JP2014112192A - Psaモード液晶表示素子用液晶配向剤、psaモード液晶表示素子用液晶配向膜、並びにpsaモード液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重合性不飽和結合を有する重合体(A1)をPSAモード液晶表示素子用液晶配向剤に含有させる。重合体(A1)が有する重合性不飽和結合を含む基としては、下記式(f1)で表される基、下記式(f2)で表される基、及び下記式(f3)で表される基よりなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【選択図】なし
Description
本発明の液晶配向剤は、重合体成分として、重合性不飽和結合を有する重合体(A1)を含有する。この重合性不飽和結合の構造は特に限定しないが、その好ましい具体例としては、例えば下記式(f1)で表される基、下記式(f2)で表される基、及び下記式(f3)で表される基などが挙げられる。
上記式(f2)のR2における炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、1価の鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基を挙げることができる。その具体例としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、ビフェニリル基、4,4’−ビシクロヘキシル基、4−シクロヘキシルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ペンチルフェニル基などが挙げられる。
重合体(A1)が有する重合性不飽和結合を含む基としては、上記式(f1)で表される基、上記式(f2)で表される基及び上記式(f3)で表される基からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、上記式(f1)で表される基及び上記式(f2)で表される基からなる群より選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
本発明において、重合体(A1)としてのポリアミック酸は、重合性不飽和結合を有するものであり、当該重合性不飽和結合を側鎖に有することが好ましい。このような重合性不飽和結合を有するポリアミック酸(以下、「ポリアミック酸(A1)」ともいう。)は、例えばテトラカルボン酸二無水物と、重合性不飽和結合を有するジアミンとを反応させることにより合成することができる。
本発明におけるポリアミック酸(A1)を合成するのに用いるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、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などを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2:4,6:8−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物などを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物などを;
それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物等を用いることができる。なお、上記テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明におけるポリアミック酸を合成するために使用するジアミンは、重合性不飽和結合を有するジアミン(以下、「特定ジアミン」ともいう。)を含むものであることが好ましい。特定ジアミンは、重合性不飽和結合及び2つの一級アミノ基を有する限り、その余の構造は特に限定しない。例えば、上記式(f1)で表される基を有するジアミンとして、下記式(E1−1)〜式(E1−3)のそれぞれで表される化合物などを;上記式(f2)で表される基を有するジアミンとして、下記式(E1−5)で表される化合物などを;上記式(f3)で表される基を有するジアミンとして、下記式(E1−4)で表される化合物などを;好ましい具体例としてそれぞれ挙げることができる。
上記式(E1−1)におけるa1〜l1は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、「−CO−O−」とカルボニル基とが隣り合う組み合わせ、及び「−CO−O−」と酸素原子とが隣り合う組み合わせとはならない。具体的には、a1=0のとき、b1及びk1の少なくとも一方は0である。g1=0のとき、f1、h1及びl1のうち少なくとも2つが0であるか、又はf1=0かつh1=l1=1である。c1=d1=e1=0のとき、b1及びf1の少なくとも一方は0である。X1、Y1及びZ1は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、又は酸素原子とカルボニル基とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。a1〜g1が全て0のとき、h1、k1及びl1のうち少なくとも2つが0であるか、又はk1=0かつh1=l1=1である。
上記式(E1−4)において、a4〜i4は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、「−CO−O−」とカルボニル基とが隣り合う組み合わせ、及び「−CO−O−」と酸素原子とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。具体的には、g4=0のとき、f4、h4及びi4のうち少なくとも2つが0であるか、又はf4=0かつh4=i4=1である。c4=d4=e4=0のとき、b4及びf4の少なくとも一方は0である。X4、Y4及びZ4は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、又は酸素原子とカルボニル基とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。c4〜g4が全て0のとき、b4、h4及びi4のうち少なくとも2つが0であるか、又はb4=0かつh4=i4=1である。
上記式(E1−5)において、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、「−CO−O−」とカルボニル基とが隣り合う組み合わせ、及び「−CO−O−」と酸素原子とが隣り合う組み合わせとはならない。具体的には、f5=0のとき、e5、g5及びh5のうち少なくとも2つが0であるか、又はe5=0かつg5=h5=1である。W5、X5、Y5及びZ5は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、又は酸素原子とカルボニル基とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。
