JPWO2018025872A1 - 曲面形状を有する液晶パネルを備える液晶表示素子及びそのための液晶配向剤 - Google Patents

曲面形状を有する液晶パネルを備える液晶表示素子及びそのための液晶配向剤 Download PDF

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Abstract

スペーサこすり付けなどの物理的摩擦が発生した際でも輝点が無い曲面形状をもつ液晶パネルを備えた液晶表示装置を提供する。下記式[1]の構造を含有する重合体を含有する液晶配向膜を具備した曲面液晶表示素子。[化1](Y1は、単結合、−(CH2)a−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−COO−又はOCO−であり、Y2は、単結合又は(CH2)b−(bは1〜15の整数である)であり、Y3は、単結合、−(CH2)c−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CH2O−、−COO−又はOCO−である。Y4は、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)、又はステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基であり、Y5は、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる2価の環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)であり、nは、Y4がベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基である場合は2〜4の整数であり、Y4がステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基である場合は0〜4の整数である。また、nが複数である場合、複数のY5はそれぞれ独立して上記の定義を有する。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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基である。)

Description

本発明は、曲面形状を有する液晶パネルを備える液晶表示素子及びそのための液晶配向剤に関する。
近年、液晶表示装置は、薄型化及び低消費電力化に伴い、スマートフォン、携帯電話、テレビ、ナビケーション機器、電子手帳、電子ブック等の種々の電子機器に用いられている。液晶表示装置は、液晶パネルと駆動回路とを備え、必要に応じて、バックライト、導光板、ケーシング等の付帯機器を装着して構成されている。通常の液晶表示装置が電子機器に用いられる場合、その液晶表示装置の表示面は、電子機器の筐体とほぼ平行に、且つ、平面形状にて配置されて構成されることとなる。
一方、近年、液晶表示装置が種々の分野で使用されるのに伴って、電子機器の表示部に対して、表示面積の増大や、ワイド感、没入感、更にはデザイン上の点から、電子機器の筐体外面に沿った曲面形状を持つ液晶パネルを備えた液晶表示装置が提案され、使用されている(特許文献1参照)
日本特開平10−268245号公報 日本特開平10−104633号公報 日本特開平8−76128号公報
曲面形状の液晶パネルを備えた表示装置を製造する際、液晶パネルを筐体外面に沿って屈曲させる。これにより、液晶パネルの内部に存在するスペーサが液晶パネル内で移動し、液晶配向膜をこすり付ける。スペーサによってストレスを与えられた液晶配向膜は液晶の配向を規制することができず、液晶パネルを、例えば、黒表示させているにも関わらず、スペーサ周辺部から光が抜け、輝点として表示されることが問題となっている。
本発明の目的は、上記の事情に鑑みなされたものであって、スペーサによるこすり付けなどの物理的摩擦が発生した際でも輝点を最少にできるが曲面形状を有する液晶パネルを備える液晶表示装置、及びそのための液晶配向剤を提供することにある。
本発明者は、鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の要旨を有するものである。
(1)下記式[1]で表される構造を有する重合体を含有する液晶配向剤から得られる液晶配向膜を有する曲面液晶パネルを備える液晶表示素子。
Figure 2018025872
は、単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−であり、Yは、単結合又は(CH−(bは1〜15の整数である)であり、Yは、単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−である。Yは、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)、又はステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基であり、Yは、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる2価の環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)であり、nは、Yがベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基である場合は2〜4の整数であり、Yがステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基である場合は0〜4の整数である。また、nが複数である場合、複数のYはそれぞれ独立して上記の定義を有する。Y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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基である。
(2)曲面形状を有する液晶パネルを備える液晶表示素子のための液晶配向剤であり、上記式[1]で表される構造を有する重合体を含有する液晶配向剤。
本発明によれば、スペーサーによるこすり付けなどの物理的摩擦が発生した際でも輝点を最少にできるが曲面形状をもつ液晶パネルを備えた液晶表示装置、及びそのための液晶配向剤を提供することができる。
スクラッチ試験(実施例に詳述する)を施したポリイミド塗膜付き基板を用いて作製した液晶セルを、偏光顕微鏡で観察した写真である。この写真では、スクラッチ試験を行った箇所に輝点がほぼ見られていない。 上述したスクラッチ試験を施したポリイミド塗膜付き基板を用いて作製した液晶セルを、偏光顕微鏡で観察した写真である。この写真では、スクラッチ試験を行った箇所から光が透過し、輝点となっていることが解る。
本発明の曲面形状を有する液晶パネルを備える曲面液晶表示素子は、下記式[1]で表される構造(特定構造ともいう。)を含有する重合体を含有する液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備する。
<特定構造>
Figure 2018025872
式[1]中、Yは、単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−である。なかでも、単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−又はCOO−は、側鎖構造を合成しやすいので好ましい。より好ましくは、単結合、−(CH−(aは1〜10の整数である)、−O−、−CHO−又はCOO−である。
は、単結合又は(CH−(bは1〜15の整数である)である。なかでも、単結合又は(CH−(bは1〜10の整数である)が好ましい。
は、単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−である。なかでも、単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−が、合成しやすいので好ましい。より好ましくは、単結合、−(CH−(cは1〜10の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−である。
は、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる2価の環状基であって、これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。さらに、Yは、ステロイド骨格を有する炭素数12〜25の2価の有機基である。Yとしては、ベンゼン環、シクロへキシル環又はステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基が好ましい。
は、ベンゼン環、シクロへキシル環及び複素環よりなる群から選ばれる2価の環状基であって、これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。
nは、Yがベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基である場合は2〜4の整数であり、Yがステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基である場合は0〜4の整数である。また、nが複数である場合、複数のYはそれぞれ独立して上記の定義を有する。
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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基である。なかでも、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜10のフッ素含有アルキル基、炭素数1〜18のアルコキシル基又は炭素数1〜10のフッ素含有アルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシル基である。さらに好ましくは、炭素数1〜9のアルキル基又は炭素数1〜9のアルコキシル基である。
<特定構造を有する重合体>
本発明に用いられる特定構造を有する重合体としては、特に限定はされないが、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、セルロース及びポリシロキサンからなる群から選ばれる重合体であることが好ましい。なかでも、ポリイミド前駆体、ポリイミド又はポリシロキサンが好ましく、より好ましくは、ポリイミド前駆体又はポリイミドである。
本発明に用いられる重合体が、ポリイミド前駆体又はポリイミドである場合、それらはジアミンとテトラカルボン酸二無水物との反応で得られるが、製造上の容易性の観点から、特定構造を有するのはジアミンであることが好ましい。
<特定構造を有するジアミン>
上述した、特定構造を有するジアミン(特定ジアミンともいう。)は、下記式[2]で表される。
