JP6547624B2 - 液晶配向処理剤、液晶配向膜および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
[式中、
A1は、下記の式[1−1]および式[1−2]:
(式中、
Y1は、単結合、−(CH2)a−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−COO−または−OCO−を示し、
Y2は、単結合または−(CH2)b−(bは1〜15の整数である)を示し、
Y3は、単結合、−(CH2)c−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−COO−または−OCO−を示し、
Y4は、ベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基、またはステロイド骨格を有する炭素数17〜51の2価の有機基を示し、前記環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、
Y5は、ベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、
nは、0〜4の整数を示し、
Y6は、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示し、
Y7は、単結合、−O−、−CH2O−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−COO−または−OCO−を示し、
Y8は、炭素数8〜22のアルキル基または炭素数6〜18のフッ素含有アルキル基を示す)で示される構造から選ばれる少なくとも1種の構造を示し、
A2は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、
A3は、それぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基を示し、
m1は、1または2の整数を示し、
n1は、0〜2の整数を示し、
p1は、0〜3の整数を示すが、ただし、m1+n1+p1は4である]
で示されるアルコキシシランを含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンであるが、ただし、本アルコキシシラン成分は、下記式[1b]で示されるアルコキシシランを含まず;
(B)成分は、下記の式[1b]:
(式中、
B1は、それぞれ独立して、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基またはシンナモイル基を有する炭素数2〜12の有機基を示し、
B2は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、
B3は、それぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のアルコキシアルキル基を示し、
m2は、1または2の整数を示し、
n2は、0〜2の整数を示し、
p2は、0〜3の整数を示すが、ただし、m2+n2+p2は4である)で示されるアルコキシシランを含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンであるが、ただし、本アルコキシシラン成分は、前記式[1a]で示されるアルコキシシランを含まない、液晶配向剤。
(式中、
D1は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、
D2は、それぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基を示し、
n3は、0〜3の整数を示す)
で示されるアルコキシシランを含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンを含むが、ただし、本アルコキシシラン成分は、前記式[1a]および前記式[1b]で示されるアルコキシシランを含まない、上記(1)〜上記(3)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
(式中、X1は、炭素数1〜3のアルキル基を示し、X2は、炭素数1〜3のアルキル基を示し、X3は、炭素数1〜4のアルキル基を示す)で示される溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1つの溶媒を含有する、上記(1)〜上記(4)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
(式[1a]中、A1は下記の式[1−1]および式[1−2]で示される構造(合わせて特定側鎖構造ともいう)から選ばれる少なくとも1種の構造を示し、A2はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、A3はそれぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基を示し、m1は1または2の整数を示し、n1は0〜2の整数を示し、p1は0〜3の整数を示す。ただし、m1+n1+p1は4の整数を示す)。
(式[1−1]中、Y1は単結合、−(CH2)a−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−COO−または−OCO−を示し、Y2は単結合または−(CH2)b−(bは1〜15の整数である)を示し、Y3は単結合、−(CH2)c−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−COO−または−OCO−を示し、Y4はベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基、またはステロイド骨格を有する炭素数17〜51の2価の有機基を示し、前記環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、Y5はベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、nは0〜4の整数を示し、Y6は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示す)。
(式[1−2]中、Y7は単結合、−O−、−CH2O−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−COO−または−OCO−を示し、Y8は炭素数8〜22のアルキル基または炭素数6〜18のフッ素含有アルキル基を示す)。
(式[1b]中、B1はそれぞれ独立して、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基またはシンナモイル基を有する炭素数2〜12の有機基を示し、B2はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、B3はそれぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のアルコキシアルキル基を示し、mは1または2の整数を示し、nは0〜2の整数を示し、pは0〜3の整数を示す。ただし、m+n+pは4である)。
本発明の(A)成分における特定ポリシロキサン(A)は、下記の式[1a]で示される特定アルコキシシラン(a)を含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンである。その際、前記特定アルコキシシラン(b)は、本アルコキシシラン成分には含まない。
(式[1a−1]〜式[1a−10]および式[1a−13]〜式[1a−18]中、R1はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、mは2または3を示し、nは0または1を示すが、ただし、m+nは3である)。