ここで、上記他のジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサンなどを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えば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などを;脂環式ジアミンとして、例えば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)、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンなどを;
で表される化合物などを;
基「−CcH2c+1」の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基などを挙げることができる。ジアミノフェニル基における2つのアミノ基は、他の基に対して2,4−位又は3,5−位にあることが好ましい。
ポリアミック酸を合成するに際して、上記の如きテトラカルボン酸二無水物及びジアミンとともに、適当な分子量調節剤を用いて末端修飾型の重合体を合成することとしてもよい。かかる末端修飾型の重合体とすることにより、本発明の効果を損なうことなく液晶配向剤の塗布性(印刷性)をさらに改善することができる。
分子量調節剤としては、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を挙げることができる。これらの具体例としては、酸一無水物として、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などを;モノアミン化合物として、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−オクチルアミンなどを;モノイソシアネート化合物として、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;それぞれ挙げることができる。
分子量調節剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100重量部に対して、20重量部以下とすることが好ましく、10重量部以下とすることがより好ましい。
本発明におけ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0.2〜2当量となる割合が好ましく、0.3〜1.2当量となる割合がより好ましい。また、ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、−20℃〜150℃が好ましく、0〜100℃がより好ましい。また、反応時間は、0.5〜24時間が好ましく、2〜10時間とすることがより好ましい。
有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して0.1〜50重量%になるような量とすることが好ましい。
本発明における重合体(A1)としてのポリアミック酸エステルは、重合性不飽和結合を有する。このような重合性不飽和結合を有するポリアミック酸エステル(以下、「ポリアミック酸エステル(A1)」ともいう。)は、例えば、[I]上記合成反応により得られたポリアミック酸(A1)と、水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ基含有化合物等とを反応させることにより合成する方法、[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によって得ることができる。
ここで、方法[I]で使用する水酸基含有化合物としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;フェノール、クレゾール等のフェノール類などが挙げられる。また、ハロゲン化物としては、例えば臭化メチル、臭化エチル、臭化ステアリル、塩化メチル、塩化ステアリル、1,1,1−トリフルオロ−2−ヨードエタン等が挙げられ、エポキシ基含有化合物としては、例えばプロピレンオキシド等が挙げられる。方法[II]で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、例えば上記ポリアミック酸の合成で例示したテトラカルボン酸二無水物を上記のアルコール類を用いて開環することにより得ることができる。また、方法[III]で使用するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、上記の如くして得たテトラカルボン酸ジエステルを、塩化チオニル等の適当な塩素化剤と反応させることにより得ることができる。方法[II]及び[III]で使用するジアミンとしては、上記ポリアミック酸(A1)の合成で例示したジアミン等を用いることができる。なお、ポリアミック酸エステル(A1)は、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。
本発明において、重合体(A1)としてのポリイミドは、重合性不飽和結合を有する。このような重合性不飽和結合を有するポリイミド(以下、「ポリイミド(A1)」ともいう。)は、例えば上記の如くして合成されたポリアミック酸(A1)を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。
本発明において、重合体(A1)としてのポリオルガノシロキサンは重合性不飽和結合を有する。このような重合性不飽和結合を有するポリオルガノシロキサン(以下、「ポリオルガノシロキサン(A1)」ともいう。)は、有機化学の定法を適宜組み合わせることにより合成することができる。その一例としては、
(I)重合性不飽和結合を有する加水分解性のシラン化合物(s1)、又は当該シラン化合物(s1)とその他のシラン化合物との混合物を加水分解縮合させる方法;
(II)エポキシ基を有する加水分解性のシラン化合物(s2)、又は当該シラン化合物(s2)とその他のシラン化合物との混合物を加水分解縮合させて得られる重合体(以下、「エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン」ともいう。)と、重合性不飽和結合を有するカルボン酸(c1)とを反応させる方法;
(III)上記シラン化合物(s1)、又は当該シラン化合物(s1)とその他のシラン化合物との混合物を、アルコール溶媒中、シュウ酸触媒下で加熱する方法;
などを挙げることができる。