Figure 2018025872
式[2]におけるY、Y、Y、Y、Y、Y、nは、それぞれの好ましいものを含めて、式[1]における上記の定義と同じである。なお、mは、1〜4の整数であり、好ましくは、1である。
具体的には、下記式[2−1]〜[2−23]が挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2018025872
は、炭素数3〜12のアルキル基であり、1,4-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。
Figure 2018025872
は、炭素数3以上12以下のアルキル基であり、1,4-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。
Figure 2018025872
は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数3〜20のアルキル基であり、Aは、1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基であり、Aは、酸素原子又はCOO−*(ただし、「*」を付した結合手がAと結合する)であり、Aは、酸素原子又はCOO−*(ただし、「*」を付した結合手が(CH)a)と結合する)である。また、aは、0又は1の整数であり、aは、2〜10の整数であり、aは1である。
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
<その他ジアミン化合物>
本発明においては、特定ジアミン以外のその他のジアミン化合物を、ジアミン成分として併用することができる。その具体例を以下に挙げる。
p−フェニレンジアミン、2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノフェノール、2,4−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノベンジルアルコール、2,4−ジアミノベンジルアルコール、4,6−ジアミノレゾルシノール、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジフルオロ−4,4’−ビフェニル、3,3’−トリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジアミノビフェニル、2,3’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノジフェニルメタン、2,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ジアミノジフェニルエーテル、2,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−スルホニルジアニリン、3,3’−スルホニルジアニリン、ビス(4−アミノフェニル)シラン、ビス(3−アミノフェニル)シラン、ジメチル−ビス(4−アミノフェニル)シラン、ジメチル−ビス(3−アミノフェニル)シラン、4,4’−チオジアニリン、3,3’−チオジアニリン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルアミン、3,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2’−ジアミノジフェニルアミン、2,3’−ジアミノジフェニルアミン、N−メチル(4,4’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(3,3’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(3,4’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(2,2’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(2,3’−ジアミノジフェニル)アミン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,4−ジアミノナフタレン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、2,3’−ジアミノベンゾフェノン、1,5−ジアミノナフタレン、1,6−ジアミノナフタレン、1,7−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,5−ジアミノナフタレン、2,6ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、2,8−ジアミノナフタレン、1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン、1,2−ビス(3−アミノフェニル)エタン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、1,4−ビス(4アミノフェニル)ブタン、1,4−ビス(3−アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5−ジエチル−4−アミノフェニル)メタン、1,4−ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3−ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,4−ビス(4-アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、4,4’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、1,4−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]、1,4−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]、1,3−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]、1,3−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]、1,4−フェニレンビス(4−アミノベンゾエート)、1,4−フェニレンビス(3−アミノベンゾエート)、1,3−フェニレンビス(4−アミノベンゾエート)、1,3−フェニレンビス(3−アミノベンゾエート)、ビス(4−アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3−アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4−アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3−アミノフェニル)イソフタレート、N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)イソフタルアミド、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)イソフタルアミド、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、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、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)プロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,5−ビス(3−アミノフェノキシ)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェノキシ)へキサン、1,6−ビス(3−アミノフェノキシ)へキサン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7−(3−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン、1,8−ビス(3−アミノフェノキシ)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン、1,9−ビス(3−アミノフェノキシ)ノナン、1,10−(4−アミノフェノキシ)デカン、1,10−(3−アミノフェノキシ)デカン、1,11−(4−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11−(3−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12−(4−アミノフェノキシ)ドデカン、1,12−(3−アミノフェノキシ)ドデカン、4−(アミノメチル)アニリン、3−(アミノメチル)アニリン、4−(2−アミノエチル)アニリン、3−(2−アミノエチルアニリン)などの芳香族ジアミン化合物;ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタンなどの脂環式ジアミン化合物;1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノへキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカンなどの脂肪族ジアミン化合物。
また、その他のジアミンとして、ジアミン側鎖にアルキル基又はフッ素含有アルキル基を有するジアミンを併用することができる。具体的には、下記式[DA1]〜[DA12]のジアミンを例示できる。
Figure 2018025872
は、炭素数1〜22のアルキル基又はフッ素含有アルキル基である。
Figure 2018025872
は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH−、−O−、−CO−又はNH−を示し、Aは、炭素数1〜22のアルキル基又はフッ素含有アルキル基を示す。
Figure 2018025872
pは、1〜10の整数である。
また、下記式[DA13]〜[DA20]のジアミンを併用することもできる。
Figure 2018025872
mは、0〜3の整数であり、nは、1〜5の整数である。
さらに、下記式[DA21]〜[DA25]で示される分子内にカルボキシル基を有するジアミンを併用することもできる。
Figure 2018025872
は、1〜4の整数であり、Aは、単結合、−CH−、−C−、−C(CH−、−CF−、−C(CF)−、−O−、−CO−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−であり、m、mは、それぞれ0〜4の整数であり、かつm+mは1〜4の整数である。m、mは、それぞれ1〜5の整数であり、Aは、炭素数1〜5の直鎖又は分岐アルキル基であり、mは、1〜5の整数である。A10は、単結合、−CH−、−C−、−C(CH−、−CF−、−C(CF)−、−O−、−CO−、−NH−、−N(CH)−、−CONH−、−NHCO−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−CON(CH)−又はN(CH)CO−であり、mは、1〜4の整数である。