(式[1a−19]〜式[1a−22]中、R1はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、mは2または3を示し、nは0または1を示すが、ただし、m+nは3であり、R3はそれぞれ独立して−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−OCH2−、−CH2O−、−COOCH2−または−CH2OCO−を示し、R4はそれぞれ独立して、炭素数1〜12のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基またはフッ素含有アルコキシ基を示す)。
(式[1a−23]および式[1a−24]中、R1はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、mは2または3を示し、nは0または1を示すが、ただし、m+nは3であり、R3はそれぞれ独立して、−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−OCH2−、−CH2O−、−COOCH2−または−CH2OCO−を示し、R4はそれぞれ独立して、フッ素基、シアノ基、トリフルオロメタン基、ニトロ基、アゾ基、ホルミル基、アセチル基、アセトキシ基または水酸基を示す)。
(式[1a−25]〜式[1a−31]中、R1はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、mは2または3を示し、nは0または1を示すが、ただし、m+nは3であり、R3はそれぞれ独立して、−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−OCH2−、−CH2O−、−COOCH2−または−CH2OCO−を示し、R4はそれぞれ独立して、炭素数1〜12のアルキル基、アルコキシ基フッ素含有アルキル基またはフッ素含有アルコキシ基を示す)。
(式[1a−32]中、R1はそれぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基を示し、mは2または3を示し、nは0または1を示すが、ただし、m+nは3であり、B4はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数3〜20のアルキル基を示し、B3は1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、B2は酸素原子またはCOO−*(但し、「*」を付した結合手がB3と結合する。)を示し、B1は酸素原子またはCOO−*(但し、「*」を付した結合手が(CH2)a2と結合する。)である。また、a1は0または1の整数を示し、a2は2〜10の整数を示し、a3は0または1の整数を示す)。
上記式[1a−1]〜式[1a−10]および式[1a−13]〜式[1a−32]で示されるアルコキシシラン中、特に好ましい構造のアルコキシシランは、液晶の垂直配向性の点から、式[1a−9]、式[1a−10]、式[1a−13]〜式[1a−21]、式[1a−25]〜式[1a−28]又は式[1a−32]で示されるアルコキシシランである。
本発明の(B)成分における特定ポリシロキサン(B)は、下記の式[1b]で示される特定アルコキシシラン(b)を含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンである。その際、前記特定アルコキシシラン(a)は、本アルコキシシラン成分には含まない。
本発明の液晶配向処理剤には、下記の式[1c]で示されるアルコキシシラン(特定アルコキシシラン(c)ともいう)を含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサン(特定ポリシロキサン(c)ともいう)を用いることが好ましい。その際、前記特定アルコキシシラン(a)および前記特定アルコキシシラン(b)は、本アルコキシシラン成分には含まない。
本発明の特定ポリシロキサン(A)、特定ポリシロキサン(B)および特定ポリシロキサン(C)(合わせて特定ポリシロキサンともいう)を作製する方法は特に限定されない。例えば、本発明における特定ポリシロキサン(A)は、前記特定アルコキシシラン(a)を含むアルコキシシラン成分を溶媒中で重縮合させて得る方法が挙げられる。同様の方法で、本発明の特定ポリシロキサン(B)は、前記特定アルコキシシラン(b)を用いて、特定ポリシロキサン(C)は、前記特定アルコキシシラン(c)を用いて得ることができる。
本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜を形成するための塗布溶液であり、本発明の(A)成分である特定ポリシロキサン(A)、本発明の(B)成分である特定ポリシロキサン(B)および溶媒を含有する塗布溶液である。
(式[X1]中、X1は炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[X2]中、X2は炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[X3]中、X3は炭素数1〜4のアルキル基を示す)。
なかでも、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−1−ブタノール、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、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、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ブチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、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イソブチルエーテル、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プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、フルフリルアルコール、前記式[X1]で示される溶媒、前記式[X2]で示される溶媒および前記式[X3]で示される溶媒が好ましい。
上記溶媒は、特定ポリシロキサンの溶解性や液晶配向処理剤を塗布した際の液晶配向膜の塗膜性や表面平滑性の特性に応じて、1種類または2種類以上を混合して用いることができる。
(式[7]中、E1はシクロヘキサン環、ビシクロヘキサン環、ベンゼン環、ビフェニル環、ターフェニル環、ナフタレン環、フルオレン環、アントラセン環またはフェナントレン環からからなる群から選ばれる基を示し、E2は下記の式[7a]または式[7b]から選ばれる基を示し、nは1〜4の整数を示す)。
本発明の液晶配向処理剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして、液晶配向膜として用いることができる。また、液晶を垂直に配向させて表示を行う液晶表示素子に対しては、配向処理なしでも液晶配向膜として用いることができる。この際に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板の他、アクリル基板、ポリカーボネート基板またはPET(ポリエチレンテレフタレート)基板などのプラスチック基板なども用いることができる。プロセスの簡素化の観点からは、液晶駆動のためのITO電極などが形成された基板を用いることが好ましい。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウェハなどの不透明な基板も使用でき、この場合の電極としてはアルミなどの光を反射する材料も使用できる。
合成例、実施例および比較例で用いる略語は、以下の通りである。
A1:下記の式[A1]で示されるアルコキシシランモノマー(本発明の式[1−1]で示される特定側鎖構造を有する特定アルコキシシラン(a))
A2:オクタデシルトリエトキシシラン(本発明の式[1−2]で示される特定側鎖構造を有する特定アルコキシシラン(a))
A3:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(本発明の特定アルコキシシラン(b))
