JP2016095478A - 液晶配向剤および液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】イミダゾールシラン化合物を含有する液晶配向剤、およびそれを用いた液晶表示素子を提供する。【解決手段】化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物を含有する液晶配向剤。（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素原子、炭素数１〜炭素数２０のアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ６およびＲ７は水素原子または炭素数１〜炭素数３のアルキル基を表し、ｍは１〜３の整数を表し、ｎは０〜５の整数を表す。）【選択図】なし
Description
本発明は、イミダゾールシラン化合物を含有する液晶配向剤および、これを利用した液晶表示素子に関する。
液晶配向剤は、配向膜を形成するポリマーを溶媒に溶解することによって調製される。このようなポリマーとしては、芳香族酸二無水物および芳香族ジアミンを縮重合したポリアミック酸、これを脱水閉環してイミド化したポリイミド、または、これらを成分とするものが代表的である。
液晶配向膜は、液晶配向剤をフレキソ印刷などによって基板に塗布した後、乾燥および焼成を実施することによって形成される。この際、液晶配向剤の印刷性が不良であると、形成された塗膜の厚さが不均一となり、液晶表示素子の表示特性に悪影響を与える。
また、ポリイミドを含有する液晶配向剤を使用すると、基板に印刷するなどの場合、吸湿によりポリイミドが析出し、ワニスが白化現象を起こし、得られる塗膜の表面に荒れが発生する。
更に、ポリイミドを含有する液晶配向剤の場合、液状感光性樹脂（Asahi Photosensitive Resin）を原料とする印刷版と、ポリイミドとの密着性が悪く、印刷工程において印刷版から塗膜が剥がれてしまい、そのまま基板に転写されることにより、剥がれたポリイミドが異物として基板上に残り、これが凝集しギャップムラを生じるという問題がある。
更に、ポリイミドを含有する液晶配向剤の場合、液状感光性樹脂（Asahi Photosensitive Resin）を原料とする印刷版と、ポリイミドとの密着性が悪く、印刷工程において印刷版から塗膜が剥がれてしまい、そのまま基板に転写されることにより、剥がれたポリイミドが異物として基板上に残り、これが凝集しギャップムラを生じるという問題がある。
本発明に関連する従来技術について、文献を引用して以下に述べる。
特許文献１には、塗布型の無機系配向膜の材料として、テトラアルコキシシランと、トリアルコキシシランと、アルコールおよび蓚酸との反応生成物を含有する液晶配向剤が開示され、液晶表示素子の電極基板上で、垂直配向性、耐熱性および均一性に優れる液晶配向膜が形成される点が開示されている。
特許文献１には、塗布型の無機系配向膜の材料として、テトラアルコキシシランと、トリアルコキシシランと、アルコールおよび蓚酸との反応生成物を含有する液晶配向剤が開示され、液晶表示素子の電極基板上で、垂直配向性、耐熱性および均一性に優れる液晶配向膜が形成される点が開示されている。
また、特許文献２には、テトラアルコキシシラン、特定のトリアルコキシシランおよび水との反応生成物と、グリコールエーテル系溶媒を含有する液晶配向剤が開示され、表示不良を防止し、長時間駆動後も残像特性が良好で、液晶を配向させる能力を低下させることなく、光および熱に対する電圧保持率の低下が少ない液晶配向膜が形成される点が開示されている。
本発明は、印刷性に優れ、密着性に優れた液晶配向膜を形成することが期待される液晶配向剤を提供することを目的とする。
本発明者は、前記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ある種のイミダゾールシラン化合物を成分として含有する液晶配向剤が、所期の目的を達成し得ることを認め、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、第１の発明は、化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物とポリマーを含有することを特徴とする液晶配向剤である。
第２の発明は、ポリマーが、ポリアミック酸、ポリイミドおよびポリアミック酸エステルから選択される少なくとも１種であることを特徴とする第１の発明の液晶配向剤である。
第３の発明は、第１の発明または第２の発明の液晶配向剤から形成される液晶配向膜を有することを特徴とする液晶表示素子である。
本発明によれば、印刷ムラやピンホールの発生が抑制され、印刷性に優れ、且つ電気特性の良好な液晶表示素子用として好適な液晶配向膜が得られる。
更に、本発明の液晶配向剤を使用して形成した液晶配向膜を有する液晶表示素子は、液晶の配向性および信頼性に優れ、種々の装置に好適に使用され、例えば卓上計算機、腕時計、置時計、計数表示板、ワードプロセッサ、パーソナルコンピューター、液晶テレビなどの表示装置に使用されることが期待できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の液晶配向剤は、前記の化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物とポリマーを含有する。
本発明の液晶配向剤は、前記の化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物とポリマーを含有する。
まず、化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物について説明する。
このイミダゾールシラン化合物が合成される工程を、反応スキーム（Ａ）および反応スキーム（Ｂ）に示す。
このイミダゾールシラン化合物が合成される工程を、反応スキーム（Ａ）および反応スキーム（Ｂ）に示す。
反応スキーム（Ａ）：化学式（IIa）で示されるイミダゾールカーバメート化合物と、化学式（IIIa）で示される３−アミノプロピルシラン化合物を反応させることにより、化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物が生成する。
前記のイミダゾールカーバメート化合物と、３−アミノプロピルシラン化合物との反応温度は、５０〜２５０℃とすることが好ましく、同反応時間は、設定した反応温度に応じて適宜決定されるが、０．５〜４８時間の範囲が好ましい。
この反応は化学量論的に進行するが、反応温度、反応時間、反応溶媒の種類や使用量、反応スケール等の条件に応じて、イミダゾールカーバメート化合物の使用量（仕込量）を、３−アミノプロピルシラン化合物に対して、０．１〜１０倍モルの範囲における適宜の割合とすることができる。
この反応は化学量論的に進行するが、反応温度、反応時間、反応溶媒の種類や使用量、反応スケール等の条件に応じて、イミダゾールカーバメート化合物の使用量（仕込量）を、３−アミノプロピルシラン化合物に対して、０．１〜１０倍モルの範囲における適宜の割合とすることができる。
また、この反応においては、反応溶媒として、メタノール、エタノール、プロパノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、アセトニトリル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルリン酸トリアミド等から選択される適宜の溶剤を、適宜量使用すればよい。なお、反応溶媒として使用される溶剤は、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
反応スキーム（Ｂ）：化学式（IIb）で示される１−アミノアルキルイミダゾール化合物と、化学式（IIIb）で示される３−イソシアナトプロピルシラン化合物を反応させることにより、化学式（I´）で示されるイミダゾールシラン化合物が生成する。
なお、化学式（I´）は、Ｒ５を水素原子に特定した化学式（I）と等価である。
なお、化学式（I´）は、Ｒ５を水素原子に特定した化学式（I）と等価である。
前記の１−アミノアルキルイミダゾール化合物と、３−イソシアナトプロピルシラン化合物との反応温度は、−２０〜８０℃とすることが好ましく、同反応時間は、設定した反応温度に応じて適宜決定されるが、１５分〜１２時間の範囲が好ましい。
この反応も、反応スキーム（Ａ）に示した反応と同様に化学量論的に進行するが、前記と同様の事情により、１−アミノアルキルイミダゾール化合物の使用量（仕込量）を、３−イソシアナトプロピルシラン化合物に対して、０．１〜１０倍モルの範囲における適宜の割合とすることができる。
この反応も、反応スキーム（Ａ）に示した反応と同様に化学量論的に進行するが、前記と同様の事情により、１−アミノアルキルイミダゾール化合物の使用量（仕込量）を、３−イソシアナトプロピルシラン化合物に対して、０．１〜１０倍モルの範囲における適宜の割合とすることができる。
また、この反応は、無溶媒で行われてもよく、反応スキーム（Ａ）に示した反応の場合と同様の溶剤を反応溶媒として使用して行われてもよい。
本願の特許請求の範囲および明細書に現れる化学式中、Ｒ１〜Ｒ５およびＲ８が採用し得る炭素数１〜炭素数２０のアルキル基とは、
メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル等の飽和炭化水素の基を表す。
メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル等の飽和炭化水素の基を表す。
また、Ｒ６およびＲ７が採用し得る炭素数１〜炭素数３のアルキル基とは、
メチル、エチル、プロピル等の飽和炭化水素の基を表す。
メチル、エチル、プロピル等の飽和炭化水素の基を表す。
化学式（IIa）で示されるイミダゾールカーバメート化合物としては、
１−メトキシカルボニルアミノメチルイミダゾール、