上記その他ジアミン化合物は、液晶配向膜とした際の液晶配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
<テトラカルボン酸二無水物成分>
本発明における特定重合体を得るためには、下記式[3]で示されるテトラカルボン酸二無水物(特定テトラカルボン酸二無水物ともいう。)が用いられる。
Figure 2018025872
式[3]中、Zは4価の有機基であり、その構造は特に限定されないが、炭素数4〜13の4価の有機基であり、かつ炭素数4〜10の非芳香族環状炭化水素基を含有することが好ましい。
具体的には、下記式[3a]〜[3j]で示される基である。
Figure 2018025872
〜Zは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環から選ばれる基である。式[3g]中、Z、Zは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。Zの特に好ましい例は、重合反応性や合成の容易性から、式[3a]、式[3c]、式[3d]、式[3e]、式[3f]又は式[3g]である。
<その他テトラカルボン酸二無水物>
本発明においては、特定テトラカルボン酸二無水物以外のその他のテトラカルボン酸二無水物(その他テトラカルボン酸二無水物とを用いることができる。その他テトラカルボン酸二無水物としては、以下に示すテトラカルボン酸のテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
ピロメリット酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸、1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン、2,3,4,5−ピリジンテトラカルボン酸、2,6−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ピリジン、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸又は1,3−ジフェニル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸が挙げられる。
上記その他テトラカルボン酸二無水物は、液晶配向膜とした際の液晶配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
<特定重合体の製造方法>
本発明における特定重合体を合成する方法は特に限定されない。通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを重縮合反応させて得られる。一般的には、テトラカルボン酸及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種のテトラカルボン酸成分と、1種又は複数種のジアミン化合物からなるジアミン成分とを反応させて、ポリアミド酸を得る。ポリアミド酸アルキルエステルを得るには、ポリアミド酸のカルボキシル基をエステルに変換する方法が用いられる。
さらに、ポリイミドを得るには、前記のポリアミド酸又はポリアミド酸アルキルエステルをイミド化してポリイミドとする方法が用いられる。
本発明の特定重合体を用いて得られる液晶配向膜は、上記ジアミン成分における特定ジアミンの含有割合が多くなるほど、初期特性に加えて、バックライト光に長時間曝された後であっても、電圧保持率及び直流電圧により蓄積する電荷の緩和が速い。また、ジアミン成分における特定ジアミンの含有割合が多くなるほど、液晶のプレチルト角を大きくすることができる。その際、上記した特性を高める目的では、ジアミン成分において、特定ジアミン化合物の含有量は、特定ジアミンの1モルに対して、0.01〜99モルが好ましく、より好ましくは、0.1〜50モルであり、更に好ましくは、0.5〜20モルであり、最も好ましくは0.5〜10モルである。
また、本発明の特定重合体を得るためには、テトラカルボン酸二無水物成分に特定テトラカルボン酸二無水物を用いることが好ましい。その際、テトラカルボン酸二無水物成分の1モル%以上が特定テトラカルボン酸二無水物であることが好ましく、より好ましくは、5モル%以上、さらに好ましくは、10モル%以上である。また、テトラカルボン酸二無水物成分の100モル%が特定テトラカルボン酸二無水物であってもよい。
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との反応は、通常、有機溶媒中で行う。その際に用いる有機溶媒としては、生成したポリイミド前駆体が溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、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−tert−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、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、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アセテート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、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、n−へキサン、n−ペンタン、n−オクタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチルエチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム又は4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどである。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、ポリイミド前駆体を溶解させない溶媒であっても、生成したポリイミド前駆体が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、さらには生成したポリイミド前駆体を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを有機溶媒中で反応させる際には、ジアミン成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸二無水物成分をそのまま、又は有機溶媒に分散、あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸二無水物を有機溶媒に分散、あるいは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを交互に添加する方法などが挙げられ、これらのいずれの方法を用いてもよい。また、ジアミン成分又はテトラカルボン酸二無水物成分を、それぞれ複数種用いて反応させる場合は、あらかじめ混合した状態で反応させてもよく、個別に順次反応させてもよく、さらに個別に反応させた低分子量体を混合反応させ特定重合体としてもよい。その際の重合温度は−20〜150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは−5〜100℃の範囲である。また、反応は任意の濃度で行うことができるが、濃度が低すぎると高分子量の特定重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となる。そのため、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加することができる。
ポリイミド前駆体を得る重合反応においては、ジアミン成分の合計モル数とテトラカルボン酸二無水物成分の合計モル数の比は0.8〜1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応同様、このモル比が1.0に近いほど生成するポリイミド前駆体の分子量は大きくなる。
本発明のポリイミドは前記のポリイミド前駆体を脱水閉環させて得られるポリイミドであり、液晶配向膜を得るための重合体として有用である。
本発明のポリイミドにおいて、アミド酸基の脱水閉環率(イミド化率)は、必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整することができる。
ポリイミド前駆体をイミド化させる方法としては、ポリイミド前駆体の溶液をそのまま加熱する熱イミド化又はポリイミド前駆体の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
ポリイミド前駆体を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100〜400℃、好ましくは120〜250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行う方が好ましい。
ポリイミド前駆体の触媒イミド化は、ポリイミド前駆体の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、−20〜250℃、好ましくは0〜180℃で攪拌することにより行うことができる。塩基性触媒の量はアミド酸基の0.5〜30モル倍、好ましくは2〜20モル倍であり、酸無水物の量はアミド酸基の1〜50モル倍、好ましくは3〜30モル倍である。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどを挙げることができ、中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。 酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量、反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
ポリイミド前駆体又はポリイミドの反応溶液から、生成したポリイミド前駆体又はポリイミドを回収する場合には、反応溶液を溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる溶媒としてはメタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。溶媒に投入して沈殿させたポリマーは濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2〜10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素などが挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