シラン化合物(s1)は、重合性不飽和結合を有する加水分解性のシラン化合物であり、その具体例としては、例えば3−(メタ)アクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリクロロシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリメトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリエトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリクロロシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリメトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシランなどを挙げることができる。シラン化合物(s1)としては、これらのうちの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。なお、本明細書において、「(メタ)アクリロキシ」は、アクリロキシ及びメタクリロキシを含む意である。
シラン化合物(s2)は、エポキシ基を有する加水分解性のシラン化合物であり、その具体例としては、例えば3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルジメチルエトキシシラン、2−グリシジロキシエチルトリメトキシシラン、2−グリシジロキシエチルトリエトキシシラン、2−グリシジロキシエチルメチルジメトキシシラン、2−グリシジロキシエチルメチルジエトキシシラン、2−グリシジロキシエチルジメチルメトキシシラン、2−グリシジロキシエチルジメチルエトキシシラン、4−グリシジロキシブチルトリメトキシシラン、4−グリシジロキシブチルトリエトキシシラン、4−グリシジロキシブチルメチルジメトキシシラン、4−グリシジロキシブチルメチルジエトキシシラン、4−グリシジロキシブチルジメチルメトキシシラン、4−グリシジロキシブチルジメチルエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシランなどを挙げることができる。シラン化合物(s2)としては、これらのうちの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
上記触媒としては、エポキシ基の開環などの副反応を抑制できる点や、加水分解縮合速度を速くできる点、保存安定性に優れている点などにおいて、これらの中でもアルカリ金属化合物又は有機塩基が好ましく、特に有機塩基が好ましい。また、有機塩基としては、3級の有機アミン又は4級の有機アミンが好ましい。
有機塩基の使用量は、有機塩基の種類、温度などの反応条件などにより異なり、適宜に設定されるべきであるが、例えば全シラン化合物に対して、好ましくは0.01〜3倍モルであり、より好ましくは0.05〜1倍モルである。
加水分解縮合反応における有機溶媒の使用割合は、反応に使用する全シラン化合物100重量部に対して、好ましくは10〜10,000重量部であり、より好ましくは50〜1,000重量部である。
カルボン酸(c1)は、重合性不飽和結合とカルボキシル基とを有する限り、その余の構造は特に限定しない。具体的には、例えば上記式(f1)で表される基を有するカルボン酸として、下記式(C1−1)〜式(C1−3)のそれぞれで表される化合物を;上記式(f2)で表される基を有するカルボン酸として、下記式(C1−5)で表される化合物を;上記式(f3)で表される基を有するカルボン酸として、下記式(E1−4)で表される化合物を;それぞれ挙げることができる。
上記式(C1−1)において、残像特性を良好にする観点では、k6=1であって、かつR4及びR6が水素原子であることが好ましい。また、液晶表示素子の高速応答性を良好にする観点では、k6=0であることが好ましい。
上記式(C1−1)におけるa6〜g6及びk6は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、「−CO−O−」とカルボニル基とが隣り合う組み合わせ、及び「−CO−O−」と酸素原子とが隣り合う組み合わせとはならない。具体的には、a6=0のとき、b6及びk6の少なくとも一方は0である。g6=0のとき、f6=0である。c6=d6=e6=0のとき、b6及びf6の少なくとも一方は0である。X6、Y6及びZ6は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、又は酸素原子とカルボニル基とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。a6〜g6が全て0のとき、g6は1以上の整数である。
上記式(C1−4)において、a9〜g9は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、「−CO−O−」とカルボニル基とが隣り合う組み合わせ、及び「−CO−O−」と酸素原子とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。具体的には、f9=1のとき、g9は1以上の整数である。f9=0のとき、式中のカルボキシル基はフェニレン基、シクロへキシレン基又はアルカンジイル基に結合する。c9=d9=e9=0のとき、b9及びf9の少なくとも一方は0である。X9、Y9及びZ9は、酸素原子同士が隣り合う組み合わせ、又は酸素原子とカルボニル基とが隣り合う組み合わせとはならないものとする。c9〜g9が全て0のとき、b9=0である。
カルボン酸(c2)は、液晶配向性基とカルボキシル基とを有する限り、その余の構造は特に限定しない。液晶配向性基としては、例えば炭素数4〜40のアルキル基、炭素数4〜40のフルオロアルキル基、炭素数4〜40のアルコキシ基、炭素数17〜51のステロイド骨格を有する基、多環構造を有する基などを挙げることができる。
上記有機塩基としては、例えばエチルアミン、ジエチルアミン、ピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、ピロールの如き1〜2級有機アミン;トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ジアザビシクロウンデセンの如き3級有機アミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの如き4級有機アミン;などを挙げることができる。有機塩基としては、これらのうち、3級有機アミン又は4級有機アミンが好ましい。
また、上記硬化促進剤としては、例えばベンジルジメチルアミンなどの3級アミン;2−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物;ジフェニルフォスフィンなどの有機リン化合物;ベンジルトリフェニルフォスフォニウムクロライドなどの4級フォスフォニウム塩;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7などのジアザビシクロアルケン;オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫などの有機金属化合物;テトラエチルアンモニウムブロマイドなどの4級アンモニウム塩;三フッ化ホウ素などのホウ素化合物;塩化亜鉛、塩化第二錫などの金属ハロゲン化合物;などを挙げることができるほか、潜在性硬化促進剤として公知のものを使用することができる。
