JPWO2018030489A1 - 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
1.下記式(1)で表される構造を有する重合体(A)と、下記式(2)の構造を有する重合体(B)とを含むことを特徴とする液晶配向剤。
3.前記重合体(B)が、前記式(2)で表される構造を有するジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体(B)及びそのイミド化物であるポリイミド(B)からなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である前記1に記載の液晶配向剤。
5.前記式(3)において、Y1が下記のいずれかの式で表される前記4に記載の液晶配向剤。
但し、式(5)中、X3はテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Y3は式(2)の構造を含むジアミンに由来する2価の有機基であり、R13は水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。
8.前記重合体(A)と前記重合体(B)の合計量に対して、前記重合体(A)の含有量が、10〜95質量%であり、前記重合体(B)の含有量が、5〜90質量%である前記1〜7のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
9.前記重合体(A)及び前記重合体(B)を溶解する有機溶媒を含有する前記1〜8のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
10.前記1〜9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。
11.前記10に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
12.液晶表示素子が横電界駆動方式である前記11に記載の液晶表示素子。
13.液晶表示素子がFFS方式である前記11又は12に記載の液晶表示素子。
特定重合体(A)の含有量は、特定重合体(A)と特定重合体(B)の合計量に対して、特定重合体(A)が10〜95質量%であり、より好ましくは60〜90重量%である。また、特定重合体(B)の含有量は、特定重合体(A)と特定重合体(B)の合計量に対して、90〜5質量%であり、より好ましくは40〜10質量%である。特定重合体(A)が少なすぎると、液晶配向膜の電荷蓄積特性やラビング耐性が悪化し、特定重合体(B)が少なすぎると、液晶の配向性や配向規制力が悪化する。本発明の液晶配向剤に含有される特定重合体(A)と特定重合体(B)は、それぞれ、1種類でも、2種類以上であってもよい。
特定重合体(A)は上記式(1)で表される構造を有する重合体である。
式(1)中のR1は、得られる重合体の溶解性の観点から、炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、液晶配向性を損なわない点からメチル基が好ましい。
以下に、好ましいX1の構造である(A−1)〜(A−21)を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
特定重合体(A)は、式(3)で表される構造単位に加えて、さらに、下記式(4)で表される構造単位、及び/又はそれをイミド化した構造単位を有していてもよい。
本発明における特定重合体(A)を構成するポリイミド前駆体の分子量は、重量平均分子量で2,000〜500,000が好ましく、より好ましくは5,000〜300,000であり、さらに好ましくは、10,000〜100,000である。
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。
本発明の液晶配向剤に含有される特定重合体(B)は、下記式(2)の構造を有する重合体である。
本発明に用いられるポリイミド前駆体であるポリアミック酸エステルは、以下に示す(1)、(2)又は(3)の方法で合成することができる。
(1)ポリアミック酸から合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成することができる。
具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶剤の存在下で−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって合成することができる。
エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジ−t−ブチルアセタール、1−メチル−3−p−トリルトリアゼン、1−エチル−3−p−トリルトリアゼン、1−プロピル−3−p−トリルトリアゼン、4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジンー2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリドなどが挙げられる。エステル化剤の添加量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して、2〜6モル当量が好ましい。
上記の反応に用いる溶媒は、ポリマーの溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、又はγ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時の濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と有機溶剤の存在下で−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって合成することができる。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジンなどが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対して、2〜4倍モルであることが好ましい。
上記の反応に用いる溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN−メチル−2−ピロリドン、又はγ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時のポリマー濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる溶媒はできるだけ脱水されていることが好ましく、窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが好ましい。
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを重縮合することにより合成することができる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で0℃〜150℃、好ましくは0℃〜100℃において、30分〜24時間、好ましくは3〜15時間反応させることによって合成することができる。
