JP7768023B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 - Google Patents
液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子Info
- Publication number
- JP7768023B2 JP7768023B2 JP2022069489A JP2022069489A JP7768023B2 JP 7768023 B2 JP7768023 B2 JP 7768023B2 JP 2022069489 A JP2022069489 A JP 2022069489A JP 2022069489 A JP2022069489 A JP 2022069489A JP 7768023 B2 JP7768023 B2 JP 7768023B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- group
- crystal alignment
- aromatic ring
- structural unit
- 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
- C09K19/542—Macromolecular compounds
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
<3> 上記<2>の液晶配向膜を備える液晶素子。
本開示の液晶配向剤は、以下の構造単位(I)及び構造単位(II)を含むポリイミド(以下、「ポリイミド(P)」ともいう)を含有する。
・構造単位(I):下記式(1)で表される部分構造(A)を有する構造単位
・構造単位(II):炭素数5以上のアルキレン構造又は炭素数5以上のアルキレン構造が有する少なくとも1個のメチレン基が、互いに隣り合わない条件によって-COO-、-OCO-、-O-、-CO-NR4-、-NR4-CO-、-NR4-及び-CO-よりなる群から選択される同一若しくは異なる基で置き換えられてなる部分構造(B)を有する構造単位(ただし、構造単位(I)を除く。R4は、水素原子又は1価の有機基である。)
以下、本開示の液晶配向剤に含まれるポリイミド(P)及び任意に配合されるその他の成分について詳述する。
・構造単位(I)
上記式(1)において、Ar1及びAr2で表される2価の芳香環基は、置換又は無置換の芳香環の環部分から2個の水素原子を取り除いてなる基である。2価の芳香環基としては、置換又は無置換の2価の芳香族炭化水素基及び置換又は無置換の2価の芳香族複素環基が挙げられる。芳香族複素環基としては、窒素含有芳香族複素環基、酸素含有芳香族複素環基、硫黄含有芳香族複素環基等が挙げられる。これらのうち、窒素含有芳香族複素環基が好ましい。なお、Ar1及びAr2は、芳香環部分に置換基を有していてもよい。当該置換基としては、炭素数1~3のアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基等が挙げられる。
R3の具体例及び好ましい例については、R2の説明が適用される。
構造単位(II)は、上記部分構造(B)を有する構造単位である。すなわち、構造単位(II)は、炭素数5以上のアルキレン構造を有する構造単位(IIa)、又は、炭素数5以上のアルキレン構造が有する少なくとも1個のメチレン基が-COO-、-OCO-、-O-、-CO-NR4-、-NR4-CO-、-NR4-及び-CO-よりなる群から選択される同一又は異なる基(以下、「官能基F1」ともいう)で置き換えられてなる部分構造を有する構造単位(IIb)である。R4は、水素原子又は1価の有機基である。なお、構造単位(II)は、構造単位(I)とは異なる構造単位である。
ポリイミド(P)を製造する方法は特に限定されない。ポリイミド(P)は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより、構造単位(I)と構造単位(II)とを有するポリアミック酸(以下、「ポリアミック酸(P)」ともいう)を得て、次いで、ポリアミック酸(P)を脱水閉環してイミド化することにより製造することができる。
ポリアミック酸(P)の合成に使用す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等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、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物等を;脂環式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、1,3-ジメチル-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、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、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、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等、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-2:3,5:6-二無水物を;芳香族テトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメート、4,4’-カルボニルジフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等を;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を用いることができる。テトラカルボン酸二無水物としては、1種を単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
特定ジアミンAは、上記式(1)で表される部分構造(A)を有していればよく、特に限定されない。特定ジアミンAの具体例としては、例えば下記式(5-1)~式(5-24)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
特定ジアミンBは、部分構造(B)を有する限り特に限定されない。特定ジアミンBは芳香族ジアミンであることが好ましく、例えば下記式(6)で表される化合物が挙げられる。