A4:3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン(本発明の特定アルコキシシラン(b))
A5:テトラエトキシシラン(本発明の特定アルコキシシラン(c))
EC:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
ECS:エチレングリコールモノエチルエーテル
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
PB:プロピレングリコールモノブチルエーテル
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
NEP:N−エチル−2−ピロリドン
γ−BL:γ−ブチロラクトン
<合成例1>
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(29.8g)、A1(4.10g)およびA5(39.6g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、あらかじめEC(14.9g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合した溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて室温で30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して60分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(1)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(29.7g)、A2(4.20g)およびA5(39.6g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、あらかじめEC(14.9g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合した溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて室温で30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して60分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(2)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(29.5g)、A3(14.9g)およびA5(29.2g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調整した。この溶液に、あらかじめEC(14.7g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して60分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(3)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(30.3g)およびA5(40.8g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調整した。この溶液に、あらかじめEC(15.2g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、あらかじめ調整しておいたA4の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.15g)とEC(0.90g)の混合溶液を加えた。さらに30分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(4)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(28.7g)、A3(14.9g)およびA5(28.3g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調整した。この溶液に、あらかじめEC(14.4g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、あらかじめ調整しておいたA4の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.15g)とEC(0.90g)の混合溶液を加えた。さらに30分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(5)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(31.1g)およびA5(41.7g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、あらかじめEC(15.5g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して60分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(6)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(28.2g)、A1(4.10g)、A3(14.9g)およびA5(27.1g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、あらかじめEC(14.1g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して60分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(7)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(28.1g)、A2(4.20g)、A3(14.9g)およびA5(27.1g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、あらかじめEC(14.1g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して60分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(8)を得た。
温度計および還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(27.4g)、A1(4.10g)、A3(14.9g)およびA5(26.3g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調整した。この溶液に、あらかじめEC(13.7g)、水(10.8g)および触媒として蓚酸(0.90g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、さらに25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、あらかじめ調整しておいたA4の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.15g)とEC(0.90g)の混合溶液を加えた。さらに30分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(9)を得た。
下記する実施例1〜実施例16および比較例1〜比較例7では、液晶配向処理剤の製造例を記載する。また、これら液晶配向処理剤は、その評価のためにも使用される。
