JP4957977B1 - 液晶配向層用組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 少ない紫外線照射量で配向の制御が可能な液晶配向性を有し、任意のプレチルト角を得ることができ、光安定性に優れた液晶の配向層用組成物及び溶剤等により浸食されない当該組成物を用いた光配向可能な液晶配向層を提供し、更に、当該液晶配向層を用いた液晶表示素子及び光学補償フィルム等の光学異方体を提供する。
【解決手段】 (a)光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーと、(b)光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとを含み、前記(a)及び(b)が異なった構造を有することを特徴とする液晶の配向層用組成物及び当該組成物を用いた液晶配向層を提供する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液晶を配向させるための材料に関するもので、液晶表示素子における液晶の配向層を製造するための材料、もしくは、液晶表示素子の光学補償等に使用する光学異方性フィルムに有用な光学異方体に関する。
液晶を配向させるための配向層は、液晶の配列の秩序を保ち液晶分子の有する屈折率異方性に基づく光学特性を発現するために重要なものであり、液晶表示素子を構成するために必須の構成部材である。液晶表示素子において、液晶の配向は、その表示特性に大きな影響を及ぼすことから種々の方式が検討されてきており、大きく分けて垂直配向型と水平配向型の二通りに分類できる。
垂直配向型の液晶層を用いた液晶表示装置(VAモード液晶表示装置と呼ばれることもある。)は、高コントラストなどの優れた表示特性から広くディスプレイに使用されている。しかし、その視野角特性は必ずしも十分とは言えず、改善のために様々な手法が検討されてきた。視野角特性の改善方法として、一つの画素中に各々配向方向の異なる複数の液晶ドメインを形成する(配向分割構造を導入する)マルチドメイン垂直配向方式(MVA方式)が一般化している。MVA方式においては、配向分割構造を形成するためには、液晶分子の傾斜配向を制御することが必要であり、その手法としては、電極に設けたスリット(開口部)あるいはリブ(突起構造)を設置する方法が用いられている。しかし、スリットやリブを用いると、従来のTNモードで用いられていた配向膜によってプレチルト方向を規定した場合と異なり、スリットやリブが線状であることから、液晶分子に対する配向規制力が画素内で不均一となるため、応答速度に分布が生じるといった問題がある。更に、スリットやリブを設けた領域の光の透過率が低下するので、表示輝度が低下するという問題もある。
傾斜配向を制御する別の方法として、光又は熱により重合可能なモノマーを液晶に混入しておき、電圧印加によって液晶分子が傾斜した状態でモノマーを重合させることで液晶分子の傾斜方向を記憶させるポリマー配向支持(PSA;Polymer Sustained Alignment)技術が開示されている(特許文献1参照)。この方法は、スリットやリブを設けた方法における、応答速度の分布や光透過率の低下の問題を解決し得るものである。しかし、この方法では液晶材料中にモノマーを混入することによる特性の変化、プロセス制御の難しさ、残存モノマーの悪影響等の問題点がある。
これらの問題を回避するためには、VAモード液晶表示装置についても、配向膜によって傾斜配向を制御することによって配向分割構造を形成することが好ましい。垂直配向膜に傾斜配向を制御する力を付与する方法としては、ラビング法があり、ポリイミド等からなる配向膜を基板上に塗布し、さらに配向膜をラビング布でこする事により配向方向およびプレチルト角の制御が行われる。しかし、ラビング法では精密な配向分割構造を形成することが困難であり、摩擦による静電気や不純物成分の発生という問題がある。
一方、水平配向型の液晶層を用いた液晶表示装置の一つとして、IPSモード液晶表示装置が挙げられる。IPSモード液晶表示装置は、コントラストや色味などの視野角依存性が小さく、その優れた表示特性から広くディスプレイに使用されている。IPSモードでは、黒表示における視野角依存性および色再現性を低減するためには、電極表面で1度以下の低プレチルト角であることが要求される。水平配向を達成する場合においても、一般的な配向方法としてラビング法が用いられている。しかし、ポリイミド配向膜のラビング処理によって水平配向処理を行うと、液晶分子に与えるプレチルト角は1度を超えてしまうため、表示特性が低下するといった問題がある。
こうした問題から、垂直配向型、水平配向型のいずれの配向方式においても、配向膜を用いた配向方向およびプレチルト角の制御は表示特性の向上のために重要である。配向膜により傾斜配向を制御する方法としては、ラビング処理によるものの他に、光配向法が知られている(特許文献2参照)。光配向法においては、光の照射パターンを変化させることにより精密な配向分割構造を容易に形成でき、ラビング処理と比較して、配向膜に対して非接触で処理を施すことができるので静電気や不純物の発生は起こりにくい。しかしながら、光配向膜には、少ない光の照射量で液晶の傾斜配向を制御する性能を発現し、かつ、アクティブマトリクス駆動においても使用できる信頼性等の諸特性が必要であり、これらを満たす液晶用光配向層が求められていた。
ところで、液晶表示素子における視野角特性を改善する方法として、光学補償フィルム、位相差フィルム等を用いて、液晶表示素子の正面方向と斜め方向に対する位相差を調整することにより、光が液晶表示素子を通過する際に発生する正面方向と斜め方向の位相差を解消する方法もまた広く用いられている。このような用途において、光学補償フィルムとしては延伸フィルムが広く用いられている。しかし、延伸フィルムは、延伸の方向が限定され、かつ、精密な位相差の制御が困難であることから、液晶テレビ等の普及に伴い、高度化する性能に対する要求には対応できない状況となっている。
一方、光学補償フィルムとして、重合性液晶組成物を配向させた後、重合させた光学異方体からなる光学異方性フィルムが用いられるようになったが、当該フィルムは、精密な位相差の制御が可能である点で延伸フィルムより優れた技術である。一般に、重合性液晶組成物を重合された光学異方体は、重合性液晶を配向させた状態で硬化させることにより得ることができ、この際重合性液晶を配向させるために液晶配向層が使用される。従来、液晶配向層としては、ラビング法により製造された液晶配向層が使用されてきた。しかし、ラビング法では機械的に擦ることによる高分子膜表面の微細な傷が、液晶配向欠陥の原因となったり、ラビング時の押し付け圧の不均一性などにより、配向ムラが生じたりすることで、液晶表示素子の精細度が低下するという問題、更には、摩擦による不純物が発生する問題もある。
又、近年、視野角制御に対する要求はより高度化しており、光学補償フィルムは、広波長帯域化や視野角安定性をより高精度化させることが求められている。例えば、光学異方性フィルムとして1/4波長板と1/2波長板との積層体、又は、A−プレートとC−プレートとの積層体のように、多様な特性を有する光学異方性フィルムが市場では求められている。しかし、このような複雑な構造を有する積層体を製造するためには、液晶配向層を作成後、重合性液晶層を硬化させる工程を繰り返す必要がある。この場合、液晶配向層の付与とラビングを繰り返さなくはならず、このような製造方法は装置が非常に大がかりとなり、連続的に作成することができない問題を有している。
このような問題を解決する方法としても、光配向法は、量産性に優れ、大型の基板にも対応できることから実用化が期待されている。
上記の液晶表示素子用もしくは光学異方体用の光配向層となり得る材料としては、アゾベンゼン誘導体のような光化学的に異性化可能な部位を有する化合物(特許文献3参照)が知られている。光配向層を用いる上で重要な特性として、どの程度の照射量の異方性を有する光で再配向するか(以下、感度と称す)が重要であり、アゾ基を有する化合物を用いた光配向層は、感度の点で優れ500mJ/cm程度の低照射量で液晶配向能力を示す。
しかし、アゾ基を有する化合物を使用した光配向層は低分子化合物であるため、液晶セル製造段階において、洗浄工程で洗い流されてしまう、シール剤等の接着部材で侵されるなどの問題が発生することがあった。又、光学異方体の製造において、光配向層と重合性液晶層の積層を繰り返すような積層された光学異方体を製造する場合、光配向層上に重合性液晶組成物溶液を塗布する工程や、重合性液晶層上に光配向膜用組成物溶液を塗布する工程を有するが、これらの塗布溶液に使用する溶剤等によって、既に作成後の液晶配向層や重合性液晶層が侵されることがあり、膜のはがれ、又は均一な光学特性が得られないことがあった。
又、光配向層となり得る材料としては、桂皮酸誘導体、クマリン誘導体、カルコン誘導体等の光化学的に架橋可能な部位を有する化合物やポリイミド誘導体等異方的な光分解を生じる化合物等が知られている(特許文献4、5及び6参照)。
しかし、桂皮酸誘導体等の光化学的に架橋可能な部位を有する化合物により構成された光配向層は、感度の点でアゾ基を有する化合物に劣り、光配向の際に強力な異方性を有する光照射が必要となり、装置が大がかりとなり実用化は容易なものでは無かった。
一方、光化学的に異性化可能な部位を有する骨格としてアゾ基を有し、光化学的に架橋可能な部位を有する骨格として桂皮酸骨格を有する骨格を有する高分子化合物は既に開示されている(特許文献7参照)。しかし、当該引用文献においては、当該高分子化合物を光学的非線形ポリマーとして用いており、光学異方体として使用することに関しての示唆は無く、具体的にどの様に使用し、どの様な特性を有するかについては明らかではなかった。
以上のように、高感度で、かつ、溶剤等により浸食されない光配向層用材料の開発が求められていた。
特開2003−149647号公報 特許2682771号 特開平5−232473号公報 特開平6−287453号公報 特開平10−310613号公報 特表2002−517605号公報 特表平6−509889号公報
本発明の課題は、前記の問題を解決するか又は悪化させることなく、特に、少ない紫外線照射量で配向の制御が可能な液晶配向性を有し、任意のプレチルト角を得ることができ、光安定性に優れた液晶の配向層用組成物及び溶剤等により浸食されない当該組成物を用いた光配向可能な液晶配向層を提供し、更に、当該液晶配向層を用いた液晶表示素子及び光学補償フィルム等の光学異方体を提供することにある。
本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、二つの特徴的構造を有するポリマーを用いて、前記課題を解決できる光配向可能な液晶配向層用組成物を見出し本願発明の完成に至った。
本発明は、(a)光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーと、(b)光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとを含み、(a)と(b)が同一の構造ではないことを特徴とする液晶の配向層用材料及び当該配向層用材料組成物を用いた、光配向可能な液晶配向層を提供する。
本発明の液晶の配向層用組成物は、少ない照射量の光学的に異方性を有する光により製造することができ、任意のプレチルト角を得ることができ、光安定性に優れ、溶剤等により浸食を受けにくい優れた特徴を有するものであるため、液晶表示素子における液晶の配向制御および光学異方体を用いた光学補償等に有用である。
本発明の液晶の配向層用組成物を用いた光学異方体の一例を示す断面図である。 本発明の液晶の配向層用組成物を用いた光学異方体の一例を示す断面図である。 本発明の液晶の配向層用組成物を用いた光学異方体の一例を示す断面図である。 プレチルト角の定義を示す図である。
1a、1b、1c、1d、1e 光学異方体層
2a、2b、2c、2d 光配向可能な液晶配向層
3a、3b、3c 基板
4 光学軸
5 光学軸の基板面への正射影
6 プレチルト角(θ)
本発明に用いる、液晶の配向層用組成物は、(a)光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーと、(b)光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとを含み、(a)と(b)が同一の構造ではないことを特徴とする。ここで、前記(a)は、その異性化可能な部位において光化学的に架橋反応を行うものであっても、行わないものであっても良いが、その異性化可能な部位において光化学的に架橋反応を行わないものが好ましい。また、本願発明に用いる、液晶の配向層用組成物は、少なくとも1種のさらなるモノマー又はポリマーを含んでも良く、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーを2種以上含んでも良く、光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーを2種以上含んでいても良い。 本願発明に用いる、液晶の配向層用組成物において、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーとして、下記一般式(Ia-1)〜(Id-2) 、(If-1)〜(Ii-3)及び(Im-1)〜(Ip-2)
Figure 0004957977
(式中、Maはポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Pは光化学的に異性化可能であり、かつ光化学的に架橋されない部位を表し、Vは側鎖末端を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、Saaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Ma、P及びV、は一般式(Ia-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、Saaa、D、Ma、P及びVは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMbは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Saa、Sb、Sbbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Va及びVbは側鎖末端を表し、D及びPは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、Pは、一般式(Ia-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mb及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Sb及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Saはスペーサー単位、Ma及びPは一般式(Ia-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、D、Ma及びPは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、D、Ma及びPは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMbは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びSbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)からなる群より選ばれるモノマーの硬化物を含むのが好ましい。
該光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーは、
下記一般式(Ia)〜(Id) 、(If)〜(Ii)及び(Im)〜(Ip)