上記触媒は、カルボン酸と反応させるポリオルガノシロキサン100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、より好ましくは0.01〜100重量部、更に好ましくは0.1〜20重量部の割合で使用することができる。
反応温度は、好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃である。反応時間は、好ましくは0.1〜50時間であり、より好ましくは0.5〜20時間である。また、反応終了後においては、反応液から分取した有機溶媒層を水で洗浄することが好ましい。水洗後、有機溶媒層を、必要に応じて適当な乾燥剤で乾燥した後、溶媒を除去することにより、目的とするポリオルガノシロキサンを得ることができる。
ここで、反応に使用するアルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
上記反応におけるアルコールの使用割合は、反応に使用する全シラン化合物100重量部に対して、好ましくは10〜10,000重量部であり、より好ましくは50〜1,000重量部である。反応に使用するシュウ酸の量は、シラン化合物が有する全アルコキシ基の1モルに対して、0.2〜2モルとすることが好ましい。また、加熱温度は、50〜180℃であることが好ましく、加熱時間は、例えば数十分から十数時間とすることができる。
本発明の液晶配向剤は、必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。かかるその他の成分としては、例えば重合体(A1)以外のその他の重合体、分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する化合物(以下、「エポキシ基含有化合物」という)、官能性シラン化合物等を挙げることができる。
上記その他の重合体は、溶液特性や電気特性の改善のために使用することができる。かかるその他の重合体は重合性不飽和結合を有さない重合体であり、具体的には、例えばポリアミック酸、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、ポリオルガノシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレート誘導体などからなる主骨格を有し、かつ側鎖に重合性不飽和結合を有さない重合体を挙げることができる。その他の重合体としては、これらの中でも、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましく、ポリアミック酸、ポリイミド及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
上記その他の重合体を液晶配向剤に添加する場合、その配合割合は、本発明の効果を損なわないようにする観点から、液晶配向剤中に含まれる重合体の全体量のうち、99重量%以下であることが好ましく、96重量%以下であることがより好ましく、0.1〜90重量%であることが更に好ましい。
なお、本発明では、重合体(A1)を含む液晶配向剤を用いてPSAモード液晶表示素子の液晶配向膜を形成することによって、液晶セルへの光照射の際に、液晶層中に含有される光重合性化合物の反応を液晶配向膜側からもアシストすることができ、その結果、本発明の効果を得ることができるものと推察される。
エポキシ化合物は、液晶配向膜における基板表面との接着性や電気特性を向上させるために使用することができる。ここで、エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N−ジグリシジル−ベンジルアミン、N,N−ジグリシジル−アミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジル−シクロヘキシルアミン等を好ましいものとして挙げることができる。これらエポキシ化合物を液晶配向剤に添加する場合、その配合割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して、40重量部以下が好ましく、0.1〜30重量部がより好ましい。
官能性シラン化合物は、液晶配向剤の印刷性の向上を目的として使用することができる。このような官能性シラン化合物としては、例えば3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノナン酸メチル、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
これら官能性シラン化合物を液晶配向剤に添加する場合、その配合比率は、重合体の合計100重量部に対して、2重量部以下が好ましく、0.02〜0.2重量部がより好ましい。
なお、上記その他の成分としては、上記で例示した化合物のほか、分子内に少なくとも一つのオキセタニル基を有する化合物、酸化防止剤などを使用することができる。
本発明の液晶配向剤は、重合体成分や、必要に応じて任意に配合されるその他の成分が、好ましくは有機溶媒中に溶解されて構成される。
ここで、本発明の液晶配向剤の調製に使用される溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPM)、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成されたものであり、PSAモード液晶表示素子の液晶配向膜として用いられる。また、本発明のPSAモード液晶表示素子は、当該液晶配向膜を具備するものである。当該液晶表示素子の製造方法は、以下の(i)〜(iii);
(i)本発明の液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板の該導電膜上にそれぞれ塗布し、次いでこれを加熱して塗膜を形成する第1の工程、
(ii)該塗膜を形成した一対の基板を、液晶性化合物を含む液晶層を介して塗膜が相対するように対向配置して液晶セルを構築する第2の工程、
(iii)一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する第3の工程、を含む。以下、これら各工程について詳しく説明する。
上記基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。上記導電膜としては、透明導電膜を用いることが好ましく、例えば酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In2O3−SnO2)からなるITO膜などを用いることができる。この導電膜は、複数の領域に区画されたパターン状導電膜であることが好ましい。このような導電膜とすれば、導電膜間に電圧を印加する際に、各領域で異なる電圧を印加することによって領域ごとに液晶分子のプレチルト角の方向を変えることができ、これにより視野角特性をより広くすることが可能となる。
