JPWO2011125876A1 - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の他の目的及び利点は、以下の記載から明らかにされる。
1.式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖と、光反応性基と、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。
3.前記重合体を形成する全モノマーに対して、前記式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖を10〜40モル%、光反応性基を30〜80モル%含有する上記1又は2に記載の液晶配向剤。
5.前記重合体は、不飽和カルボン酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイミド、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン及びビニル化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を重合させて得られる重合体である上記1〜4のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
6.式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖を有するモノマーと、光反応性基を有するモノマーと、を重合して得られる共重合体を含有することを特徴とする液晶配向剤。
7.前記共重合体を形成する全モノマーに対して、前記式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖を有するモノマーを10〜40モル%、前記光反応性基を含有するモノマーを30〜80モル%含有する上記6に記載の液晶配向剤。
10.前記重合体を2〜10質量%含有する上記1〜9のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
11.上記1〜10のいずれか1項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
12.上記11に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
13.上記11に記載の液晶配向膜が形成された2枚の基板で液晶を挟持した液晶セルに光照射して製造された液晶表示素子。
本発明の液晶配向剤は、式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖の少なくとも一方と、光反応性基とを有する重合体を含む。
X2とX3は、それぞれ独立に、単結合、−O−、又はCOO−である。
X4は、水素原子又は炭素原子数1〜20、好ましくは4〜12のアルキル基である。また、X4は、非置換であるか、又は、シアノ若しくはハロゲンによって一置換されているか若しくは多置換されているアルキル基である。X4は、直鎖状のアルキル基であることがより好ましい。
X2とX3は、それぞれ独立に、単結合、−O−、又はCOO−である。
X2とX3は、それぞれ独立に、単結合、−O−、又はCOO−である。
X4は、水素原子又は炭素原子数1〜20、好ましくは4〜12のアルキル基である。また、X4は、非置換であるか、又は、シアノ若しくはハロゲンによって一置換されているか若しくは多置換されているアルキル基である。X4は、直鎖状のアルキル基であることがより好ましい。
本発明において、光反応性基は、光によって架橋反応を起こすものであれば特に制限はされない。その好ましい光反応性基は、式(3)で表される。
X7は、単結合又はO−、−COO−、−NR1CO−、−NR1−、−NR1CONR1−などの結合基である。但し、結合基中のR1は、水素原子、又は炭素原子数1〜4のアルキル基である。
X8は、光架橋性の光反応基である。
光反応性基としては、例えば、シンナモイル基若しくはその誘導体、カルコン基、クマリン基、マレイミド基、アントラセン基などが挙げられる。なかでも、シンナモイル基若しくはその誘導体基、又はアントラセン基が好ましい。
また、かかる重合体は、そのモノマー種という点からは、アクリル酸若しくはメタクリル酸などの不飽和カルボン酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物、及びビニル化合物などのモノマーが挙げられる。なかでも、電気特性の面から、アクリル酸若しくはメタクリル酸などの不飽和カルボン酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物などのアクリル系重合体若しくは共重合体が好ましい。
すなわち、アクリル系共重合体は、式(4)のモノマー及び式(6)のモノマーからなる群から選ばれる少なくとも1種と、式(5)のモノマーとを共重合することで得られる。
式(a1)で示されるモノマーa1に対応するアクリレート化合物は、商業的に入手可能である。あるいは、アクリル酸クロリド又はメタクリル酸クロリドと、式(1)にヒドロキシ基を持つ式(7)に示す化合物とをアルカリ存在下で反応させることでも得られる。
上記不飽和カルボン酸の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。
上記スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
上記マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドなどが挙げられる。
上記のようにして得られた共重合体(A)の溶液を、メタノール、エタノール、水などを撹拌下に投入して再沈殿させ、生成した沈殿物を濾過・洗浄した後、常圧又は減圧下で、常温あるいは加熱乾燥することで、共重合体(A)を粉体として得ることができる。かかる操作により、共重合体(A)と共存する重合開始剤や未反応モノマーを除去することができ、その結果、純度の高い共重合体(A)の粉体が得られる。単一の操作で充分に精製できない場合は、得られた粉体を溶媒に再溶解し、上記の操作を繰り返し行えばよい。
より具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(以上、トーケムプロダクツ社製))、メガファックF171、F173、R−30(以上、大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC431(以上、住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(以上、旭硝子社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤の使用割合は、液晶配向剤に含有される樹脂成分の100質量部に対して、好ましくは0.01質量部〜2質量部、より好ましくは0.01質量部〜1質量部である。