本発明の特定重合体の分子量は、そこから得られる重合体被膜の強度、重合体被膜形成時の作業性、重合体被膜の均一性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5,000〜1,000,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000〜150,000である。
<液晶配向剤>
本発明に用いる液晶配向剤における、重合体は、全てが上記特定重合体であってもよく、それ以外の他の重合体が混合されていてもよい。その際、特定重合体に対するそれ以外の他の重合体の含有量は0.5〜15質量%、好ましくは1〜10質量%である。
それ以外の他の重合体としては、特定ジアミンを含まないジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とから得られるポリイミド前駆体、又は該ポリイミド前駆体から得られるポリイミドが挙げられる。さらには、ポリイミド前駆体及びポリイミド以外の重合体、具体的には、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリスチレン又はポリアミドなども挙げられる。
本発明に用いる液晶配向剤中の有機溶媒は、塗布により均一な重合体被膜を形成するという観点から、有機溶媒の含有量が70〜99質量%が好ましい。この含有量は、目的とする液晶配向膜の膜厚によって適宜変更できる。有機溶媒としては、上述した特定重合体を溶解させる有機溶媒であれば特に限定されない。より具体的には、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライム及び4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。
<添加剤>
本発明に用いる液晶配向剤には、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基又はシクロカーボネート基を有する架橋性化合物、ヒドロキシル基又はアルコキシル基からなら群より選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物、重合性不飽和結合を有する架橋性化合物等(以下、架橋剤ともいう。)などを含有することが好ましい。
エポキシ基又はイソシアネート基を有する架橋性化合物としては、例えば、ビスフェノールアセトングリシジルエーテル、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルアミノジフェニレン、テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、テトラグリシジル−1,3−ビス(アミノエチル)シクロヘキサン、テトラフェニルグリシジルエーテルエタン、トリフェニルグリシジルエーテルエタン、ビスフェノールヘキサフルオロアセトジグリシジルエーテル、1,3−ビス(1−(2,3−エポキシプロポキシ)−1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロメチル)ベンゼン、4,4−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)オクタフルオロビフェニル、トリグリシジル−p−アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、2−(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)−2−(4−(1,1−ビス(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)エチル)フェニル)プロパン、1,3−ビス(4−(1−(4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)−1−(4−(1−(4−(2,3−エポキシプロポキシフェニル)−1−メチルエチル)フェニル)エチル)フェノキシ)−2−プロパノール等が挙げられる。
オキセタン基を有する架橋性化合物としては、下記式[4]で示すオキセタン基を少なくとも2個有する架橋性化合物である。
Figure 2018025872
具体的には、下記の式[4a]〜[4k]で示される架橋性化合物である。
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
シクロカーボネート基を有する架橋性化合物としては、下記の式[5]で示されるシクロカーボネート基を少なくとも2個有する架橋性化合物が挙げられる。
Figure 2018025872
具体的には、下記の式[5−1]〜式[5−37]で示される架橋性化合物である。
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
式[5−24]中、nは1〜5の整数であり、式[5−25]中、nは1〜5の整数であり、式[5−36]中、nは1〜100の整数であり、式[5−37]中、nは1〜10の整数である。
さらに、下記の式[5−38]〜式[5−40]に示される少なくとも1種の構造を有するポリシロキサンを挙げることもできる。
Figure 2018025872
式[5−38]〜式[5−40]中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、式[5]で示される構造、水素原子、水酸基、炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシル基、脂肪族環または芳香族環であり、少なくとも1つは式[5]で示される構造である。
具体的には、下記式[5−41]又は式[5−42]の化合物が挙げられる。
Figure 2018025872
式[5−42]中、nは1〜10の整数である。
ヒドロキシル基又はアルコキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物としては、例えば、ヒドロキシル基又はアルコキシル基を有するアミノ樹脂、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、スクシニルアミド−ホルムアルデヒド樹脂、エチレン尿素−ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。具体的には、アミノ基の水素原子がメチロール基又はアルコキシメチル基又はその両方で置換されたメラミン誘導体、ベンゾグアナミン誘導体、又はグリコールウリルを用いることができる。メラミン誘導体又はベンゾグアナミン誘導体は、2量体又は3量体として存在することも可能である。これらはトリアジン環1個当たり、メチロール基又はアルコキシメチル基を平均3〜6個有するものが好ましい。
このようなメラミン誘導体又はベンゾグアナミン誘導体の例としては、市販品のトリアジン環1個当たりメトキシメチル基が平均3.7個置換されているMX−750、トリアジン環1個当たりメトキシメチル基が平均5.8個置換されているMW−30(以上、三和ケミカル社製)、サイメル300、301、303、350、370、771、325、327、703、712などのメトキシメチル化メラミン、サイメル235、236、238、212、253、254などのメトキシメチル化ブトキシメチル化メラミン、サイメル506、508などのブトキシメチル化メラミン、サイメル1141などのカルボキシル基含有メトキシメチル化イソブトキシメチル化メラミン、サイメル1123などのメトキシメチル化エトキシメチル化ベンゾグアナミン、サイメル1123−10などのメトキシメチル化ブトキシメチル化ベンゾグアナミン、サイメル1128などのブトキシメチル化ベンゾグアナミン、サイメル1125−80などのカルボキシル基含有メトキシメチル化エトキシメチル化ベンゾグアナミン(以上、三井サイアナミド社製)等が挙げられる。また、グリコールウリルの例としては、サイメル1170などのブトキシメチル化グリコールウリル、サイメル1172などのメチロール化グリコールウリル、パウダーリンク1174などのメトキシメチロール化グリコールウリル等が挙げられる。
ヒドロキシル基又はアルコキシル基を有するベンゼン、又はフェノール性化合物も架橋性化合物として例示できる。例えば、1,3,5−トリス(メトキシメチル)ベンゼン、1,2,4−トリス(イソプロポキシメチル)ベンゼン、1,4−ビス(sec−ブトキシメチル)ベンゼン又は2,6−ジヒドロキシメチル−p−tert−ブチルフェノール等が挙げられる。
より具体的には、下記式[6−1]〜式[6−48]で示される架橋性化合物である。
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
重合性不飽和結合を有する架橋性化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリロイルオキシエトキシトリメチロールプロパン又はグリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート等の重合性不飽和基を分子内に3個有する架橋性化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイドビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイドビスフェノール型ジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート又はヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の重合性不飽和基を分子内に2個有する架橋性化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルフタレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルリン酸エステル又はN−メチロール(メタ)アクリルアミド等の重合性不飽和基を分子内に1個有する架橋性化合物が挙げられる。
加えて、下記式[7]で示される化合物も架橋性化合物として例示できる。
Figure 2018025872
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、アントラセン環又はフェナントレン環からなる1価の基であり、Eは、下記の式[7a]又は式[7b]からなる1価の基であり、nは、1〜4の整数である。
Figure 2018025872
上記化合物は架橋性化合物の一例であり、これらに限定されるものではない。また、本発明の液晶配向剤に含有される架橋性化合物は、1種類であってもよく、2種類以上組み合わせてもよい。