本発明の実施例1〜実施例3で得られた液晶配向処理剤(1)〜液晶配向処理剤(3)、実施例5〜実施例9で得られた液晶配向処理剤(5)〜液晶配向処理剤(9)、実施例11〜実施例14で得られた液晶配向処理剤(11)〜液晶配向処理剤(14)、実施例16で得られた液晶配向処理剤(16)および比較例1〜比較例7で得られた液晶配向処理剤(17)〜液晶配向処理剤(23)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製(通常セル)を行った。この溶液を純水およびIPAにて洗浄を行った30×40mmITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を得た。このITO基板の塗膜面をロール径が120mmのラビング装置で、レーヨン布を用いて、ロール回転数:300rpm、ロール進行速度:20mm/sec、押し込み量:0.4mmの条件でラビング処理を行った。
本発明の実施例1〜実施例3で得られた液晶配向処理剤(1)〜液晶配向処理剤(3)、実施例5〜実施例9で得られた液晶配向処理剤(5)〜液晶配向処理剤(9)、実施例11〜実施例14で得られた液晶配向処理剤(11)〜液晶配向処理剤(14)、実施例16で得られた液晶配向処理剤(16)および比較例1〜比較例7で得られた液晶配向処理剤(17)〜液晶配向処理剤(23)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製(通常セル)を行った。この溶液を純水およびIPAにて洗浄を行った100×100mmITO電極付き基板(縦100mm×横100mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を得た。このITO基板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:300rpm、ロール進行速度:20mm/sec、押し込み量:0.4mmの条件でラビング処理を行った。
本発明の実施例1〜実施例3で得られた液晶配向処理剤(1)〜液晶配向処理剤(3)、実施例5〜実施例9で得られた液晶配向処理剤(5)〜液晶配向処理剤(9)、実施例11〜実施例14で得られた液晶配向処理剤(11)〜液晶配向処理剤(14)、実施例16で得られた液晶配向処理剤(16)および比較例1〜比較例7で得られた液晶配向処理剤(17)〜液晶配向処理剤(23)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製(通常セル)を行った。この溶液を純水およびIPAにて洗浄を行った30×40mmITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を得た。このITO基板の塗膜面をロール径が120mmのラビング装置で、レーヨン布を用いて、ロール回転数:300rpm、ロール進行速度:20mm/sec、押し込み量:0.4mmの条件でラビング処理を行った。
本発明の実施例4で得られた液晶配向処理剤(4)、実施例10で得られた液晶配向処理剤(10)および実施例15で得られた液晶配向処理剤(15)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、インクジェット塗布性の評価を行った。インクジェット塗布機には、HIS−200(日立プラントテクノロジー社製)を用いた。塗布は、純水およびIPAにて洗浄を行ったITO(酸化インジウムスズ)蒸着基板上に、塗布面積が70×70mm、ノズルピッチが0.423mm、スキャンピッチが0.5mm、塗布速度が40mm/秒、塗布から仮乾燥までの時間が60秒、仮乾燥がホットプレート上にて70℃で5分間の条件で行った。
実施例2で得られた液晶配向処理剤(2)、実施例7で得られた液晶配向処理剤(7)、実施例8で得られた液晶配向処理剤(8)および実施例16で得られた液晶配向処理剤(16)を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製および液晶配向性の評価(PSAセル)を行った。この溶液を、純水およびIPAにて洗浄した中心に10×10mmのパターン間隔20μmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)と中心に10×40mmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmの液晶配向膜付き基板を得た。
実施例2で得られた液晶配向処理剤(2)、実施例7で得られた液晶配向処理剤(7)、実施例8で得られた液晶配向処理剤(8)および実施例16で得られた液晶配向処理剤(16)に、前記で示される重合性化合物(1)を、液晶配向処理剤中の全重合体成分100質量%に対して2質量%加え、25℃で4時間攪拌した。その後、得られた液晶配向処理剤を細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、液晶セルの作製および液晶配向性の評価(SC−PVAセル)を行った。この溶液を、純水およびIPAにて洗浄した中心に10×10mmのパターン間隔20μmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)と中心に10×40mmのITO電極付き基板(縦40mm×横30mm、厚さ0.7mm)のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて200℃で30分間加熱処理をして膜厚が100nmの液晶配向膜付き基板を得た。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(5.00g)および合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(11.7g)に、EC(1.00g)およびPB(15.7g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(1)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(10.0g)、合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(8.00g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(2.00g)に、EC(1.20g)、BCS(11.3g)およびγ−BL(7.50g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(2)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(10.5g)および合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(7.00g)に、EC(1.10g)、PB(13.2g)およびNMP(3.30g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(3)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(5.00g)、合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(6.90g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(0.60g)に、EC(9.70g)、PB(16.5g)およびNEP(4.10g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(4)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(10.0g)および合成例5の手法で得られたポリシロキサン溶液(5)(10.0g)に、EC(1.20g)およびPB(18.8g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(5)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(7.50g)、合成例5の手法で得られたポリシロキサン溶液(5)(7.50g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(3.80g)