一対の基板における透明導電膜の形成面上に本発明の液晶配向剤を塗布する方法としては、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法により行うことができる。液晶配向剤の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成するべき面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
このようにして形成された塗膜は、これをそのまま以下の第2の工程に供してもよく、必要に応じて塗膜面に対するラビング処理を行った後に第2の行程に供してもよい。このラビング処理は、塗膜面に対して、例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦ることにより行うことができる。
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、液晶性化合物及び光重合性化合物を含む液晶層を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法(真空注入方式)である。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し、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性化合物及び光重合性化合物を注入して充填した後、注入孔を封止することにより、液晶セルを製造する。第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール材を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に、液晶性化合物と光重合性化合物との混合物を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに、液晶性化合物を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより、液晶セルを製造する。
いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに、用いた液晶性化合物が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去してもよい。
液晶性化合物としては、負の誘電異方性を有するネマチック液晶を好ましく用いることができ、例えばジシアノベンゼン系液晶、ピリダジン系液晶、シッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、ターフェニル系液晶などを用いることができる。また、液晶性化合物としては、PSAモード液晶表示素子の応答速度をより速くできる点において、アルケニル基及びフルオロアルケニル基のうちいずれかを1つ有する単官能性の液晶性化合物であるアルケニル系液晶を併用することが好ましい。このようなアルケニル系液晶としては、従来公知のものを使用することができ、例えば下記式(L1−1)〜式(L1−9)のそれぞれで表される化合物などを挙げることができる。
液晶セルの構築後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する。ここで印加する電圧は、例えば5〜50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができるが、300〜400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。なお、上記の好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量としては、好ましくは1,000J/m2以上200,000J/m2未満であり、より好ましくは1,000〜100,000J/m2である。
[重合体の重量平均分子量]
重合体の重量平均分子量Mwは、以下の条件におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算値である。
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGRCXLII
溶剤:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm2
[エポキシ当量]
エポキシ当量は、JIS C2105の「塩酸−メチルエチルケトン法」に準じて測定した値である。
[重合体溶液の溶液粘度]
重合体溶液の溶液粘度[mPa・s]は、所定の溶媒を用い、重合体濃度10重量%に調製した溶液について、E型回転粘度計を用いて25℃で測定した。
[ポリイミドのイミド化率]
ポリイミドの溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温で1H−NMRを測定した。得られた1H−NMRスペクトルから、下記数式(x)で示される式によりイミド化率[%]を求めた。
イミド化率[%]=(1−A1/A2×α)×100 …(x)
(数式(x)中、A1は化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、A2はその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(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である。)
[合成例P1:重合体(A1)のポリイミド合成]
テトラカルボン酸二無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物220g(1.0モル)、ジアミンとして3−(2,4−ジアミノフェノキシ)コレスタン150g(0.3モル)、メタクリル酸2−(2,4−ジアミノフェノキシ)エチル(上記式(E1−1−6)で表される化合物)47g(0.2モル)、及び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−5−アミン133g(0.5モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)2,200gに溶解し、60℃において6時間反応を行い、ポリアミック酸を含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液を少量分取して測定した溶液粘度は約1,400mPa・sであった。