ポリイミド(P)の合成に使用するジアミンは、特定ジアミンA及び特定ジアミンBのみであってもよいが、特定ジアミンA及び特定ジアミンBとともに、部分構造(A)及び部分構造(B)をいずれも有しないジアミン(以下、「その他のジアミン」ともいう)を含んでいてもよい。その他のジアミンとしては、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等が挙げられる。
ポリアミック酸(P)のイミド化によりポリイミド(P)を得る場合、まず、上述したテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることによりポリアミック酸(P)を得る。
本開示の液晶配向剤は、ポリイミド(P)以外の成分(以下、「その他の成分」ともいう)を更に含有していてもよい。以下、その他の成分について説明する。
本開示の液晶配向剤は、当該液晶配向剤を用いて形成される液晶配向膜の液晶配向性及び電気特性等を更に改善する目的で、ポリイミド(P)とは異なる重合体(以下、「その他の重合体」ともいう)を更に含有していてもよい。
(i)Ar3及びAr4は、それぞれ独立して2価の芳香環基である。R5は、水素原子又は1価の有機基である。
(ii)Ar3及びAr4は、これらが互いに合わせられて、Ar3が有する芳香環、-NR5-及びAr4が有する芳香環と共に構成される窒素含有縮合環構造を表す。R5は、水素原子又は1価の有機基である。
(iii)Ar3及びR5は、これらが互いに合わせられて、Ar3が有する芳香環、R5及びR5が結合する窒素原子と共に構成される窒素含有縮合環構造を表す。Ar4は2価の芳香環基である。
「*」は結合手であることを表す。)
液晶配向剤は、通常、ポリイミド(P)及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは、適当な溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。
本開示の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成される。また、本開示の液晶素子は、上記で説明した液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を備える。液晶素子における液晶の動作モードは特に限定されず、例えばTN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型(VA-MVA型、VA-PVA型等を含む)、IPS(In-Plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型、OCB(Optically Compensated Bend)型、PSA型(Polymer Sustained Alignment)等といった種々のモードに適用することができる。液晶素子は、例えば以下の工程1~工程3を含む方法により製造することができる。工程1は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程2及び工程3は各動作モード共通である。
先ず、基板上に液晶配向剤を塗布し、好ましくは塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。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)等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。基板の一方の面に設けられる透明導電膜としては、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膜等を用いることができる。TN型、STN型又はVA型の液晶素子を製造する場合には、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板2枚を用いる。一方、IPS型又はFFS型の液晶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。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。基板への液晶配向剤の塗布は、電極形成面上に、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。
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合、上記工程1で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理(配向処理)を実施する。これにより、液晶分子の配向能が膜に付与されて液晶配向膜となる。配向処理としては、基板上に形成した膜の表面をコットン等で擦るラビング処理、又は基板上に形成した膜に光照射を行って液晶配向能を付与する光配向処理を用いることが好ましい。垂直配向型の液晶素子を製造する場合には、上記工程1で形成した膜をそのまま液晶配向膜として使用してもよく、液晶配向能を更に高めるために膜に対し配向処理を施してもよい。
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、(1)液晶配向膜が対向するように間隙(スペーサー)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を注入充填した後、注入孔を封止する方法、(2)液晶配向膜を形成した一方の基板上の所定の場所にシール剤を塗布し、更に液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、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を基板の全面に押し広げる方法(ODF方式)等が挙げられる。製造した液晶セルに対しては更に、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷する処理を行うことにより、液晶充填時の流動配向を除去することが好ましい。