本発明の液晶配向剤における、架橋性化合物の含有量は、重合体成分100質量部に対して、0.1〜150質量部が好ましく、架橋反応が進行し目的の効果を発現し、かつ液晶の配向性を低下させないために、より好ましくは0.1〜100質量部であり、特には、1〜50質量部である。
液晶配向膜中の電荷移動を促進し、該液晶配向膜を用いた液晶セルの電荷抜けを促進させる化合物として、下記の式[M1]〜[M156]で示される窒素含有複素環アミン化合物を添加することが好ましい。このアミン化合物は、特定重合体の溶液に直接添加しても構わないが、適当な溶媒で濃度0.1〜10質量%、好ましくは1〜7質量%の溶液にしてから添加することが好ましい。この溶媒としては、上述した特定重合体を溶解させる有機溶媒であれば特に限定されない。
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
Figure 2018025872
本発明の液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限り、液晶配向剤を塗布した際の重合体被膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる有機溶媒(貧溶媒ともいわれる)又は化合物を含有することができる。さらに、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物などを含有することもできる。膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる貧溶媒の具体例としては次のものが挙げられる。
例えば、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、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−tert−ブチルエーテル、1-ブトキシ-2-プロパノール、2-ブトキシ-1-プロパノール、ジプロピ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、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、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アセテート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、ジプロピレングリコールモノアセテート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、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、2,6-ジメチル‐4-ヘプタノール、ダイアセトンアルコール、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、n−へキサン、n−ペンタン、n−オクタン、ジエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチルエチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−ブトキシ−2−プロパノール、1−フェノキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート、プロピレングリコール−1−モノエチルエーテル−2−アセテート、ジプロピレングリコール、2−(2−エトキシプロポキシ)プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n−プロピルエステル、乳酸n−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルなどの低表面張力を有する有機溶媒が挙げられる。
これらの貧溶媒は1種類でも複数種類を混合して用いてもよい。上記のような貧溶媒を用いる場合は、液晶配向剤に含まれる有機溶媒全体の5〜80質量%が好ましく、より好ましくは20〜60質量%である。
膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。
具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックF171、F173、R−30(大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC431(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(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重合体成分の100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部、より好ましくは0.01〜1質量部である。
液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物の具体例としては、以下に示す官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物が挙げられる。
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。
基板との密着性を向上させる化合物を使用する場合は、液晶配向剤に含有される重合体成分の100質量部に対して0.1〜30質量部が好ましく、より好ましくは1〜20質量部である。0.1質量部未満であると密着性向上の効果は期待できず、30質量部よりも多くなると液晶の配向性が悪くなる場合がある。
本発明の液晶配向剤には、上記の架橋性化合物、貧溶媒及び密着性を向上させる化合物の他に、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。
<液晶配向膜・液晶表示素子>
本発明の液晶配向剤は、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、垂直配向用途などの場合で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、アクリル基板やポリカーボネ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ニウムなどの光を反射する材料も使用できる。
液晶配向剤の塗布方法は、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、ロールコータ、スリットコータ、スピンナーなどがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。
液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレートなどの加熱手段により50〜300℃、好ましくは80〜250℃で溶媒を蒸発させて重合体被膜とすることができる。焼成後の重合体被膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、好ましくは5〜300nm、より好ましくは10〜100nmである。液晶を水平配向や傾斜配向させる場合は、焼成後の重合体被膜をラビング又は偏光紫外線照射などで処理する。
本発明の液晶表示素子は、上記の液晶配向剤から液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作製して液晶表示素子としたものである。
液晶セルの作製方法としては、液晶配向膜の形成された一対の基板を用意し、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例示できる。
本発明において特徴的なことは、液晶表示素子における液晶表示パネルが曲面形状を有することにある。すなわち、液晶表示パネルを構成ずる一対の基板が曲面を有するが、この曲面の形状や程度は種々のものがあり、任意に選択される。特に、本発明では、一軸方向に沿った断面において曲面形状を有し、曲面形状の曲率半径(R)が1000mmから3000mmの液晶表示パネルに対して効果的である。
さらに、本発明の液晶配向剤は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、一対の基板の間に活性エネルギー線及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、電極間に電圧を印加しつつ、活性エネルギー線の照射及び加熱の少なくとも一方により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も好ましく用いられる。ここで、活性エネルギー線は、紫外線が好適である。
上記の液晶表示素子は、PSA(Polymer Sustained Alignment)方式により、液晶分子のプレチルト角を制御するものである。PSA方式では、液晶材料中に少量の光重合性化合物、例えば光重合性モノマーを混入しておき、液晶セルを組み立てた後、液晶層に所定の電圧を印加した状態で光重合性化合物に紫外線などを照射し、生成した重合体によって液晶分子のプレチルト角を制御する。重合体が生成するときの液晶分子の配向状態が電圧を取り去った後においても記憶されるので、液晶層に形成される電界などを制御することにより、液晶分子のプレチルト角を調整することができる。また、PSA方式では、ラビング処理を必要としないので、ラビング処理によってプレチルト角を制御することが難しい垂直配向型の液晶層の形成に適している。
すなわち、本発明の液晶表示素子は、上記した手法により本発明の液晶配向剤から液晶配向膜付き基板を得た後、液晶セルを作製し、紫外線の照射及び加熱の少なくとも一方により重合性化合物を重合することで液晶分子の配向を制御することができる。
液晶セル作製の一例を挙げるならば、液晶配向膜の形成された一対の基板を用意し、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。
液晶には、熱や紫外線照射により重合する重合性化合物が混合される。重合性化合物としては、アクリレート基やメタクリレート基等の重合性不飽和基を分子内に1個以上有する化合物が挙げられる。その際、重合性化合物は、液晶成分の100質量部に対して0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量部である。重合性化合物が0.01質量部未満であると、重合性化合物が重合せずに液晶の配向制御できなくなり、10質量部よりも多くなると、未反応の重合性化合物が多くなって液晶表示素子の焼き付き特性が低下する。
液晶セルを作製した後は、液晶セルに交流又は直流の電圧を印加しながら、熱や紫外線を照射して重合性化合物を重合する。これにより、液晶分子の配向を制御できる。