次いで、得られたポリアミック酸溶液にNMP2,800gを追加し、ピリジン79g及び無水酢酸100gを添加して110℃において4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶剤置換(本操作により脱水閉環反応に使用したピリジン及び無水酢酸を系外に除去した。)することにより、重合体(A1)であるポリイミド(P−1)を約15重量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド(P−1)のイミド化率は約51%であった。
テトラカルボン酸二無水物として1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物200g(1.0モル)、ジアミンとして3−(3,5−ジアミノベンゾイルオキシ)コレスタン52g(0.1モル)、4−(2−プロピニルオキシ)ベンゼン−1,3−ジアミン(上記式(E1−5−1)で表される化合物)26g(0.2モル)及び2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル150g(0.7モル)をNMP3,100g及びγ―ブチロラクトン760gからなる混合溶媒に溶解し、40℃で3時間反応を行うことにより、重合体(A1)であるポリアミック酸(P−2)を10重量%含有する溶液を得た。このポリアミック酸溶液の溶液粘度は170mPa・sであった。
テトラカルボン酸二無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物220g(1.0モル)、ジアミンとして3−(2,4−ジアミノフェノキシ)コレスタン74g(0.15モル)、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−5−アミン40g(0.15モル)、及び3,5−ジアミノ安息香酸110g(0.7モル)をNMP1,800gに溶解し、60℃において6時間反応を行い、ポリアミック酸を含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液を少量分取して測定した溶液粘度は約1,300mPa・sであった。
次いで、得られたポリアミック酸溶液にNMP2,200gを追加し、ピリジン120g及び無水酢酸150gを添加して、110℃において4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶剤置換することにより、他の重合体であるポリイミド(P−3)を約15重量%含有する溶液を得た。得られたポリイミド(P−3)のイミド化率は約67%であった。
テトラカルボン酸二無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物220g(1.0モル)、ジアミンとして4−(2−(4−(4−ペンチルシクロヘキシル)フェノキシ)エトキシ)ベンゼン−1,3−ジアミン79g(0.2モル)、4,4’−ジアミノジフェニルメタン40g(0.2モル)、及び2,5−ジアミノ安息香酸91g(0.6モル)をNMP2,700g及びγ−ブチロラクトン1,200gからなる混合溶媒に溶解し、40℃で3時間反応を行うことにより、他の重合体であるポリアミック酸(P−4)を10重量%含有する溶液を得た。このポリアミック酸溶液の溶液粘度は160mPa・sであった、
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、加水分解性シラン化合物として2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(ECETS)197g及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(GMPTS)50g(ECETS:GMPTS=80:20(モル比))、溶媒としてメチルイソブチルケトン500g、触媒としてトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水100gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、撹拌しつつ、還流下、80℃にて6時間反応を行った。反応終了後、有機層を取り出し、0.2重量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、エポキシ基を有する加水分解縮合物を粘調な透明液体として得た。
この加水分解縮合物について、1H−NMR分析を行なったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にエポキシ基に帰属されるピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。
次いで、得られた加水分解縮合物をカルボン酸と反応させた。まず、200mLの三口フラスコに、上記で得たエポキシ基を有する加水分解縮合物を仕込むとともに、溶媒としてメチルイソブチルケトン30.0g、カルボン酸として4−オクチロキシ安息香酸(OCTBA)75.1g(原料として用いた加水分解性シラン化合物の合計に対して30モル%、上記加水分解縮合物の有するエポキシ基に対して38モル%に相当する。)及び11−(4−シクロヘキシルフェノキシ)ウンデカン酸36.1g(原料として用いた加水分解性シラン化合物の合計に対して10モル%に相当する。)、触媒としてUCAT 18X(商品名、サンアプロ(株)製、エポキシ化合物の硬化促進剤)0.10gを仕込み、100℃で48時間撹拌下に反応を行った。反応終了後、反応混合物に酢酸エチルを加えて得た有機層を3回水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶剤を留去することにより、重合体(A1)であるポリオルガノシロキサン(S−1)を287.2g得た。このポリオルガノシロキサン(S−1)につき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは7,300であった。
加水分解性シラン化合物及びカルボン酸の種類及び量を下記表1に記載のとおりとした以外は合成例S1と同様の操作を行うことにより、重合体(A1)であるポリオルガノシロキサン(S−2)〜(S−3)、(S−6)及び他の重合体であるポリオルガノシロキサン(S−4)をそれぞれ得た。これらポリオルガノシロキサンの収量及びMwを下記表1に合わせて示す。
(加水分解性シラン化合物)
ECETS:2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
GMPTS:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
TEOS:テトラエトキシシラン
ODES:オクタデシルトリエトキシシラン
VTES:ビニルトリエトキシシラン
(カルボン酸)