１−（２−メトキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−エトキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−プロポキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−ブトキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−フェノキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−エトキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−プロポキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−ブトキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−フェノキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−メトキシカルボニルアミノエチル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−フェニル−４−メチルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール等が挙げられる。
１−メトキシカルボニルアミノメチルイミダゾール、
１−（２−メトキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−エトキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−プロポキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−ブトキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−フェノキシカルボニルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−エトキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−プロポキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−ブトキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−フェノキシカルボニルアミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−メトキシカルボニルアミノエチル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−フェニル−４−メチルイミダゾール、
１−（３−メトキシカルボニルアミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール等が挙げられる。
化学式（IIIa）で示される３−アミノプロピルシラン化合物としては、
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、
３−アミノプロピルトリプロポキシシラン、
Ｎ−メチル−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、
３−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、
３−アミノプロピルメトキシジメチルシラン等が挙げられる。
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、
３−アミノプロピルトリプロポキシシラン、
Ｎ−メチル−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、
３−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、
３−アミノプロピルメトキシジメチルシラン等が挙げられる。
化学式（IIb）で示される１−アミノアルキルイミダゾール化合物としては、
１−（２−アミノエチル）イミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）イミダゾール、
１−（２−アミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−アミノエチル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、
１−［２−（メチルアミノ）エチル］−２−フェニルイミダゾール等が挙げられる。
１−（２−アミノエチル）イミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）イミダゾール、
１−（２−アミノエチル）−２−メチルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、
１−（２−アミノエチル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール、
１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、
１−［２−（メチルアミノ）エチル］−２−フェニルイミダゾール等が挙げられる。
化学式（IIIb）で示される３−イソシアナトプロピルシラン化合物としては、
３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、
３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、
３−イソシアナトプロピルトリプロポキシシラン、
３−イソシアナトプロピルジメトキシメチルシラン、
３−イソシアナトプロピルメトキシジメチルシラン等が挙げられる。
３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、
３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、
３−イソシアナトプロピルトリプロポキシシラン、
３−イソシアナトプロピルジメトキシメチルシラン、
３−イソシアナトプロピルメトキシジメチルシラン等が挙げられる。
化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物としては、
１−［３−（イミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（ジメトキシメチルシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−１−メチル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−フェニル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−エチル−４−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−エチル−４−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−ウンデシルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−ウンデシルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−１−メチル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア等が挙げられる。
１−［３−（イミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（ジメトキシメチルシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−１−メチル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−フェニル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−エチル−４−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−エチル−４−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−ウンデシルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−ウンデシルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［３−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア、
１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−１−メチル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア等が挙げられる。
本発明の実施においては、このイミダゾールシラン化合物を、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
イミダゾールシラン化合物の使用量については、後述するポリマー１００重量部に対して、２重量部以下の割合とすることが好ましく、０．０２〜０．２重量部の割合とすることがより好ましい。
イミダゾールシラン化合物の使用量については、後述するポリマー１００重量部に対して、２重量部以下の割合とすることが好ましく、０．０２〜０．２重量部の割合とすることがより好ましい。
イミダゾールシラン化合物を、本発明の液晶配向剤の成分として使用することにより、液晶配向膜と透明導電膜との密着性を向上させることができる。また、基板および電極上に、予めイミダゾールシラン化合物を塗布した後に加熱する前処理を施すことによっても、密着性を向上させることができる。
次に、本発明の実施において使用するポリマー（ポリマーの前駆体、即ち、ポリマー化が可能な物質を包含する）について説明する。
ポリマーの例としては、液晶配向剤として、通常使用されてるポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステルの他、エポキシ化合物（樹脂）や、ポリアルキレンオキサイド構造を有する化合物、糖鎖構造を有する化合物、ビニルアミド系ポリマー、（メタ）アクリレート化合物、芳香族ビニル化合物、デンドリマー、ポリアリーレン、ポリアミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、フッ素系ポリマー等を挙げることができる。
