炭化水素基である。但し、上記炭化水素基は炭素骨格鎖中に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい。aは、0〜3の整数である。Rは、水素原子又は炭素数1〜16の炭化水素基である。但し、Rが複数の場合、複数のRは同一であっても異なっていてもよい。)
  3. 請求項1又は請求項2に記載の液晶配向剤から形成される液晶配向膜。
  4. 請求項3に記載の液晶配向膜を備える液晶表示素子。
JP2012017091A 2011-02-28 2012-01-30 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 Active JP5741465B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012017091A JP5741465B2 (ja) 2011-02-28 2012-01-30 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011042673 2011-02-28
JP2011042673 2011-02-28
JP2012017091A JP5741465B2 (ja) 2011-02-28 2012-01-30 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012194537A true JP2012194537A (ja) 2012-10-11
JP5741465B2 JP5741465B2 (ja) 2015-07-01

Family

ID=46729415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012017091A Active JP5741465B2 (ja) 2011-02-28 2012-01-30 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5741465B2 (ja)
KR (1) KR101823949B1 (ja)
CN (1) CN102653681B (ja)
TW (1) TWI504640B (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013217696A1 (de) 2012-09-04 2014-03-06 Fujitsu Limited Radarvorrichtung und targethöhen-berechnungsverfahren
JP2015057643A (ja) * 2013-08-09 2015-03-26 住友化学株式会社 配向膜形成用組成物
KR20160008954A (ko) 2014-07-15 2016-01-25 제이엔씨 주식회사 디아민, 폴리아믹산 또는 그 유도체, 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
WO2018016526A1 (ja) * 2016-07-21 2018-01-25 三菱瓦斯化学株式会社 ポリイミド樹脂フィルム及びポリイミド樹脂フィルムの製造方法
CN110753739A (zh) * 2018-03-30 2020-02-04 株式会社Lg化学 液晶取向剂组合物、使用其制备液晶取向膜的方法、以及使用其的液晶取向膜和液晶显示器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6288412B2 (ja) * 2013-01-17 2018-03-07 Jsr株式会社 液晶配向剤
CN111575023B (zh) * 2020-06-12 2022-03-01 江苏三月科技股份有限公司 一种化合物添加剂及其制备的液晶取向剂、液晶取向膜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539281A (ja) * 1990-01-19 1993-02-19 Ciba Geigy Ag ジ置換芳香族二無水物及びそれから製造されたポリイミド
JP2003215592A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Seiko Epson Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2004053914A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Seiko Epson Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2011070160A (ja) * 2009-08-28 2011-04-07 Jsr Corp 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、化合物及びこの化合物の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6767937B2 (en) * 2001-10-03 2004-07-27 Eastman Kodak Company Stabilizer system for polymer components of displays
JP5000179B2 (ja) * 2005-04-07 2012-08-15 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 配向膜
JP5201330B2 (ja) * 2007-02-23 2013-06-05 Jsr株式会社 水平配向膜形成用液晶配向剤および液晶表示素子
JP5088561B2 (ja) * 2007-02-23 2012-12-05 Jsr株式会社 液晶配向剤
JP5067570B2 (ja) * 2007-08-01 2012-11-07 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
CN101493610A (zh) * 2009-03-12 2009-07-29 友达光电股份有限公司 配向材料组合物及配向层

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539281A (ja) * 1990-01-19 1993-02-19 Ciba Geigy Ag ジ置換芳香族二無水物及びそれから製造されたポリイミド
JP2003215592A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Seiko Epson Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2004053914A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Seiko Epson Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2011070160A (ja) * 2009-08-28 2011-04-07 Jsr Corp 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、化合物及びこの化合物の製造方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013217696A1 (de) 2012-09-04 2014-03-06 Fujitsu Limited Radarvorrichtung und targethöhen-berechnungsverfahren
JP2015057643A (ja) * 2013-08-09 2015-03-26 住友化学株式会社 配向膜形成用組成物
KR20160008954A (ko) 2014-07-15 2016-01-25 제이엔씨 주식회사 디아민, 폴리아믹산 또는 그 유도체, 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
WO2018016526A1 (ja) * 2016-07-21 2018-01-25 三菱瓦斯化学株式会社 ポリイミド樹脂フィルム及びポリイミド樹脂フィルムの製造方法
JPWO2018016526A1 (ja) * 2016-07-21 2019-05-09 三菱瓦斯化学株式会社 ポリイミド樹脂フィルム及びポリイミド樹脂フィルムの製造方法
EP3489284A4 (en) * 2016-07-21 2019-07-24 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. POLYIMIDE RESIN FOIL AND METHOD FOR PRODUCING A POLYIMIDE RESIN FOIL
US11261303B2 (en) 2016-07-21 2022-03-01 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Polyimide resin film and method for producing polyimide resin film
JP7036012B2 (ja) 2016-07-21 2022-03-15 三菱瓦斯化学株式会社 ポリイミド樹脂フィルム及びポリイミド樹脂フィルムの製造方法
CN110753739A (zh) * 2018-03-30 2020-02-04 株式会社Lg化学 液晶取向剂组合物、使用其制备液晶取向膜的方法、以及使用其的液晶取向膜和液晶显示器
JP2020523636A (ja) * 2018-03-30 2020-08-06 エルジー・ケム・リミテッド 液晶配向剤組成物、それを用いた液晶配向膜の製造方法、およびそれを用いた液晶配向膜、液晶表示素子
US11307462B2 (en) 2018-03-30 2022-04-19 Lg Chem, Ltd. Liquid crystal aligning agent composition, method for preparing liquid crystal alignment film using same, and liquid crystal alignment film and liquid crystal display using same
CN110753739B (zh) * 2018-03-30 2023-03-14 株式会社Lg化学 液晶取向剂组合物、使用其制备液晶取向膜的方法、以及使用其的液晶取向膜和液晶显示器

Also Published As

Publication number Publication date
KR101823949B1 (ko) 2018-01-31
JP5741465B2 (ja) 2015-07-01
TWI504640B (zh) 2015-10-21
TW201241047A (en) 2012-10-16
CN102653681A (zh) 2012-09-05
KR20120100727A (ko) 2012-09-12
CN102653681B (zh) 2015-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5273357B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP5853728B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6287577B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶表示素子
JP5929566B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6179076B2 (ja) 液晶配向剤
JP5741465B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP5783023B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP5321781B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2015210364A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2015176110A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP5158356B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP2013174682A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2014178666A (ja) 液晶表示素子及びその製造方法
JP2010286666A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP2009229935A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2008107814A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP5929565B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP5376165B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP5083534B2 (ja) 液晶配向剤および横電界方式液晶表示素子
JP6492982B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2006017982A (ja) インクジェット塗布用液晶配向剤
JP2012173453A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2011018022A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2009294281A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP2009251439A (ja) 垂直配向型液晶配向膜および垂直配向型液晶表示素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150413

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5741465

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250