JP7831478B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 - Google Patents
液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子Info
- Publication number
- JP7831478B2 JP7831478B2 JP2023518681A JP2023518681A JP7831478B2 JP 7831478 B2 JP7831478 B2 JP 7831478B2 JP 2023518681 A JP2023518681 A JP 2023518681A JP 2023518681 A JP2023518681 A JP 2023518681A JP 7831478 B2 JP7831478 B2 JP 7831478B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- group
- bis
- crystal alignment
- diamine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/56—Aligning agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
近年、液晶表示素子の高性能化に伴い、大画面で高精細の液晶テレビなどの用途に加えて、車載用、例えば、カーナビゲーションシステムやメーターパネル、監視用カメラや医療用カメラのモニターなどに液晶表示素子が用いられており、視野角特性の需要から液晶分子の駆動方式の中でも視野角特性に優れるIPS方式、FFS方式が検討されており、ラビング配向膜でもポリイミド系液晶配向膜が提案されている(特許文献3参照)。
また、IPS方式、FFS方式の液晶表示素子では、静電気が液晶セル内に蓄積されやすく、これらの蓄積された電荷が液晶配向の乱れや残像として表示に影響を与え、液晶表示素子の表示品位を著しく低下させる。そのため、発生した電荷を短時間で低減でき、且つ、蓄積電荷の絶対値を低減する液晶配向膜が求められている。これらの課題解決にあたり、特許文献4には、芳香族テトラカルボン酸残基を有する構造単位と、脂環式テトラカルボン酸残基を有する構造単位とを有するポリアミック酸又はポリイミドを含有する液晶配向剤が提案され、特許文献5には、ジフェニルアミン骨格を有するポリイミド前駆体を含有する液晶配向剤が提案されている。
加えて、近年では意匠性を高める観点から、PETフィルムやポリカーボネートフィルムを基材として用いたフレキシブル液晶素子が検討されており、液晶配向膜を形成する際の基板の焼成温度が200℃未満である低温焼成プロセスに適した液晶配向膜材料が提案されている(特許文献6参照)。
しかし、本願発明者が検討した結果、液晶材料としてネガ型液晶を用いると、表示不良(線焼き付き)の発生率が高く、表示品位に優れた液晶表示素子を得ることができなくなることが分かった。
また、IPS方式、FFS方式の液晶セルは、液晶配向の安定性が小さいと、液晶を長時間駆動させた際に液晶が初期の状態に戻らなくなり、コントラスト低下や残像の原因となるため、液晶配向の安定性が重要である。加えて、最近の高輝度の液晶表示素子では、バックライトの輝度が高くなり蓄積電荷による残像の視認性も高くなっているため、従来に増して、蓄積電荷の絶対値を低減しつつ、発生した電荷を短時間で低減できる液晶配向膜が必要である。
一方、上記の表示不良や低温焼成プロセスに対応するため、特許文献6に記載されるようにポリイミドに第三級アミン構造を有するエポキシ系化合物を添加した液晶配向剤を検討したところ、配向処理時にポリイミド膜の削れが発生しやすいことが分かり、従来技術でこれらすべての課題を解決することが困難となっていた。
下記の重合体(A)、重合体(B)及び架橋性化合物(C)を含有することを特徴とする液晶配向剤。
重合体(A):下記式(d0)で表されるジアミン及び下記式(dD)で表されるジアミンを含有するジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分との反応物であるポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド。
重合体(B):「H-N(R)-YD’-N(R)-H」(YD’は、分子内に基「-N(D’)-」(D’は、加熱によって脱離して水素原子に置き換わる保護基を表す。)を有する2価の有機基を表す。Rは式(dD)のRと同義である。)で表されるジアミン(dD’B)と下記式(dB)で表されるジアミン(但し、ジアミン(dD’B)を除く。)で構成されるジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分との反応物であるポリイミド前駆体。但し、該ポリイミド前駆体はイミド環構造を有しない。
架橋性化合物(C):下記式(En)で表されるエポキシ系化合物。
Loは-O-(-Ar’-O-)n-(nは0~3の整数である。Ar’は2価のベンゼン環、ビフェニル構造を表し、前記環上の任意の水素原子は1価の基で置き換えられてもよい。Ar’が複数ある場合、複数個のAr’は同一でも異なってもよい。)、-(CH2)n-(nは2~18の整数である。)、又は該-(CH2)n-の-CH2-の少なくとも一部を-O-、-C(=O)-又は-O-C(=O)-のいずれかで置き換えた基を表す。
式(dD)中、YDは、分子内に基「-N(D)-」(Dは、加熱によって脱離して水素原子に置き換わる保護基を表す。)を有する2価の有機基を表す。
式(d0)及び式(dD)中、複数のRは、それぞれ独立して水素原子又は1価の有機基を表す。)
条件(1):窒素原子を含む複素環及び第二級又は第三級のアミノ基(但し、基「-N(D’)-」(D’は加熱によって脱離し水素原子に置き換わる保護基を表す。)に由来するアミノ基を除く。)からなる群から選ばれる窒素原子含有構造を有しない。
条件(2):炭素数6以上の側鎖基を有しない。
本発明の液晶配向剤は、上記式(d0)で表されるジアミン及び上記式(dD)で表されるジアミンを含有するジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分との反応物であるポリイミド前駆体をイミド化して得られる、ポリイミドである重合体(A)を含有する。上記の態様とすることで、熱イミド化に必要な高温処理が不要となる。また、特定のジアミン成分を含有するため、得られる液晶配向膜は、液晶配向の安定性が高く、また、表示不良(線焼き付き)の発生率が低い液晶表示素子が得られる。
上記重合体(A)は、テトラカルボン酸二無水物を含有するテトラカルボン酸誘導体成分と特定のジアミンを含有するジアミン成分から得られるポリイミド前駆体をイミド化することにより得られる。重合体(A)におけるポリイミドのイミド化率は、表示不良の発生率を低くする観点から10~100%が好ましい。また、イミド化率の下限値は10%が好ましく、20%がより好ましく、50%が更に好ましく、70%が最も好ましく、イミド化率の上限値は100%が好ましく、99%がより好ましく、95%がさらに好ましい。以下に、重合体(A)の製造に用いられる材料の具体例及び製造方法を詳述する。
その他のジアミン1としては、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、4-アミノベンジルアミン、2-(4-アミノフェニル)エチルアミン、4-(2-(メチルアミノ)エチル)アニリン、4-(2-アミノエチル)アニリン、2-(6-アミノナフチル)エチルアミン、2,2’-ジメチル-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、2,2’-ジフルオロ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジフルオロ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ビス(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、4,4’-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、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、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、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、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、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、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-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;4