ポリマーの例としては、液晶配向剤として、通常使用されてるポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステルの他、エポキシ化合物（樹脂）や、ポリアルキレンオキサイド構造を有する化合物、糖鎖構造を有する化合物、ビニルアミド系ポリマー、（メタ）アクリレート化合物、芳香族ビニル化合物、デンドリマー、ポリアリーレン、ポリアミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、フッ素系ポリマー等を挙げることができる。
これらのポリマー以外にも、溶液特性や電気特性の改善の為に、ポリエステル、ポリアミド、ポリシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレンおよびその誘導体、ポリ（スチレン−フェニルマレイミド）およびその誘導体、ポリ（メタ）アクリレート等のポリマーを使用することができる。
前記のエポキシ化合物は、液晶配向膜と基板との接着性や、液晶配向膜の電気特性を向上させること等を目的として使用することができる。
このエポキシ化合物の例としては、
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挙げることができ、これらのうちから選択される１種または２種以上を使用することができる。
これらのエポキシ化合物を使用する場合、その使用量はポリマーの合計１００重量部に対して、好ましくは４０重量部以下であり、より好ましくは０．１〜３０重量部である。
このエポキシ化合物の例としては、
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挙げることができ、これらのうちから選択される１種または２種以上を使用することができる。
これらのエポキシ化合物を使用する場合、その使用量はポリマーの合計１００重量部に対して、好ましくは４０重量部以下であり、より好ましくは０．１〜３０重量部である。
本発明の実施においては、ポリマーとして、ポリアミック酸、ポリイミドおよびポリアミック酸エステルから選択される少なくとも１種を使用することが好ましい。
ポリアミック酸の合成について説明する。
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を開環重付加反応させて得られ、更にこれを閉環反応させることによりポリイミドを得ることができる。また、ポリアミック酸エステルはポリアミック酸を水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ化合物の何れかと反応させることにより得ることができる。
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を開環重付加反応させて得られ、更にこれを閉環反応させることによりポリイミドを得ることができる。また、ポリアミック酸エステルはポリアミック酸を水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ化合物の何れかと反応させることにより得ることができる。
前記のテトラカルボン酸二無水物の例としては、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、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、３，５，６−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、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、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、ブタンテトラカルボン酸二無水物、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、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物等を挙げることができる。これらのテトラカルボン酸二無水物は、１種または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記のジアミン化合物の例としては、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、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、ｐ−フェニレンジアミン、４，４´−ジアミノジフェニルメタン、４，４´−ジアミノジフェニルスルフィド、１，５−ジアミノナフタレン、２，２´−ジメチル−４，４´−ジアミノビフェニル、４，４´−ジアミノ−２，２´−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル、２，７−ジアミノフルオレン、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、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、４，４´−（ｐ−フェニレンジイソプロピリデン）ビスアニリン、４，４´−（ｍ−フェニレンジイソプロピリデン）ビスアニリン、１，４−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、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−ジアミノアクリジン、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、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，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、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を挙げることができる。これらのジアミン化合物は、１種または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物およびジアミンの使用量については、ジアミンに含まれるアミノ基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当量となる割合とすることが好ましく、０．３〜１．２当量とすることがより好ましい。
ポリアミック酸の合成反応は、有機溶剤中において行うことが好ましい。
この有機溶剤の例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、フェノール、ｍ−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、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、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル、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、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、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，４−ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、ｏ−ジクロルベンゼン、ベンゼン、トルエン、キシレン等を挙げることができる。これらの有機溶剤は、１種または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
この有機溶剤の例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、フェノール、ｍ−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、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、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル、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、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、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，４−ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、ｏ−ジクロルベンゼン、ベンゼン、トルエン、キシレン等を挙げることができる。これらの有機溶剤は、１種または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
ポリアミック酸の合成反応の反応温度は、−２０〜１５０℃とすることが好ましく、０〜１００℃とすることがより好ましい。反応時間は、０．５〜２４時間とすることが好ましく、２〜１２時間とすることがより好ましい。
ポリイミドは、前述の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。このポリイミドは、ポリアミック酸が有するアミック酸構造の全てを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造が併存する部分イミド化物であってもよい。
ポリイミドは、そのイミド化率が５％以上であることが好ましく、１０〜６０％であることがより好ましく、１５〜５０％であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。なお、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
ポリイミドは、そのイミド化率が５％以上であることが好ましく、１０〜６０％であることがより好ましく、１５〜５０％であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。なお、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
ポリアミック酸の脱水閉環は、ポリアミック酸を加熱する方法、または、ポリアミック酸を有機溶剤に溶解し、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。このうち、後者の方法が好ましい。
