JP5927859B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
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Description
近年、上述のMVA型パネルの問題点を解決すべく、PSA(Polymer Sustained Alignment)モードが提案されている。PSAモードは、パターン状導電膜付き基板及びパターンを有さない導電膜付き基板からなる一対の基板の間隙、あるいは2枚のパターン状導電膜付き基板からなる一対の基板の間隙に重合性の化合物を含有する液晶組成物を狭持し、導電膜間に電圧を印加した状態で紫外線を照射して重合性化合物を重合し、これによりプレチルト角特性を発現することで液晶の配向方向を制御しようとする技術である。この技術によると、導電膜を特定の構成とすることにより視野角の拡大及び液晶分子応答の高速化を図ることができ、MVA型パネルにおいて不可避であった透過率及びコントラストの不足の問題も解消される。しかしながら、上記重合性化合物の重合のために、例えば100,000J/m2といった多量の紫外線の照射が必要であり、そのため液晶分子が分解する不具合が生ずるほか、紫外線照射によっても重合しなかった未反応化合物が液晶層中に残存することとなり、これらが相俟って表示ムラが発生し、電圧保持特性に悪影響を及ぼし、あるいはパネルの長期信頼性に問題が生じることが明らかとなっている。
(1)[A]同一又は異なる重合体中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び下記式(A1)で表される基を有する重合体成分(以下、「[A]重合体成分」と称することがある)を含有する液晶配向剤(以下、「液晶配向剤(A)」と称することがある)を用い、導電膜を有する一対の基板のこの導電膜上に塗膜を形成する工程、
(2)上記塗膜を形成した一対の基板を、それらの一対の塗膜が対向するよう、かつ液晶層を介して配置することで、液晶セルを形成する工程、及び
(3)上記一対の基板の導電膜間に電圧を印加した状態で上記液晶セルに光照射する工程
を有する液晶表示素子の製造方法である。
当該液晶表示素子の製造方法によれば、[A]重合体成分として、上記特定の重合体をさらに含むことで、得られる液晶配向剤(A)の溶液特性を向上することができ、また、得られる液晶表示素子の電気特性を改善することができる。
[A]同一又は異なる重合体中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び下記式(A1)で表される基を有する重合体成分を含有する液晶配向剤である。
また、本発明の製造方法によると、照射に必要な光の量が少なくてすむため、液晶表示素子の製造コストの削減に資する。
従って、本発明の製造方法により製造された液晶表示素子は、性能面及びコスト面の双方において従来知られている液晶表示素子に勝り、2次元表示及び3次元表示の液晶テレビジョンを含む種々の用途に好適に適用することができる。
本発明の液晶表示素子の製造方法は、
(1)[A]同一又は異なる重合体中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び下記式(A1)で表される基を有する重合体成分を含有する液晶配向剤を用い、導電膜を有する一対の基板のこの導電膜上に塗膜を形成する工程、
(2)上記塗膜を形成した一対の基板を、それらの一対の塗膜が対向するよう、かつ液晶層を介して配置することで、液晶セルを形成する工程、及び
(3)上記一対の基板の導電膜間に電圧を印加した状態で上記液晶セルに光照射する工程
を有する。
そして上記のようにして得られた光照射後の液晶セルの両面に偏光板を配置することにより、液晶表示素子を製造することができる。以下、各工程について説明する。
本工程では[A]重合体成分を含有する液晶配向剤(A)を用い、導電膜を有する一対の基板のこの導電膜上にを塗膜を形成する。この液晶配向剤(A)については後述する。
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、コットンなど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。
本工程では、上記塗膜を形成した一対の基板を、それらの一対の塗膜が対向するよう、かつ液晶層を介して配置することで、液晶セルを形成する。
第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、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枚の基板の周辺部を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、液晶セルを製造することができる。
第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。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、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。
本工程では、上記一対の基板の導電膜間に電圧を印加した状態で上記液晶セルに光照射する。
本発明の方法において用いられる液晶配向剤(A)は、
[A]同一又は異なる重合体中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び上記式(A1)で表される基を有する重合体成分を含有する。また、この液晶配向剤(A)は、[A]重合体成分として、ポリアミック酸及び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、「重合体(B)」と称することがある)等の後述する「他の重合体」を含有できる。さらに、本発明の効果を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。以下、各成分について詳述する。
[A]重合体成分は、同一又は異なる重合体中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び上記式(A1)で表される基を有する。
重合性炭素−炭素二重結合を含む基としては、例えば下記式(A)で表される基等が挙げられる。
XI及びXIIは、それぞれ独立して、1,4−フェニレン基、メチレン基、1,2−エチレン基、1,2−プロピレン基又は1,3−プロピレン基である。
A、B、C及びDは、それぞれ独立して、0又は1である。
但し、Cが0かつDが1の場合、XIIは1,4−フェニレン基である。
また、Bが0の場合、Dは0である。
上記式(A1)のR1はメチレン基、炭素数2〜30のアルキレン基、フェニレン基又はシクロヘキシレン基である。これらの基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。
[A]重合体成分としては、
[A−1]重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び上記式(A1)で表される基を有する重合体を含むことが好ましい。
また、[A]重合体成分としては、[A−2]重合性炭素−炭素二重結合を含む基を有する重合体と、[A−3]上記式(A1)で表される基を有する重合体とを含むことも好ましい。
このようなポリオルガノシロキサン化合物(A)は、上記のような特徴を有するものである限り、いかなる方法によって製造されたものであってもよい。
ジカルボン酸及びアルコールの存在下に反応させる方法(製造法1)、又は
加水分解・縮合する方法(製造法2)
によって製造することができる。
上記製造法1又は2において、シラン化合物(a1)の他にシラン化合物(a2)を使用し、かつ、シラン化合物(a2)の少なくとも一部としてエポキシ基及びアルコキシ基を有するシラン化合物(以下、「シラン化合物(a2−2)」と称することがある)を使用し、先ず重合性炭素−炭素二重結合を含む基及びエポキシ基を有するポリオルガノシロキサン(以下、「前駆ポリオルガノシロキサン(A’)」ともいう)を合成し、次いでこれと上記式(A1)で表される基及びカルボキシル基を有する化合物(以下、「特定カルボン酸2」と称することがある)を含むカルボン酸と反応させる方法(製造法3);又は製造法1又は2において、原料シラン化合物としてシラン化合物(a2−1)を含むシラン化合物(a2)を使用して先ずエポキシ基を有するポリオルガノシロキサン(以下、「前駆ポリオルガノシロキサン(A”)」と称することがある)を合成し、次いでこれと特定カルボン酸2及び/又は重合性炭素−炭素二重結合を含む基及びカルボキシル基を有する化合物(以下、「特定カルボン酸1」と称することがある)を含むカルボン酸と反応させる方法(製造法4)によっても製造することができる。
上記いずれの場合であっても、シラン化合物(a2)として、シラン化合物(a2−1)及びシラン化合物(a2−2)以外のシラン化合物(a2)(以下、「シラン化合物(a2−3)」ともいう。)を併用してもよい。
上記式(a1)におけるEは、1又は2であることが好ましく、特に好ましくは1である。
4−(メタ)アクリロキシブチルトリメトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリエトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリ−n−プロポキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリ−iso−プロポキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリ−n−ブトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルプロピルトリ−sec−ブトキシシラン、5−(メタ)アクリロキシペンチルトリメトキシシラン、5−(メタ)アクリロキシペンチルトリエトキシシラン、5−(メタ)アクリロキシペンチルトリ−n−プロポキシシラン、5−(メタ)アクリロキシペンチルトリ−iso−プロポキシシラン、5−(メタ)アクリロキシペンチルトリ−n−ブトキシシラン、5−(メタ)アクリロキシペンチルプロピルトリ−sec−ブトキシシラン、6−(メタ)アクリロキシヘキシルトリメトキシシラン、6−(メタ)アクリロキシヘキシルトリエトキシシラン、6−(メタ)アクリロキシヘキシルトリ−n−プロポキシシラン、6−(メタ)アクリロキシヘキシルトリ−iso−プロポキシシラン、6−(メタ)アクリロキシヘキシルトリ−n−ブトキシシラン、6−(メタ)アクリロキシヘキシルプロピルトリ−sec−ブトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシランなどを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することが好ましい。より好ましくはビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルトリメトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリメトキシシラン及び3−(メタ)アクリロキシプロミルトリメトキシシランよりなる群から選択される1種以上である。
