明 細 書
発明の名称 : 液晶配向処理剤、 液晶配向膜及び液晶表示素子 技術分野
[0001] 本発明は、 電圧無印加時に透明状態となり、 電圧印加時に散乱状態となる 透過散乱型のリバース型液晶表示素子に関する。
背景技術
[0002] 液晶表示素子としては、 TN (Twisted Nematic) モードが実用化されて いる。 このモードでは、 液晶の旋光特性を利用して光のスイッチングを行う ために偏光板を用いる必要がある。 偏光板を用いると光の利用効率が低くな る。
[0003] 偏光板を用いない液晶表示素子として、 液晶の透過状態 (透明状態ともい う。 ) と散乱状態との間でスイッチングを行う素子がある。 一般的には、 高 分子分散型液晶 (P D LC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) ともい う。 ) や高分子ネッ トワーク型液晶 (P N LC (Polymer Network Liquid Crystal) ともいう。 ) を用いたものが知られている。
これらの液晶表示素子では、 電極を備えた一対の基板の間に、 紫外線によ り重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、 紫外線の照射により液 晶組成物の硬化を行い、 液晶と重合性化合物の硬化物 (例えば、 ポリマーネ ッ トワーク) との複合体を形成する。 そして、 この液晶表示素子では、 電圧 の印加により、 液晶の透過状態と散乱状態が制御される。
従来の P D LCや P N LCを用いた液晶表示素子は、 多くの場合、 電圧無 印加時に液晶分子がランダムな方向を向いているため、 白濁 (散乱) 状態と なり、 電圧印加時には液晶が電界方向に配列し、 光を透過して透過状態とな るノーマル型液晶表示素子 (ノーマル型素子ともいう。 ) である。 しかし、 ノーマル型素子では、 透過状態を得るために常時電圧を印加しておく必要が あるため、 透明状態で使用される場合が多い用途、 例えば、 窓ガラスで使用 する場合、 消費電力が大きくなる。
〇 2020/175561 2 卩(:171? 2020 /007787
一方、 電圧無印加時に透過状態となり、 電圧印加時には散乱状態になる 0 !_〇を用いたリバース型液晶表示素子 (リバース型素子ともいう。 ) が提 案されている (特許文献 1、 2参照) 。
先行技術文献
特許文献
[0004] 特許文献 1 : 日本特許 2 8 8 5 1 1 6号公報
特許文献 2 : 日本特許 4 1 3 2 4 2 4号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0005] リバース型素子では、 液晶を垂直に配向させなければならないため、 液晶 を垂直に配向させる液晶配向膜が用いられる。 ただし、 この液晶配向膜は疎 水性が高い膜であるため、 液晶層と液晶配向膜とのの密着性が低くなってし まう。 そのため、 リバース型素子に用いる液晶組成物には、 液晶層と液晶配 向膜との密着性を高めるための重合性化合物を多く導入しなければならない 。 しかしながら、 重合性化合物を多く導入すると、 液晶の垂直配向性が阻害 され、 電圧無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性が大きく低下する問題 がある。 そのため、 リバース型素子に用いる液晶配向膜は、 液晶の垂直配向 性が高いものが必要となる。
更に、 リバース型素子は、 自動車や建築建物の窓ガラスに貼って使用され る場合があるため、 長時間、 高温高湿や光の照射に曝された過酷な環境でも 、 液晶の垂直配向性が低下せず、 且つ、 液晶層と液晶配向膜との密着性が高 いことが必要となる。
[0006] そこで本発明は、 液晶の垂直配向性が高く、 良好な光学特性、 即ち、 電圧 無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性が良好であり、 更に液晶層と液晶 配向膜との密着性が高く、 長時間、 高温高湿や光の照射に曝される環境にお いても、 これら特性を維持できるリバース型液晶表示素子を提供することを 目的とする。
〇 2020/175561 3 卩(:171? 2020 /007787 課題を解決するための手段
[0007] 本発明者は、 前記目的を達成するため鋭意研究を進めた結果、 以下の要旨 を有する本発明を完成するに至った。
即ち、 電極を備えた一対の基板の間に配置した液晶及び重合性化合物を含 む液晶組成物に対し、 活性エネルギー線及び熱の少なくとも一方を与えて硬 化させた液晶層を有し、 且つ、 基板の少なくとも一方に液晶配向膜を備え、 更に、 電圧無印加時に透明状態となり、 電圧印加時に散乱状態となる透過散 乱型のリバース型液晶表示素子であって、
前記液晶配向膜が、 下記 (八) 成分及び (巳) 成分を含む液晶配向処理剤 から得られることを特徴とする液晶表示素子である。
(八) 成分:下記式 [ 1 ] の基を有する化合物 (特定化合物ともいう。 ) 。
(巳) 成分:下記式 [ 2 _ 1 ] 及び式 [ 2 _ 2 ] から選ばれる少なくとも 1 種の構造 (特定構造 ( 1) ともいう。 ) を有する重合体。
[0008] [化 1 ]
[0009] 氺は、 他の構造との結合部位を表す。
[001 1 ] X
Iは、 単結合、 一 (〇1
~1
2)
3 - (3は 1〜 1 5の整数である) 、 一〇一、 — 0 1
~1
2〇—、
〇一、 一〇〇 ( 0 1
~1
3) —、
( 〇1
~1
3) (3〇一、
〇〇一及び一 0(3〇_から選ばれる少なくとも 1種を示 す。 乂
2は、 単結合又は一 (〇1~1
2) - (匕は 1〜 1 5の整数である) を示す
。 乂3は、 単結合、 一 (〇1~1 2) 。一 (〇は 1〜 1 5の整数である) 、 一〇一、
\¥0 2020/175561 4 卩(:17 2020 /007787
_〇 1
~1
2〇一、
〇〇一及び一 0(3〇_から選ばれる少なくとも 1種を示す 。 X
4は、 ベンゼン環、 シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる少なくとも 1種の 2価の環状基、 又はステロイ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の 2価 の有機基を示し、 前記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 いても良い。 X
5は、 ベンゼン環、 シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる 少なくとも 1種の環状基を示し、 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又はフッ 素原子で置換されていても良い。 乂门は、 〇〜 4の整数を示す。 X
6は、 炭素 数 1〜 1 8のアルキル基、 炭素数 2〜 1 8のアルケニル基、 炭素数 1〜 1 8 のフッ素含有アルキル基、 炭素数 1〜 1 8のアルコキシル基及び炭素数 1〜
1 8のフッ素含有アルコキシル基から選ばれる少なくとも 1種を示す。
[0012] [化 3]
— X7一 X8 [2— 2]
[0013] X
7は、 単結合、 一〇一、
一 C〇N H—、 一 1^ 1-1 0〇一、 一
0〇 (0 1~1 3) —、 一 (0 1~1 3) 0 0—、 一 0 0 0—及び一〇 0〇一から 選ばれる少なくとも 1種を示す。 X 8は、 炭素数 8〜 2 2のアルキル基又は炭 素数 6〜 1 8のフッ素含有アルキル基を示す。
発明の効果
[0014] 本発明によれば、 液晶の垂直配向性が高く、 良好な光学特性、 即ち、 電圧 無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性が良好であり、 更に液晶層と液晶 配向膜との密着性が高く、 長時間、 高温高湿や光の照射に曝される環境にお いても、 これら特性を維持できるリバース型液晶表示素子が得られる。
本発明により、 何故に上記の優れた特性を有する液晶表示素子が得られる メカニズムは、 必ずしも明らかではないが、 ほぼ次のように推定される。
〇 2020/175561 5 卩(:171? 2020 /007787
[001 5] 液晶表示素子の液晶配向膜を作製するための液晶配向処理剤に含まれる特 定化合物は、 ジスルフィ ド結合 (3— 3) とチオケトン (0 = 3) 基を有す ることから、 液晶配向膜と金属電極との密着性が高くなる。 また、 特性化合 物中のアミノ基 (!''0 は、 弱塩基性を^^すことから、 液晶組成物中の重合性 化合物の反応が促進され、 より強固なポリマーネッ トワークを形成させるこ とができると考えられる。
また、 本発明の液晶配向膜は、 前記式 [2 _ 1 ] 又は式 [2 _ 2] の特定 構造 ( 1 ) を有する重合体を含有する液晶配向処理剤から得られる。 式 [2 - 1 ] の特定構造 ( 1 ) は、 剛直な構造を示すことから、 この構造を有する 液晶配向膜を用いた液晶表示素子は、 高くて安定な液晶の垂直配向性を得る ことができる。 そのため、 特に、 式 [2 - 1 ] の特定構造 ( 1 ) を用いた場 合は、 良好な光学特性を発現するリバース型素子が得られると考えられる。 かく して、 特定化合物及び特定構造 ( 1 ) を有する重合体を含有する液晶 配向処理剤を用いた液晶表示素子は、 前記特性を有する液晶表示素子となる 。 そのため、 本発明の液晶表示素子は、 表示を目的とする液晶ディスプレイ や、 光の遮断と透過とを制御する調光窓や光シャッター素子などに用いるこ とができる。
発明を実施するための形態
[0016] <特定化合物>
特定化合物は、 前記式 [ 1 ] の化合物である。
特定化合物の具体的な例としては、 下記式[1 3] が挙げられる。
[0017] [化 4] 丁1 -丁2 -丁3 [1 3]
[0018] 丁 1は、 下記式 [ 1 _ 3] 〜式 [ 1 _ ] から選ばれる少なくとも 1種の構 适を す。
[0019]
〇 2020/175561 6 卩(:171? 2020 /007787
[化 5]
[0020] 丁 は、 炭素数 1〜 3のアルキル基を示す。
[0021] なかでも、 式 [1 — !〇] 、 式 [1 _〇] 又は式 [ 1 — ¢1] が好ましい。
丁2は単結合又は炭素数 1〜 1 8の有機基を示す。 なかでも、 単結合又は炭 素数 1〜 6の有機基が好ましい。