〔手段1〕 上記式(1)で表される部分構造を有する構造単位(I)と、炭素数5以上のアルキレン構造又は炭素数5以上のアルキレン構造が有する少なくとも1個のメチレン基が、互いに隣り合わない条件によって-COO-、-OCO-、-O-、-CO-NR4-、-NR4-CO-、-NR4-及び-CO-よりなる群から選択される同一又は異なる基で置き換えられてなる部分構造(R4は、水素原子又は1価の有機基である。)を有する構造単位(II)(ただし、前記構造単位(I)を除く。)と、を含むポリイミドを含有する、液晶配向剤。
〔手段2〕 前記ポリイミドのイミド化率が30%以上である、〔手段1〕に記載の液晶配向剤。
〔手段3〕 前記構造単位(II)は、炭素数5以上のアルキレン構造又は炭素数5以上のアルキレン構造が有する少なくとも1個のメチレン基が、互いに隣り合わない条件によって-COO-、-OCO-、-O-、-CO-NR4a-、-NR4a-CO-、-NR4-及び-CO-よりなる群から選択される同一又は異なる基で置き換えられてなる部分構造(R4は、水素原子又は1価の有機基である。R4aは、1価の熱脱離性基である。)を有する、〔手段1〕又は〔手段2〕に記載の液晶配向剤。
〔手段4〕 上記式(3)で表される部分構造を有する構造単位を含む重合体であって、前記ポリイミドとは異なる重合体を更に含有する、〔手段1〕~〔手段3〕のいずれかに記載の液晶配向剤。
〔手段5〕 ポリアミック酸及びポリアミック酸エステルよりなる群から選択される少なくとも1種の重合体を更に含有する、〔手段1〕~〔手段4〕のいずれかに記載の液晶配向剤。
〔手段6〕 〔手段1〕~〔手段5〕のいずれかに記載の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
〔手段7〕 〔手段6〕に記載の液晶配向膜を備える液晶素子。
以下の例において、重合体の溶液粘度及びポリイミドのイミド化率は以下の方法により測定した。
重合体の溶液粘度は、E型粘度計を用いて25℃において測定した。
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測定を行った。得られた1H-NMRスペクトルから、下記数式(a)によりイミド化率[%]を求めた。
イミド化率[%]=(1-(β1/(β2×α)))×100 …(a)
(数式(a)中、β1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、β2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。)
下記の例で使用した化合物の略称を以下に示す。なお、以下では便宜上、「式(X)で表される化合物」(Xは符号)を単に「化合物(X)」と示すことがある。
・特定ジアミンB
1.ポリイミドの合成
[合成例2]
ジアミンとして化合物(DB-1)50モル部及び化合物(DC-11)50モル部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解し、テトラカルボン酸二無水物として化合物(TA-1)100モル部加え、40℃で24時間反応させることにより、ポリアミック酸を15質量%含有する溶液を得た。次いで、得られたポリアミック酸溶液にNMPを追加し、ピリジン及び無水酢酸を、ポリアミック酸が有するテトラカルボン酸二無水物由来のカルボキシル基に対して1.80モル当量ずつ添加して、80℃で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で溶媒置換し、更に濃縮することにより、イミド化率80%のポリイミド(これを重合体(PI-1)とする)を15質量%含有する溶液を得た。この溶液を少量分取し、NMPを加えて濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は100mPa・sであった。
重合に使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び量を表1に記載のとおり変更した点以外は合成例2と同様に重合を行い、ポリイミドである重合体(PI-2)~(PI-10)、(PI-12)~(PI-16)を含有する溶液をそれぞれ得た。なお、重合は、重合体濃度10質量%のNMP溶液の粘度が40~100mPa・sとなるように、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物とのモル比(ジアミン/テトラカルボン酸二無水物)を0.85~1.0に合わせて実施した。表1中、酸二無水物の数値は、合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の全量100モル部に対する各化合物の割合(モル部)を表す。ジアミンの数値は、合成に使用したジアミンの全量100モル部に対する各化合物の割合(モル部)を表す。
ジアミンとして化合物(DA-6)20モル部及び化合物(DB-4)80モル部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解し、テトラカルボン酸二無水物として化合物(TA-1)80モル部及び化合物(TA-3)20モル部を加え、40℃で24時間反応させることにより、ポリアミック酸を15質量%含有する溶液を得た。次いで、得られたポリアミック酸溶液を180℃で2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で溶媒置換し、更に濃縮することにより、イミド化率100%のポリイミド(これを重合体(PI-11)とする)を15質量%含有する溶液を得た。この溶液を少量分取し、NMPを加えて濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は80mPa・sであった。
[合成例1]
ジアミンとして化合物(DA-1)50モル部及び化合物(DB-1)50モル部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解し、テトラカルボン酸二無水物として化合物(TA-1)100モル部を加え40℃で24時間反応させることにより、ポリアミック酸(これを重合体(PA-1)とする)を15質量%含有する溶液を得た。
重合に使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び量を表2に記載のとおり変更した点以外は合成例1と同様に重合を行い、ポリアミック酸である重合体(PA-2)~(PA-9)を含有する溶液をそれぞれ得た。なお、重合は、重合体濃度10質量%のNMP溶液の粘度が40~100mPa・sとなるように、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物とのモル比(ジアミン/テトラカルボン酸二無水物)を0.85~1.0に合わせて実施した。表2中、酸二無水物の数値は、合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の全量100モル部に対する各化合物の割合(モル部)を表す。ジアミンの数値は、合成に使用したジアミンの全量100モル部に対する各化合物の割合(モル部)を表す。