(RC)f(RD)gSi(ORE)4−f−g (a2−1a)
上記式(a2−1a)中、RCは炭素数4〜30のアルキル基、炭素数1〜30のフッ素化アルキル基、又はステロイド骨格を有する炭素数17〜51の炭化水素基、炭素数2〜24のアルコキシ基を有するアルコキシフェニル基若しくはビシクロヘキサン骨格を有する炭素数12〜30の炭化水素基である。
RDは炭素数1〜3のアルキル基である。
REは炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基である。
fは1〜3の整数である。gは0〜2の整数である。但しf+g≦3である。
炭素数4〜30のアルキル基を有するシラン化合物として、例えば、
n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−n−ブトキシシシラン、n−ブチルトリ−sec−ブトキシシシラン、n−ブチルトリ−n−ペントキシシラン、n−ブチルトリ−sec−ブトキシシシラン、n−ブチルトリフェノキシシラン、n−ペンチルトリメトキシシラン、n−ペンチルトリエトキシシラン、n−ペンチルトリフェノキシシランヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−ドデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、2−(トリフルオロメチル)エチルトリメトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−プロピル)エチルトリメトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−ヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(パーフルオロ−n−オクチル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
3−コレスタニルトリメトキシシラン、3−コレスタニルトリエトキシシラン、3−コレスタニルトリ−n−プロポキシシラン、3−コレスタニルトリ−iso−プロポキシシラン、3−コレスタニルトリ−n−ブトキシシラン、3−コレスタニルトリ−sec−ブトキシシラン、3−コレステニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
4−ペントキシフェニルトリメトキシシラン、4−ペントキシフェニルトリエトキシシラン、4−へキシロキシフェニルトリメトキシシラン、4−オクチロキシフェニルトリメトキシシラン、4−ドデシルオキシフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
(RF)h(RG)iSi(ORH)4−h−i (a2−2)
上記式(a2−2)中、RFはエポキシ基を有する1価の基である。
RGは炭素数1〜3のアルキル基である。
RHは炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基である。hは1〜3の整数である。iは0〜2の整数である。但し、h+i≦3である。
で表される化合物である。
(RP)jSi(ORQ)4−j (a2−3)
上記式(a2−3)中、RPは炭素数1〜3のアルキル基又はフェニル基である。
RQは炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基である。jは0〜3の整数である。
上記式(a2−3)中のRQについては、上記式(a−1)中のRBについて上記したところと同様である。
jが0である化合物として、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−sec−プポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン等が挙げられる。
製造法1又は2によって、重合性炭素−炭素二重結合を含む基のほかに上記式(A1)で表されるをも有するポリオルガノシロキサン化合物(A)を製造する場合には、シラン化合物(a1)とともに、シラン化合物(a2−1)が使用される。この場合のシラン化合物(a2−1)の使用割合は、シラン化合物の全体に対して、60モル%以下とすることが好ましく、5モル%〜50モル%とすることがより好ましく、特に10モル%〜40モル%とすることが好ましい。
製造法1又は2においては、上記のシラン化合物のほかにシラン化合物(a2−3)を併用することが好ましい。その使用割合は、シラン化合物の全体に対して、60モル%以下とすることが好ましく、0モル%〜40モル%とすることがより好ましく、特に0モル%〜20モル%とすることが好ましい。
ポリオルガノシロキサン化合物(A)の製造を製造法3にて行う場合には、上記シラン化合物(a1)のほかにシラン化合物(a2−2)が使用される。このシラン化合物(a2−2)の使用割合は、シラン化合物の全体に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%〜90モル%とすることがより好ましく、特に30モル%〜70モル%とすることが好ましい。
ポリオルガノシロキサン化合物(A)の製造を製造法4にて行う場合には、その原料として使用されるシラン化合物は、上記シラン化合物(a2−2)を、シラン化合物の全体に対して、20モル%以上含むものであることが好ましく、40モル%含むものであることがより好ましい。
製造法3及び4においてはシラン化合物(a2−3)を使用しないことが好ましい。
ポリオルガノシロキサン化合物(A)、前駆ポリオルガノシロキサン(A’)又は前駆ポリオルガノシロキサン(A”)は、上記シラン化合物を、
ジカルボン酸及びアルコールの存在下に反応させる方法(製造法1)、又は
加水分解・縮合する方法(製造法2)
によって、それぞれ製造することができる。
以下、製造法1及び製造法2について順に説明する。
製造法1は、上記シラン化合物を、ジカルボン酸及びアルコールの存在下に反応させる方法である。
ここで使用されるジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、炭素数2〜4のアルキレン基に2つのカルボキシル基が結合してなる化合物、ベンゼンジカルボン酸などであることができる。具体的には例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を用いることが好ましい。特に好ましくはシュウ酸である。
ジカルボン酸の使用割合は、原料として使用するシラン化合物の有するアルコキシル基の合計1モルに対するカルボキシル基の量が、0.2モル〜2.0モルになる量とすることが好ましく、0.5モル〜1.5モルになる量とすることがより好ましい。
反応温度は1℃〜100℃とすることが好ましく、より好ましくは15℃〜80℃である。反応時間は0.5時間〜24時間とすることが好ましく、より好ましくは1時間〜8時間である。
製造法1においては、上記アルコール以外に他の溶媒は使用しないことが好ましい。
製造法2は、上記シラン化合物を、加水分解・縮合する方法である。
この加水分解・縮合反応は、シラン化合物と水とを、好ましくは触媒の存在下に、好ましくは適当な有機溶媒中で、反応させることにより行うことができる。
ここで使用される水の割合は、原料として使用するシラン化合物の有するアルコキシル基の合計1モルに対する量として、0.5モル〜2.5モルとすることが好ましい。
上記触媒としては、酸、塩基、金属化合物などを挙げることができる。このような触媒の具体例としては、酸として例えば塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸、蓚酸、マレイン酸などを挙げることができる。
有機塩基として例えばトリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン等の3級の有機アミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどを、それぞれ挙げることができる。
金属化合物として、例えばチタン化合物、ジルコニウム化合物などを挙げることができる。
上記有機溶媒としては、例えばアルコール、ケトン、アミド、エステル及びその他の非プロトン性化合物を挙げることができる。上記アルコールとしては、水酸基を1個有するアルコール、水酸基を複数個有するアルコール及び水酸基を複数個有するアルコールの部分エステルのいずれをも使用することができる。上記ケトンとしては、モノケトン及びβ−ジケトンを好ましく使用することができる。
水酸基を複数個有するアルコールとして例えばエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ペンタンジオール−2,4、2−メチルペンタンジオール−2,4、ヘキサンジオール−2,5、ヘプタンジオール−2,4、2−エチルヘキサンジオール−1,3、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等が挙げられ、
水酸基を複数個有するアルコールの部分エステルとして例えば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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。
上記β−ジケトンとして例えばアセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5−ヘプタンジオン、2,4−オクタンジオン、3,5−オクタンジオン、2,4−ノナンジオン、3,5−ノナンジオン、5−メチル−2,4−ヘキサンジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ヘプタンジオン等が挙げられ、
アミドとして例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピペリジン、N−ホルミルピロリジン、N−アセチルモルホリン、N−アセチルピペリジン、N−アセチルピロリジン等が挙げられる。
有機溶媒の使用割合としては、反応溶液中の有機溶媒以外の成分の合計質量が反応溶液の全量に占める割合として、1質量%〜90質量%となる割合とすることが好ましく、10質量%〜70質量%となる割合とすることがより好ましい。
触媒は、原料であるシラン化合物中又はシラン化合物を有機溶媒に溶解した溶液中に予め添加しておいてもよく、あるいは添加される水中に溶解又は分散させておいてもよい。
反応温度は1℃〜100℃とすることが好ましく、より好ましくは15℃〜80℃である。反応時間は0.5時間〜24時間とすることが好ましく、より好ましくは1時間〜8時間である。
ポリオルガノシロキサン化合物(A)の製造方法として製造法1又は2を採用する場合には、上記のようにしてポリオルガノシロキサン化合物(A)を得ることができる。
製造法3において用いられる特定カルボン酸2は、上記式(A1)で表される基及びカルボキシル基を有する化合物である。
製造法3において用いられる特定カルボン酸2としては、下記式(A1−C)で表されるカルボキシル基を有する化合物を挙げることができる。
