JP2020149001A - 光配向膜用ワニス及び液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶層の液晶分子を初期配向する性能を低下させることなく、シール部との接着強度を向上させた光配向膜を形成するためのワニスを提供する。【解決手段】光配向膜用ワニスは、有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第1ポリアミド酸系化合物、及び第1ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第2ポリアミド酸系化合物を含有する。テトラカルボン酸エステル残基は、シクロブタン骨格を有する。ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合した芳香環を含む第1ジアミン化合物残基を含有する。【選択図】なし

Description

本発明は、光配向膜用ワニス及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、対向して配置された2つの基板(第1基板及び第2基板)を有する。第1基板は、第1領域と第2領域を有する一方、第2基板は、第1基板の第1領域に対向しているが、第1基板の第2領域には対向していない。すなわち、第1基板の第2領域は、第2基板の端縁よりも外側に延出している。第1基板の第1領域には、画素電極及びTFT等が設けられ、第2基板には、カラーフィルタ、遮光膜等が設けられている。第1基板の第2領域には、外部回路等が設けられている。
第1基板と第2基板とは、それらの間に一定のセルギャップを規定するように、第1基板の第1領域の周縁部と第2基板の周縁部とは、枠状に形成されたシール部により接着され、シール部の内側には液晶が封入されている。枠状のシール部は、第2基板に設けられた遮光膜によって覆われ、枠状のシール部と遮光膜とは、非表示領域を規定し、非表示領域は、その内側に画像表示領域を規定している。各基板の液晶側には、液晶層の液晶分子を配向させるための配向膜が設けられている。
配向膜は、一般に、有機溶媒に溶かした前駆体有機化合物溶液(配向膜用ワニス)を各基板上に塗布し、加熱して有機膜に変換し、有機膜に配向制御能を付与することによって、形成されている。従来、配向膜の周縁は、非表示領域にまで延出しないように、画像表示領域と非表示領域との境界部に止めて設けられていた。
有機膜に配向制御能を付与する方法として、有機膜に非接触で配向制御能を付与する光配向処理が採用されている。光配向処理は、例えば、254nmから365nm領域の偏光紫外線を有機膜に照射して、有機膜の分子を偏光方向と平行する方向で切断することによって、有機膜に、偏光方向と直交する方向に一軸異方性を付与する。液晶分子は、一軸異方性を付与された配向膜によって初期配向される。
近時、液晶表示装置は、非表示領域を狭くすること、すなわち狭額縁化が要求されるようになっており、そのため、各配向膜の周縁を画像表示領域と非表示領域との境界部に止めて設けることが困難となった。その結果、各配向膜の周縁は非表示領域内にも延出して設けられるようになり、枠状のシール部は各配向膜を介して第1基板と第2基板とを接着する構造となってきている(例えば、特許文献1参照)。
特開2018−146870号公報
しかしながら、光配向処理によって形成された配向膜(光配向膜)と枠状のシール部との接着強度は、十分ではない場合がある。そこで光配向膜とシール部との接着強度を向上させようとすると、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が低下することがある。
本発明の課題は、液晶層の液晶分子を初期配向する性能を低下させることなく、シール部との接着強度を向上させた光配向膜を形成するためのワニスを提供することである。
本発明の他の課題は、上記光配向膜を備える液晶表示装置を提供することである。
一つの側面によれば、有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第1ポリアミド酸系化合物、及び前記第1ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第2ポリアミド酸系化合物を含有し、前記テトラカルボン酸エステル残基は、シクロブタン骨格を有し、前記ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合した芳香環を含む第1ジアミン化合物残基を含有する光配向膜用ワニスが提供される。
他の側面によれば、第1基板と、前記第1基板から離間して対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とを接着する枠状のシール部と、前記第1基板と前記第2基板と前記シール部との間にある液晶層と、前記第1基板にあり前記液晶層及び前記シール部と接する配向膜とを備え、前記配向膜は本発明の光配向膜用ワニスのイミド化物を含む液晶表示装置が提供される。
実施形態に係る液晶表示装置の概略平面図である。 図1のii−ii線に沿った一部破断概略断面を拡大して示す図である。 図1のiii−iii線に沿った一部破断概略断面を拡大して示す図である。 実施形態に係る二層構造の光配向膜の構成を示す模式図である。 焼付き試験の検査パターンを示す図である。
以下、いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、先行する図に関して説明したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
<液晶表示装置>
実施形態に係る液晶表示装置DSPを、図1〜図3を参照して説明する。図1は、液晶表示装置DSPの概略平面図、図2は、図1のii−ii線に沿った一部破断概略断面を拡大して示す図、図3は、図1のiii−iii線に沿った一部破断概略断面を拡大して示す図である。
本実施形態においては、液晶表示装置DSPの短辺に平行な方向を第1方向Xとし、液晶表示装置DSPの長辺に平行な方向を第2方向Yとし、第1方向X及び第2方向Yに垂直な方向を第3方向Zとしている。第1方向X及び第2方向Yは、本実施形態では互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していてもよい。
また、本実施形態においては、第3方向Zの正の向きを上又は上方と定義し、第3方向Zの負の向きを下又は下方と定義する。さらに、液晶表示装置DSPを上方から見ることを平面視と定義する。平面視での液晶表示装置DSPは、平面図(図1)に見られる。
図1に示すように、液晶表示装置DSPは、表示パネルPNLと、駆動ICチップ1と、フレキシブルプリント回路(FPC)基板2とを備えている。表示パネルPNLは、液晶表示パネルであり、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、後述する液晶層LCと、枠状に形成されたシール部SEと、非表示領域NDAと、画像表示領域DAとを備えている。
第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、互いに離間対向して配置されている(図2)。第1基板SUB1は、第2基板SUB2と対向する領域と、第2基板SUB2よりも第2方向Yに延出した実装部MTとを有する。言い換えると、第1基板SUB1の実装部MTは、第2基板SUB2の端縁よりも外側に延出している。
駆動ICチップ1は、実装部MTの第2方向Yの前半部に実装されている。駆動ICチップ1は、画像を表示する表示モードにおいて画像表示に必要な信号を出力するディスプレイドライバや、液晶表示装置DSPへの物体の接近又は接触を検出するタッチセンシングモードを制御するタッチコントローラを内蔵していてもよい。
FPC基板2は、実装部MTの第2方向Yの後半部に実装されている。FPC基板2の第2方向Y側には、回路基板が電気的に接続されている(図示せず)。回路基板は、FPC基板2を通して第1基板SUB1に駆動信号を伝送する。
非表示領域NDAは、その内側に画像を表示する画像表示領域DAを規定している。画像表示領域DAは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置された複数の画素PXを備えている。
第1基板SUB1と第2基板SUB2とは、実装部MTを除く第1基板SUB1の周縁部と第2基板SUB2の周縁部とにおいて、枠状に形成されたシール部SEにより接着されている。枠状のシール部SEは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に一定のセルギャップを規定している。第1基板SUB1と第2基板SUB2との間、及びシール部SEの内側には、液晶が封入され、後述する液晶層LCを形成している(図3)。
本実施形態の表示パネルPNLは、第1基板SUB1の背面側からの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過表示機能を備えた透過型、第2基板SUB2の前面側からの光を選択的に反射させることで画像を表示する反射表示機能を備えた反射型、あるいは、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型のいずれであってもよい。
また、表示パネルPNLの詳細な構成について、ここでは説明を省略するが、表示パネルPNLは、基板主面に沿った横電界を利用する表示モード、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モード、基板主面に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モード、さらには、上記の横電界、縦電界、及び傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応したいずれの構成を備えていてもよい。ここでの基板主面とは、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX−Y平面と平行な面である。
図2に示すように、第1基板SUB1は、第1絶縁基板10と、第1及び第2絶縁膜11、12と、共通電極CEと、画素電極PEとを備えている。なお、図2に示す例は、横電界を利用する表示モードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードが適用された例に相当する。
第1絶縁基板10は、ガラス基板、可撓性の樹脂基板のような光透過性の基板である。第1絶縁基板10の下面には、偏光板PL1を含む光学素子OD1が接着されている。なお、光学素子OD1は、必要に応じて位相差板、散乱層、反射防止層等を備えていてもよい。光学素子OD1の下には、照明装置BLが設けられている。
第1絶縁膜11は、第1絶縁基板10の上に配置されている。非表示領域NDAに配置されている第1絶縁膜11には、凹凸部111と、スリット112とが形成されている(図3)。スリット112は、第1絶縁膜11を貫通し、第1絶縁基板10の表面を露出させている。第1絶縁膜11は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物等の絶縁性の無機材料によって形成された無機絶縁膜であり、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。
共通電極CEは、第1絶縁膜11の上に配置されている。共通電極CEは、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)等の透明な導電材料によって形成された透明電極である。
第2絶縁膜12は、共通電極CEの上に配置されている。また、第2絶縁膜12は、非表示領域NDAにおいて、第1絶縁膜11の凹凸部111の表面に沿って配置されている(図3)。第2絶縁膜12は、第1絶縁膜11と同様に、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物等の絶縁性の無機材料によって形成された無機絶縁膜であり、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。
画素電極PEは、第2絶縁膜12の上に配置されている。画素電極PEは、ITOやIZO等の透明な導電材料によって形成された透明電極である。画素電極PEには、スリットSLAが形成されている。スリットSLAは、画素電極PEを貫通し、第2絶縁膜12を露出させている。
画素電極PE及び第2絶縁膜12の上には、それらを覆うようにして第1配向膜AL1が設けられている。非表示領域NDAに設けられている第1配向膜AL1は、スリット112により露出している第1絶縁基板10の表面を覆っている(図3)。第1配向膜AL1の詳細な構成については後述する。