この後者の方法においては、脱水剤として、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を使用することができる。脱水剤の使用割合は、ポリアミック酸の有するアミック酸構造の１モルに対して０．０１〜２０モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミンなどの３級アミンを使用することができる。脱水閉環触媒の使用割合は、使用する脱水剤の１モルに対して０．０１〜１０モルとすることが好ましい。
脱水閉環反応に用いられる反応溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして前記に例示した有機溶剤を使用することができる。また、脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは０〜１８０℃であり、より好ましくは１０〜１５０℃である。反応時間は好ましくは１〜１２０時間であり、より好ましくは２〜３０時間である。
脱水閉環反応に用いられる反応溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして前記に例示した有機溶剤を使用することができる。また、脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは０〜１８０℃であり、より好ましくは１０〜１５０℃である。反応時間は好ましくは１〜１２０時間であり、より好ましくは２〜３０時間である。
ポリアミック酸エステルは、例えば、（イ）ポリアミック酸と、水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ化合物等とを反応させることにより合成する方法、（ロ）テトラカルボン酸ジエステルとジアミン化合物とを反応させる方法、（ハ）テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物と、前記特定ジアミンを含む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（イ）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（ロ）で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、前記で例示したテトラカルボン酸二無水物を前記のアルコール類を使用して開環することにより得ることができる。
また、方法（ハ）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、前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。なお、ポリアミック酸エステルは、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。
ここで、方法（イ）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（ロ）で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、前記で例示したテトラカルボン酸二無水物を前記のアルコール類を使用して開環することにより得ることができる。
また、方法（ハ）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、前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。なお、ポリアミック酸エステルは、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。
以上のようにして得られるポリアミック酸、ポリイミドおよびポリアミック酸エステルについては、これらを各々濃度１５重量％の溶液としたときに、２０〜１，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものであることが好ましく、３０〜８００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものであることがより好ましい。
これらの溶液の粘度は、これらのポリマーの良溶媒（例えば、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等）を使用して調製した濃度１５重量％のポリマー溶液について、Ｅ型回転粘度計を使用して２５℃において測定した値である。
これらの溶液の粘度は、これらのポリマーの良溶媒（例えば、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等）を使用して調製した濃度１５重量％のポリマー溶液について、Ｅ型回転粘度計を使用して２５℃において測定した値である。
本発明の液晶配向剤には、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、界面活性剤等が含有されていてもよい。
コロイド状シリカとは、例えば、高純度の無水ケイ酸を前記親水性有機溶剤に分散した分散液であり、通常、平均粒径が５〜３０ｍμ、好ましくは１０〜２０ｍμ、固形分濃度が１０〜４０重量％程度のものである。このような、コロイド状シリカとしては、例えば、日産化学工業（株）製、メタノールシリカゾルおよびイソプロパノールシリカゾル；触媒化成工業（株）製、オスカルなどが挙げられる。
コロイド状アルミナの例としては、日産化学工業（株）製のアルミナゾル５２０、同１００、同２００；川研ファインケミカル（株）製のアルミナクリアーゾル、アルミナゾル１０、同１３２などが挙げられる。
界面活性剤の例としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などの他、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、含フッ素界面活性剤等を挙げることができる。
また、本発明の液晶配向剤には、基板に対する接着性を向上させる為に、官能性シラン含有化合物が含有されていてもよい。
この官能性シラン含有化合物の例としては、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−エトキシカルボニル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、Ｎ−トリメ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、１０−トリエトキシシリル−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−トリエトキシシリル−３，６−ジアザノニルアセテート、Ｎ−ベンジル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ベンジル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−ビス（オキシエチレン）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ビス（オキシエチレン）−３−アミノ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。これらの官能性シラン含有化合物は、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
この官能性シラン含有化合物の例としては、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−エトキシカルボニル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、Ｎ−トリメ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、１０−トリエトキシシリル−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−トリエトキシシリル−３，６−ジアザノニルアセテート、Ｎ−ベンジル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ベンジル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−ビス（オキシエチレン）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ビス（オキシエチレン）−３−アミノ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。これらの官能性シラン含有化合物は、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の液晶配向剤は、以上述べてきた液晶配向剤の成分を、必要により有機溶剤と共に混合して、溶液状の組成物として調製される。
本発明の液晶配向剤に使用される有機溶剤の例としては、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。これらの有機溶剤は、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の液晶配向剤における固形分濃度（液晶配向剤中の溶剤以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合）は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に設定されるが、１〜１０重量％の範囲が好ましい。この範囲に設定することにより、良好な塗布性で所望の膜厚の液晶配向膜を形成することができる。
より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使用する方法によって異なる。例えば、スピンナー法による場合は、１．５〜４．５重量％の範囲である。印刷法による場合は、３〜９重量％の範囲である。インクジェット法による場合は、１〜５重量％の範囲である。
本発明の液晶配向剤を調製する際の温度は、１０〜５０℃の範囲が好ましく、２０〜３０℃の範囲がより好ましい。
本発明の液晶配向剤を調製する際の温度は、１０〜５０℃の範囲が好ましく、２０〜３０℃の範囲がより好ましい。
本発明の液晶配向剤を、基板の表面に塗布して塗膜を形成し（（Ａ）塗布工程）、この塗膜に光を照射することにより（（Ｂ）光照射工程）、基板の表面に液晶配向膜が形成される。
（Ａ）塗布工程