[実施例1:FFS型液晶表示素子]
1.液晶配向剤の調製
合成例9で得た重合体(PI-8)の溶液を用いて、NMP及びブチルセロソルブ(BC)により希釈して、溶媒組成がNMP/BC=80/20(質量比)、固形分濃度が3.5質量%の溶液とした。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(AL-1)を調製した。
液晶配向剤(AL-1)を、ガラス基板上にスピンナーを用いて塗布し、80℃のホットプレートで2分間プレベークを行った後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分加熱(ポストベーク)することにより、平均膜厚0.10μmの塗膜を形成した。これと同様の操作を繰り返すことにより、塗膜が形成されたガラス基板を2枚作製した。塗膜を形成した1枚のガラス基板の塗膜上に、ODFシール剤(積水化学社製、S-WB42)を幅が1mmになるように塗布し、もう一枚のガラス基板の塗膜とODFシール剤とが接触するように貼り合わせた。その後、メタルハライドランプを用いて30,000J/m2(365nm換算)の光を照射した後、120℃のオーブンで1時間加熱した。その後、今田製作所の引張圧縮試験機(型番:SDWS-0201-100SL)を用いて密着力を測定することにより、基板に対する膜の密着性を評価した。評価は、密着力が175N/cm2以上であった場合を「良好(◎)」、125N/cm2以上175N/cm2未満であった場合を「「可(○)」、125N/cm2未満であった場合を「不良(×)」とした。その結果、この実施例では密着力160N/cm2であり、密着性「可(○)」の評価であった。
(1)評価用液晶セルの製造
ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面上に、上記で調製した液晶配向剤(AL-1)を、スピンナーを用いて塗布し、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った。その後、庫内を窒素置換したオーブン中、230℃で1時間加熱して膜厚0.1μmの塗膜を形成した。同じ操作を繰り返して、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)作成した。
上記基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面の外周に、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スクリーン印刷により塗布した後、一対の基板の液晶配向膜面を対向させて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、液晶注入口より基板間の間隙にネガ型液晶(メルク社製、MLC-6608)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、これを130℃で加熱してから室温まで徐冷し、評価用液晶セルを得た。
上記(1)で製造した直後の評価用液晶セルに、60℃の温度下において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(初期電圧保持率VH1)を測定した。測定装置は(株)東陽テクニカ製の品名「VHR-1」を使用した。次いで、初期電圧保持率VH1を測定した後の評価用液晶セルを、85℃、湿度85%に設定されたオーブンで300時間保管した後、初期電圧保持率VH1と同様にして電圧保持率を測定した。この値をストレス付与後電圧保持率VH2とした。下記数式(b)により求めた電圧保持率の減少割合をΔVHR(%)とし、ΔVHRにより高温高湿耐性を評価した。
ΔVHR=(VH2/VH1)×100 …(b)
評価は、ΔVHRが80%以上であった場合を「良好(◎)」、60%以上80%未満であった場合を「可(○)」、60%未満であった場合を「不良(×)」とした。その結果、この実施例1ではΔVHR=80%であり、「良好(◎)」の評価であった。
上記1.で調製した液晶配向剤(AL-1)をガラス基板上にスピンナーを用いて塗布し、110℃のホットプレートで3分間加熱(プレベーク)した。その後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間乾燥(ポストベーク)を行い、平均膜厚0.08μmの塗膜を形成し、ヘイズメーター(hazemeter)を用いて塗膜のヘイズ値を測定した。次いで、この塗膜に対し、コット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1000rpm、ステージ移動速度3cm/秒、毛足押し込み長さ0.3mmでラビング処理を5回実施した。その後、ヘイズメーターを用いて液晶配向膜のヘイズ値を測定し、ラビング処理前のヘイズ値との差(ヘイズ変化値)を計算した。ラビング処理前の膜のヘイズ値をHz1(%)、ラビング処理後の膜のヘイズ値をHz2(%)とした場合、ヘイズ変化値は下記数式(c)で表される。
ヘイズ変化値(%)=Hz2-Hz1 …(c)
液晶配向膜におけるヘイズ変化値が1.0未満であった場合を「良好(◎)」、1.0以上1.5以下であった場合を「可(○)」、1.5よりも大きかった場合を「不良(×)」と評価した。ヘイズ変化値が1.5以下(より好ましくは1.0未満)であれば膜強度が十分に高くラビング耐性が高い、すなわち膜の力学特性が良好であるといえる。その結果、この実施例では膜強度「良好(◎)」の評価であった。