第2基板SUB2は、第2絶縁基板20と、カラーフィルタCFと、遮光膜BMと、オーバーコート層OCとを備えている。
第2絶縁基板20は、第1絶縁基板10と同様に、ガラス基板、可撓性の樹脂基板のような光透過性の基板である。第2絶縁基板20には、偏光板PL2を含む光学素子OD2が接着されている。なお、光学素子OD2は、必要に応じて位相差板、散乱層、反射防止層等を備えていてもよい。
カラーフィルタCFは、第2絶縁基板20の第1基板SUB1と対向する側に位置している。カラーフィルタCFは、緑色のカラーフィルタセグメントCFGを備え、これに赤色及び青色のカラーフィルタセグメントCFR、CFBが隣接している。
遮光膜BMは、各カラーフィルタセグメント間に配置され、それらの混色を防止している。遮光膜BMは、非表示領域NDAにおいて、第2絶縁基板20の第1基板SUB1と対向する側の表面上にも配置されている(図3)。
オーバーコート層OCは、画像表示領域DAにおいて、カラーフィルタCFを覆っており、非表示領域NDAにおいて、遮光膜BMを覆っている(図3)。非表示領域NDAにおけるオーバーコート層OCには、凹凸部OC1が形成されている。オーバーコート層OCは、透明な樹脂によって形成されている。
オーバーコート層OCの第1基板SUB1と対向する側には、第2配向膜AL2の端縁を規定する突出部PJ(図3)と、第2配向膜AL2と、スペーサSP(図3)とが設けられている。突出部PJは、非表示領域NDAにおいて、末端側に設けられ、樹脂材料によって形成されている。
第2配向膜AL2は、画像表示領域DAにおいて、オーバーコート層OCを覆い、非表示領域NDAにおいて、オーバーコート層OCの凹凸部OC1と、スペーサSPの第2絶縁基板20側の端部とを覆っている。第2配向膜AL2の端部は、突出部PJに接している。第2配向膜AL2の詳細な構成については後述する。
スペーサSPは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間のセルギャップを保持している。スペーサSPの先端は、第1配向膜AL1に接触していない。スペーサSPは、樹脂材料によって形成されている。
シール部SEは、非表示領域NDAにおいて、枠状に形成されており(図1)、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2とともに液晶層LCを挟持している。シール部SEは、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2に接着し、これら第1及び第2配向膜AL1、AL2を介して第1基板SUB1と第2基板SUB2とを接続している。
シール部SEは、例えば、アクリレート骨格を有しないエポキシ樹脂と、アクリレート骨格を有する樹脂とを含む。例えば、アクリレート骨格を有しないエポキシ樹脂は熱硬化性樹脂として機能し、アクリレート骨格を有する樹脂は光硬化性樹脂として機能する。
上記アクリレート骨格を有しないエポキシ樹脂は、特に限定されるものではなく、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等から、適宜選択することができる。例えば、上記エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スルフィド型エポキシ樹脂、エーテル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、アルキルポリオール型エポキシ樹脂、ゴム変性型エポキシ樹脂、グリシジルエステル化合物、ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂、又はその他のエポキシ樹脂である。これらのアクリレート骨格を有しないエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されてもよい。
上記アクリレート骨格を有する樹脂は、特に限定されるものではなく、ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂、等から適宜選択することができる。なお、これらのアクリレート骨格を有する樹脂は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂は、(メタ)アクリル酸に水酸基を有する化合物を反応させることにより得られるエステル化合物の重合体である。エステル化合物は、特に限定されるものではなく、1個の(メタ)アクリル基を有する単官能の(メタ)アクリル酸エステルでもよく、2個以上の(メタ)アクリル基を有する多官能(メタ)アクリル酸エステルでもよい。例えば、上記エステル化合物は、特開2010−85712号公報の(0010)段落から(0012)段落に亘って記載された化合物についての説明を参照することができる。ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂は、複数のエステル化合物で形成された共重合体であってもよい。
上記エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸とを塩基性触媒の存在下で反応させることにより得られる重合体等である。上記エポキシ樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、上記アクリレート骨格を有しないエポキシ樹脂から適宜選択することができる。エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、複数のエポキシ樹脂や複数の(メタ)アクリル酸で形成された共重合体であってもよい。
上記水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体は、特に限定されるものではなく、例えば特開2010−85712号公報の(0020)段落に記載された化合物についての説明を参照することができる。水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
液晶層LCは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間に位置し、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に挟持されている。液晶層LCは、液晶分子LMを備えている。液晶層LCは、ポジ型(誘電率異方性が正)の液晶材料、あるいは、ネガ型(誘電率異方性が負)の液晶材料によって構成されている。
このような表示パネルPNLにおいては、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成されていないオフ状態において、液晶分子LMは、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2の間で所定の方向に初期配向している。このようなオフ状態では、照明装置BLから表示パネルPNLに向けて照射された光は、光学素子OD1及び光学素子OD2によって吸収され、暗表示となる。一方、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成されたオン状態においては、液晶分子LMは、電界により初期配向方向とは異なる方向に配向し、その配向方向は電界によって制御される。このようなオン状態では、照明装置BLからの光の一部は、光学素子OD1及び光学素子OD2を透過し、明表示となる。
実施形態に係る配向膜(第1配向膜AL1、第2配向膜AL2)は、光配向膜用ワニスを基板(第1基板SUB1、第2基板SUB2)上に塗布し、加熱してポリイミド膜に変換し、そのポリイミド膜に偏光紫外線を照射することにより、液晶分子LMを初期配向する性能(配向制御能)が付与されている。
<光配向膜用ワニス>
第1の側面に係る光配向膜用ワニス
第1の側面に係る光配向膜用ワニスは、有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第1ポリアミド酸系化合物、及び第1ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第2ポリアミド酸系化合物を含有する。テトラカルボン酸エステル残基は、シクロブタン骨格を有する。ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合した芳香環を含む第1ジアミン化合物残基を含有する。
ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第1ポリアミド酸系化合物は、後述するようにジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二水物)とを反応させることによって、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する前駆体を製造し、その前駆体をエステル化することによって合成することができる。上述した前駆体は、ポリアミド酸である第2ポリアミド酸系化合物として用いることができる。
そのため、第1ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有し、第2ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する。
<第1ポリアミド酸系化合物>
第1ポリアミド酸系化合物は、シクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸エステル残基を有する。そのようなシクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸エステル残基は、下記式(1)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(1)において、Rは、それぞれアルキル基であり、Rは、それぞれ水素又はアルキル基である。ここで、式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基に付されている「※」印は、後で詳述するジアミン化合物残基との結合部位を示す。
上記式(1)におけるRは、例えば、1個〜6個の炭素原子を有するアルキル基であり、アルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。また、上記式(1)におけるRがアルキル基である場合、Rは、例えば1個〜6個の炭素原子を有するアルキル基であり、アルキル基としては、メチル基が特に好ましい。
第1ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基を有する。ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合した芳香環を含む第1ジアミン化合物残基を含有する。そのような第1ジアミン化合物残基は、下記式(2−1)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(2−1)において、Lは、単結合又は第1連結基であり、Rは、−COOH又は−N(R(ここで、Rは、それぞれ水素又はアルキル基である)であり、Arは芳香環である。すなわち、芳香環であるArには、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基であるLを介して、カルボキシル基又はアミノ基であるRが結合している。ここで、式(2−1)で表される第1ジアミン化合物残基に付されている「※」印は、テトラカルボン酸エステル残基との結合部位(上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基に付されている「※」印との結合部位)を示す。
上記式(2−1)において、Lが第1連結基である場合、第1連結基は、例えば脂肪族基又は芳香族基である。脂肪族基は、例えば、1個〜10個の炭素原子を有するアルキレン基であり、好ましくは1個〜5個の炭素原子を有するアルキレン基である。芳香族基は、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、又はピレン基である。
上記式(2−1)において、Rがアルキル基である場合、Rは、例えば、1個〜10個の炭素原子を有するアルキル基である。
上記式(2−1)において、芳香環であるArは、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、又はピレン基である。
第1ポリアミド酸系化合物が、上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基と、上記式(2−1)で表される第1ジアミン化合物残基とを有する場合、第1ポリアミド酸系化合物は、下記式(3−1)で表される構造単位(繰り返し単位)を含有する。
Figure 2020149001