,4’-ジアミノアゾベンゼン又はジアミノトランなどの光配向性基を有するジアミン;メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル又は2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン等の光重合性基を末端に有するジアミン;1-(4-(2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノン、2-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノイル)フェノキシ)エチル-3,5-ジアミノベンゾエートなどのラジカル重合開始剤機能を有するジアミン;4,4’-ジアミノベンズアニリドなどのアミド結合を有するジアミン;1,3-ビス(4-アミノフェニル)ウレア、1,3-ビス(4-アミノベンジル)ウレア、1,3-ビス(4-アミノフェネチル)ウレアなどのウレア結合を有するジアミン;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、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、1,4-ビス(4-アミノベンジル)ベンゼン;2,6-ジアミノピリジン、3,4-ジアミノピリジン、2,4-ジアミノピリミジン、3,6-ジアミノカルバゾール、N-メチル-3,6-ジアミノカルバゾール、1,4-ビス-(4-アミノフェニル)-ピペラジン、3,6-ジアミノアクリジン、N-エチル-3,6-ジアミノカルバゾール、N-フェニル-3,6-ジアミノカルバゾール、N-(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル-3,5-ジアミノベンズアミド、4-[4-[(4-アミノフェノキシ)メチル]-4,5-ジヒドロ-4-メチル-2-オキサゾリル]-ベンゼンアミン、若しくは下記式(z-1)~式(z-13)で表されるジアミンなどの複素環含有ジアミン、又は、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4,4’-ジアミノジフェニル-N-メチルアミン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-ベンジジン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-N,N’-ジメチルベンジジン、若しくは、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-N,N’-ジメチル-1,4-ベンゼンジアミンなどのジフェニルアミン構造を有するジアミンに代表される、窒素原子を含む複素環、第二級又は第三級のアミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の窒素原子含有構造(但し、基「-N(D)-」(Dは加熱によって脱離し水素原子に置き換わる保護基を表す。)に由来するアミノ基を除く。以下、特定の窒素原子含有構造ともいう。)を有するジアミン;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-3,3’-ジヒドロキシビフェニル;2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-2,4’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル-3,3’-ジカルボン酸などのカルボキシ基を有するジアミン;1-(4-アミノフェニル)-1,3,3-トリメチル-1H-インダン-5-アミン、1-(4-アミノフェニル)-2,3-ジヒドロ-1,3,3-トリメチル-1H-インデン-6-アミン;コレスタニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5-ジアミノ安息香酸コレステニル、3,5-ジアミノ安息香酸ラノスタニル及び3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン等のステロイド骨格を有するジアミン;下記式(V-1)~(V-2)で表されるジアミン;1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等のシロキサン結合を有するジアミン;メタキシリレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の非環式脂肪族ジアミン;1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等の脂環式ジアミン;国際公開第2018/117239号に記載の式(Y-1)~(Y-167)のいずれかで表される基に2つのアミノ基が結合したジアミン等、が挙げられる。
式(V-2)中、X2は-O-、-CH2O-、-CH2-OCO-、-COO-、又は-OCO-を表す。R2は、炭素数1~20のフッ素原子含有アルキル基、炭素数3~20のアルキル基を表す。
上記式中、m、n、X1、R1が2つ存在する場合、それぞれ独立して上記定義を有する。)
本発明の重合体(A)の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体成分は、テトラカルボン酸二無水物だけでなく、その誘導体である、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、テトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド等も用いることができる。前記テトラカルボン酸誘導体成分は、一種のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、芳香族テトラカルボン酸二無水物は、芳香環に結合する少なくとも1つのカルボキシ基を含めて4つのカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。
非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物は、鎖状炭化水素構造に結合する4つのカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。但し、鎖状炭化水素構造のみで構成されている必要はなく、その一部に脂環式構造や芳香環構造を有していてもよい。
脂環式テトラカルボン酸二無水物は、脂環式構造に結合する少なくとも1つのカルボキシ基を含めて4つのカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。但し、これら4つのカルボキシ基はいずれも芳香環には結合していない。また、脂環式構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状炭化水素構造や芳香環構造を有していてもよい。
上記重合体(A)の合成に用いることのできるテトラカルボン酸誘導体成分としては、好ましくは、以下のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体(以下、これらを総称して特定のテトラカルボン酸誘導体ともいう。)を含む。
本発明の液晶配向剤は、「H-N(R)-YD’-N(R)-H」(YD’は、分子内に基「-N(D’)-」(D’は、加熱によって脱離して水素原子に置き換わる保護基を表す。)を有する2価の有機基を表す。Rは式(dD)のRと同義である。)で表されるジアミン(dD’B)と上記式(dB)で表されるジアミン(但し、ジアミン(dD’B)を除く。)で構成されるジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分との反応物であるポリイミド前駆体である重合体(B)を含有する。但し、上記重合体(B)は、該ポリイミド前駆体はイミド環構造を有しない。
重合体(B)の製造に用いるジアミン成分に、上記ジアミン(dD’B)を含有させることで、液晶配向膜とした際に、重合体(A)に由来するポリイミド層に重合体(B)を偏在させることが可能となる。したがって、重合体(B)が有する膜強度の改善効果が高まり、配向処理時の膜の削れが抑制される。
また、重合体(B)の製造に用いるジアミン成分は、上記式(dB)で表されるジアミンを含む。ここで、ジアミン(dB)に含まれる2価の有機基YBは、上記条件(1)及び条件(2)を満たす。
条件(1)の態様とすることで、重合体の塩基性度が低下し、重合体(B)の熱イミド化反応が抑制されるため、膜強度の高い液晶配向膜を得ることが可能となる。また、条件(2)の態様とすることで、IPS方式、FFS方式において液晶の配向規制力が高くなり、得られる液晶配向膜の配向安定性を高めることが可能となる。
ここで、窒素原子を含む複素環及び第二級又は第三級のアミノ基(但し、基「-N(D’)-」に由来するアミノ基を除く。)からなる群から選ばれる窒素原子含有構造を有する2価の有機基に、基「-NHR」(Rは上記式(dB)におけるRと同義である。)が2つ結合したジアミンとして、上記重合体(A)のその他のジアミン1で例示した特定の窒素原子含有構造を有するジアミンが挙げられる。