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Pは光化学的に異性化可能であり、かつ光化学的に架橋されない部位を表し、Vは側鎖末端を表し、x及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、Saaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Ma、Md、P、V、x、w及びnは一般式(Ia)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、Saaa、D、Ma、Md、P、V、x、w及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mb及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mb及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Sa、Saa、Sb、Sbbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Va及びVbは側鎖末端を表し、x、y及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x<1かつ0<y<1かつ0≦w<1であり、D、P及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びnは、一般式(Ia)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mb、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mb、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、y、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<y<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa、Sb及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Saはスペーサー単位、Ma、Md、P、x、w及びnは一般式(Ia)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、D、Ma、Md、P、x、w及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Sa、Saa、D、Ma、Md、P、x、w及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mb及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mb及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、y及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<y<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa及びSbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)
からなる群より選ばれるポリマーを含むことが好ましい。
光配向可能な液晶配向層に含まれるポリマーにおいて、光化学的に異性化可能な部位を有する化合物としては、アゾ基を有する化合物であることが好ましい。光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーが、アゾ基を有するホモポリマーであることがより好ましい。 本発明に用いる、液晶の配向層用組成物において、光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとして、一般式(Ie-1)
Figure 0004957977
(式中、Maはポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ij-1)及び一般式(Ij-2)
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMcは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物、又は一般式(Iq-1)
Figure 0004957977
(式中、Maポリマーのモノマー単位を表し、Saはスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表す。)で表されるモノマーの硬化物を含むのが好ましい。
該光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーは、一般式(Ie)
Figure 0004957977
(式中、Ma及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表し、x及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)で表わされるポリマー、一般式(Ij)
Figure 0004957977
(式中、Ma、Mc及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表し、nは4〜1000000を表す。)で表されるポリマー、又は一般式(Iq)
Figure 0004957977
(式中、Ma,及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Saはスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、x及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)で示されるポリマーを含むことが好ましい。
また、一般式(Ik−1)
Figure 0004957977
(式中、Mcはポリマーのモノマー単位を表し、Scはスペーサー単位を表し、Vcは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物を含むことができる。
一般式(Ik)
Figure 0004957977
(式中、Mc及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Scはスペーサー単位を表し、Vcは側鎖末端を表し、z及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<z≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)で表されるポリマーを含むことができる。
一般式(Ia)〜(Ik)、(Im)〜(Iq)、(Ia-1)〜(Id-2) 、(If-1)〜(Ii-3)、(Ik-1)及び(Im-1)〜(Ip-2)において、光化学的に架橋可能な部位Dが、式(II-1)から式(II-8)
Figure 0004957977
(式中、破線はSa、Saa、Saaa、Sb、又はSbbへの結合を表し、それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい)からなる群より選ばれる何れかの基を有する化合物であることが好ましく、式(II-1)、(II-3)、(II-4)、(II-6)、(II-7)又は(II-8)がより好ましく、(II-6)、(II-7)又は(II-8)が特に好ましい。
光配向膜の熱安定性を改善するためには式(II-1)、(II-3)、(II-4)、(II-6)、(II-7)又は(II-8)が好ましい。又、より長波長の光で光配向を行うためには(II-1)、(II-2)又は(II-5)が好ましい。又、光配向膜をより少ない光照射量で配向させるためには式(II-3)、(II-4)、(II-6)、(II-7)又は(II-8)が好ましく、中でも(II-6)、(II-7)又は(II-8)が特に好ましい。
一般式(Ia)〜(Ik)、(Im)〜(Iq)、(Ia-1)〜(Ik-1) 及び(Im-1)〜(Iq-1)において、Ma、Mb及びMcが、それぞれ独立して式(III-1)から式(III-17)
Figure 0004957977
(式中、破線はSa、Sb又はScへの結合を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し、それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい)からなる群より選ばれる何れかの基を有する化合物であることが好ましく、式(III-1)、(III-2)、(III-3)、(III-4)、(III-6)、(III-7)、(III-8)、(III-9)、(III-10)、(III-11)、(III-13)、(III-16)又は(III-17)が好ましく、式(III-1)、(III-2)、(III-3)、(III-6)、(III-7)、(III-8)、(III-13)、(III-16)又は(III-17)がより好ましく、式(III-1)、(III-2)、(III-3)、(III-6)、(III-7)又は(III-13)が特に好ましい。
ポリマーの溶解性を改善するためには式(III-1)、(III-2)、(III-3)、(III-6)、(III-7)、(III-8)、(III-10)、(III-12)、(III-14)、(III-16)又は(III-17)が好ましく、中でも式(III-1)、(III-2)、(III-10)、(III-12)又は(III-17)が特に好ましい。又、重合速度を改善するためには式(III-3)、(III-8)、(III-10)、(III-12)、(III-13)、(III-14)、(III-15)、(III-16)又は(III-17)が好ましく、中でも式(III-3)、(III-8)、(III-10)、(III-12)又は(III-17)がより好ましい。又、ポリマーの分子量分布を狭くするためには式(III-2)、(III-10)、(III-11)又は(III-12)が好ましい。又、配向の安定性を改善するためには式(III-2)、(III-4)、(III-5)、(III-7)、(III-9)、(III-13)、(III-14)又は(III-15)が好ましい。又、基板への密着性を改善するためには式(III-1)、(III-6)、(III-7)、(III-8)、(III-9)、(III-10)、(III-12)、(III-13)又は(III-17)が好ましく、中でも式(III-6)、(III-7)、(III-8)又は(III-13)が特に好ましい。
モノマー単位Mdは、モノマー単位Ma、Mb及びMcと同一であっても異なっていても良く、特に限定なく公知のモノマー単位を使用することができる。また、ポリマー中のモノマー単位Ma、Mb、Mc及びMdの並びの順序及びランダムネスに特に制限はない。また、モノマー単位Mdとして、1種類のモノマー単位あるいは2種以上のモノマー単位を組み合わせて用いることができるが、(a)光化学的に異性化可能であり、かつ光化学的に架橋されない部位、(b)光化学的に架橋可能な部位、及び(c)垂直配向を安定化する部位を、それぞれの部位が発現する効果を妨げない程度に使用することが望ましい。モノマー単位Mdとしては、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸誘導体類、シロキサン類又はエポキシド類であることが好ましく、あるいは、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、2−クロロアクリロイルオキシ基、2−フェニルアクリロイルオキシ基、2−フェニルオキシアクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、2−クロロメタクリルアミド基、2−フェニルアクリルアミド基、ビニルオキシ基、スチリル基、ビニルオキシカルボニル基、マレイミド基、マレイン酸エステル類、フマル酸エステル類、シロキサン類、ビニル基、エポキシ基があげられる。具体的には、式(MdIII-1)から式(MdIII-17)で表されるモノマー単位を用いることができる。
Figure 0004957977
(式中、破線は、一価の有機基への結合を表わし、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し、それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい。)
一価の有機基としては、水素、炭素原子数1から12のアルキル基(該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく、また該アルキル基中の1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は、-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い。)を例示することができる。また、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−イル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基(それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい)を例示することができる。
一般式(Ia)〜(Ik)、(Im)〜(Iq)、(Ia-1)〜(Ik-1) 及び(Im-1)〜(Iq-1)において、Sa、Saa、Saaa、Sb、Sbb及びScが、それぞれ下記一般式(IV)
Figure 0004957977
(式中、破線はMa、Mb、Mc、P、V、Va、Vb、Vc又はDへの結合を表し;
Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立的に単結合、−(CH)u−、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−又は−C≡C−を表し、uは1〜20を表し、ここでアルキル基の非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH3)−O−Si(CH―、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
A1及びA2は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−イル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
p及びqは、0又は1を表す。)
で表される構造であることが好ましく、Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜12を表し、非隣接のCH基の一つ以上は独立して、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−又は−O−CO−O−を表し、Rは水素、メチル基又はエチル基を表す。)、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−が好ましく、A1及びA2は、それぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていることが好ましく、Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜10を表し、非隣接のCH基の一つ以上は独立して、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−CH=CH−又は−C≡C−を表し、Rは水素、メチル基又はエチル基を表す。)、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、又は−C≡C−がより好ましく、A1及びA2は、それぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、2,6−ナフチレン基、又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていることがより好ましく、Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜6を表し、非隣接のCH基の一つ以上は独立して、−O−、−CO−O−、−O−CO−、−CH=CH−又は−C≡C−を表す。)、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、又は−C≡C−が特に好ましく、A1及びA2は、それぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、2,6−ナフチレン基、又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていることが特に好ましい。