式(3−1)において、R及びRは、式(1)に関して定義した通りであり、L、R及びArは、式(2−1)に関して定義した通りである。
第1ポリアミド酸系化合物の製造
第1ポリアミド酸系化合物の製造は、下記に示す通りである。最初に、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二無水物)とを常法により反応させることによって、前駆体として、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物を製造する。続いて、前駆体としての、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物に、例えばN,N−ジメチルホルムアミドジアルキルアセタールを反応させることによって、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第1ポリアミド酸系化合物を製造することができる。
また、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有するポリアミド酸系化合物は、特開2000−273172号公報に記載された方法によっても製造することができる。
第1ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、下記式(4)に示すシクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
Figure 2020149001

式(4)において、Rは、式(1)に関して定義した通りである。
上記式(4)で表されるシクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸化合物は、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、1,2−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、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、及び1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物である。シクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸化合物は、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、又は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であることが好ましい。
第1ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、下記式(5−1)に示すジアミン化合物で表すことができる。
Figure 2020149001

式(5−1)において、L、R及びArは、式(2−1)に関して定義した通りである。
ここで、Rが−COOHである場合には、例えば、臭化ベンジルのようなベンジルハライドを用いて当該−COOHをベンジルエステル基に変換、保護した状態で、第1ポリアミド酸系化合物の合成に用いることができる。このベンジルエステル基は、パラジウムを触媒とした水素付加反応等により−COOHに変換することができる。
また、Rが−NH、すなわち第一級アミノ基である場合には、例えば、クロロギ酸ベンジルを用いて当該−NHをカルボベンゾキシ基に変換、保護した状態で、第1ポリアミド酸系化合物の合成に用いることができる。このベンジルエステル基は、パラジウムを触媒とした水素付加反応等により−NHに変換することができる。
上記式(5−1)で表されるジアミン化合物は、例えば、2,5−ジアミノ安息香酸、1,2,4−トリアミノベンゼンである。
<第2ポリアミド酸系化合物>
第2ポリアミド酸系化合物は、ポリアミド酸である。このようなポリアミド酸は、例えば、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する。このテトラカルボン酸残基は、下記式(6)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(6)において、Xは、シクロブタン骨格、シクロブタン骨格以外の脂環式骨格、鎖式骨格、又は芳香環である。
シクロブタン骨格以外の脂環式骨格は、例えば、シクロペンタン骨格、シクロヘキサン骨格、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン骨格、2−メチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン骨格であり、鎖式骨格は、例えば、ブチル骨格であり、芳香環は、例えば、ベンゼン環である。
第2ポリアミド酸系化合物に含まれ得るジアミン化合物残基は、下記式(7)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(7)において、Yは、Ar、又はAr−M−Arであり、Ar、Ar及びArは、それぞれ独立に、芳香環であり、Mは、酸素又は硫黄のいずれか1つ、あるいは酸素、窒素、硫黄、炭素、水素の2つ以上の組合せからなる有機基である。
上記式(7)において、芳香環であるAr、Ar及びArは、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、又はピレン基である。
第2ポリアミド酸系化合物が、上記式(6)で表されるテトラカルボン酸残基と上記式(7)で表されるジアミン化合物残基とを有する場合、第2ポリアミド酸系化合物は、下記式(8)で表される構造単位(繰り返し単位)を含有する。
Figure 2020149001

式(8)において、Xは、式(6)に関して定義した通りであり、Yは、式(7)に関して定義した通りである。
第2ポリアミド酸系化合物の製造
第2ポリアミド酸系化合物の製造は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二無水物)とを常法により反応させることによって、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物、すなわちポリアミド酸である第2ポリアミド酸系化合物を製造できる。
第2ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、下記式(9)で表されるテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
Figure 2020149001

式(9)において、Xは、式(6)に関して定義した通りである。
上記式(9)で表されるXがシクロブタン骨格であるテトラカルボン酸化合物は、例えば、上記式(4)で表されるテトラカルボン酸化合物と同じである。
上記式(9)で表されるXがシクロブタン骨格以外の脂環式骨格であるテトラカルボン酸化合物は、例えば、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸2;3,5;6−二無水物、及び3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2−酢酸2,3;5,6−二無水物、3−(カルボキシメチル)−1,2,4−シクロペンタントリカルボン酸1,4:2,3二無水物である。
上記式(9)で表されるXが鎖式骨格であるテトラカルボン酸化合物は、例えば、メソ−ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物である。
上記式(9)で表されるXが芳香族基であるテトラカルボン酸化合物は、例えば、ピロメリット酸二無水物である。
上記式(9)で表されるテトラカルボン酸化合物において、Xがシクロブタン骨格であるテトラカルボン酸化合物は、第2のポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物の全モル%(100モル%)のうち、20モル%未満であり、10モル%未満であることが好ましい。第2のポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物の全モル%のうち、Xがシクロブタン骨格であるテトラカルボン酸化合物を20モル%未満にすることによって、高い抵抗値を有する配向膜を形成することができる。
第2ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、下記式(10)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(10)において、Yは、式(7)に関して定義した通りである。
上記式(10)で表されるジアミン化合物は、例えば、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、3,5−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノ−2−メトキシベンゼン、2,5−ジアミノ−p−キシレン、1,3−ジアミノ−4−クロロベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、1,4−ジアミノ−2,5−ジクロロベンゼン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビベンジル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’―ジメチルジフェニルメタン、2,2’−ジアミノスチルベン、4,4’−ジアミノスチルベン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3,5−ビス(4−アミノフェノキシ)安息香酸、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビベンジル、2,2−ビス[(4−アミノフェノキシ)メチル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフロロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、α、α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,4−ジアミノジフェニルアミン、1,8−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノアントラキノン、1,3−ジアミノピレン、1,6−ジアミノピレン、1,8―ジアミノピレン、2,7−ジアミノフルオレン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)テトラメチルジシロキサン、ベンジジン、2,2’−ジメチルベンジジン、1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェニル)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサン、1,7−ビス(4−アミノフェニル)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェニル)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェニル)ノナン、1,10−ビス(4−アミノフェニル)デカン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘキサン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン、1,10−ビス(4−アミノフェノキシ)デカン、ジ(4−アミノフェニル)プロパン−1,3−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ブタン−1,4−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ペンタン−1,5−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ヘキサン−1,6−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ヘプタン−1,7−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)オクタン−1,8−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ノナン−1,9−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)デカン−1,10−ジオエート、1,3−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕プロパン、1,4−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ブタン、1,5−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ペンタン、1,6−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘキサン、1,7−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘプタン、1,8−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ]オクタン、1,9−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ノナン、及び1,10−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ]デカンである。さらに、式(10)で表されるジアミンの例を以下に示す(以下の例において、nは、1〜10の整数である)。
Figure 2020149001
Figure 2020149001
<有機溶媒>
第1及び第2ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒として、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−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライム、及び4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、及びブチルセロソルブが使用できる。
いくつかの実施形態において、光配向膜用ワニスにおける第1ポリアミド酸系化合物と第2ポリアミド酸系化合物の重量比は、6:4から2:8までであり、4:6から3:7までであることが好ましい。
第1の側面に係る光配向膜用ワニスにおいて、テトラカルボン酸エステル残基を有する(ポリアミド酸エステルである)第1のポリアミド酸系化合物と、ポリアミド酸である第2のポリアミド酸系化合物とが共存する。このような場合、ポリアミド酸がポリアミド酸エステルよりも大きな表面エネルギーを有する。すなわちポリアミド酸はポリアミド酸エステルよりも高い極性を有する。このため、第1ポリアミド酸系化合物と第2ポリアミド酸系化合物は相分離する。
図2を参照すると、第1の側面に係る光配向膜用ワニスを第1基板SUB1の画素電極PE及び第2絶縁膜12の上に塗布すると、第2ポリアミド酸系化合物の方が、画素電極PEを形成するITOやIZOと、第2絶縁膜12を形成するシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物等の無機絶縁材料との親和性が高いので、第2ポリアミド酸系化合物が下層となり、第1ポリアミド酸系化合物が上層を構成して液晶層LC及びシール部SEと接するようになる。
また、第1の側面に係る光配向膜用ワニスを第2基板SUB2のオーバーコート層OCの上に塗布すると、第2ポリアミド酸系化合物の方が、有機樹脂を用いたオーバーコート層OCとの親和性が高いので、第2ポリアミド酸系化合物が下層を構成してオーバーコート層OCと接し、第1ポリアミド酸系化合物は、上層を形成して液晶層LC及びシール部SEと接するようになる。
塗布対象に塗布し、二相に分離した光配向膜用ワニスを200℃程度の温度で加熱することによってイミド化し、イミド化後の二層膜に光配向処理を行って配向膜、すなわち光配向膜を提供する。光配向処理は、波長254nmから365nm領域の偏光紫外線をイミド化膜に照射することによって行なうことができる。上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物に光配向処理を行なうと、シクロブタン骨格が開裂して、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)がイミド化物に付与される。光配向処理したイミド化膜を備える第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、さらに200℃程度の温度で加熱してもよい。
上述したような加熱によるイミド化反応において、イミド化率は、70%〜90%である。このため、第1ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸エステル残基に含まれるカルボン酸エステル基のモル百分率を100モル%とした場合、この第1ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボン酸エステル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
同様に、第2ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸残基に含まれるカルボキシル基のモル百分率を100モル%とした場合、この第2ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第2ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
図4は、実施形態に係る二層構造の光配向膜(第1配向膜AL1)を示す模式図である。第1配向膜AL1は、第2絶縁膜12の上に形成され、上層AL1−1と、下層AL1−2から形成されている。ここで、第1配向膜AL1の上層AL1−1と下層AL1−2の境界は明確ではないので、図4では、それらの境界を点線で示している。
上述したように、第1の側面に係る光配向膜用ワニスを用いて形成した二層構造の光配向膜は、第2ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、下層(絶縁基板側)を形成し、第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、上層(液晶及びシール部側)を形成する。
いくつかの実施形態において、上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、下記式(11−1)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(11−1)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、L、R及びArは、式(2−1)に関して定義した通りである。
いくつかの実施形態において、下層を形成する第2ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、下記式(12)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(12)において、Xは、式(6)に関して定義したとおりであり、Yは、式(7)に関して定義したとおりである。
従って、上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基が結合した芳香環を有し、当該カルボキシル基又はアミノ基がシール部と結合するため、シール部と強固に接着する。
また、上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、シクロブタン骨格を有するため、光配向処理により当該シクロブタン骨格が開裂して、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与される。
下層を形成する第2ポリアミド酸系化合物のイミド化物には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が残存しているため、当該カルボキシル基が、第2絶縁膜、画素電極、オーバーコート層等と結合する。そのため第2ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、これら材料と強固に接着する。
それ故、第1の側面に係る光配向膜用ワニスを用いることによって、液晶層の液晶分子を初期配向する性能を低下させることなく、シール部との接着強度を向上させた光配向膜を形成することができる。
いくつかの実施形態において、第1の側面に係る光配向膜用ワニス中の第1ポリアミド酸系化合物に含まれるジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合した複数(例えば、2個)の芳香環を有する第2ジアミン化合物残基をさらに含有する。そのような第2ジアミン化合物残基は、下記式(2−2)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(2−2)において、Lは、第2連結基であり、Ar及びArはそれぞれ芳香環である。すなわち、複数の芳香環であるAr及びArは、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合している。ここで、式(2−2)で表される第2ジアミン化合物残基に付されている「※」印は、テトラカルボン酸エステル残基との結合部位(上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基に付されている「※」印との結合部位)を示す。
第2連結基は、例えば、アルキレン基を含む。上記式(2−2)における第2連結基(L)は、例えば、−A−R−A−であり、A及びAは、それぞれ独立に、単結合又は酸素若しくは硫黄であり、Rは、1個〜10個の炭素原子を有するアルキレン基である。Rは、好ましくは1個〜5個の炭素原子を有するアルキレン基である。
上記式(2−2)において、芳香環であるAr及びArは、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、又はピレン基である。
第1ポリアミド酸系化合物が、上記式(1)で表されるテトラカルボン酸残基と上記式(2−2)で表される第2ジアミン化合物残基とを有する場合、第1ポリアミド酸系化合物は、下記式(3−2)で表される構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(3−2)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、L、Ar及びArは、式(2−2)に関して定義した通りである。
このような第1ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、下記式(13)に示すジアミン化合物で表すことができる。
Figure 2020149001