に、EC(1.10g)、BCS(8.80g)およびNEP(8.80g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(6)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(10.0g)、合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(6.00g)および合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(4.00g)に、EC(1.20g)、PB(11.3g)およびECS(7.50g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(7)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(7.50g)、合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(5.63g)、合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(3.75g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(1.88g)に、EC(1.10g)およびBCS(17.6g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(8)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(7.50g)および合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(11.3g)に、EC(1.10g)およびPB(17.6g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(9)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(6.50g)、合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(3.25g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(1.08g)に、EC(8.40g)、PB(10.8g)およびBCS(7.20g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(10)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(6.50g)および合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(12.1g)に、EC(1.10g)、BCS(10.5g)およびγ−BL(7.00g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(11)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(6.50g)、合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(2.32g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(0.46g)に、EC(0.60g)、PGME(3.50g)およびECS(5.20g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(12)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(10.0g)および合成例5の手法で得られたポリシロキサン溶液(5)(8.18g)に、EC(1.10g)およびPB(17.1g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(13)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(7.50g)、合成例5の手法で得られたポリシロキサン溶液(5)(6.56g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(4.69g)に、EC(1.10g)、PB(10.6g)およびNEP(7.10g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(14)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(4.50g)、合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(3.38g)および合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(3.38g)に、EC(8.70g)、PB(11.2g)およびγ−BL(7.40g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(15)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(8.50g)、合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(4.72g)、合成例4の手法で得られたポリシロキサン溶液(4)(2.83g)および合成例6の手法で得られたポリシロキサン溶液(6)(2.83g)に、EC(1.10g)およびPB(17.8g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(16)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例1の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(15.0g)に、EC(0.90g)およびPB(14.1g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(17)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例2の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(15.0g)に、EC(0.90g)およびPB(14.1g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(18)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例3の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(15.5g)に、EC(0.90g)およびPB(14.6g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(19)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例5の手法で得られたポリシロキサン溶液(5)(15.0g)に、EC(0.90g)およびPB(14.1g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(20)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例7の手法で得られたポリシロキサン溶液(7)(15.5g)に、EC(0.90g)およびPB(14.6g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(21)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例8の手法で得られたポリシロキサン溶液(8)(15.5g)に、EC(0.90g)およびPB(14.6g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(22)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