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ−1,3,5−トリアジニルメチルモルホリニウム、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、テトラカルボン酸ジエステルに対して2〜3倍モルが好ましい。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、ジアミン成分に対して2〜4倍モルが好ましい。
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0〜1.0倍モルが好ましい。
上記のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
上記特定重合体(A)及び特定重合体(B)におけるポリイミド前駆体であるポリアミック酸を、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応により得る場合には、有機溶媒中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを混合して反応させる方法が好ましい。
上記特定重合体(A)及び特定重合体(B)におけるポリイミドは、ポリイミド前駆体である前記ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸をイミド化することにより製造することができる。
ポリアミック酸エステルからポリイミドを製造する場合、前記ポリアミック酸エステル溶液、又はポリアミック酸エステル樹脂粉末を有機溶媒に溶解させて得られるポリアミック酸溶液に塩基性触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の課程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸のイミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、有機溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤とすることが好ましい。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、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、ベンゼン等が挙げられる。
本発明の液晶配向剤は、上記特定重合体(A)と、上記特定重合体(B)とを含有するものである。本発明の液晶配向剤に含有される特定重合体(A)と特定重合体(B)は、それぞれ1種類であっても、2種類以上であってもよい。
また、特定重合体(A)、(B)に加えて、その他の重合体、すなわち、式(1)で表される2価の基も、式(2)で表される2価の基も有さない重合体を含有していてもよい。かかるその他の重合体としては、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレア、ポリオルガノシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン又はその誘導体、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。
本発明の液晶配向剤がその他の重合体を含有する場合、全重合体成分に占める、特定重合体(A)と特定重合体(B)との合計の含有割合は5質量%以上が好ましく、その一例として5〜95質量%が挙げられる。
本発明の液晶配向膜は、前記液晶配向剤から得られるものである。液晶配向剤から液晶配向膜を得る方法の一例を挙げるなら、塗布液形態の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成して得られた膜に対してラビング処理法又は光配向処理法で配向処理を施す方法が挙げられる。
液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン、IR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、溶媒を蒸発させ、焼成する。液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される溶媒を十分に除去するために、50〜120℃で1〜10分焼成し、その後、150〜300℃で、5〜120分焼成する条件が挙げられる。
本発明の液晶配向膜は、IPS方式やFFS方式などの横電界方式の液晶表示素子の液晶配向膜として好適であり、特に、FFS方式の液晶表示素子の液晶配向膜として有用である。
本発明の液晶表示素子は、上記液晶配向剤から得られる液晶配向膜付きの基板を得た後、既知の方法で液晶セルを作製し、該液晶セルを使用して素子としたものである。
液晶セルの作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。なお、画像表示を構成する各画素部分にTFT(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス構造の液晶表示素子であってもよい。
又は、基板の上に液晶配向膜を形成した後の工程として、一方の基板上の所定の場所にシール材を配置する際に、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておき、液晶を配置しないで基板を貼り合わせた後、シール材に設けた開口部を通じて液晶セル内に液晶材料を注入し、次いで、この開口部を接着剤で封止して液晶セルを得る。液晶材料の注入には、真空注入法でもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法でもよい。
なお、本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤を用いている限り上記の記載に限定されるものではなく、その他の公知の手法で作製されたものであってもよい。液晶表示素子を得る工程は、例えば、日本特開2015-135393号公報)の17頁の段落0074から19頁の段落0081などに開示されている。
NMP:N−メチル−2−ピロリドン GBL:γ−ブチロラクトン
BCS:ブチルセロソルブ
重合体溶液の粘度は、E型粘度計TVE−22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE−1(1°34’、R24)、温度25℃で測定した。
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30mgをNMR(核磁気共鳴)サンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,
φ5(草野科学社製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6,0.
05質量%TMS(テトラメチルシラン)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NMR測定機(JNW−ECA500)(日本電子
データム社製)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、9.5ppm〜10.0ppm付近に現れるアミド酸の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
上記式において、xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロト
ンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のN
H基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
撹拌装置及び窒素導入管付きの1Lの四つ口フラスコに、DA−1を54.7g(224mmol)、及びDA−2を53.4g(95.9mmol)量り取り、NMPを613g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA−1を89.5g(298mmol)添加し、さらにNMPを175g加え、窒素雰囲気下23℃で12時間撹拌してポリアミック酸(粘度:890mPa・s)の溶液を得た。
撹拌子の入った3L三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を900g分取し、NMPを1350g、無水酢酸を74.3g、ピリジンを34.6g加え、室温で30分間撹拌した後、40℃で2時間反応させた。この反応溶液を8300gのメタノール中に投入し、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た後、温度60℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:66%)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの1Lの四つ口フラスコに、DA−1を86.0g(352mmol)、DA−2を53.4g(95.9mmol)、及びDA−3を76.5g(191mmol)量り取り、NMPを1580g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA−2を93.2g(416mmol)添加し、さらにNMPを168g加え、窒素雰囲気下40℃で3時間撹拌した。さらに、CA−3を28.2g(143mmol)添加し、さらにNMPを160g加え、窒素雰囲気下23℃で4時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(粘度:200mPa・s)を得た。
撹拌子の入った3L三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を800g分取し、NMPを700g、無水酢酸を69.7g、及びピリジンを18.0g加え、室温で30分間撹拌した後、55℃で3時間反応させた。この反応溶液を5600gのメタノール中に投入し、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た後、温度60℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:75%)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの1Lの四つ口フラスコに、DA−1を93.8g(384mmol)、DA−3を51.0g(128mmol)、及びDA−4を43.7g(128mmol)量り取り、NMPを1380g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA−2を93.2g(416mmol)添加し、さらにNMPを214g加え、窒素雰囲気下40℃で3時間撹拌した。さらに、CA−3を32.6g(166mmol)添加し、さらにNMPを185g加え、窒素雰囲気下23℃で4時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(粘度:200mPa・s)を得た。
撹拌子の入った200mL三角フラスコに、このポリイミドの粉末を18.1g分取し、NMPを132g加えて、50℃にて20時間攪拌して溶解させた。さらに、この溶液を5.54g分取し、NMPを2.09g、GBLを2.73g、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを1質量%含むNMP溶液を0.550g、及びBCSを2.73g加え、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、ポリイミドの溶液(SPI−3)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mLの四つ口フラスコに、DA−5を6.31g(16.0mmol)量り取り、NMPを47.6g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA−3を1.69g(8.61mmol)添加し、さらにNMPを10.2g加え、窒素雰囲気下23℃で3時間撹拌した。さらに、CA−4を1.39g(6.37mmol)添加し、さらにNMPを10.2g加え、窒素雰囲気下50℃で12時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(粘度:250mPa・s)を得た。
撹拌子の入った100mL三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を14.4g分取し、NMPを8.39g、GBLを8.08g、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを1質量%含むNMP溶液を1.44g、及びBCSを8.08g加え、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、ポリアミック酸の溶液(PAA−1)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mLの四つ口フラスコに、DA−6を4.41g(40.7mmol)、DA−7を1.79g(7.20mmol)量り取り、NMPを55.8g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA−1を14.0g(46.6mmol)添加し、さらにNMPを23.7g加え、窒素雰囲気下23℃で12時間撹拌してポリアミック酸の溶液(粘度:815mPa・s)を得た。
撹拌子の入った200mL三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を30g分取し、NMPを45g、無水酢酸を3.64g、ピリジンを1.69g加え、室温で30分間撹拌した後、40℃で3時間反応させた。この反応溶液を300gのメタノール中に投入し、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た後、温度60℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:73%)を得た。
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mLの四つ口フラスコに、DA−8を7.93g(20.0mmol)量り取り、NMPを87.0g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA−3を2.23g(11.4mmol)添加し、さらにNMPを10.0g加え、窒素雰囲気下23℃で3時間撹拌した。さらに、CA−4を1.74g(8.00mmol)添加し、さらにNMPを10.1g加え、窒素雰囲気下50℃で12時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(粘度:140mPa・s)を得た。
撹拌子の入った100mL三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を6.91g分取し、NMPを1.35g、GBLを2.98g、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを1質量%含むNMP溶液を0.69g、及びBCSを2.98g加え、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、ポリアミック酸の溶液(PAA−2)を得た。
撹拌子を入れた50mL三角フラスコに、合成例1で得られたポリイミドの溶液(SPI−1)2.13g、合成例4で得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)を8.47g量り取り、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、液晶配向剤(A−1)を得た。
撹拌子を入れた50mL三角フラスコに、合成例2で得られたポリイミドの溶液(SPI−2)2.00g、合成例4で得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)を8.11g量り取り、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、液晶配向剤(A−2)を得た。
撹拌子を入れた50mL三角フラスコに、合成例3で得られたポリイミドの溶液(SPI−3)2.03g、合成例4で得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)を8.04g量り取り、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、液晶配向剤(A−3)を得た。
撹拌子を入れた50mL三角フラスコに、合成例1で得られたポリイミドの溶液(SPI−1)5.43g、合成例4で得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)を5.41g量り取り、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、液晶配向剤(A−4)を得た。
撹拌子を入れた50mL三角フラスコに、合成例5で得られたポリイミドの溶液(SPI−4)2.19g、合成例4で得られたポリアミック酸溶液(PAA−1)を8.25g量り取り、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、液晶配向剤(B−1)を得た。
撹拌子を入れた50mL三角フラスコに、合成例1で得られたポリイミドの溶液(SPI−1)2.07g、合成例6で得られたポリアミック酸溶液(PAA−2)を9.39g量り取り、マグネチックスターラーで2時間撹拌して、液晶配向剤(B−2)を得た。
(比較例3)
合成例1で得られたポリイミドの溶液(SPI−1)を液晶配向剤(B−3)とした。
FFS方式の液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製する。始めに、電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmのガラス基板である。基板上には第1層目として対向電極を構成する、IZO電極が全面に形成されている。第1層目の対向電極の上には、第2層目として、CVD法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は500nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目として、IZO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第1画素及び第2画素の2つの画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mm、横約5mmである。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により、電気的に絶縁されている。
各画素の第1領域と第2領域とを比較すると、それらを構成する画素電極の電極要素の形成方向が異なるものとなっている。すなわち、後述する液晶配向膜のラビング方向を基準とした場合、画素の第1領域では、画素電極の電極要素が+10°の角度(時計回り)をなすように形成され、画素の第2領域では、画素電極の電極要素が−10°の角度(時計回り)をなすように形成されている。すなわち、各画素の第1領域と第2領域とでは、画素電極と対向電極との間の電圧印加によって誘起される液晶の、基板面内での回転動作(インプレーン・スイッチング)の方向が、互いに逆方向となるように構成されている。
上記液晶セルを、偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、画素電極と対向電極とを短絡して同電位にした状態で、2枚の偏光板の下からLEDバックライトを照射しておき、2枚の偏光板の上で測定するLEDバックライト透過光の輝度が最小となるように、液晶セルの角度を調節した。
次に、この液晶セルに周波数30Hzの矩形波を印加しながら、23℃の温度下でのV−T特性(電圧−透過率特性)を測定し、相対透過率が23%となる交流電圧を算出した。この交流電圧は電圧に対する輝度の変化が大きい領域に相当するため、蓄積電荷を輝度を介して評価するのに都合がよい。
蓄積した電荷の緩和が速いほど、直流電圧を重畳したときの液晶セルへの電荷蓄積も速いことから、蓄積電荷の緩和特性は、直流電圧を重畳した直後の相対透過率が30%以上の状態から23%に低下するまでに要した時間で評価した。すなわち、相対透過率が30分以内に23%に低下した場合に「良好」、30分経過しても相対低下率が23%に低下しない場合に「不良」と定義して評価を行った。
上記液晶セルを、偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、画素電極と対向電極とを短絡して同電位にした状態で、2枚の偏光板の下からLEDバックライトを照射しておき、2枚の偏光板の上で測定するLEDバックライト透過光の輝度が最小となるように、液晶セルの角度を調節した。
次に、この液晶セルに周波数30Hzの矩形波を印加しながら、23℃の温度下でのV−T特性(電圧−透過率特性)を測定し、相対透過率が23%となる交流電圧を算出した。この交流電圧は電圧に対する輝度の変化が大きい領域に相当するため、フリッカー特性を評価するのに都合がよい。
フリッカーレベル(%)={フリッカー振幅/(2×z)}×100
上記式において、zは相対透過率が23%となる周波数30Hzの交流電圧で駆動した際の輝度をデータ収集/データロガースイッチユニット34970Aで読み取った値である。