OCTBA:4−オクチロキシ安息香酸
CPUA:11−(4−シクロヘキシルフェノキシ)ウンデカン酸
PCHBA:4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸
ABAMPO:4−(3−(アクリロイルオキシ)−2,2−ビス((アクリロイルオキシ)メチル)プロピルオキシ)−4−オキソブタン酸(上記式(C1−3−1)で表される化合物)
BMBA:3,5−ビス(メタクリロイルオキシ)安息香酸(上記式(C1−2−1)で表される化合物)
SACY:コハク酸=5ξ−コレスタン−3−イル
PCHCHUBA:11−(4−(4’−ペンチルビ(シクロヘキサン)−4−イル)フェノキシ)ウンデカン酸(下記式(p1)で表される化合物)
VCHCHUA:11−((4’−ビニル−[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−4−イル)オキシ)ウンデカン酸(上記式(C1−1−10)で表される化合物)
還流管を備え付けた4つ口反応フラスコにエタノール52.8gを投入し、撹拌下にこのエタノールに蓚酸20.0gを少量ずつ添加することにより、蓚酸のエタノール溶液を調製した。次いで、この溶液をその還流温度まで加熱し、還流下のこの溶液中にテトラエトキシシラン20.8g、オクタデシルトリエトキシシラン4.2g及びビニルトリエトキシシラン1.9gの混合物を滴下した。滴下終了後において還流下に加熱を5時間続けた後、冷却し、ブチルセロソルブ75gを加えることにより、4重量%のSiO2濃度を有するポリオルガノシロキサン(S−5)を含む溶液を調製した。この溶液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アルコキシシランモノマーは検出されなかった。
[液晶組成物LC1の調製]
ネマチック液晶(メルク社製、MLC−6608)10gに対し、上記式(L1−1)で表される液晶性化合物を5重量%、及び下記式(L2−1)で表される光重合性化合物を0.3重量%、を添加して混合することにより液晶組成物LC1を得た。
上記式(L1−1)で表される液晶性化合物の使用量を5重量%から10重量%に変更した以外は上記液晶組成物LC1と同様にして液晶組成物LC2を調製した。
[液晶配向剤の調製]
ポリイミド(P−1)を含有する溶液及びポリアミック酸(P−2)を含有する溶液を、それぞれの固形分重量がポリイミド(P−1):ポリアミック酸(P−2)=20:80になるように混合し、この混合溶液に、有機溶媒としてNMP及びブチルセロソルブ(BC)を加え、溶媒組成がNMP:BC=50:50(重量比)、固形分濃度6.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターを用いてろ過することにより、液晶配向剤を調製した。
[液晶セルの製造]
上記で調製した液晶配向剤を用いて、透明電極のパターンの有無及び紫外線照射量(2水準)を変更して、計4個の液晶セルを製造した。また、それら製造した液晶セルについて各種特性の評価を行った。
上記で調製した液晶配向剤を、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いてITO膜からなる透明電極を有するガラス基板の透明電極面上に塗布し、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、150℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚600Åの塗膜を形成した。
この塗膜に対し、レーヨン布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロール回転数400rpm、ステージ移動速度3cm/秒、毛足押し込み長さ0.1mmでラビング処理を行った。その後、超純水中で1分間超音波洗浄を行い、次いで100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより、液晶配向膜を有する基板を得た。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。なお、このラビング処理は、液晶の倒れ込みを制御し、配向分割を簡易な方法で行う目的で行った弱いラビング処理である。
次に、上記一対の基板のうちの1枚につき、液晶配向膜を有する面の外縁に直径3.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、一対の基板を液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化させた。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、上記で調製した液晶組成物LC1を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより、液晶セルを製造した。
上記の操作を繰り返し行い、パターンなし透明電極を有する液晶セルを2個製造した。そのうちの1個はそのまま電圧保持率の評価に供した。残りの1個の液晶セルについては、導電膜間に周波数60Hzの交流10Vを印加し、液晶が駆動している状態で、光源にメタルハライドランプを使用した紫外線照射装置を用いて、100,000J/m2の照射量にて紫外線を照射した。なお、この照射量は、波長365nm基準で計測される光量計を用いて計測した値である。
上記で製造した各液晶セルについて、23℃において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(VHR)を測定した。その測定結果を下記表2に示す。なお、測定装置としては、(株)東陽テクニカ製、VHR−1を使用した。
上記で調製した実施例1の液晶配向剤を、図1に示したようなスリット状にパターニングされ、複数の領域に区画されたITO電極をそれぞれ有するガラス基板2枚の各電極面上に、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、150℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚600Åの塗膜を形成した。この塗膜につき、超純水中で1分間超音波洗浄を行った後、100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより、液晶配向膜を有する基板を得た。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。なお、使用した電極のパターンは、PSAモードにおける電極パターンと同種のパターンである。