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、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、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、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、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などが挙げられる。
本発明の液晶配向剤における固形分の濃度は、目的とする液晶配向膜の膜厚によって適宜変更することができるが、欠陥のない塗膜を形成させ、且つ、液晶配向膜として適切な膜厚を得ることができるという理由から1質量%〜20質量%とすることが好ましく、より好ましくは2質量%〜10質量%である。但し、ここで言うところの固形分とは、液晶配向剤から溶媒を除いた質量を意味する。
本発明の液晶配向膜は、上記した本発明の液晶配向剤を用いて得ることができる。この場合、例えば、本発明の液晶配向剤を、適当な基板に塗布した後、乾燥・焼成を行うことで得られる硬化膜を、そのまま液晶配向膜として用いることができる。また、この硬化膜をラビングしたり、偏光又は特定の波長の光やイオンビームなどを照射したりした後に、液晶配向膜として使用することも可能である。さらに、PSA方式用配向膜として使用する場合には、液晶充填後の液晶表示素子に電圧を印加した状態でUVを照射すること(以下、PSA処理と称する。)も可能である。本発明の液晶配向膜は、特に、PSA方式用配向膜として好適である。
液晶配向剤の塗布方法は特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェットなどで行う方法が一般的である。その他の塗布方法としては、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンコータ法などがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤を用いて液晶配向膜付きの基板を得た後、これを使用して公知の方法で液晶セルを作製し、液晶表示素子としたものである。
液晶セル作製の例としては、液晶配向膜の形成された1対の基板を用意し、片方の基板の液晶配向膜上にスペーサーを散布し、液晶配向膜面が内側になるようにして、もう片方の基板を貼り合わせ、液晶を減圧注入して封止する方法、又は、スペーサーを散布した液晶配向膜面に液晶を滴下した後に基板を貼り合わせて封止を行う方法などが挙げられる。このときのスペーサーの厚みは、好ましくは1μm〜30μm、より好ましくは2μm〜10μmである。
また、液晶中に残留する未反応の重合性化合物が液晶中で不純物(コンタミ)となって、液晶表示素子の信頼性を低下させるといった問題も解消できる。
本発明において、液晶セルの基板間に印加する電圧は、5Vp−p〜30Vp−pであるが、好ましくは5Vp−p〜20Vp−pである。照射するUV照射量は、好ましくは、1J〜60J、より好ましくは10J〜40Jである。UV照射量が少ない方が、液晶表示素子を構成する部材の破壊からなる信頼性低下を抑制できる。また、UV照射時間を減らせることで製造上のタクトが上がる点からも好適である。
<化合物の構造>
MMA:メチルメタクリレート
3MA:アントラセン-9-イルメチル-メタクリレート
9MA:オクタデシルメタクリレート
<溶媒の略号>
NMP:N−メチルピロリドン
BC:ブチルセロソルブ
γ−BL:ガンマブチルラクトン
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
<3MAの合成>
a.3MA-1の合成
得られたオイル状化合物は、1H NMR分析結果により、3MAであることを確認した。
1H NMR (CDCl3、δppm ) : 0.87(m、3H )、1.23−1.32(m、8H)、1.43−1.60(m、6H)、1.68−1.82(m、4H)、1.94(t、3H)、2.53(t、2H)、3.93(t、2H)、4.15(t、2H)、5.55(m、1H)、6.10(m、1H)、6.80(dd、2H)、7.07(dd、2H)
a.4MA−1の合成
得られた白色結晶は、1H NMR分析結果により、4MAであることを確認した。
1H NMR (CDCl3、δppm ):δ0.90(t、3H)、1.29−1.38(m、6H)、1.45−1.58(m、6H)、1.70−1.84(m、6H)、1.95(s、3H)、3.98(m、4H)、4.16(t、2H)、5.55(s、1H)、6.10(m、1H)、6.94(dd、4H)、7.45(d、4H)
a.5MA−1の合成
1H NMR (CDCl3、δppm ): 0.88(t、3H)、1.26−1.40(m、16H)、1.43−1.57(m、6H)、1.68−1.85(m、6H)、1.94(t、3H)、3.96−4.01(m、4H)、4.16(t、2H)、5.55(t、1H)、6.10(t、1H)、6.94(dd、4H)、7.45(d、4H)
a.6MA−2の合成
得られた白色結晶は、1H NMR分析結果により、6MAであることを確認した。
1H NMR (CDCl3、δppm):0.89(t、3H )、1.00−1.08(m、2H)、1.22−1.56(m、19H)、1.66−1.87(m、8H)、1.94(s、3H)、2.40(t、1H)、3.93(t、2H)、4.15(t、2H)、5.55(s、1H)、6.09(s、1H)、6.81(d、2H)、7.10(d、2H)
a.8MA−2の合成
得られた白色結晶は、1H NMR分析結果により、8MAであることを確認した。
1H NMR (CDCl3、δppm): 0.86−1.55(m、26H)、1.68−1.91(m、12H)、1.94(s、3H)、2.38(t、1H)、3.93(t、2H)、4.15(t、2H)、5.55(s、1H)、6.09(s、1H)、6.81(d、2H)、7.10(d、2H)
表1には、以下に記載する本実施例の液晶配向剤(A1〜A14)について、その組成をまとめて示す。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.132g(1.2×10−3mol)、1MA0.554g(1.6×10−3mol)、3MA0.433g(1.2×10−3mol)、NMP10.367gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムポンプを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応させて後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC2.88gを混合し、3時間攪拌して、ポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A1)を得た。
ポリマーの数平均分子量は13,000、重量平均分子量は39,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.132g(1.2×10−3mol)、2MA0.442g(1.6×10−3mol)、3MA0.433g(1.2×10−3mol)、NMP9.36gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
ポリマーの数平均分子量は3,000、重量平均分子量は4,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.463g(4.2×10−3mol)、3MA0.649g(1.8×10−3mol)、NMP10.446gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.049g(0.3×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC2.90gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A3)を得た。
ポリマーの数平均分子量は6,000、重量平均分子量は12,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.22g(2.0×10−3mol)、1MA0.554g(1.6×10−3mol)、4MA0.181g(0.4×10−3mol)、NMP8.896gを加え、攪拌してメタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC2.47gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A4)を得た。
ポリマーの数平均分子量16,000は、重量平均分子量は59,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA1.109g(3.2×10−3mol)、5MA0.209g(0.4×10−3mol)、NMP12.551gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC3.4875gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A5)を得た。
ポリマーの数平均分子量33,000は、重量平均分子量は114,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA1.109g(3.2×10−3mol)、6MA0.177g(0.4×10−3mol)、NMP12.263gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC3.4075gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A6)を得た。
ポリマーの数平均分子量14,000は、重量平均分子量は33,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA1.039g(3.0×10−3mol)、6MA0.266g(0.6×10−3mol)、NMP12.436gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC3.455gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A7)を得た。
ポリマーの数平均分子量15,000は、重量平均分子量は32,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA0.970g(2.8×10−3mol)、6MA0.354g(0.8×10−3mol)、NMP12.609gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて重合反応を行ったところ、反応中に重合液が白濁し溶解物が析出してしまった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA1.178g(3.4×10−3mol)、7MA0.079g(0.2×10−3mol)、NMP12.003gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返し脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC3.335gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A9)を得た。
ポリマーの数平均分子量は26,000、重量平均分子量は81,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.132g(1.2×10−3mol)、3MA0.442g(1.6×10−3mol)、2MA0.433g(1.2×10−3mol)、NMP9.36gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて重合反応を行ったところ、反応中に重合液が白濁し溶解物が析出してしまった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA1.178g(3.4×10−3mol)、8MA0.099g(0.2×10−3mol)、NMP12.187gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC3.385gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A11)を得た。
ポリマーの数平均分子量は14,000、重量平均分子量は34,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA1.109g(3.2×10−3mol)、8MA0.199g(0.4×10−3mol)、NMP12.457gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて重合反応を行ったところ、反応中に重合液が白濁し溶解物が析出してしまった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA0.97g(2.8×10−3mol)、9MA0.271g(0.8×10−3mol)、NMP11.859gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC3.295gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが72重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(A13)を得た。
ポリマーの数平均分子量は24,000、重量平均分子量は58,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.044g(0.4×10−3mol)、1MA0.831g(2.4×10−3mol)、9MA0.406g(1.2×10−3mol)、NMP11.831gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて重合反応を行ったところ、反応中に重合液が白濁し溶解物が析出してしまった。