加えて、本発明の液晶配向剤は、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及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、電極間に電圧を印加する工程を経て製造される液晶表示素子にも好ましく用いられる。ここで、活性エネルギー線は、紫外線が好適である。
活性エネルギー線及び熱の少なくとも一方より重合する重合性基を含む液晶配向膜を得るためには、該重合性基を含む化合物を液晶配向剤中に添加する方法や、重合性基を含む重合体成分を用いる方法が挙げられる。重合性基としては、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、マレイミド基等の重合性不飽和基が挙げられる。
本発明の液晶配向剤は、熱や紫外線の照射により、反応する2重結合部位を持つ特定アミン化合物を含んでいるため、紫外線の照射及び加熱の少なくとも一方により液晶分子の配向を制御することができる。
液晶セル作製の一例を挙げるならば、液晶配向膜の形成された一対の基板を用意し、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。
液晶セルを作製した後は、液晶セルに交流又は直流の電圧を印加しながら、熱や紫外線を照射することで、液晶分子の配向を制御することができる。
以上のようにして、本発明の液晶配向剤を用いて作製された液晶表示素子は、信頼性に優れたものとなり、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適に利用できる。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、これらに限定されない。なお、以下において、使用する略号は以下のとおりである。
(テトラカルボン酸二無水物)
CBDA:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
BODA:ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物
Figure 2018025872
(ジアミン)
3−AMPDA:3,5−ジアミノ−N−(ピリジン−3−イルメチル)ベンズアミド
p−PDA:p−フェニレンジアミン
PBCH5DAB:1,3−ジアミノ−4−{4−〔トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロへキシル)シクロへキシル〕フェノキシ}ベンゼン
PCH7DAB:1,3−ジアミノ−4−〔4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロへキシル)フェノキシ〕ベンゼン
Figure 2018025872
(添加剤)
Figure 2018025872
(シロキサン)
TEOS:テトラエトキシシラン
UPS:3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン
MPMS:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
HTMS:ヘキサデシルトリメトキシシラン
(有機溶媒)
NMP:N−メチル−2−ピロリドン、NEP:N−エチル−2−ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ、PB:プロピレングリコールモノブチルエーテル
DME:1,2−ジメトキシエタン、DPM:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、DMI:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、HG:ヘキシレングリコール
<ポリイミドの分子量測定>
合成例におけるポリイミドの分子量は、センシュー科学社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(SSC−7200)、Shodex社製カラム(KD−803、KD−805)を用い以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N’−ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o−リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)、流速:1.0ml/分、
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量:約9000,000、150,000、100,000、30,000)、及びポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量:約12,000、4,000、1,000)。
<イミド化率の測定>
ポリイミドのイミド化率は次のようにして測定した。ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d、0.05%TMS混合品)0.53mlを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液を日本電子データム社製NMR測定器(JNW−ECA500)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5〜10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1−α・x/y)×100
<分子量測定>
ポリイミド及びポリシロキサンの分子量は、Shodex社製カラム(サンプル側KF−803、リファレンス側KF−800RH)を用い以下のようにして測定した。
カラム温度:40℃、
溶離液:テトラヒドロフラン、流速:1ml/分、検量線作成用標準サンプル:Shodex社製 ポリスチレン(分子量:約52,400、19,900、7,200、2,970、580)。
<合成例1>
BODA(23.64g,94.5mmol)、p−PDA(5.11g,47.3mmol)、3―AMPDA(16.0g, 66.15mmol)、及びDA−1(32.86g,75.6mmol)をNMP(216.0g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(18.53g,94.5mmol)とNMP(94.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(62.3g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.02g)及びピリジン(1.87g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(601.0g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(A)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mn(数平均分子量)は13,200であり、Mw(重量平均分子量)は40,600であった。
<合成例2>
BODA(23.64g,94.5mmol)、p−PDA(5.11g,47.3mmol)、3―AMPDA(16.0g, 66.15mmol)、DA−1(16.43g,37.8mmol)、及びDA−8(14.39g,37.8mmol)をNMP(207.8g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(18.53g,94.5mmol)とNMP(94.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(62.3g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.15g)及びピリジン(1.90g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(602.1g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(B)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは12,900であり、Mwは40,400であった。
<合成例3>
BODA(23.14g,88.8mmol)、m−PDA(12.00g,111mmol)、DA−2(16.60g,37mmol)、及びDA−8(16.08g,37mmol)をNMP(170.7g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(17.76g,90.7mmol)とNMP(92.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(87.1g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.95g)及びピリジン(2.15g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(462.6g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(C)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは11,800であり、Mwは39,600であった。
<合成例4>
BODA(23.14g,88.8mmol)、m−PDA(12.00g,111mmol)、DA−3(17.1g,37mmol)、及びDA−8(14.08g,37mmol)をNMP(170.7g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(17.78g,90.7mmol)とNMP(92.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(87.1g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.95g)及びピリジン(2.15g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(462.6g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(D)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは11,900であり、Mwは40,100であった。
<合成例5>