平板電極(ボトム電極)、絶縁層及び櫛歯状電極(トップ電極)がこの順で片面に積層されたガラス基板(第1基板とする)、並びに電極が設けられていないガラス基板(第2基板とする)を準備した。次いで、第1基板の電極形成面及び第2基板の片面のそれぞれに液晶配向剤(AL-1)をスピンナーにより塗布し、110℃のホットプレートで3分間加熱(プレベーク)した。その後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間乾燥(ポストベーク)を行い、平均膜厚0.08μmの塗膜を形成した。次いで、塗膜表面に対し、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1000rpm、ステージ移動速度3cm/秒、毛足押し込み長さ0.3mm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一対の基板を得た。
次いで、液晶配向膜を有する一対の基板につき、液晶配向膜を形成した面の縁に液晶注入口を残して、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スクリーン印刷塗布した。その後、基板を重ね合わせて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、液晶注入口より、一対の基板間の間隙にネガ型液晶(メルク社製、MLC-6608)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、これを120℃で加熱してから室温まで徐冷し、液晶セルを製造した。なお、一対の基板を重ね合わせる際には、それぞれの基板のラビング方法が反平行となるようにした。次に、液晶セルにおける基板の外側両面に偏光板を貼り合わせ、ラビングFFS型液晶表示素子を得た。
上記5.で製造したラビングFFS型液晶表示素子を用い、71℃で2Vの直流電圧を10分間印加した後、0.2秒の間ショートし、その後に10分間、開放状態に保ったときに液晶表示素子内に蓄積した電圧を誘電吸収法により測定した。評価は、電荷蓄積量が0.1V以下である場合を「良好(◎)」、電荷蓄積量が0.1Vよりも大きく0.2V以下の場合を「可(○)」、電荷蓄積量が0.2Vよりも大きい場合を「不良(×)」とした。その結果、この実施例では電荷蓄積量「可(○)」の評価であった。
上記5.で製造したラビングFFS型液晶表示素子を、27,000cd/m2の高輝度バックライト上で500時間静置し、バックライトの照射前後におけるリタデーション変化率により液晶配向性を評価した。まず、上記5.で製造したFFS型液晶表示素子につき、オプトサイエンス社製Axoscanによりリタデーションを測定し、下記数式(d)によりバックライト照射前後のリタデーションの変化率αを算出した。変化率αが小さいほど、液晶配向性が良好であるといえる。変化率αが1%以下であった場合を「良好(◎)」、1%よりも大きく2%以下であった場合を「可(○)」、2%よりも大きかった場合を「不良(×)」とした。
α=(Δθ/θ1)×100 …(d)
(式(d)中、Δθは照射前後のリタデーション差を表し、θ1は照射前のリタデーション値を表す。)
その結果、この実施例の液晶配向性は「良好(◎)」の評価であった。
上記5.と同様の第1基板及び第2基板を準備した。次いで、第1基板の電極形成面及び第2基板の一方の基板面のそれぞれに、液晶配向剤(AL-1)をスピンナーにより塗布し、80℃のホットプレートで1分間加熱(プレベーク)した。その後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間乾燥(ポストベーク)を行い、平均膜厚0.1μmの塗膜を形成した。得られた塗膜に対し、Hg-Xeランプを用いて、直線偏光された254nmの輝線を含む紫外線1,000J/m2を基板法線方向から照射して光配向処理を施した。なお、この照射量は、波長254nm基準で計測される光量計を用いて計測した値である。次いで、光配向処理が施された塗膜を、230℃のクリーンオーブンで30分加熱して熱処理を行い、液晶配向膜を形成した。
次に、液晶配向膜を形成した一対の基板のうちの一方の基板につき、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スクリーン印刷により塗布した。その後、光照射時の偏光軸の基板面への投影方向が逆平行となるように基板を重ね合わせて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、液晶注入口より一対の基板間にネガ型液晶(メルク社製、MLC-6608)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止し、液晶セルを得た。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、これを120℃で加熱してから室温まで徐冷した。その後、液晶セルにおける基板の外側両面に偏光板を貼り合わせ、光配向FFS型液晶表示素子を得た。また、上記の一連の操作を、ポストベーク後の紫外線照射量を100~10,000J/m2の範囲でそれぞれ変更して実施することにより、紫外線照射量が異なる3個以上の液晶表示素子を製造し、最も良好な配向特性を示した露光量(最適露光量)の液晶表示素子を、以下の評価に用いた。
上記8.で製造した光配向FFS型液晶表示素子につき、上記6.と同様にしてRDC測定を行い評価した。その結果、この実施例では「可(○)」の評価であった。
上記8.で製造した光配向FFS型液晶表示素子につき、上記7.と同様にして液晶配向性を評価した。その結果、この実施例では「良好(◎)」の評価であった。
液晶配向剤の組成を表3のとおりに変更した以外は実施例1と同様にして液晶配向剤を調製した。また、得られた液晶配向剤を用いて、実施例1と同様にしてFFS型液晶セル及びFFS型液晶表示素子を製造し、各種評価を行った。それらの結果を表3に示した。なお、実施例5~12及び比較例3では、重合体成分として2種類の重合体を使用した。実施例13では、重合体成分として3種類の重合体を使用した。実施例4、6では、ラビング法によりFFS型液晶表示素子を製造し、光配向法によるFFS型液晶表示素子の製造は行わなかった。表3中、重合体欄の数値は、液晶配向剤の調製に使用した重合体成分の全量100質量部に対する、各重合体の固形分での配合割合(質量部)を表す。
Claims (8)
- 下記式(1)で表される部分構造を有する構造単位(I)と、炭素数5以上のアルキレン構造又は炭素数5以上のアルキレン構造が有する少なくとも1個のメチレン基が、互いに隣り合わない条件によって-COO-、-OCO-、-O-、-CO-NR4-、-NR4-CO-、-NR4-及び-CO-よりなる群から選択される同一若しくは異なる基で置き換えられてなる部分構造(R4は、水素原子又は1価の有機基である。)を有する構造単位(II)(ただし、前記構造単位(I)を除く。)と、を含むポリイミドを含有する、液晶配向剤。