上記式(dB)で表されるジアミンのより好ましい具体例としては、後述する式(dM)で表されるジアミン、上記式(d0-1)~(d0-10)で表される化合物、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、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ジフェニルエーテル、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]ベンゼン、1,2-ビス(6-アミノ-2-ナフチルオキシ)エタン、1,2-ビス(6-アミノ-2-ナフチル)エタン、及び6-[2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ]-2-ナフチルアミン、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-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、上記光配向性基を有するジアミン、上記アミド結合を有するジアミン、上記ウレア結合を有するジアミン、又は1,4-ビス(4-アミノベンジル)ベンゼンなどが挙げられる。
また、基「-N(D’)-」のD’の具体例は、好ましい態様を含めて上記基「-N(D)-」のDで例示した構造が挙げられる。
上記式(dD’B)のジアミンの好ましい含有量は、重合体(B)の製造に用いるジアミン成分の全ジアミン成分に対して5~40モル%であることが好ましく、10~40モル%がより好ましい。
上記式(dM)のジアミンの好ましい含有量は、重合体(B)の製造に用いるジアミン成分の全ジアミン成分の60~95モル%であることが好ましく、60~90モル%であることがより好ましい。
また、蓄積電荷の絶対値を低減しつつ、発生した電荷を短時間で低減できる液晶配向膜が得られる観点から、上記重合体(B)の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体成分は、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体を含有することが好ましく、中でも、ベンゼン環構造を有するテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体が好ましい。より好ましくは、上記特定のテトラカルボン酸誘導体で例示した芳香族テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体である。
重合体(A)の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体成分と、重合体(B)の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体成分とは、同一であっても良く、異なっていても良い。
本発明の液晶配向剤に含有される重合体(A)及び重合体(B)の製造に用いられるポリアミック酸又はポリアミック酸エステルなどのポリイミド前駆体は、例えば、下記の方法で合成出来る。
ポリアミック酸の合成は、上記ジアミンを含むジアミン成分と、上記テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体を含むテトラカルボン酸誘導体成分とを有機溶媒中で反応させることにより行われる。ポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.5~2当量となる割合が好ましく、さらに好ましくは0.8~1.2当量となる割合である。通常の重縮合反応と同様に、このテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基の当量が1当量に近いほど、生成するポリアミック酸の分子量は大きくなる。
ポリアミック酸の合成反応における反応温度は-20~150℃が好ましく、0~100℃がより好ましい。また、反応時間は0.1~24時間が好ましく、0.5~12時間がより好ましい。
ポリアミック酸の合成反応は任意の濃度で行うことができるが、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、溶媒を追加することもできる。
ポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記の方法で得られたポリアミック酸とエステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、などの既知の方法によって得ることができる。
上記ポリイミド前駆体を閉環(イミド化)させることによりポリイミドを得ることができる。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。
本発明におけるポリイミド前駆体やポリイミドを合成するに際して、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体を含むテトラカルボン酸誘導体成分、及び上記ジアミンを含むジアミン成分とともに、適当な末端封止剤を用いて末端封止型の重合体を合成することとしてもよい。末端封止型の重合体は、塗膜によって得られる液晶配向膜の膜硬度の向上や、シール剤と配向膜の密着性の向上という効果を有する。
本発明におけるポリイミド前駆体やポリイミドの末端の例としては、アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基又は後述する末端封止剤に由来する基が挙げられる。アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基は通常の縮合反応により得るか、又は以下の末端封止剤を用いて末端を封止することにより得ることができる。
本発明の液晶配向剤は、重合体(A)及び重合体(B)並びに後述の架橋性化合物(C)を含有する。本発明の液晶配向剤は、重合体(A)及び重合体(B)に加えて、その他の重合体を含有していてもよい。その他の重合体の種類としては、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。
その他の重合体は、一種を単独で使用してもよく、また二種以上を組み合わせて使用してもよい。その他の重合体の含有割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100質量部に対して、30質量部以下が好ましく、1~25質量部がより好ましく、1~20質量部が更に好ましい。
本発明の液晶配向剤は、上記架橋性化合物(C)を含有する。上記の態様とすることで、焼成時にエポキシ架橋剤との架橋反応が進行するため、熱イミド化反応、即ち重合体(B)成分に含まれるイミド前駆体の熱イミド化反応が抑制される。そのため、得られる液晶配向膜は、イミド化した構造が減少するため、蓄積電荷の絶対値を低減しつつ、発生した電荷を短時間で低減できる液晶配向膜が得られる。
本発明の液晶配向剤における、架橋性化合物(C)の含有量は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して、0.5~20質量部であることが好ましく、より好ましくは1~15質量部である。
上記架橋性化合物(C)の具体例として、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,2-ジアミノシクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,3-ジアミノシクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(N,N-ジグリシジル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(N,N-ジグリシジル-2-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(N,N-ジグリシジル-3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、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、1,4-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,4-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,3,5-トリス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3,5-トリス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、下記式(EN-1)~(EN-5)で表される化合物などを挙げることができる。