一般式(IV)は、液晶配向性を改善するためにはZ1、Z2及びZ3はそれぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜8を表し、非隣接のCH基の一つ又は二つは独立して、−O−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH―、−CH=CH−、−C≡C−を表す。)、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−が好ましく、A1及びA2は、それぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。又、配向の熱安定性を改善するためにはZ1、Z2及びZ3はそれぞれ独立して−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、又は−O−CO−O−が好ましく、A1及びA2は、それぞれ独立して1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。又、ポリマーの溶解性を改善するためにはそれぞれ独立してZ1、Z2及びZ3は−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−、−NR−又は−CO−が好ましく、A1及びA2は、それぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基又は2,5−フラニレン基が好ましい。
一般式(IV)には多くの化合物が含まれるが、具体的には以下の式(S-a-1)〜式(S-ad-9)
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
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Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
で表される化合物が特に好ましい。
これらの中でも、式(S-a-6)〜(S-a-16)、式(S-b-3)〜(S-b-10)、式(S-c-3)〜(S-c-10)、式(S-d-3)〜(S-d-12)、式(S-k-4)〜(S-k-7)、式(S-l-13)〜(S-l-17)、式(S-o-3)〜(S-o-14)、式(S-p-2)〜(S-p-13)、式(S-s-1)〜(S-s-8)、式(S-t-1)〜(S-t-8)、式(S-y-1)〜(S-y-9)及び式(S-aa-1)〜(S-aa-9)で表される化合物がさらに好ましい。
一般式(Ia)〜(Ik)、(Im)〜(Iq)、(Ia-1)〜(Ik-1) 及び(Im-1)〜(Iq-1)において、V、Va、Vb及びVcが、下記一般式(V),
Figure 0004957977
(式中、破線はSc、Saa、Sbb又はSaaaへの結合を表し;
Z4、Z5、Z6及びZ7は、それぞれ独立的に単結合、−(CH)u−、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−又は−C≡C−を表し、uは1〜20を表し、ここでアルキル基の非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
A3、A4、A5及びA6は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−イル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
r、s、t及びwは、0又は1を表し;
R2は、水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜20のアルキル基(適宜フッ素置換されていてもよく、また適宜1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い)を表す。)
で表される構造であることが好ましい。
Z4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜12を表し、非隣接のCH基の一つ以上は独立して、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−又は−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素、メチル基又はエチル基を表す。)、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−が好ましく、
A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていることが好ましく、
r、s、t及びuはr+s+t+uが0以上3以下であることが好ましく、
R2は水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜18のアルキル基(該アルキル基中の1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い。)で表される構造であることが好ましい。
液晶配向性を改善するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜8を表し、非隣接のCH基の一つ又は二つは独立して、−O−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH―、−CH=CH−、−C≡C−を表す。)、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。
又、配向の熱安定性を改善するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、又は−O−CO−O−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立して1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。又、ポリマーの溶解性を改善するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−、−NR−又は−CO−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基又は2,5−フラニレン基が好ましい。
又、80度以上のプレチルト角を付与するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−及び−C≡C−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基及び1,4−フェニレン基が好ましく、R2は炭素数1から10までのアルキル基、アルコキシ基、フッ素、トリフルオロメチル基及びトリフルオロメトキシ基が好ましい。
一般式(V)には多くの化合物が含まれるが、具体的には以下の式(V-a-1)〜式(V-q-10)
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
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Figure 0004957977
Figure 0004957977
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Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
で表される化合物が特に好ましい。
中でも式(V-a-1)〜(V-a-15)、式(V-b-11)〜(V-b-15)、式(V-c-1)〜(V-c-11)、式(V-d-10)〜(V-d-15)、式(V-f-1)〜(V-f-10)、式(V-g-1)〜(V-g-10)、式(V-h-1)〜(V-h-10)、式(V-j-1)〜(V-j-9)、式(V-l-1)〜(V-l-11)又は式(V-m-1)〜(V-m-11)がさらに好ましい。
一般式(Ia)〜(Ik)、(Im)〜(Iq)、(Ia-1)〜(Ik-1) 及び(Im-1)〜(Iq-1)において、Pが、下記一般式(VI)
Figure 0004957977
(式中、破線はSa、Sb、Saa、及びSaaaへの結合を表すが、一方の破線のみで結合している場合はもう一方の破線は水素原子に結合しており;
A1、A2、A3、A4及びA5は、それぞれ独立的に1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、メトキシ基、ニトロ基、−NRによって、又は1〜10個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐アルキル残基によって1置換又は多置換されており、アルキル残基は非置換であるか、フッ素によって1置換又は多置換され、ここで非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、R、R及びRは、独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
p、q、r、s及びtは、それぞれ独立的に0又は1を表すが、0<q+r+s+tを表す。)
で表される構造であることが好ましく、A1、A2、A3、A4及びA5は、それぞれ独立して1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか、又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基で置換されていることが好ましく、A1、A2、A3、A4及びA5は、それぞれ独立して2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか、又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基で置換されていることがより好ましく、q+r+s+tは1以上2以下がより好ましく、A1、A2、A3、A4及びA5は、それぞれ独立して2,6−ナフチレン基、又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか、又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基、メトキシ基で置換されていることが特に好ましく、p及びq+r+s+tは1であることが特に好ましい。
液晶配向性を改善するためにはA1、A2、A3、A4及びA5はそれぞれ独立してピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基が好ましい。又、ポリマーの溶解性を改善するためには、A1、A2、A3、A4及びA5はそれぞれ独立して1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−チオフェニレン基又は2,5−フラニレン基が好ましい。又、液晶を配向させるために必要な光照射量を少なくするためにはA1、A2、A3、A4及びA5はピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましく、q+r+s+tは1から2が好ましい。又、より長波長での光配向を行うためにはA1、A2、A3、A4及びA5はピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−フラニレン基が好ましく、q+r+s+tは1から3が好ましい。
一般式(VI)には多くの化合物が含まれるが、具体的には以下の式(P-a-1)〜式(P-e-7)
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
で表される化合物が特に好ましい。
中でも式(P-a-1)〜(P-a-9)、式(P-b-1)〜(P-b-8)、式(P-c-1)又は式(P-e-5)で表される化合物がさらに好ましい。
一般式(Ia)〜(Ik)、(Im)〜(Iq)、(Ia-1)〜(Ik-1) 及び(Im-1)〜(Iq-1)において、Dが、下記一般式(VII)
Figure 0004957977
(式中、破線はSa、Saa、Saaa、Sb及びSbbへの結合を表すが、一方の破線のみで結合している場合はもう一方の破線は水素原子に結合しており;
7は、それぞれ独立的に1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
X及びYは、それぞれ独立的に水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜20のアルキル基(適宜フッ素置換されていてもよく、また適宜1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い)を表し;
Zは、単結合、-O-又は-NR1-(式中、R1は水素、適宜フッ素又は塩素で置換されていても良い直鎖又は分岐した炭素数1〜20のアルキル基又は適宜フッ素、塩素、アルキル基又はアルコキシ基で置換されていても良い3〜8の環員数を有するシクロアルキル基である)を表し;
rは、0、1又は2を表す。)
で表される構造であることが好ましく、配向の熱安定性を改善するためにはZは-NR1-が好ましい。又、液晶配向性を改善するためにはA7はピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基が好ましい。又、ポリマーの溶解性を改善するためにはA7は1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−チオフェニレン基又は2,5−フラニレン基が好ましい。又、液晶を配向させるために必要な光照射量を少なくするためにはA7はピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましく、Zは単結合又は-O-が好ましい。又、より長波長での光配向を行うためにはA7はピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−フラニレン基が好ましく、X及びYはフッ素原子、塩素原子又はシアノ基が好ましい。
一般式(VII)には非常に多くの化合物が含まれるが、以下の式(D-a-1)〜式(D-d-7)
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
で表される化合物が特に好ましい。
中でも式(D-a-1)〜(D-a-10)又は式(D-b-1)〜(D-b-10)で表される化合物がさらに好ましい。
本発明の液晶配向層用組成物は、(c)少なくとも1種のさらなる物質として、垂直配向を安定化する化合物を含むことが好ましい。該垂直配向を安定化する化合物としては、前記一般式(V),
Figure 0004957977
(式中、破線はSc、Saa、Sbb又はSaaaへの結合を表し;
Z4、Z5、Z6及びZ7は、それぞれ独立的に単結合、−(CH)u−、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−又は−C≡C−を表し、uは1〜20を表し、ここでアルキル基の非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
A3、A4、A5及びA6は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−イル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
r、s、t及びwは、0又は1を表し;
R2は、水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜20のアルキル基(適宜フッ素置換されていてもよく、また適宜1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い)を表す。)
で表される構造を必須成分として有する化合物であることが好ましい。