BODA(23.14g,88.8mmol)、m−PDA(12.00g,111mmol)、及びDA−4(34.1g,74mmol)をNMP(170.7g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(17.78g,90.7mmol)とNMP(92.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(87.1g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.95g)及びピリジン(2.15g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(462.6g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(E)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは14,100であり、Mwは41,000であった。
<合成例6>
BODA(23.14g,88.8mmol)、m−PDA(12.00g,111mmol)、及びDA−5(28.6g,74mmol)をNMP(255g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(17.78g,90.7mmol)とNMP(92.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(87.1g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.95g)及びピリジン(2.15g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(462.6g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(F)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは11,900であり、Mwは40,000であった。
<合成例7>
BODA(23.14g,88.8mmol)、m−PDA(12.00g,111mmol)、及びDA−6(33.0g,74mmol)をNMP(272.8g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(17.78g,90.7mmol)とNMP(71.1)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(87.1g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.95g)及びピリジン(2.15g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(462.6g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(G)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは11,400であり、Mwは39,000であった。
<合成例8>
BODA(23.14g,88.8mmol)、m−PDA(12.00g,111mmol)、及びDA−7(33.0g,74mmol)をNMP(272.8g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(17.78g,90.7mmol)とNMP(71.1)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(87.1g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.95g)及びピリジン(2.15g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(462.6g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(H)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは15,700であり、Mwは41,200であった。
<合成例9>
温度計及び還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG24.9g、BCS24.9g、TEOS52.5g、及びHTMS11.2gを混合することで、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、予めHG8.5g、BCS8.5g、水16.2g及び触媒として蓚酸0.8gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下し、さらに室温で30分間撹拌した。その後オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予めUPS含有量92質量%のメタノール溶液0.86gとHG0.86g、BCS0.86gの混合液を加えた。更に30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液(I)を得た。このポリシロキサンは、Mnが5,100であり、Mwは9,100であった。
<合成例10>
温度計及び還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG21.3g、BCS21.3g、及びTEOS52.5g、化合物3を18.4g混合することで、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、予めHG8.5g、BCS8.5g、水16.2g及び触媒として蓚酸0.8gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下し、さらに室温で30分間撹拌した。その後オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予めUPS含有量92質量%のメタノール溶液0.86gとHG0.86g、BCS0.86gの混合液を加えた。更に30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液(J)を得た。このポリシロキサンはMnが2,400であり、Mwは4,800であった。
<比較合成例1>
BODA(23.64g,94.5mmol)、p−PDA(5.11g,47.3mmol)、3―AMPDA(16.0g, 66.15mmol)、及びDA−8(28.77g,75.6mmol)をNMP(199.6g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(18.53g,94.5mmol)とNMP(94.6)gを加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(30.0g)にNMP(62.3g)を加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(6.29g)及びピリジン(1.95g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(603.2g)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(D)を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であり、Mnは13,200であり、Mwは39,300であった。
<実施例1>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[1]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例2>
合成例2で得たポリイミド粉末(B)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[2]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例3>
合成例3で得たポリイミド粉末(C)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[3]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例4>
合成例4で得たポリイミド粉末(D)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[4]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例5>
合成例5で得たポリイミド粉末(E)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[5]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例6>
合成例6で得たポリイミド粉末(F)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[7]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例7>
合成例7で得たポリイミド粉末(G)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[7]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例8>
合成例8で得たポリイミド粉末(H)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[8]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例9>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にPB(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[9]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例10>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にDME(40.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[10]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例11>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(30.0g)、DME(10.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[11]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例12>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(30.0g)、DPM(10.0g)を加え、5時間攪拌することで、液晶配向剤[12]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例13>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌した後、化合物1粉末(0.6g)を添加し24時間攪拌することで、液晶配向剤[13]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例14>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌した後、化合物2粉末(0.6g)を添加し24時間攪拌することで、液晶配向剤[14]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例15>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、5時間攪拌した後、化合物1粉末(0.3g)、化合物2粉末(0.3g)を添加し24時間攪拌することで、液晶配向剤[15]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例16>
