JP6315182B2 - 液晶配向剤および液晶表示素子 - Google Patents

液晶配向剤および液晶表示素子 Download PDF

Info

Publication number
JP6315182B2
JP6315182B2 JP2014054664A JP2014054664A JP6315182B2 JP 6315182 B2 JP6315182 B2 JP 6315182B2 JP 2014054664 A JP2014054664 A JP 2014054664A JP 2014054664 A JP2014054664 A JP 2014054664A JP 6315182 B2 JP6315182 B2 JP 6315182B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
aligning agent
mda
group
crystal aligning
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.)
Active
Application number
JP2014054664A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015176110A (ja
Inventor
裕介 植阪
裕介 植阪
尚基 菅野
尚基 菅野
利之 秋池
利之 秋池
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 JP2014054664A priority Critical patent/JP6315182B2/ja
Priority to KR1020150020124A priority patent/KR102205666B1/ko
Priority to CN201510096641.6A priority patent/CN104927880B/zh
Priority to TW104108555A priority patent/TWI648579B/zh
Publication of JP2015176110A publication Critical patent/JP2015176110A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6315182B2 publication Critical patent/JP6315182B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181Acids containing aromatic rings
    • 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
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • 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
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • 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

Description

本発明は液晶配向剤および液晶表示素子に関する。詳しくは、過酷な使用条件下でも長期にわたって電圧保持率の低下が少なく、信頼性に優れる液晶配向膜を形成することのできる液晶配向剤および長期にわたって表示品位が劣化することのない液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、電極構造および使用する液晶分子の物性によって、各種のモードに分類することができる。例えば、
例えば透明導電膜が設けられている基板表面に液晶配向膜を形成して液晶表示素子用基板とし、その2枚を対向配置してその間隙内に正の誘電異方性を有するネマチック液晶の層を形成してサンドイッチ構造のセルとし、液晶分子の長軸が一方の基板から他方の基板に向かって連続的に90°捻れるようにした、いわゆるTN(Twisted Nematic)型(特許文献1);
TN型液晶表示素子に比して高いデューティー比を実現できるSTN(Super Twisted Nematic)型(特許文献2);
極間隙内に負の誘電率異方性有するネマチック液晶の層を注入し、液晶を基板に対してほぼ垂直に配向させたVA(Vertical Alignment)型(特許文献3);
電極対を一枚の基板面内に櫛歯状に配置することにより、電界印加時の液晶の駆動方向が基板面内方向のみとなるIPS(In−Plane Switching)型(特許文献4および5);
IPS型の電極構造を変更し表示素子部分の開口率を上げて輝度を向上させたFFS(Fringe Field Switching)型(特許文献6);
視角依存性が少ないとともに映像画面の高速応答性に優れたOCB(Optical Compensated Bend=光学補償ベンド)型(特許文献7)
などの液晶表示装置が知られている。
これら各種の液晶表示素子における液晶配向膜の材料としては、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどの樹脂材料が知られており、特にポリアミック酸またはポリイミドからなる液晶配向膜は耐熱性、機械的強度、液晶との親和性などに優れているため、多くの液晶表示素子に使用されている(特許文献8)。
このような液晶配向剤において、近年、信頼性(過酷な環境に対する長期安定性)が従前にも増して求められるようになってきている。その事情は以下のとおりである。
従来の液晶表示素子の主用途であったノートパソコン、モニター用ディスプレイなどに比べ、近年普及が著しい液晶テレビジョンは買い替えサイクルが長く、もともと長寿命であることが求められている。ここで、近年ホームシアターとしての需要が高まっている液晶プロジェクター用途の液晶表示素子においては、メタルハライドランプなどの非常に照射強度の高い光源を用いているため、光および熱に対する耐性が大きな問題となる。また、携帯電話などのモバイル機器用や車載用カーナビ用の液晶表示素子は、強い紫外線を含む太陽光下における視認性を向上するためにバックライトの輝度を上げる必要があるから、さらに早期の劣化が懸念される。そして、これらの機器をテレビゲームのディスプレイとして用いる場合には、上記の条件下で、極めて長い時間の連続駆動下に置かれることが想定される。
このように、液晶表示素子においては、多用途化などに伴って、高強度の光照射、長時間駆動など、従来では考えられなかった苛酷な環境にさらされることとなったうえで、さらなる長寿命化が要求されているのである。
従来知られている液晶配向膜では、かかる苛酷な環境に対する耐性が不足しているとの指摘がなされている。
特開平4−153622号公報 特開昭60−107020号公報 特開平11−258605号公報 特開昭56−91277号公報 米国特許第5,928,733号明細書 特開2002−082357号公報 特開平9−105957号公報 特開昭62−165628号公報
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は長期にわたって電圧保持率の低下が少なく、信頼性に優れる液晶配向膜を形成することのできる液晶配向剤を提供することにある。
本発明の別の目的は、長期にわたって表示品位が劣化することのない優れた液晶表示素子を提供することにある。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第一に、
下記式(1)で表される構造を有する重合体を含有することを特徴とする、液晶配向剤によって達成される。
−X−(CR m1−Y−(CR m2−X (1)
(式(1)中、XおよびXは、それぞれ独立に、単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基またはエステル結合であり、ただし、XおよびXの双方が同時に単結合であることはなく、
Yは、環構造に窒素原子を1個または2個含む5員環または6員環の複素芳香族化合物から水素原子を2個除去して得られる基であり、ただし、Yの2つ結合手はいずれも前記5員環または6員環から直接発しており、
複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子であり、
m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜20の整数であり、そして
「*」は、それぞれ、結合手であることを表す。)
本発明の上記目的および利点は、第二に、
上記の液晶配向剤から形成された液晶配向膜を具備することを特徴とする、液晶表示素子によって達成される。
本発明によると、長期にわたって電圧保持率の低下が少なく、信頼性に優れる液晶配向膜を形成することのできる液晶配向剤が提供される。
上記液晶配向剤から形成された液晶配向膜を具備する本発明の液晶表示素子は、長期にわたって表示品位が劣化することがない。
従って、本発明の技術は、例えば液晶テレビジョン、液晶プロジェクター、携帯電話、携帯ゲーム機、インフォメーション用ディスプレイなどの用途に好適に適用することができる。
実施例12ならびに比較例6および7で製造した液晶セルにおける電極パターンを示す概略図である。
本発明の液晶配向剤は、上記式(1)で表される構造を有する重合体を含有する。
上記式(1)中のYは、例えば下記式のそれぞれで表される基を挙げることができる。
Figure 0006315182
(上記式中、Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり;
Xは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルコキシ基または炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基であり;
n1およびn4は、それぞれ独立に、0〜2の整数であり;
n2は0または1であり;
n3は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり;そして
「*」は、それぞれ、結合手であることを表す。)
上式中のRのアルキル基は、炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましく、具体的には例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基またはイソプロピル基であることがより好ましい。Xのハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子を挙げることができる。X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、イソプロピル基などを;
フルオロアルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基などを;
アルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基などを;
アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基などを;
フルオロアルコキシ基としては、例えばトリフルオロメトキシ基2,2,2−トリフルオロエトキシ基などを、それぞれ挙げることができる。n1、n4およびn5は、それぞれ独立に、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
上記式(1)中のYとして、特に好ましくはピリジニレン基であり、とりわけ好ましくは2,5−ピリジニレン基、2,6−ピリジニレン基または3,5−ピリジニレン基である。