次いで、上記一対の基板の液晶配向膜を有するそれぞれの外縁に、直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化した。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、上記で調製した液晶組成物LC1を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより、液晶セルを製造した。
上記の操作を繰り返し行い、パターニングされた透明電極を有する液晶セルを合計2つ製造した。そのうちの1つは、そのまま後述のAC残像特性の評価に供した。残りの1つの液晶セルについては、パターンなし透明電極を有する液晶表示素子を製造した場合と同様の方法により、導電膜間に電圧を印加した状態で、100,000J/m2の照射量にて光照射した後、AC残像特性の評価に供した。
上記で製造した液晶セルにつき、「T.J.Scheffer et.al.,J.Appl.Phys.vol48, p1783(1977)」、及び「F.Nakano,et.al.,JPN.J.Appl.Phys.vol.19,p2013(1980)」に記載の方法に準拠し、He−Neレーザー光を用いる回転結晶法で測定した。測定は、液晶セルに電圧印加する前のプレチルト角(初期プレチルト角θini)、及びAC9V、室温で13時間駆動した後のプレチルト角(駆動後プレチルト角θac)について行った。また、下記式(y)によりプレチルト角変化率β[%]を算出した。プレチルト角変化率βが3%未満であった場合を「良好」、3%以上5%未満であった場合を「良」5%以上であった場合を「不良」と評価した。その結果を下記表2に示す。
プレチルト角変化率β[%]=(θac−θini)/θini×100 …(y)
液晶配向剤の調製に使用する重合体の種類及び量を上記表2に示すとおり変更した以外は、実施例1と同様にして液晶配向剤をそれぞれ調製した。なお、ポリオルガノシロキサン(S−1)〜(S−4)、(S−6)については、NMPに溶解した後に液晶配向剤の調製に供した。ポリオルガノシロキサン(S−5)については、反応溶液を大過剰のメタノール中に注いで反応生成物を沈殿させ、この沈殿物をメタノールで洗浄した後、減圧下40℃で15時間乾燥させ、これにより得られた粉末をNMPに溶解し、液晶配向剤の調製に供した。また、これら液晶配向剤をそれぞれ用いて、実施例1と同様にして液晶セルを製造するとともに、その製造した液晶セルの評価を行った。なお、実施例6、12及び比較例1については、液晶セルの製造に際して使用する液晶組成物をLC1からLC2に変更した。それらの評価結果を上記表2に示す。
<実施例6A>
実施例6で製造したパターンなし透明電極を有する液晶セルを用いて、液晶分子の高速応答性の評価を行った。上記で製造した液晶セルをクロスニコル状態に配置した2枚の偏光板で挟持したうえで、まず、電圧を印加せずに可視光ランプを照射して、液晶セルを透過した光の輝度をフォトマルチメーターにて測定し、この値を相対透過率0%とした。次に、液晶セルの電極間に交流5Vを5秒間印加したときの透過率を上記と同様にして測定し、この値を相対透過率100%とした。各液晶セルに対して交流5Vを印加したときに、相対透過率が10%から90%に移行するまでの時間を測定し、この時間を応答速度と定義した。応答速度が5msec未満の場合を高速応答性「良好」、5msec以上の場合を高速応答性「良」と判断して評価した。その結果、実施例6の液晶セルは、高速応答性は「良」であった。
<実施例12A及び比較例1A>
使用する液晶セルを実施例12、比較例1のものに変更した以外は上記実施例6Aと同様の操作により液晶分子の応答速度の評価を行った。その結果を下記表3に示す。
[液晶配向剤の調製]
上記合成例S1で得たポリオルガノシロキサン(S−1)をNMPに溶解した後、このポリオルガノシロキサン含有溶液と、上記合成例P3で得たその他の重合体としてのポリイミド(P−3)を含有する溶液とを、それぞれの固形分重量がポリイミド(P−3):ポリオルガノシロキサン(S−1)=90:5となるように混合した。次いで、NMP及びBCを加えた後、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタンをポリオルガノシロキサン(S−1)と同量(重量)加え、溶媒組成がNMP:BC=50:50(重量比)、固形分濃度6.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターを用いてろ過することにより液晶配向剤を調製した。また、使用する液晶配向剤を変更した点以外は実施例1と同様にして液晶セルを製造し、その評価を行った。その評価結果を上記表2に併せて示す。
Claims (8)
- 重合性不飽和結合を有する重合体(A1)を含有する、PSAモード液晶表示素子用液晶配向剤。
- アルケニル基及びフルオロアルケニル基のうちいずれかを1つ有する単官能性の液晶性化合物を液晶層に含む液晶表示素子の製造用である、請求項1に記載のPSAモード液晶表示素子用液晶配向剤。
- 前記重合体(A1)は、重合性不飽和結合を含む基として、下記式(f1)で表される基、下記式(f2)で表される基、及び下記式(f3)で表される基よりなる群から選択される少なくとも一種を有する、請求項1又は2に記載のPSAモード液晶表示素子用液晶配向剤。
(式(f1)中、R1、R4及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5の置換アルキル基である。式(f2)中、R2は、水素原子、又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基、若しくは当該炭化水素基の少なくとも1つの炭素−炭素結合間に−O−を有する1価の基である。式(f1)〜式(f3)中、*は結合手を示す。) - 前記重合体(A1)は、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のPSAモード液晶表示素子用液晶配向剤。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板の該導電膜上にそれぞれ塗布し、次いでこれを加熱して塗膜を形成する第1の工程と、
前記塗膜を形成した一対の基板を、液晶性化合物を含む液晶層を介して前記塗膜が相対するように対向配置して液晶セルを構築する第2の工程と、
前記一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で前記液晶セルに光照射する第3の工程と、
を含む液晶表示素子の製造方法。 - 前記液晶層に、アルケニル基及びフルオロアルケニル基のうちいずれかを1つ有する単官能性の液晶性化合物を含有させる、請求項5に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶配向剤を用いて形成されたPSAモード液晶表示素子用液晶配向膜。
- 請求項7に記載の液晶配向膜を具備するPSAモード液晶表示素子。
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