合成例9で得たポリシロキサン溶液(I)10.0g及びHG15.0g、BCS15.0gを混合することで、液晶配向剤[10]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られないことを確認した。
<実施例17>
合成例10で得たポリシロキサン溶液(J)10.0g及びHG15.0g、BCS15.0gを混合することで、液晶配向剤[17]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られないことを確認した。
<比較例1>
比較合成例1で得たポリイミド粉末(K)(6.0g)にNEP(54.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(40.0g)を加え、50℃にて15時間攪拌することで、液晶配向剤[18]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<ポリイミド塗膜付き基板の作製>
上記実施例1〜17及び比較例1でそれぞれ得た各液晶配向剤を3cm×4cmITO付きガラス基板のITO面にスピンコートし、70℃で1分30秒間、ホットプレートにて焼成した後、230℃の赤外線加熱炉で30分間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド塗膜付き基板を作製した。
なお、実施例16で得た液晶配向剤の場合には、ホットプレートにおける焼成を70℃で1分30秒間の代わりに、80℃で3分間行ったが、他は同じである。
<輝点の評価>
上記実施例1及び比較例1で得たポリイミド塗膜付き基板をブルカー・エイエックスエス社製UMT−2(センサーはFVL、装置先端に1.6mmサファイア球を取り付けた)に取り付け、横軸に0.5mm(5mm/秒)、移動方向に2mm、100秒かけて1mNから20mNまでスクラッチ試験をおこなった後、MLC−3022(メルク・ジャパン社製)を滴下した。そこに上記で得たもう1枚のポリイミド塗膜付き基板に4μmのスペーサーを散布し、滴下したMLC−3022側に向けて挟み込んだ。挟み込んだ基板を偏光顕微鏡(ECLIPSE E600WPOL)(ニコン社製)を偏光板90°にした状態でスクラッチ試験を行った箇所を観察し、光が透過するかを観察した。
図1のように輝点がほぼ見られない状態を「○」と評価し、図2に示すような輝点が若干みられる状態を「△」と評価し、図3に示すようにスクラッチした箇所が輝点となった状態を「×」と評価し、それらの結果を表1に示した。
Figure 2018025872

なお、2016年8月3日に出願された日本特許出願2016−153149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 (11)

  1. 下記式[1]で表される構造を有する重合体を含有する液晶配向剤から得られる液晶配向膜を有する曲面液晶パネルを備える液晶表示素子。
    Figure 2018025872
    (Yは、単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−であり、Yは、単結合又は(CH−(bは1〜15の整数である)であり、Yは、単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−である。Yは、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)、又はステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基であり、Yは、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる2価の環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)であり、nは、Yがベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基である場合は2〜4の整数であり、Yがステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基である場合は0〜4の整数である。また、nが複数である場合、複数のYはそれぞれ独立して上記の定義を有する。Y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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基である。)
  2. 前記重合体が、ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 前記重合体が、下記式で表されるジアミンを含有するジアミンと、テトラカルボン酸二無水物成分との反応物であるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項1に記載の液晶表示素子。
    Figure 2018025872
    式[2]におけるY、Y、Y、Y、Y、Y、nは、式[1]におけるY、Y、Y、Y、Y、Y、nのそれぞれの定義と同じである。mは、1〜4の整数である。
  4. 前記テトラカルボン酸二無水物成分が、下記式[3]で表されるテトラカルボン酸二無水物を含有する、請求項3に記載の液晶表示素子。
    Figure 2018025872
    式[3]中、Zは4価の有機基であり、炭素数4〜13の4価の有機基であり、かつ炭素数4〜10の非芳香族環状炭化水素基を含有することが好ましい。
  5. 前記式[3]で表されるテトラカルボン酸二無水物のZが、以下の構造式から選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載の液晶表示素子。
    Figure 2018025872
    (Z〜Zは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環から選ばれる基であり、Z、及びZは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。)
  6. 曲面形状を有する液晶パネルを備える液晶表示素子のための液晶配向剤であり、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。
    Figure 2018025872
    (Yは、単結合、−(CH−(aは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−であり、Yは、単結合又は(CH−(bは1〜15の整数である)であり、Yは、単結合、−(CH−(cは1〜15の整数である)、−O−、−CHO−、−COO−又はOCO−である。Yは、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)、又はステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基であり、Yは、ベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる2価の環状基(これらの環状基上の任意の水素原子は、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又はフッ素原子で置換されていてもよい。)であり、nは、Yがベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環よりなる群から選ばれる環状基である場合は2〜4の整数であり、Yがステロイド骨格を有する炭素数12〜25の有機基より選ばれる2価の有機基である場合は0〜4の整数である。また、nが複数である場合、複数のYはそれぞれ独立して上記の定義を有する。Y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のアルコキシル基又は炭素数1〜18のフッ素含有アルコキシル基である。)
  7. 前記重合体が、ポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項6に記載の液晶配向剤。
  8. 前記重合体が、下記式で表されるジアミンを含有するジアミンと、テトラカルボン酸二無水物成分との反応物であるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項6に記載の液晶配向剤。
  9. 前記重合体が、下記式で表されるジアミンを含有するジアミンと、テトラカルボン酸二無水物成分との反応物であるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項6に記載の液晶配向剤。
    Figure 2018025872
    (式[2]におけるY、Y、Y、Y、Y、Y、nは、式[1]におけるY、Y、Y、Y、Y、Y、nのそれぞれの定義と同じである。mは、1〜4の整数である。)
  10. 前記テトラカルボン酸二無水物成分が、下記式[3]で表されるテトラカルボン酸二無水物を含有する、請求項8又は9に記載の液晶配向剤。
    Figure 2018025872
    (Zは、炭素数4〜13の4価の有機基である。)
  11. 前記式[3]におけるZが、以下の構造式から選ばれる少なくとも1種である、請求項10に記載の液晶配向剤。
    Figure 2018025872
    (Z〜Zは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環から選ばれる基であり、Z、Zは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。)
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