上記式(1)中のRは、水素原子であることが;
上記式(1)中のm1およびm2としては、それぞれ独立に、0〜2の整数であることが、それぞれ好ましい。
上記式(1)中のXおよびXがエステル結合であるとき、その結合方向は任意であるが、該エステル結合のカルボニル炭素が内側に位置する方が好ましい。のXおよびXとしては、このうちの一方が酸素原子またはエステル結合であり、他方が単結合、酸素原子またはエステル結合であることが好ましい。
上記式(1)で表される構造として、特に好ましくは、例えば下記式のそれぞれで表される構造である。
Figure 0006315182
(上記式中の「*」は、それぞれ、結合手であることを表す。)
本発明の液晶配向剤に含有される重合体は、上記式(1)で表される構造を有するものであれば、それ以外に何らの限定なく好適に使用することができる。本発明の液晶配向剤に含有される重合体は、上記式(1)で表される構造を、好ましくは該重合体の主鎖に有する。
ここで、重合体の主鎖とは、重合体のうち最も長い原子の連鎖からなる「幹」の部分をいう。上記式(1)で表される構造を主鎖に有するとは、この構造が主鎖の一部分を構成することをいう。この場合、上記式(1)で表される構造が主鎖中に存在することであるが、該構造が主鎖以外の部分、例えば側鎖(重合体の「幹」から分岐した部分)に、重畳的に存在することが禁止されるものではない。
本発明の液晶配向剤に含有される上記式(1)で表される構造を有する重合体としては、例えば上記式(1)で表される構造を有するポリアミック酸、ポリアミック酸のイミド化重合体、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、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)アクリレートなどを挙げることができる。これらのうち、ポリアミック酸、ポリアミック酸のイミド化重合体、ポリアミック酸エステルおよびポリオルガノシロキサンよりなる群から選択される1種以上の重合体を使用することが好ましく、
ポリアミック酸およびそのイミド化重合体よりなる群から選択される1種以上の重合体を使用することがより好ましい。
上記ポリアミック酸は、例えば
上記式(1)で表される構造を有するテトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させる方法、または
テトラカルボン酸二無水物と、上記式(1)で表される構造を有するジアミンを含むジアミンとを反応させる方法
により、好ましく合成することができる。
上記ポリアミック酸のイミド化重合体は、上記ポリアミック酸を脱水閉環して、アミック酸構造の全部または一部をイミド化することにより得ることができる。
本発明の液晶配向剤に含有される重合体として特に好ましくは、
テトラカルボン酸二無水物と、上記式(1)で表される構造を有するジアミンを含むジアミンとを反応させて得られたポリアミック酸、および
該ポリアミック酸を脱水閉環して得られるイミド化重合体
よりなる群から選択される1種以上の重合体である。
以下、本発明の液晶配向剤に特に好ましく含有される重合体の合成方法について説明する。
上記式(1)で表される構造を有するポリアミック酸の合成に用いることのできる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などを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えばブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、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、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、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、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸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−テトラオンなどを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物などを、それぞれ挙げることができるほか、
特願2009−157556号に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。
上記ポリアミック酸の合成に用いるテトラカルボン酸二無水物としては、上記のうち、脂環式テトラカルボン酸二無水物を含むものであることが好ましく、
2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、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、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物および1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものであることがより好ましく、これらから選択される少なくとも1種を、全テトラカルボン酸二無水物に対して、60モル%以上含むものであることがさらに好ましく、80モル%以上含むものであることが特に好ましく、就中これらから選択される少なくとも1種のみを用いることが好ましい。
上記式(1)で表される構造を有するポリアミック酸の合成に好ましく用いられるジアミンは、上記式(1)で表される構造を有するジアミンを含むものである。
上記式(1)で表される構造を有するジアミンとは、上記式(1)で表される構造の2つの結合手に、アミノ基が、直接または適当な結合基を介して、それぞれ結合した化合物である。上記適当な結合基としては、例えばフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基などを挙げることができる。これらの基の有する芳香環は、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルコキシ基または炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基で置換されていてもよい。結合基としては、上記のうち、置換されていてもよいフェニレン基が好ましい。すなわち、上記式(1)で表される構造を有するジアミンの好ましい例としては、下記式(MDA)で表される化合物を挙げることができる。
N−Ph−X−(CR m1−Y−(CR m2−X−Ph−NH
・・・ (MDA)

(式(MDA)中、X、X、Y、R、m1およびm2は、それぞれ、上記式(1)におけるのと同じ意味であり、
2つあるPhは、それぞれ独立に、置換されていてもよいフェニレン基である。)
上記式(MDA)におけるPhとして、特に好ましくは1,4−フェニレン基である。
上記式(1)で表される構造を有するポリアミック酸の合成に好ましく用いられるジアミンとしては、上記式(1)で表される構造を有するジアミンのみを使用してもよく、これ以外のその他のジアミンを併用してもよい。
ここで使用することのできるその他のジアミンは、プレチルト角発現性基を有するジアミンおよびプレチルト角発現性基を有さないジアミンに分類される。
プレチルト角発現性基を有するその他のジアミンとしては、プレチルト角発現性基を有する芳香族ジアミンであることが好ましく、その具体例として、例えばドデカノキシ−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、コレステリルオキシ−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、コレステリルオキシ−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リル、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、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、N−(2,4−ジアミノフェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンズアミド、下記式(A−1)で表される化合物などを挙げることができる。
Figure 0006315182
(式(A−1)中、XおよびXIIは、それぞれ、単結合、−O−、−COO−または−OOC−(ただし、「*」を付した結合手が式(A−I)の左方向を向く。)であり;
は単結合、メチレン基または炭素数2もしくは3のアルキレン基であり;
aは0または1であり、bは0〜2の整数であり、ただしaおよびbが同時に0になることはなく;
cは1〜20の整数である。)
上記式(A−1)におけるX−R−XII−で表される2価の基としてはメチレン基、炭素数2もしくは3のアルキレン基、−O−、−COO−または−O−CHCH−O−(ただし、「*」を付した結合手がジアミノフェニル基と結合する。)であることが好ましい。基−C2c+1においてcが3以上であるとき、この基は直鎖状であることが好ましい。ジアミノフェニル基における2つのアミノ基は、他の基に対して2,4−位または3,5−位にあることが好ましい。上記式(A−1)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(A−1−1−1)、(A−1−1−2)および(A−1−2)
Figure 0006315182
(上記式中、「n−」は、それぞれ、直鎖状であることを表す。)
のそれぞれで表される化合物であることが好ましい。
プレチルト角発現性基を有さないその他のジアミンとしては、プレチルト角発現性基を有さない脂肪族ジアミン、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などを挙げることができる。
プレチルト角発現性基を有さないその他のジアミンのうち、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などを;
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)シクロヘキサンなどを;
芳香族ジアミンとしては、例えば芳香族ジアミンとして、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、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、3,5−ジアミノ安息香酸、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、2,4−ジアミノ−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、1−(2,4−ジアミノフェニル)ピペラジン−4−カルボン酸、4−(モルホリン−4−イル)ベンゼン−1,3−ジアミン、1,3−ビス(N−(4−アミノフェニル)ピペリジニル)プロパン、α−アミノ−ω−アミノフェニルアルキレン、4−(2−アミノエチル)アニリン、下記式(N)で表される化合物などを;
Figure 0006315182
ジアミノオルガノシロキサンとして、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などを、それぞれ挙げることができるほか、
特開2010−97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。
上記式(1)で表される構造を有するポリアミック酸を合成するために用いられるジアミンは、上記式(1)で表される構造を有するジアミンを、全ジアミンに対して、1モル%以上含むことが好ましく、3モル%以上含むことがより好ましく、5モル%以上含むことがさらに好ましい。