本発明の液晶配向剤を、縦電界方式の液晶セルを有する液晶表示素子に適用する場合、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枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、本発明の液晶配向剤を塗布して塗膜を形成する。一方、本発明の液晶配向剤を、横電界方式の液晶セルを有する液晶表示素子に適用する場合には、片面に透明導電膜または金属膜が櫛歯状にパターニングされた一対の電極を有する基板と、電極が設けられていない対向基板とを一対とし、櫛歯状電極の形成面と対向基板の片面とに、それぞれ本発明の液晶配向剤を塗布して塗膜を形成する。
本発明の液晶配向剤を、縦電界方式の液晶セルを有する液晶表示素子に適用する場合、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枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、本発明の液晶配向剤を塗布して塗膜を形成する。一方、本発明の液晶配向剤を、横電界方式の液晶セルを有する液晶表示素子に適用する場合には、片面に透明導電膜または金属膜が櫛歯状にパターニングされた一対の電極を有する基板と、電極が設けられていない対向基板とを一対とし、櫛歯状電極の形成面と対向基板の片面とに、それぞれ本発明の液晶配向剤を塗布して塗膜を形成する。
縦電界方式および横電界方式のいずれの場合も、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、ポリカーボネートなどのプラスチックからなる透明基板などを使用することができる。前記透明導電膜としては、例えばＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２からなるＩＴＯ膜、ＳｎＯ２からなるＮＥＳＡ（登録商標）膜などを使用することができる。前記金属膜としては、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。
透明導電膜および金属膜のパターニングには、例えばパターンなしの透明導電膜を形成した後に、フォト・エッチング法、スパッタ法などによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを使用する方法等を採用することができる。
透明導電膜および金属膜のパターニングには、例えばパターンなしの透明導電膜を形成した後に、フォト・エッチング法、スパッタ法などによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを使用する方法等を採用することができる。
基板上への液晶配向剤の塗布には、オフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法、インクジェット印刷法等の適宜の塗布方法を採用することができる。
液晶配向剤の塗布後、塗布面を予備加熱（プレベーク）し、次いで焼成（ポストベーク）することにより塗膜を形成することができる。予備加熱の条件は、例えば４０〜１２０℃の加熱温度において０．１〜５分の加熱時間とする。焼成の条件は、例えば１２０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の加熱温度において、例えば５〜２００分、好ましくは１０〜１００分の加熱時間とする。焼成後の塗膜の膜厚は、０．００１〜１μｍとすることが好ましく、０．００５〜０．５μｍとすることがより好ましい。
液晶配向剤の塗布後、塗布面を予備加熱（プレベーク）し、次いで焼成（ポストベーク）することにより塗膜を形成することができる。予備加熱の条件は、例えば４０〜１２０℃の加熱温度において０．１〜５分の加熱時間とする。焼成の条件は、例えば１２０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の加熱温度において、例えば５〜２００分、好ましくは１０〜１００分の加熱時間とする。焼成後の塗膜の膜厚は、０．００１〜１μｍとすることが好ましく、０．００５〜０．５μｍとすることがより好ましい。
（Ｂ）光照射工程
本工程では、基板上に形成された塗膜に対して、偏光または非偏光の活性エネルギー線を照射することにより、塗膜に液晶配向能を付与して液晶配向膜を形成する。活性エネルギー線としては、例えば、１５０〜８００ｎｍの波長の光を含む紫外線、可視光線等を使用することができるが、２００〜４００ｎｍの波長の光を含む紫外線が好ましい。
使用する活性エネルギー線が偏光（直線偏光または部分偏光）している場合には、塗膜面に対して垂直方向から照射してもよく、プレチルト角付与の為に斜め方向から照射してもよい。一方、非偏光の活性エネルギー線を照射する場合には、塗膜面に対して斜め方向からの照射が好ましい。
活性エネルギー線の光源としては、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、Ｈｇ−Ｘｅランプ、エキシマーレーザー等を使用することができる。
前記の好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えば、フィルターや回折格子等と併用する手段により得ることができる。
活性エネルギー線の照射量は、１００〜５０，０００Ｊ／ｍ２の範囲に設定されればよく、好ましくは５００〜２０，０００Ｊ／ｍ２の範囲に、より好ましくは１，０００〜１０，０００Ｊ／ｍ２の範囲に設定されればよい。
本工程では、基板上に形成された塗膜に対して、偏光または非偏光の活性エネルギー線を照射することにより、塗膜に液晶配向能を付与して液晶配向膜を形成する。活性エネルギー線としては、例えば、１５０〜８００ｎｍの波長の光を含む紫外線、可視光線等を使用することができるが、２００〜４００ｎｍの波長の光を含む紫外線が好ましい。
使用する活性エネルギー線が偏光（直線偏光または部分偏光）している場合には、塗膜面に対して垂直方向から照射してもよく、プレチルト角付与の為に斜め方向から照射してもよい。一方、非偏光の活性エネルギー線を照射する場合には、塗膜面に対して斜め方向からの照射が好ましい。
活性エネルギー線の光源としては、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、Ｈｇ−Ｘｅランプ、エキシマーレーザー等を使用することができる。
前記の好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えば、フィルターや回折格子等と併用する手段により得ることができる。
活性エネルギー線の照射量は、１００〜５０，０００Ｊ／ｍ２の範囲に設定されればよく、好ましくは５００〜２０，０００Ｊ／ｍ２の範囲に、より好ましくは１，０００〜１０，０００Ｊ／ｍ２の範囲に設定されればよい。
本発明の液晶表示素子は、液晶配向膜が形成された基板を使用して、以下のように作製することができる。
まず、液晶配向膜が形成された一対の基板を準備し、この一対の基板間に液晶が狭持された構成の液晶セルを作製する。液晶セルを作製するには、例えば以下の２つの方法を挙げることができる。
第１の方法として、各基板の液晶配向膜が対向するように間隙（セルギャップ）を介して一対の基板を対向配置し、当該一対の基板の周辺部をシール剤を使用して貼り合わせ、基板表面およ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、注入孔を封止することにより、液晶セルを作製する方法を挙げることができる。
第２の方法として、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、次いで、液晶配向膜面上の所定位置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共に液晶を基板面に押し広げ、続いて、基板の全面、あるいはシール剤塗布部分のみに紫外光を照射してシール剤を硬化することにより、液晶セルを作製する方法を挙げることができる。この第２の方法は、ＯＤＦ（One Drop Fill）方式と呼ばれる手法である。
前記の何れの方法による場合でも、引き続き、液晶が等方相を呈する温度まで液晶セルを加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向状態を残存させないことが望ましい。
第１の方法として、各基板の液晶配向膜が対向するように間隙（セルギャップ）を介して一対の基板を対向配置し、当該一対の基板の周辺部をシール剤を使用して貼り合わせ、基板表面およ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、注入孔を封止することにより、液晶セルを作製する方法を挙げることができる。
第２の方法として、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、次いで、液晶配向膜面上の所定位置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共に液晶を基板面に押し広げ、続いて、基板の全面、あるいはシール剤塗布部分のみに紫外光を照射してシール剤を硬化することにより、液晶セルを作製する方法を挙げることができる。この第２の方法は、ＯＤＦ（One Drop Fill）方式と呼ばれる手法である。
前記の何れの方法による場合でも、引き続き、液晶が等方相を呈する温度まで液晶セルを加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向状態を残存させないことが望ましい。
そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を作製することができる。ここで、液晶配向膜が形成された一対の基板における、照射した直線偏光の偏光方向のなす角度およびそれぞれの基板と偏光板との角度を適当に調整することにより、所望の液晶表示素子を作製することができる。
前記シール剤としては、例えばスペーサーとしての酸化アルミニウム球および硬化剤を含有するエポキシ樹脂などを使用することができる。
前記シール剤としては、例えばスペーサーとしての酸化アルミニウム球および硬化剤を含有するエポキシ樹脂などを使用することができる。
前記液晶としては、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶などを使用することができる。
ＴＮ型液晶セルまたはＳＴＮ型液晶セルを作製する場合、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が好ましく、例えばビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などが使用される。
また、例えば、コレステリルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶；商品名「Ｃ−１５」、「ＣＢ−１５」（メルク社製）として販売されているカイラル剤；ｐ−デシロキシベンジリデン−ｐ−アミノ−２−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶を前記液晶に更に添加して使用してもよい。
一方、垂直配向型液晶セルを作製する場合には、負の誘電異方性を有するネマティック液晶が好ましく、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などを使用することができる。
ＴＮ型液晶セルまたはＳＴＮ型液晶セルを作製する場合、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が好ましく、例えばビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などが使用される。
また、例えば、コレステリルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶；商品名「Ｃ−１５」、「ＣＢ−１５」（メルク社製）として販売されているカイラル剤；ｐ−デシロキシベンジリデン−ｐ−アミノ−２−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶を前記液晶に更に添加して使用してもよい。
一方、垂直配向型液晶セルを作製する場合には、負の誘電異方性を有するネマティック液晶が好ましく、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などを使用することができる。
液晶セルの外側に使用する偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「Ｈ膜」と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板、またはＨ膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。このようにして作製された液晶表示素子は、表示特性、電気特性などの諸性能に優れるものである。
以下、本発明を実施例および比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例に使用したイミダゾールシラン化合物とポリアミック酸、ポリイミドの合成例を参考例１〜１０に示す。また、これらの参考例において使用した主な原料は以下のとおりである。
［主原料］
・１−（３−アミノプロピル）イミダゾール：東京化成工業社製
・１−（２−アミノエチル）−２−メチルイミダゾール：「Organic Syntheses, Vol 27, 18(1947)」に記載の方法に準拠して合成した。
・１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール：「特開２０１０−１２６４６４号公報」に記載の方法に準拠して合成した。
・１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール：同上
・１−（３−アミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール：同上
・１−（２−アミノエチル）−２−フェニルイミダゾール：同上
・１−（３−アミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール：同上
・１−［２−（メチルアミノ）エチル］−２−フェニルイミダゾール：「国際公開第２００５／１２３０６６号パンフレット」に記載の方法に準拠して合成した。
・３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン：モメンティブ社製
・２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物：東京化成工業社製
・１，４−ジアミノシクロヘキサン：東京化成工業社製
・１−（３−アミノプロピル）イミダゾール：東京化成工業社製
・１−（２−アミノエチル）−２−メチルイミダゾール：「Organic Syntheses, Vol 27, 18(1947)」に記載の方法に準拠して合成した。
・１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール：「特開２０１０−１２６４６４号公報」に記載の方法に準拠して合成した。
・１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール：同上
・１−（３−アミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール：同上
・１−（２−アミノエチル）−２−フェニルイミダゾール：同上
・１−（３−アミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール：同上
・１−［２−（メチルアミノ）エチル］−２−フェニルイミダゾール：「国際公開第２００５／１２３０６６号パンフレット」に記載の方法に準拠して合成した。
・３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン：モメンティブ社製
・２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物：東京化成工業社製
・１，４−ジアミノシクロヘキサン：東京化成工業社製
ポリイミドのイミド化率およびポリマー溶液の粘度は、以下の方法により測定した。
［ポリマーのイミド化率］
ポリイミドを含有する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、下式（１）によりイミド化率を算出した。
イミド化率（％）＝（１−Ａ１／Ａ２×α）×１００ （１）
（数式（１）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はポリマーの前駆体（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。）
［ポリマー溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）］
Ｅ型回転粘度計を使用して２５℃で測定した。
［ポリマーのイミド化率］
ポリイミドを含有する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、下式（１）によりイミド化率を算出した。
イミド化率（％）＝（１−Ａ１／Ａ２×α）×１００ （１）
（数式（１）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はポリマーの前駆体（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。）
［ポリマー溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）］
Ｅ型回転粘度計を使用して２５℃で測定した。
［参考例１］
＜１−［３−（イミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−１」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾール１．２６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに溶解させ、４０℃以下に保ちながら、３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン２．０６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を滴下した。
次いで、反応液を室温にて１時間撹拌し、続いて、揮発分を留去して、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−１）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．３１ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［３−（イミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−１」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾール１．２６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに溶解させ、４０℃以下に保ちながら、３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン２．０６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を滴下した。
次いで、反応液を室温にて１時間撹拌し、続いて、揮発分を留去して、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−１）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．３１ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例２］
＜１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−２」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（２−アミノエチル）−２−メチルイミダゾール１．２６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−２）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．３１ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［２−（２−メチルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−２」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（２−アミノエチル）−２−メチルイミダゾール１．２６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−２）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．３１ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例３］