特定カルボン酸の合成手順は特に限定されず、従来公知の方法を組み合わせて行うことができる。代表的な合成手順としては、例えば(1)フェノール骨格を有する化合物と、高級脂肪酸エステルのアルキル鎖部分をハロゲンで置換した化合物とを塩基性条件下で反応させ、フェノール骨格の水酸基とハロゲンで置換された炭素との結合を形成し、その後エステルを還元して特定カルボン酸とする方法、(2)フェノール骨格を有する化合物とエチレンカーボネートとを反応させて末端アルコール化合物を生成させ、その水酸基とハロゲン化ベンゼンスルホニルクロリドとを反応させて活性化し、その後活性化部分に水酸基を含む安息香酸メチルを反応させて、スルホニル部分の脱離とともに末端アルコール化合物の水酸基と置換基として水酸基を含む安息香酸メチルの水酸基との結合を生成させ、次いでエステルを還元して特定カルボン酸とする方法等が例示される。但し、特定カルボン酸の合成手順はこれらに限定されるものではない。
A1は炭素数1〜30の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくはアルコキシル基で置換されていてもよい炭素数3〜10のシクロアルキル基又はステロイド骨格を有する炭素数17〜51の炭化水素基である。但し、上記アルキル基及びアルコキシ基の水素原子の一部又は全部がシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基等の置換基で置換されていてもよい。
L0は単結合、−O−、−COO−又は−OCO−である。
L1は単結合、メチレン基、炭素数2〜20のアルキレン基、フェニレン基、ビフェニレン基、シクロへキシレン基、ビシクロへキシレン基又は下記式(L1−1)若しくは(L1−2)で表される基である。
Zはポリオルガノシロキサン化合物(A)中のエポキシ基と反応して結合基を形成しうる1価の有機基である。
但し、L1が単結合であるときにはL0は単結合である。
及び適当な有機溶媒の存在下で行われる。
前駆ポリオルガノシロキサン(A’)とカルボン酸との反応において使用される触媒としては、例えば有機塩基を好適に使用することができるほか、エポキシ化合物と酸無水物との反応を促進するいわゆる硬化促進剤を本反応における触媒として使用することができる。上記有機塩基としては例えば1級又は2級の有機アミン、3級有機アミン、4級有機アミン塩等が挙げられる。
上記硬化促進剤としては例えば3級アミン(ただし有機塩基としての3級有機アミンは除く)、イミダゾール誘導体、有機リン化合物、4級ホスフォニウム塩、ジアザビシクロアルケン、有機金属化合物、ハロゲン化4級アンモニウム、金属ハロゲン化合物、潜在性硬化促進剤等が挙げられる。上記潜在性硬化促進剤等としては、例えば高融点分散型潜在性硬化促進剤(例えばアミン付加型促進剤など)、マイクロカプセル型潜在性硬化促進剤、アミン塩型潜在性硬化剤促進剤、高温解離型の熱カチオン重合型潜在性硬化促進剤等が挙げられる。
上記3級有機アミンとして例えばトリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。
上記4級有機アミン塩として例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
上記3級アミン(ただし有機塩基としての3級有機アミンは除く)として例えばベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、シクロヘキシルジメチルアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
上記イミダゾール誘導体として例えば2−メチルイミダゾール、2−n−ヘプチルイミダゾール、2−n−ウンデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−n−ウンデシルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジ(ヒドロキシメチル)イミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−フェニル−4,5−ジ〔(2’−シアノエトキシ)メチル〕イミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−n−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、1−(2−シアノエチル)−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾリウムトリメリテート、2,4−ジアミノ−6−〔2’−メチルイミダゾリル−(1’)〕エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−n−ウンデシルイミダゾリル)エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−〔2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)〕エチル−s−トリアジン、2−メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−〔2’−メチルイミダゾリル−(1’)〕エチル−s−トリアジンのイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。
上記4級ホスフォニウム塩として例えばベンジルトリフェニルフォスフォニウムクロライド、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムブロマイド、メチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド、エチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド、n−ブチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド、テトラフェニルフォスフォニウムブロマイド、エチルトリフェニルフォスフォニウムヨーダイド、エチルトリフェニルフォスフォニウムアセテート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムo,o−ジエチルフォスフォロジチオネート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムベンゾトリアゾレート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムテトラフルオロボレート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルフォスフォニウムテトラフェニルボレートなどを;
上記ジアザビシクロアルケンとして例えば1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、その有機酸塩等が挙げられる。
上記有機金属化合物として例えばオクチル酸亜鉛、アクチル酸錫、アルミニウムアセチルアセトン錯体等が挙げられる。
上記ハロゲン化4級アンモニウムとして例えばテトラエチルアンモニウムブロミド、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラ−n−ブチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。
上記金属ハロゲン化合物として例えば三フッ化ホウ素、ホウ酸トリフェニルの如きホウ素化合物;塩化亜鉛、塩化第二スズ等が挙げられる。
上記高融点分散型潜在性硬化促進剤として例えばジシアンジアミド又はアミンとエポキシ樹脂との付加物等が挙げられる。
上記マイクロカプセル型潜在性硬化促進剤として例えば上記イミダゾール誘導体、有機リン化合物、4級ホスフォニウム塩などの硬化促進剤の表面をポリマーで被覆した潜在性硬化促進剤等が挙げられる。
上記高温解離型の熱カチオン重合型潜在性硬化促進剤として例えばルイス酸塩、ブレンステッド酸塩等が挙げられる。
これらのうち、4級有機アミン塩又はハロゲン化4級アンモニウムを使用することが好ましい。
触媒の使用割合は、前駆ポリオルガノシロキサン(A’)の100質量部に対して、好ましくは0.01質量部〜100質量部であり、より好ましくは0.1質量部〜20質量部である。
上記エーテルとして例えばエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられ、
上記エステルとして例えば酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル等が挙げられ、
上記アミドとして例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピペリジン、N−ホルミルピロリジン、N−アセチルモルホリン、N−アセチルピペリジン、N−アセチルピロリジン等が挙げられ、
上記アミドとして例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピペリジン、N−ホルミルピロリジン、N−アセチルモルホリン、N−アセチルピペリジン、N−アセチルピロリジン等が挙げられ、
上記アルコールとして例えば1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、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−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル等が挙げられる。
有機溶媒の使用割合は、反応溶液中の有機溶媒以外の成分の合計質量が反応溶液の全量に占める割合として、0.1質量%〜50質量%となる割合とすることが好ましく、5質量%〜50質量%となる割合とすることがより好ましい。
前駆ポリオルガノシロキサン(A’)とカルボン酸との反応は、好ましくは0℃〜200℃、より好ましくは50℃〜150℃の温度において、好ましくは0.1時間〜50時間、より好ましくは0.5時間〜20時間行われる。
製造法(4)において用いられる特定カルボン酸1は、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及びカルボキシル基を有する化合物である。特定カルボン酸1の有する重合性炭素−炭素二重結合を含む基については、ポリオルガノシロキサン化合物(A)が有する重合性炭素−炭素二重結合を含む基について上記に説明したところと同様である。
製造法4において用いられる特定カルボン酸1としては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−エチルアクリル酸、α−n−プロピルアクリル酸、α−n−ブチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などを挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を用いることができる。
製造法4においては、カルボン酸として、特定カルボン酸1のみを用いてもよく、あるいは特定カルボン酸1とともに、上記特定カルボン酸2のみを用いてもよく、あるいはそれらを併用してもよい。