本発明の液晶配向剤をVA型などの垂直配向型液晶表示素子に適用する場合には、プレチルト角発現性基を有するその他のジアミンを、全ジアミンに対して、3モル%以上含むことが好ましく、5〜90モル%含むことがより好ましく、10〜80モル%含むことがさらに好ましい。一方、本発明の液晶配向剤をTN型、STN型、IPS型、FFS型などの水平配向型液晶表示素子に適用する場合には、プレチルト角発現性基を有するその他のジアミンの割合を、全ジアミンに対して、20モル%以下とすることが好ましく、10モル%以下とすることがより好ましい。
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とジアミンの使用割合は、ジアミン化合物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0.2〜2当量となる割合が好ましく、さらに好ましくは0.3〜1.2当量となる割合である。
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、好ましくは−20〜150℃、より好ましくは0〜100℃の温度条件下において、好ましくは0.5〜24時間、より好ましくは2〜10時間行われる。ここで、有機溶媒としては、合成されるポリアミック酸を溶解できるものであれば特に制限はなく、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−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、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、N,N,2−トリメチルプロピオンアミド、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の非プロトン系極性溶媒;
m−クレゾール、キシレノール、フェノール、ハロゲン化フェノール等のフェノール系溶媒等を挙げることができる。有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物の総量(b)が反応溶液の全量(a+b)に対して好ましくは0.1〜50重量%、より好ましくは5〜30重量%となるような量である。
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、また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イミド化物とする場合には、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、また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・精製は、公知の方法によって行うことができる。
上記式(1)で表される構造を有するポリアミック酸のイミド化物は、上記のようにして合成されたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することによって得ることができる。このとき、アミック酸構造の全部を脱水閉環して完全にイミド化してもよく、あるいはアミック酸構造のうちの一部のみを脱水閉環してアミック酸構造とイミド構造とが併存する部分イミド化物としてもよい。ポリアミック酸のイミド化物のイミド化率は、10%以上とすることが好ましく、30〜95%とすることがより好ましい。
ポリアミック酸の脱水閉環は、(i)ポリアミック酸を加熱する方法により、または(ii)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およ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うことができる。これらのうち、(ii)の方法によることが好ましい。
一方、上記(ii)の方法において、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を用いることができる。脱水剤の使用量は、アミック酸構造単位の1モルに対して0.01〜20モルとすることが好ましい。また、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級アミンを用いることができる。しかし、これらに限定されるものではない。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01〜10モルとすることが好ましい。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を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は好ましくは0〜180℃、より好ましくは10〜150℃であり、反応時間は好ましくは0.5〜20時間であり、より好ましくは1〜8時間である。
このようにして、ポリアミック酸のイミド化物を含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、これを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およ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、イミド化物を単離・精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。脱水剤および脱水閉環触媒の除去ならびにイミド化物を単離・精製は、公知の方法によって行うことができる。
本発明の液晶配向剤は、上記式(1)で表される構造を有する重合体を必須の成分として含有し、好ましくはこれらが後述の溶媒に溶解された溶液組成物として構成されるが、必要に応じてその他の成分をさらに含有していてもよい。ここで、その他の成分としては、例えばその他の重合体、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」という。)、官能性シラン化合物などを挙げることができる。
上記その他の重合体は、上記式(1)で表される構造を有さない重合体であり、本発明の液晶配向剤の溶液特性(塗布性)および電気特性の改善のために使用することができる。
その他の重合体としては、上記式(1)で表される構造を有さないポリアミック酸、該ポリアミック酸のイミド化重合体、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)アクリレートなどを挙げることができる。
その他の重合体の使用割合は、重合体の合計(上記式(1)で表される構造を有する重合体とその他の重合体の合計を意味する。以下同じ。)を100重量%として、90重量%以下であることが好ましく、50重量%以下であることがより好ましく。その他の重合体を含有しないことが特に好ましい。
上記エポキシ化合物および官能性シラン化合物は、それぞれ、得られる液晶配向膜と基板との間の密着性をより向上するために、本発明の液晶配向剤中に含有されることができる。
上記エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N−ジグリシジル−ベンジルアミン、N,N−ジグリシジル−アミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジル−シクロヘキシルアミンなどを好ましいものとして挙げることができる。
これらエポキシ化合物の配合割合は、重合体の合計100重量部に対して、好ましくは40重量部以下であり、より好ましくは0.1〜30重量部である。
上記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、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノナン酸メチル、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノナン酸メチル、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などを挙げることができる。
これら官能性シラン化合物の配合割合は、重合体の合計100重量部に対して、好ましくは2重量部以下であり、より好ましくは0.02〜0.2重量部である。
本発明の液晶配向剤は、上記式(1)で表される構造を有する重合体重合体および必要に応じて任意的に配合されるその他の成分が、好ましくは溶媒中に溶解含有されて構成される。
本発明の液晶配向剤に使用できる溶媒としては、有機溶媒を使用することが好ましく、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、エチレングリコールモノメチルエーテル、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メチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−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などを挙げることができる。これらは単独で使用することができ、または2種以上を混合して使用することができる。
本発明の液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1〜10重量%の範囲である。すなわち、本発明の液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより液晶配向膜となる塗膜が形成されるが、固形分濃度が1重量%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ることができず、一方固形分濃度が10重量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜を得ることができず、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布特性が劣るものとなる。
特に好ましい固形分濃度の範囲は、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固形分濃度1.5〜4.5重量%の範囲が特に好ましい。印刷法による場合には、固形分濃度を3〜9重量%の範囲とし、このことによって溶液粘度を12〜50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1〜5重量%の範囲とし、このことによって溶液粘度を3〜15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。
本発明の液晶配向剤を調製する際の温度は、好ましくは10〜45℃であり、より好ましくは20〜30℃である。
本発明の液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成することができる。すなわち、基板上に、本発明の液晶配向剤を塗布して塗膜を形成し、好ましくは該塗膜にラビング処理または光照射処理を施す工程を経由することにより、液晶配向膜を形成することができる。
本発明の液晶配向剤は、例えばTN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、MVA型などの適宜の液晶セルを有する液晶表示素子の製造に適用することができる。しかしながら、TN型、STN型、IPS型、FFS型などの、いわゆる水平配向型の液晶セルを有する液晶表示素子に適用することが、本発明の有利な効果が最大限に発揮される点で好ましい。