＜１−［３−（２−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−３」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール１．４０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−３）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．４５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［３−（２−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−３」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール１．４０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−３）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．４５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例４］
＜１−［３−（２−エチル−４−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−４」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール１．６８ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−４）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．７３ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［３−（２−エチル−４−メチルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−４」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール１．６８ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−４）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．７３ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例５］
＜１−［３−（２−ウンデシルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−５」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール２．８０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−５）で示される標題のイミダゾールシラン化合物４．８５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［３−（２−ウンデシルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−５」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−ウンデシルイミダゾール２．８０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−５）で示される標題のイミダゾールシラン化合物４．８５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例６］
＜１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−６」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（２−アミノエチル）−２−フェニルイミダゾール１．８８ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−６）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．９３ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−６」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（２−アミノエチル）−２−フェニルイミダゾール１．８８ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−６）で示される標題のイミダゾールシラン化合物３．９３ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例７］
＜１−［３−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−７」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール２．０２ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−７）で示される標題のイミダゾールシラン化合物４．０７ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［３−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）プロピル］−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−７」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−（３−アミノプロピル）−２−フェニルイミダゾール２．０２ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−７）で示される標題のイミダゾールシラン化合物４．０７ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例８］
＜１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−１−メチル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−８」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−［２−（メチルアミノ）エチル］−２−フェニルイミダゾール２．０１ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−８）で示される標題のイミダゾールシラン化合物４．０７ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
＜１−［２−（２−フェニルイミダゾール−１−イル）エチル］−１−メチル−３−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ウレア（「ＩＭＺＳ−８」と略記する）の合成＞
１−（３−アミノプロピル）イミダゾールの代わりに、１−［２−（メチルアミノ）エチル］−２−フェニルイミダゾール２．０１ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を使用した以外は、参考例１と同様の操作を行って、淡黄色粘性液体として、化学式（Ｉ−８）で示される標題のイミダゾールシラン化合物４．０７ｇ（１０．０ｍｍｏｌ、収率：１００％）を得た。
［参考例９］
＜ポリアミック酸溶液の調製＞
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２．２４ｇ（０．０１モル）および、ジアミンとして、１，４−ジアミノシクロヘキサン１．１４ｇ（０．０１モル）を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２７．１ｇに溶解し、４０℃で３時間反応させることにより、ポリアミック酸（ＰＡ−１）を１５重量％含有する溶液３０．５ｇを調製した。このポリアミック酸溶液の粘度は６７ｍＰａ・ｓであった。
＜ポリアミック酸溶液の調製＞
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２．２４ｇ（０．０１モル）および、ジアミンとして、１，４−ジアミノシクロヘキサン１．１４ｇ（０．０１モル）を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２７．１ｇに溶解し、４０℃で３時間反応させることにより、ポリアミック酸（ＰＡ−１）を１５重量％含有する溶液３０．５ｇを調製した。このポリアミック酸溶液の粘度は６７ｍＰａ・ｓであった。
［参考例１０］
＜ポリイミド溶液の調製＞
参考例９において調製したポリアミック酸溶液に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１５．９ｇ、ピリジン０．８ｇおよび無水酢酸１．０ｇを添加して１２０℃において４時間撹拌下に脱水閉環してイミド化を行うことにより、ポリイミドを含有する溶液（ポリイミド溶液）を得た。この溶液に含有されるポリイミドのイミド化率は４４％であった。
＜ポリイミド溶液の調製＞
参考例９において調製したポリアミック酸溶液に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１５．９ｇ、ピリジン０．８ｇおよび無水酢酸１．０ｇを添加して１２０℃において４時間撹拌下に脱水閉環してイミド化を行うことにより、ポリイミドを含有する溶液（ポリイミド溶液）を得た。この溶液に含有されるポリイミドのイミド化率は４４％であった。