合成例9の手法で得られたポリシロキサン溶液(9)(15.0g)に、EC(0.90g)およびPB(14.1g)を加え、25℃で3時間攪拌し、液晶配向処理剤(23)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出物の発生などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
*4:シール剤付近(液晶セルの額縁付近)および液晶セルの中央部に、液晶配向性の乱れが見られた。
*5:液晶が垂直配向していないため、測定できなかった。
*6:シール剤付近(液晶セルの額縁付近)に、液晶配向性の乱れが見られた。
Claims (11)
- (A)成分および(B)成分のポリシロキサンを含有する液晶配向処理剤であって、
(A)成分は、下記の式[1a]:
[式中、
A1は、下記の式[1−1]および式[1−2]:
(式中、
Y1は、単結合、−(CH2)a−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−COO−または−OCO−を示し、
Y2は、単結合または−(CH2)b−(bは1〜15の整数である)を示し、
Y3は、単結合、−(CH2)c−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−COO−または−OCO−を示し、
Y4は、ベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基、またはステロイド骨格を有する炭素数17〜51の2価の有機基を示し、前記環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、
Y5は、ベンゼン環、シクロヘキサン環または複素環から選ばれる2価の環状基を示し、
これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜3のフッ素含有アルコキシル基またはフッ素原子で置換されていてもよく、
nは、0〜4の整数を示し、
Y6は、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基または炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基を示し、
Y7は、単結合、−O−、−CH2O−、−CONH−、−NHCO−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、−COO−または−OCO−を示し、そして
Y8は、炭素数8〜22のアルキル基または炭素数6〜18のフッ素含有アルキル基を示す)で示される構造から選ばれる少なくとも1種の構造を示し、
A2は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、
A3は、それぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基を示し、
m1は、1または2の整数を示し、
n1は、0〜2の整数を示し、
p1は、0〜3の整数を示すが、ただし、m1+n1+p1は4である]
で示されるアルコキシシランを含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンであるが、ただし、本アルコキシシラン成分は、3−グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランおよび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からなる群より選ばれる少なくとも1種であるアルコキシシランを含まず;
(B)成分は、3−グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランおよび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からなる群より選ばれる少なくとも1種であるアルコキシシランを含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンであるが、ただし、本アルコキシシラン成分は、前記式[1a]で示されるアルコキシシランを含まない、液晶配向剤。 - (C)成分として、下記の式[1c]:
(式中、
D1は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示し、
D2は、炭素数1〜5のアルキル基を示し、
n3は、0〜3の整数を示す)
で示されるアルコキシシランを含むアルコキシシラン成分を重縮合させて得られるポリシロキサンを含むが、ただし、本アルコキシシラン成分は、前記式[1a]で示されるアルコキシシラン並びに3−グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランおよび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を含まない、請求項1に記載の液晶配向処理剤。 - メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、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、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ブチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、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ジメチルエーテル、フルフリルアルコール、ならびに下記の式[X1]、式[X2]および式[X3]:
(式中、X1は、炭素数1〜3のアルキル基を示し、X2は、炭素数1〜3のアルキル基を示し、X3は、炭素数1〜4のアルキル基を示す)で示される溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1つの溶媒を含有する、請求項1または2に記載の液晶配向処理剤。 - N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンおよび1,3−ジメチル−イミダゾリジノンからなる群より選ばれる少なくとも1つの溶媒を含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶配向処理剤を用いて、インクジェット法にて得られる液晶配向膜。
- 請求項5または6に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
- 電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、前記電極間に電圧を印加しつつ前記重合性化合物を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子に用いられることを特徴とする、請求項5または6に記載の液晶配向膜。
- 請求項8に記載の液晶配向膜を有することを特徴とする液晶表示素子。
- 電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、前記一対の基板の間に活性エネルギー線および熱の少なくとも一方により重合する重合性基を含む液晶配向膜を配置し、前記電極間に電圧を印加しつつ前記重合性基を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子に用いられることを特徴とする請求項5または6に記載の液晶配向膜。
- 請求項10に記載の液晶配向膜を有することを特徴とする液晶表示素子。
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