フリッカー特性の評価は、LEDバックライトの点灯及び交流電圧の印加を開始した時点から30分間が経過するまでに、フリッカーレベルが3%未満を維持した場合には「良好」、30分間でフリッカーレベルが3%以上に達した場合に「不良」と定義して評価した。
この液晶セルを用い、60℃の恒温環境下、周波数30Hzで9VPPの交流電圧を190時間印加した。その後、液晶セルの画素電極と対向電極との間を短絡させた状態にし、そのまま室温に一日放置した。
放置の後、液晶セルを偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように液晶セルの配置角度を調整した。そして、第1画素の第2領域が最も暗くなる角度から第1領域が最も暗くなる角度まで液晶セルを回転させたときの回転角度を角度Δとして算出した。第2画素でも同様に、第2領域と第1領域とを比較し、同様の角度Δを算出した。そして、第1画素と第2画素の角度Δ値の平均値を液晶セルの角度Δとして算出した。この液晶セルの角度Δの値が0.4度未満の場合には「良好」、角度Δの値が0.4度以上の場合には「不良」と定義し評価した。
実施例1で得られた液晶配向剤(A−1)を孔径が1.0μmのフィルターで濾過した後、上記記載のように液晶セルを作製した。この液晶セルについて、蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、相対透過率が23%に低下するまでに要した時間は8分であり良好であった。
次に、この液晶セルについてフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは1%であり良好であった。また、この液晶セルについて液晶配向性を評価した結果、Δは0.21度であり良好であった。
実施例2で得られた液晶配向剤(A−2)を用いた以外は、実施例5と同様の方法で蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、相対透過率が23%に低下するまでに要した時間は4分であり良好であった。
次に、実施例5と同様の方法でフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは1%であり良好であった。また、実施例5と同様の方法で液晶配向性を評価した結果、Δは0.06度であり良好であった。
実施例3で得られた液晶配向剤(A−3)を用いた以外は、実施例5と同様の方法で蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、相対透過率が23%に低下するまでに要した時間は4分であり良好であった。
次に、実施例5と同様の方法でフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは1%であり良好であった。また、実施例5と同様の方法で液晶配向性を評価した結果、Δは0.05度であり良好であった。
実施例4で得られた液晶配向剤(A−4)を用いた以外は、実施例5と同様の方法で蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、相対透過率が23%に低下するまでに要した時間は26分であり良好であった。
次に、実施例5と同様の方法でフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは0.3%であり良好であった。また、実施例5と同様の方法で液晶配向性を評価した結果、Δは0.22度であり良好であった。
比較例1で得られた液晶配向剤(B−1)を用いた以外は、実施例5と同様の方法で蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、相対透過率が23%に低下するまでに要した時間は26分であり良好であった。
次に、実施例5と同様の方法でフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは2%であり良好であった。また、実施例5と同様の方法で液晶配向性を評価した結果、Δは0.63度であり不良であった。
比較例2で得られた液晶配向剤(B−2)を用いた以外は、実施例5と同様の方法で蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、相対透過率が23%に低下するまでに要した時間は24分であり良好であった。
次に、実施例5と同様の方法でフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは6%であり不良であった。また、実施例5と同様の方法で液晶配向性を評価した結果、Δは0.16度であり良好であった。
比較例3で得られた液晶配向剤(B−3)を用いた以外は、実施例5と同様の方法で蓄積電荷の緩和特性を評価した結果、30分経過しても相対透過率は23%に低下せず不良であった。
次に、実施例5と同様の方法でフリッカー特性を評価した結果、フリッカーレベルは0.7%であり良好であった。また、実施例5と同様の方法で液晶配向性を評価した結果、Δは0.11度であり良好であった。
なお、2016年8月10日に出願された日本特許出願2016−158014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)
- 下記式(1)で表される構造を有する重合体(A)と、下記式(2)の構造を有する重合体(B)とを含むことを特徴とする液晶配向剤。
- 前記重合体(A)が、前記式(1)で表される構造を有するジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体(A)及びそのイミド化物であるポリイミド(A)からなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である請求項1に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体(B)が、前記式(2)で表される構造を有するジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体(B)及びそのイミド化物であるポリイミド(B)からなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である請求項1に記載の液晶配向剤。
- 前記式(3)で表される構造単位を有する重合体が、液晶配向剤に含有される全重合体に対して10モル%以上含有される請求項4又は5に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体(A)と前記重合体(B)の合計量に対して、前記重合体(A)の含有量が、10〜95質量%であり、前記重合体(B)の含有量が、5〜90質量%である請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体(A)及び前記重合体(B)を溶解する有機溶媒を含有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 請求項1〜9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10に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
- 液晶表示素子が横電界駆動方式である請求項11に記載の液晶表示素子。
- 液晶表示素子がFFS方式である請求項11又は12に記載の液晶表示素子。
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