一般式(V)におけるZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜12を表し、非隣接のCH基の一つ以上は独立して、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−又は−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素、メチル基又はエチル基を表す。)、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−又は−C≡C−が好ましく、
A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていることが好ましく、
r、s、t及びuはr+s+t+uが0以上3以下であることが好ましく、
R2は水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜18のアルキル基(該アルキル基中の1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い。)で表される構造であることが好ましい。
液晶配向性を改善するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して単結合、−(CH)u−(式中、uは1〜8を表し、非隣接のCH基の一つ又は二つは独立して、−O−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH―、−CH=CH−、−C≡C−を表す。)、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。
又、配向の熱安定性を改善するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、又は−O−CO−O−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立して1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。又、ポリマーの溶解性を改善するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して−OCH−、−CHO−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−、−NR−又は−CO−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基又は2,5−フラニレン基が好ましい。
又、80度以上のプレチルト角を付与するためにはZ4、Z5、Z6及びZ7はそれぞれ独立して単結合、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−及び−C≡C−が好ましく、A3、A4、A5及びA6はそれぞれ独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基及び1,4−フェニレン基が好ましく、R2は炭素数1から10までのアルキル基、アルコキシ基、フッ素、トリフルオロメチル基及びトリフルオロメトキシ基が好ましい。
一般式(V)には多くの化合物が含まれるが、具体的には以下の式(V-a-1)〜式(V-q-10)
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
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Figure 0004957977
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Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
で表される化合物が特に好ましい。
中でも式(V-a-1)〜(V-a-15)、式(V-b-11)〜(V-b-15)、式(V-c-1)〜(V-c-11)、式(V-d-10)〜(V-d-15)、式(V-f-1)〜(V-f-10)、式(V-g-1)〜(V-g-10)、式(V-h-1)〜(V-h-10)、式(V-j-1)〜(V-j-9)、式(V-l-1)〜(V-l-11)又は式(V-m-1)〜(V-m-11)がさらに好ましい。
[配向層用ポリマーの調製]
本発明の前記液晶配向層用組成物におけるポリマー同士の混合割合は、ポリマー中の光化学的に架橋可能な部位100倍モルに対して、ポリマー中の光化学的に異性化可能な部位が0.1〜30倍モルであることが好ましい。又、ポリマー中の光化学的に架橋可能な部位100倍モルに対して、ポリマー中の光化学的に異性化可能な部位が2〜10倍モルであることがさらに好ましい。又、これらの化合物は液晶性化合物であることが好ましい。
本発明における前記液晶配向層用組成物に含まれるポリマーを調製する際には、重合官能基の重合様式に合わせて任意的に重合開始剤を用いることができ、重合開始剤の例は、高分子の合成と反応(高分子学会編、共立出版)などに公知である。ラジカル重合における熱重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、過酸化ベンゾイルなどの過酸化物が例として挙げられる。光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、キサントン、チオキサントンなどの芳香族ケトン化合物、2−エチルアントラキノンなどのキノン化合物、アセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシー2−フェニルアセトフェノンなどのアセトフェノン化合物、ベンジル、メチルベンゾイルホルメートなどのジケトン化合物、1−フェニルー1,2−プロパンジオンー2−(o-ベンゾイル)オキシムなどのアシルオキシムエステル化合物、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなどのアシルホスフィンオキシド化合物、テトラメチルチウラム、ジチオカーバメートなどのイオウ化合物、過酸化ベンゾイルなどの有機化酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物が例として挙げられる。又、カチオン重合における熱重合開始剤としては、芳香族スルホニウム塩化合物などが挙げられる。又、光重合開始剤としては、有機スルホニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物、フォスフォニウム化合物などが挙げられる。前記重合開始剤の添加量は、前記組成物中、0.1〜10質量%であるのが好ましく、0.1〜6質量%であることがより好ましく、0.1〜3質量%であることがさらに好ましい。又、ポリシロキサン化合物のように、ポリマー主鎖への付加反応により、目的とするポリマーを合成することも出来る。
本発明における前記ポリマーは、あらかじめガラス製、ステンレス製などの反応容器中で重合反応を行った後、生成したポリマーを精製することで得られる。重合反応は、原料となるモノマーを溶媒中に溶解させて行うこともでき、好ましい溶媒の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、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ジメチルエーテル、2−ブタノン、アセトン、テトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、N−メチル−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられ、又、二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。又、本発明における前記ポリマーは、モノマー組成物を溶媒中に溶解させ、基板上に塗布して溶媒を乾燥除去した後、加熱又は光照射により重合反応を行って得ることもできる。
[配向層の形成方法]
本発明における前記ポリマーに対し、光照射を行うことによって、液晶分子に対する配向制御能力の付与および配向の熱及び光に対する安定性の付与が可能である。本発明の光配向膜の製造方法の例としては、前記ポリマーを溶媒に溶解させ、基板上に塗布した後、塗膜を光照射して配向制御能力を発現させて配向膜とする方法が挙げられる。ポリマーを溶解させるために使用する溶媒は、本発明のポリマーおよび任意的に使用される他の成分を溶解し、これらと反応しないものが好ましく、例えば、1,1,2−トリクロロエタン、N−メチルピロリドン、ブトキシエタノール、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、フェノキシエタノール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどが挙げられ、二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
又、本発明の光配向膜の製造方法としては、モノマー組成物を溶媒に溶解させ、基板上に塗布した後、塗膜を加熱又は光照射して各々のポリマーを重合することでポリマー組成物とし、このポリマー組成物に光照射して配向制御能力を発現させ、配向膜とする方法を挙げることもできる。又、基板上でポリマーを調製した上で、さらにポリマーを加えることでポリマー組成物を調製してもよい。前記モノマー組成物を溶解させるために使用する溶媒としては、前期ポリマーを溶解させるために使用する溶媒と同様の溶媒を用いることができる。又、光照射によりポリマーの調製と配向制御能力の発現を同時に行ってもよく、又、加熱と光照射の併用、波長の異なる2種類以上の光の併用などの方法によりポリマーの調製と配向制御能力の発現を別々に行ってもよい。さらに、前記光配向膜の製造方法のいずれの場合においても、あらかじめ配向膜を形成した基板上にさらに光配向膜を製造することで、本発明の前記ポリマー組成物よる配向方向および配向角度の制御能力を基板に対して付与することもできる。
前記基板の材料としては、例えば、ガラス、シリコン、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、ポリカーボネート及びトリアセチルセルロースなどが挙げられる。液晶表示素子に用いる場合、これらの基板には、Cr、Al、In−SnOからなるITO膜、SnOからなるNESA膜などの電極層が設けられていてもよく、これらの電極層のパターニングには、フォト・エッチング法や電極層を形成する際にマスクを用いる方法等が用いられる。さらに、カラーフィルタ層などが形成されていてもよい。本発明における前記ポリマー組成物の溶液を基板上に塗布する方法としては、例えばスピンコーティング、ダイコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、インクジェット印刷などの方法が挙げられる。塗布する際の溶液の固形分濃度は、0.5〜10重量%が好ましく、基板上に溶液を塗布する方法、粘性、揮発性等を考慮してこの範囲より選択することがさらに好ましい。又、塗布後に該塗布面を加熱する事により、溶媒を除去するのが好ましく、乾燥条件は、好ましくは50〜300℃、より好ましくは80〜200℃において、好ましくは5〜200分、より好ましくは10〜100分である。
又、本発明における前記モノマー組成物を用いた場合、上記加熱工程で熱重合を行い、基板上でポリマーを調製することもでき、この場合は組成物中に重合開始剤を含有させておくことが好ましい。あるいは、上記加熱工程で溶媒を除去した後に、非偏光を照射して光重合によりポリマーを調製することもでき、又、熱重合と光重合を併用することもできる。
基板上で、熱重合で前記ポリマーを調製する場合、加熱温度は、重合が進行するのに十分であれば特に制限されないが、一般的には、50〜250℃程度であり、70〜200℃程度であることがさらに好ましい。又、組成物中に重合開始剤を添加しても添加しなくてもよい。
基板上で、光重合で前記ポリマーを調製する際、光照射には非偏光の紫外線を用いることが好ましい。又、前記組成物には重合開始剤を含有させておくことが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜8J/cm2であることが好ましく、40mJ/cm2〜5J/cm2であることがさらに好ましい。照度は10〜1000mW/cm2であることが好ましく、20〜500mW/cm2であることがより好ましい。照射波長としては250〜450nmにピークを有することが好ましい。
次いで、前記方法により形成した前記塗膜に、塗膜面法線方向からの直線偏光照射、斜め方向からの非偏光又は直線偏光照射により、光異性化反応及び光架橋反応を行うことで配向制御能を発現させることができ、又、これらの照射方法を組み合わせてもよい。所望のプレチルト角を付与するためには斜め方向からの直線偏光照射が好ましい。なお、本発明において、斜め方向からの照射とは、光の照射方向と基板面とがなす角度が1度以上89度以下の場合であるとする。垂直配向用の配向膜として用いる場合、一般的には、プレチルト角は70〜89.8°であるのが好ましい。また、水平配向用の配向膜として用いる場合、一般的には、プレチルト角は0〜20°であるのが好ましい。
照射する光は、例えば150nm〜800nmの波長の光を含む紫外線および可視光線を用いることができるが、270nmから450nmの紫外線が特に好ましい。光源としては、例えば、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどが挙げられる。これらの光源からの光に対して、偏光フィルターや偏光プリズムを用いることで直線偏光が得られる。又、このような光源から得た紫外光及び可視光は、干渉フィルターや色フィルターなどを用いて、照射する波長範囲を制限してもよい。又、照射エネルギーは、15mJ/cm2〜500mJ/cm2であることが好ましく、20mJ/cm2〜300mJ/cm2であることがさらに好ましい。照度は15〜500mW/cm2であることがより好ましく、20mJ/cm2〜300mW/cm2であることがさらに好ましい。
形成される光配向膜の膜厚は、10〜250nm程度が好ましく、10〜100nm程度がより好ましい。
本発明において、光学軸とは、液晶表示素子もしくは光学異方体において、屈折率が一定になり、偏光していない光を入射しても複屈折が発生せず通常光線と異常光線が一致する、あるいはずれが最小となる方向のことであるとする。本発明において、配向とは、液晶表示素子の液晶セル中にある液晶分子、もしくは、光学異方体を形成する重合性液晶分子が一定の方向を向いている時の向きのことであり、棒状の液晶分子の場合は分子長軸が取る向きのこととし、円盤状の液晶分子の場合は円盤面に対する方線方向とする。本発明において、プレチルト角とは、液晶分子もしくは重合性液晶分子の配向方向と基板面が成す角度のことであるとする。本発明において、重合性液晶とは、液晶相を示し、かつ重合可能な化学構造を含む化合物のことであるとする。本発明において、ホモジニアス配向とは、プレチルト角が0度以上20度以下となっている配向のことであるとする。本発明において、ホメオトロピック配向とは、プレチルト角が70度以上90度以下となっている配向のことであるとする。光学軸が基板面に対して成す角とプレチルト角は一致していても一致していなくても良い。
[液晶表示素子の製造方法]
上記の方法で形成された配向膜を用いて、例えば以下のようにして、一対の基板間に液晶組成物を挟持する液晶セル及びこれを用いた液晶表示素子を製造することができる。
本発明における上記配向膜が形成された基板を2枚準備し、この2枚の基板間に液晶を配置することで液晶セルを製造することができる。又、2枚の基板のうち1枚のみに上記配向膜が形成されていてもよい。
液晶セルの製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、それぞれの配向膜が対向するように2枚の基板を配置し、2枚の基板の間に一定の間隙(セルギャップ)を保った状態で周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、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、液晶セルを製造することができる。
又、液晶セルはODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法でも製造することができる。手順としては、例えば、配向膜を形成した基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、さらに配向膜面上に液晶を滴下した後、配向膜が対向するようにもう1枚の基板を貼り合わせ、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ことができる。
