JP5904120B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 - Google Patents
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Description
R5は、単結合、−CH2−、−O−、又はNH−を表す。R6は1若しくは複数の環で構成され、少なくとも1つの芳香環を末端に有する炭素数5〜18の2価の有機基を示し、環は炭素環でも複素環でもよく、環の1若しくは複数の水素原子はフッ素原子で置き換えられていてもよい。R7は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。)
3.式[3]におけるR4が、炭素数1〜4のアルキレンである、上記1又は2に記載の液晶配向剤。
4.式[3]におけるR5が、−O−である、上記1〜3のいずれかに記載の液晶配向剤。
5.式[3]におけるR6が、1,4−フェニレン基である、上記1〜4のいずれかに上記載の液晶配向剤。
6.式[3]におけるR7が、メチル基である、上記1〜5のいずれかに記載の液晶配向剤。
8.式[2]で表されるテトラカルボン酸二無水物成分に、式[2]のR2に脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物が含まれている上記1〜7のいずれかに記載の液晶配向剤。
9.上記1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
10.上記1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し、200℃以下の温度で焼成した後、ラビングして得られる液晶配向膜。
11.上記9又は10に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
12.下記式[3]で表されるジアミン。
R5は、単結合、−CH2−、−O−、又は−NH−を表す。R6は1若しくは複数の環で構成され、少なくとも1つの芳香環を末端に有する炭素数5〜18の2価の有機基を示し、環は炭素環でも複素環でもよく、環の1若しくは複数の水素原子はフッ素原子で置き換えられていてもよい。R7は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。)
前記式[3]で表されるジアミン化合物を合成する方法は特に限定されないが、例えば下記式[4]で表されるジニトロ化合物のニトロ基を還元してアミノ基に変換することで得ることができる。
R5がエーテル結合(−O−)の場合には、R4がハロゲン化された−R4−R3を含むジニトロベンゼン化合物とR6に2つのヒドロキシ基が結合したジオール化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
R5がアミノ結合(−NH−)の場合には、R4がハロゲン化された−R4−R3を含むジニトロベンゼン化合物とR6にアミノ基を有するアルコール化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
例えば、R3がアミド結合(−CONH−)の場合には、ジニトロベンゼン酸クロリドと、R4を含むアミノ化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。また、R3が逆アミド結合(−HNCO−)の場合には、アミノ基含有ジニトロベンゼンと、R4を含む酸クロリドとをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
R3がエステル結合(−COO−)の場合には、ジニトロベンゼン酸クロリドと、R4を含むアルコール化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。また、R3が逆エステル結合(−OCO−)の場合には、ヒドロキシ基含有ジニトロベンゼンと、R4を含む酸クロリドとをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
R3がエーテル結合(−O−)の場合には、ハロゲン基含有ジニトロベンゼンと、R4を含むアルコール化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
R3がアミノ結合(−NH−)の場合には、ハロゲン基含有ジニトロベンゼンと、R4を含むアミノ化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
R3が炭素結合(−CH2−)の場合には、ハロゲン基含有ジニトロベンゼンと、R4−R3のR3側の末端が酸化されて不飽和結合を有する化合物とをヘック反応や薗頭クロスカップリング反応を利用する方法が挙げられる。
ジアミン成分中で、式[3]で表されるジアミンは1種類であってもよく、2種類以上が混在していてもよい。
式[3]で示されるジアミンの含有割合が100モル%未満である場合に、残りのジアミン成分の構造及び組成は特に限定されない。式[3]で示されるジアミン以外のジアミン成分の具体例を示すならば、式[1]中のR1が下記表に示す2価の有機基であるジアミンを挙げることができ、これらは1種類であってもよく、2種類以上を併用してもよい。
NMP: N−メチル−2−ピロリドン
BCS: ブチルセロソルブ
THF: テトラヒドロフラン
DMF: N,N−ジメチルホルムアミド
PhMe: トルエン
合成例におけるポリイミド又はポリアミック酸の分子量は、Shodex社製常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC−101)、Shodex社製カラム(KD-803、KD-805)を用い以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0mL/分
検量線作製用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
装置:フーリエ変換型超伝導核磁気共鳴装置(FT−NMR)INOVA−400(Varian社製)400MHz
溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6)、重水素化クロロホルム(CDCl3)
標準物質:テトラメチルシラン(TMS)
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CBDAを1.94g(0.0099mol)と、DA−2を3.84g(0.01mol)を、NMP 23.14g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−1)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約5000、重量平均分子量が約8000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−1)が6質量%、NMPが74質量%、BCSが20質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶配向剤を得た。