本発明の液晶配向膜から形成される液晶配向膜をTN型またはSTN型の液晶表示素子に適用する場合、上記基板としては、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板2枚を一対として用い、上記液晶配向剤は各基板の透明性導電膜が形成された面上に塗布される。一方、液晶配向膜をIPS型またはFFS型の液晶表示素子に適用する場合、上記基板としては、片面に透明導電膜または金属膜が櫛歯状にパターニングされた電極を有する基板と、電極が設けられていない対向基板とを一対として使用し、上記液晶配向剤は、櫛歯状電極の形成面と、対向基板の片面とに塗布される。
上記いずれの場合も、上記の基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスの如きガラス;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、ポリカーボネートの如きプラスチックからなる透明基板などを用いることができる。上記透明導電膜としては、例えばIn−SnOからなるITO膜、SnOからなるNESA(登録商標)膜などを用いることができる。上記金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。透明導電膜および金属膜のパターニングには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後にフォト・エッチング法、スパッタ法など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などによることができる。
基板上への光配向用液晶配向剤の塗布に際して基板、および透明導電膜または金属膜と、塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板および透明導電膜または金属膜上に、予め官能性シラン化合物、チタネート化合物などを塗布しておいてもよい。
基板上への光配向用液晶配向剤の塗布は、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法、インクジェット印刷法などの適宜の塗布方法により行うことができ、次いで、塗布面を予備加熱(プレベーク)および後加熱(ポストベーク)することにより塗膜を形成する。プレベーク条件は、好ましくは40〜120℃において0.1〜5分である。ポストベーク条件は、好ましくは120〜300℃、より好ましくは150〜250℃において、好ましくは5〜200分、より好ましくは10〜100分である。
次いで、上記のようにして形成された塗膜にラビング処理または光照射処理を施す工程を経由することにより、塗膜に液晶配向能を付与して液晶配向膜とする。ここで、上記式(1)におけるXおよびXのうちの少なくとも片方がエステル結合である場合には光照射処理を行うことが好ましく、それ以外の場合にはラビング処理を行うことが好ましい。
ラビング処理は、基板上に形成された塗膜の面を、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。
光照射処理において照射する光としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線、可視光線などを用いることができる。照射する光として200〜400nmの波長の光を含む紫外線を使用することが好ましい。使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、Hg−Xeランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。上記の好ましい波長領域の紫外線は、上記光源を、例えばフィルター、回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。照射光は、偏光でも非偏光でもよいが、偏光が好ましい。照射方向は、基板面に対して垂直の方向からとすることが好ましい。
光の照射量としては、好ましくは100J/m以上であり、より好ましくは400〜20,000J/mであり、さらに好ましくは1,000〜10,000J/mである。
本発明の液晶配向剤を用いて、上記のようにして、基板上に液晶配向膜を形成することができる。この液晶配向膜を有する基板を用いて、以下のようにして液晶表示素子を製造することができる。
上記のようにして液晶配向膜が形成された一対の基板を準備し、この一対の基板間に液晶が狭持された構成の液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法を挙げることができる。
第1の方法として、各液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して一対の基板を対向配置し、該一対の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面および適当な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方法を挙げることができる。
第2の方法として、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カ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方法(ODF(One Drop Fill)法)を挙げることができる。
上記いずれの方法による場合でも、次いで、液晶セルを、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、液晶充填時の流動配向を除去することが好ましい。そして、液晶セルの外側表面に偏光板を所定の方向で貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。
上記液晶としては、例えばネマティック型液晶、スメクティック型液晶などを用いることができる。
水平配向タイプの液晶表示素子を製造する場合、正の誘電異方性を有するネマティック型液晶が好ましく、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、フッ化ベンゼン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などが用いられる。これらの液晶に、コレステリック液晶、カイラル剤、強誘電性液晶などを添加して使用してもよい。一方、垂直配向タイプの液晶表示素子を製造する場合には、負の誘電異方性を有するネマティック型液晶が好ましく、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などを用いることができる。
液晶セルの外側に使用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」と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板、またはH膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。
<上記式(1)で表される構造を有するジアミンの合成>
合成例MDA−1
下記スキーム1に従って、式(MDA−1)で表される化合物(化合物(MDA−1))を合成した。
Figure 0006315182
(スキーム1中、Bocはt−ブトキシカルボニル基である。)
反応容器中で、3,5−ジブロモピリジン11.8g(0.050モル)、トリ−o−トリルホスフィン609mg(2.0ミリモル)および触媒としての酢酸パラジウム112mg(0.5ミリモル)を混合し、窒素置換した後、N,N−ジメチルホルムアミド152mL、トリエチルアミン16.7mL(0.120モル)およびアクリル酸tert−ブチル17.5ml(0.120モル)を加え、120℃において3時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物中に空気を吹き込んで酢酸パラジウムを失活させた。セライトろ過により触媒残滓を除去した後、ろ液に酢酸エチル500mLを加えて得た有機層を、蒸留水500mLで4回抽出洗浄した。次いで、有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール150mLを用いて再結晶を行い、黄色の化合物(mda−1−1)を13.6g(0.041モル、収率82%)得た。
コックを備えた反応容器中で、上記で得た化合物(mda−1−1)13.6g(0.041モル)および5重量%パラジウム炭素(50重量%含水品)1.36gを混合して窒素置換をした後、テトラヒドロフラン80mLおよびエタノール80mLを加え、コックに水素を入れた風船を装着して容器を水素雰囲気下とし、該雰囲気下50℃において5時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、セライトろ過により反応混合物からパラジウム炭素を除去した後、得られたろ液から減圧にて溶媒を除去し、淡褐色の化合物(mda−1−2)を13.1g(0.039モル、収率95%)得た。
反応容器中で、上記で得られた化合物(mda−1−2)13.1g(0.039モル)、ジクロロメタン80mLおよびトリフルオロ酢酸40mLを混合し、20℃において3時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール120mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−1−3)を7.14g(0.032モル、収率82%)得た。
次いで、反応容器中で、上記で得られた化合物(mda−1−3)7.14g(0.032モル)、4−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)フェノール13.4g(0.064モル)およびジクロロメタン128mLを混合した。容器を氷浴で冷却して内温を5℃に維持しながら、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩14.7g(0.077モル)およびN,N−ジメチル−4−アミノピリジン1.56g(0.013モル)を加えた後、20℃において2時間攪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300mLを加えて得られた有機層を、蒸留水300mLで3回抽出洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール100mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−1−4)を15.7g(0.026モル、収率81%)得た。
さらに、反応容器中で、上記で得られた化合物(mda−1−4)15.7g(0.026モル)、ジクロロメタン52mLおよびトリフルオロ酢酸26mLを混合し、20℃において3時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、藩王混合物から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール100mLを用いて再結晶を行うことにより、紫色の化合物(MDA−1)を8.86g(0.022モル、収率84%)得た。
合成例MDA−2
下記スキーム2に従って、式(MDA−2)で表される化合物(化合物(MDA−2))を合成した。
Figure 0006315182
(スキーム2中、Bocはt−ブトキシカルボニル基である。)
反応容器中で、3,5−ルチジン6.43g(0.060モル)、アセトニトリル60mL、N−クロロスクシンイミド48.1g(0.360モル)および2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)2.46g(0.015モル)を混合し、80℃において8時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1(体積比))によって精製することにより、淡褐色の化合物(mda−2−1)を6.65g(0.038モル、収率63%)得た。