架橋性化合物(C)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記架橋性化合物(C2)及び(C3)の具体例としては、国際公開2011/132751号公報の段落[0170]~[0175]に記載の2個以上のオキセタニル基を2つ以上有する化合物;コロネートAPステーブルM、コロネート2503、2515、2507、2513、2555、ミリオネートMS-50(以上、東ソー社製)、タケネートB-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上、三井化学社製)等のブロックイソシアネート基を有する化合物;2,2’-ビス(2-オキサゾリン)、2,2’-ビス(4-メチル-2-オキサゾリン)、2,2’-ビス(5-メチル-2-オキサゾリン)、1,2,4-トリス-(2-オキサゾリニル-2)-ベンゼン、エポクロス(日本触媒社製)のようなオキサゾリン基を有する化合物;国際公開2011/155577号公報の段落[0025]~[0030]、[0032]に記載のシクロカーボネート基を有する化合物;n,n,n’,n’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメトキシメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパンなどのヒドロキシ基やアルコキシ基を有する化合物;グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート(1,2-,1,3-体混合物)、グリセリントリス(メタ)アクリレート、グリセロール 1,3-ジグリセロラート ジ(メタ)アクリレート、ペンタエリストール トリ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
特に好ましい固形分濃度の範囲は、基板に液晶配向剤を塗布する際に用いる方法によって異なる。例えばスピンナー法による場合、固形分濃度は1.5~4.5質量%の範囲が特に好ましい。印刷法による場合には、固形分濃度を3~9質量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12~50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1~5質量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3~15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。
本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤から得られる。本発明の液晶配向膜は、水平配向型若しくは垂直配向型(VA型)の液晶配向膜に用いることができるが、中でもIPS方式又はFFS方式等の水平配向型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜である。本発明の液晶表示素子は、上記液晶配向膜を具備するものである。本発明の液晶表示素子は、例えば以下の工程(1)~(3)を含む方法により製造することができる。
(1)液晶配向剤を基板上に塗布する工程
パターニングされた透明導電膜が設けられている基板の一面に、本発明の液晶配向剤を、例えばロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などの適宜の塗布方法により塗布する。ここで基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板とともに、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることもできる。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、シリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極にはアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。また、IPS方式又はFFS方式の液晶表示素子を製造する場合には、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板と、電極が設けられていない対向基板とを用いる。
(2)塗膜を焼成する工程
液晶配向剤塗布後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止等の目的で、好ましくは先ず予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、より好ましくは40~150℃であり、特に好ましくは40~100℃である。プレベーク時間は好ましくは0.25~10分であり、より好ましくは0.5~5分である。そして、さらに加熱(ポストベーク)工程が実施されることが好ましい。このポストベーク温度は好ましくは80~200℃であり、より好ましくは120~180℃である。ポストベーク時間は好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。このようにして形成される膜の膜厚は、5~300nmが好ましく、10~200nmがより好ましい。
(3)液晶セルを作製する工程
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置する。具体的には以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置する。次いで、2枚の基板の周辺部を、シール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶組成物を注入充填して膜面に接触した後、注入孔を封止する。
なお、塗膜に対してラビング処理を行った場合には、2枚の基板は、各塗膜におけるラビング方向が互いに所定の角度、例えば直交又は逆平行となるように対向配置される。
シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂等を用いることができる。液晶組成物としては、特に制限はなく、少なくとも一種の液晶化合物(液晶分子)を含む組成物であって、ネマチック相を呈する液晶組成物(以下、ネマチック液晶ともいう。)、スメクチック相を呈する液晶組成物、及びスメクチック液晶組成物を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましい。また、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を用いることができる。なお、以下では、誘電率異方性が正の液晶組成物を、ポジ型液晶ともいい、誘電率異方性が負の液晶組成物を、ネガ型液晶ともいう。
上記液晶組成物は、フッ素原子、ヒドロキシ基、アミノ基、フッ素原子含有基(例えば、トリフルオロメチル基)、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、イソチオシアネート基、複素環、シクロアルカン、シクロアルケン、ステロイド骨格、ベンゼン環、又はナフタレン環を有する液晶化合物を含んでもよく、分子内に液晶性を発現する剛直な部位(メソゲン骨格)を2つ以上有する化合物(例えば、剛直な二つのビフェニル構造、又はターフェニル構造がアルキル基で連結されたバイメソゲン化合物)を含んでもよい。
また、上記液晶組成物は、液晶配向性を向上させる観点から、添加物をさらに含有してもよい。このような添加物は、重合性基を有する化合物などの光重合性モノマー;光学活性な化合物(例:メルク(株)社製のS-811など);酸化防止剤;紫外線吸収剤;色素;消泡剤;重合開始剤;又は重合禁止剤などが挙げられる。
ポジ型液晶としては、メルク社製のZLI-2293、ZLI-4792、MLC-2003、MLC-2041、MLC-3019、又はMLC-7081などが挙げられる。
ネガ型液晶としては、例えばメルク社製のMLC-6608、MLC-6609、MLC-6610、MLC-7026、又はMLC-7026-100などが挙げられる。
また、重合性基を有する化合物を含有する液晶として、メルク社製のMLC-3023が挙げられる。
(ジアミン)
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(エチレングリコールモノブチルエーテル)
ポリイミド粉末20mgをNMR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%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NH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。
<合成例1>
撹拌装置及び窒素導入管付きの300mLの四つ口フラスコに、DA-2を8.60g(35.2mmol)、DA-4を5.34g(9.59mmol)、及びDA-3を7.65g(19.1mmol)量り取り、NMPを固形分濃度が12質量%となるように加え、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9.32g(41.6mmol)添加し、さらにNMPを固形分濃度が15質量%となるように加え、窒素雰囲気下40℃で3時間撹拌した。さらに、CA-2を2.82g(14.3mmol)添加し、さらにNMPを固形分濃度が15質量%となるように加え、窒素雰囲気下23℃で4時間撹拌し、ポリアミック酸溶液(PAA-A-1)を得た。
撹拌子の入った300mL三角フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液(PAA-A-1)を80.0g分取し、NMPを70.0g、無水酢酸を6.97g、及びピリジンを1.80g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560g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、ポリイミドの粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は、75%であった。
撹拌子の入った300mL三角フラスコに、このポリイミドの粉末を9.00g分取し、NMPを36.0g加えて、50℃にて20時間撹拌して溶解させ、固形分濃度が20質量%のポリイミド(PI-A-1)の溶液を得た。
合成例1で得られたポリイミド(PI-A-1)の溶液を作製する際に使用したジアミン及びテトラカルボン酸誘導体の種類及び使用量、E-1の有無、並びにイミド化率を表1に示す。
撹拌装置及び窒素導入管付きの200mL四つ口フラスコに、DA-1を8.04g(40.2mmol)、DA-3を4.36g(10.9mmol)、及びDA-4を12.2g(21.9mmol)量り取り、NMPを98.4g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9.40g(47.4mmol)添加し、さらにNMPを37.6g加え、窒素雰囲気下50℃で2時間撹拌した。さらに、CA-2を4.65g(23.7mmol)添加し、さらにNMPを18.6g加え、窒素雰囲気下23℃で2時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(PAA-A-2)を得た。
撹拌子の入った200mL三角フラスコに得られた上記ポリアミック酸の溶液を100g分取し、E-1を1.24g(5.68mmol)添加し、40℃で15時間撹拌し、末端封止されたポリアミック酸(PAA-A-3)の溶液を得た。
撹拌子の入った200mL三角フラスコに、上記(PAA-A-3)の溶液を100g分取し、NMPを66.7g、無水酢酸を14.2g、ピリジンを4.70g加え、室温で30分間撹拌した後、60℃で4時間反応させた。この反応溶液を650g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80℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:89%)を得た。
さらに、撹拌子の入った100mL三角フラスコに、このポリイミドの粉末を9.60g分取し、NMPを70.4g加えて、70℃にて24時間撹拌して溶解させ、固形分濃度が12質量%のポリイミド(PI-A-2)の溶液を得た。
合成例2で得られたポリイミド(PI-A-2)の溶液を作製する際に使用したジアミン及びテトラカルボン酸誘導体の種類及び使用量、E-1の有無、並びにイミド化率を表1に示す。
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-3を38.26g(96.0mmol)、及びDA-8を44.41g(224.0mmol)を量り取り、固形分濃度が12質量%となるように、NMPを606.2g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48.32g(246.4mmol)とNMPを166.1g加え、窒素雰囲気下水冷下で2時間撹拌した。さらに、CA-4を18.83g(64.0mmol)添加し、さらにNMPを76.6g加え、窒素雰囲気下50℃で15時間撹拌し、固形分濃度が15質量%となるポリアミック酸(PAA-B-1)の溶液を得た。
下記表2に示す、ジアミン及びテトラカルボン酸誘導体を使用し、それぞれ、合成例3と同じ有機溶媒を使用して、合成例3と同様の手順で実施することにより、下記表2に示すポリアミック酸(PAA-B-2)~(PAA-B-5)の溶液を得た。
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-8を39.65g(200.0mmol)、及びDA-5を42.66g(200.0mmol)を量りとり、固形分濃度が12%質量となるように、NMPを603.6g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-2を74.52g(380.0mmol)とNMPを285.1g加え、窒素雰囲気下水冷下で4時間撹拌し、固形分濃度が15質量%となるポリアミック酸(PAA-B-6)の溶液を得た。
合成例8で得られたポリアミック酸(PAA-B-6)の溶液を作製する際に使用したジアミン及びテトラカルボン酸誘導体の種類及び使用量を表2に示す。
<実施例1~4、比較例1~5>
200mLの三角フラスコに、合成例1~8で得られたポリアミック酸及びポリイミドの溶液を、それぞれ下記表3に示される量を秤取した。撹拌しながら、NMP、GBL、10質量%架橋性化合物含有NMP溶液、1質量%密着助剤含有GBL溶液、BCSの順に加え、室温で2時間撹拌することにより、液晶配向剤(1)~(9)を得た。
フリンジフィールドスィッチング(Fringe Field Switching:FFS)モード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製した。
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のガラス基板であった。基板上には第1層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたITO電極が形成され、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)膜が形成されていた。第2層目のSiN膜は、層間絶縁膜として機能する膜厚が500nmのものを用いた。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてITO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つの画素が形成されていた。各画素のサイズは、縦10mmで横約5mmであった。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た。
液晶配向剤(1)~(9)をそれぞれ1.0μmのフィルターで濾過した後、電極付き基板(横30mm×縦40mmの大きさで、厚さが1.1mmのガラス基板であって、ガラス基板上には幅10mm×長さ40mmの矩形で、厚さ35nmのITO電極が形成されていた。)に、スピンコート塗布にて塗布した。50℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、150℃のIR式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚60nmの塗膜を形成させて液晶配向膜付き基板を得た。この液晶配向膜をレーヨン布(吉川化工製YA-20R)でラビング配向処理(ローラー直径:120mm、ローラー回転数:1000rpm、移動速度:30mm/sec、押し込み長:0.3mm)した後、純水中にて1分間超音波照射をして洗浄を行い、エアブローにて水滴を除去した後、80℃で15分間乾燥して液晶配向膜付き基板を得た。
上記の液晶配向膜付き基板を2枚用意し、その1枚の液晶配向膜面上に4μmのスペーサーを散布した後、その上からシール剤(三井化学社製 XN-1500T)を印刷し、もう1枚の基板をラビング方向が逆方向、かつ膜面が向き合うようにして張り合わせた後、150℃で60分間の加熱処理を行い、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、ネガ型液晶MLC-7026-100(メルク社製)を注入し、注入口を封止して液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、23℃で一晩放置し、電圧保持率測定用液晶セルを得た。
1.長期交流駆動による配向安定性評価
上記FFS方式の液晶表示素子の作製にて作製した液晶セルを使用した。
この液晶セルを用い、表面温度が50℃の高輝度バックライト(光源:LED、輝度:20000cd/m2)の上で、±10Vの交流電圧を周波数60Hzで168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ショートさせた状態にし、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。