式(13)において、L、Ar及びArは、式(2−2)に関して定義した通りである。
上記式(13)で表されるジアミン化合物は、例えば、1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン、1,2−ビス(4−アミノフェノキシ)エタンである。
いくつかの実施形態において、第1ポリアミド酸系化合物は、上記式(2−1)で表さエル第1ジアミン化合物残基とともに上記式(2−2)で表される第2ジアミン化合物残基を有する。上記式(2−2)で表される第2ジアミン化合物残基をさらに有する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、上記式(11−1)で表される構造単位に加えて、下記式(11−2)で表される構造単位を有する。
Figure 2020149001

式(11−2)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、L、Ar及びArは、式(2−2)に関して定義した通りである。
従って、上記式(11−1)で表される構造単位に加えて、上記式(11−2)で表される構造単位を有するイミド化物を含む光配向膜は、上記式(11−1)で表される構造単位を有するイミド化物を含む光配向膜の特徴に加え、下記の特徴をさらに有する。
上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物は、第2連結基を介して結合した複数の芳香環をさらに有するため、第2ポリアミド酸系化合物に対してさらに相分離し易くなる。このため、液晶分子を初期配向する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物が上層として形成され易くなる。
また、上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、第2連結基を介して結合した複数の芳香環をさらに有するため、柔軟性が付与される。このため、液晶表示装置に外力が加えられても、当該イミド化物が外力による衝撃を吸収して、シール部と配向膜とが剥離し難くなる。
いくつかの実施形態において、第2ジアミン化合物残基が有する複数の芳香環の少なくとも1つ(通常、各芳香環)には、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している。このようなジアミン化合物残基は、例えば、第3ジアミン化合物残基として表すことができる。第3ジアミン化合物残基は、例えば、下記式(2−3)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(2−3)において、L、Ar及びArは式(2−2)に関して定義した通りであり、Rは、式(2−1)に関して定義した通りであり、Lは単結合又は第3連結基である。すなわち、複数の芳香環の少なくとも1つ(Ar及びAr)には、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している。ここで、式(2−3)で表される第3ジアミン化合物残基に付されている「※」印は、テトラカルボン酸エステル残基との結合部位(上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基に付されている「※」印との結合部位)を示す。
上記式(2−3)において、Lが第3連結基である場合、第3連結基は、例えば脂肪族基又は芳香族基である。脂肪族基は、例えば、1個〜10個の炭素原子を有するアルキレン基であり、好ましくは1個〜5個の炭素原子を有するアルキレン基である。芳香族基は、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、又はピレン基である。
第1ポリアミド酸系化合物が上記式(1)で表されるテトラカルボン酸残基と、上記式(2−3)で表される第3ジアミン化合物残基とを有する場合、第1ポリアミド酸系化合物は、下記式(3−3)で表される構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(3−3)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、L、Ar及びArは、式(2−2)に関して定義した通りであり、Rは、式(2−1)に関して定義した通りであり、Lは式(2−3)に関して定義した通りである。
このような第1ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、下記式(14)に示すジアミン化合物で表すことができる。
Figure 2020149001

式(14)において、L、Ar及びArは、式(2−2)に関して定義した通りであり、Rは、式(2−1)に関して定義した通りであり、Lは式(2−3)に関して定義した通りである。
上記式(14)で表されるジアミン化合物は、例えば、1,2−ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)エタン、1,2−ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェノキシ)エタンである。
いくつかの実施形態において、第1ポリアミド酸系化合物は、上記式(2−1)で表される第1ジアミン化合物残基に加えて、上記式(2−3)で表される第3ジアミン化合物残基を有する。上記式(2−3)で表されるジアミン化合物残基をさらに有する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、上記式(11−1)で表される構造単位に加えて、下記式(11−3)で表される構造単位を有する。
Figure 2020149001

式(11−3)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、L、Ar及びArは、式(2−2)に関して定義した通りであり、Rは、式(2−1)に関して定義した通りであり、Lは式(2−3)に関して定義した通りである。
従って、上記式(11−1)で表される構造単位に加えて、上記(11−3)で表される構造単位を有するイミド化物を光配向膜は、上記式(11−1)で表される構造単位を有するイミド化物を含む光配向膜の特徴に加え、下記の特徴をさらに有する。
上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物は、第2連結基を介して結合した複数の芳香環をさらに有するため、第2ポリアミド酸系化合物に対してさらに相分離し易くなる。このため、液晶分子を初期配向する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物が上層として形成され易くなる。
また、上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、第2連結基を介して結合した複数の芳香環をさらに有するため、柔軟性が付与される。このため、液晶表示装置に外力が加えられても、当該イミド化物が外力による衝撃を吸収して、シール部と配向膜とが剥離し難くなる。
さらに、上層を形成する第1ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、複数の芳香環の少なくとも1つに、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合しており、当該カルボキシル基又はアミノ基がシール部と結合するため、シール部と強固に接着する。
第2の側面に係る光配向膜用ワニス
第2の側面に係る光配向膜用ワニスは、有機溶媒中に、有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とカルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基とを有する第3ポリアミド酸系化合物、及び第3ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第4ポリアミド酸系化合物を含有する。テトラカルボン酸系残基は、シクロブタン骨格を有する。
ジアミン化合物残基とカルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基とを有する第3ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二水物)とを反応させることによって、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する前駆体を製造し、その前駆体に含まれる半数のカルボキシル基をエステル化することによって合成することができる。上述した前駆体は、ポリアミド酸である第4ポリアミド酸系化合物として用いることができる。
そのため、第3ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とカルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基とを有し、第4ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する。
<第3ポリアミド酸系化合物>
第3ポリアミド酸系化合物は、シクロブタン骨格を有し、カルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基を有する。そのようなテトラカルボン酸系残基は、下記式(15−1)で表すことができる。
Figure 2020149001