丁3は前記式 [1] の構造を示す。
[0022] 特定化合物のより具体的な例としては、 下記式 [1 - 1 3] が挙げられ、 これを用いることが好ましい。
[0023] [化 6]
[0024] 特定化合物の使用割合は、 液晶配向膜と金属電極との密着性の点から、 す ベての重合体 1 〇〇質量部に対して、 〇. 1〜 3 0質量部が好ましい。 より 好ましいのは、 〇. 5〜 2 0質量部である。 最も好ましいのは、 1〜 1 5質 量部である。 また、 特定化合物は、 各特性に応じて、 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。
<特定構造 ( 1) >
特定構造 ( 1) は、 前記式 [2 _ 1] 又は式 [2 _ 2] の構造である。
〇 2020/175561 7 卩(:171? 2020 /007787
式 [2— 1 ] 中、 Xl〜X6及びc nは、 前記に定義した通りであるが、 な かでも、 それぞれ、 下記のものが好ましい。
X1は、 原料の入手性や合成の容易さの点から、 単結合、 _ (<31~12) (
3は 1〜 1 5の整数である) 、 一〇一、
〇一又は一〇〇〇一が好まし い。 より好ましいのは、 単結合、 一 (〇1
~1
2)
3 -
る) 、 一〇一、 一〇1~12〇一又は一〇〇〇一である。
X
2は、 単結合又は一 (〇1
~1
2)
- (匕は 1〜 1 0の整数である) が好まし い。
X3は、 合成の容易さの点から、 単結合、 一 (〇1~12) 3— (3は 1〜 1 5の 整数である) 、 一〇一、 一〇 2〇一又は一〇〇〇一が好ましい。 より好まし いのは、 単結合、 一 (〇1~12) 3 - (3は 1〜 1 0の整数である) 、 一〇一、
—〇 1~12〇一又は一〇〇〇一である。
X4は、 合成の容易さの点から、 ベンゼン環、 シクロヘキサン環又はステロ イ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の有機基が好ましい。
X5は、 ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましい。
X6は、 炭素数 1〜 1 8のアルキル基、 炭素数 1〜 1 〇のフッ素含有アルキ ル基、 炭素数 1〜 1 8のアルコキシ基又は炭素数 1〜 1 0のフッ素含有アル コキシ基が好ましい。 より好ましいのは、 炭素数 1〜 1 2のアルキル基又は 炭素数 1〜 1 2のアルコキシ基である。 特に好ましいのは、 炭素数 1〜 9の アルキル基又は炭素数 1〜 9のアルコキシ基である。
乂门は、 原料の入手性や合成の容易さの点から、 〇〜 3が好ましい。 より 好ましいのは、 〇〜 2である。
[0025] X1〜 X6及び X nの好ましい組み合わせは、 国際公開公報 〇 201 1 /
1 3275 1 (201 1. 1 0. 27公開) の 1 3頁〜 34頁の表 6〜表 4 7に掲載される (2- 1) 〜 (2-629) と同じ組み合わせが挙げられる 。 なお、 国際公開公報の各表では、 本発明における X1〜 X6が、 丫 1 ~丫6 として示され、 X门が nとして示されているが、 丫 1 ~丫6は、 乂1~乂6と 、 nは X nと読み替えるものとする。 また、 国際公開公報の各表に掲載され
〇 2020/175561 8 卩(:171? 2020 /007787
る (2-605) 〜 (2-629) では、 本発明におけるステロイ ド骨格を 有する炭素数 1 7〜 5 1の有機基が、 ステロイ ド骨格を有する炭素数 1 2〜 25の有機基と示されているが、 ステロイ ド骨格を有する炭素数 1 2〜 25 の有機基は、 ステロイ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の有機基と読み替え るものとする。
[0026] なかでも、 (2-25) 〜 (2-96) 、 (2- 1 45) 〜 (2- 1 68 ) 、 (2 - 2 1 7) 〜 (2 - 240) 、 ( 2 - 268) 〜 ( 2 - 3 1 5) 、
(2-364) 〜 (2-387) 、 (2-436) 〜 (2-483) 又は (
2— 603) 〜 (2— 6 1 5) の組み合わせが好ましい。 特に好ましいのは 、 (2 -49) 〜 (2 - 96) 、 (2 - 1 45) 〜 (2 - 1 68) 、 (2 -
2 1 7) 〜 (2 - 240) 、 (2 - 603) 〜 (2 - 606) 、 (2-60
7) 〜 (2-609) 、 (2-6 1 1) 、 ( 2 - 6 1 2) 又は ( 2 - 624
) である。
[0027] 式 [2— 2] 中、 X 7及び X 8は、 前記に定義した通りであるが、 なかでも 、 それぞれ、 下記のものが好ましい。
[0028] X7は、 単結合、 一〇一、 _〇1~12〇一、 一 C〇N H-、 一〇〇 (〇1~13) —又は一〇〇〇一が好ましい。 より好ましいのは、 単結合、 一〇一、 一〇〇 1\11~1_又は一〇〇〇一である。
X8は、 炭素数 8〜 1 8のアルキル基が好ましい。
[0029] 本発明における特定構造 (1) は、 前記の通り、 高くて安定な液晶の垂直 配向性を得ることができる点から、 式 [2— 1] の構造を用いることが好ま しい。
特定構造 (1) は、 重合体を構成する繰り返し単位に含まれる形態が好ま しい。 特定構造 (1) を含む繰り返し単位は、 重合体を構成する繰り返し単 位全体に対して、 1 0〜 80モル%含むことが好ましく、 より好ましいのは 2〇〜 70モル%含むことである。
また、 特定構造 (1) を有する重合体は、 各特性に応じて、 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。
\¥0 2020/175561 9 卩(:17 2020 /007787
<特定構造 (2) >
本発明における重合体は、 好ましくは、 下記式 [3— 3] 〜式 [3— 1] から選ばれる少なくとも 1種の構造 (特定構造 (2) ともいう。 ) をさらに 有する。
[0030] [化 7]
[3— 8] [3—〇]
[0031] 丫八は、 水素原子又はベンゼン環を示す。
なかでも、 式 [3— 8] 〜式 [ ー干] が好ましい。 より好ましいのは、 式 [3 - 3] 〜式 [3 - 6] である。 特に好ましいのは、 液晶層と液晶配向 膜との密着性の点から、 式 [3— 8] 、 式 [3 _ 1〇] 、 式 [3 _〇1] 又は式 [ 3— 6] である。
本発明における液晶配向処理剤は、 好ましくは、 特定構造 (2) を有する 重合体をさらに含む。
特定構造 (2) は、 重合体を構成する繰り返し単位に含まれる形態が好ま しい。 特定構造 (2) を含む繰り返し単位は、 重合体を構成する繰り返し単 位全体に対して、 1 0〜 7 0モル%含むことが好ましく、 より好ましいのは 2 0〜 6 0モル%含むことである。
特定構造 (2) を用いることで、 液晶表示素子を作製する際の紫外線の照 射や加熱の工程において、 液晶組成物中の重合性化合物の反応基と光反応し 、 液晶層と液晶配向膜との密着性が、 強固なものとなると考えられる。
<重合体>
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重合体としては、 特に限定されないが、 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 選ばれる少なくとも 1種の重合体が好ましい。 より好ましいのは、 ポリイミ ド前駆体又はポリイミ ドである。
重合体にポリイミ ド前駆体又はポリイミ ド (総称してポリイミ ド系重合体 ともいう。 ) を用いる場合、 それらは、 ジアミン成分とテトラカルボン酸成 分とを反応させて得られるポリイミ ド前駆体又はポリイミ ドが好ましい。
[0032] ポリイミ ド前駆体とは、 下記式 [八] の構造を有する。
[0033] [化 8]
[0034] は、 4価の有機基を示す。
2価の有機基を示す。 八
1及び八
2は それぞれ、 水素原子又は炭素数
れそれ、 水素原子、 炭素数 1〜 5のアルキル基又はアセチル基を示す。 nは 、 正の整数を示す。
[0035] ジアミン成分としては、 分子内に 1級又は 2級のアミノ基を 2個有するジ アミンであり、 テトラカルボン酸成分としては、 テトラカルボン酸化合物、 テトラカルボン酸二無水物、 テトラカルボン酸ジハライ ド化合物、 テトラカ ルボン酸ジアルキルエステル化合物又はテトラカルボン酸ジアルキルエステ ルジハライ ド化合物が挙げられる。
[0036] ポリイミ ド系重合体は、 下記式 [巳] のテトラカルボン酸二無水物と下記 式 [0] のジアミンとを原料とすることで、 比較的簡便に得られるという理 由から、 下記式 [口] の繰り返し単位の構造式から成るポリアミ ド酸又は該 ポリアミ ド酸をイミ ド化させたポリイミ ドが好ましい。
〇 2020/175561 11 卩(:171? 2020 /007787
[0037] [化 9]
[0038]
式 [八] で定義したものと同じである。
[0039] [化 10]
[0040]
式 [八] で定義したものと同じである。
[0041] また、 通常の合成手法で、 前記で得られた式 [口] の重合体に、 式 [八] 中の 1及び 2の炭素数 1〜 8のアルキル基、 及び式 [ ] 中の 3及び八4 の炭素数 1〜 5のアルキル基又はアセチル基を導入することもできる。
特定構造 (1) をポリイミ ド系重合体に導入する方法としては、 特定構造 (1) を有するジアミンを原料の一部に用いることが好ましい。 なかでも、 前記式 [2_ 1] 及び式 [2_2] から選ばれる少なくとも 1種の構造を有 するジアミン (特定ジアミン (1) ともいう。 ) を用いることが好ましい。 [0042] 特に、 下記式 [23] のジアミンを用いることが好ましい。
[0044] Xは、 前記式 [ 2 - 1] 及び式 [ 2 - 2] から選ばれる少なくとも 1種の 構造を示す。 また、 式 [2— 1] における X1〜 X 6及び X nの詳細、 及び好
〇 2020/175561 12 卩(:171? 2020 /007787
ましい組み合わせは、 前記式 [2— 1] の通りであり、 式 [2— 2] におけ る X 7及び X 8の詳細、 及び好ましい組み合わせは、 前記式 [2_2] の通り である。