カルボン酸の合計の使用割合としては、前駆ポリオルガノシロキサン(A”)の有するエポキシ基の1モルに対して、好ましくは0.1モル〜0.9モル、より好ましくは0.2モル〜0.7モル、さらに好ましくは0.3モル〜0.5モルである。
特定カルボン酸1の使用割合としては、全カルボン酸に対して、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上である。
特定カルボン酸2の使用割合としては、全カルボン酸に対して、好ましくは50モル%以下、より好ましくは1モル%〜30モル%、さらに好ましくは5モル%〜10モル%である。
製造法4における前駆ポリオルガノシロキサン(A”)とカルボン酸との反応は、前駆ポリオルガノシロキサン(A”)と上記カルボン酸とを使用するほかは、製造法3における前駆ポリオルガノシロキサン(A’)とカルボン酸との反応として上記したところと同様にして実施することができる。
以上のようにして本発明におけるポリオルガノシロキサン化合物(A)を得ることができる。
他の重合体は、液晶配向剤(A)の溶液特性及び得られる液晶表示素子の電気特性をより改善するために使用できる。他の重合体としては、例えば
ポリアミック酸及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも1種の重合体(重合体(B));
下記式(a1)で表されるポリオルガノシロキサン、その加水分解物及びその加水分解物の縮合物よりなる群から選択される少なくとも1種(以下、「他のポリオルガノシロキサン」と称することがある);
ポリアミック酸エステル、ポリエステル、ポリアミド、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。
重合体(B)はポリアミック酸及び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。以下、ポリアミック酸、ポリイミドについて詳述する。
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化合物とを反応させることにより得られる。
ポリイミドは、上記ポリアミック酸の有するアミック酸構造を脱水閉環してイミド化することにより製造できる。ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有しているアミック酸構造の全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している部分イミド化物であってもよい。
液晶配向剤(A)は、ポリオルガノシロキサン化合物(A)以外にも他のポリオルガノシロキサンを含んでいてもよい。他のポリオルガノシロキサンは、上記式(5)で表されるポリオルガノシロキサン、その加水分解物及びその加水分解物の縮合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、液晶配向剤(A)が他のポリオルガノシロキサンを含む場合、他のポリオルガノシロキサンの大部分は、ポリオルガノシロキサン化合物(A)とは独立して存在しているもの、その一部はポリオルガノシロキサン化合物(A)との縮合物として存在していても良い。
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、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ラウリル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基等;
炭素数1〜16のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基等;
炭素数6〜20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。
メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール等のモノアルコール化合物;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ペンタンジオール−2,4、2−メチルペンタンジオール−2,4、ヘキサンジオール−2,5、ヘプタンジオール−2,4、2−エチルヘキサンジオール−1,3、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール化合物;
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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール化合物の部分エーテル等が挙げられる。
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン等のモノケトン化合物;
アセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5−ヘプタンジオン、2,4−オクタンジオン等のβ−ジケトン化合物等が挙げられる。
トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム等のトリアルコキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム;ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム等のジアルコキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム;モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム等のモノアルコキシ・トリル(アセチルアセトナート)ジルコニウム;テトラキス(アセチルアセトナート)ジルコニウム;トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム等のトリアルコキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム;ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム等のジアルコキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム;モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム等のモノアルコキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム;テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム;モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム等の2種以上のキレート配位子を含むジルコニウム化合物などのジルコニウムキレート化合物;
トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等のアルミニウムキレート化合物等が挙げられる。
液晶配向剤(A)は本発明の効果を損なわない限り、硬化剤、硬化触媒、硬化促進剤、分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する化合物(以下、「エポキシ化合物」と称することがある)、官能性シラン化合物、界面活性剤等のその他の成分を含有してもよい。
硬化剤及び硬化触媒は、ポリオルガノシロキサン化合物(A)の架橋反応をより強固にする目的で液晶配向剤(A)に含ませることができる。硬化促進剤は、硬化剤の司る硬化反応を促進する目的で液晶配向剤(A)に含ませることができる。
上記エポキシ化合物は、形成される液晶配向膜の基板表面に対する接着性を向上させる観点から、液晶配向剤(A)に含ませることができる。
官能性シラン化合物は、得られる液晶配向膜の基板との接着性を向上する目的で使用することができる。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、3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられ、さらに特開昭63−291922号公報に記載されているテトラカルボン酸二無水物とアミノ基を有するシラン化合物との反応物等が挙げられる。
界面活性剤としては、例えばノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン界面活性剤、ポリアルキレンオキシド界面活性剤、含フッ素界面活性剤等が挙げられる。
液晶配向剤(A)は、上述の通り、[A]重合体成分を必須成分として含有し、必要に応じてその他の任意成分を含有できるが、好ましくは各成分が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。
カラム:東ソー製、TSKgelGRCXLII
溶媒:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm2
なお、以下の実施例において用いた原料化合物及び重合体の必要量は、下記の合成例に示す合成スケールでの原料化合物及び重合体の合成を必要に応じて繰り返すことにより確保した。
[特定カルボン酸1の合成]
下記反応スキームに従い特定カルボン酸1を合成した。
冷却管を備えた500mLの三口フラスコに4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェニル6.3g、11−ブロモウンデカン酸メチル10g、炭酸カリウム14.2g、N,N−ジメチルホルムアミド200mLを加え、160℃で5時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を水500mLに投入し、混合撹拌した。析出した白色固体をろ別し、水で更に洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、化合物1を11g得た。
次に、冷却管を備えた200mLの三口フラスコに、化合物1を10g、水酸化リチウム・1水和物1.6g、メタノール30mL、水15mLを加え、80℃で4時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を撹拌した状態で、希塩酸を反応溶液にゆっくり滴下した。析出固体をろ過し、水、エタノールの順で洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、特定カルボン酸1を8g得た。
下記反応スキームに従い特定カルボン酸2を合成した。
冷却管を備えた500mLの三口フラスコに4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェニル15g、エチレンカーボネート13.5g、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)2.5g、N,N−ジメチルホルムアミド300mLを加え、150℃で9時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を酢酸エチル300mL、1N−水酸化ナトリウム水溶液100mLの混合溶液で分液洗浄した。有機層を抽出した後、更に1N−水酸化ナトリウム水溶液100mL、水100mLの順で分液洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、有機溶媒を留去した。得られた固体を真空乾燥後、エタノール100mL/ヘキサン250mLで再結晶することにより、化合物2を13.1g得た。
冷却管、滴下漏斗を備えた200mLの三口フラスコに化合物2を12g、4−クロロベンゼンスルホニルクロリド12.7g、脱水塩化メチレン60mLを加え混合した。氷浴で反応溶液を冷却した状態で、トリエチルアミン6.6gの脱水塩化メチレン10mL溶液を10分かけて滴下した。氷浴状態のまま、30分撹拌し、室温に戻して更に6時間撹拌した。反応溶液にクロロホルム150mLを加え、水100mLで4回分液洗浄を行った。抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、有機溶媒を留去した。得られた固体をエタノールで洗浄することで化合物3を16.1g得た。
冷却管を備えた300mLの三口フラスコに化合物3を15g、4−ヒドロキシ安息香酸メチル11g、炭酸カリウム12.5g、N,N−ジメチルホルムアミド180mLを加え、80℃で9時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。応溶液を水500mLに投入し、混合撹拌した。析出した白色固体をろ別し、エタノールで更に洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、化合物4を10g得た。
冷却管を備えた100mLの三口フラスコに、化合物4を9.5g、水酸化リチウム・1水和物1.6g、メタノール30mL、テトラヒドロフラン15mL、水15mLを加え、80℃で4時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を撹拌した状態で、希塩酸を反応溶液にゆっくり滴下した。析出固体をろ過し、水、エタノールの順で洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、特定カルボン酸2を9g得た。
下記反応スキームに従い特定カルボン酸3を合成した。
合成例1において、4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェニルの代わりに2、3、5、6−テトラフルオロ−4−(ペンタフルオロフェニル)フェノールを10.7g用いることで化合物5を13.7g得た。
合成例2において、化合物1の代わりに化合物5を13.5g用いることで、特定カルボン酸3を11.2g得た。
下記反応スキームに従い特定カルボン酸4を合成した。
合成例3において、4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェニルの代わりに2、3、5、6−テトラフルオロ−4−(ペンタフルオロフェニル)フェノールを25.5g用いることで、化合物6を23.1g得た。
合成例4において化合物2の代わりに化合物6を18.9g用いることで、化合物7を24.1g得た。
合成例5において化合物3の代わりに化合物7を20g用いることで、化合物8を15.4g得た。
合成例6において化合物4の代わりに化合物8を13g用いることで、特定カルボン酸4を11.4g得た。
下記反応スキームに従い特定カルボン酸5を合成した。
特定カルボン酸1の合成と同様にしてメチレン基の数を10から5へ変更した特定カルボン酸5を15g合成した。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸6を合成した。
冷却管を備えた500mLの三口フラスコに2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4’−プロピル−4−ヒドロキシビフェニル10.1g、11−ブロモウンデカン酸メチル10g、炭酸カリウム14.2g、N,N−ジメチルホルムアミド200mLを加え、160℃で5時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を水500mLに投入し、混合撹拌した。析出した白色固体をろ別し、水で更に洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、化合物9を10.8g得た。
次に、冷却管を備えた200mLの三口フラスコに、化合物9を10g、水酸化リチウム・1水和物1.6g、メタノール30mL、水15mLを加え、80℃で4時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を撹拌した状態で、希塩酸を反応溶液にゆっくり滴下した。析出固体をろ過し、水、エタノールの順で洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、特定カルボン酸6を6g得た。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸7を合成した。
出発化合物(2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4’−プロピル−4−ヒドロキシビフェニル)10.1gを上記反応スキームに記載の化合物(2,3−ジフルオロ−4−(4−プロピル−シクロヘキシル)フェノール)9.1gに変えたこと以外は、上記特定カルボン酸6の合成と同様にして特定カルボン酸7を5.9g得た。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸8を合成した。
出発化合物(2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4’−プロピル−4−ヒドロキシビフェニル)10.1gを上記反応スキームに記載の化合物(2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4−プロピル−4”−ヒドロキシターフェニル)12.9gに変えたこと以外は、上記特定カルボン酸6の合成と同様にして特定カルボン酸8を7.1g得た。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸9を合成した。
出発化合物(2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4’−プロピル−4−ヒドロキシビフェニル)10.1gを上記反応スキームに記載の化合物(2,3−ジフルオロ−4−(4−プロピルシクロヘキシルメトキシ)フェノール)10.2gに変えたこと以外は、上記特定カルボン酸6の合成と同様にして特定カルボン酸9を6.5g得た。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸10を合成した。
出発化合物(2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4’−プロピル−4−ヒドロキシビフェニル)10.1gを上記反応スキームに記載の化合物(2,3−ジフルオロ−4’−(4−プロピルフェニルエチル)ビフェニル)12.6gに変えたこと以外は、上記特定カルボン酸6の合成と同様にして特定カルボン酸10を7.2g得た。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸11を合成した。
出発化合物(2,2’,3,3’−テトラフルオロ−4’−プロピル−4−ヒドロキシビフェニル)10.1gを上記反応スキームに記載の化合物14.2gに変えたこと以外は、上記特定カルボン酸6の合成と同様にして特定カルボン酸11を7.6g得た。
下記反応スキームに従い、特定カルボン酸12を合成した。
冷却管を備えた500mLの三口フラスコに、4−[ジフルオロ(4−ペンチルシクロヘキシル)メトキシ]−2,3−ジフルオロフェノール12.5g、11−ブロモウンデカン酸メチル10g、炭酸カリウム14.2g、N,N−ジメチルホルムアミド200mLを加え、160℃で5時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を水500mLに投入し、混合撹拌した。析出した白色固体をろ別し、水でさらに洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、化合物10を14.8g得た。
次に、冷却管を備えた200mLの三口フラスコに、化合物10を10g、水酸化リチウム・1水和物1.6g、メタノール30mL、水15mLを加え、80℃で4時間加熱撹拌した。TLCで反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。反応溶液を撹拌した状態で、希塩酸を反応溶液にゆっくり滴下した。析出固体をろ過し、水、エタノールの順で洗浄した。得られた固体を80℃で真空乾燥することで、特定カルボン酸12を6g得た。
[加水分解縮合反応]
[合成例S−1]
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(ECETS)100.0g、メチルイソブチルケトン500g及びトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水100gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、還流下で混合しつつ、80℃で6時間反応させた。反応終了後、有機層を取り出し、0.2質量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄したのち、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−1を粘調な透明液体として得た。
このエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンについて、1H−NMR分析を行なったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にエポキシ基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。ここで得られたエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−1の重量平均分子量(Mw)はMw=2,200であり、エポキシ当量は186g/モルであった。
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、加水分解性シラン化合物として2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(ECETS)73.9及びγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(GMPTS)24.8g(ECETS:GMPTS=75:25(モル比))並びに溶媒としてメチルイソブチルケトン500g及び触媒としてトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水100gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、還流下で撹拌しつつ、80℃で6時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、0.2質量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、エポキシ基を有する加水分解縮合物である粘調な透明液体S−2を得た。
この加水分解縮合物について1H−NMR分析を行なったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にエポキシ基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。ここで得られたエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−2の重量平均分子量(Mw)はMw=2,900であった。
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、加水分解性シラン化合物として2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(ECETS)123.2g及びγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(GMPTS)124.2g(ECETS:GMPTS=50:50(モル比))並びに溶媒としてメチルイソブチルケトン1250g及び触媒としてトリエチルアミン25.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水250gを滴下漏斗より45分かけて滴下した後、還流下で撹拌しつつ、80℃で6時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、0.2質量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、エポキシ基を有する加水分解縮合物である粘調な透明液体S−3を得た。
この加水分解縮合物について1H−NMR分析を行なったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にエポキシ基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。ここで得られたエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−3の重量平均分子量(Mw)はMw=3,200であった。
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、加水分解性シラン化合物として2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(ECETS)88.7及びγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(GMPTS)9.93g(ECETS:GMPTS=90:10(モル比))並びに溶媒としてメチルイソブチルケトン500g及び触媒としてトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水100gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、還流下で撹拌しつつ、80℃で6時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、0.2質量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、エポキシ基を有する加水分解縮合物である粘調な透明液体S−4を得た。
この加水分解縮合物について1H−NMR分析を行なったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にエポキシ基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。ここで得られたエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−4の重量平均分子量(Mw)はMw=2,700であった。
[合成例A−1]
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−1で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−1を9.8g、メチルイソブチルケトン28g、上記合成例2で得た特定カルボン酸1を5.0g、上記式(5)で表される化合物の一つとして例示した式(5−5)で表される4−オクチルオキシ安息香酸(プレチルト成分1)3.3g及びUCAT 18X(サンアプロ社の4級アミン塩)0.20gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して溶液を得、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン化合物A−1を白色粉末として14.5g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−1のMwは6,500であった。
4−オクチルオキシ安息香酸の代わりに上記式(5)で表される化合物の一つとして例示した式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)を3.6g用いたこと以外は合成例A−1と同様に操作して、ポリオルガノシロキサン化合物A−2の白色粉末を13.4g得た。A−2のMwは7,900であった。
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−1で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−1を9.8g、メチルイソブチルケトン28g、上記合成例2で得た特定カルボン酸1を8.0g、上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)1.4g及びUCAT 18X(サンアプロ製の4級アミン塩)0.20gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン化合物A−3を白色粉末として13.9g得た。A−3のMwは8,900であった。
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−1で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−1を9.8g、メチルイソブチルケトン28g、上記合成例2で得た特定カルボン酸1を2.0g、上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)5.8g及びUCAT 18X(サンアプロ製の4級アミン塩)0.20gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して溶液を得、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン化合物A−4を白色粉末として13.4g得た。A−4のMwは7,600であった。
特定カルボン酸1の代わりに合成例8で得た特定カルボン酸3を6.8g用いたこと以外は合成例A−1と同様に操作して、ポリオルガノシロキサン化合物A−5の白色粉末を14.7g得た。A−5のMwは8,100であった。
(アクリロイル基を有するシルセスキオキサン)
AC−SQ:「AC−SQ TA−100」、東亞合成製
[アクリロイル基を有するシルセスキオキサンと求核性化合物(チオール)との反応]
撹拌機及び温度計を備えた500mLの三口フラスコに、アクリロイル基を有するシルセスキオキサンであるAC−SQ TA−100(東亞合成製)165.0g、求核性化合物としてn−ドデシル−1−チオール(DT)40.5g(AC−SQのアクリロイル基、溶媒としてアセトニトリル160mL及び触媒としてトリエチルアミン22.3gを仕込み、50℃に昇温して90分攪拌し、反応を実施した。反応終了後、有機層を取り出し、0.2質量%硝酸アンモニウム水溶液によって洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒及び触媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサンA−6を粘調な透明液体として205.0gを得た。このポリオルガノシロキサンA−6につき、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは5,900であった。
[エポキシ基を有する加水分解縮合物とカルボン酸との反応]
200mLの三口フラスコに、合成例S−2で得たエポキシ基を有する加水分解縮合物S−2を80g仕込み、溶媒としてメチルイソブチルケトン25.0g、カルボン酸として4−オクチロキシ安息香酸(プレチルト成分1)33.8g及び触媒としてUCAT 18X(サンアプロ製のエポキシ化合物の硬化促進剤)1.0gを仕込み、100℃で48時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を3回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサンA−7を100.2g得た。このポリオルガノシロキサンA−7につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは7,100であった。
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−1で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−1を9.8g、メチルイソブチルケトン28g、上記合成例2で得た特定カルボン酸1を8.0g、上記式(5−6)で表されるコハク酸5ξ−コレスタン−3−イル(プレチルト成分3)2.6g及びUCAT 18X(サンアプロ製の4級アミン塩)0.20gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン化合物A−8を白色粉末として15.5g得た。A−10のMwは9,200であった。
200mLの三口フラスコに、合成例S−2で得たエポキシ基を有する加水分解縮合物S−2を80g仕込み、溶媒としてメチルイソブチルケトン25.0g、特定カルボン酸1を42.7g及び触媒としてUCAT 18X(サンアプロ製のエポキシ化合物の硬化促進剤)0.8gを仕込み、100℃で48時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を3回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサンA−9を98.2g得た。このポリオルガノシロキサンA−9につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは8,100であった。
200mLの三口フラスコに、合成例S−2で得たエポキシ基を有する加水分解縮合物S−2を80g仕込み、溶媒としてメチルイソブチルケトン25.0g、特定カルボン酸1を42.7g、4−オクチロキシ安息香酸(プレチルト成分1)28.2g及び触媒としてUCAT 18X(サンアプロ製のエポキシ化合物の硬化促進剤)1.7gを仕込み、100℃で48時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を3回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサンA−10を125.7g得た。このポリオルガノシロキサンA−10につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは10,200であった。
4−オクチロキシ安息香酸(プレチルト成分1)28.2gの代わりに上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)30.9gを用いた以外は合成例A−10と同様にしてポリオルガノシロキサンA−11を128.5g得た。このポリオルガノシロキサンA−11につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは11,500であった。
200mLの三口フラスコに、合成例S−3で得たエポキシ基を有する加水分解縮合物S−3を60g仕込み、溶媒としてメチルイソブチルケトン20.0g、特定カルボン酸2を20.1g及び触媒としてUCAT 18X(サンアプロ製のエポキシ化合物の硬化促進剤)0.5gを仕込み、100℃で48時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を3回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサンA−12を56.8g得た。このポリオルガノシロキサンA−12につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは8,600であった。
200mLの三口フラスコに、合成例S−3で得たエポキシ基を有する加水分解縮合物S−3を60g仕込み、溶媒としてメチルイソブチルケトン20.0g、特定カルボン酸4を11.1g、上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)12.3g及び触媒としてUCAT 18X(サンアプロ製のエポキシ化合物の硬化促進剤)0.6gを仕込み、100℃で48時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を3回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサンA−13を55.9g得た。このポリオルガノシロキサンA−13につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは8,300であった。
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−4で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−4を10g、メチルイソブチルケトン20g、上記合成例13で得た特定カルボン酸5を4.35g及びUCAT 18X(サンアプロ製の4級アミン塩)0.10gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して溶液を得、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン化合物A−14を白色粉末として10.9g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−14のMwは6,400であった。
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−4で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−4を10g、メチルイソブチルケトン20g、上記合成例13で得た特定カルボン酸5を6.95g、上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)1.54g及びUCAT 18X(サンアプロ製の4級アミン塩)0.20gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して溶液を得、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することによりポリオルガノシロキサン化合物A−15を白色粉末として13.7g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−15のMwは7,700であった。
上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸1.54gの代わりに上記式(5−6)で表されるコハク酸5ξ−コレスタン−3−イル(プレチルト成分3)2.75gを用いた以外は合成例A−15と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−16を白色粉末として15.1g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−16のMwは8,200であった。
100mLの三口フラスコに、上記合成例S−4で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンS−4を10g、メチルイソブチルケトン20g、上記合成例8で得た特定カルボン酸3を7.26g、4−オクチロキシ安息香酸(プレチルト成分1)3.52g及びUCAT 18X(サンアプロ製の4級アミン塩)0.20gを仕込み、80℃で12時間撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、沈殿物を酢酸エチルに溶解して溶液を得、この溶液を3回水洗した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン化合物A−17を白色粉末として15.8g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−17のMwは9,100であった。
4−オクチロキシ安息香酸(プレチルト成分1)3.52gの代わりに、上記式(5−7)で表される4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸(プレチルト成分2)3.86gを用いた以外は合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−18を白色粉末として15.4g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−18のMwは8,900であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例15で得た特定カルボン酸6を6.17g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−19を白色粉末として15.5g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−19のMwは9,100であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例16で得た特定カルボン酸7を5.78g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−20を白色粉末として15.3g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−20のMwは9,000であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例17で得た特定カルボン酸8を7.18g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−21を白色粉末として15.6g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−21のMwは9,300であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例18で得た特定カルボン酸9を6.18g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−22を白色粉末として15.2g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−22のMwは8,900であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例19で得た特定カルボン酸10を7.07g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−23を白色粉末として15.8g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−23のMwは9,500であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例20で得た特定カルボン酸11を8.39g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−24を白色粉末として15.6g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−24のMwは9,200であった。
特定カルボン酸3 7.26gの代わりに、上記合成例22で得た特定カルボン酸12を7.02g用いた以外は、合成例A−17と同様にしてポリオルガノシロキサン化合物A−25を白色粉末として15.5g得た。ポリオルガノシロキサン化合物A−19のMwは9,100であった。
プレチルト成分1:4−オクチロキシ安息香酸
プレチルト成分2:4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸
プレチルト成分3:コハク酸5ξ−コレスタン−3−イル
[合成例P−1]
1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物19.61g(0.1モル)と4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル21.23g(0.1モル)とをN−メチル−2−ピロリドン367.6gに溶解し、室温で6時間反応させた。次いで、反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈澱させた。沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥することにより、ポリアミック酸PA−1を35g得た。
テトラカルボン酸二無水物としての2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物 18.85g、ジアミン化合物としての下記式(G−4)で表されるジアミン8.84g及びp−フェニレンアミン7.31gをN−メチル−2−ピロリドン140gに溶解させ、60℃で4時間反応させた。この重合液の粘度を測定したところ、2,150mPa・sであった。反応溶液を大過剰のメチルアルコール中に注いで反応生成物を沈澱させた。その後、メチルアルコールで洗浄し、減圧下40℃で24時間乾燥させることによりポリアミック酸を得た。得られたポリアミック酸を全てN−メチル−2−ピロリドン465gに再溶解させ、ピリジン6.65g及び無水酢酸8.59gを添加し110℃で4時間脱水閉環させ、上記と同様にして沈殿、洗浄、減圧乾燥を行い、イミド化率50%のポリイミドPI−1を23.1g得た。
テトラカルボン酸二無水物としての2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物 24.94g、ジアミン化合物としての下記式(G−5)で表されるジアミン11.24g及び3,5−ジアミノ安息香酸13.82gをN−メチル−2−ピロリドン200gに溶解させ、60℃で4時間反応させた。この重合液の粘度を測定したところ、1,400mPa・sであった。反応溶液を大過剰のメチルアルコール中に注いで反応生成物を沈澱させた。その後、メチルアルコールで洗浄し、減圧下40℃で24時間乾燥させることによりポリアミック酸を得た。得られたポリアミック酸を全てN−メチル−2−ピロリドン450gに再溶解させ、ピリジン13.20g及び無水酢酸17.04gを添加し110℃で4時間脱水閉環させ、上記と同様にして沈殿、洗浄、減圧乾燥を行い、イミド化率69%のポリイミドPI−2を27.8g得た。
テトラカルボン酸二無水物としての2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物 23.06g、ジアミン化合物としての3,5−ジアミノ安息香酸11.01g、上記式(G−4)で表されるジアミン10.81g及び上記式(G−5)で表されるジアミン5.12gをN−メチル−2−ピロリドン200gに溶解させ、60℃で4時間反応させた。この重合液の粘度を測定したところ、1,300mPa・sであった。反応溶液を大過剰のメチルアルコール中に注いで反応生成物を沈澱させた。その後、メチルアルコールで洗浄し、減圧下40℃で24時間乾燥させることによりポリアミック酸を得た。得られたポリアミック酸を全てN−メチル−2−ピロリドン450gに再溶解させ、ピリジン8.14g及び無水酢酸10.50gを添加し110℃で4時間脱水閉環させ、上記と同様にして沈殿、洗浄、減圧乾燥を行い、イミド化率55%のポリイミドPI−3を30.5g得た。
[実施例1]
他の重合体として、上記合成例P−1で得たポリアミック酸PA−1を含有する溶液を、これに含有されるポリアミック酸PA−1に換算して100質量部に相当する量をとり、ここに上記ポリオルガノシロキサン化合物A−1を5質量部、上記ポリオルガノシロキサン化合物A−6を5質量部それぞれ加え、さらにN−メチル−2−ピロリドン及びブチルセロソルブを加えて、溶媒組成がN−メチル−2−ピロリドン:ブチルセロソルブ=50:50(質量比)、固形分濃度が3.5質量%の溶液とした。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより、液晶配向剤E−1を調製した。
<液晶セルの製造と評価>
上記で調製した液晶配向剤を用いて、下記のように透明電極のパターン(2種類)及び紫外線照射量(3水準)を変えて、計6個の液晶表示素子を製造し、評価した。
上記調製した液晶配向剤E−1を、ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面上にスピンナーを用いて塗布し、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、窒素に置換したオーブン中、200℃で1時間加熱して膜厚0.08μmの塗膜(液晶配向膜)を形成した。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)作成した。
この塗膜に対し、レーヨン布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロール回転数400rpm、ステージ移動速度3cm/秒、毛足押しこみ長さ0.1mmでラビング処理を行った。その後、超純水中で1分間超音波洗浄を行ない、次いで100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより、液晶配向膜を有する基板を得た。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。
次に、上記一対の基板の片方の液晶配向膜を有する外縁に、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。
上記の操作を繰り返し行い、パターンなし透明電極を有する液晶セルを3個製造した。そのうちの1個はそのまま後述のプレチルト角の評価に用いた。残りの2個の液晶セルについては、それぞれ下記の方法によりITO電極間に電圧を印加した状態で光照射した後にプレチルト角及び電圧保持率の評価に供した。
上記で得た液晶セルのうちの2個について、それぞれITO電極間に周波数60Hzの交流10Vを印加し、液晶が駆動している状態で、光源にメタルハライドランプを使用した紫外腺照射装置を用いて、紫外線を10,000J/m2又は100,000J/m2の照射量にて照射した。なおこの照射量は、波長365nm基準で計測される光量計を用いて計測した値である。
上記で製造した各液晶セルについて、それぞれ非特許文献2(T.J.Scheffer et.al.,J.Appl.Phys. vo.48,p.1783(1977))及び非特許文献3(F.Nakano et.al.,JPN.J.Appl.Phys. vo.19,p.2013(1980))に記載の方法に準拠してHe−Neレーザー光を用いる結晶回転法により測定した液晶分子の基板面からの傾き角の値をプレチルト角とした。
光未照射の液晶セル、照射量10,000J/m2の液晶セル及び照射量100,000J/m2の液晶セルのそれぞれのプレチルト角を表2に示した。
上記で製造した各液晶セルに対し、23℃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測定した。測定装置としては東陽テクニカ製、VHR−1を使用した。
照射量10,000J/m2の液晶セル及び照射量10,000J/m2の液晶セルのそれぞれの電圧保持率を表2に示した。
上記調製した液晶配向剤E−1を、図1に示すスリット状にパターニングされ、複数の領域に区画されたITO電極をそれぞれ有するガラス基板A及びBの各電極面上にスピンコート法により塗布し、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、窒素に置換したオーブン中、200℃で1時間加熱して膜厚0.08μmの塗膜(液晶配向膜)を形成した。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。
次いで、上記一対の基板の片方の液晶配向膜を有する外縁に、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、接着剤を硬化した。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。
上記の操作を繰り返し行い、パターニングされた透明電極を有する液晶セルを3個製造した。そのうちの1個はそのまま後述の応答速度の評価に供した。残りの2個の液晶セルについては、上記パターンなし透明電極を有する液晶セルの製造におけるのと同様の方法により、導電膜間に電圧を印加した状態で10,000J/m2又は100,000J/m2の照射量にて光照射した後に応答速度の評価に供した。
なお、ここで用いた電極のパターンは、PSAモードにおける電極パターンと同種のパターンである。
上記で製造した各液晶セルにつき、先ず電圧を印加せずに可視光ランプを照射して液晶セルを透過した光の輝度をフォトマルチメーターにて測定し、この値を相対透過率0%とした。次に液晶セルの電極間に交流60Vを5秒間印加したときの透過率を上記と同様にして測定し、この値を相対透過率100%とした。
このとき各液晶セルに対して交流60Vを印加したときに、相対透過率が10%から90%に移行するまでの時間を測定し、この時間を応答速度と定義して評価した。
光未照射の液晶セル、照射量10,000J/m2の液晶セル及び照射量100,000J/m2の液晶セルのそれぞれの応答速度を表2に示した。
上記調製した液晶配向剤を用い、図2に示すフィッシュボーン状にパターニングされたITO電極をそれぞれ有するガラス基板A及びBを使用した他は、上記パターニングされた透明電極を有する液晶セルの製造(1)と同様にして、光未照射の液晶セル、照射量10,000J/m2の液晶セル及び照射量100,000J/m2の液晶セルを製造し、それぞれ上記と同様にして応答速度の評価に供した。評価結果は表2に示した。
上記実施例1において、重合体(B)及びポリオルガノシロキサン化合物(A)(成分1及び必要に応じて成分2)の種類及び配合量をそれぞれ表2に記載の通りとした以外は、実施例1と同様にして液晶配向剤を調製し、この液晶配向剤を用いて各種液晶セルを製造して評価した。評価結果を表2に示す。
従って、本発明の方法によれば、PSAモードのメリットを少ない光照射量で実現することが可能で、かつ、従来のPSAモード液晶表示素子に比べて液晶応答速度が速い液晶表示素子を製造することができる。
2:スリット部
3:遮光膜
Claims (5)
- (1)[A]同一又は異なる重合体中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び下記式(A1)で表される基を有する重合体成分を含有する液晶配向剤を用い、導電膜を有する一対の基板のこの導電膜上に塗膜を形成する工程、
(2)上記塗膜を形成した一対の基板を、それらの一対の塗膜が対向するよう、かつ液晶層を介して配置することで、液晶セルを形成する工程、及び
(3)上記一対の基板の導電膜間に電圧を印加した状態で上記液晶セルに光照射する工程
を有する液晶表示素子の製造方法。
- [A]重合体成分が、[A−1]重合性炭素−炭素二重結合を含む基及び上記式(A1)で表される基を有する重合体を含む請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- [A]重合体成分が、[A−2]重合性炭素−炭素二重結合を含む基を有する重合体と、[A−3]上記式(A1)で表される基を有する重合体とを含む請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- [A]重合体成分が、ポリオルガノシロキサン構造を有する請求項1、請求項2又は請求項3に記載の液晶表示素子の製造方法。
- [A]重合体成分が、ポリアミック酸及びポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種の重合体をさらに含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の液晶表示素子の製造方法。
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