式(15−1)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、Rは、アルキル基である。ここで、式(15−1)で表されるテトラカルボン酸系残基に付されている「※」印は、ジアミン化合物残基との結合部位(上記式(7)で表されるジアミン化合物残基に付されている「※」印との結合部位)を示す。
式(15−1)において、Rは、例えば1個〜6個の炭素原子を有するアルキル基であり、アルキル基としては、メチル基が特に好ましい。
また、第3ポリアミド酸系化合物は、上記式(15−1)に加えて下記式(15−2)で表されるテトラカルボン酸残基、及び上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基を含み得る。
Figure 2020149001

式(15−2)において、Rは、式(1)に関して定義した通りである。ここで、式(15−2)で表されるテトラカルボン酸残基に付されている「※」印は、ジアミン化合物残基との結合部位(上記式(7)で表されるジアミン化合物残基に付されている「※」印との結合部位)を示す。
第3ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基を有する。このジアミン化合物残基は、上記式(7)で表すことができる。
第3ポリアミド酸系化合物が上記式(15−1)で表されるテトラカルボン酸系残基と、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基とを有する場合、第3ポリアミド酸系化合物は、下記式(16)で表される構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(16)において、Rは、式(15−1)に関して定義した通りであり、Yは、式(7)に関して定義した通りである。
このような第3ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、上記式(4)に示すテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
また、第3ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、上記式(10)に示すジアミン化合物で表すことができる。
このような第3ポリアミド酸系化合物において、カルボキシル基とカルボン酸エステル基との存在比は、例えば、1:3から3:1までであり、1:2から2:1までであることが好ましい。いくつかの実施形態において、第3ポリアミド酸系化合物におけるカルボキシル基とカルボン酸エステル基との存在比は、例えば、1:1である。
<第4ポリアミド酸系化合物>
第4ポリアミド酸系化合物は、第2ポリアミド酸系化合物と同じ構成を有するため、繰り返しの説明を省略する。
第3及び第4ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒として、上述したような、第1及び第2ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒を使用することができる。
いくつかの実施形態において、光配向膜用ワニスにおける第3ポリアミド酸系化合物と第4ポリアミド酸系化合物の重量比は、4:6から2:8までであり、4:6から3:7までであることが好ましい。
第2の側面に係る光配向膜用ワニスにおいて、カルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基を有する第3ポリアミド酸系化合物と、ポリアミド酸である(テトラカルボン酸残基を有する)第4のポリアミド酸系化合物とが共存する。このような場合、テトラカルボン酸残基を有する第4のポリアミド酸系化合物は、カルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基を有する第3のポリアミド酸系化合物よりも大きな表面エネルギーを有する。すなわち第4のポリアミド酸系化合物は第3のポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する。このため、第3ポリアミド酸系化合物と第4ポリアミド酸系化合物は相分離する。
このような第2の側面に係る光配向膜用ワニスを塗布対象に塗布すると、第4ポリアミド酸系化合物の方が、画素電極PE、第2絶縁膜12、オーバーコート層OCとの親和性が高いので、第4ポリアミド酸系化合物が下層となり、第3ポリアミド酸系化合物が上層を構成して液晶層LC及びシール部SEと接するようになる。
塗布対象に塗布し、二相に分離した光配向膜用ワニスを200℃程度の温度で加熱することによってイミド化し、イミド化後の二層膜に光配向処理を行って配向膜、すなわち光配向膜を提供する。
上述したような加熱によるイミド化反応において、イミド化率は、70%〜90%である。このため、第3ポリアミド酸系化合物に含まれるカルボキシシル基及びカルボン酸エステル基のモル百分率を100モル%とした場合、この第3ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第3ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボキシシル基及びカルボン酸エステル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
同様に、第4ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸残基に含まれるカルボキシル基のモル百分率を100モル%とした場合、この第4ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第4ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
上述したように、第2の側面に係る光配向膜用ワニスを用いて形成した二層構造の光配向膜は、第4ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、下層(絶縁基板側)を形成し、第3ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、上層(液晶及びシール部側)を形成する。
いくつかの実施形態において、上層を形成する第3ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、下記式(17)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(17)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、Yは、式(7)に関して定義した通りである。
いくつかの実施形態において、下層を形成する第4ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、上記式(12)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
従って、上層を形成する第3ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、シクロブタン骨格を有するため、光配向処理により当該シクロブタン骨格が開裂して、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与される。
また、上層を形成する第3ポリアミド酸系化合物のイミド化物には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が残存しているため、当該カルボキシル基が、シール部と結合する。そのため第3ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、シール部と強固に接着する。
下層を形成する第4ポリアミド酸系化合物のイミド化物には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が残存しているため、当該カルボキシル基が、画素電極、オーバーコート層等と結合する。そのため第4ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、これら材料と強固に接着する。
それ故、第2の側面に係る光配向膜用ワニスを用いることによって、液晶層の液晶分子を初期配向する性能を低下させることなく、シール部との接着強度を向上させた光配向膜を形成することができる。
いくつかの実施形態において、第3ポリアミド酸系化合物は、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基に加えて、上記式(2−1)で表される第1ジアミン化合物残基、上記式(2−2)で表される第2ジアミン化合物残基、及び上記式(2−3)で表される第3ジアミン化合物残基のうち少なくとも1つを有してもよく、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基に代えて、上記式(2−1)〜(2−3)で表される第1〜第3ジアミン化合物残基のうち少なくとも1つを有してもよい。第1〜第3ジアミン化合物残基を備えることにより、第1ポリアミド酸系化合物にて述べた効果が第3ポリアミド酸系化合物においても得られる。
第3の側面に係る光配向膜用ワニス
第3の側面に係る光配向膜用ワニスは、有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する第5ポリアミド酸系化合物、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第6ポリアミド酸系化合物、並びに第5及び第6ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第7ポリアミド酸系化合物を含有する。テトラカルボン酸残基及び前記テトラカルボン酸エステル残基は、それぞれシクロブタン骨格を有する。第5ポリアミド酸系化合物は、第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、25重量部以上75重量部以下の範囲で含まれる。
ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する第5ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二水物)とを反応させることによって製造することができる。ジアミン化合物とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第6ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物を前駆体として、その前駆体をエステル化することによって合成することができる。ポリアミド酸は、上述した前駆体を第7ポリアミド酸系化合物として用いることができる。
そのため、第5及び第7ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有し、第6ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する。
<第5ポリアミド酸系化合物>
第5ポリアミド酸系化合物は、シクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸残基を有する。そのようなシクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸残基は、上記式(15−2)で表すことができる。
第5ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基を有する。このようなジアミン化合物残基は、上記式(7)で表すことができる。
第5ポリアミド酸系化合物が上記式(15−2)で表されるテトラカルボン酸残基と、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基とを有する場合、第5ポリアミド酸系化合物は、下記式(18)で表される構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(18)において、Rは、式(1)に関して定義した通りであり、Yは、式(7)に関して定義した通りである。
このような第5ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、上記式(4)に示すテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
第5ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、上記式(10)に示すジアミン化合物で表すことができる。
<第6ポリアミド酸系化合物>
第6ポリアミド酸系化合物は、シクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸エステル残基を有する。そのようなシクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸エステル残基は、上記式(1)で表すことができる。
第6ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基を有する。このようなジアミン化合物残基は、上記式(7)で表すことができる。
第6ポリアミド酸系化合物が上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基と、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基とを有する場合、第6ポリアミド酸系化合物は、下記式(19)で表される構造単位(繰り返し単位)を有する。
Figure 2020149001