次いで、反応容器中で、上記で得た化合物(mda−2−1)6.65g(0.038モル)、4−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)フェノール15.9g(0.076モル)、N,N−ジメチルアセトアミド190mLおよび炭酸カリウム12.6g(0.091モル)を混合し、90℃において5時間攪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300mLを加えて得た有機層を蒸留水300mLで4回抽出洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール100mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−2−2)を16.6g(0.032モル、収率84%)得た。
さらに、上記で得た化合物(mda−2−2)16.6g(0.032モル)ジクロロメタン64mLおよびトリフルオロ酢酸32mLを混合し、20℃において3時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール100mLを用いて再結晶を行うことにより、紫色の化合物(MDA−2)を9.26g(0.029モル、収率90%)得た。
合成例MDA−3
下記スキーム3に従って、式(MDA−3)で表される化合物(化合物(MDA−3))を合成した。
Figure 0006315182
ディーンスターク管を装着したフラスコ中で、4−アミノフェノール17.9g(0.164モル)、ジメチルスルホキシド80mL、トルエン8.0mLおよび水酸化カリウム9.88g(0.176モル)を混合し、135℃において4時間攪拌し、水を共沸により除いた後、温度を100℃に下げて2,6−ジクロロピリジン11.8g(0.080モル)を加えてから、再度温度を135℃に上げて、4時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、蒸留水500mL中に反応混合物を注ぎ、生成した析出物を回収した。回収した析出物につき、エタノール100mLを用いて再結晶を行うことにより、紫色の化合物(MDA−3)を15.9g(0.054モル、収率68%)得た。
合成例MDA−4
下記スキーム4に従って、式(MDA−4)で表される化合物(化合物(MDA−4))を合成した。
Figure 0006315182
(スキーム4中、Bocはt−ブトキシカルボニル基である。)
反応容器中で、4−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)フェノール20.3g(0.097モル)、テトラヒドロフラン300mLおよびトリエチルアミン27.0mL(0.194モル)を混合した。容器を氷浴下で冷却しつつ、5−ブロモニコチノイルクロリド19.4g(0.088ミリモル)をテトラヒドロフラン50mLに溶かした溶液を滴下した。滴下終了後、20℃に昇温して同温度において4時間攪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750mLを加えて得た有機層を、蒸留水750mlで4回抽出洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール150mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−4−1)を29.4g(0.075モル、収率85%)得た。
次いで、反応容器中で、上記で得た化合物(mda−4−1)を29.4g(0.075モル)、N−[4−(4,4,5,5−N−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]カルバミン酸tert−ブチル23.9g(0.075モル)、炭酸ナトリウム15.9g(0.150モル)および触媒としての[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム2.74g(3.75ミリモル)を混合し、窒素置換した後、さらにトルエン40mL、エタノール40mLおよび蒸留水40mLを加え、60℃において攪拌下に16時間反応を行った。反応終了後、反応混合物に空気を吹き込んでパラジウム触媒を失活させた後、セライトろ過により触媒残滓を除いた。ろ液に酢酸エチル500mLを加えて得た有機層を蒸留水500mLで4回抽出洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール200mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−4−2)を22.8g(0.045モル、収率60%)得た。
反応容器中で、上記で得た化合物(mda−4−2)を22.8g(0.045モル)、ジクロロメタン90mLおよびトリフルオロ酢酸45mLを混合し、20℃において3時間攪拌下に反応を行った。反応終了後、減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、酢酸エチル30mLおよびヘキサン120mLを用いて再結晶を行うことにより、褐色の化合物(MDA−4)を11.0g(0.036モル、収率80%)得た。
合成例MDA−5
下記スキーム5に従って、式(MDA−5)で表される化合物(化合物(MDA−5))を合成した。
Figure 0006315182
(スキーム5中、Bocはt−ブトキシカルボニル基である。)
反応容器中で、5−ブロモ−2−ヨードピリジンを42.6g(0.150モル)、N−[4−(4,4,5,5−N−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]カルバミン酸tert−ブチル47.9g(0.150モル)、炭酸ナトリウム47.7g(0.450モル)および触媒としてのテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム8.67g(7.50ミリモル)を混合して窒素置換した後、テトラヒドロフラン500mLおよび蒸留水250mLを加え、60℃において攪拌下に20時間反応を行った。反応終了後、反応混合物に空気を吹き込んでパラジウム触媒を失活させた後、セライトろ過して触媒残滓を除去した。ろ液に酢酸エチル1,000mLを加えて得た有機層を蒸留水800mLで4回抽出洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール300mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−5−1)を29.3g(0.084モル、収率56%)得た。
次いで、反応容器中で、上記で得た化合物(mda−5−1)を29.3g(0.084モル)、トリ−o−トリルホスフィン1.02g(3.4ミリモル)および触媒としての酢酸パラジウム189mg(0.84ミリモル)を混合して窒素置換した後、N,N−ジメチルホルムアミド255mL、トリエチルアミン14.0mL(0.100モル)およびアクリル酸tert−ブチル14.6mL(0.100モル)を加え、120℃において攪拌下に4時間反応を行った。反応終了後、反応混合物に空気を吹き込んでパラジウム触媒を失活させ、セライトろ過により触媒残滓を除去した。ろ液に酢酸エチル700mLを加えて得た有機層を蒸留水700mLで4回抽出洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール250mLを用いてで再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−5−2)を26.2g(0.066モル、収率79%)得た。
コックを備えた反応容器中で、上記で得た化合物(mda−5−2)を26.2g(0.066モル)および5重量%パラジウム炭素(50重量%含水)2.62gを混合し、窒素置換をした後、テトラヒドロフラン132mLおよびエタノール132mLを加えた。反応容器のコックに水素を入れた風船を装着して容器中を水素雰囲気下とし、該雰囲気下50℃において攪拌下に5時間反応を行った。反応終了後、セライトろ過により反応混合物からパラジウム炭素を除去し、得られたろ液から減圧下で溶媒を除去し、淡褐色の化合物(mda−5−3)を24.3g(0.061モル、収率93%)得た。
反応容器中で、上記で得た化合物(mda−5−3)を24.3g(0.061モル)、ジクロロメタン120mLおよびトリフルオロ酢酸60mLを混合し、20℃において撹拌下に3時間反応を行った。反応終了後、反応混合物から減圧下で溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール150mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−5−4)を18.5g(0.054モル、収率89%)得た。
次いで反応容器中で、上記で得た化合物(mda−5−4)を18.5g(0.054モル)、4−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)フェノール11.3g(0.054モル)およびジクロロメタン108mLを混合し、氷浴下で5℃に冷却しつつ、ここに1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩12.4g(0.065モル)およびN,N−ジメチル−4−アミノピリジン1.32g(0.011モル)を加えた。その後20℃に昇温し、同温度で撹拌下に3時間反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチル500mLを加えて得た有機層を蒸留水500mLで3回洗浄した。洗浄後の有機層から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール150mLを用いて再結晶を行い、淡褐色の化合物(mda−5−5)を25.6g(0.048モル、収率89%)得た。
さらに反応容器中で、上記で得た化合物(mda−5−5)を25.6g(0.048モル)、ジクロロメタン96mLおよびトリフルオロ酢酸48mLを混合し、20℃において撹拌下に3時間反応を行った。反応終了後、反応混合物から減圧にて溶媒を除去して得られた固体につき、エタノール150mLを用いて再結晶を行うことにより、紫色の化合物(MDA−5)を12.7g(0.038モル、収率80%)得た。
合成例MDA−6
下記スキーム6に従って、式(MDA−6)で表される化合物(化合物MDA−6)を合成した。
Figure 0006315182
(スキーム6中、Bocはt−ブトキシカルボニル基である。)
滴下ロートおよび窒素導入管を備えた500mLの三口フラスコに、4−アミノフェノール7.1gおよびテトラヒドロフラン350mLを仕込んだ。フラスコの内温を6℃以下に維持しながら、滴下ロートから、二炭酸−t−ブチル14.6gを60mLのテトラヒドロフランに溶かした溶液を滴下した後、室温において24時間反応を行った。反応終了後、反応混合物から減圧にて溶媒を除去して得られた固体を酢酸エチル500mLに溶解して蒸留水500mLで分液洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて溶媒を除去し、中間体1の白色結晶を12.6g得た。