いずれの方法により液晶セルを製造する場合でも、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、注入時の流動配向を除去することが望ましい。
前記シール剤としては、例えばエポキシ樹脂等を用いることができる。又、前記セルギャップを一定に保つためには、2枚の基板を張り合わせるのに先立って、スペーサーとしてシリカゲル、アルミナ、アクリル樹脂などのビーズを用いることができ、これらのスペーサーは配向膜塗膜上に散布してもよいし、シール剤と混合した上で2枚の基板を張り合わせてもよい。
前記液晶としては、例えばネマチック型液晶を用いることができる。垂直配向型液晶セルの場合には、負の誘電異方性を有するものが好ましく、水平配向型液晶セルの場合には、正の誘電異方性を有するものが好ましい。用いられる液晶としては、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、ナフタレン系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶等を挙げることができる。
こうして製造した上記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、液晶表示素子を得ることができる。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」からなる偏光板、又はH膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板等を挙げることができる。
[光学異方体の製造方法]
上記の方法で形成された配向膜を用いて、例えば以下のようにして、液晶表示素子の光学補償等に使用する光学異方性フィルムに有用な光学異方体を製造することができる。
重合性液晶組成物を光配向膜上に塗布する場合は、バーコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、スプレーコーティング、ダイコーティング、キャップコーティング、ディッピング法等の公知慣用のコーティング法を利用すればよい。このとき、塗工性を高めるために、重合性液晶組成物に公知慣用の有機溶媒を添加しても良い。この場合は、重合性液晶組成物を光配向膜上に塗布後、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥、減圧加熱乾燥等を行うことで有機溶媒を除去する。
本発明の光配向膜を使用して光学異方体を得るには、前記記載の光配向膜上に重合性液晶組成物を塗布し、配向させた状態で重合させる。本発明の重合性液晶組成物を重合させる方法としては、活性エネルギー線を照射する方法や熱重合法等が挙げられる。重合性液晶組成物の重合操作は、活性エネルギー線を照射する方法の場合は、操作が簡便なことから、紫外線等の光を照射し光重合する方法が好ましい。光重合の場合は、前記光配向膜を光重合で作成する場合と同様におこなえば良い。紫外線照射強度は、1W/m〜10kW/mの範囲が好ましく、5W/m〜2kW/mの範囲がとくに好ましい。加熱による重合は、重合性液晶組成物が液晶相を示す温度又はそれより低温で行うことが好ましく、特に加熱によりラジカルを放出する熱重合開始剤を使用する場合にはその開裂温度が上記の温度域内にあるものを使用することが好ましい。また、該熱重合開始剤と光重合開始剤とを併用することもできる。加熱温度は、重合性液晶組成物の液晶相から等方相への転移温度にもよるが、熱による不均質な重合が誘起されてしまう温度よりも低い温度で行うことが好ましく、20℃〜300℃が好ましく、30℃〜200℃がさらに好ましく、30℃〜120℃が特に好ましい。また例えば、重合性基が(メタ)アクリロイルオキシ基である場合は、90℃よりも低い温度で行うことが好ましい。
本発明において光学異方体の光学軸は、光配向層によりプレチルト角を制御することによって調節することが可能であるが、光学軸が基板面に対して成す角度を0度から45度にするためには、プレチルト角が0度から45度であることが好ましく、又、光学軸が基板面に対して成す角度を45度から90度にするためには、プレチルト角が45度から90度であることが好ましい。
光配向膜と光学異方体の製造工程としては、例えば以下の方法が挙げられる。第一工程として、基板上に、前記光配向膜用組成物の膜を作成する。第二工程として、異方性を有する光を照射して、前記光配向膜用組成物の膜に配向制御能を付与し、光配向膜を形成する。第三工程として、前記光配向膜上に重合性液晶組成物膜を作成する。第四工程として、重合性液晶組成物膜を重合させて光学異方体を形成する。この時、第四工程において、光配向膜内で重合反応や架橋反応が同時に進行してもよい。該製造工程においては、前記光配向膜用組成物の膜に直接光を照射するので、より液晶配向能の高い光配向膜を得ることができる。
また別の製造方法として以下の方法が挙げられる。第一工程として基板上に、前記光配向膜用組成物の膜を作成する。第二工程として、前記光配向膜用組成物の膜上に重合性液晶組成物膜を作成する。第三工程として、異方性を有する光を照射して、前記光配向膜用組成物に配向制御能を付与し、光配向膜を形成する。第四工程として、重合性液晶組成物膜を重合させて光学異方体を形成する。この時、光照射等により第三工程と第四工程が同時に進行しても良く、該製造工程では工程数を削減することができる。
場合によっては、光学異方体を数層にわたり積層することもできる。その場合は前記工
程を複数繰り返せばよく、光学異方体の積層体を形成することができる。前記光配向膜上に前記光学異方体を形成した後、さらに光学異方体上に光配向膜と光学異方体を積層してもよく、前記光配向膜上に前記光学異方体を形成した後、さらに光学異方体を積層してもよい。こうして得られた、複数の光学異性体層を有する光学異方体は、液晶表示素子の液晶層と偏光板の光学補償を同時に行う、あるいは液晶表示素子の液晶層の光学補償と輝度向上を同時に行う、あるいは液晶表示素子の偏光板の光学補償と輝度向上を同時に行うなどの用途に用いることができる。
マスクを使用して特定の部分のみを紫外線照射で重合させた後、該未重合部分の配向状
態を、電場、磁場又は温度等をかけて変化させ、その後該未重合部分を重合させると、異
なる配向方向をもった複数の領域を有する光学異方体を得ることもできる。
また、マスクを使用して特定の部分のみを紫外線照射で重合させる際に、予め未重合状
態の重合性液晶組成物に電場、磁場又は温度等をかけて配向を規制し、その状態を保った
ままマスク上から光を照射して重合させることによっても、異なる配向方向をもった複数
の領域を有する光学異方体を得ることができる。
得られた光学異方体の耐溶剤特性や耐熱性の安定化のために、光学異方体を加熱エージング処理することもできる。この場合、前期重合性液晶膜のガラス転移点以上で加熱することが好ましい。通常は、50〜300℃が好ましく、80〜240℃がさらに好ましく、100〜220℃が特に好ましい。
以上の工程により得られた光学異方体は、基板から光学異方体層を剥離して単体で光学異方体として使用することも、基板から剥離せずにそのまま光学異方体として使用することもできる。特に、他の部材を汚染し難いので、被積層基板として使用したり、他の基板に貼り合わせて使用したりするときに有用である。
[重合性液晶組成物の調製]
本発明で光学異方体を製造する場合に使用する重合性液晶組成物は、単独又は他の液晶化合物との組成物において液晶性を示す、重合性液晶を含む液晶組成物である。例えば、Handbook of Liquid Crystals (D.Demus,J.W.Goodby,G.W.Gray,H.W.Spiess,V.Vill編集、Wiley−VCH社発行、1998年)、季刊化学総説No.22、液晶の化学(日本化学会編、1994年)、あるいは、特開平7−294735号公報、特開平8−3111号公報、特開平8−29618号公報、特開平11−80090号公報、特開平11−148079号公報、特開2000−178233号公報、特開2002−308831号公報、特開2002−145830号公報に記載されているような、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基等の構造が複数繋がったメソゲンと呼ばれる剛直な部位と、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、エポキシ基といった重合性官能基とを有する棒状重合性液晶化合物、あるいは特開2004−2373号公報、特開2004−99446号公報に記載されているようなマレイミド基を有する棒状重合性液晶化合物、あるいは特開2004−149522号公報に記載されているようなアリルエーテル基を有する棒状重号性液晶化合物、あるいは、例えば、Handbook of Liquid Crystals(D.Demus,J.W.Goodby,G.W.Gray,H.W.Spiess,V.Vill編集、Wiley−VCH社発行、1998年)、季刊化学総説No.22、液晶の化学(日本化学会編、1994年)や、特開平07−146409号公報に記載されているディスコティック重合性化合物があげられる。中でも、重合性基を有する棒状液晶化合物が、液晶温度範囲として室温前後の低温を含むものを作りやすく好ましい。
前記重合性液晶組成物に使用する溶剤としては、特に限定はないが、前記化合物が良好な溶解性を示す溶媒が使用できる。例えば、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族系炭化水素、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、アニソール等のエーテル系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、等のアミド系溶剤、γ−ブチロラクトン、クロロベンゼン等が挙げられる。これらは、単独で使用することもできるし、2種類以上混合して使用することもできる。また、添加剤を添加することもできる。
前記重合性液晶組成物は、重合性基を有していない液晶化合物を必要に応じて添加してもよい。しかし、添加量が多すぎると、得られた光学異方体から液晶化合物が溶出して積層部材を汚染する恐れがあり、加えて光学異方体の耐熱性が下がるおそれがあるので、添加する場合は、重合性液晶化合物全量に対して30質量%以下とすることが好ましく、15質量%以下がさらに好ましく、5質量%以下が特に好ましい。
前記重合性液晶組成物は、重合性基を有するが重合性液晶化合物ではない化合物を添加することもできる。このような化合物としては、通常、この技術分野で重合性モノマーあるいは重合性オリゴマーとして認識されるものであれば特に制限なく使用することができる。添加する場合は、本発明の重合性液晶組成物に対して、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下が更に好ましい。
前記重合性液晶組成物は、光学活性を有する化合物、すなわちキラル化合物を添加してもよい。該キラル化合物は、それ自体が液晶相を示す必要は無く、また、重合性基を有していても、有していなくても良い。また、キラル化合物の螺旋の向きは、重合体の使用用途によって適宜選択することができる。
具体的には、例えば、キラル基としてコレステリル基を有するペラルゴン酸コレステロール、ステアリン酸コレステロール、キラル基として2−メチルブチル基を有するビーディーエイチ社製の「CB−15」、「C−15」、メルク社製の「S−1082」、チッソ社製の「CM−19」、「CM−20」、「CM」、キラル基として1−メチルヘプチル基を有するメルク社製の「S−811」、チッソ社製の「CM−21」、「CM−22」などを挙げることができる。
キラル化合物を添加する場合は、前記重合性液晶組成物の重合体の用途によるが、得られる重合体の厚み(d)を重合体中での螺旋ピッチ(P)で除した値(d/P)が0.1〜100の範囲となる量を添加することが好ましく、0.1〜20の範囲となる量がさらに好ましい。
前記重合性液晶組成物には、保存安定性を向上させるために安定剤を添加することもできる。安定剤として例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類等が挙げられる。添加する場合は、本発明の重合性液晶組成物に対して1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下が特に好ましい。
本発明の前記光配向膜用組成物および前記重合性液晶組成物より得られる光学異方体を、例えば、偏光フィルムや配向膜の原料、又は印刷インキ及び塗料、保護膜等の用途に利用する場合には、本発明で使用する重合性液晶組成物にはその目的に応じて、金属、金属錯体、染料、顔料、蛍光材料、燐光材料、界面活性剤、レベリング剤、チキソ剤、ゲル化剤、多糖類、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗酸化剤、イオン交換樹脂、酸化チタン等の金属酸化物、などを添加してもよい。
以下、例を挙げて本願発明を更に詳述するが、本願発明はこれらによって限定されるものではない。化合物の構造は、核磁気共鳴スペクトル(NMR)、質量スペクトル(MS)等により確認した。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
(液晶の配向層用組成物中のポリマーの原料となるモノマーの合成)
Figure 0004957977
4-ヒドロキシアゾベンゼン8.44g及び炭酸セシウム27.9gをジメチルスルホキシド110mLに溶解させ、室温で1時間撹拌した。この反応溶液に6-クロロヘキシルアクリレート9.94gを滴下し、85℃で4時間撹拌した。この反応溶液を室温まで冷却し、水150mLを加えて5℃で30分撹拌した。析出した固体をろ過し、メタノールで洗浄した。集めた固体をジクロロメタン150mlに溶かし、硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた。硫酸ナトリウムを除去し、溶媒を減圧留去して体積を40ml程度に減らし、ヘキサン80mlを加えた。カラムクロマトグラフィー(アルミナ/シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン=2:1)を用いて精製し、溶媒を減圧留去し、再結晶することにより白色結晶として(P-1)を得た(9.67g)。
1H-NMR (400MHz, CDCl3)δ: 1.47-1.54 (m, 4H), 1.71-1.74 (m, 2H), 1.82-1.86 (m, 2H), 4.04 (t, J=6.4Hz, 2H), 4.18 (t, J=6.6Hz, 2H), 5.82 (dd, J=1.6Hz, 10.4Hz, 1H), 6.13 (dd, J= 10.4Hz, 17.4Hz, 1H), 6.41 (dd, J=1.2Hz, 17.2Hz, 1H), 7.00 (d, J=9.2Hz, 2H), 7.43-7.52 (m, 3H), 7.87-7.93 (d+d, J=7.2Hz, 9.2Hz, 2H)
EI-MS:352[M+]
Figure 0004957977
公知文献(Journal of Materials Chemistry, Vol.19 (2009),60-62)に記載されている手順に従い、化合物(P−2)を合成した。
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
特表平6−509889号公報の実施例に記載されている手順と同様の方法で、化合物(P−3)〜(P−6)を合成した。
Figure 0004957977
特開平9−118717号公報の実施例5に記載されている手順と同様の方法で、化合物(P−7)を合成した。
Figure 0004957977
公知文献(Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry(2009) 5426-5436)に記載されている手順に従い、化合物(P−8)を合成した。
Figure 0004957977
特開平9−118717号公報の実施例4に記載されている手順に従って(D−1)を合成した。
Figure 0004957977
4-ブロモフェノール30.0g、アクリル酸t-ブチル33.5g、酢酸パラジウム50mg及び炭酸カリウム27.9gをN-メチルピロリドン300mLに溶解させ、120℃で3時間撹拌した。この反応溶液を室温まで冷却し、水900mL及びジクロロメタン300mlを加えた。有機層を分離し、さらに水層をジクロロメタン100mlで2回抽出した。有機層を集め、10%塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた。硫酸ナトリウムを除去し、カラムクロマトグラフィー(アルミナ/シリカゲル、ジクロロメタン)を用いて精製し、溶媒を減圧留去することにより白色固体として4-ヒドロキシ桂皮酸t-ブチル(51g)を得た。
次に、得られた4-ヒドロキシ桂皮酸t-ブチル20.0g、アクリル酸-6-クロロヘキシル20.0g及び炭酸セシウム59gをジメチルスルホキシド150mlに溶解させ、60℃で3時間撹拌した。この反応溶液を室温まで冷却し、水600ml及びジクロロメタン300mlを加えた。有機層を分離し、さらに水層をジクロロメタン150mlで2回抽出した。有機層を集め、10%塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた。硫酸ナトリウムを除去し、カラムクロマトグラフィー(アルミナ/シリカゲル、ジクロロメタン)を用いて精製し、溶媒を減圧留去することにより白色固体として4-(6-アクリロイルオキシ)桂皮酸t-ブチル(23g)を得た。
次に、得られた4-(6-アクリロイルオキシ)桂皮酸t-ブチル23gをギ酸70mlに溶解させ、50℃で2時間撹拌した。この反応溶液に水200mlを加え、析出した固体をろ過して集めた。この固体を一晩風乾した後、酢酸エチル150ml及びヘキサン200mlを加えて懸濁撹拌した。固体をろ過し、4-(6-アクリロイルオキシ)桂皮酸(10.75g)を得た。
次に、得られた4-(6-アクリロイルオキシ)桂皮酸10.0g、フェノール3.0g及びN,N-ジメチルアミノピリジン0.19gをジクロロメタン70mlに溶解させた。0℃で撹拌し、N,N-ジイソプロピルカルボジイミド5.15gを滴下した。室温で2時間撹拌した後、カラムクロマトグラフィー(アルミナ/シリカゲル、ジクロロメタン(酢酸エチル3%))を用いて精製し、溶媒を減圧留去し、メタノールで再沈殿することにより白色固体として(D-2)を得た(9.89g)。
1H-NMR (400MHz, CDCl3)δ: 1.46-1.53 (m, 4H), 1.70-1.74 (m, 2H), 1.80-1.84 (m, 2H), 4.01 (t, J=6.2Hz, 2H), 4.19 (t, J=6.6Hz, 2H), 5.82 (dd, J=1.6Hz, 10.4Hz, 1H), 6.14 (dd, J= 10.4Hz, 17.4Hz, 1H), 6.41 (dd, J=1.2Hz, 17.2Hz, 1H), 6.49 (d, J=16Hz, 1H), 6.92 (d, J=8.4Hz, 2H), 7.16 (d, J=8.4Hz, 2H), 7.25 (dd, J=6.8Hz, 1.0Hz, 1H)7.40 (dd, J=7.8 Hz, 7.8Hz, 2H), 7.53 (d, J=8.4Hz, 2H) 7.82 (d, J=16Hz, 1H)
EI-MS:394[M+]
Figure 0004957977
欧州特許出願EP−A−0763552の例6に記載されている手順に従って(D−3)を合成した。
Figure 0004957977
公知文献(Journal of Medicinal Chemistry, Vol.23(1980)、50-59)に記載されている手順に従い、(D−4)を合成した。
Figure 0004957977
特開平9−118717公報の実施例4に記載されている手順に従って(D−5)を合成した。
Figure 0004957977
公知文献(Molecules vol.11 (2007) 11, 2533-2545)に記載されている手順に従い、化合物(D−6)を合成した。
Figure 0004957977
マレイミド酢酸ブチル9.01g、酸化ジブチルスズ(IV)0.33g及びテトラデカノール9.14gをトルエン40mLに溶解させ、加熱還流しながら15時間撹拌した。この反応溶液を室温まで冷却し、トルエン100mlを加え、飽和重曹水、飽和食塩水の順で分液洗浄した。この溶液に硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた。硫酸ナトリウムを除去し、溶媒を減圧留去して体積を50ml程度に減らし、ヘキサン40ml及びジクロロメタン20mlを加えた。カラムクロマトグラフィー(アルミナ/シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン=2:1)を用いて精製し、溶媒を減圧留去し、メタノールで再沈殿することで白色結晶として(V-1)を得た(7.95g)。
1H-NMR (400MHz, CDCl3)δ: 0.88 (t, J=6.8Hz, 3H), 1.15-1.40 (m, 22H), 1.61-1.66 (tt, 2H), 4.14 (t, J=6.6Hz, 2H), 4.15 (s, 2H), 6.79 (s, 2H)
EI-MS:351[M+]
Figure 0004957977
アクリル酸ステアリル(V-2)(東京化成工業製)を購入し用いた。
Figure 0004957977
N-(ブトキシメチル)アクリルアミド(V-3)(東京化成工業製)を購入し用いた。
Figure 0004957977
公知文献(Farmaco. Edizione Scientifica Vol.22 (1967) 190, 590-598)に記載されている手順に従い、化合物(V-4)を合成した。
Figure 0004957977
公知文献(Journal of the American Chemical Society Vol.119 (1997) 13, 3027-3037)に記載されている手順と同様の手順で、化合物(V-5)を合成した。
Figure 0004957977
エポキシデカン(V-6)(東京化成工業製)を購入し用いた。
(光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(A−1)の調製)
式(P−1)で表される化合物1部(10.0mmol)をエチルメチルケトン10部に溶解させ、溶液1を得た。次に溶液1にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.01部加え、窒素雰囲気下2日間加熱還流し、溶液2を得た。次に、溶液2をメタノール60部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をテトラヒドロフラン(THF)5部に溶解させ、氷冷したヘキサン120部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をTHF5部に溶解させ、氷冷したメタノール120部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をTHFに溶解させた後真空乾燥することで、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(A−1)を得た。
(光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(A−2)〜(A−6)の調製)
(A−1)と同様にして、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(A−2)〜(A−6)を得た。各物質の組成は表1に示すとおりである。
Figure 0004957977
(光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(A−8)の調製)
あらかじめガラス表面をシリル化処理したシュレンクフラスコ中に、式(P−8)で表される化合物(10.0mmol)及び3,5−ジーt−ブチルフェノールを加え、乾燥したテトラヒドロフラン10mlを加えて溶解させ、反応系内を窒素置換した。次に、ホスファゼン(t-ブチルー4りん)の1Mヘキサン溶液を0.2ml加え、60℃で2日間加熱し、溶液5を得た。次に、溶液5を、600mlの混合溶媒(メタノール:濃塩酸:水=97:1:2(V:V:V))中に滴下撹拌し、析出した固体を分離した。次に、得られた固体を15mlのテトラヒドロフランに溶解させ、メタノール400ml中に滴下撹拌し、得られた固体を高真空中で乾燥することで、光配向膜用物質(A−8)を得た。
(光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(AV−1)〜(AV−4)の調製)
(A−1)と同様にして、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(AV−1)〜(AV−4)を得た。各物質の組成は表2に示すとおりである。
Figure 0004957977
(光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(AV−7)の調製)
式(P−7)で表される化合物(0.7mmol)、式(V−5)で表される化合物(0.7mmol)及びポリ(メチル水素シロキサン)0.04gをトルエン3mlに溶解させ、溶液3を得た。溶液1を入れた反応系内の減圧脱気および窒素置換を行った。次に、攪拌しつつ、溶液3に対して白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体溶液8μlを反応混合物に室温で吹き付け、55℃で24時間攪拌して溶液4を得た。次に、溶液4をヘキサン400ml中に滴下撹拌し、析出した固体を分離、乾燥した。次に、得られた固体をトルエン約5mlに溶解させ、メタノール400ml中で沈澱させた。この操作を2回繰り返した後、高真空中で乾燥することで、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(AV−7)を得た。
(光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(AV−8)の調製)
あらかじめガラス表面をシリル化処理したシュレンクフラスコ中に、式(P−8)で表される化合物(5.0mmol),式(V−6)で表される化合物(5.0mmol)及び3,5−ジーt−ブチルフェノールを加え、乾燥したテトラヒドロフラン10mlを加えて溶解させ、反応系内を窒素置換した。次に、ホスファゼン(t-ブチルー4りん)の1Mヘキサン溶液を0.2ml加え、60℃で2日間加熱し、溶液5を得た。次に、溶液5を、600mlの混合溶媒(メタノール:濃塩酸:水=97:1:2(V:V:V))中に滴下撹拌し、析出した固体を分離した。次に、得られた固体を15mlのテトラヒドロフランに溶解させ、メタノール400ml中に滴下撹拌し、得られた固体を高真空中で乾燥することで、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(AV−8)を得た。
(光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−1)の調製)
式(P−1)で表される化合物0.5部(5,0mmol)、及び式(D−1)で表される化合物0.63部(5.0mmol)をエチルメチルケトン10部に溶解させ、溶液1を得た。次に溶液1にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.01部加え、窒素雰囲気下2日間加熱還流し、溶液2を得た。次に、溶液2をメタノール60部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をテトラヒドロフラン(THF)5部に溶解させ、氷冷したヘキサン120部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をTHF5部に溶解させ、氷冷したメタノール120部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をTHFに溶解させた後真空乾燥することで、光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−1)を得た。
(光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−2)〜(AC−8)の調製)
(AC−1)と同様にして(AC−2)〜(AC−8)を得た。各物質の組成は表3に示すとおりである。
Figure 0004957977
(光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−9)の調製)
式(P−7)で表される化合物(0.7mmol)、式(D−5)で表される化合物(0.7mmol)及びポリ(メチル水素シロキサン)0.04gをトルエン3mlに溶解させ、溶液3を得た。溶液1を入れた反応系内の減圧脱気および窒素置換を行った。次に、攪拌しつつ、溶液3に対して白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体溶液8μlを反応混合物に室温で吹き付け、55℃で24時間攪拌して溶液4を得た。次に、溶液4をヘキサン400ml中に滴下撹拌し、析出した固体を分離、乾燥した。次に、得られた固体をトルエン約5mlに溶解させ、メタノール400ml中で沈澱させた。この操作を2回繰り返した後、高真空中で乾燥することで、光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−9)を得た。
(光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−10)の調製)
あらかじめガラス表面をシリル化処理したシュレンクフラスコ中に、式(P−8)で表される化合物(5.0mmol),式(D−6)で表される化合物(5.0mmol)及び3,5−ジーt−ブチルフェノールを加え、乾燥したテトラヒドロフラン10mlを加えて溶解させ、反応系内を窒素置換した。次に、ホスファゼン(t-ブチルー4りん)の1Mヘキサン溶液を0.2ml加え、60℃で2日間加熱し、溶液5を得た。次に、溶液5を、600mlの混合溶媒(メタノール:濃塩酸:水=97:1:2(V:V:V))中に滴下撹拌し、析出した固体を分離した。次に、得られた固体を15mlのテトラヒドロフランに溶解させ、メタノール400ml中に滴下撹拌し、得られた固体を高真空中で乾燥することで、光化学的に異性化可能な部位および光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(AC−10)を得た。
(光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(C−1)の調製)
式(D−1)で表される化合物1部(10.0mmol)をエチルメチルケトン10部に溶解させ、溶液1を得た。次に溶液1にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.01部加え、窒素雰囲気下2日間加熱還流し、溶液2を得た。次に、溶液2をメタノール60部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をテトラヒドロフラン(THF)5部に溶解させ、氷冷したヘキサン120部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をTHF5部に溶解させ、氷冷したメタノール120部に滴下撹拌し、析出した固体をろ過した。得られた固体をTHFに溶解させた後真空乾燥することで、光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(C−1)を得た。
(光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(C−2)〜(C−4)の調製)
(C−1)と同様にして、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(C−2)〜(C−4)を得た。各物質の組成は表4に示すとおりである。
Figure 0004957977
(光化学的に架橋可能な部位を有するポリマー(CV−1)〜(CV−4)の調製)
(C−1)と同様にして、光化学的に異性化可能な部位を有するポリマー(CV−1)〜(CV−4)を得た。各物質の組成は表5に示すとおりである。
Figure 0004957977
(光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−1)の調製)
(A−1)0.05gおよび(C−1)0.95gをナスフラスコ中でテトラヒドロフラン10ml中に溶解させた後、減圧下でテトラヒドロフランを留去することにより、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−1)を得た。
(光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−2)〜(LPM−9)の調製)
(LPM−1)と同様にして、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−2)〜(LPM−9)を得た。各物質の組成は表6および表7に示すとおりである。
Figure 0004957977
Figure 0004957977
(光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−10)〜(LPM−21)の調製)
(LPM−1)と同様にして、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−10)〜(LPM−21)を得た。各物質の組成は表8および表9に示すとおりである。
Figure 0004957977
Figure 0004957977
(光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−10)〜(LPM−21)の調製)
(LPM−1)と同様にして、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−10)〜(LPM−21)を得た。各物質の組成は表10、表11、表12および表13に示すとおりである。
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
(光配向膜としての評価)
(実施例1)
光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM−1)をN-メチルピロリドン(NMP)中に0.5%溶解させ、室温で10分間撹拌した。次に、溶液をスピンコーターを用いて基材であるガラスプレート上に塗布し、100℃で30分間乾燥した。
次に、超高圧水銀ランプに波長カットフィルター、バンドパスフィルター、及び、偏光フィルターを介して、可視紫外光(波長365nm、照射強度:20mW/cm)の直線偏光でかつ平行光を、コーティングしたガラスプレート基材に対して斜め45度方向から照射した。照射量は90mJ/cmであった。
上記の方法で作成したコーティングガラスプレートを用いて、液晶セルを製作した。プレートとプレートとの間隔を10μmにセットし、2枚のガラスプレートを張り合わせた。次に、ネマチック液晶混合物(DIC社製RDP−V0037)を、透明点(Tc=84.4℃)をちょうど超える温度でセルに充填した後、室温まで冷却した。セル内の液晶の傾斜角を結晶回転法によって光学的に計測したところ、傾斜角は1度であった。
以下、(LPM−1)と同様にして、(LPM−2)〜(LPM−41)についても液晶セルを作成し、傾斜角を測定した結果を併せて表14、表15、表16及び表17に示す。液晶配向性については、液晶セルの異常ドメイン及び配向ムラの有無を観察し、0箇所の場合を○、2箇所以下の場合を△、3箇所以上の場合を×とした。プレチルト角については、結晶回転法によって光学的に計測し、垂直配向セルについては、88度以上89度未満の場合を○、80度以上88度未満及び89度以上90度以下の場合を△、80度未満の場合を×とした。また、水平配向セルについては、1度以上2度未満の場合を○、2度以上10度未満及び0度以上1度未満の場合を△、10度以上の場合を×とした。光安定性については、液晶セルに対して非偏光紫外線を30J/cm照射し、照射前後でのプレチルト角の変化が0.3度未満の場合を○、0.3度以上1度未満の場合を△、1度以上の場合を×とした。
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
以上の結果から、本発明の光配向膜用物質によって、極めて少ない紫外線照射量で、液晶配向性に優れ、プレチルト角が大きく、光安定性の高い光配向膜が得られることが判る。
(比較例1)
比較のため、実施例1と同様の方法で表18に示す光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM-A1)、(LPM-C1)、(LPM-AV1)及び(LPM-CV1)を調製した。
Figure 0004957977
又、実施例1と同様の方法で各種測定を行った結果を表19に示す。
Figure 0004957977
以上の結果から、光化学的に異性化可能であり、かつ光化学的に架橋されない部位を持たないサンプルでは、多くの紫外線照射を必要とし、配向安定性に劣ることが分かる。又、光化学的に架橋可能な部位を持たないサンプルでは、光安定性に劣ることが分かる。
したがって、本発明によって、少ない紫外線照射量で配向およびプレチルト角の制御が可能であり、配向安定性および光安定性に優れるといった効果を有する垂直配向用組成物及び当該組成物を用いた垂直配向層を得られることが分かる。
(重合性液晶組成物(LC−1)の調製)
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
式(m)で示される化合物15部、式(n)で示される化合物15部をキシレン70部に溶解させた後、イルガキュア907(チバスペシャリティケミカルズ(株)社製)1.2部、式(p)で示されるアクリル共重合体0.3部を加え、溶液を得た。得られた溶液を0.45μmのメンブランフィルターでろ過し、重合性液晶組成物(LC−1)を得た。
(重合性液晶組成物(LC−2)の調製)
Figure 0004957977
式(m)で示される化合物43部、式(n)で示される化合物43部および式(q)で示される化合物14部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70部に溶解させた後、イルガキュア651(チバスペシャリティケミカルズ(株)社製)2部を加え、溶液を得た。得られた溶液を0.45μmのメンブランフィルターでろ過し、重合性液晶組成物(LC−2)を得た。
(配向性の評価方法)
光学異方体の配向性は、外観目視、及び、偏光顕微鏡観察することにより、5段階で評価した。
A:目視で均一な配向が得られており、偏光顕微鏡観察でも欠陥が全くない
B:目視では均一な配向が得られているが、偏光顕微鏡観察での配向面積は90〜100%
C:目視ではA、B程の配向は得られていないが、偏光顕微鏡観察での配向面積は60〜90%
D:目視では無配向に近いが、偏光顕微鏡観察での配向面積は40〜60%
E:目視では無配向で、偏光顕微鏡観察での配向面積も40%以下
(耐溶剤・耐薬品性の評価方法)
光学異方体の耐溶剤・耐薬品性は、試験用溶剤としてNMP/2−ブトキシエタノール(BC)をスピンコーターで得られた光学異方体上に塗布し、80℃で1分間乾燥したときの膜状態を観察した結果を、外観目視、及び、偏光顕微鏡観察することにより5段階で評価した。尚、ここで使用した試験用溶剤は、配向膜用組成物の希釈目的に汎用に使用される溶剤の組み合わせである。
A:目視で膜の変化が全くなく、偏光顕微鏡観察でも欠陥が全くない
B:目視では膜の変化が全くないが、偏光顕微鏡観察ではクラックが発生している
C:目視では一部膜が剥がれているが、偏光顕微鏡観察でのクラック発生はBと同レベル
D:目視では膜の大半が剥がれている
E:目視で膜全体が剥がれている
(光配向膜の調製および光学異方体の調製)
(実施例42)
光配向膜用物質(LPM−1)をN-メチルピロリドン(NMP)中に0.5%溶解させ、室温で10分間撹拌した。次に、溶液をスピンコーターを用いて基材であるガラスプレート上に塗布し、100℃で30分間乾燥した。
次に、超高圧水銀ランプに波長カットフィルター、バンドパスフィルター、及び、偏光フィルターを介して、可視紫外光(波長365nm、照射強度:20mW/cm)の直線偏光でかつ平行光を、コーティングしたガラスプレート基材に対して斜め45度方向から照射した。照射量は90mJ/cmであった。
得られた光配向膜上にスピンコーターで重合性液晶組成物(LC−1)を塗布し、80℃で1分乾燥後、窒素雰囲気下で紫外線を1J/cm照射して、(LC−1)を重合させ、光学異方体を得た。その結果、配向性はAであり、90mJ/cmという少ない照射量で良配向を得ることができた。光学異方体の耐溶剤・耐薬品性の評価結果はBであった。配向方向を観察したところ、ホモジニアス配向となっていた。
本発明の光学異方体は耐溶剤・耐薬品性が高く、又、本発明の光学異方体は製造に際して極めて少ない紫外線照射量で、配向性を付与すること及び、配向方向のコントロールが可能であることが判る。
(実施例43から88)
光配向膜用物質(LPM−1)に替えて光配向膜用物質(LPM−2)〜(LPM−41)を使用し、実施例1と同様にして、実施例43から88の光学異方体を作製し配向性、耐溶剤・耐薬品性、配向方向を検討した結果を併せて表20、表21、表22および表23に示す。
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
Figure 0004957977
以上の結果から、実施例2から47の光学異方体もまた耐溶剤・耐薬品性が高く光学異方体は製造に際して極めて少ない紫外線照射量で、配向性を付与すること及び、配向方向のコントロールが可能であることが判る。
(比較例5から8)
比較のため、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM-A1)、(LPM-C1)、(LPM-AV1)及び(LPM-CV1)を、表18に示した割合でそれぞれ調製した。
(LPM-A1)及び(LPM-AV1)は、光化学的に架橋可能な部位を有する化合物を含有せず、(LPM-C1)及び(LPM-CV1)は光化学的に異性化可能な部位を有する化合物を含有しないものである。これらの光配向可能な液晶配向層用組成物を使用し、実施例1と同様にして、比較例5から8の光学異方体を作製し配向性、耐溶剤・耐薬品性、配向方向を検討した結果を併せて表24に示す。
Figure 0004957977
以上の結果から、光化学的に架橋可能な部位を持たない、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM-A1)又は(LPM-AV1)を用いた光学異方体は、耐溶剤・耐薬品性に問題があることが分かる。又、光化学的に異性化可能な部位を持たない、光配向可能な液晶配向層用組成物(LPM-C1)又は(LPM-CV1)を用いた光学異方体は、液晶配向性が劣り、その製造に際して、多くの紫外線照射を必要とすることが分かる。
本発明の液晶の配向層用組成物は、少ない照射量の光学的に異方性を有する光により、光配向膜を製造することができ、液晶表示素子および光学補償フィルム等の光学異方体の製造に好適に用いることができる。更に、本発明は、少ない紫外線照射量で配向の制御が可能な液晶配向性を有し、任意のプレチルト角を得ることができ、光安定性に優れ、かつ、溶剤等により浸食されないといった優れた特徴を有する。

Claims (25)

  1. (a)光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーと、(b)光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとを含み、前記(a)及び(b)が異なった構造を有することを特徴とする液晶の配向層用組成物。
  2. 前記(a)が、その異性化可能な部位において光化学的に架橋反応を行わない、請求項1記載の組成物。
  3. 少なくとも1種のさらなるモノマー又はポリマーを含む請求項1又は2記載の組成物。
  4. 光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーを2種以上含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーを2種以上含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーとして、下記一般式(Ia-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Maはポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Pは光化学的に異性化可能であり、かつ光化学的に架橋されない部位を表し、Vは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ib-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、Saaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Ma、P及びV、は一般式(Ia-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ic-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、Saaa、D、Ma、P及びVは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Id-1)及び(Id-2)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMbは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Saa、Sb、Sbbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Va及びVbは側鎖末端を表し、D及びPは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(If-1)及び(If-2)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、Pは、一般式(Ia-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ig-1)及び(Ig-2)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ih-1)及び(Ih-2)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ii-1)、(Ii-2)及び(Ii-3)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mb及びMcは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa、Sb及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Im-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Saはスペーサー単位、Ma及びPは一般式(Ia-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(In-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、D、Ma及びPは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Io-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、D、Ma及びPは一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物、又は一般式(Ip-1)及び(Ip-2)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMbは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びSbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、P及びDは、一般式(Ib-1)と同じ意味を表す。)で表されるモノマーの硬化物を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーとして、下記一般式(Ia)〜(Id) 、(If)〜(Ii)、(Im)〜(Ip)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Sa及びSaaは各々異なっていても良いスペーサー単位を表し、Pは光化学的に異性化可能であり、かつ光化学的に架橋されない部位を表し、Vは側鎖末端を表し、x及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、Saaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Ma、Md、P、V、x、w及びnは一般式(Ia)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、Saaa、D、Ma、Md、P、V、x、w及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mb及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mb及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Sa、Saa、Sb、Sbbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Va及びVbは側鎖末端を表し、x、y及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x<1かつ0<y<1かつ0≦w<1であり、D、P及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P及びnは、一般式(Ia)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa、Saa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mb、Mc及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mb、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、y、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<y<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa、Sb及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Vは側鎖末端を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Saはスペーサー単位、Ma、Md、P、x、w及びnは一般式(Ia)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、D、Ma、Md、P、x、w及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Sa、Saa、D、Ma、Md、P、x、w及びnは一般式(Ib)と同じ意味を表す。)、
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mb及びMdは、各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mb及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、y及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<y<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa及びSbは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、P、D及びnは、一般式(Ib)と同じ意味を表す。)
    からなる群より選ばれるポリマーを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとして、一般式(Ie-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Maはポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物、一般式(Ij-1)及び一般式(Ij-2)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMcは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物、又は一般式(Iq-1)
    Figure 0004957977
    (式中、Maポリマーのモノマー単位を表し、Saはスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表す。)で表されるモノマーの硬化物を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーとして、一般式(Ie)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Sa及びSaaは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表し、x及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)で表わされるポリマー、一般式(Ij)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma、Mc及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Ma、Mc及びMdの並びは式と同一であっても異なっていても良く、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、x、z及びwは、コポリマーのモル分率を表すものであって、0<x<1かつ、0<z<1かつ、0≦w<1を満たし、Sa及びScは各々同一であっても異なっていても良いスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、Vは側鎖末端を表し、nは4〜1000000を表す。)で表されるポリマー、又は一般式(Iq)
    Figure 0004957977
    (式中、Ma及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Saはスペーサー単位を表し、Dは光化学的に架橋可能な部位を表し、x及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<x≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)で表されるポリマーを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 一般式(Ik−1)
    Figure 0004957977
    (式中、Mcはポリマーのモノマー単位を表し、Scはスペーサー単位を表し、Vcは側鎖末端を表す。)で表されるモノマーの硬化物を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. 一般式(Ik)
    Figure 0004957977
    (式中、Mc及びMdは各々同一であっても異なっていても良いポリマーのモノマー単位を表し、Mdのモノマー単位は1種類でも2種類以上の異なる単位からなっていても良く、Scはスペーサー単位を表し、Vcは側鎖末端を表し、z及びwはコポリマーのモル分率を表すものであって、いずれの場合にも0<z≦1かつ0≦w<1であり、nは4〜1000000を表す。)で表されるポリマーを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. 光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーが、式(II-1)から式(II-8)
    Figure 0004957977
    (式中、破線はSa、Saa、Saaa、Sb、又はSbbへの結合を表し、それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい)から選ばれる基を有するポリマーである、請求項6〜9のいずれか一項に記載の組成物。
  13. Ma、Mb及びMcが、それぞれ独立して式(III-1)から式(III-17)
    Figure 0004957977
    (式中、破線はSa、Sb又はScへの結合を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し、それぞれの構造中の任意の水素原子はフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい)を表す、請求項6〜12のいずれか一項に記載の組成物。
  14. 光化学的に異性化可能な部位を有するポリマーが、アゾ基を有するホモポリマーである、請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物。
  15. 光化学的に架橋可能な部位を有するポリマーが、式(II-6)〜(II-8)から選ばれる基を有するポリマーである、請求項1〜14のいずれか一項に記載の組成物。
  16. Sa、Saa、Saaa、Sb、 Sbb及びScが、それぞれ下記一般式(IV)
    Figure 0004957977
    (式中、破線はMa、Mb、Mc、P、V、Va、Vb、Vc又はDへの結合を表し;
    Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立的に単結合、−(CH)u−、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−又は−C≡C−を表し、uは1〜20を表し、ここでアルキル基の非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH3)−O−Si(CH―、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
    A1及びA2は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−イル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
    p及びqは、0又は1を表す。)
    で表される、請求項6〜13のいずれか一項に記載の組成物。
  17. V、Va、Vb及びVcが、下記一般式(V),
    Figure 0004957977
    (式中、破線はSc、Saa、Sbb又はSaaaへの結合を表し;
    Z4、Z5、Z6及びZ7は、それぞれ独立的に単結合、−(CH)u−、−OCH−、−CHO−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−、−CFCF−又は−C≡C−を表し、uは1〜20を表し、ここでアルキル基の非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
    A3、A4、A5及びA6は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基、トランス−1,3−ジオキサン−2,5−イル基、1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
    r、s、t及びwは、0又は1を表し;
    R2は、水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜20のアルキル基(適宜フッ素置換されていてもよく、また適宜1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い)を表す。)
    で表される、請求項6〜13のいずれか一項に記載の組成物。
  18. Pが、下記一般式(VI)
    Figure 0004957977
    (式中、破線はSa、Sb、Saa、及びSaaaへの結合を表すが、一方の破線のみで結合している場合はもう一方の破線は水素原子に結合しており;
    A1、A2、A3、A4及びA5は、それぞれ独立的に1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、メトキシ基、ニトロ基、−NRによって、又は1〜10個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐アルキル残基によって1置換又は多置換されており、アルキル残基は非置換であるか、フッ素によって1置換又は多置換され、ここで非隣接CH基の内の1つ以上が独立してQによって置換されることができ、ここでQは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−Si(CH−O−Si(CH−、−NR−、−NR−CO−、−CO−NR−、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−を表し、R、R及びRは、独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表し;
    p、q、r、s及びtは、それぞれ独立的に0又は1を表すが、0<q+r+s+tを表す。)
    で表される請求項6又は7に記載の組成物。
  19. Dが、下記一般式(VII)
    Figure 0004957977
    (式中、破線はSa、Saa、Saaa、Sb及びSbbへの結合を表すが、一方の破線のみで結合している場合はもう一方の破線は水素原子に結合しており;
    7は、それぞれ独立的に1,4−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、2,5−ピリジル基、2,5−ピリミジル基、2,5−チオフェニレン基、2,5−フラニレン基又は1,4−フェニレン基を表し、これらは無置換であるか1個以上水素原子がフッ素原子、塩素原子、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく;
    X及びYは、それぞれ独立的に水素、フッ素、塩素、シアノ基又は炭素数1〜20のアルキル基(適宜フッ素置換されていてもよく、また適宜1つのCH2基又は2以上の非隣接CH2基は-O-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-CH=CH-で置換されていても良い)を表し;
    Zは、単結合、-O-又は-NR1-(式中、R1は水素、適宜フッ素又は塩素で置換されていても良い直鎖又は分岐した炭素数1〜20のアルキル基又は適宜フッ素、塩素、アルキル基又はアルコキシ基で置換されていても良い3〜8の環員数を有するシクロアルキル基である)を表し;
    rは、0、1又は2を表す。)
    で表される、請求項6〜9、又は12のいずれか一項に記載の組成物。
  20. Ma、Mb及びMcが、それぞれ独立してアクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸誘導体類、シロキサン類又はエポキシド類を表す、請求項6〜13、16〜19のいずれか一項に記載の組成物。
  21. (c)少なくとも1種のさらなる物質として、垂直配向を安定化する化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜20のいずれか一項に記載の組成物。
  22. 請求項1〜21の何れか一項に記載の組成物を用いた垂直配向モード液晶表示素子用の液晶配向層。
  23. 請求項22記載の液晶配向膜を用いた垂直配向モード液晶表示素子。
  24. 請求項1〜20の何れか一項に記載の組成物を用いた水平配向モード液晶表示素子用の液晶配向層。
  25. 請求項24記載の液晶配向層を用いた水平配向モード液晶表示素子。
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