式(19)において、R及びRは、式(1)に関して定義した通りであり、Yは、式(7)に関して定義した通りである。
このような第6ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、上記式(4)に示すテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
第6ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、上記式(10)に示すジアミン化合物で表すことができる。
<第7ポリアミド酸系化合物>
第7ポリアミド酸系化合物は、ポリアミド酸である。
第7ポリアミド酸系化合物は、第2ポリアミド酸系化合物と同じ構成を有するが、第5ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する。このような第7ポリアミド酸系化合物は、例えば、第5ポリアミド酸系化合物中のジアミン化合物残基と比べて、当該第7ポリアミド酸系化合物中のジアミン化合物残基に酸素が多く存在することにより、高い極性を有する。すなわち、第7ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基に酸素が多く存在することにより、第5ポリアミド酸系化合物よりも大きな表面エネルギーを有する。
このような第7ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、上記式(9)に示すテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
第7ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、上記式(10)に示すジアミン化合物で表すことができるが、酸素を多く含むジアミン化合物であることが好ましい。
第5〜第7ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒として、上述したような、第1及び第2ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒を使用することができる。
いくつかの実施形態において、光配向膜用ワニスにおける第5ポリアミド酸系化合物の重量比は、第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、25重量部以上75重量部以下である。このような光配向膜用ワニスにおいて、第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計重量と第6ポリアミド酸系化合物の重量とは、例えば、4:6から2:8までであり、4:6から3:7までであることが好ましい。
第3の側面に係る光配向膜用ワニスにおいて、テトラカルボン酸残基を有する(ポリアミド酸である)第5ポリアミド酸系化合物と、テトラカルボン酸エステル残基を有する(ポリアミド酸エステルである)第6ポリアミド酸系化合物と、ポリアミド酸である(テトラカルボン酸残基を有する)第7ポリアミド酸系化合物とが共存する。このような場合、ポリアミド酸がポリアミド酸エステルよりも大きな表面エネルギーを有する。すなわちポリアミド酸はポリアミド酸エステルよりも高い極性を有する。このため、第6ポリアミド酸系化合物と第7ポリアミド酸系化合物とは相分離する。
また、第5及び第7ポリアミド酸系化合物はともにポリアミド酸であるが、上述したように、第7ポリアミド酸系化合物が、第5ポリアミド酸系化合物よりも大きな表面エネルギーを有するように構成されている。このため、第5ポリアミド酸系化合物と第7ポリアミド酸系化合物とは相分離する。
ここで、第5ポリアミド酸系化合物と第6ポリアミド酸系化合物は、第7ポリアミド酸系化合物と相分離していればよく、第5ポリアミド酸系化合物と第6ポリアミド酸系化合物は混ざり合っていてよい。
このような第3の側面に係る光配向膜用ワニスを塗布対象に塗布すると、第7ポリアミド酸系化合物の方が、画素電極PE、第2絶縁膜12、オーバーコート層OCとの親和性が高いので、第7ポリアミド酸系化合物が下層となり、第5及び第6ポリアミド酸系化合物が上層を構成して液晶層LC及びシール部SEと接するようになる。
塗布対象に塗布し、二相に分離した光配向膜用ワニスを200℃程度の温度で加熱することによってイミド化し、イミド化後の二層膜に光配向処理を行って配向膜、すなわち光配向膜を提供する。
上述したような加熱によるイミド化反応において、イミド化率は、70%〜90%である。このため、第6ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸エステル残基に含まれるカルボン酸エステル基のモル百分率を100モル%とした場合、この第6ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第6ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボン酸エステル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
同様に、第5及び第7ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸残基に含まれるカルボキシル基のモル百分率をそれぞれ100モル%とした場合、第5及び第7ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第5及び第7ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基がそれぞれ10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
上述したように、第3の側面に係る光配向膜用ワニスを用いて形成した二層構造の光配向膜は、第7ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、下層(絶縁基板側)を形成し、第5及び第6ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、上層(液晶及びシール部側)をそれぞれ形成する。
いくつかの実施形態において、上層を形成する第5ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、上記式(17)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
いくつかの実施形態において、上層を形成する第6ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、上記式(17)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
いくつかの実施形態において、下層を形成する第7ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、上記式(12)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
従って、上層を形成する第5及び第6ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、それぞれシクロブタン骨格を有するため、光配向処理により当該シクロブタン骨格が開裂して、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)がそれぞれ付与される。
また、上層を形成する第5ポリアミド酸系化合物のイミド化物には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が残存しているため、当該カルボキシル基が、シール部と結合する。そのため第5ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、シール部と強固に接着する。
下層を形成する第7ポリアミド酸系化合物のイミド化物には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が残存しているため、当該カルボキシル基が、第2絶縁膜、画素電極、オーバーコート層等と結合する。そのため第7ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、これら材料と強固に接着する。
それ故、第3の側面に係る光配向膜用ワニスを用いることによって、液晶層の液晶分子を初期配向する性能を低下させることなく、シール部との接着強度を向上させた光配向膜を形成することができる。
ここで、第5ポリアミド酸系化合物は、第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、25重量部以上75重量部以下の範囲で含まれる。第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、第5ポリアミド酸系化合物を25重量部未満にすると、上層を形成する第5ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)が減少する。その結果、上層は、当該上層中のカルボキシル基が減少してシール部と結合し難くなり、シール部と強固に接着できない虞がある。
また、第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、第5ポリアミド酸系化合物が75重量部を超えると、上層を形成する第5及び第6ポリアミド酸系化合物と、下層を形成する第7ポリアミド酸系化合物とが相分離し難くなり、光配向処理により当該シクロブタン骨格が開裂して配向制御能が付与され難く、液晶分子LMを初期配向し難くなる虞がある。
いくつかの実施形態において、第5及び第6ポリアミド酸系化合物はそれぞれ、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基に加えて、上記式(2−1)で表される第1ジアミン化合物残基、上記式(2−2)で表される第2ジアミン化合物残基、及び上記式(2−3)で表される第3ジアミン化合物残基のうち少なくとも1つを有してもよく、上記式(7)で表されるジアミン化合物残基に代えて、上記式(2−1)〜(2−3)で表される第1〜第3ジアミン化合物残基のうち少なくとも1つを有してもよい。第1〜第3ジアミン化合物残基を備えることにより、第1ポリアミド酸系化合物にて述べた効果が第5及び第6ポリアミド酸系化合物においても得られる。
第4の側面に係る光配向膜用ワニス
第4の側面に係る光配向膜用ワニスは、有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第8ポリアミド酸系化合物、及び第8ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第9ポリアミド酸系化合物を含有する。テトラカルボン酸エステル残基は、シクロブタン骨格を有する。ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有する第3ジアミン化合物残基を含有する。第3ジアミン化合物残基が有する芳香環は、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している。
ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第8ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸化合物(テトラカルボン酸二水物)とを反応させることによって、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する前駆体を製造し、その前駆体をエステル化することによって合成することができる。上述した前駆体は、ポリアミド酸である第9ポリアミド酸系化合物として用いることができる。
そのため、第9ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有し、第8ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する。
<第8ポリアミド酸系化合物>
第8ポリアミド酸系化合物は、シクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸エステル残基を有する。そのようなシクロブタン骨格を有するテトラカルボン酸エステル残基は、上記式(1)で表すことができる。
第8ポリアミド酸系化合物は、ジアミン化合物残基を有する。このジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有する第3ジアミン化合物残基を含有する。第3ジアミン化合物残基が有する芳香環は、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している。そのような第3ジアミン化合物残基は、上記式(2−3)で表すことができる。
第8ポリアミド酸系化合物が上記式(1)で表されるテトラカルボン酸エステル残基と、上記式(2−3)で表される第3ジアミン化合物残基とを有する場合、第8ポリアミド酸系化合物は、上記式(3−3)で表される構造単位(繰り返し単位)を有する。
このような第8ポリアミド酸系化合物の合成に用いるテトラカルボン酸化合物は、例えば、上記式(4)に示すテトラカルボン酸化合物で表すことができる。
第8ポリアミド酸系化合物の合成に用いるジアミン化合物は、例えば、上記式(13)に示すジアミン化合物で表すことができる。
<第9ポリアミド酸系化合物>
第9ポリアミド酸系化合物は、第2ポリアミド酸系化合物と同じ構成を有するため、繰り返しの説明を省略する。
第8及び第9ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒として、上述したような、第1及び第2ポリアミド酸系化合物を溶解又は分散させる有機溶媒を使用することができる。
いくつかの実施形態において、光配向膜用ワニスにおける第8ポリアミド酸系化合物と第9ポリアミド酸系化合物の重量比は、4:6から2:8までであり、4:6から3:7までであることが好ましい。
第4の側面に係る光配向膜用ワニスにおいて、テトラカルボン酸エステル残基を有する(ポリアミド酸エステルである)第8のポリアミド酸系化合物と、ポリアミド酸である第9のポリアミド酸系化合物とが共存する。このような場合、ポリアミド酸がポリアミド酸エステルよりも大きな表面エネルギーを有する。すなわちポリアミド酸はポリアミド酸エステルよりも高い極性を有する。このため、第8ポリアミド酸系化合物と第9ポリアミド酸系化合物は相分離する。
このような第4の側面に係る光配向膜用ワニスを塗布対象に塗布すると、第9ポリアミド酸系化合物の方が、画素電極PE、第2絶縁膜12、オーバーコート層OCとの親和性が高いので、第9ポリアミド酸系化合物が下層となり、第8ポリアミド酸系化合物が上層を構成して液晶層LC及びシール部SEと接するようになる。
塗布対象に塗布し、二相に分離した光配向膜用ワニスを200℃程度の温度で加熱することによってイミド化し、イミド化後の二層膜に光配向処理を行って配向膜、すなわち光配向膜を提供する。
上述したような加熱によるイミド化反応において、イミド化率は、70%〜90%である。このため、第8ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸エステル残基に含まれるカルボン酸エステル基のモル百分率を100モル%とした場合、この第8ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボン酸エステル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
同様に、第9ポリアミド酸系化合物中のテトラカルボン酸残基に含まれるカルボキシル基のモル百分率を100モル%とした場合、第9ポリアミド酸系化合物をイミド化すると、第9ポリアミド酸系化合物のイミド化物中には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が10モル%〜30モル%の範囲で残存する。
上述したように、第4の側面に係る光配向膜用ワニスを用いて形成した二層構造の光配向膜は、第9ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、下層(絶縁基板側)を形成し、第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物が、上層(液晶及びシール部側)をそれぞれ形成する。
いくつかの実施形態において、上層を形成する第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、上記式(11−3)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
いくつかの実施形態において、下層を形成する第9ポリアミド酸系化合物のイミド化物(ポリイミド)は、上記式(12)で示す構造単位(繰り返し単位)を有する。
従って、上層を形成する第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、シクロブタン骨格を有するため、光配向処理により当該シクロブタン骨格が開裂して、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与される。
また、上層を形成する第8ポリアミド酸系化合物は、第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有するため、第9ポリアミド酸系化合物に対してさらに相分離し易くなる。このため、液晶分子を初期配向する第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物が上層として形成され易くなる。
また、上層を形成する第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有するため、柔軟性が付与される。このため、液晶表示装置に外力が加えられても、当該イミド化物が外力による衝撃を吸収して、シール部と配向膜とが剥離し難くなる。