温度計および窒素導入管を備えた300mLの三口フラスコに、上記で得た中間体1を10.14g、2,5−ジカルボン酸ピリジン4.05gおよび塩化メチレン150mLを仕込み、撹拌下に懸濁液として0℃に冷却した。同温度を維持しつつ、ここに1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドの塩化水素酸塩12.08gおよびN,N−ジメチルアミノピリジン2.37gを仕込み、攪拌下に6時間反応を行った。その後室温でさらに6時間攪拌を継続した。合計12時間撹拌後の反応混合物に酢酸エチル300mL、テトラヒドロフラン300mLおよび蒸留水300mLを加えて分液洗浄し、有機層を回収した。得られた有機層を約200mLまで濃縮した後、エタノール100mLを加えて溶媒置換した後、再度濃縮し、析出した白色固体(中間体2)をろ取した。中間体2の収量は10.0gであった。
窒素導入管を備えた300mLのナスフラスコに、上記で得た中間体2の8.4gを塩化メチレン150mL中に懸濁し、ここへトリフルオロ酢酸30mLを加え、攪拌下に24時間反応を行った。反応終了後、反応混合物にpHが7以上となるまで飽和炭酸ナトリウム水溶液を加えた後、酢酸エチル200mLおよびテトラヒドロフラン200mLを加えて分液し、有機層を回収した。該有機層を蒸留水300mLで3回洗浄した後、濃縮した。濃縮中に、液が黒く変色した。析出した固体をろ取し、エタノールおよび純水からなる混合溶媒(エタノール:水=4:1(容量比))を用いて洗浄することにより、黄色の化合物(MDA−6)を4.2g得た。
<上記式(1)で表される構造を有する重合体の合成>
合成例PI−1〜PI−11
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンとして、それぞれ、第1表に記載の種類のものを、該表記載の割合(モル比)となるように混合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を加えてモノマー濃度20重量%の溶液とした。この溶液について、40℃において4時間撹拌下に反応を行うことにより、ポリアミック酸を20重量%含有する溶液を得た。合成例PI−7においては、テトラカルボン酸二無水物およびジアミンのほかに、第1表記載のモノアミンを、該表記載の割合(モル比)でさらに使用した。
次いで、上記で得られたポリアミック酸溶液にNMPを加えてポリアミック酸濃度を10重量%に希釈した後、ピリジンおよび無水酢酸を、それぞれ、ポリアミック酸の有するアミック酸結合の量(モル数)に対する相対量が第1表記載の量となるように添加し、110℃において4時間撹拌して脱水閉環反応を行った。反応終了後の反応混合物につき、NMPによる溶媒置換を行うことにより、イミド化重合体(PI−1)〜(PI−9)をそれぞれ15重量%含有する溶液を得た。得られたイミド化重合体についてH−NMRで測定したイミド化率を、第1表に合わせて示した。
<その他の重合体の合成>
合成例rpi−1〜rpi−3
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンとして、それぞれ、第1表に記載の種類のものを、該表記載の割合(モル比)となるように使用し、そして
ピリジンおよび無水酢酸の使用量を第1表に記載の割合となるように調整したほかは、上記合成例PI−1と同様に操作を行い、イミド化重合体(rpi−1)〜(rpi−3)をそれぞれ15重量%含有する溶液を得た。得られたイミド化重合体についてH−NMRで測定したイミド化率を、第1表に合わせて示した。
合成例rpa−1〜rpa−4
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンとして、それぞれ、第1表に記載の種類のものを、該表記載の割合(モル比)となるように使用したほかは、上記合成例PI−1と同様に操作を行い、ポリアミック酸(rpa−1)〜(rpa−4)をそれぞれ20重量%含有する溶液を得た。
これらの合成例では脱水閉環反応を行わず、得られたポリアミック酸溶液をそのまま液晶配向剤の調製に供した。
Figure 0006315182
上記第1表のモノマー欄における略称は、それぞれ、以下の意味である。
<テトラカルボン酸二無水物>
TCA:2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
BODA: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
CB:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
MTDA: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
PMDA:ピロメリット酸二無水物
TA−1:下記式(TA−1)で表される化合物
Figure 0006315182
<ジアミン>
[上記式(1)で表される構造を有するジアミン]
MDA−1:上記合成例MDA−1で合成した化合物化合物(MDA−1)
MDA−2:上記合成例MDA−1で合成した化合物化合物(MDA−2)
MDA−3:上記合成例MDA−1で合成した化合物化合物(MDA−3)
MDA−4:上記合成例MDA−1で合成した化合物化合物(MDA−4)
MDA−5:上記合成例MDA−1で合成した化合物化合物(MDA−5)
[その他のジアミン]
PDA:p−フェニレンジアミン
HCDA:3,5−ジアミノ安息香酸コレスタニル
35DAB:3,5−ジアミノ安息香酸
HCODA:コレスタニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン
LDA:4−{4−[2−(4‘−ペンチル−1,1’−ビシクロヘキシル)エチル]フェノキシ}ベンゼン−1,3−ジアミン
D−1:1,3−ジアミノ−4−{4−[トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェノキシ}ベンゼン
D−2:1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサン
D−3:3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン
D−5:2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル
D−6:4,4’−ジアミノジフェニルメタン
D−7:2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル
D−8:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
DA−2:下記式(DA−2)で表される化合物
DA−3:下記式(DA−3)で表される化合物
mda−1:下記式(mda−1)で表される化合物
mda−2:下記式(mda−2)で表される化合物
Figure 0006315182
[モノアミン]
D−4:アニリン
合成例rps−1
撹拌機、温度計、滴下漏斗およ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100.0g、メチルイソブチルケトン500gおよびトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温において混合した。次いで、ここに、滴下漏斗から脱イオン水100gを30分かけて滴下した後、還流下で撹拌しつつ、80℃において6時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、0.2重量%硝酸アンモニウム水溶液を用いて洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒および水を留去して、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンを粘調な透明液体として得た。このポリオルガノシロキサンについてH−NMR分析を行ったところ、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。得られたエポキシ基を有するポリオルガノシロキサンの重量平均分子量Mwは3,500、エポキシ当量は180g/モルであった。
次いで、200mLの三口フラスコに、上記で得たエポキシ基を有するポリオルガノシロキサン10.0g、溶媒としてメチルイソブチルケトン30.28g、カルボン酸として4−ドデシルオキシ安息香酸3.98gおよび触媒としてUCAT 18X(商品名、サンアプロ(株)製)0.10gを仕込み、100℃において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、硫酸マグネシウムにより乾燥した後、溶媒を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(rps−1)を9.0g得た。得られたポリオルガノシロキサン(rps−1)の重量平均分子量Mwは9,900であった。
実施例1
1.液晶配向剤の調製
上記合成例PI−1で得たイミド化重合体(PI−1)を含有する溶液にNMPおよびブチルセロソルブ(BC)を加えて十分に撹拌し、溶媒組成がNMP:BC=60:40(重量比)、固形分濃度2.5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。
2.液晶配向剤の評価
上記で調製した液晶配向剤の印刷性および該液晶配向剤を用いて製造した液晶表示素子の信頼性について、下記の方法によって評価した。
評価結果は第2表に示した。
実施例2〜8、10および11ならびに比較例1〜5
1.液晶配向剤の調製
重合体を含有する溶液として、第2表に示した重合体を含有する溶液をそれぞれ使用したほかは上記実施例1の「1.液晶配向剤の調製」と同様にして液晶配向剤を調製した。
なお、実施例7および8においては、それぞれ2種類の重合体を第2表に記載の割合で混合して使用した。
2.液晶配向剤の評価
上記で調製した各液晶配向剤について、上記実施例1と同様にして評価した。
評価結果は第2表に示した。
実施例9
1.液晶配向剤の調製
上記合成例PI−9で得たイミド化重合体(PI−9)を含有する溶液に、上記合成例rps−1で得たポリオルガノシロキサン(rps−1)を加え、さらにNMPおよびブチルセロソルブ(BC)を加えて十分に撹拌し、溶媒組成がNMP:BC=60:40(重量比)、固形分濃度2.5質量%の溶液とした。ここで、イミド化重合体(PI−9)とポリオルガノシロキサン(rps−1)とは、PI−9:rps−1の重量比が95:5となる割合で使用した。
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。
2.液晶配向剤の評価
上記で調製した液晶配向剤について、上記実施例1と同様にして評価した。
評価結果は第2表に示した。
<液晶配向剤の評価方法(1)>
上記の実施例1〜11および比較例1〜5で調製した液晶配向剤は、それぞれ以下の方法によって評価した。
1.印刷性の評価
各実施例または比較例で調製した液晶配向剤につき、基板への印刷を連続して行った場合の印刷性(連続印刷性)について評価した。
先ず、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製、品名「オングストローマー S40L−532」)を用いて、アニロックスロールへの液晶配向剤の滴下量を往復20滴(約0.2g)の条件にて、各液晶配向剤をITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面に塗布した。基板への塗布は、1分間隔で新しい基板を用いながら、20回実施した。
続いて、液晶配向剤を1分間隔でアニロックスロール上にディスペンス(片道)し、その都度、アニロックスロールと印刷版とを接触させる作業(空運転)を合計10回行った。この間は、ガラス基板への印刷は行っていない。この空運転は、液晶配向剤の印刷を意図的に過酷な状況下で実施するために行った操作である。
