JP4671015B2 - 液晶配向剤および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
で表わされる単位をイミド化重合体の主鎖中に有する、
B:環数3以上の多環構造を有する基、
C:−R−X−A1で表される基、
ここで、Rは炭素数3以上の炭化水素基を示し、Xは単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCO−、−CONH−または−S−で表される結合基を示しそしてA1はハロゲン原子、シアノ基、フルオロアルキル基または置換してもよいクロマニル基を示す。
ここで、R1〜R3は、それぞれ独立に、置換していてもよい炭素数3以上の炭化水素基、−(Si−O−)n(nは5以上の整数)を示し、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCO−、−CONH−または−S−で表される結合基を示す。
で表わされるテトラカルボン酸二無水物が用いられる。
条件[ロ]に示される基を有するテトラカルボン酸二無水物としては、例えば下記式(82)〜(88)
ポリアミック酸の合成に用いられるジアミン化合物のうち、条件[イ]に示される基を有するジアミン化合物としては、例えばビスアミノプロピルテトラメチルジシロキサン等を挙げることができる。
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0.2〜2当量となる割合が好ましく、さらに好ましくは0.3〜1.2当量となる割合である。
本発明の液晶配向剤を構成するイミド化重合体は、上記ポリアミック酸を脱水閉環することにより合成することができる。ポリアミック酸の脱水閉環は、(i)ポリアミック酸を加熱する方法により、または(II)ポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤および脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。
本発明で用いられるポリアミック酸およびイミド化重合体は、分子量が調節された末端修飾型のものであってもよい。この末端修飾型の重合体を用いることにより、本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性などを改善することができる。このような末端修飾型の重合体は、ポリアミック酸を合成する際に、例えば酸一無水物、モノアミン化合物、モノイソシアネート化合物などの単官能性化合物を反応系に添加することにより合成することができる。酸一無水物としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、n−デシルサクシニック酸無水物、n−ドデシルサクシニック酸無水物、n−テトラデシルサクシニック酸無水物、n−ヘキサデシルサクシニック酸無水物などを挙げることができる。また、モノアミン化合物としては、例えばアニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、n−エイコシルアミンなどを挙げることができる。また、モノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどを挙げることができる。
以上のようにして得られるポリアミック酸およびイミド化重合体は、その対数粘度(ηln)の値が好ましくは0.05〜10dl/g、より好ましくは0.05〜5dl/gである。
本発明の液晶配向剤は、上記ポリアミック酸および/またはイミド化重合体が、通常、有機溶媒中に溶解含有されて構成される。
本発明の液晶表示素子は、例えば次の方法によって製造することができる。
重合体または液晶配向剤を室温で減圧乾燥した後重水素化ジメチルスルホキシドに溶解させ、テトラメチルシランを基準物質として室温で1H−NMRを測定し、下記式(II)で示される式により求めた。
A1:NH基のプロトン由来のピーク面積(10ppm)
A2:その他のプロトン由来のピーク面積
α :重合体の前駆体(ポリアミック酸)における、NH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合
重合体または液晶配向剤を室温で減圧乾燥した後、固形分濃度10重量%溶液になるように室温でγ−ブチロラクトンに一時間振とうして溶解させ、目視にて溶け残りがないかどうか確認し、完全に溶けたものをOK、溶け残ったものをNGとした。
重合体または液晶配向剤をγ−ブチロラクトン/N−メチルピロリドン/ブチルセロソルブ(77/3/20(重量比))混合溶媒に溶解させて固形分濃度4重量%の溶液とし、この溶液を孔径1μmのフィルターを用いて濾過し、本発明の液晶配向剤を調製した。上記液晶配向剤を、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷機社製)を用いてITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面に塗布し、80℃のホットプレート上で1分間乾燥後、180℃のホットプレート上で20分間乾燥し、平均膜厚600オングストロームの被膜を形成した。この基板を倍率20倍の顕微鏡にて観察し、印刷ムラおよびピンホールの有無によって印刷性の良否を判定した。