さらに、上層を形成する第8ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、複数の芳香環の少なくとも1つに、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合しており、当該カルボキシル基又はアミノ基がシール部と結合するため、シール部とさらに強固に接着する。
下層を形成する第9ポリアミド酸系化合物のイミド化物には、イミド化未反応部位であるカルボキシル基が残存しているため、当該カルボキシル基が、第2絶縁膜、画素電極、オーバーコート層と結合する。そのため第9ポリアミド酸系化合物のイミド化物は、これら材料と強固に接着する。
それ故、第4の側面に係る光配向膜用ワニスを用いることによって、液晶層の液晶分子を初期配向する性能を低下させることなく、シール部との接着強度を向上させた光配向膜を形成することができる。
第1〜第4の側面に係る光配向膜用ワニスはそれぞれ、シランカップリング剤を含むことができる。シランカップリング剤は、画素電極PE、オーバーコート層OC、及びシール部SEと結合して、シール部SEとの密着性の向上に寄与できる。シランカップリング剤は、光配向膜用ワニスに含まれるポリアミド酸系化合物を100重量部としたきに、光配向膜用ワニス中に0.3重量部〜2.0重量部の範囲で含まれる。
シランカップリング剤が0.3重量部未満である場合、画素電極PE、オーバーコート層OC、及びシール部SEとの接着性の向上に寄与できない虞がある。
シランカップリング剤が2.0重量部を超える場合、当該シランカップリング剤が液晶層中に溶出して、液晶表示装置に残像等の表示不良を発生させる虞がある。
シランカップリング剤は、例えば、エポキシ系シランカップリング剤又はアミン系シランカップリング剤である。エポキシ系シランカップリング剤は、例えば、下記に示すことができる。
Figure 2020149001
アミン系シランカップリング剤は、例えば、下記に示すことができる。
Figure 2020149001
なお、上記側面において、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が本発明の光配向膜用ワニスから形成されるが、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2の少なくとも一方が、本発明の光配向膜用ワニスから形成されていればよい。
以下、本発明を実施例により説明するが、初めに、ポリアミド酸系化合物の合成例を記載する。
ポリアミド酸系化合物の合成例
合成例1
ジアミン化合物としての2,5−ジアミノ安息香酸100モル部のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液と、テトラカルボン酸化合物としての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(CBDA)100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、テトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物前駆体を生成させた。この反応混合物に100モル部のN,N−ジメチルホルムアミド(DFA)を滴下し、50℃で2時間反応させて、前駆体中のテトラカルボン酸残基のカルボキシル基をメチルエステル化させた。未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸エステル残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例2
ジアミン化合物としての2,5−ジアミノ安息香酸50モル部及び4,4’−エチレンジアニリンのNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのCBDA100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、テトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物前駆体を生成させた。この反応混合物に100モル部のDFAを滴下し、50℃で2時間反応させて、前駆体中のテトラカルボン酸残基のカルボキシル基をメチルエステル化させた。未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸エステル残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例3
ジアミン化合物としての1,2−ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)エタン100モル部のNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのCBDA100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、テトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物前駆体を生成させた。この反応混合物に100モル部のDFAを滴下し、50℃で2時間反応させて、前駆体中のテトラカルボン酸残基のカルボキシル基をメチルエステル化させた。未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸エステル残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例4
ジアミン化合物としてのp−フェニレンジアミン(PDA)100モル部のNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのCBDA100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、テトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物前駆体を生成させた。この反応混合物に100モル部のDFAを滴下し、50℃で2時間反応させて、前駆体中のテトラカルボン酸残基のカルボキシル基をメチルエステル化させた。未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸エステル残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例5
ジアミン化合物としてのPDA100モル部のNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのピロメリット酸二無水物100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例6
ジアミン化合物としてのPDA100モル部のNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのCBDA100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、カルボキシル基が結合しているテトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物前駆体を生成させた。この反応混合物に50モル部のDFAを滴下し、50℃で2時間反応させて、前駆体中のテトラカルボン酸残基のカルボキシル基の概半数をメチルエステル化させた。未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のカルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例7
ジアミン化合物としてのPDA100モル部のNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのCBDA100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
合成例8
ジアミン化合物としての4,4−ジアミノジフェニルエーテル100モル部のNMP溶液と、テトラカルボン酸化合物としてのピロメリット酸二無水物100モル部のNMP溶液と、ブチルセロソルブとを混合し、未反応のモノマー、低分子量成分を除去して、固形分濃度15重量%の所望のテトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物溶液を得た。
例1〜例4
下記表1に示す上層成分及び下層成分を重量比5:5の比率で混合し、例1〜例4の塗布液(光配向膜用ワニス)を調製した。
図2に示す構造の液晶表示装置の第1基板SUB1の第1配向膜AL1及び第2基板SUB2の第2配向膜AL2を塗布すべき領域に、例1〜例4の塗布液をそれぞれ膜厚が100nmとなるように塗布し、230℃、10分間加熱してイミド化を行なった。イミド化率は、いずれも80%であった。
各イミド化膜に対し、254nmから365nm領域の偏光紫外線を照射して光配向処理を行なった。光配向処理には、ショートアーク光源(ウシオ電機製、UXM−5000BY)を使用した。光配向処理における偏光紫外線の照射量は、約1.5J/cmであった。照射量は積算照度計(ウシオ電機製、UVD−S254センサ)での値である。
光配向処理後のイミド化膜を、230℃、30分間加熱して光配向膜を形成した。こうして形成した光配向膜を第1基板SUB1及び第2基板SUB2を用いて、一方の基板に形成した光配向膜の周縁にシールを設け、液晶材料を滴下し封入するようにして、他方の基板の光配向膜と対向するように張り合わせて、液晶セルを作製した。第1基板SUB1及び第2基板SUB2のギャップは3μmとした。液晶としては、ネガ型の液晶材料(Δn=0.11)を用いた。
作製した液晶セルの両面に偏光板をクロス二コルとなるように貼り合わせ、常法により例1の液晶表示装置を製造した。照明装置は、10000cm/cmのYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体)−LED光源を使用した。駆動電圧は、電圧−輝度特性を取得し、最大輝度の22%となる電圧(2.2V)に設定した。例2〜例4の液晶表示装置を、例1の液晶表示装置の製造方法に準じて製造した。
例1〜例4の液晶表示装置を用いて、落下試験(評価1)及び焼付き試験(評価2)を実施した。
<評価1:落下試験>
例1〜4の液晶表示装置を1台ずつ準備し、2mの高さから垂直方向に落下させ、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に剥離が生じていないかを観察して、配向膜と、画素電極、オーバーコート層及びシール部との接着性を以下の3段階で評価した。
A:剥離しなかった。
B:剥離した部分が一部見られた。
C:剥離した。
<評価2:焼付き試験>
配向膜の配向制御能(液晶分子を初期配向する性能)を評価するために、焼付き試験を実施した。
例1〜例4の液晶表示装置に、図5に示す白と黒(図中斜線で示す)のチェッカーフラグパターンを60℃で1時間表示させた。各チェッカーパターンは、一辺5mmの正方形であった。白は最大輝度(256/256階調)であり、黒は最少輝度(0/256階調)である。1時間後、画面全体に最大輝度の1%となる電圧を印加し画面全体に3/256階調のグレー表示をさせると、1時間表示時の白表示部と黒表示部で輝度が異なる現象(焼付き)が観察された。両表示部の輝度変化率:
{(a−b)/b}×100
(式中、aは、白表示部の輝度であり、bは、黒表示部の輝度である)を残像強度とした。この数値が1%以上あると、人間の目には残像として認識される。
上記チェッカーフラグパターンを60℃で1時間連続点灯した後のグレー表示における焼付きの発生の有無を目視によって観測して、配向膜の配向制御能(液晶分子を初期配向する性能)を以下の2段階で評価した。
A:グレー表示において焼付きは視認されなかった。(配向制御能は低下していなかった)
B:グレー表示において焼付きが視認された。(配向制御能が低下していた)
結果を下記表1に併記する。
Figure 2020149001
例1に示すように、上層成分としてシクロブタン骨格と第1ジアミン化合物残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例1)のイミド化物を備える光配向膜は、シール部と強固に接着し、かつ液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与されていることがわかる。
例2及び例3に示すように、上層成分として、シクロブタン骨格と第1及び第2ジアミン化合物残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例2)のイミド化物を備える光配向膜、及びシクロブタン骨格と第3ジアミン化合物残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例3)のイミド化物を備える光配向膜は、シール部と強固に接着し、かつ液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与されていることがわかる。
一方、例4に示すように、上層成分として第1〜第3ジアミン化合物残基のいずれも含まないポリアミド酸系化合物(合成例4)のイミド化物を備える光配向膜は、シール部と強固に接着していないことがわかる。
例5〜例7
下記表2に示す上層成分及び下層成分を重量比5:5の比率で混合し、例5〜例7の塗布液(光配向膜用ワニス)を調製した。次に、これら例5〜例7の塗布液をそれぞれ用いて、例5〜例7の液晶表示装置を、例1の液晶表示装置の製造方法に準じて製造した。
続いて、例5〜例7の液晶表示装置を用いて、上述した評価1及び2を行なった。結果を下記表2に併記する。
Figure 2020149001
例6に示すように、上層成分としてシクロブタン骨格とカルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例6)のイミド化物を備える光配向膜は、シール部と強固に接着し、かつ液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与されていることがわかる。
一方、例5に示すように、上層成分としてシクロブタン骨格とテトラカルボン酸エステル残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例4)のイミド化物を備える光配向膜は、カルボキシル基を有していないため、シール部と強固に接着していないことがわかる。
また、例7に示すように、上層成分としてシクロブタン骨格とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例7)のイミド化物を備える光配向膜は、下層成分としてテトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物(合成例5)と上層成分とが層分離し難く、光配向処理によって液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与され難いことがわかる。
例8〜例12
下記表3に示す混合比率で上層成分及び下層成分を混合し、例8〜例12の塗布液(光配向膜用ワニス)を調製した。次に、これら例8〜例12の塗布液をそれぞれ用いて、例8〜例12の液晶表示装置を、例1の液晶表示装置の製造方法に準じて製造した。
続いて、例8〜例12の液晶表示装置を用いて、上述した評価1及び2を行なった。結果を下記表3に併記する。
Figure 2020149001
例9〜例11に示すように、上層成分として、シクロブタン骨格とテトラカルボン酸エステル残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例4)及びシクロブタン骨格とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例7)が、合成例4及び7のポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、25重量部以上75重量部以下の範囲で含まれるポリアミド酸系化合物のイミド化物を備える光配向膜は、シール部と強固に接着し、かつ液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与されていることがわかる。
一方、例8に示すように、上層成分としてシクロブタン骨格とテトラカルボン酸残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例7)のイミド化物を備える光配向膜は、下層成分としてテトラカルボン酸残基を有するポリアミド酸系化合物(合成例8)と上層成分とが層分離し難く、液晶分子を初期配向する性能(配向制御能)が付与され難いことがわかる。
また、例12に示すように、上層成分としてシクロブタン骨格とテトラカルボン酸エステル残基とを有するポリアミド酸系化合物(合成例4)のイミド化物を備える光配向膜は、カルボキシル基を有していないため、シール部と強固に接着していないことがわかる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
DSP…液晶表示装置 PNL…表示パネル 1…フレキシブルプリント回路基板 2…ICチップ 3…回路基板 SUB1…第1基板 SUB2…第2基板 MT…実装部 LC…液晶層 LM…液晶分子 SE…シール部 LS…遮光層 SP1〜SP4…スペーサ DA…画像表示領域 NDA…非表示領域 PX…画素 BL…照明装置 第1偏光板…PL1 第2偏光板…PL2 第1光学素子…OD1 第2光学素子…OD2 10…第1絶縁基板 11、12…絶縁膜 20…第2絶縁基板 BM…遮光膜 AL1…第1配向膜 AL2…第2配向膜 CF…カラーフィルタ OC…オーバーコート層 CE…共通電極 PE…画素電極 上層…AL1−1 下層…AL1−2

Claims (14)

  1. 有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第1ポリアミド酸系化合物、及び前記第1ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第2ポリアミド酸系化合物を含有し、
    前記テトラカルボン酸エステル残基は、シクロブタン骨格を有し、
    前記ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合した芳香環を含む第1ジアミン化合物残基を含有する
    光配向膜用ワニス。
  2. 有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とカルボキシル基及びカルボン酸エステル基が結合しているテトラカルボン酸系残基とを有する第3ポリアミド酸系化合物、及び前記第3ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第4ポリアミド酸系化合物を含有し、
    前記テトラカルボン酸系残基は、シクロブタン骨格を有する
    光配向膜用ワニス。
  3. 有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸残基とを有する第5ポリアミド酸系化合物、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第6ポリアミド酸系化合物、並びに前記第5及び第6ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第7ポリアミド酸系化合物を含有し、
    前記テトラカルボン酸残基及び前記テトラカルボン酸エステル残基は、それぞれシクロブタン骨格を有し、
    前記第5ポリアミド酸系化合物は、前記第5及び第6ポリアミド酸系化合物の合計を100重量部としたときに、25重量部以上75重量部以下の範囲で含まれる
    光配向膜用ワニス。
  4. 前記ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基が結合するとともに、直接に又は第1連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合した芳香環を含む第1ジアミン化合物残基を含有する請求項2又は3に記載の光配向膜用ワニス。
  5. 前記第1連結基は、脂肪族基又は芳香族基である請求項1又は4に記載の光配向膜用ワニス。
  6. 前記ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有する第2ジアミン化合物残基をさらに含有する請求項1、4、5のいずれか1項に記載の光配向膜用ワニス。
  7. 前記第2ジアミン化合物残基が有する複数の芳香環の少なくとも1つには、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している請求項6に記載の光配向膜用ワニス。
  8. 前記ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有する第3ジアミン化合物残基を含有し、
    前記第3ジアミン化合物残基が有する複数の芳香環の少なくとも1つには、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している請求項1〜6のいずれか1項に記載の光配向膜用ワニス。
  9. 有機溶媒中に、ジアミン化合物残基とテトラカルボン酸エステル残基とを有する第8ポリアミド酸系化合物、及び前記第8ポリアミド酸系化合物よりも高い極性を有する、ポリアミド酸である第9ポリアミド酸系化合物を含有し、
    前記テトラカルボン酸エステル残基は、シクロブタン骨格を有し、
    前記ジアミン化合物残基は、2つの第二級アミノ基を有し、かつ第2連結基を介して結合した複数の芳香環を有する第3ジアミン化合物残基を含有し、
    前記第3ジアミン化合物残基が有する芳香環は、直接に又は第3連結基を介して、カルボキシル基又はアミノ基がさらに結合している
    光配向膜用ワニス。
  10. 前記第2連結基は、アルキレン基を含む請求項6〜9のいずれか1項に記載の光配向膜用ワニス。
  11. 前記第3連結基は、脂肪族基又は芳香族基である請求項7〜9のいずれか1項に記載の光配向膜用ワニス。
  12. シランカップリング剤をさらに含む請求項1〜11のいずれか1項に記載の光配向膜用ワニス。
  13. 前記シランカップリング剤は、アミン系シランカップリング剤、又はエポキシ系シランカップリング剤である請求項12に記載の光配向膜用ワニス。
  14. 第1基板と、
    前記第1基板から離間して対向配置された第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板とを接着する枠状のシール部と、
    前記第1基板と前記第2基板と前記シール部との間にある液晶層と、
    前記第1基板にあり前記液晶層及び前記シール部と接する配向膜と
    を備え、
    前記配向膜は請求項1〜13のいずれか一項に記載の光配向膜用ワニスのイミド化物を含む液晶表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3978754B2 (ja) * 1997-12-29 2007-09-19 チッソ株式会社 ポリアミド酸組成物、液晶配向膜、及び液晶表示素子
JP4336922B2 (ja) * 2000-04-12 2009-09-30 Jsr株式会社 液晶配向剤および液晶表示素子
CN102445790B (zh) * 2010-10-06 2016-05-18 株式会社日本显示器 取向膜、取向膜形成用组合物和液晶显示装置
CN103261956B (zh) * 2010-10-19 2016-03-16 日产化学工业株式会社 适用于光取向处理法的液晶取向剂及使用该液晶取向剂的液晶取向膜

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022176680A1 (ja) * 2021-02-16 2022-08-25 日産化学株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

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