(式(1)中、Ar1及びAr2は、それぞれ独立して、2価の芳香環基である。X1及びX2は、それぞれ独立して、-NR2-、-O-、-S-、*1-NR2-CO-又は*1-O-CO-である。「*1」は、Ar1又はAr2に結合する結合手であることを表す。R1は、炭素数2以上のアルカンジイル基又は炭素数2以上のアルカンジイル基の炭素-炭素結合間に-NR3-、-O-、-S-、-CO-NR3-、-NR3-CO-、-COO-又は-OCO-を含む2価の基である。R2及びR3は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。「*」は結合手であることを表す。) - 前記ポリイミドのイミド化率が30%以上である、請求項1に記載の液晶配向剤。
- 前記構造単位(II)は、炭素数5以上のアルキレン構造又は炭素数5以上のアルキレン構造が有する少なくとも1個のメチレン基が、互いに隣り合わない条件によって-COO-、-OCO-、-O-、-CO-NR4a-、-NR4a-CO-、-NR4-及び-CO-よりなる群から選択される同一若しくは異なる基で置き換えられてなる部分構造(R4は、水素原子又は1価の有機基である。R4aは、1価の熱脱離性基である。)を有する、請求項1に記載の液晶配向剤。
- 下記式(3)で表される部分構造を有する構造単位を含む重合体であって、前記ポリイミドとは異なる重合体を更に含有する、請求項1に記載の液晶配向剤。
(式(3)中、Ar3、Ar4及びR5は、以下の(i)、(ii)又は(iii)を満たす。
(i)Ar3及びAr4は、それぞれ独立して2価の芳香環基である。R5は、水素原子又は1価の有機基である。
(ii)Ar3及びAr4は、これらが互いに合わせられて、Ar3が有する芳香環、-NR5-及びAr4が有する芳香環と共に構成される窒素含有縮合環構造を表す。R5は、水素原子又は1価の有機基である。
(iii)Ar3及びR5は、これらが互いに合わせられて、Ar3が有する芳香環、R5及びR5が結合する窒素原子と共に構成される窒素含有縮合環構造を表す。Ar4は2価の芳香環基である。
「*」は結合手であることを表す。) - ポリアミック酸及びポリアミック酸エステルよりなる群から選択される少なくとも1種の重合体(Q)を更に含有する、請求項1に記載の液晶配向剤。
- 前記重合体(Q)として、下記式(3)で表される部分構造を有する構造単位を含む重合体を含有する、請求項5に記載の液晶配向剤。
(式(3)中、Ar3、Ar4及びR5は、以下の(i)、(ii)又は(iii)を満たす。
(i)Ar3及びAr4は、それぞれ独立して2価の芳香環基である。R5は、水素原子又は1価の有機基である。
(ii)Ar3及びAr4は、これらが互いに合わせられて、Ar3が有する芳香環、-NR5-及びAr4が有する芳香環と共に構成される窒素含有縮合環構造を表す。R5は、水素原子又は1価の有機基である。
(iii)Ar3及びR5は、これらが互いに合わせられて、Ar3が有する芳香環、R5及びR5が結合する窒素原子と共に構成される窒素含有縮合環構造を表す。Ar4は2価の芳香環基である。
「*」は結合手であることを表す。) - 請求項1~6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液晶配向膜。
- 請求項7に記載の液晶配向膜を備える液晶素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021096698 | 2021-06-09 | ||
| JP2021096698 | 2021-06-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022188742A JP2022188742A (ja) | 2022-12-21 |
| JP7768023B2 true JP7768023B2 (ja) | 2025-11-12 |
Family
ID=84296775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022069489A Active JP7768023B2 (ja) | 2021-06-09 | 2022-04-20 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7768023B2 (ja) |
| CN (2) | CN121362586A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024087351A (ja) * | 2022-12-19 | 2024-07-01 | Jsr株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 |
| WO2025079519A1 (ja) * | 2023-10-10 | 2025-04-17 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020175559A1 (ja) | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 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 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101397267B1 (ko) * | 2006-06-02 | 2014-05-20 | 제이에스알 가부시끼가이샤 | 액정 배향제 및 액정 표시 소자 |
| JP5522385B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2014-06-18 | Jnc株式会社 | 液晶表示素子、その液晶表示素子を作製する工程で用いられる液晶配向剤、およびその液晶配向剤を用いて形成される液晶配向膜 |
| JP2017181965A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 日産化学工業株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子 |
| WO2017217413A1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 日産化学工業株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