CBDAを1.76g(0.009mol)と、DA−5を4.60g(0.01mol)を、NMP 36.10g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−4)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約10000、重量平均分子量が約80000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−4)が6質量%、NMPが74質量%、BCSが20質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶配向剤を得た。
CBDAを1.94g(0.099mol)と、DA−6を4.60g(0.01mol)を、NMP 27.31g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−5)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約20000、重量平均分子量が約200000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−5)が6質量%、NMPが74質量%、BCSが20質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶配向剤を得た。
CBDAを1.94g(0.099mol)と、DA−7を3.94g(0.01mol)を、NMP 33.35g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−6)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約7000、重量平均分子量が約30000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−6)が6質量%、NMPが74質量%、BCSが20質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶配向剤を得た。
CBDAを1.94g(0.0099mol)と、DA−3を2.64g(0.01mol)を、NMP 18.34g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−2)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約22000、重量平均分子量が約62000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−2)が6質量%、NMPが74質量%、BCSが20質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶配向剤を得た。
CBDAを1.86g(0.095mol)と、DA−4を1.08g(0.01mol)を、NMP 16.68g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−3)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約8000、重量平均分子量が約18000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−3)が6質量%、NMPが74質量%、BCSが20質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶配向剤を得た。
<ラビング耐性の評価>
液晶配向剤を透明電極付きガラス基板にスピンコートし、70℃のホットプレート上で70秒間乾燥させた後、120℃のホットプレート上で10分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面をロール径120mmのラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数1000rpm、ロール進行速度50mm/sec、押し込み量0.5mmの条件でラビングし、液晶配向膜付き基板を得た。得られた液晶配向膜表面を共焦点レーザー顕微鏡にて観察し、下記の評価を行った。以下に、ラビング耐性の評価結果を示す。
○:削れカスやラビング傷が観察されない。
△:削れカスやラビング傷が観察される。
×:膜が剥離する又は目視でラビング傷が観察される。
なお、2010年6月30日に出願された日本特許出願2010−148647号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (13)
- 下記式[1]で表されるジアミン成分と、下記式[2]で表されるテトラカルボン酸二無水物成分とを重合反応させることにより得られるポリアミック酸及び該ポリアミック酸を脱水閉環して得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマーを含有する液晶配向剤であって、上記ジアミン成分中に下式[3]で表されるジアミンが含まれていることを特徴とする液晶配向剤。
R5は、単結合、−CH2−、−O−、又はNH−を表す。R6は1若しくは複数の環で構成され、少なくとも1つの芳香環を末端に有する炭素数5〜18の2価の有機基を示し、環は炭素環でも複素環でもよく、環の1若しくは複数の水素原子はフッ素原子で置き換えられていてもよい。R7は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。) - 式[3]におけるR3が、−O−又は−COO−である請求項1に記載の液晶配向剤。
- 式[3]におけるR4が、炭素数1〜4のアルキレンである請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
- 式[3]におけるR5が、−O−である、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶配向剤。
- 式[3]におけるR6が、1,4−フェニレン基である、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶配向剤。
- 式[3]におけるR7が、メチル基である、請求項1〜5のいずれかに記載の液晶配向剤。
- 式[1]で表されるジアミン成分に、上記式[3]で表されるジアミンが30モル%以上含まれている請求項1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤。
- 式[2]で表されるテトラカルボン酸二無水物成分に、式[2]のR2に脂環構造を有するテトラカルボン酸二無水物が含まれている請求項1〜7のいずれかに記載の液晶配向剤。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し、200℃以下の温度で焼成した後、ラビングする液晶配向膜の製造方法。
- 請求項9に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
- 下記式[3]で表されるジアミン。
R5は、単結合、−CH2−、−O−、又はNH−を表す。R6は1若しくは複数の環で構成され、少なくとも1つの芳香環を末端に有する炭素数5〜18の2価の有機基を示し、環は炭素環でも複素環でもよく、環の1若しくは複数の水素原子はフッ素原子で置き換えられていてもよい。R7は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。)
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