液晶配向の安定性は、この角度Δが0.4°未満の場合は「良好」とし、角度Δが0.4°以上の場合は「不良」と定義して評価した。評価結果を表4に示す。
上記(FFS方式の液晶表示素子の作製)と同様にして作製した液晶セルを、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60Hzの交流電圧を印加しながらV-Tカーブ(電圧-透過率曲線)を測定し、相対透過率が23%となる交流電圧を駆動電圧として算出した。
残像評価では、相対透過率が23%となる周波数60Hzの交流電圧を印加して液晶セルを駆動させながら、同時に1Vの直流電圧を印加し、120分間駆動させた。その後、直流電圧の印加のみを停止し、交流電圧のみでさらに15分間駆動した。
直流電圧の印加を停止した時点から10分間が経過するまでに、相対透過率が25%以下に緩和した場合に、「良好」とし、相対透過率が25%以下に低下するまでに10分間以上を要した場合には、「不良」と定義して評価した。
なお、上述した方法に従う残像評価は、液晶セルの温度が40℃の状態の温度条件下で行った。評価結果を、表4に示す。
上記(FFS方式の液晶表示素子の作製)と同様にして作製した液晶セルを、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60Hzの交流電圧を印加しながらV-Tカーブ(電圧-透過率曲線)を測定し、相対透過率が23%となる交流電圧を駆動電圧として算出した。
残像評価では、相対透過率が100%となる周波数60Hzの交流電圧を印加して液晶セルを駆動60分間駆動させた。その後、相対透過率が23%であった交流電圧を印加し、DC電圧を掃引させながら、表示ちらつきを最少化できる印加電圧を計測した。この表示ちらつきを最小化できる印加電圧の絶対値を電荷蓄積量とし、この値が100mVを超える場合は、「不良」とし、100mV以下の場合は「良好」と定義して評価した。
なお、上述した方法に従う残像評価は、液晶セルの温度が40℃の状態の温度条件下で行った。評価結果を表4に示す。
上述の電圧保持率測定用液晶セルに60℃の温度下で1Vの電圧を60μsec印加し、167msec後の電圧を測定して、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として算出した。これを初期の電圧保持率とする。
次いでバックライト耐性試験として、この液晶セルを、表面温度が50℃の高輝度バックライト(光源:LED、輝度:20000cd/m2)の照射下で168時間放置した。この液晶セルの電圧保持率を上記と同様に測定した。これを耐性試験後の電圧保持率とする。
電圧保持率のバックライト耐性は、初期値から耐性試験後の値をひいた値が、5%未満であれば「良好」とし、5%以上であれば「不良」として評価を行った。評価結果を、表4に示す。
液晶配向剤(1)~(9)をそれぞれITO基板にスピンコート塗布にて塗布した。60℃のホットプレート上で1分30秒間乾燥させた後、150℃のIR式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。その後、この液晶配向膜をレーヨン布(吉川化工製YA-20R)で2度ラビング(ローラー直径:120mm、ローラー回転数:1000rpm、移動速度:20mm/sec、押し込み長:0.5mm)を2回連続して行い、膜の表面を共焦点レーザー顕微鏡で観察した際に傷があるものは「不良」とし、傷が無いものは「良好」と定義して評価を行った。評価結果を、表4に示す。
Claims (15)
- 下記の重合体(A)、重合体(B)及び架橋性化合物(C)を含有することを特徴とする液晶配向剤。
重合体(A):下記式(d0)で表されるジアミン及び下記式(dD)で表されるジアミンを含有するジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分との反応物であるポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド。
重合体(B):「H-N(R)-YD’-N(R)-H」(YD’は、分子内に基「-N(D’)-」(D’は、加熱によって脱離して水素原子に置き換わる保護基を表す。)を有する2価の有機基を表す。Rは式(dD)のRと同義である。)で表されるジアミン(dD’B)と下記式(dB)で表されるジアミン(但し、ジアミン(dD’B)を除く。)で構成されるジアミン成分と非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体であり、前記脂環式テトラカルボン酸二無水物は、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、又は、シクロペンタン環構造及びシクロヘキサン環構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種の部分構造を有するテトラカルボン酸二無水物からなるテトラカルボン酸誘導体成分との反応物であるポリイミド前駆体。但し、該ポリイミド前駆体はイミド環構造を有しない。
架橋性化合物(C):下記式(En)で表されるエポキシ系化合物。
(式(d0)中、2つのArは、それぞれ独立して2価のベンゼン環、ビフェニル構造、又はナフタレン環を表し、前記環上の任意の水素原子は1価の基で置き換えられてもよい。
Loは-O-(-Ar’-O-)n-(nは0~3の整数である。Ar’は2価のベンゼン環、ビフェニル構造を表し、前記環上の任意の水素原子は1価の基で置き換えられてもよい。Ar’が複数ある場合、複数個のAr’は同一でも異なってもよい。)、-(CH2)n-(nは2~18の整数である。)、又は該-(CH2)n-の-CH2-の少なくとも一部を-O-、-C(=O)-又は-O-C(=O)-のいずれかで置き換えた基を表す。
式(dD)中、YDは、分子内に基「-N(D)-」(Dは、加熱によって脱離して水素原子に置き換わる保護基を表す。)を有する2価の有機基を表す。
式(d0)及び式(dD)中、複数のRは、それぞれ独立して水素原子又は1価の有機基を表す。)
(YBは、以下の条件(1)及び(2)を満たす2価の有機基を表す。Rは前記式(d0)のRと同義である。)
条件(1):窒素原子を含む複素環及び第二級又は第三級のアミノ基(但し、基「-N(D’)-」(D’は、加熱によって脱離して水素原子に置き換わる保護基を表す。)に由来するアミノ基を除く。)からなる群から選ばれる窒素原子含有構造を有しない。
条件(2):炭素数6以上の側鎖基を有しない。
(aは2~4の整数であり、Raはa価の有機基であり、a個のNとの結合部位は脂肪族炭素原子である。) - 前記重合体(A)におけるポリイミドのイミド化率が10~100%である、請求項1に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体(B)において、前記ジアミン成分が下記式(dM)で表されるジアミンを含む、請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
(LMは単結合、-CH2-、-CO-、-O-、又は-C(CH3)2-を表す。LM’は、単結合又は-(CH2)m-(mは1~2の整数である。)を表す。ArMは、2価のベンゼン環を表し、前記環上の任意の水素原子は1価の基で置き換えられてもよい。ArMが複数存在する場合、複数のArMは同一でも異なってもよい。複数のRはそれぞれ独立して水素原子又は1価の有機基を表す。nは0~1の整数である。) - 前記式(d0)で表されるジアミンの含有量が、重合体(A)の製造に用いられる前記ジアミン成分の全成分に対して50~95モル%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記式(dD)で表されるジアミンの含有量が、重合体(A)の製造に用いられる前記ジアミン成分の全成分に対して5~50モル%である、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 重合体(A)の製造に用いられる前記テトラカルボン酸誘導体成分が、非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体を含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
- 重合体(A)の製造に用いられる前記テトラカルボン酸誘導体成分が、ベンゼン環、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造及びシクロヘキサン環構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種の部分構造を有するテトラカルボン酸二無水物又はこれらの誘導体を含有する、請求項6に記載の液晶配向剤。