| JP7613467B2 (ja) * | 2020-06-05 | 2025-01-15 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 |
-
2022
- 2022-04-20 JP JP2022069489A patent/JP7768023B2/ja active Active
- 2022-05-24 CN CN202511539579.3A patent/CN121362586A/zh active Pending
- 2022-05-24 CN CN202210570180.1A patent/CN115449375A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020175559A1 (ja) | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022188742A (ja) | 2022-12-21 |
| CN121362586A (zh) | 2026-01-20 |
| TW202313938A (zh) | 2023-04-01 |
| CN115449375A (zh) | 2022-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6682771B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
| JP5062443B2 (ja) | 液晶配向剤および横電界方式液晶表示素子 | |
| JP5773116B2 (ja) | 液晶配向剤および液晶表示素子 | |
| KR102250570B1 (ko) | 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
| JP2024009757A (ja) | 液晶配向剤及びその製造方法、液晶配向膜、並びに液晶素子 | |
| JP7639548B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 | |
| JP7593242B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 | |
| JP6252078B2 (ja) | 液晶組成物、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 | |
| JP7396177B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 | |
| JP7764796B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子及び重合体 | |
| WO2018186055A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶素子、重合体、並びに化合物 | |
| JP2022188742A (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 | |
| JP2023107736A (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子及び液晶素子の製造方法 | |
| JP7727497B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶素子 | |
| JP7727471B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 | |
| JP7619178B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子、重合体及び化合物 | |
| JP6610333B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶素子 | |
| JP6682965B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子及び液晶配向膜の製造方法 | |
| TW202237702A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及其製造方法、以及液晶元件 | |
| JP7806643B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子及び重合体 | |
| JP6724418B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶素子 | |
| JP2017040722A (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、重合体及び酸二無水物 | |
| TWI923785B (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 | |
| JP7758236B1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶素子並びに化合物 | |
| JP7823593B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20241125 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20250124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250715 |
|
| 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: 20250930 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251013 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7768023 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |