JP2017214474A

JP2017214474A - 膜形成材料

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Publication number: JP2017214474A
Application number: JP2016108622A
Authority: JP
Inventors: 智也水森; Tomoya Mizumori; 萩池田; Shu Ikeda; 慶樹矢頭; Yoshiki Yato; 和義松岡; Kazuyoshi Matsuoka
Original assignee: Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-12-07
Also published as: WO2017209000A1

Abstract

【課題】ゼロ面アンカリング特性及び電圧保持性に優れた膜形成材料、当該膜形成材料からなる膜を有する液晶セル、及び当該膜形成材料からなる配向膜の提供。【解決手段】膜を形成するための材料であって、炭素数６〜２４のアルキル基を有する（メタ）アクリレート単位及び式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位を有するケイ素原子含有ポリマーを含有する、膜形成材料。（Ｒ1はＨ又はメチル基；Ｒ3はＣ３〜８のアルキレン基；Ｒ4は夫々独立にＣ１〜４のアルキル基）【選択図】なし

Description

本発明は、膜形成材料に関する。さらに詳しくは、本発明は、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性に優れた膜形成材料およびその製造方法、ならびに当該膜形成材料からなる膜が用いられた液晶セルおよび配向膜に関する。本発明の膜形成材料は、例えば、液晶セル、配向膜、液晶ディスプレイなどの表示装置などの用途に使用することが期待される。

液晶パネルは、一般に、透明な配向膜および液晶層を有し、液晶層は２枚の配向膜の間に挟まれている。従来、配向膜には、ポリイミド膜が広く使用されているが、当該配向膜が着色するため、透明性に劣ることから光効率が低く、液晶分子を配向させるためには高電圧を必要とするという欠点がある。

基板に対して水平方向に液晶分子を配向させるが、水平面内における液晶分子の配向強制力がない状態（以下、ゼロ面アンカリング状態という）を実現する方法として、基板上のポリマーブラシの形成が不要な部分にマスクを形成する工程と、該マスクが形成された基板を固定化膜形成用溶液に浸漬し、基板の露出部分に固定化膜を形成する工程と、該固定化膜が形成された基板をポリマーブラシ形成用溶液に浸漬し、該ポリマーブラシ形成用溶液に含まれるラジカル重合性モノマーのリビングラジカル重合反応により該固定化膜上にポリマーブラシを形成する工程と、該ポリマーブラシが形成された基板から該マスクを除去する工程とを含む液晶用配向膜の形成方法（例えば、特許文献１参照）、平坦化処理を施した基板にポリマーブラシを形成し、この基板間に液晶を挟持した液晶セルにおいて、前記ポリマーブラシと前記液晶との共存部のＴｇよりも高く、前記共存部の形状を自由に変動させ得る温度に加熱することを特徴とするゼロ面アンカリング液晶配向法（例えば、特許文献２参照）、平坦化処理を施した基板にポリマーブラシを形成し、この基板間に液晶を挟持した液晶セルにおいて、前記ポリマーブラシとしてガラス転移温度Ｔｇが−５℃以下である（メタ）アクリレートポリマーからなるポリマーブラシを用いるゼロ面アンカリング液晶配向法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。

しかし、前記方法は、いずれも、基板上に反応点を固定化し、当該反応点を起点としてモノマーを重合させることによってポリマーブラシを形成させており、当該方法によって得られたポリマーブラシを有する配向膜は、ゼロ面アンカリング特性（液晶が一定方向に配向しない性質）が充分でなく、さらに電圧保持性に劣るという欠点がある。

特開２０１１−０８１１７９号公報特開２０１３−２３１７５７号公報特開２０１４−２１５４２１号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性に優れた膜形成材料、当該膜形成材料からなる膜を有する液晶セル、および当該膜形成材料からなる配向膜を提供することを課題とする。

本発明は、
（１）膜を形成するための材料であって、式(I):

（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基、Ｒ²は炭素数６〜２４のアルキル基を示す）
で表わされる（メタ）アクリレート単位および式(II):

（式中、Ｒ¹は前記と同じ、Ｒ³は炭素数３〜８のアルキレン基、Ｒ⁴はそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基を示す）
で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位を有するケイ素原子含有ポリマーを含有することを特徴とする膜形成材料、
（２）前記（１）に記載の膜形成材料からなる膜を有する液晶セル、および
（３）前記（１）に記載の膜形成材料からなる配向膜
に関する。

本発明によれば、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性に優れた膜形成材料、当該膜形成材料からなる膜を有する液晶セルおよび当該膜形成材料からなる配向膜が提供される。

本発明の膜形成材料は、前記したように、膜を形成するための材料であり、式(I):

（式中、Ｒ¹は前記と同じ、Ｒ³は炭素数３〜８のアルキレン基、Ｒ⁴はそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基を示す）
で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位を有するケイ素原子含有ポリマーを含有することを特徴とする。

式(I)において、Ｒ¹は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は、炭素数６〜２４のアルキル基、好ましくは６〜１８のアルキル基である。炭素数６〜２４のアルキル基としては、例えば、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ノニル基、イソノニル基、ｎ−デシル基、イソデシル基、ｎ−ウンデシル基、イソウンデシル基、ｎ−ドデシル基、イソドデシル基、ｎ−トリデシル基、イソトリデシル基、ｎ−テトラデシル基、イソテトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、イソペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、イソヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、イソオクタデシル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアルキル基は、本発明の目的を阻害しない範囲内で置換基を有していてもよい。

式(II)において、Ｒ¹は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ³は、炭素数３〜８のアルキレン基であり、Ｒ⁴はそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基である。炭素数３〜８のアルキレン基としては、例えば、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、イソブチレン基、ｎ−ペンチレン基、イソペンチレン基、ｎ−ヘキシレン基、イソヘキシレン基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。炭素数１〜４のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

式(I)で表わされるアルキル（メタ）アクリレート単位と式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位とのモル比〔式(I)で表わされるアルキル（メタ）アクリレート単位／式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位〕は、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性を向上させる観点から、好ましくは５／９５以上、より好ましくは２０／８０以上、さらに好ましくは３５／６５以上、さらに一層好ましくは４０／６０以上であり、基材に対する密着性を向上させる観点から、好ましくは９５／５以下、より好ましくは９０／１０以下である。

ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量は、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性を向上させる観点から、好ましくは１万〜５０万、より好ましくは４万〜３５万である。なお、ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。

ケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性を向上させる観点から、好ましくは−６０〜４０℃、より好ましくは−６０〜３０℃である。なお、ケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。

式(I)で表わされるアルキル（メタ）アクリレート単位および式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位を有するケイ素原子含有ポリマーは、例えば、式(Ia):

（式中、Ｒ¹およびＲ²は前記と同じ）
で表わされるアルキル（メタ）アクリレートおよび式(IIa):

（式中、Ｒ¹、Ｒ³およびＲ⁴は前記と同じ）
で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレートを含有する単量体成分を重合させることによって容易に調製することができる。

なお、単量体成分は、本発明の目的が阻害されない範囲内で、アルキル（メタ）アクリレートおよびケイ素原子含有（メタ）アクリレート以外の他の単量体が含まれていてもよい。

他の単量体としては、例えば、スチレン、α−ヒドロキシスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸ネオペンチル、（メタ）アクリル酸エチルカルビトール、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸メトキシエチル、（メタ）アクリル酸メトキシブチル、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−オクチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、スチレン、イタコン酸メチル、イタコン酸エチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの他の単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

単量体成分を重合させる際には、重合開始剤を用いることが好ましい。重合開始剤としては、例えば、アゾイソブチロニトリル、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、アゾイソ酪酸メチル、アゾビスジメチルバレロニトリル、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ベンゾフェノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ベンゾケトン誘導体、フェニルチオエーテル誘導体、アジド誘導体、ジアゾ誘導体、ジスルフィド誘導体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

重合開始剤の量は、特に限定されないが、通常、単量体成分１００重量部あたり０．０１〜５重量部程度であることが好ましい。

単量体成分を重合させる方法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの重合法のなかでは、溶液重合法が好ましい。

単量体成分を溶液重合法によって重合させる場合には、例えば、単量体成分を溶媒に溶解させ、得られた溶液を攪拌しながら重合開始剤を当該溶液に添加することによって単量体成分を重合させることができるほか、重合開始剤を溶媒に溶解させ、得られた溶液を撹拌しながら単量体成分を当該溶液に添加することによって単量体成分を重合させることができる。

溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、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、シクロペンタノンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル系溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

溶媒の量は、通常、単量体成分を溶媒に溶解させることによって得られる溶液における単量体成分の濃度が１０〜８０重量％程度となるように調整することが好ましい。

単量体成分を重合させる際の重合温度、重合時間などの重合条件は、単量体成分に用いられている単量体の種類およびその使用量、重合開始剤の種類およびその使用量などに応じて適宜調整することが好ましい。

単量体成分を重合させるときの雰囲気は、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

重合反応の終了や反応系内における未反応モノマーの有無は、例えば、ガスクロマトグラフィーなどの一般的な分析方法で確認することができる。

以上のようにして単量体成分を重合させることにより、式(I)で表わされるアルキル（メタ）アクリレート単位および式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位を有するケイ素原子含有ポリマーを得ることができる。

本発明の膜形成材料は、前記ケイ素原子含有ポリマーを含有するものであり、当該ケイ素原子含有ポリマーを溶媒に溶解させた溶液として用いることが好ましい。

溶媒としては、前記溶液重合の際に用いられる溶媒を例示することができる。ケイ素原子含有ポリマーを溶媒に溶解させた溶液におけるケイ素原子含有ポリマーの濃度は、特に限定されないが、塗工性を向上させるとともに、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性に優れた膜を形成させる観点から、３〜２０質量％程度であることが好ましく、５〜１５質量％であることがより好ましい。

なお、本発明の膜形成材料には、必要により、光重合開始剤、界面活性剤などを配合してもよい。

本発明の液晶セルは、本発明の膜形成材料からなる膜を有することを特徴とする。本発明の液晶セルは、例えば、本発明の膜形成材料からなる膜を基材上に形成させることによって得ることができる。

基材としては、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラスなどのガラス基材、ポリイミド、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ三フッ化塩化エチレンなどの樹脂基材、鉄、アルミニウム、銅などの金属基材、それらの複合材料などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

膜形成材料を基材に塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、バーコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレーコーター法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

膜形成材料を基材に塗布した後、形成された被膜を乾燥させることにより、膜を形成させることができる。被膜を乾燥させる方法としては、例えば、室温中で放置することによって乾燥させる方法、熱風、赤外線、電気ヒーターなどで加熱することによって乾燥させる方法、減圧下で乾燥させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

乾燥後の膜の厚さは、通常、１０〜１００００ｎｍ、好ましくは１０〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜５００ｎｍである。

以上のようにして、膜形成材料からなる膜が基材上に形成されている液晶セルを得ることができる。

本発明の配向膜は、本発明の膜形成材料から形成されていることを特徴とする。本発明の配向膜は、例えば、本発明の膜形成材料からなる膜を形成させた後、乾燥させることによって得ることができる。

膜形成材料からなる配向膜を形成させる方法としては、例えば、スピンコート法、バーコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレーコーター法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

形成された膜を形成させる方法としては、例えば、室温中で放置することによって乾燥させる方法、熱風、赤外線、電気ヒーターなどで加熱することによって乾燥させる方法、減圧下で乾燥させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

配向膜の厚さは、通常、１０〜１００００ｎｍ、好ましくは１０〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜５００ｎｍである。

以上のようにして、本発明の膜形成材料を用いることにより、配向膜を得ることができる。

本発明の膜形成材料は、従来のように基材に単量体成分を塗布し、当該基板上で単量体成分を重合させるのではなく、基材に塗布したときに当該膜形成材料に含まれているケイ素原子含有ポリマーが基材に結合するものであり、ゼロ面アンカリング特性および電圧保持性に優れている。

したがって、本発明の膜形成材料は、液晶セル、配向膜、液晶ディスプレイなどの表示装置などの用途に使用することが期待される。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、ヘキシルアクリレート〔ＢＩＭＡＸ社製、商品名:ｈｅｘｙｌａｃｒｙｌａｔｅ〕４０.００ｇ、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン〔信越化学工業（株）製、商品名:ＫＢＭ−５０３〕７.０７ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン３１.３８ｇを添加した（ヘキシルアクリレートと３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランとのモル比：９０／１０）。

フラスコの内容物に窒素ガスを１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら当該内容物を１５分間均一な組成となるように撹拌した。フラスコに備え付けられている油浴により、フラスコの内容物を６５℃に昇温した後、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．１４ｇをフラスコ内に添加し、フラスコの内容物の温度を６５〜６７℃に保持しながら、４時間熟成させた。その後、フラスコの内容物を水浴にて３０℃に冷却することにより、ケイ素原子含有ポリマーの溶液を得た。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いてゲルパーミエイションクロマトグラフィー〔東ソー（株）製、カラム: 東ソー（株）製、商品名：ＴＳＫｇｅｌＧ５０００Ｈ、ＴＳＫｇｅｌＧ３０００Ｈ、移動相:テトラヒドロフラン、カラム流量:１．０ｍＬ／ｍｉｎ〕にて当該ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は１７３０００であった。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってケイ素原子含有ポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料をガラスプレート(縦:１００ｍｍ、横:１００ｍｍ、厚さ:１ｍｍ)上にフローコートし、１００℃の温度で４時間温風乾燥することにより、膜形成材料からなる膜を形成させた。

前記で得られた膜形成材料からなる膜のＤ６５光源における全光線透過率をヘーズメーター〔（株）村上色彩技術研究所製、品番：ＨＭ−１５０〕で測定したところ、光線透過率は９９％であった。

また、前記で得られた膜形成材料からなる膜７．６ｍｇを密封式アルミニウムパン内に入れて密封し、当該アルミニウムパンを示差走査熱量測定機で５℃／分の昇温速度で−５０℃から５０℃へ昇温し、５０℃の温度を１０分間保持し、１０℃／分の降温速度で５０℃から−５０℃まで降温し、−５０℃の温度を５分間保持する一連の操作を２回繰り返し、示差走査熱量（ＤＳＣ）曲線のベースラインがシフトした温度をガラス転移温度とした。その結果、前記で得られた膜形成材料に含まれているケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は−３℃であった。

前記で得られた膜形成材料３ｍＬを、電極を備えたガラスプレート(縦:１００ｍｍ、横:１００ｍｍ、厚さ:１ｍｍ)にスピンコーターを用い、１秒間で１０００ｒｐｍ／ｍｉｎまで加速した後、１０００ｒｐｍ／ｍｉｎを１０秒間保持し、１秒間で０ｒｐｍ／ｍｉｎまで減速することにより、膜形成材料からなる膜が形成した評価基板を得た。

前記で得られた評価基板を温風乾燥機内に入れ、１９０℃の温度で１５分間温風乾燥させ、室温まで冷却した後、シクロペンタノンに２分間浸漬し、純水でかけ流し洗浄をし、乾燥させることにより、膜形成材料からなる膜が形成された基板を得た。

次に、前記で得られた膜形成材料からなる膜が形成された基板を用いて電圧保持性（ＶＨＲ）およびゼロ面アンカリング特性を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表１に示す。

〔電圧保持性（ＶＨＲ）〕
膜形成材料からなる膜が形成された基板２枚を用い、当該２枚の基板間に液晶注入口が配設されるようにして各基板の一方表面の周囲にシール剤を塗布し、形成されたシール剤層同士を重ね合せて硬化させることにより、内部に空間を有する空セルを作製した。得られた空セルの液晶注入口にＰ型液晶を毛細管現象で注入することにより、液晶セルを作製した。この液晶セルに液晶物性評価装置〔（株）東陽テクニカ製、品番:６２５４Ｃ〕を用いてパルス電圧（５Ｖで６０マイクロ秒）を印加した。電圧降下を高速電圧計で印加停止後から１６．６ミリ秒間測定し、電圧曲線と時間の間の面積を求めた。

電圧保持性は、電圧を実測したときの面積を電圧が降下しなかったときの面積で除し、その値を百分率に換算することにより、電圧保持率を求め、以下の評価基準に基づいて評価した。
（電圧保持性の評価基準）
◎：電圧保持率が９８％以上
○：電圧保持率が９５％以上９８％未満
△：電圧保持率が９０％以上９５％未満
×：電圧保持率が９０％未満

〔ゼロ面アンカリング特性〕
前記で得られた液晶セルに磁場を印可することにより、初期配向を施した。ＬＣＤ評価装置を用いてこの液晶セルに電圧０〜１０Ｖを印可し、２０℃または４０℃での光透過率を測定した。

印可電圧と透過率の曲線から透過率が増加する時の電圧を閾値とし、その結果を基にしてアンカリングエネルギー（Ａ２）を算出し、以下の評価基準に基づいてゼロ面アンカリング特性を評価した。
（ゼロ面アンカリング特性の評価基準）
◎：アンカリングエネルギーが１０^-6Ｊ／ｍ²未満
○：アンカリングエネルギーが１０^-6Ｊ／ｍ²以上１０^-5Ｊ／ｍ²未満
△：アンカリングエネルギーが１０^-5Ｊ／ｍ²以上１０^-4Ｊ／ｍ²未満
×：アンカリングエネルギーが１０^-4Ｊ／ｍ²以上

実施例２
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、ヘキシルメタクリレート〔東京化成工業（株）製、商品名:ｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ〕４０．００ｇ、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン〔信越化学工業（株）製、商品名:ＫＢＭ−５０３〕６．４８ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン３０．９９ｇを添加した（ヘキシルメタクリレートと３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランとのモル比：９０／１０）。

フラスコの内容物に窒素ガスを１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら当該内容物を１５分間均一な組成となるように撹拌した。フラスコに備え付けられている油浴により、フラスコの内容物を６５℃に昇温した後、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．１３ｇをフラスコ内に添加し、フラスコの内容物の温度を６５〜６７℃に保持しながら、４時間熟成させた。その後、フラスコの内容物を水浴にて３０℃に冷却することにより、ケイ素原子含有ポリマーの溶液を得た。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いて実施例１と同様にして当該ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は１４５０００であった。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってケイ素原子含有ポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料を用いて被膜を形成させ、実施例１と同様にしてガラス転移温度を測定したところ、前記で得られた膜形成材料に含まれるケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は９℃であった。

前記で得られた膜形成材料３ｍＬを用い、実施例１と同様にして膜形成材料からなる膜が形成された基板を作製し、当該膜形成材料からなる膜が形成された基板を用いて電圧保持性（ＶＨＲ）およびゼロ面アンカリング特性を実施例１と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

実施例３
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、イソステアリルアクリレート〔大阪有機化学工業（株）製、商品名:ＩＳＴＡ〕１４．２１ｇ、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン〔信越化学工業（株）製、商品名:ＫＢＭ−５０３〕１．２１ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン１０．２８ｇを添加した（イソステアリルアクリレートと３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランとのモル比：９０／１０）。

フラスコの内容物に窒素ガスを１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら当該内容物を１５分間均一な組成となるように撹拌した。フラスコに備え付けられている油浴により、フラスコの内容物を６５℃に昇温した後、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．０２４ｇをフラスコ内に添加し、フラスコの内容物の温度を６５〜６７℃に保持しながら、４時間熟成させた。その後、フラスコの内容物を水浴にて３０℃に冷却することにより、ケイ素原子含有ポリマーの溶液を得た。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いて実施例１と同様にして当該ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は４３０００であった。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってケイ素原子含有ポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料を用いて被膜を形成させ、実施例１と同様にしてガラス転移温度を測定したところ、前記で得られた膜形成材料に含まれているケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は−４℃であった。

また、前記で得られた膜形成材料３ｍＬを用い、実施例１と同様にして膜形成材料からなる膜が形成された基板を作製し、当該膜形成材料からなる膜が形成された基板を用いて電圧保持性（ＶＨＲ）およびゼロ面アンカリング特性を実施例１と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

実施例４
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、ヘキシルアクリレート〔ＢＩＭＡＸ社製、商品名:ｈｅｘｙｌａｃｒｙｌａｔｅ〕３０．００ｇ、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン〔信越化学工業（株）製、商品名:ＫＢＭ−５０３〕２０．４４ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン３３．６３ｇを添加した（ヘキシルアクリレートと３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランとのモル比：７０／３０）。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いて実施例１と同様にして当該ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は２５７０００であった。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってケイ素原子含有ポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料を用いて実施例１と同様にして被膜を形成させ、ガラス転移温度を測定したところ、前記で得られた膜形成材料に含まれるケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は７℃であった。

また、前記で得られた膜形成材料３ｍＬを用い、実施例１と同様にしてケイ素原子含有ポリマーの被膜が形成された基板を作製し、当該膜形成材料からなる膜が形成された基板を用いて電圧保持性（ＶＨＲ）およびゼロ面アンカリング特性を実施例１と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

実施例５
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、ヘキシルアクリレート〔ＢＩＭＡＸ社製、商品名:ｈｅｘｙｌａｃｒｙｌａｔｅ〕２０．００ｇ、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン〔信越化学工業（株）製、商品名:ＫＢＭ−５０３〕３１．８０ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン３４．５３ｇを添加した（ヘキシルアクリレートと３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランとのモル比：５０／５０）。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いて実施例１と同様にして当該ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は３４３０００であった。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってケイ素原子含有ポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料を用いて被膜を形成させ、実施例１と同様にしてガラス転移温度を測定したところ、前記で得られた膜形成材料に含まれるケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は２５℃であった。

比較例１
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、ヘキシルアクリレート〔ＢＩＭＡＸ社製、商品名:ｈｅｘｙｌａｃｒｙｌａｔｅ〕５０．００ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン３３．３３ｇを添加した。

フラスコの内容物に窒素ガスを１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら当該内容物を１５分間均一な組成となるように撹拌した。フラスコに備え付けられている油浴により、フラスコの内容物を６５℃に昇温した後、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．１６ｇをフラスコ内に添加し、フラスコの内容物の温度を６５〜６７℃に保持しながら、４時間熟成させた。その後、フラスコの内容物を水浴にて３０℃に冷却することにより、ポリマーの溶液を得た。

前記で得られたポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いて実施例１と同様にして当該ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は１２５０００であった。

前記で得られたポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料を用いて実施例１と同様にして被膜を形成させ、ガラス転移温度を測定したところ、前記で得られた膜形成材料に含まれるポリマーのガラス転移温度は−５７℃であった。

比較例２
窒素ガス導入管、コンデンサーおよび攪拌機を備えた１００ｍＬ容のフラスコ内に、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン〔信越化学工業（株）製、商品名:ＫＢＭ−５０３〕５０．００ｇおよび溶媒としてシクロペンタノン３３．３３ｇを添加した。

フラスコの内容物に窒素ガスを１０ｍＬ／ｍｉｎの流量で吹き込みながら当該内容物を１５分間均一な組成となるように撹拌した。フラスコに備え付けられている油浴により、フラスコの内容物を６５℃に昇温した後、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．１０ｇをフラスコ内に添加し、フラスコの内容物の温度を６５〜６７℃に保持しながら、４時間熟成させた。その後、フラスコの内容物を水浴にて３０℃に冷却することにより、ケイ素原子含有ポリマーの溶液を得た。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液をテトラヒドロフランで０．４質量％となるように希釈し、得られた溶液を用いて実施例１と同様にして当該ケイ素原子含有ポリマーの重量平均分子量を４０℃で測定したところ、当該重量平均分子量は２７８０００であった。

前記で得られたケイ素原子含有ポリマーの溶液１０.００ｇにシクロペンタノン１１０.００ｇを添加し、十分に撹拌することによってケイ素原子含有ポリマーの濃度が５％である膜形成材料を調製した。前記膜形成材料を用いて実施例１と同様にしてガラス転移温度を測定したところ、前記で得られた膜形成材料に含まれるケイ素原子含有ポリマーのガラス転移温度は９℃であった。

前記で得られた膜形成材料３ｍＬを用い、実施例１と同様にしてケイ素原子含有ポリマーの被膜が形成された基板を作製し、当該膜形成材料からなる膜が形成された基板を用いて電圧保持性（ＶＨＲ）およびゼロ面アンカリング特性を実施例１と同様にして調べた。その結果を表１に示す。

表１に示された結果から、各実施例で得られた膜形成材料は、従来のアルキル（メタ）アクリレートポリマーが用いられている膜形成材料（比較例１）と対比して、電圧保持性およびゼロ面アンカリング特性の双方に優れていることがわかる。また、各実施例で得られた膜形成材料は、式(I)で表わされる（メタ）アクリレート単位および式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位の双方を有するケイ素原子含有ポリマーが用いられているので、式(I)で表わされる（メタ）アクリレート単位のみを有するポリマー（比較例１）および式(II)で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位のみを有するポリマー（比較例２）と対比して、電圧保持性およびゼロ面アンカリング特性の双方に優れていることがわかる。

実験例１
各実施例で得られた膜形成材料からなる膜を配向膜として用いたところ、当該膜は、いずれも配向膜として用いることができるものであることが確認された。

以上の結果から、本発明の膜形成材料は、例えば、液晶セル、配向膜、液晶ディスプレイなどの表示装置などの用途に使用することが期待されものであることがわかる。

Claims

膜を形成するための材料であって、式(I):

（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基、Ｒ²は炭素数６〜２４のアルキル基を示す）
で表わされる（メタ）アクリレート単位および式(II):

（式中、Ｒ¹は前記と同じ、Ｒ³は炭素数３〜８のアルキレン基、Ｒ⁴はそれぞれ独立して炭素数１〜４のアルキル基を示す）
で表わされるケイ素原子含有（メタ）アクリレート単位を有するケイ素原子含有ポリマーを含有することを特徴とする膜形成材料。
請求項１に記載の膜形成材料からなる膜を有する液晶セル。
請求項１に記載の膜形成材料からなる配向膜。