上記で得られた、白濁して溶解物が析出すること無く調製された液晶配向剤(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A9、A11及びA13)を用いて、以下のようにしてPSA方式の液晶セルを製造した。、それらの製造と特性評価について説明する。
それぞれの液晶配向剤を、画素サイズが100μm×300μmでライン/スペースがそれぞれ5μmのITO電極パターンが形成されているITO電極基板のITO面にスピンコートし、80℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、160℃の熱風循環式オーブンで60分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
上記の2枚の基板について、一方の基板の液晶配向膜上に厚み6μmのビーズスペーサを散布した後、その上からシール剤を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜面を内側にして、先の基板と貼り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに液晶MLC−6608(メルク社製商品名)を減圧注入法によって注入し、各液晶セルを作製した。
なお、液晶配向剤A6、A7、A8、A10及びA12を使用した液晶セルは、垂直配向性を示さず、応答速度特性を評価することはできなかった。
電圧を印加していない液晶セルに、電圧±4V、周波数1kHzの短形波を印加した際の、液晶パネルの輝度の時間変化をオシロスコープに取り込んだ。電圧を印加していないときの輝度を0%とし、±4Vの電圧を印加して飽和したときの輝度を100%として、輝度が10%〜90%まで変化するのに必要な時間(立ち上がり時間)を応答速度とした。
評価対象とする液晶セルは、液晶が垂直配向性を示した液晶配向剤A1、A2、A3、A4及びA5を使用した液晶セルである。結果を表2に示す。
表3に、安定性評価のために合成された重合体を用いて調製された液晶配向剤(B1、B2)の組成を示す。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.132g(1.2×10−3mol)、1MA0.873g(2.52×10−3mol)、2MA0.101g(0.28×10−3mol)、NMP1.42g、γ−BL8.83gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返し脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC2.85gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが10重量%、γ−BLが62重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(B1)を得た。
ポリマーの数平均分子量は13,000、重量平均分子量は39,000であった。
窒素封入したバルーンを装着した三方コックを備え付けた50mLナスフラスコに、MMA0.132g(1.2×10−3mol)、1MA0.873g(2.52×10−3mol)、4MA0.139g(0.28×10−3mol)、NMP1.47g、γ−BL9.12gを加えて攪拌し、メタクリレートモノマー溶液を調製した。この溶液を、ダイアフラムを用いて、2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。この後、AIBN0.033g(0.2×10−3mol)を添加し、攪拌溶解後、再び2分間減圧し窒素にて復圧を4回繰り返して脱気処理を行った。その後、60℃のオイルバスにて20時間反応後、冷却し、空気開放して反応を停止し、ポリメタクリレート溶液を得た。
得られたポリメタクリレート溶液に、BC2.94gを混合し、3時間攪拌してポリマー固形分8重量%、NMPが10重量%、γ−BLが62重量%、BCが20重量%の液晶配向剤(B2)を得た。
ポリマーの数平均分子量は14,000、重量平均分子量は40,000であった。
Cr基板に上記液晶配向剤(B1)又は(B2)を1滴滴下し、温度20℃、湿度50%のクリーンルーム内に放置し、ワニスの吸湿により溶解性が低下して固形分が凝集(白化)するまでの時間を測定した。それらの結果を表4に示した。
なお、2010年3月31日に出願された日本特許出願2010−083369号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (13)
- 前記重合体を形成する全モノマーに対して、前記式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖を10〜40モル%、光反応性基を30〜80モル%含有する請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体は、付加重合によって生成された重合体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体は、不飽和カルボン酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイミド、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン 及びビニル化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を重合させて得られる重合体である請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖を有するモノマーと、光反応性基を有するモノマーと、を重合して得られる共重合体を含有することを特徴とする液晶配向剤。
- 前記共重合体を形成する全モノマーに対して、前記式(1)で表される側鎖及び式(2)で表される側鎖からなる群から選ばれる少なくとも一種の側鎖を有するモノマーを10〜40モル%、前記光反応性基を含有するモノマーを30〜80モル%含有する請求項6に記載の液晶配向剤。
- 前記光反応性基が、シンナモイル基若しくはその誘導体基、又はアントラセン基である請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体を2〜10質量%含有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
- 請求項11に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
- 請求項11に記載の液晶配向膜が形成された2枚の基板で液晶を挟持した液晶セルに光照射して製造された液晶表示素子。
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