乂 は、 1〜 4の整数を示す。 なかでも、 1又は 2が好ましい。 式 [2— 1] の特定ジアミン (1) として、 具体的には、 国際公開公報 0201 3/1 25595 (201 3. 8. 29公開) の 1 5頁〜 1 9頁に 記載される式 [2— 1] 〜式 [2— 6] 、 式 [2— 9] 〜式 [2— 36] の ジアミン化合物が挙げられる。 なお、 国際公開公報 〇 201 3/1 255 95の記載において、 式 [2— 1] 〜式 [2— 3] 中の
2及び式 [ 2— 4] 〜式 [2— 6]
炭素数 1〜 1 8のアルキル基、 炭素数 1〜 1 8の フッ素含有アルキル基、 炭素数 1〜 1 8のアルコキシ基及び炭素数 1〜 1 8 のフッ素含有アルコキシ基からなる群から選ばれる少なくとも 1種を示す。 また、 式 [2— 1 3] 中の八
4は、 炭素数 3〜 1 8の直鎖状又は分岐状アルキ ル基を示す。 加えて、 式 [2— 4] 〜式 [2— 6]
一〇一、 一〇 1
~1
2〇一、
〇〇一及び一 0(3〇_からなる群から選ばれる少なくとも 1種 を示す。
[0045] なかでも、 好ましいジアミンは、 国際公開公報 〇 201 3/1 2559
5に記載される式 [2— 1] 〜式 [2— 6] 、 式 [2— 9] 〜式 [2— 1 3 ] 又は式 [2-22] 〜式 [2-3 1] のジアミン化合物である。
より好ましいのは、 液晶表示素子の光学特性の点から、 下記式 [ 23 _ 3 2] 〜式 [23— 4 1] のジアミンである。
[0046]
\¥02020/175561 13 卩(:171? 2020 /007787
[化 12]
[2®— 35] [2 -36] [2 -37]
[0047]
炭素数 3〜 1 2のアルキル基を示す。
[0048] [化 13]
[2 -40]
12 -41]
[0049] [¾3及び[¾4はそれぞれ、 炭素数 3〜 1 2のアルキル基を示し、 1 , 4 -シク ロヘキシレンのシスートランス異性は、 トランス異性体である。
最も好ましいのは、 液晶表示素子の光学特性の点から、 前記式 [23_3 5] 〜式 [23— 37] 、 式 [23— 40] 又は式 [23— 4 1] のジアミ ンである。
式 [2— 2] の特定ジアミン (1) として、 具体的には、 国際公開公報 0201 3/1 25595 (201 3. 8. 29公開) の 23頁に記載され る式 [〇八 1] 〜式 [〇八 1 1] のジアミン化合物が挙げられる。 なお、 国 際公開公報 \^/〇201 3/1 25595の記載において、 式 [〇八 1] 〜式 [0八5] 中の八1は、 炭素数 8〜 22のアルキル基又は炭素数 6〜 1 8のフ
〇 2020/175561 14 卩(:171? 2020 /007787
ッ素含有アルキル基を示す。
特定ジアミン (1) の使用割合は、 液晶表示素子の光学特性及び液晶層と 液晶配向膜との密着性の点から、 ジアミン成分全体に対して、 1 0〜 8 0モ ル%が好ましい。 より好ましいのは、 2 0〜 7 0モル%である。 また、 特定 ジアミン (1) は、 各特性に応じて、 1種類又は 2種類以上を混合して使用 できる。
特定構造 (2) をポリイミ ド系重合体に導入する方法としては、 特定構造
(2) を有するジアミンを原料の一部に用いることが好ましい。 特に下記式
[ 3 ] の構造を有するジアミン (特定ジアミン (2) ともいう。 ) を用いる ことが好ましい。
[0050] [化 14]
- 丫1_ 丫2_^ 丫3 -丫4 [3]
[0051 ] 丫
1は、 単結合、
_〇
_、
_ ( 0 1
~1
3)
_、
_ 0 1
~1
2〇
_、
_〇
〇一、 一〇〇 ( 0 1
~1
3) —、 一 ( 0 1
~1
3) 〇〇一、 一 〇〇〇一及び一〇〇〇一から選ばれる少なくとも 1種を示す。 なかでも、 単結
しい。 より好ましいのは、 原料の入手性や合成の容易さから、 単結合、 一〇 —、 _〇1~1 2〇一又は一〇〇〇一である。
丫2は、 単結合、 炭素数 1〜 1 8のアルキレン基、 又はベンゼン環、 シクロ ヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を有する炭素数 6〜 2 4の有機基 を示し、 これら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 良い。 なかでも、 単結合、 炭素数 1〜 1 2のアルキレン基、 ベンゼン環又は シクロヘキサン環が好ましい。 より好ましいのは、 液晶層と液晶配向膜との 密着性の点から、 単結合又は炭素数 1〜 1 2のアルキレン基である。
〇 2020/175561 15 卩(:171? 2020 /007787
一 (〇1
~1
3) —、 一〇1
~1
2〇一、 一〇
0 1
~1
3) —、 一 ( 0 1
~1
3) 〇〇一、 一
〇〇〇一及び一〇〇〇_から選ばれる少なくとも 1種を示す。 なかでも、 単 結合、 一〇一、 一〇〇〇一又は一〇〇〇一が好ましい。 より好ましいのは、 単結合又は一〇 <3〇一である。
丫 4は、 前記式 [3— 8] 〜式 [3 _ 丨] から選ばれる少なくとも 1種の構 造を示す。 なかでも、 式 [3— 8] 〜式 [ ー干] が好ましい。 より好まし いのは、 式 [3— 8] 〜式 [3— 6] である。 特に好ましいのは、 液晶層と 液晶配向膜との密着性の点から、 式 [3— 3] 、 式 [3—匕] 、 式 [3 _ ] 又は式 [3— 6] である。
Y nは、 1〜 4の整数を示す。 なかでも、 1又は 2が好ましい。
[0052] 特定ジアミン (2) には、 下記式 [3 3] のジアミンを用いることが好ま しい。
[0054] 丫は、 前記式 [3] の構造を示す。 また、 式 [3] における丫1〜 X 4及び
X の詳細、 及び好ましい組み合わせは、 前記式 [3] の通りである。
丫 は 1〜 4の整数を示す。 なかでも、 1が好ましい。
[0055] より具体的な特定ジアミン (2) としては、 下記式 [3 3 - 1] 〜式 [3
3 - 1 2] が挙げられ、 これらを用いることが好ましい。
[0056]
\¥02020/175561 16 卩(:17 2020 /007787
[化 16]
[0057] 门 1は 2〜 1 2の整数を示す。
[0058] [化 17]
[0059] n 2は、 〇〜 1 2の整数を示す。 n 3は、 2〜 1 2の整数を示す。
[0060] なかでも、 式 [33— 1] 、 式 [38— 2] 、 式 [38— 5] 〜式 [38 — 7] 、 式 [33— 1 1] 又は式 [33— 1 2] が好ましい。 より好ましい のは、 式 [33— 5] 〜式 [33— 7] 、 式 [33— 1 1] 又は式 [38— 1 2] である。
特定ジアミン (2) の使用割合は、 液晶表示素子の光学特性及び液晶層と 液晶配向膜との密着性の点から、 ジアミン成分全体に対して、 1 0〜 70モ ル%が好ましい。 より好ましいのは、 20〜 60モル%である。 また、 特定
\¥0 2020/175561 17 卩(:17 2020 /007787
ジアミン (2) は、 各特性に応じて、 1種類又は 2種類以上を混合して使用 できる。
ポリイミ ド系重合体を作製するためジアミン成分としては、 特定ジアミン (1) 及び特定ジアミン (2) 以外のジアミン (その他のジアミンともいう 。 ) を用いることもできる。
[0061] 具体的には、 国際公開公報 〇 2 0 1 5 / 0 1 2 3 6 8 (2 0 1 5 . 1 .
2 9公開) の 2 7頁〜 3 0頁に記載されるその他のジアミン化合物、 及び同 公報の 3 0頁〜 3 2頁に記載される式 [0八 1] 〜式 [0八 1 4] のジアミ ン化合物が挙げられる。 また、 その他ジアミンは、 各特性に応じて、 1種又 は 2種以上を混合して使用できる。
[0062] 本発明においては、 液晶表示素子の光学特性、 及び液晶層と液晶配向膜と の密着性の点から、 特定ジアミン (1) と特定ジアミン (2) との両方を用 いることが好ましい。
ポリイミ ド系重合体を作製するためのテトラカルボン酸成分としては、 下 記式 [4] のテトラカルボン酸二無水物や、 そのテトラカルボン酸誘導体で あるテトラカルボン酸、 テトラカルボン酸ジハライ ド、 テトラカルボン酸ジ アルキルエステル又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライ ド (す ベてを総称して特定テトラカルボン酸成分ともいう。 ) を用いることが好ま しい。
[0063] [化 18]
[0064] は、 下記式 [4 3] 〜式 [4 I] から選ばれる少なくとも 1種の構造を 示す。
[0065]
〇 2020/175561 18 卩(:171? 2020 /007787
[化 19]
[0066] 〜 。はそれぞれ、 水素原子、 メチル基、 塩素原子又はベンゼン環を示 す。 及び はそれぞれ、 水素原子又はメチル基を示す。
[0067] なかでも、 式 [4] 中の は、 合成の容易さやポリマーを製造する際の重 合反応性のし易さの点から、 式 [48] 、 式 [4〇] 、 式 [4〇1] 、 式 [4 ㊀] 、 式 [4 ·!1] 、 式 [4 ] 、 式 [41<] 又は式 [4 1] が好ましい。 よ り好ましいのは、 式 [43] 、 式 [46] 、 式 [4 ·!1] 、 式 [4 ] 、 式 [ 41<] 又は式 [4 I] である。 特に好ましいのは、 液晶表示素子の光学特性 の点から、 式 [48] 、 式 [46] 、 式 [4 ·!1] 、 式 [4 ] 又は式 [4 I ] である。
特定テトラカルボン酸成分の使用割合は、 全テトラカルボン酸成分に対し て、 1モル%以上が好ましい。 より好ましいのは、 5モル%以上であり、 特 に好ましいのは、 1 0モル%以上である。 最も好ましいのは、 液晶表示素子 の光学特性の点から、 1 0〜 90モル%である。
[0068] ポリイミ ド系重合体には、 特定テトラカルボン酸成分以外のその他のテト ラカルボン酸成分を用いることができる。 その他のテトラカルボン酸成分と しては、 以下に示すテトラカルボン酸化合物、 テトラカルボン酸二無水物、 ジカルボン酸ジハライ ド化合物、 ジカルボン酸ジアルキルエステル化合物又 はジアルキルエステルジハライ ド化合物が挙げられる。
具体的には、 国際公開公報 〇 201 5/01 2368 (201 5. 1.
〇 2020/175561 19 卩(:171? 2020 /007787
29公開) の 34頁〜 35頁に記載されるその他のテトラカルボン酸成分が 挙げられる。
特定テトラカルボン酸成分及びその他のテトラカルボン酸成分は、 各特性 に応じて、 1種又は 2種以上を混合して使用できる。
ポリイミ ド系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成分とを反応させて得られる。 具体的には、 国際公 開公報 〇 201 5/01 2368 (201 5. 1. 29公開) の 35頁〜 36頁に記載される方法が挙げられる。
[0069] ジアミン成分とテトラカルボン酸成分との反応は、 通常、 ジアミン成分と テトラカルボン酸成分とを含む溶媒中で行う。 その際に用いる溶媒としては 、 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。
[0070] 具体的には、 1\1 -メチルー 2 -ピロリ ドン、 1\1 -エチルー 2 -ピロリ ドン 、 アーブチロラクトン、 1\1, 1\1_ジメチルホルムアミ ド、 1\1, 1\1_ジメチル アセトアミ ド、 ジメチルスルホキシド又は 1 , 3—ジメチルーイミダゾリジ ノンなどが挙げられる。 また、 ポリイミ ド前駆体の溶媒溶解性が高い場合は 、 メチルエチルケトン、 シクロへキサノン、 シクロペンタノン、 4—ヒドロ キシー4—メチルー 2—ペンタノン又は下記式 [口 1 ] 〜式 [03] の溶媒 を用いることができる。
[0071] [化 20]
[0072]
炭素数 1〜 3のアルキル基を示す。 〇
3は、 炭素数 1〜 4の アルキル基を示す。
また、 これらは単独で使用しても、 混合して使用してもよい。 更に、 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、 前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、 更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。
ポリイミ ド前駆体の重合反応においては、 ジアミン成分の合計モル数を 1 . 0にした際のテトラカルボン酸成分の合計モル数は、 0 . 8〜 1 . 2であ ることが好ましい。 テトラカルボン酸成分の合計モル数が 1 . 0より小さい 場合、 即ち、 テトラカルボン酸成分の合計モル数がジアミン成分のモル数よ りも小さい場合は、 ポリマーの末端がアミノ基の構造となり、 1 . 0より大 きい場合、 即ち、 テトラカルボン酸成分の合計モル数がジアミン成分のモル 数よりも大きい場合は、 ポリマーの末端がカルボン酸無水物或いはジカルボ ン酸の構造となる。 本発明においては、 前記特定化合物による効果が、 より 高くなることから、 テトラカルボン酸成分の合計モル数は 1 . 0より大きい 、 即ち、 テトラカルボン酸成分の合計モル数がジアミン成分のモル数よりも 大きいことが好ましい。 具体的には、 ジアミン成分の合計モル数を 1 . 0に した際、 テトラカルボン酸成分の合計モル数が 1 . 0 5〜 1 . 2 0であるこ とが好ましい。
[0073] ポリイミ ドはポリイミ ド前駆体を閉環させて得られるポリイミ ドであり、 このポリイミ ドにおいては、 アミ ド酸基の閉環率 (イミ ド化率ともいう。 ) は必ずしも 1 0 0 %である必要はなく、 用途や目的に応じて任意に調製でき る。 なかでも、 ポリイミ ド系重合体の溶媒への溶解性の点から、 3 0〜 8 0 %が好ましい。 より好ましいのは、 4 0〜 7 0 %である。
[0074] ポリイミ ド系重合体の分子量は、 そこから得られる液晶配向膜の強度、 及 び液晶配向膜形成時の作業性及び塗膜性を考慮した場合、 G P C (Ge l Perm eat i on Chromatog raphy) 法で測定した M w (重量平均分子量) で 5 , 0 0 〇〜 1 , 0 0 0 , 0 0 0とするのが好ましい。 より好ましいのは、 1 0 , 0 0 0〜 1 5 0 , 0 0 0である。
<液晶配向処理剤>
〇 2020/175561 21 卩(:171? 2020 /007787
液晶配向処理剤は、 特定化合物及び特定構造 ( 1) を有する重合体を含む ものであり、 好ましくは、 液晶配向膜を形成するための溶液であり、 特定化 合物、 特定構造 ( 1) を有する重合体及び溶媒を含有する溶液である。
[0075] 本発明の液晶配向処理剤における重合体成分の含有量は、 形成させようと する液晶配向膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、 均一で 欠陥のない液晶配向膜を形成させるという点から 1重量%以上が好ましく、 溶液の保存安定性の点からは 1 0重量%以下が好ましい。 なかでも、 2〜 8 重量%が好ましく、 3〜 7重量%が特に好ましい。
液晶配向処理剤に含まれる重合体成分は、 すべてが特定構造 (1) を有す る重合体であっても良いが、 本発明においては、 前記の通り、 特性構造 (1 ) と特定構造 (2) との両方を有することが好ましい。 その際、 特定構造 ( 1) と特定構造 (2) との両方を有する 1種の重合体を用いても、 特定構造 (1) を有する重合体と特定構造 (2) を有する重合体とを合わせて用いて も良い。 合わせて用いる場合、 特定構造 ( 2) を有する重合体の使用割合は 、 特定構造 (1) を有する重合体 1 〇〇質量部に対して、 1 〇〜 4 0 0質量 部であることが好ましい。 より好ましいのは、 5 0〜 2 0 0質量部である。 特定構造 (2) を有する重合体は、 各特性に応じて、 1種類又は 2種類以上 を使用することができる。
[0076] また、 重合体成分は、 特定構造 ( 1) を有する重合体及び特定構造 (2) を有する重合体以外の重合体が混合されていても良い。 その際、 特定構造を 持たない重合体の使用割合は、 特定構造を有するすべての重合体 1 〇〇質量 部に対して、 1 0〜 2 0 0質量部であることが好ましい。 より好ましいのは 、 1 0〜 1 0 0質量部である。
[0077] 液晶配向処理剤中の溶媒の含有量は、 液晶配向処理剤の塗布方法や目的と する膜厚を得るという観点から、 適宜選択できる。 なかでも、 塗布により均 一な液晶配向膜を形成するとい観点から、 液晶配向処理剤中の溶媒の含有量 は 5 0〜 9 9 . 9質量%が好ましい。 より好ましいのは、 6 0〜 9 9質量% である。 特に好ましいのは、 6 5〜 9 9質量%である。
〇 2020/175561 22 卩(:171? 2020 /007787
[0078] 液晶配向処理剤に用いる溶媒は、 特定化合物及び特定構造を有する重合体 を溶解させる溶媒であれば特に限定されない。 なかでも、 重合体がポリイミ ド前駆体、 ポリイミ ド、 ポリアミ ド又はポリエステルの場合、 或いは、 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、 セルロース又はポリシロキサンの溶媒への溶解性が低い場合は、 下記 溶媒 (溶媒八類ともいう。 ) を用いることが好ましい。
[0079] 例えば、 1\1 , 1\1 _ジメチルホルムアミ ド、 1\1 , 1\1 _ジメチルアセトアミ ド 、 1\1 _メチルー 2—ピロリ ドン、 1\1 _エチルー 2—ピロリ ドン、 ジメチルス ルホキシド、 アーブチロラクトン、 1 , 3—ジメチルー 2—イミダゾリジノ ン、 メチルエチルケトン、 シクロへキサノン、 シクロペンタノン、 4—ヒド ロキシ _ 4—メチルー 2—ペンタノンなどである。 なかでも、 1\1 _メチルー 2—ピロリ ドン、 1\1—エチルー 2—ピロリ ドン又は· ^—ブチロラクトンを用 いることが好ましい。 また、 これらは単独で使用しても、 混合して使用して もよい。
[0080] 重合体が、 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、 セルロース又はポリシロキサンである場合、 更には 、 重合体がポリイミ ド前駆体、 ポリイミ ド、 ポリアミ ド又はポリエステルで あり、 これら重合体の溶媒への溶解性が高い場合は、 下記溶媒 (溶媒巳類と もいう。 ) を用いることができる。
[0081] 溶媒巳類の具体例は、 国際公開公報 〇 2 0 1 4 / 1 7 1 4 9 3 (2 0 1 4 . 1 0 . 2 3公開) の 5 8頁〜 6 0頁に記載される溶媒巳類が挙げられる 。 なかでも、 1 —へキサノール、 シクロへキサノール、 1 , 2—エタンジオ
—ル、 1 , 2—プロパンジオール、 プロピレングリコールモノプチルエーテ ル、 エチレングリコールモノプチルエーテル、 ジプロピレングリコールジメ チルエーテル、 シクロへキサノン、 シクロペンタノン又は前記式 [0 1] 〜 式 [口 3] を用いることが好ましい。
また、 これら溶媒巳類を用いる際、 液晶配向処理剤の塗布性を改善する目 的に、 前記溶媒八類の !\1—メチルー 2—ピロリ ドン、 !\1—エチルー 2—ピロ
〇 2020/175561 23 卩(:171? 2020 /007787
リ ドン又は·)^_ブチロラクトンを併用して用いることが好ましい。 より好ま しいのは、 アーブチロラクトンを併用することである。
[0082] これら溶媒巳類は、 液晶配向処理剤を塗布する際の液晶配向膜の塗膜性や 表面平滑性を高めることができるため、 重合体にポリイミ ド前駆体、 ポリイ ミ ド、 ポリアミ ド又はポリエステルを用いた場合、 前記溶媒八類と併用して 用いることが好ましい。 その際、 溶媒巳類は、 液晶配向処理剤に含まれる溶 媒全体の 1〜 99質量%が好ましい。 なかでも、 1 0〜 99質量%が好まし い。 より好ましいのは、 20〜 95質量%である。
液晶配向処理剤には、 液晶配向膜の膜強度を高めるために、 エポキシ基、 イソシアネート基、 オキセタン基、 シクロカーボネート基、 ヒドロキシ基、 ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基から選ばれる少なくと も 1種を有する化合物 (総称して特定架橋性化合物ともいう。 ) を導入する ことが好ましい。 その際、 これらの基は、 化合物中に 2個以上有する必要が ある。
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の具体例は、 国際 公開公報 〇 201 4/1 7 1 493 (201 4. 1 0. 23公開) の 63 頁〜 64頁に記載されるエポキシ基又はイソシアネート基を有する架橋性化 合物が挙げられる。
[0083] オキセタン基を有する架橋性化合物の具体例は、 国際公開公報 \^/0201
1 /1 3275 1 (201 1. 1 0. 27公開) の 58頁〜 59頁に掲載さ れる式
〜式 [4 !<] の架橋性化合物が挙げられる。
[0084] シクロカーボネート基を有する架橋性化合物の具体例は、 国際公開公報 0201 2/01 4898 (201 2. 2. 2公開) の 76頁〜 82頁に掲 載される式 [5- 1] 〜式 [5-42] の架橋性化合物が挙げられる。
[0085] ヒドロキシル基、 ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基を 有する架橋性化合物の具体例は、 国際公開公報 201 4/1 7 1 493 (2 01 4. 1 0. 23公開) の 65頁〜 66頁に記載されるメラミン誘導体又 はべンゾグアナミン誘導体、 及び国際公開公報 〇 201 1 /1 3275 1
〇 2020/175561 24 卩(:171? 2020 /007787
(201 1. 1 0. 27公開) の 62頁〜 66頁に掲載される、 式 [6- 1 ] 〜式 [6_48] の架橋性化合物が挙げられる。
[0086] 液晶配向処理剤における特定架橋性化合物の使用割合は、 すべての重合体 成分 1 〇〇質量部に対して、 〇. 1〜 1 〇〇質量部が好ましい。 より好まし いのは、 架橋反応が進行し、 目的の効果を発現させるため、 〇. 1〜 50質 量部である。 特に好ましいのは、 1〜 30質量部である。
液晶配向処理剤には、 光ラジカル発生剤、 光酸発生剤及び光塩基発生剤か ら選ばれる少なくとも 1種の発生剤 (特定発生剤ともいう。 ) を導入するこ とが好ましい。
[0087] 特定発生剤の具体例は、 国際公開公報 201 4/1 7 1 493 (201 4 . 1 0. 23公開) の 54頁〜 56頁に記載される特定発生剤が挙げられる 。 なかでも、 特定発生剤には、 液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、 光 ラジカル発生剤を用いることが好ましい。
液晶配向処理剤には、 液晶配向処理剤を塗布した際の液晶配向膜の膜厚の 均一性や表面平滑性を向上させる化合物を用いることができる。 更に、 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用いることもできる。 液晶配向膜の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、 又はノニオン系界面活性剤な どが挙げられる。 具体的には、 国際公開公報 〇 201 4/1 7 1 493 ( 201 4. 1 0. 23公開) の 67頁に記載される界面活性剤が挙げられる 。 また、 その使用割合は、 すべての重合体成分 1 〇〇質量部に対して、 〇.
〇 1〜 2質量部が好ましい。 より好ましいのは、 〇. 01〜 1質量部である
[0088] 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は、 国際公開公 報 〇 201 4/1 7 1 493 (201 4. 1 0. 23公開) の 67頁〜 6 9頁に記載される化合物が挙げられる。 また、 その使用割合は、 すべての重 合体成分 1 〇〇質量部に対して、 〇. 1〜 30質量部が好ましい。 より好ま しいのは、 1〜 20質量部である。
[0089] 液晶配向処理剤には、 前記以外の化合物の他に、 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
<液晶組成物>
液晶組成物は、 液晶及び重合性化合物を有する。
液晶には、 ネマチック液晶、 スメクチック液晶又はコレステリック液晶を 用いることができる。 その際、 本発明における液晶表示素子には、 負の誘電 異方性を有する液晶を用いることが好ましい。 その際、 低電圧駆動及び散乱 特性の点からは、 誘電率の異方性が大きく、 屈折率の異方性が大きいものが 好ましい。 また、 液晶には、 前記相転移温度、 誘電率異方性及び屈折率異方 性の各物性値に応じて、 2種類以上の液晶を混合して用いることができる。 液晶表示素子を T F T (Th i n F i lm Trans i stor) などの能動素子として 駆動させるためには、 液晶の電気抵抗が局くて電圧保持率 (V H Rともいう 。 ) が高いことが求められる。 そのため、 液晶には、 電気抵抗が高くて紫外 線などの活性エネルギー線により V H Rが低下しないフッ素系や塩素系の液 晶を用いることが好ましい。
[0090] 更に、 液晶表示素子は、 液晶組成物中に二色性染料を溶解させてゲストホ スト型の素子とすることもできる。 その際、 電圧無印加時は透明で、 電圧印 加時に吸収 (散乱) となる素子が得られる。 また、 この液晶表示素子では、 液晶のダイレクターの方向 (配向の方向) は、 電圧印加の有無により 9 0度 変化する。 そのため、 この素子は、 二色性染料の吸光特性の違いを利用する ことで、 ランダム配向と垂直配向でスイッチングを行う従来のゲストホスト 型の素子に比べて、 高いコントラストが得られる。 また、 二色性染料を溶解 させた場合では、 液晶が水平方向に配向した場合に有色になり、 散乱状態に おいてのみ不透明となる。 そのため、 電圧を印加するにつれ、 電圧無印加時 の無色透明から有色不透明の状態に切り替わる素子を得ることもできる。
[0091 ] 液晶組成物中の重合性化合物は、 液晶表示素子作製時の活性エネルギー線 や熱により、 重合反応してポリマーネッ トワーク (硬化性樹脂ともいう。 )
〇 2020/175561 26 卩(:171? 2020 /007787
を形成するためのものである。 本発明における重合反応は、 紫外線を照射し て進行するものが好ましい。
重合性化合物は、 予め、 重合性化合物を重合反応させたポリマーを液晶組 成物に導入しても良いが、 液晶組成物の取り扱い、 即ち、 液晶組成物の高粘 度化の抑制や液晶への溶解性の点から、 重合性化合物を含む液晶組成物を用 いることが好ましい。
重合性化合物は、 液晶に溶解すれば、 特に限定されないが、 重合性化合物 を液晶に溶解した際に、 液晶組成物の一部又は全体が液晶相を示す温度が存 在することが必要となる。 液晶組成物の一部が液晶相を示す場合であっても 、 液晶表示素子を肉眼で確認して、 素子内全体が、 ほぼ一様な透明性と散乱 特性が得られていれば良い。
[0092] 重合性化合物は、 紫外線又は熱により重合する化合物であれば良く、 その 際、 どのような反応形式で重合が進み、 硬化性樹脂を形成させても良い。 具 体的な反応形式としては、 ラジカル重合、 カチオン重合、 アニオン重合又は 重付加反応が挙げられる。
[0093] なかでも、 重合性化合物の反応形式は、 液晶表示素子の光学特性の点から 、 ラジカル重合が好ましい。 その際、 重合性化合物としては、 下記のラジカ ル型の重合性化合物、 又はそのオリゴマーを用いることができる。 また、 前 記の通り、 これらの重合性化合物を重合反応させたポリマーを用いることも できる。
ラジカル型の重合性化合物又はそのオリゴマーの具体例は、 国際公開公報 2 0 1 5 / 1 4 6 9 8 7 (2 0 1 5 . 1 0 . 1公開) の 6 9頁〜 7 1頁に記 載されるラジカル型の重合性化合物が挙げられる。
[0094] ラジカル型の重合性化合物又はそのオリゴマーの使用割合は、 液晶層と液 晶配向膜との密着性の点から、 液晶組成物中の液晶 1 〇〇質量部に対して、
7 0 ~ 1 5 0質量部が好ましい。 より好ましいのは、 8 0〜 1 1 0質量部で ある。 また、 ラジカル型の重合性化合物は、 各特性に応じて、 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。
〇 2020/175561 27 卩(:171? 2020 /007787
液晶組成物中には、 重合性化合物のラジカル重合を促進させる目的で、 紫 外線によりラジカルを発生するラジカル開始剤 (重合開始剤ともいう。 ) を 導入することが好ましい。
具体的には、 国際公開公報 201 5/1 46987 (201 5. 1 0. 1 公開) の 7 1頁〜 72頁に記載されるラジカル開始剤が挙げられる。
ラジカル開始剤の使用割合は、 液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、 液晶組成物中の液晶 1 〇〇質量部に対して、 0. 01〜 20質量部が好まし い。 より好ましいのは、 〇. 05〜 1 0質量部である。 また、 ラジカル開始 剤は、 各特性に応じて、 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。
[0095] 液晶組成物中には、 下記式 [53] の化合物 (特定液晶添加化合物ともい う。 ) を導入することが好ましい。
[0097] 31は、 下記式 [5— 8] 〜式 [5_」] から選ばれる少なくとも 1種の構 造を示す。 なかでも、 式 [5— 8] 、 式 [5_ !〇] 、 式 [5_〇] 、 式 [5 _ ] 、 式 [5— 6] 又は式 [5_干] が好ましい。 より好ましいのは、 液 晶層と液晶配向膜との密着性の点から、 式 [5— 8] 、 式 [5_ 6] 、 式 [
5—〇] 又は式 [5— 6] である。 特に好ましいのは、 式 [5— 8] 又は式 [ 5— 6] である。
[0098]
〇 2020/175561 28 2020 /007787
[化 22]
[0099] 3八は、 水素原子又はベンゼン環を示す。
一 (〇1
~1
3) —、 一〇1
~1
2〇一、 一〇
0 1
~1
3) —、 一 ( 0 1
~1
3) 〇〇一、 一
〇〇〇一及び一〇〇〇_から選ばれる少なくとも 1種を示す。 なかでも、 単 結合、 _〇 _、 _ 0 1~1 2〇 _、 _〇〇1\1 1~1 _、 _ 0 0 0 _又は _〇〇〇 _が好 ましい。 より好ましいのは、 単結合、 一〇一、 一〇〇〇一又は一〇〇〇一で ある。
3 3は、 単結合又は一 (〇1~1 2) 3 - (3は 1〜 1 5の整数である) を示す。 なかでも、 単結合又は一 (〇1~1 2) 3— (3は 1〜 1 0の整数である) が好ま しい。 より好ましいのは、 一 (〇1~1 2) 3 - (3は 1〜 1 0の整数である) で ある。
3
4は、 単結合、 一〇一、 一〇〇1
~1
2—、 一〇〇〇一及び一〇〇〇一から選 ばれる少なくとも 1種を示す。 なかでも、 単結合、 _〇一又は一〇〇〇一が 好ましい。 より好ましいのは、
である。
3 5は、 ベンゼン環、 シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる 2価の環状 基、 又はステロイ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の 2価の有機基を示し、 前記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基又はフッ素原子で置換されていても良い。 なかでも
\¥0 2020/175561 29 卩(:17 2020 /007787
、 ベンゼン環又はシクロヘキサン環、 又はステロイ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の 2価の有機基が好ましい。 より好ましいのは、 ベンゼン環又はス テロイ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の 2価の有機基である。
3
6は、 単結合、
_〇
_、
_ 0 \~\
2 _、
_ 0 0 1
~1
2 _、
_ 0 1
~1
2〇
_、
_〇〇 〇一及び一〇〇〇一から選ばれる少なくとも 1種を示す。 なかでも、 単結合 、 一〇一、 一〇〇〇一又は一〇〇〇一が好ましい。 より好ましいのは、 単結 合、
である。
3 7は、 ベンゼン環、 シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を示 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基又はフッ素原子で置換されていても良い。 なかでも、 ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましい。
3 8は、 炭素数 1〜 1 8のアルキル基、 炭素数 2〜 1 8のアルケニル基、 炭 素数 1〜 1 8のフッ素含有アルキル基、 炭素数 1〜 1 8のアルコキシ基及び 炭素数 1〜 1 8のフッ素含有アルコキシ基から選ばれる少なくとも 1種を示 す。 なかでも、 炭素数 1〜 1 8のアルキル基若しくはアルコキシ基、 又は炭 素数 2〜 1 8のアルケニル基が好ましい。 より好ましいのは、 炭素数 1〜 1 2のアルキル基又はアルコキシ基である。
3 は、 〇〜 4の整数を示す。 なかでも、 〇〜 2が好ましい。
特定液晶添加化合物は、 ベンゼン環やシクロヘキサン環といった剛直構造 の部位と、 式 [5 3] 中の 3 1で示される紫外線や熱により重合反応する部位 とを有する。 そのため、 特定液晶添加化合物を液晶組成物中に含めると、 特 定液晶添加化合物の剛直構造の部位が、 液晶の垂直配向性を高め、 電圧無印 加時の透明性を高くすることができる。 また、 式 [5 3]
の部位が重 合性化合物と反応することで、 ポリマーネッ トワークを密な状態に保つこと ができる。
より具体的な特定液晶添加化合物としては、 下記式 [5 3 _ 1] 〜式 [5 3 - 1 1] の化合物が挙げられ、 これらを用いることが好ましい。
〇 2020/175561 30 卩(:17 2020 /007787
[0100] [化 23]
[0101 ] 3 &はそれぞれ、 一0—又は一 0 0〇—を示す。 3 13はそれぞれ、 炭素数 1
〜 1 2のアルキル基を示す。 1はそれぞれ、 1〜 1 0の整数を示す。 2 はそれぞれ、 1又は 2の整数を示す。
[0102] [化 24]
[0103] 3。はそれぞれ、 単結合、 〇〇一又は一〇〇〇一を示す。 はそれぞ
\¥0 2020/175561 31 卩(:17 2020 /007787
れ、 炭素数 1〜 1 2のアルキル基又はアルコキシ基を示す。 3はそれぞれ 、 1〜 1 0の整数を示す。 4はそれぞれ、 1又は 2の整数を示す。
[0104] [化 25]
[0105] はそれぞれ、 一〇一又は一〇〇〇一を示す。 3 ^はそれぞれ、 ステロイ ド骨格を有する炭素数 1 7〜 5 1の 2価の有機基を示す。 3 9はそれぞれ、 炭 素数 1〜 1 2のアルキル基又は炭素数 2〜 1 8のアルケニル基を示す。 5 はそれぞれ、 1〜 1 0の整数を示す。
特定液晶添加化合物の使用割合は、 液晶層と液晶配向膜との密着性の点か ら、 液晶組成物中の液晶 1 〇〇質量部に対して、 〇. 1〜 3 0質量部が好ま しい。 より好ましいのは、 〇. 5〜 2 0質量部である。 特に好ましいのは、
1〜 1 〇質量部である。 また、 特定液晶添加化合物は、 各特性に応じて、 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。
液晶組成物の調整方法としては、 液晶、 重合性化合物、 及び特定液晶添加 化合物を一緒に混合する方法や、 予め、 重合性化合物と、 特定液晶添加化合 物とを混合したものを、 液晶と混合する方法が挙げられる。
なかでも、 本発明においては、 予め、 重合性化合物と特定液晶添加化合物 とを混合したものを液晶と混合する方法が好ましい。
前記の通りに液晶組成物を調整する場合、 重合性化合物、 及び特定液晶添 加化合物の溶解性に応じて、 加熱することもできる。 その際の温度は 1 0 0 °〇未満が好ましい。
<液晶表示素子の作製方法>
液晶表示素子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、 P ET ( ポリェチレンテレフタレート) 基板などのプラスチック基板、 更には、 それ らのフィルムを用いることができる。 特に、 調光窓などに用いる場合には、 プラスチック基板やフィルムが好ましい。 また、 プロセスの簡素化の観点か らは、 液晶駆動のための丨 T〇電極、 丨 Z 0 (Indium Zinc Oxide) 電極、
I G Z 0 (Indium GaUium Zinc Oxide) 電極、 有機導電膜などが形成さ 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とする場合 には、 片側の基板のみにならば、 シリコンウェハやアルミニウムなどの金属 や誘電体多層膜が形成された基板を使用できる。
液晶表示素子は、 基板の少なくとも _方に、 特定化合物及び特定構造を有 する重合体を含む液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜を有する。 特に、 両方の基板に液晶配向膜があることが好ましい。
[0106] 液晶配向処理剤の塗布方法は、 特に限定されないが、 工業的には、 スクリ —ン印刷、 オフセッ ト印刷、 フレキソ印!^、 インクジェッ ト法、 ディップ法 、 口ールコータ法、 スリッ トコータ法、 スピンナー法、 スプレー法などがあ り、 基板の種類や目的とする液晶配向膜の膜厚に応じて、 適宜選択できる。
[0107] 液晶配向処理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、 丨 R (赤外線) 型オーブンなどの加熱手段により、 基板の種類や液晶 配向処理剤に用いる溶媒に応じて、 30〜 300°C、 好ましくは、 30〜 2 50°Cの温度で溶媒を蒸発させて液晶配向膜とすることができる。 特に、 基 板にプラスチック基板を用いる場合には、 30~ 1 50°Cの温度で処理する ことが好ましい。
[0108] 焼成後の液晶配向膜の厚みは、 厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で 不利となり、 薄すぎると素子の信頼性が低下する場合があるので、 好ましい のは、 5〜 500 n mである。 より好ましいのは、 1 0〜 300 n mである 。 特に好ましいのは、 1 0〜250门〇1である。
〇 2020/175561 33 卩(:171? 2020 /007787
[0109] 液晶表示素子に用いる液晶組成物は、 前記の通りの液晶組成物であるが、 そのなかに、 液晶表示素子の電極間隙 (ギャップともいう。 ) を制御するた めのスぺーサーを導入することもできる。
[01 10] 液晶組成物の注入方法は、 特に限定されないが、 例えば、 次の方法が挙げ られる。 即ち、 基板にガラス基板を用いる場合、 液晶配向膜が形成された一 対の基板を用意し、 片側の基板の 4片を、 一部分を除いてシール剤を塗布し 、 その後、 液晶配向膜の面が内側になるようにして、 もう片側の基板を貼り 合わせた空セルを作製する。 そして、 シール剤が塗布されていない場所から 、 液晶組成物を減圧注入して、 液晶組成物注入セルを得る方法が挙げられる 。 更に、 基板にプラスチック基板やフィルムを用いる場合には、 液晶配向膜 が形成された一対の基板を用意し、 片側の基板の上に〇ロ (〇
【レ |叩) 法やインクジェッ ト法などで、 液晶組成物を滴下し、 その後、 もう片 側の基板を貼り合わせて、 液晶組成物注入セルを得る方法が挙げられる。 本 発明の液晶表示素子では、 液晶層と液晶配向膜との密着性が高いため、 基板 の 4片にシール剤を塗布しなくても良い。
[01 1 1 ] 液晶表示素子のギャップは、 前記スぺーサーなどで制御できる。 その方法 は、 前記の通りに、 液晶組成物中に目的とする大きさのスぺーサーを導入す る方法や、 目的とする大きさのカラムスべーサーを有する基板を用いる方法 などが挙げられる。 また、 基板にプラスチックやフィルム基板を用いて、 基 板の貼り合わせをラミネートで行う場合は、 スぺーサーを導入せずに、 ギャ ップを制御できる。
[01 12] 液晶表示素子のギャップの大きさは、 1〜 1 〇〇 が好ましい。 より好 ましいのは、 1〜 5 0 〇1である。 特に好ましいのは、 2〜 3 0 〇1である 。 ギャップが小さすぎると、 液晶表示素子のコントラストが低下し、 大きす ぎると、 液晶表示素子の駆動電圧が高くなる。
[01 13] 液晶表示素子は、 液晶組成物の一部又は全体が液晶性を示す状態で、 液晶 組成物の硬化を行い、 液晶層を形成させて得られる。 この液晶組成物の硬化 は、 前記液晶組成物注入セルに、 紫外線の照射や加熱をして行う。 本発明に
〇 2020/175561 34 卩(:171? 2020 /007787
おいては、 前記の通り、 紫外線の照射が好ましい。
[01 14] 紫外線の照射に用いる紫外線照射装置の光源としては、 例えば、 メタルハ ライ ドランプ又は高圧水銀ランプが挙げられる。 また、 紫外線の波長は、 2
が好ましい。 なかでも、 3 1 0〜 3 7 0 n が好ましい。 また、 紫外線を照射した後に、 加熱処理を行っても良い。 その際の温度とし ては、 4 0〜 1 2 0 °〇が好ましい。 より好ましいのは、 4 0〜 8 0 °〇である
加熱に用いる装置は、 前記液晶配向処理剤を基板上に塗布した後に用いる 加熱手段が挙げられる。 また、 その際の温度は、 重合性化合物の反応が進行 する温度や基板の種類に応じて、 適宜、 選択される。 具体的には、 8 0 °〇〜 2 0 0 °〇が好ましい。 実施例
[01 15] 以下に実施例を挙げ、 本発明をさらに詳しく説明するが、 これらに限定さ れるものではない。
以下で用いる略語は下記の通りである。
「特定化合物」
[01 16] [化 26]
[01 17] 「ポリイミ ド系重合体に用いる化合物類」
<特定ジアミン ( 1) >
[01 18]
〇 2020/175561 35 2020 /007787
[化 27]
[01 19] <特定ジアミン (2) >
[0120] [化 28]
[0121 ] <その他ジアミン>
[0122] [化 29]
01
[0123] <特定テトラカルボン酸成分>
[0124]
\¥ 0 2020/175561 36 卩(:17 2020 /007787
[化 30]
[0125] 「架橋性化合物」
[0126] [化 31 ]
[0127] 「溶媒」
1\/1 ? : 1\1 -メチルー 2 -ピロリ ドン
ァー巳 : ァープチロラク トン
巳〇3 : エチレングリコールモノプチルエーテル
巳 : プロピレングリコールモノプチルエーテル
〇1\/1巳 : プロピレングリコールモノメチルエーテル
「液晶組成物に用いる化合物類」
<特定液晶添加化合物>
[0128] [化 32]
[0129] <重合性化合物>
〇 2020/175561 37 卩(:171? 2020 /007787
: I 巳 X (大阪有機化学工業社製)
[¾ 2 : [<八丫八[¾八0 1\/1-400 (日本化薬社製)
[¾3 : <八丫八[¾八0 1~1乂一220 (日本化薬社製)
[¾4 : 巳巳巳〇[¾丫1_ 230 (ダイセル ·オルネクス社製)
[¾ 5 :カレンズ IV!丁 9 º 1 (昭和電工社製)
<光ラジカル開始剤>
1 : | [¾〇八〇11 [¾巳 1 84 (巳八3 社製)
<液晶>
1_ 1 : 1\/1!_〇一6608 (メルク社製)
「ポリイミ ド系重合体の分子量測定」
常温ゲル浸透クロマトグラフィー (◦ 〇 装置 (◦ 〇_ 1 01) (昭 和電工社製) 、 カラム (<0-803, <0-805) (3 〇 6父社製 ) を用いて、 以下のようにして測定した。
[0130] カラム温度: 50°〇
溶離液: 1\1, 1\1’ ージメチルホルムアミ ド (添加剤として、 臭化リチウム 無
検量線作成用標準サンプル: 丁3< 標準ポリエチレンオキサイ ド (分子 量;約 900, 000、 1 50, 000、 1 00, 000及び 30, 000) ( 東ソー社製) 及びポリエチレングリコール (分子量;約 1 2, 000、 4, 0 00及び 1 , 000) (ポリマーラボラトリー社製) 。
「ポリイミ ド系重合体のイミ ド化率の測定」
ポリイミ ド粉末
(核磁気共鳴) サンプル管 ( IV! サン プリングチューブスタンダード, ¢ 5 (草野科学社製) ) に入れ、 重水素化 ジメチルスルホキシド (口1\/13〇一 6, 〇. 05質量%丁1\/13 (テトラメ チルシラン) 混合品) (0.53111 I) を添加し、 超音波をかけて完全に溶解
〇 2020/175561 38 卩(:171? 2020 /007787
させた。 この溶液を
測定機 (」 \^/_巳〇八500) (日本電子デー タム社製) にて 500 IV! 1
~12のプロトン IV! 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 〇1〜 1 0.0 付近に現 れるアミ ド酸の 1\11
~1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。
[0131] イミ ド化率 (%) =
X 1 00
(Xはアミ ド酸の 1^(·!基由来のプロトンピーク積算値、 ;/は基準プロトンの ピーク積算値、 《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 1\11~1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。 )
「ポリイミ ド系重合体の合成」
<合成例 1 >
〇 I) 及び〇 1 (〇. 469, 4. 25〇1〇1〇 1) を 1\/1? (1 0. 39 ) 中で混合し、 80°〇で 4時間反応させた後、 01 (1. 209, 6. 1 2 〇1〇1〇 丨) と 1\/1? (5. 1 39) を加え、 40°〇で 6時間反応させ、 樹脂 固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 ( 1) を得た。 このポリアミ ド 酸の数平均分子量 (1\/^ともいう。 ) は 1 9, 800、 重量平均分子量 (IV! ともいう。 ) は 6 1 , 200であった。
<合成例 2 >
固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 (2) を得た。 このポリアミ ド 酸の IV! nは 2 1 , 1 00、 1\/1 は63, 500であった。
<合成例 3>
020/175561 39 卩(:171? 2020 /007787
及び巳 1 (1. 889, 7. 1 1 〇1〇1〇 1) を 1\/1? (2〇. 0
9 ) 中で混合し、 80°〇で 4時間反応させた後、 01 (2. 20
9, 1 1. 2 と 1\/1? (1 0. 0
9) を加え、 40°〇で 6時間反応させ、 樹脂 固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 (3) を得た。 このポリアミ ド
1 00であった。
<合成例 4>
合成例 3の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (3) (30. 09) に、
1\/! 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 (2. 50 9) 及びピリジン (1. 509) を加え、 60°〇で 3時間反応させた。 この 反応溶液をメタノール (450 I) 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、 1 〇〇°〇で減圧乾燥しポリイミ ド粉 末 (4) を得た。 このポリイミ ドのイミ ド化率は 55%であり、 Mnは 1 6 , 900、 IV! は 44, 200であった。
<合成例 5 >
樹脂固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 ( 5) を得た。 このポリア ミ ド酸の IV! nは 1 4, 500、 1\/1 は45, 1 00であった。
<合成例 6 >
〇 I) 及び巳 1 (1. 029, 3. 86〇1〇1〇 1) を·)^-巳 1_ (1 0. 7 9) 中で混合し、 60°〇で 4時間反応させた後、
(1. 009 , 5. 1 0〇!〇!〇 丨) と· ^_巳 1_ (5. 33
9) を加え、 40°〇で 8時間反応させ、 樹脂固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 ( 6) を得た。 このポリア ミ ド酸の IV! nは 1 3, 600、 1\/1\«は43, 900であった。
<合成例 7 >
〇 2020/175561 40 卩(:171? 2020 /007787
樹脂固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 ( 7 ) を得た。 このポリア ミ ド酸の IV! nは 1 2, 000、 1\/1 は 40, 1 00であった。
<合成例 8>
〇 I ) 及び巳 1 (1. 349, 5. 07〇1〇1〇 1 ) を· )^-巳 1_ (1 5. 0 9) 中で混合し、 40°〇で 1 2時間反応させ、 樹脂固形分濃度が 25質量% のポリアミ ド酸溶液 ( 8 ) を得た。 このポリアミ ド酸の IV! は 1 0 , 300 、 36, 900であった。
<合成例 9>
固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶液 (9) を得た。 このポリアミ ド 酸の IV! nは 22, 900、 1\/1 は65, 700であった。
<合成例 1 〇>
02 (1. 62
9, 6. 47〇1〇1〇 I ) 及び〇 1 (1. 669, 1 5. 4 を 1\/1? (1 0. 4
9) 中で混合し、 80°〇で 4時間反応させた
、 (1. 909, 9. 69〇1〇1〇 1 ) と 1\/1? (5. 1 7
9) を加え 、 40°〇で 6時間反応させ、 樹脂固形分濃度が 25質量%のポリアミ ド酸溶 液 (1 0) を得た。 このポリアミ ド酸の IV! nは 28, 300、 1\/1 は 7 1 ,
200であった。
[0132] 合成例で得られたポリイミ ド系重合体を、 表 1 に示す。
[0133]
[表 1]
[0134] * 1 :ポリアミ ド酸。
「液晶配向処理剤の製造」
<実施例 1 >
合成例 1の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 ( 1 ) ( 1 0. 〇 9 ) に、 丁 1 (〇. 1 39) 及び 1\/1? (1 6. 09) を加え、 25 °〇で 4時間撹拌し た。 その後、 603 (1 5. 79) を加え、 25 °〇で 6時間撹拌して、 液晶 配向処理剤 (1 ) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや析出などの異常 は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 2 >
合成例 2の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (2) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 39) 及び 1\/1? (1 6. 09) を加え、 25 °〇で 4時間撹拌し た。 その後、 603 (1 5. 79) を加え、 25 °〇で 6時間撹拌して、 液晶 配向処理剤 (2) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや析出などの異常
20/175561 42 卩(:171? 2020 /007787
は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 3 >
合成例 3の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (3) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 39) 及び 1\/1? (1 6. 09) を加え、 25 °〇で 4時間撹拌し た。 その後、 603 (1 5. 79) を加え、 25 °〇で 6時間撹拌して、 液晶 配向処理剤 (3) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや析出などの異常 は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 4 >
合成例 3の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (3) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 3
9) 及び 1\/1? (1 6. 0
9) を加え、 25 °〇で 4時間撹拌し た。 その後、
(〇. 1 3
9) 及び巳〇3 (1 5. 7
9) を加え、 25°〇 で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (4) を得た。 この液晶配向処理剤には 、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 5 >
合成例 4の手法で得られたポリイミ ド粉末 (4) (2. 509) に、 1\/1 (23. 59) を加え、 70°〇で 24時間撹拌して溶解させた。 その後、 丁 1 (〇. 209) 、 巳〇3 (1 1. 89) 及び 巳 (3. 929) を加え 、 25°〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (5) を得た。 この液晶配向処 理剤には、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 6 >
合成例 4の手法で得られたポリイミ ド粉末 (4) (2. 50
9)
巳 !_ (7. 83
9) を加え、 70°〇で 24時間撹拌して溶解させた。 その後 、 丁 1 (〇. 1 39) 及び ◦ IV!巳 (3 1. 39) を加え、 25 °〇で 6時間 撹拌して、 液晶配向処理剤 (6) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや 析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 7 >
合成例 5の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (5) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 39) 及び· ^-巳 1_ (0. 339) を加え、 25°〇で 4時間撹拌
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した。 その後、 〇1\/1巳 (3 1. 39) を加え、 25 °〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (7) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや析出などの 異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 8>
合成例 5の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (5) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 39) 及び· ^-巳 1_ (0. 339) を加え、 25°〇で 4時間撹拌 した。 その後、 <2 (〇. 1 89) 及び 〇1\/1巳 (3 1. 39) を加え、 2 5°〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (8) を得た。 この液晶配向処理剤 には、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 9>
合成例 6の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (6) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 89) 及び· ^-巳 1_ (0. 339) を加え、 25°〇で 4時間撹拌 した。 その後、 <2 (〇. 1 89) 及び 〇1\/1巳 (3 1. 39) を加え、 2 5°〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (9) を得た。 この液晶配向処理剤 には、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 1 〇>
合成例 7の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (7) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 〇 89) 及び· ^-巳 1_ (0. 339) を加え、 25°〇で 4時間撹拌 した。 その後、 <2 (〇. 089) 及び 〇1\/1巳 (3 1. 39) を加え、 2 5°〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (1 0) を得た。 この液晶配向処理 剤には、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 1 1>
合成例 8の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (8) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 〇 89) 及び· ^-巳 1_ (0. 339) を加え、 25°〇で 4時間撹拌 した。 その後、 <2 (〇. 1 39) 及び 〇1\/1巳 (3 1. 39) を加え、 2 5°〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (1 1) を得た。 この液晶配向処理 剤には、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<実施例 1 2>
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合成例 9の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (9) (1 0. 09) に、 丁 1 (〇. 1 39) 及び 1\/1? (1 6. 09) を加え、 25 °〇で 4時間撹拌し た。 その後、 603 (1 5. 79) を加え、 25 °〇で 6時間撹拌して、 液晶 配向処理剤 (1 2) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや析出などの異 常は見られず、 均一な溶液であった。
<比較例 1 >
合成例 1の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 ( 1) ( 1 0. 〇 9) に、 IV! (1 6. 09) 及び巳〇 3 (1 5. 79) を加え、 25 °〇で 6時間撹拌 して、 液晶配向処理剤 (1 3) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁りや析 出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<比較例 2 >
合成例 4の手法で得られたポリイミ ド粉末 (4) (2. 509) に、 1\/1 (23. 59) 、 巳〇3 (1 1. 89) 及び 巳 (3. 929) を加え、
25°〇で 6時間撹拌して、 液晶配向処理剤 (1 4) を得た。 この液晶配向処 理剤には、 濁りや析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<比較例 3>
合成例 5の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (5) (1 0. 09) に、 · ^ _巳 !_ (〇. 339) 及び ◦ IV!巳 (3 1. 39) を加え、 25 °〇で 6時間 撹拌して、 液晶配向処理剤 (1 5) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁り や析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
<比較例 4 >
合成例 1 0の手法で得られたポリアミ ド酸溶液 (1 0) (1 0. 〇 9) に 、 IV! (1 6. 09) 及び巳〇 3 (1 5. 79) を加え、 25 °〇で 6時間 撹拌して、 液晶配向処理剤 (1 6) を得た。 この液晶配向処理剤には、 濁り や析出などの異常は見られず、 均一な溶液であった。
実施例で得られた液晶配向処理剤を、 表 2〜表 4に示す。
[0135]
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[表 2]
[0136] [表 3]
[0137] [表 4]
[0138] * 3 :括弧内の数値は重合体 1 〇〇質量部に対する特定化合物の導入量 (質 量部) を示す。
* 4 :括弧内の数値は重合体 1 0 0質量部に対する架橋性化合物の導入量 ( 質量部) を示す。
「液晶組成物の作製」
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<液晶組成物 ( ) の作製>
(1. 3〇 9) 、
(〇. 6〇 9) 、
( 〇.
(〇. 30
9) を混合し、 25
°〇で 6時間撹拌して、 重合性化合物の溶液を作製した。 その後、 作製した重合性化合物の溶液、 !_ 1 (4. 90
9) 及び 1 (0. 50
9) を混合し、 25°〇で 6時間撹拌し て、 液晶組成物 ( ) を得た。
<液晶組成物 (巳) の作製>
〇. 90
9) 、
(〇. 30
9) 及び 31 (〇. 50
9) を混合し、 25 で 2時間撹拌して、 重合性化合物の溶液を作製した。 その後、 作製した重 合性化合物の溶液、 !_ 1 (4. 90
9) 及び 1 (〇. 50
9) を混合し、
25°◦で 6時間撹拌して、 液晶組成物 (巳) を得た。
<液晶組成物 (<3) の作製>
〇. 90
9) 、
(〇. 30
9) 及び 32 (〇. 50
9) を混合し、 25 で 2時間撹拌して、 重合性化合物の溶液を作製した。 その後、 作製した重 合性化合物の溶液、 !_ 1 (4. 90
9) 及び 1 (〇. 50
9) を混合し、
25°◦で 6時間撹拌して、 液晶組成物 (〇 を得た。
「液晶表示素子の作製 (ガラス基板) 」
前記実施例及び比較例の手法で得られた液晶配向処理剤を、 細孔径 1 のメンブランフィルタで加圧濾過した。 得られた溶液を純水及び丨 (イ ソプロピルアルコール) で洗浄した 1 00X 1 00
の丨 丁〇電極付きガ ラス基板 (縦: 1 0001111、 横: 1 0001111、 厚さ : 〇. 7〇1111) の I 丁〇 面上にスピンコートし、 ホッ トプレート上にて 1 00
°〇で 5分間、 熱循環型 クリーンオーブンにて 2 1 0°〇で 30分間加熱処理をして、 膜厚が 1 00 n の液晶配向膜付きの I 丁 0基板を得た。 この液晶配向膜付きの丨 丁〇基板 を 2枚用意し、 その一方の基板の液晶配向膜面に、 1 〇 のスぺーサーを 塗布した。 その後、 その基板のスぺーサーを塗布した液晶配向膜面に、 〇口
〇 2020/175561 47 卩(:171? 2020 /007787
(〇 0「〇卩 ド_| 1 1 _1叩) 法にて前記液晶組成物 ( ) 〜 (〇 を滴下し、 次いで、 他方の基板の液晶配向膜面が向き合うように貼り合わせを行い、 処 理前の液晶表示素子を得た。
[0139] この処理前の液晶表示素子に、
ドランプ を用いて、 3 5 0 n 以下の波長をカッ トし、 照射時間 6 0秒で紫外線照射 を行った。 これにより、 液晶表示素子 (ガラス基板) を得た。
「液晶表示素子の作製 (プラスチック基板) 」
前記実施例及び比較例の手法で得られた液晶配向処理剤を、 細孔径 1 のメンブランフィルタで加圧濾過した。 得られた溶液を純水で洗浄した 1 5 電極付き 巳丁基板 (縦: 1 5 0〇1〇1、 横: 1 5 0
の丨 丁〇面上にバーコーターにて塗布をし、 熱循 環型オーブンにて 1 2 0 °〇で 2分間加熱処理をして、 膜厚が 1 0 0
n mの液 晶配向膜付きの丨 丁 0基板を得た。 この液晶配向膜付きの丨 丁 0基板を 2枚 用意し、 その
_方の基板の液晶配向膜面に、 1 0 のスぺーサーを塗布し た。 その後、 その基板のスぺーサーを塗布した液晶配向膜面に、 〇ロ (〇 「〇卩 ド丨 1 1 _1叩) 法にて前記液晶組成物 ( ) 〜 (〇 を滴下し、 次いで、 他方の基板の液晶配向膜面が向き合うように貼り合わせを行い、 処理前の液 晶表示素子を得た。 なお、 〇ロ 法にて、 液晶組成物の滴下及び貼り合わせ を行う際には、 丨 丁 0電極付き 巳丁基板の支持基板としてガラス基板を用 いた。 その後、 紫外線を照射する前に、 その支持基板を外した。
[0140] この処理前の液晶表示素子に、 前記 「液晶表示素子の作製 (ガラス基板)
」 と同様の手法で紫外線を照射し、 液晶表示素子 (プラスチック基板) を得 た。
「光学特性 (透明性と散乱特性) の評価」
本評価は、 液晶表示素子 (ガラス基板及びプラスチック基板) の電圧無印 加状態 (〇 V) 及び電圧印加状態 (交流駆動:
(曇り度) を測定することで行った。 その際、
は、 」 丨 3 < 7 1 3 6に準拠し、 ヘーズメータ (!
~1 2 _ 3 , スガ試験機社製) で測定した
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。 なお、 本評価では、 電圧無印加状態の 1~1 3 2 6が低いほど透明性に優れ、 電圧印加状態での 1~1 3 2 6が高いほど散乱特性に優れるとした。
[0141 ] また、 液晶表示素子の高温高湿環境下の安定性試験として、 温度 8 0 °〇、 湿度 9 0 % [¾ 1~1の恒温恒湿槽内に 2 4時間保管した後の測定も行った。 具体 的には、 初期の 1~1 3 2 6に対して、 恒温恒湿槽保管後の 1~1 3 2 6の変化が小 さいものほど、 本評価に優れるとした。
[0142] 更に、 液晶表示素子の光の照射に対する安定性試験として、 卓上型 II V硬 化装置 (1~1〇丁3巳 2 8 1~1巳乂一 1) (センライ ト社製) を用いて、 3 6 5 n〇!換算で 5」 /〇 2の紫外線を照射した後の観察も行った。 具体的には、 初期の 1~1 3 å 6に対して、 紫外線照射後の 1~1 3 å 6の変化が小さいものほど 、 本評価に優れるとした。
[0143] 初期、 恒温恒湿槽保管後 (恒温恒湿) 及び紫外線照射後 (紫外線)
å 6の測定結果を、 表 5〜表 7にまとめて示す。
「液晶層と液晶配向膜 (液晶配向膜と電極) との密着性の評価」
本評価は、 液晶表示素子 (ガラス基板及びプラスチック基板) を、 温度 8 〇
°〇、 湿度 9 0 % [¾ ! !の恒温恒湿槽内に 2 4時間保管し、 液晶表示素子の剥 離と気泡の有無を確認することで行った (液晶表示素子の高温高湿環境下の 安定性試験として) 。 具体的には、 素子の剥離 (液晶層と液晶配向膜、 或い は液晶配向膜と電極とが剥がれている状態) が起こっていないもの、 及び素 子内に気泡が発生していないものを、 本評価に優れるとした (表中の良好表 示) 。 その際、 実施例 1 4〜実施例 1 6、 実施例 2 0及び実施例 2 1 におい ては、 前記標準試験に加え、 強調試験として、 温度 8 0
°〇、 湿度 9
の恒温恒湿槽内に 9 6時間保管した後の確認も行った。 なお、 評価方法は前 記と同様である。
[0144] また、 液晶表示素子に、 卓上型 II V硬化装置 (1~1〇丁3巳 2 8 1~1巳乂一 1
射した後の確認も行った (液晶表示素子の光の照射に対する安定性試験とし て) 。 具体的には、 素子の剥離が起こっていないもの、 及び素子内に気泡が
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発生していないものを、 本評価に優れるとした (表中の良好表示) 。
[0145] 初期、 恒温恒湿槽保管後 (恒温恒湿) 及び紫外線照射後 (紫外線) の液晶 層と液晶配向膜 (液晶配向膜と電極) との密着性の結果 (密着性) を、 表 8 〜表 1 0にまとめて示す。
<実施例 1 4〜実施例 2 6及び比較例 5〜比較例 8 >
前記実施例及び比較例の手法で得られた液晶配向処理剤 (1) 〜 (1 6) のいずれかと、 前記液晶組成物 (八) 〜 (〇) を用いて、 前記手法で液晶表 示素子の作製、 光学特性 (散乱特性と透明性) の評価、 及び液晶層と液晶配 向膜 (液晶配向膜と電極) との密着性の評価を行った。
その際、 実施例 1 4〜実施例 1 8、 実施例 2 6、 比較例 5、 比較例 6及び 比較例 8は、 ガラス基板を用いて液晶表示素子の作製と各評価を行い、 実施 例 1 9〜実施例 2 5及び比較例 7は、 プラスチック基板を用いた。
[0146] また、 比較例 8では、 液晶が垂直配向していないため、 各評価ができなか った。
更に、 実施例 1 4〜実施例 1 6、 実施例 2 0及び実施例 2 1 における液晶 層と液晶配向膜 (液晶配向膜と電極) との密着性の評価では、 前記標準試験 とともに、 強調試験として、 温度 8 0
°〇、 湿度 9
の恒温恒湿槽内に 9 6時間保管した際の評価も行った (その他の条件は、 前記条件と同様) 。
[0147]
\¥0 2020/175561 50 卩(:17 2020 /007787
[表 5]
[0148]
〇 2020/175561 51 卩(:171? 2020 /007787
[0149] [表 7]
[0150] * 4 :液晶が垂直配向していないため、 測定できなかった。
〇 2020/175561 52 卩(:171? 2020 /007787
[表 8]
[0152] [表 9]
[0153] [表 10]
[0154] * 4 :液晶が垂直配向していないため、 測定できなかった。
* 5 :素子内に極少量の気泡が見られた。
〇 2020/175561 53 卩(:171? 2020 /007787
* 6 :素子内に少量の気泡が見られた (* 5よりも多い) 。
* 7 :素子内に気泡が見られた (* 6よりも多い) 。
* 8 :素子内に多くの気泡が見られた (* 7よりも多い) 。
[0155] 前記の通り、 特定化合物、 及び特定構造 ( 1) を有する重合体を含む液晶 配向処理剤を用いた実施例の液晶表示素子は、 それを用いてない比較例に比 ベて、 恒温恒湿槽保管後、 及び紫外線照射後の ! ! 3 2 6の変化が小さくなっ た。 また、 実施例では、 恒温恒湿槽保管後及び紫外線照射後でも、 液晶表示 素子の剥離や気泡の発生は見られなかった。 これらの結果は、 液晶表示素子 の基板にプラスチック基板を用いても、 同様であった。 具体的には、 実施例 1 4と比較例 5との比較、 実施例 1 8と比較例 6との比較、 及び実施例 2 0 と比較例 7との比較である。
また、 重合体にポリイミ ド系重合体を用いた場合において、 そのポリマー 末端がカルボン酸或いはジカルボン酸の構造であるもの、 即ち、 ジアミン成 分とテトラカルボン酸成分の重合反応の際、 テトラカルボン酸成分の合計モ ル数が、 ジアミン成分のモル数よりも大きいものは、 ポリマー末端がアミノ 基の構造のもの (前記重合体反応の際、 テトラカルボン酸成分の合計モル数 がジアミン成分のモル数よりも小さいもの) に比べて、 強調試験における液 晶表示素子内の気泡の発生が抑制された。 具体的には、 同—の条件での比較 において、 実施例 1 4と実施例 1 5との比較である。
更に、 特定構造 ( 1) のなかで、 前記式 [2 _ 1] の構造を有する特定ジ アミン (1) を用いた場合、 前記式 [2— 2] の構造を有するジアミンに比 ベて、 初期値に対する恒温恒湿槽保管後、 及び紫外線照射後の !~1 3 2 6の変 化が小さくなった。 具体的には、 同一の条件での比較において、 実施例 1 5 と実施例 2 6との比較である。
また、 重合体に、 特定構造 (2) を有する特定ジアミン (2) を用いた場 合、 強調試験における液晶表示素子内の気泡の発生が抑制された。 具体的に は、 同一の条件での比較において、 実施例 1 5と実施例 1 6との比較である
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[0156] 加えて、 液晶配向処理剤に特定架橋性化合物を導入した場合、 強調試験に おける液晶表示素子内の気泡の発生が抑制された。 具体的には、 同一の条件 での比較において、 実施例 2 0と実施例 2 1 との比較である。
[0157] 特定液晶添加化合物を含む液晶組成物を用いた場合、 それを用いない場合 に比べて、 液晶表示素子の透明性が高く (電圧無印時の 1~1 3 2 6が小さい)
、 更に、 駆動電圧が低くなった。 具体的には、 同一の条件での比較において 、 実施例 2 1 と実施例 2 2との比較との比較である。
産業上の利用可能性
[0158] 特定の構造を有する化合物、 及び特定の構造を有する重合体を含む液晶配 向処理剤から得られた液晶配向膜を用いることで、 長時間、 高温高湿や光の 照射に曝される過酷な環境においても、 素子の剥がれや気泡の発生、 及び光 学特性の低下を抑制できる液晶表示素子が得られる。
[0159] また、 本発明の液晶表示素子は、 電圧無印加時に透明状態となり、 電圧印 加時には散乱状態になるリバース型素子に、 好適に用いることができる。 そ して、 本素子は、 表示を目的とする液晶ディスプレイ、 更には、 光の遮断と 透過とを制御する調光窓や光シヤッター素子などに用いることができ、 この リバース型素子の基板には、 プラスチック基板を用いることができる。
[0160] なお、 2 0 1 9年2月 2 7日に出願された日本特許出願 2 0 1 9 - 0 3 4
3 0 7号の明細書、 特許請求の範囲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。