10回の空運転の後、引き続いてガラス基板を用いて本印刷を行った。本印刷では、空運転後、基板を30秒間隔で5枚投入し、液晶配向剤を塗布した後のそれぞれの基板を80℃で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、200℃で10分間加熱(ポストベーク)して、膜厚約80nmの塗膜を形成した。この塗膜を倍率20倍の顕微鏡で観察することにより印刷性を評価した。
評価は、以下の基準で行った。
空運転後の本印刷1回目から塗膜中に重合体の析出が観察されなかった場合:A(優良)
空運転後の本印刷1回目では塗膜中に重合体の析出が観察されたが、本印刷を5回実施する間に重合体の析出が観察されなくなる場合:B(良好)
本印刷を5回繰り返した後においても塗膜中に重合体の析出が観察された場合:C(不良)
上記の評価でA評価を得た液晶配向剤については、空運転の回数を25回に変更して、再度同様の評価を行った。その結果、25回の空運転後の本印刷1回目から塗膜中に重合体の析出が観察されなかった場合は、「AA(特に優良)」として評価した。
2.液晶セルの評価
(1)液晶セルの製造
上記実施例および比較例で調製した各液晶配向剤を、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液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて塗布し、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、210℃のホットプレート上で30分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚80nmの塗膜を形成した。
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500rpm、ステージ移動速度3cm/秒および毛足押しこみ長さ0.4mmでラビング処理を行い、液晶配向能を付与した。その後、超純水中で1分間超音波洗浄を行い、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、上記一対の基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面の外縁に、液晶注入口を残して直径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、一対の基板を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液晶(メルク社製、品名「MLC−6221」)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。
(2)信頼性の評価
上記で製造した液晶セルについて、信頼性の評価を行った。
先ず、液晶セルに、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(VHR1)を測定した。次いで、液晶セルを、LEDランプ照射下の80℃オーブン中で200時間静置した後、室温中に静置して室温まで自然冷却した。冷却後の液晶セルに、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(VHR2)を測定した。
このときの電圧保持率の変化率(ΔVHR)を下記数式(1)によって算出し、得られたΔVHRの値に応じて以下の基準で信頼性を評価した。
ΔVHR[%]=(VHR1−VHR2)/(VHR1)×100 (1)
ΔVHRが1%未満であった場合:A(優良)
ΔVHRが1%以上2%未満であった場合:B(良好)
△VHRが2%以上であった場合:C(不良)
Figure 0006315182
実施例12
1.液晶配向剤の調製
上記合成例PA−1で得たイミド化重合体(PA−1)を含有する溶液にNMPおよびブチルセロソルブ(BC)を加えて十分に撹拌し、溶媒組成がNMP:BC=60:40(重量比)、固形分濃度2.5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。
2.液晶配向剤の評価
上記で調製した液晶配向剤の印刷性および該液晶配向剤を用いて製造した液晶セルの信頼性について、下記の方法によって評価した。
評価結果は第3表に示した。
比較例6および7
1.液晶配向剤の調製
重合体を含有する溶液として、第3表に示した重合体を含有する溶液をそれぞれ使用したほかは上記実施例12の「1.液晶配向剤の調製」と同様にして液晶配向剤を調製した。
2.液晶配向剤の評価
上記で調製した各液晶配向剤について、上記実施例12と同様にして評価した。
評価結果は第3表に示した。
<液晶配向剤の評価方法(2)>
上記の実施例12ならびに比較例6および7で調製した液晶配向剤は、それぞれ以下の方法によって評価した。
1.印刷性の評価
上記実施例および比較例で調製した各液晶配向剤につき、基板への連続印刷性を、上記実施例1〜11および比較例1〜5と同様の手法によって評価したところ、実施例12の方が比較例6および7よりも良好な結果を示した。
2.液晶セルの評価
(1)液晶配向性、電圧保持率およびコントラスト評価用の液晶セルの製造
上記実施例および比較例で調製した各液晶配向剤を、ITO膜からなる透明電極付きガラス基板2枚(一対)の各透明電極面上に、スピンナーを用いて塗布した後80℃で1分加熱(プレベーク)して、それぞれ塗膜を形成した。これらの塗膜表面に、Hg−Xeランプを用いて、254nmの輝線を含む偏光の紫外線を基板の法線方向から照射量10,000J/mにて照射した後、230℃のクリーンオーブンで1時間加熱(ポストベーク)して、2枚(一対)の基板上にそれぞれ液晶配向膜を形成した。
次に、上記光照射処理を行った一対の基板のうちの1枚について、液晶配向膜を形成した面の外周縁部に液晶注入口を残して直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をスクリーン印刷塗布した後、液晶配向膜形成面が相対し、且つ光照射時の偏光面の基板面への投影方向が一致するように一対の基板を重ね合わせて圧着し、150℃で1時間加熱して接着剤を熱硬化した。
次いで、液晶注入口から一対の基板間にネマティック型液晶(メルク社製、品名「MLC−7028」)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くため、これを150℃まで加熱してから室温まで徐冷することにより、液晶セルを製造した。
(2)液晶配向性の評価
上記で製造した液晶セルについて交流5Vの電圧をオン・オフ(印加・解除)したときの異常ドメインの有無を偏光顕微鏡で観察した。
表示領域中に異常ドメインが観察されなかった場合を液晶配向性「A(良好)」、表示領域中に異常ドメインがひとつでも観察された場合を液晶配向性「C(不良)」として評価した。
(3)電圧保持率の評価
上記で製造した液晶セルに、5Vの電圧を60マイクロ秒の印加、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。
電圧保持率の測定装置としては、(株)東陽テクニカ製の型式名「VHR−1」を使用した。
評価は以下の基準によって行った。
電圧保持率が98%以上であった場合:電圧保持率「A(良好)」
電圧保持率が98%未満であった場合:電圧保持率「C(不良)」
(4)残像特性評価用の液晶セルの製造
一対の基板として、以下の構成の基板対を使用したほかは、上記「(1)液晶配向性、電圧保持率およびコントラスト評価用の液晶セルの製造」と同様にして残像特性評価用の液晶セル(FFS型液晶セル)を製造し、さらに、基板の外側両面に偏光板を貼り合わせることにより、液晶表示素子とした。
ここで、電極基板としては図1に示した櫛歯状のパターンを有するクロムからなる2系統の電極(電極A(101)および電極B(102))が形成されたガラス基板を;
対向基板としては電極が形成されていないガラス基板を、
それぞれ用いた。液晶配向剤の塗布は、電極基板の電極形成面と対向基板の片面とに行った。
(5)残像特性(焼き付き)の評価
上記で製造した液晶表示素子を25℃、1気圧の環境下に置き、電極Bには電圧をかけずに、電極Aに交流電圧3.5Vおよび直流電圧5Vの合成電圧を2時間印加した。2時間経過後、直ちに電極Aおよび電極Bの双方に交流4Vの電圧を印加した。そして、両電極に交流4Vの電圧を印加し始めた時点から、両電極間の光透過性の差が目視で確認できなくなるまでの時間を測定した。
評価は以下の基準によって行った。
上記で測定した時間が100秒未満であった場合:残像特性「A(良好)」
100秒以上150秒未満であった場合:残像特性を「B(可)」
150秒を超えた場合:残像特性「C(不良)」
(6)信頼性の評価
上記で製造した液晶表示素子につき、その信頼性を、上記実施例1〜11および比較例1〜5におけるのと同様の手法で評価したところ、実施例12の方が比較例6および7よりも良好な結果を示した。
Figure 0006315182

Claims (6)

  1. 下記式(1)で表される構造を有する重合体を含有することを特徴とする、液晶配向剤。
    −X−(CR m1−Y−(CR m2−X (1)
    (式(1)中、XおよびXは、それぞれ独立に、単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基またはエステル結合であり、ただし、XおよびXの双方が同時に単結合であることはなく、
    Yは、環構造に窒素原子を1個または2個含む5員環または6員環の複素芳香族化合物から水素原子を2個除去して得られる基であり、ただし、Yの2つ結合手はいずれも前記5員環または6員環から直接発しており、
    複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子であり、
    m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜20の整数であり、そして
    「*」は、それぞれ、結合手であることを表す。)
  2. 式(1)中のYがピリジニレン基である、請求項1に記載の液晶配向剤。
  3. 上記重合体が、
    テトラカルボン酸二無水物と、
    下記式(MDA)で表される化合物を含むジアミンと
    を反応させる工程を経て合成された重合体である、請求項1または2に記載の液晶配向剤。
    N−Ph−X−(CR m1−Y−(CR m2−X−Ph−NH (MDA)
    (式(MDA)中、X、X、Y、R、m1およびm2は、それぞれ、上記式(1)におけるのと同じ意味であり、
    2つあるPhは、それぞれ独立に、置換されていてもよいフェニレン基である。)
  4. 上記テトラカルボン酸二無水物が、
    2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、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、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物および1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むものである、請求項3に記載の液晶配向剤。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶配向剤から形成されたことを特徴とする、液晶配向膜。
  6. 請求項5に記載の液晶配向膜を具備することを特徴とする、液晶表示素子。
JP2014054664A 2014-03-18 2014-03-18 液晶配向剤および液晶表示素子 Active JP6315182B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014054664A JP6315182B2 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 液晶配向剤および液晶表示素子