高温高湿環境(温度70℃,相対湿度80%)下において、液晶表示素子を、5V、60Hzの矩形波で駆動させ、1,500時間経過後における白いシミ状の表示欠陥の有無を偏光顕微鏡で観察した。
液晶表示素子に5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率を測定した。測定装置は(株)東陽テクニカ製VHR−1を使用した。
N−メチル−2−ピロリドンに、表1に示す組成で、ジアミン、テトラカルボン酸二無水物(表中、「酸無水物」と表示)の順で加えて固形分濃度15重量%の溶液とし、60℃で6時間反応させて、表1に示す対数粘度を有するポリアミック酸を得た。得られたポリアミック酸に、用いたテトラカルボン酸二無水物とジアミンの総量に対してピリジンを5モル%、無水酢酸を3モル%加えた後、110℃に加熱して4時間脱水閉環反応を行った。得られた溶液をジエチルエーテルで再沈殿させた後、回収、乾燥して、表1に示す対数粘度、イミド化率のイミド化重合体B1〜B4、B8、B9、b1、b2を得た。
<ジアミン化合物>
D−1:p−フェニレンジアミン
D−2:ビスアミノプロピルテトラメチルジシロキサン
D−3:4,4’−オキシジアニリン
D−6:上記式(13)で表されるジアミン
D−7:4,4’−メチレンジアニリン
D−8:上記式(15)で表されるジアミン
D−9:上記式(21)で表されるジアミン
D−10:2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル
<テトラカルボン酸二無水物>
T−1:2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
T−2:ピロメリット酸二無水物
合成例1で得られたイミド化重合体(B1)2gをγ−ブチロラクトンに溶解させて、固形分濃度4重量%の溶液とし、この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過し、本発明の液晶配向剤を調製した。
表1に示す重合体を用いた以外は実施例1と同様にして、液晶配向剤を調製し、これを用いて液晶表示素子を作製し、評価を行った。評価結果を表2に示す。
Claims (7)
- テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を反応させて合成されたポリアミック酸のイミド化重合体からなる液晶配向剤であって、該液晶配向剤は上記イミド化重合体以外の重合体を含有せず、上記イミド化重合体は下記条件[イ]および[ロ]をいずれも満足し、条件[ロ]に示される基の含有割合が前記テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の合計に対して2〜50モル%であり、上記イミド化重合体のイミド化率が89%以上であり、そして条件[ロ]に示される基が、下記式(a)〜(q)、(x)、(z)で表される基から選ばれる少なくとも一種であるかあるいは下記式(34)〜(50)、(80)、(81)で表されるジアミン化合物に由来するものであることを特徴とする液晶配向剤。
[イ]下記式(1)
で表わされる単位をイミド化重合体の主鎖中に有する、
[ロ]下記A〜Dのそれぞれに示される基から選ばれる少なくとも一種の基をイミド化重合体の主鎖中にまたは側鎖として有する。
A:主鎖が炭素数8以上のアルキル基、主鎖が炭素数3以上のパーフルオロアルキル基または置換してもよい炭素数6以上の1,1−シクロアルキレン基、
B:環数3以上の多環構造を有する基、
C:−R−X−A1で表される基、
ここで、Rは炭素数3以上の炭化水素基を示し、Xは単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCO−、−CONH−または−S−で表される結合基を示しそしてA1はハロゲン原子、シアノ基、フルオロアルキル基または置換してもよいクロマニル基を示す。
D:−R1−X1−R2−X2−R3で表される基、
ここで、R1〜R3は、それぞれ独立に、置換していてもよい炭素数3以上の炭化水素基、−(Si−O−)n(nは5以上の整数)を示し、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCO−、−CONH−または−S−で表される結合基を示す。
- 条件[ロ]に示される基が、上記式(i)〜(q)、(x)、(z)で表される基から選ばれる少なくとも一種であるかあるいは上記式(34)〜(50)、(80)、(81)で表されるジアミン化合物に由来するものである、請求項1記載の液晶配向剤。
- 条件[ロ]に示される基が、上記式(13)〜(29)、(34)〜(50)、(70)〜(81)で表されるジアミン化合物に由来する、請求項3記載の液晶配向剤。
- 上記式(91)で表されるテトラカルボン酸二無水物が、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物である請求項5に記載の液晶配向剤。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備してなることを特徴とする、液晶表示素子。
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