- 前記式(d0)で表されるジアミンが、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、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、下記式(d0-1)~(d0-10)で表される化合物、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7-ビス(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-ビス(4-アミノフェノキシ)デカン、1,10-ビス(3-アミノフェノキシ)デカン、1,11-ビス(4-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11-ビス(3-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12-ビス(4-アミノフェノキシ)ドデカン、1,12-ビス(3-アミノフェノキシ)ドデカン、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、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ジフェニルエーテル、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]ベンゼン、1,2-ビス(6-アミノ-2-ナフチルオキシ)エタン、1,2-ビス(6-アミノ-2-ナフチル)エタン、及び6-[2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ]-2-ナフチルアミンからなる群から選択される少なくとも1種のジアミンである、請求項1~7のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記式(dD)で表されるジアミンが、分子内に芳香環を一つ有する芳香族ジアミンであって、芳香環上の任意の水素原子の少なくとも一つが基「-N(D)-」を有する1価の基で置き換えられた芳香族ジアミン(dn1)、又は分子内に芳香環を2つ有する芳香族ジアミンであって、該2つの芳香環が、単結合、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-、-NR-C(=O)-(Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基、フェニル基、又は基「-D」を表す。)、-NR-(Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基、フェニル基、又は基「-D」を表す。)、炭素数2~20のアルキレン基、及び該アルキレン基の任意の-CH2-が-O-、-Si(CH3)2-、-C(=O)-、-O-C(=O)-、-NR-C(=O)-(Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基、フェニル基、又は基「-D」を表す。)、若しくは-NR-(Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基、フェニル基、又は基「-D」を表す。)で置き換えられた2価の基、からなる群から選ばれる2価の基(Ln)で連結される芳香族ジアミンであって、(i)芳香環上の任意の水素原子が「-N(D)-」を有する1価の基で置き換えられる、又は(ii)上記2価の基(Ln)が基「-N(D)-」を有する、の少なくとも一つの条件を満たす芳香族ジアミン(dn2)である、請求項1~8のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体(A)と前記重合体(B)の含有割合は、[重合体(A)]/[重合体(B)]の質量比で10/90~90/10である、請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 前記架橋性化合物(C)が、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,2-ジアミノシクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,3-ジアミノシクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(N,N-ジグリシジル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(N,N-ジグリシジル-2-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(N,N-ジグリシジル-3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、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、1,4-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,4-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,3,5-トリス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3,5-トリス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、及び下記式(EN-1)~(EN-5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~10のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
- 架橋性化合物(C)以外の架橋性化合物及び/又は密着助剤をさらに含有する、請求項1~11のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
- 請求項1~12のいずれか一項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
- 水平配向型である、請求項13に記載の液晶配向膜。
- 請求項13又は14に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021078636 | 2021-05-06 | ||
| JP2021078636 | 2021-05-06 | ||
| PCT/JP2022/019330 WO2022234820A1 (ja) | 2021-05-06 | 2022-04-28 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022234820A1 JPWO2022234820A1 (ja) | 2022-11-10 |
| JP7831478B2 true JP7831478B2 (ja) | 2026-03-17 |
Family
ID=83932746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023518681A Active JP7831478B2 (ja) | 2021-05-06 | 2022-04-28 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7831478B2 (ja) |
| KR (1) | KR20240004616A (ja) |
| CN (1) | CN117280277A (ja) |
| TW (1) | TW202311504A (ja) |
| WO (1) | WO2022234820A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102819332B1 (ko) * | 2023-01-16 | 2025-06-10 | 부산대학교 산학협력단 | 신규한 디아민 화합물, 이를 포함하는 폴리이미드 전구체용 반응성 단량체 및 이로부터 제조된 폴리이미드 필름 |
| KR20250109899A (ko) | 2024-01-11 | 2025-07-18 | 주식회사 엘지화학 | 메탄 개질용 촉매 및 이의 제조방법 |
| CN117866199B (zh) * | 2024-03-11 | 2024-05-28 | 烟台三月科技有限责任公司 | 一种液晶取向剂、液晶取向膜及其液晶显示元件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019065646A1 (ja) | 2017-09-26 | 2019-04-04 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 |
| WO2020158818A1 (ja) | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 |