〔実施例１〕
参考例１０において調製したポリイミド溶液に、参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物を、ポリイミド溶液の不揮発分１００重量部に対して０．７５重量部、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１０．０重量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）およびブチルセロソルブを加えて、固形分濃度３．５重量％、溶剤組成がＮＭＰ／ブチルセロソルブ＝７０／３０（重量比）の溶液とし、孔径０．２μｍのフィルターで濾過することにより、イミダゾールシラン化合物とポリイミドを成分として含有する液晶配向剤を調製した。
参考例１０において調製したポリイミド溶液に、参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物を、ポリイミド溶液の不揮発分１００重量部に対して０．７５重量部、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１０．０重量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）およびブチルセロソルブを加えて、固形分濃度３．５重量％、溶剤組成がＮＭＰ／ブチルセロソルブ＝７０／３０（重量比）の溶液とし、孔径０．２μｍのフィルターで濾過することにより、イミダゾールシラン化合物とポリイミドを成分として含有する液晶配向剤を調製した。
厚さ１ｍｍのガラス基板の一面に、櫛歯状に設けられたＩＴＯ膜からなる透明導電膜上に、前記の液晶配向剤をスピンナーを使用して塗布し、１８０℃にて１時間乾燥することにより、乾燥膜厚０．０８μｍの塗膜を形成した。
この塗膜の表面を、ナイロン製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンを使用してラビング処理を行い、液晶配向膜とした（得られた基板を基板１とする）。
なお、ラビング処理条件は、ロールの回転数４００ｒｐｍ、ステージの移動速度３ｃｍ／秒、毛足押し込み長さ０.４ｍｍとした。
この塗膜の表面を、ナイロン製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンを使用してラビング処理を行い、液晶配向膜とした（得られた基板を基板１とする）。
なお、ラビング処理条件は、ロールの回転数４００ｒｐｍ、ステージの移動速度３ｃｍ／秒、毛足押し込み長さ０.４ｍｍとした。
厚さ１ｍｍのガラス基板の一面に、前述と同様にして、乾燥膜厚０．０８μｍの塗膜を形成した。この基板を倍率２０倍の顕微鏡にて観察したところ、印刷ムラおよびピンホールは見られず、印刷性は極めて良好であった（表１参照）。
この基板の塗膜の表面を、前述と同様にしてラビング処理を行い、液晶配向膜とした（得られた基板を基板２とする）。
基板１および基板２の各々の塗膜の表面の外縁部に、直径１７μｍの酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂系接着剤をスクリーン印刷法により塗布した後、各々の液晶配向膜におけるラビング方向が逆平行となるように、２枚の基板を間隙を介して対向配置し、外縁部同士を当接させて圧着し、接着剤を硬化させた。
基板１および基板２の各々の塗膜の表面の外縁部に、直径１７μｍの酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂系接着剤をスクリーン印刷法により塗布した後、各々の液晶配向膜におけるラビング方向が逆平行となるように、２枚の基板を間隙を介して対向配置し、外縁部同士を当接させて圧着し、接着剤を硬化させた。
続いて、液晶注入口より一対の基板間に、ネマティック型液晶（メルク社製、ＭＬＣ−２０１９）を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止し、基板の外側の両面に、偏光板の偏光方向が各々の基板の液晶配向膜のラビング方向と一致するように、偏光板を張り合わせ、液晶表示素子を作製した。
得られた液晶表示素子の電圧保持率を評価したところ、電圧保持率が９５％以上と良好な値を示し（表１参照）、電圧印加後のコントラストのムラや、表示欠損等は見られなかった。
得られた液晶表示素子の電圧保持率を評価したところ、電圧保持率が９５％以上と良好な値を示し（表１参照）、電圧印加後のコントラストのムラや、表示欠損等は見られなかった。
〔実施例２〜８〕
参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物の代わりに、参考例２〜８において合成した各イミダゾールシラン化合物を使用した以外は、実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し、実施例１と同様に、ガラス基板の一面に塗膜を形成して、印刷ムラおよびピンホールの有無を観察し、また、この基板を使用して液晶表示素子を作製し、電圧保持率を評価した。得られた試験結果は、表１に示したとおりであった。
参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物の代わりに、参考例２〜８において合成した各イミダゾールシラン化合物を使用した以外は、実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し、実施例１と同様に、ガラス基板の一面に塗膜を形成して、印刷ムラおよびピンホールの有無を観察し、また、この基板を使用して液晶表示素子を作製し、電圧保持率を評価した。得られた試験結果は、表１に示したとおりであった。
〔比較例１〕
参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物の代わりに、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＳ）を使用した以外は、実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し、実施例１と同様に、ガラス基板の一面に塗膜を形成して、印刷ムラおよびピンホールの有無を観察し、また、この基板を使用して液晶表示素子を作製し、電圧保持率を評価した。得られた試験結果は、表１に示したとおりであった。
参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物の代わりに、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＳ）を使用した以外は、実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し、実施例１と同様に、ガラス基板の一面に塗膜を形成して、印刷ムラおよびピンホールの有無を観察し、また、この基板を使用して液晶表示素子を作製し、電圧保持率を評価した。得られた試験結果は、表１に示したとおりであった。
〔比較例２〕
参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物を使用しない以外は、実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し、実施例１と同様に、ガラス基板の一面に塗膜を形成して、印刷ムラおよびピンホールの有無を観察し、また、この基板を使用して液晶表示素子を作製し、電圧保持率を評価した。得られた試験結果は、表１に示したとおりであった。
参考例１において合成したイミダゾールシラン化合物を使用しない以外は、実施例１と同様にして、液晶配向剤を調製し、実施例１と同様に、ガラス基板の一面に塗膜を形成して、印刷ムラおよびピンホールの有無を観察し、また、この基板を使用して液晶表示素子を作製し、電圧保持率を評価した。得られた試験結果は、表１に示したとおりであった。
Claims (3)
- 化学式（I）で示されるイミダゾールシラン化合物とポリマーを含有することを特徴とする液晶配向剤。
- ポリマーが、ポリアミック酸、ポリイミドおよびポリアミック酸エステルから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の液晶配向剤。
- 請求項１または請求項２に記載の液晶配向剤から形成される液晶配向膜を有することを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014233162A JP2016095478A (ja) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 液晶配向剤および液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2014233162A JP2016095478A (ja) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 液晶配向剤および液晶表示素子 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2016095478A true JP2016095478A (ja) | 2016-05-26 |
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ID=56071687
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| JP2014233162A Pending JP2016095478A (ja) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 液晶配向剤および液晶表示素子 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2016095478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112457867A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-09 | 深圳清荷科技有限公司 | 一种液晶膜材料、液晶取向剂、液晶取向膜及其制备方法和液晶显示元件 |
-
2014
- 2014-11-17 JP JP2014233162A patent/JP2016095478A/ja active Pending
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