KR1020150020124A KR102205666B1 (ko) 2014-03-18 2015-02-10 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 표시 소자, 화합물 및 중합체
CN201510096641.6A CN104927880B (zh) 2014-03-18 2015-03-04 化合物、聚合物、液晶取向剂、液晶取向膜以及显示元件
TW104108555A TWI648579B (zh) 2014-03-18 2015-03-18 化合物、聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014054664A JP6315182B2 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 液晶配向剤および液晶表示素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015176110A JP2015176110A (ja) 2015-10-05
JP6315182B2 true JP6315182B2 (ja) 2018-04-25

Family

ID=54115312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014054664A Active JP6315182B2 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 液晶配向剤および液晶表示素子

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6315182B2 (ja)
KR (1) KR102205666B1 (ja)
CN (1) CN104927880B (ja)
TW (1) TWI648579B (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018054761A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 Jsr株式会社 液晶素子及びその製造方法
WO2018216940A1 (ko) * 2017-05-22 2018-11-29 주식회사 엘지화학 액정 배향제용 중합체, 이를 포함하는 액정 배향제, 그리고 이를 이용한 액정배향막 및 액정표시소자
KR102161675B1 (ko) * 2017-05-22 2020-10-05 주식회사 엘지화학 액정 배향제용 중합체, 이를 포함하는 액정 배향제, 그리고 이를 이용한 액정배향막 및 액정표시소자
KR102161218B1 (ko) * 2017-09-29 2020-09-29 주식회사 엘지화학 액정 배향제용 공중합체, 이를 포함하는 액정 배향제, 그리고 이를 이용한 액정배향막 및 액정표시소자
KR102195313B1 (ko) * 2017-10-20 2020-12-24 주식회사 엘지화학 액정 배향제 조성물, 이를 이용한 액정 배향막의 제조 방법, 및 이를 이용한 액정 배향막
KR102196880B1 (ko) * 2017-11-03 2020-12-30 주식회사 엘지화학 액정 배향제 조성물, 이를 이용한 액정 배향막의 제조 방법, 및 이를 이용한 액정 배향막
KR102273687B1 (ko) 2018-05-17 2021-07-05 주식회사 엘지화학 액정 배향제 조성물, 이를 이용한 액정 배향막의 제조 방법, 및 이를 이용한 액정 배향막
CN109705035A (zh) * 2018-11-26 2019-05-03 阜阳欣奕华材料科技有限公司 二胺化合物、聚酰胺酸及制备方法、聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜及制备方法、显示装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5691277A (en) 1979-12-25 1981-07-24 Citizen Watch Co Ltd Liquiddcrystal display panel
CH664027A5 (de) 1983-07-12 1988-01-29 Bbc Brown Boveri & Cie Fluessigkristallanzeige.
JPS62165628A (ja) 1986-01-17 1987-07-22 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 液晶表示素子
JPH0737447B2 (ja) * 1986-12-17 1995-04-26 三井東圧化学株式会社 ピリジン環を含有する芳香族ジアミンおよびその製造方法
JP2869511B2 (ja) 1990-10-17 1999-03-10 日本航空電子工業株式会社 Tn型液晶表示素子
JPH05216047A (ja) * 1992-02-06 1993-08-27 Fuji Photo Film Co Ltd 配向膜
JPH09105957A (ja) 1995-10-12 1997-04-22 Toshiba Corp 液晶表示素子
EP0806698B1 (en) 1996-05-08 2005-01-12 Hitachi, Ltd. In-plane switching-mode active-matrix liquid crystal display
TWI272557B (en) 1997-06-12 2007-02-01 Sharp Kk Liquid crystal display device
JP4467662B2 (ja) * 1998-12-28 2010-05-26 三井化学株式会社 耐熱性接着剤
KR20020002134A (ko) 2000-06-29 2002-01-09 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치
KR101589322B1 (ko) * 2008-01-25 2016-01-27 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
JP5354493B2 (ja) * 2009-02-18 2013-11-27 国立大学法人東京工業大学 ジアミン化合物、それを使用して製造されるポリアミック酸及びイミド化重合体
JP5556482B2 (ja) * 2009-09-15 2014-07-23 Jnc株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP5387428B2 (ja) * 2010-01-26 2014-01-15 Jnc株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP5740977B2 (ja) * 2010-12-28 2015-07-01 日本ゼオン株式会社 感光性ポリイミド前駆体及び感光性樹脂組成物
JP5655583B2 (ja) * 2011-01-19 2015-01-21 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015176110A (ja) 2015-10-05
TW201537271A (zh) 2015-10-01
KR102205666B1 (ko) 2021-01-20
CN104927880B (zh) 2018-11-30
KR20150108742A (ko) 2015-09-30
CN104927880A (zh) 2015-09-23
TWI648579B (zh) 2019-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6315182B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP5516863B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
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
JP6288412B2 (ja) 液晶配向剤
JP5783023B2 (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
TWI675067B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件、聚合物、二胺以及四羧酸二酐
JP5849391B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP6248784B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2017138575A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子、重合体及びジアミン
JP6350795B2 (ja) 液晶配向剤
JP5672762B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP5962381B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及び重合体
JP2012098476A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子、並びにそれらの製造に用いる化合物及び重合体
JP5699469B2 (ja) 液晶配向剤
JP5929565B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6492982B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6315193B2 (ja) 液晶配向剤
JP6057066B2 (ja) 液晶配向剤
JP2012173453A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2017097024A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶素子、重合体並びに化合物
CN106398721B (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶元件、液晶取向膜的制造方法、聚合物以及二胺
JP5832847B2 (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
JP6079210B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、重合体及び化合物
JP2017173454A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶素子、重合体並びに化合物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170908

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: 20180228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6315182

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