| WO2020175561A1 (ja) | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 日産化学株式会社 | 液晶配向処理剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5731404A (en) | 1995-11-01 | 1998-03-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polyimide film from pyromellitic dianhydride and a bis(4-aminophenoxy) aromatic compound as an alignment layer for liquid crystal displays |
| JP3169062B2 (ja) | 1996-07-11 | 2001-05-21 | 日産化学工業株式会社 | 液晶セル用配向処理剤 |
| TW556029B (en) | 2000-10-16 | 2003-10-01 | Nissan Chemical Ind Ltd | Aligning agent for liquid crystal for in-plane switching, liquid-crystal alignment film, and liquid-crystal display element |
| JPWO2014010402A1 (ja) | 2012-07-11 | 2016-06-20 | 日産化学工業株式会社 | ポリアミック酸エステルを含有する液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 |
| KR102604339B1 (ko) | 2016-12-28 | 2023-11-20 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자 |
| CN111279255B (zh) | 2017-10-26 | 2023-03-14 | 日产化学株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件 |
-
2022
- 2022-04-28 CN CN202280033268.8A patent/CN117280277A/zh active Pending
- 2022-04-28 JP JP2023518681A patent/JP7831478B2/ja active Active
- 2022-04-28 KR KR1020237040562A patent/KR20240004616A/ko active Pending
- 2022-04-28 WO PCT/JP2022/019330 patent/WO2022234820A1/ja not_active Ceased
- 2022-05-04 TW TW111116747A patent/TW202311504A/zh unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019065646A1 (ja) | 2017-09-26 | 2019-04-04 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 |
| WO2020158818A1 (ja) | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 |
| WO2020175561A1 (ja) | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 日産化学株式会社 | 液晶配向処理剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022234820A1 (ja) | 2022-11-10 |
| TW202311504A (zh) | 2023-03-16 |
| KR20240004616A (ko) | 2024-01-11 |
| JPWO2022234820A1 (ja) | 2022-11-10 |
| CN117280277A (zh) | 2023-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7505643B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| JP7831478B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| TW202321428A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜、以及液晶顯示元件 | |
| TWI890913B (zh) | 聚合物組成物、液晶配向劑、樹脂膜、液晶配向膜、液晶顯示元件之製造方法以及液晶顯示元件 | |
| JP2024105348A (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| JP7848806B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 | |
| TWI830451B (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 | |
| KR20250009419A (ko) | 신규한 디아민 화합물, 그 디아민을 사용하여 얻어지는 중합체, 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자 | |
| WO2023074392A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| TW202436600A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| WO2022270287A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| WO2023074569A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| WO2023032784A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 | |
| WO2023068085A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、及び化合物 | |
| WO2023008071A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 | |
| JP7831480B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、ジアミン及び重合体 | |
| TW202436599A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| TW202532525A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| TW202530380A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| WO2025205803A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| TW202532392A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| TW202534109A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| TW202405141A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| TW202532394A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
| WO2025164610A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231019 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250313 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20251202 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20260122 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20260203 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20260216 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7831478 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |