JP5556482B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子 - Google Patents

液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子 Download PDF

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Description

本発明は、テトラカルボン酸二無水物をジアミンと反応させて得られるポリアミック酸またはその誘導体を含有する液晶配向剤、該液晶配向剤より得られる液晶配向膜、および該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関し、特に物理的ラビング処理を行なわない液晶表示素子に好適に用いられる液晶配向剤、該液晶配向剤より得られる液晶配向膜、および該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、ノートパソコンやデスクトップパソコンのモニターをはじめ、ビデオカメラのビューファインダー、投写型のディスプレイ等の様々な液晶表示装置に使われており、最近ではテレビとしても用いられるようになってきた。さらに、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等のオプトエレクトロニクス関連素子としても利用されている。従来の液晶表示素子はネマチック液晶を用いた表示素子が主流であり、1)90度ツイストしたTN(Twisted Nematic)型液晶表示素子、2)通常180度以上ツイストしたSTN(Super Twisted Nematic)型液晶表示素子、3)薄膜トランジスタを使用したいわゆるTFT(Thin Film Transistor)型液晶表示素子が実用化されている。
これらの液晶表示素子は画像が適正に視認できる視野角が狭く、斜め方向から見たときに、輝度やコントラストの低下および中間調での輝度反転を生じるという欠点を有している。近年、この視野角の問題については、1)光学補償フィルムを用いたTN-TFT型液晶表示素子、2)垂直配向と光学補償フィルムを用いたVA(Vertical Alignment)型液晶表示素子、3)垂直配向と突起構造物の技術を併用したMVA(Multi Domain Vertical Alignment)型液晶表示素子、または4)横電界方式のIPS(In−Plane Switching)型液晶表示素子、5)ECB(Electrically Controlled Birefringence)型液晶表示素子、6)光学補償ベンド(Optically Compensated BendまたはOptically self−Compensated Birefringence:OCB)型液晶表示素子等の技術により改良されて、これらの表示素子が実用化され、或いは実用化が検討されている。
液晶表示素子の技術の発展は、単にこれらの駆動方式や素子構造の改良のみならず、表示素子に使用される構成部材の改良によっても達成されている。表示素子に使用される構成部材のなかでも、特に液晶配向膜は液晶表示素子の表示品位に係わる重要な要素の1つであり、表示素子の高品質化に伴って液晶配向膜の役割が年々重要になってきている。
液晶配向膜は、液晶配向剤より調製される。現在主として用いられている液晶配向剤とは、ポリアミック酸または可溶性のポリイミドを有機溶剤に溶解させた溶液である。このような溶液を基板に塗布した後、加熱等の手段により成膜してポリイミド系配向膜を形成する。ポリアミック酸または可溶性のポリイミド以外の種々の液晶配向剤も検討されているが、耐熱性、耐薬品性(耐液晶性)、塗布性、液晶配向性、電気特性、光学特性、表示特性等の点から、ほとんど実用化されていない。
液晶表示素子の表示品位を向上させるために液晶配向膜に要求される重要な特性として、電圧保持率および残留DCが挙げられる。電圧保持率が低いと、フレーム期間中に液晶にかかる電圧が低下し、結果として輝度が低下して正常な諧調表示に支障をきたす。一方、残留DCが大きいと、電圧印加後に電圧をOFFにしたにもかかわらず、消去される像が残ってしまういわゆる「残像」が発生する。
前記した問題を解決する試みとして、最近いくつかの方法が提案されている。
(1)液晶配向膜を形成させるための、物性の異なる2以上のポリアミック酸を組み合わせて用いたポリアミック酸組成物が知られている(特許文献1;特開平11−193345号公報、特許文献2;特開平11−193347号公報参照)。
(2)ポリアミック酸とポリアミドを用いたポリマー成分と、溶剤とを用いるワニス組成物が知られている(特許文献3;国際公開第00/061684号パンフレット参照)。
(3)物性の異なる2以上のポリアミック酸およびポリアミド、ならびに溶剤を用いたワニス組成物が知られている。(特許文献4;国際公開第01/000733号パンフレット参照)。
(4)特定の構造を有するアミン成分を用いて合成されるポリアミック酸等を用いた高分子材料を用いたワニス組成物が知られている(特許文献5;特開2002−162630号公報参照)。
しかしながら、ジアミンと反応させるテトラカルボン酸二無水物による、残留DCの低減は余り検討されておらず、さらなる改善の余地が残されている。
テトラカルボン酸二無水物の発明例として、例えば、ビシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物を用いる液晶配向膜が知られており、この配向膜を水平配向かつ低電圧駆動パネルにおけるシール剤や封入剤からの液晶の汚染が改善されることが開示されている(特許文献6;特開2000−214467号公報参照)。
特開平11−193345号公報 特開平11−193347号公報 国際公開第00/061684号パンフレット 国際公開第01/000733号パンフレット 特開2002−162630号公報 特開2000−214467号公報
本発明は、液晶表示素子の長期熱信頼性に優れた、すなわち素子の加熱試験において電圧保持率を長時間高く保つことができ、合わせて液晶表示素子の残留DCを低減する垂直配向用液晶配向膜を形成することができる液晶配向剤を提供しようとするものであり、さらにその液晶配向剤を用いて形成した液晶配向膜、およびその液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供しようとするものである。
本発明者らは、特定のテトラカルボン酸二無水物と垂直配向側鎖を持つジアミンを原料とするポリアミック酸またはその誘導体を含有する組成物を垂直配向用液晶配向剤に用い、それにより形成された液晶配向膜を有する液晶表示素子が長期熱信頼性に優れ、かつ残留DCが低いことを見出し、本発明を完成させた。
なお、発明の詳細な説明において、左右が非対称である基は、左右がどちらの方向を向いていてもよいものと定義する(例えば、−COCH=CH−は、「−COCH=CH−」または「−CH=CHCO−」の何れかを意味する)。
アルキルまたはアルキレン中の−CH−が−O−で置き換えられる場合、−O−が連続することはない。
アルキルまたはアルキレンは、直鎖または分岐のどちらでもよいものとする。
本発明は以下の構成からなる。
[1] 式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンまたは式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンと他のジアミンの混合物を反応させて得られるポリアミック酸またはその誘導体を含有する垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
式(V−2)中、
10は単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CONH−、または−(CH−であり、mは1〜6の整数であり;
11はステロイド骨格、スクシンイミド骨格、フタルイミド骨格、もしくはシンナメート骨格を有する基、または下記式(XXIII)で表される基であり、

Figure 0005556482
式(XXIII)中、
は独立して、単結合、または炭素数1〜12のアルキレンであり、アルキレンの−CH−は−O−、−NH−、または−CO−で置き換えられてよく、−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、アルキレンの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく;
12は独立して、−Fまたは−CHであり;
環Sは独立して1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−1,5−ジイル、ナフタレン−2,7−ジイル、またはアントラセン−9,10−ジイルであり;
13は−H、−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または炭素数1〜30のアルキルであり、アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、アルキルの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく;そして、
bは独立して0〜4の整数であり、c、dおよびeは独立して0〜3の整数であり、fは独立して0〜2の整数であり、かつc+d+e≧1である。
[2] 式(V−2)におけるY11が下記式(Y11−1)〜(Y11−8)で表される基の群から選ばれる1つである、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
式(Y11−1)〜(Y11−8)中、
は−H、−F、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、炭素数2〜30のアルケニル、−C≡N、−OCHF、−OCHF、または−OCFであり;
は−O−または炭素数1〜6のアルキレンであり;そして、
は−OCO−、−COO−、−O−または炭素数1〜6のアルキレンである。
[3] 側鎖基を有するジアミンが下記式(V−2−1)〜(V−2−8)および(V−2−53)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つである、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
式(V−2−2)において、Yは炭素数6〜30のアルキルであり;
式(V−2−3)〜(V−2−6)において、Yは炭素数3〜30のアルキルであり;
式(V−2−7)において、Yは炭素数2〜30のアルキルであり;
式(V−2−8)において、Yは炭素数2〜30のアルキルであり;そして
式(V−2−53)において、Y18は−F、−CFまたは−OCFである。
[4] ジアミンが、式(V−2)で表されるジアミンの少なくとも1つと下記式(V−1−1)〜(V−1−5)、(V−1−14)、(V−1−15)、(VI−1−1)〜(VI−1−12)、(VI−1−28)〜(VI−1−30)、(VI−1−35)〜(VI−1−39)、(VII−2−1)、および(VII−2−2)で表されるジアミンの群から選ばれる少なくとも1つの混合物である、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482
[5] 式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に加えて、下記式(1)、(2)、(5)〜(7)、および(12)で表される芳香族テトラカルボン酸の群から選ばれる少なくとも1つを、ジアミンと反応させて得たポリアミック酸またはその誘導体を用いた、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
[6] 式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に加えて、下記式(19)、(23)、(25)、(35)〜(39)、(44)、および(49)で表される脂環式テトラカルボン酸二無水物および脂肪族テトラカルボン酸二無水物の群から選ばれる少なくとも1つを、ジアミンと反応させて得たポリアミック酸またはその誘導体を用いた、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
[7] ジアミンが、式(V−2)で表されるジアミンの少なくとも1つと、下記式(VI−11−4)〜(VI−11−16)、(V−11−2)および(V−11−17)〜(V−11−19)で表される感光性構造を有するジアミンの群から選ばれる少なくとも1つの混合物である、光配向性を有する、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
[8] ジアミンが、式(V−2)で表されるジアミンの少なくとも1つと、下記式(VI−11−7)、(VI−11−11)、(V−11−2)および(V−11−17)〜(V−11−19)で表される感光性構造を有するジアミンの群から選ばれる少なくとも1つの混合物である、光配向性を有する、前記[1]項に記載の垂直配向用液晶配向剤。

Figure 0005556482
[9]アルケニル置換ナジイミド化合物、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物、オキサジン化合物、オキサゾリン化合物、およびエポキシ化合物から選ばれる少なくとも1つをさらに含有する、前記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の垂直配向用液晶配向剤。
[10] 前記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の垂直配向用液晶配向剤の塗膜が加熱されて形成される垂直配向用液晶配向膜。
[11] 一対の基板と、その基板の間に形成される液晶層と、液晶層に電圧を印加する電極と、そして前記液晶分子を所定の方向に配向させる液晶配向膜とを有する液晶表示素子において、液晶配向膜が前記[10]項に記載の垂直配向用液晶配向膜である液晶表示素子。
本発明により、電圧保持率の長期熱信頼性に優れ、残留DCの低い液晶表示素子を提供することができる。
本発明の液晶配向剤は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応生成物であるポリアミック酸またはその誘導体を含有する。ポリアミック酸の誘導体とは、溶剤を含有する液晶配向剤としたときに溶剤に溶解する成分であり、その液晶配向剤を液晶配向膜としたときに、ポリイミドを主成分とする液晶配向膜を形成することができる成分である。このようなポリアミック酸の誘導体としては、例えば可溶性ポリイミド、ポリアミック酸エステル、およびポリアミック酸アミド等が挙げられる。より具体的には、1)ポリアミック酸の全てのアミノとカルボキシルとが脱水閉環反応したポリイミド、2)部分的に脱水閉環反応した部分ポリイミド、3)ポリアミック酸のカルボキシルがエステルに変換されたポリアミック酸エステル、4)テトラカルボン酸二無水物化合物に含まれる酸二無水物の一部を有機ジカルボン酸に置き換えて反応させて得られたポリアミック酸−ポリアミド共重合体、さらに5)該ポリアミック酸−ポリアミド共重合体の一部もしくは全部を脱水閉環反応させたポリアミドイミドが挙げられる。前記ポリアミック酸またはその誘導体は、液晶配向剤中に単独で用いてもよく、複数の化合物を併用してもよい。
本発明に用いるテトラカルボン酸二無水物は式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物を含む。

Figure 0005556482
式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、液晶表示素子において所望の電圧保持率を発現させ、またその長期熱信頼性を実現させる観点から、本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成する酸二無水物中10〜100モル%含まれることが好ましく、20〜100モル%含まれることがより好ましい。
本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成するテトラカルボン酸二無水物は、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に加えて、芳香族テトラカルボン酸二無水物を含んでもよい。芳香族テトラカルボン酸二無水物とは、2つの−CO−O−CO−の少なくとも1つが芳香族化合物に結合する化合物である。芳香族テトラカルボン酸二無水物は下記式(1)〜(13)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物前記と共に用いられる芳香族テトラカルボン酸二無水物は、式(1)、(2)、(5)〜(7)、および(12)で表される化合物が好ましく、式(1)および(12)で表される化合物がより好ましい。芳香族テトラカルボン酸二無水物を併用すると液晶表示素子の耐光性を高める効果並びに残留DCを低減する効果がある。本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成する全酸二無水物中、芳香族テトラカルボン酸二無水物を1〜90モル%含むことが好ましく、2〜60モル%含むことがより好ましい。
本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成するテトラカルボン酸二無水物は、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に加えて、脂環式テトラカルボン酸二無水物および/または脂肪族テトラカルボン酸二無水物を含んでもよい。脂環式テトラカルボン酸二無水物は2つの−CO−O−CO−の少なくとも1つが脂環式化合物に結合する化合物である。脂肪族テトラカルボン酸二無水物は2つの−CO−O−CO−の少なくとも1つが脂肪族化合物に結合する化合物である。脂環式テトラカルボン酸二無水物は下記式(19)〜(22)、(24)、(25)、(27)〜(44)(49)〜(58)、および(62)〜(64)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482

Figure 0005556482
脂肪族テトラカルボン酸二無水物は下記式(23)、(45)〜(48)、(66)、および(67)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
脂環式テトラカルボン酸二無水物および前記脂肪族テトラカルボン酸二無水物は、式(19)、(23)、(25)、(35)〜(39)、(44)、および(49)で表される化合物が好ましく、式(19)および(23)で表される化合物がより好ましい。脂環式テトラカルボン酸二無水物および/または脂肪族テトラカルボン酸二無水物を併用すると、液晶表示素子の耐熱性を高める効果並びに透明性を改善する効果がある。本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成する全テトラカルボン酸二無水物中、脂環式テトラカルボン酸二無水物および/または脂肪族テトラカルボン酸二無水物を1〜90モル%含むことが好ましく、10〜80モル%含むことがより好ましい。
本発明に用いるテトラカルボン酸二無水物は、シルセスキオキサン二無水物誘導体を含むことが好ましい。シルセスキオキサンは高度な架橋体であり加水分解されることはないため、含有させることにより液晶配向剤としての保存安定性が優れる。また、製膜後も加水分解されないため、熱信頼性の高い液晶配向膜の形成が可能となる。
本発明に用いるシルセスキオキサン二無水物は、例えば国際公開第03/024870号パンフレットに記載されている化合物を用いることができ、以下の式で表される。

Figure 0005556482
式(S)中Rは、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜45のアルキル、置換または非置換のアリールおよび置換または非置換のアリールアルキルから選択され、Yは下記式(a)または(b)で表される。

Figure 0005556482
式(a)および式(b)中のXは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、水酸基または酸無水物の構造(−CO−O−CO−)を有する1価の有機基であり、Xの少なくとも2つは酸無水物の構造(−CO−O−CO−)を有する1価の有機基であり、Zは−O−、−CH−または単結合である。但し、炭素数1〜45のアルキルにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてよく、任意の−CH−は−O−、−CH=CH−、シクロアルキレンまたはシクロアルケニレンで置き換えられてよい。置換または非置換のアリールアルキル中のアルキレンにおいて、任意の水素はフッ素に置き換えられてよく、任意の−CH−は−O−、−CH=CH−、またはシクロアルキレンで置き換えられてよい。
式(S)で表されるシルセスキオキサン二無水物のうち、特に好ましいのは下記式(S−1)で表される化合物である。

Figure 0005556482
式(S−1)中、Rは上記式(S)におけるRと同じである。
シルセスキオキサン二無水物を併用すると、液晶表示素子の電圧保持率を高くし、耐光性および耐熱性を高くし、そしてイオン密度を低減する効果がある。本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成する全テトラカルボン酸二無水物中、シルセスキオキサン二無水物を1〜60モル%含むことが好ましく、10〜40モル%含むことがより好ましい。
式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と併用するテトラカルボン酸二無水物は、本発明の効果が達成される範囲で、その種類や配合量について任意に用いることができる。本発明においては、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と共に他のテトラカルボン酸二無水物を少なくとも1つ用いてジアミンと反応させた共重合体を用いることが、配向剤の保存安定性が向上するので好ましい。
式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と併用するテトラカルボン酸二無水物は、その一部をカルボン酸無水物に置き換えてもよい。このような置き換えによって、ポリアミック酸を生成する際の重合反応のターミネーションを起こすことができ、重合反応の進行を抑えることができる。このため、得られる重合体(ポリアミック酸またはその誘導体)の分子量を容易に制御することができ、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。テトラカルボン酸二無水物に対するカルボン酸無水物の比率は、本発明の効果を損なわない範囲にすればよいが、目安として全テトラカルボン酸二無水物量の10モル%以下にすることが好ましい。カルボン酸無水物は、本発明の効果が損なわれなければ1つの化合物のみで用いてもよく、2つ以上を用いてもよい。カルボン酸無水物は無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、n−デシル無水コハク酸、n−ドデシル無水コハク酸、n−テトラデシル無水コハク酸、n−ヘキサデシル無水コハク酸、およびシクロヘキサンジカルボン酸無水物が例示される。
前記の式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と併用するテトラカルボン酸二無水物は、テトラカルボン酸二無水物に対するジカルボン酸の比率が10モル%以下の範囲で、一部がジカルボン酸に置き換えられてよい。ジカルボン酸は、本発明の効果が損なわれなければ、1つでもよく、2つ以上用いてもよい。
本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸またはその誘導体を構成する、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応させるジアミンは、下記式(V−2)で表される側鎖構造を有する化合物である。

Figure 0005556482
式(V−2)中、
10は単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CONH−、または−(CH−であり、mは1〜6の整数であり、
11はステロイド骨格、スクシンイミド骨格、フタルイミド骨格、もしくはシンナメート骨格を有する基、または下記式(XXIII)で表される基であり、

Figure 0005556482
式(XXIII)中、Aは独立して、単結合、または炭素数1〜12のアルキレンであり、アルキレンの−CH−は−O−、−NH−、または−CO−で置き換えられてよく、−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、アルキレンの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
12は独立して、−Fまたは−CHであり、
環Sは独立して1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−1,5−ジイル、ナフタレン−2,7−ジイル、またはアントラセン−9,10−ジイルであり、
13は−H、−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または炭素数1〜30のアルキルであり、アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−、または−N=N−で置き換えられてよく、アルキルの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
bは独立して0〜4の整数であり、c、dおよびeは独立して0〜3の整数であり、fは独立して0〜2の整数であり、かつc+d+e≧1である。
式(V−2)で表されるジアミンは、Y11が下記式(Y11−1)〜(Y11−8)で表される基の群から選ばれる1つである化合物が好ましい。

Figure 0005556482
式(Y11−1)〜(Y11−8)中、
は−H、−F、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、炭素数2〜30のアルケニル、−C≡N、−OCHF、−OCHFまたは−OCFであり、
は−O−または炭素数1〜6のアルキレンであり、そして、
は−OCO−、−COO−、−O−または炭素数1〜6のアルキレンである。
式(V−2)で表されるジアミンの例は、以下の式(V−2−1)〜(V−2−54)で表される化合物である。

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482
式(V−2−1)〜(V−2−54)中、
は独立して−H、−F、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、炭素数2〜30のアルケニル、−C≡N、−OCHF、−OCHF、または−OCFであり、
好ましくは、独立して−H、炭素数1〜20のアルキルまたは炭素数2〜20のアルケニルであり、
は独立して炭素数1〜30のアルキル、または炭素数2〜30のアルケニルであり、
16は独立して−H、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜29のアルコキシ、または炭素数2〜30のアルケニルであり、そして、
18は−F、−CFまたは−OCFである。
式(V−2)で表されるジアミンは、上記の式(V−2−2)〜(V−2−8)および(V−2−53)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。

Figure 0005556482
式(V−2−2)において、Yは炭素数6〜30のアルキルが好ましく、炭素数9〜20のアルキルがより好ましい。
式(V−2−3)〜(V−2−6)において、Yは炭素数3〜30のアルキルが好ましく、炭素数5〜20のアルキルがより好ましい。
式(V−2−7)において、Yは炭素数2〜30のアルキルが好ましく、炭素数4〜25のアルキルがより好ましい。
式(V−2−8)において、Yは炭素数2〜30のアルキルが好ましく、炭素数2〜12のアルキルがより好ましい。そして、
式(V−2−53)におけるY18は−F、−CFまたは−OCFである。
式(V−2)で表されるジアミンと併用して、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応させる他のジアミンは要求する特性に応じて適宜使用することができる。本発明の垂直配向用液晶配向剤に用いる場合は、式(V−2)で表されるジアミンと同様に配向性側鎖構造を有するジアミンの使用が好ましい。配向性側鎖構造を有するジアミンとは、2つのアミノ基を結ぶ置換基を主鎖としたときに、主鎖から分岐する置換基(側鎖)を有し、かつ液晶に対して垂直配向性またはプレチルト角を発現させる性質を有するジアミンである。側鎖は、要求される配向性に応じて適宜選択すればよい。併用するジアミンには、本発明の効果を損なうことがない範囲で、配向性側鎖構造を有さない化合物も選択することができる。本発明の液晶配向剤は併用して用いるジアミンの構造によって、TNあるいはIPS液晶表示素子にも応用することができる。
本発明に用いることができる他のジアミンは、要求される特性に応じて適宜選択すればよいが、式(II−1)、(III−1)、(IV−1)、(V−1)、(V−11)、VI−1)、(VI−2)、(VI−3)、(VI−11)、(VI−12)、(VII−1)、(VII−2)、(VII−3)、(VII−11)、(VII−12)、(VIII−1)、(VIII−2)、(VIII−3)、(VIII−4)、(VIII−11)、または(IX−1)で表される化合物が挙げられる。
これらのジアミンでは、2つのアミノ基が同じ六員環の炭素に結合している場合は、互いにメタまたはパラに結合していることが好ましい。

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482
式(II−1)、(III−1)、(IV−1)、(V−1)、(V−11)、(VI−1)、(VI−2)、(VI−3)、(VI−11)、(VI−12)、(VII−1)、(VII−2)、(VII−12)、(VII−3)、(VII−11)、(VIII−1)、(VIII−2)、(VIII−3)、(VIII−4)、(VIII−11)、および(IX−1)において、
11は独立して炭素数1〜12のアルキレンであり、アルキレン上の−Hは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてよく、
は独立して−COCH=CH−、−N=N−、または−C≡C−であり、
は独立して単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO−、−CO−、−CONH−、−COO−、−NH−、−N(CH)−(CH−N(CH)−、−C(CH−、−C(CF−、−(CH−、−O−(CH−O−、−S−(CH−S−、−COCH=CH−、−N=N−、または−C≡C−であり、そして、
mは1〜6の整数であり、
は独立してメチレン、フェニレンであり、フェニレンの−Hは炭素数1〜30のアルキルで置き換えられてよく、
は独立して単結合または炭素数1〜3のアルキレンであり、
は独立して単結合、1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり、
10は単結合、−O−、−COO−、−CO−、−CONH−、−(CH−、−CHY−、−C(Y−、または−NY−であり、そして、
mは1〜6の整数であり、
aはY、Y、Y、Y、およびY14が結合する原子または環の構造に応じて0〜4の整数であり、
lは1〜10の整数であり、
は独立して−H、炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜20のアルケニルであり、
は独立して−H、−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−PO、または炭素数1〜2のアルキルであり、
が複数存在するときは、互いに結合して環を形成してもよく、
は独立してベンジル、−H、−F、−Cl、−OH、−COOH、−SOH、−PO、−NHY、または−N(Yであり、
は独立して炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜20のアルケニルであり、
は独立して炭素数1〜3のアルキルまたはフェニルであり、
は独立して炭素数1〜30のアルキル、シクロヘキシル、またはビシクロヘキシルであり、シクロヘキシルまたはビシクロヘキシルの−Hは炭素数1〜30のアルキルで置換されてもよく、
は−Hまたは炭素数1〜30のアルキルであり、
アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、
アルキルの−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、
アルキルの−Hは−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
は炭素数6〜30のアルキルであり、
10は炭素数1〜30のアルキルであり、
17は−H、−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または炭素数1〜20のアルキルであり、
アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、
アルキルの−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、
アルキルの−Hは−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
11はステロイド骨格、スクシンイミド骨格、またはフタルイミド骨格を有する基、あるいは下記式(XXIII)で表される基を有し、

Figure 0005556482
式(XXIII)中、
環上の−Hは−F、−Cl、−OH、−COOH、−SOH、−PO、炭素数1〜30のアルキル、またはフェニルで置き換えられてよく、
アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、
アルキルの−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、
アルキルの−Hは−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
フェニルの−Hは独立して、−F、−Cl、−Br、−C≡N、−CH、−OCH、−OCHF、−OCHF、−OCF、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
は独立して、単結合、または炭素数1〜12のアルキレンであり、
アルキレンの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、
アルキレンの−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、
アルキレンの−Hは−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく、
12は独立して、−FまたはCHであり、
環Sは独立してシクロヘキサン、1,3−ジオキサン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、フェニレン、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ナフタレン、アントラセン、インドール、ステロイド、またはヘキサヒドロ−フロ[3.2−b]フランであり、
bは独立して0〜1の整数であり、c、d、およびeは独立して0〜3の整数であり、fは独立して0〜4の整数であり、c+d+e≧1でかつ6≧b+c+d+eであり、
13は−H、−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または炭素数1〜30のアルキルであり、
アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、
アルキルの−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、
アルキルの−Hは−F、−Cl、−Br、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよい。
14は独立して下記一般式(XXI)を表し、

〜A−A−A−A−A−A−A (XXI)
は独立して単結合、炭素数1〜12のアルキレン、あるいは骨格を構成する炭素、窒素、および酸素それぞれの原子の数の和が3〜30である環を表し、
アルキレン中の−CH−は−O−、−NH−、−CO−、−CHY−、−C(Y−、またはNY−で置き換えられてよく、
は独立して−H、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜29のアルコキシ、または炭素数2〜30のアルケニルを表し、
−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−、またはN=N−で置き換えられてよく、
アルキレンの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、またはPOで置き換えられてよく、
環の−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または下記一般式(XXII)で置き換えられてよく、

〜A−A−A−A (XXI)
は独立して単結合、直鎖または分岐の炭素数1〜12のアルキレン、あるいは骨格を構成する炭素、窒素、および酸素それぞれの原子の数の和が3〜30である環を表し、
アルキレンの−CH−は−O−、−NH−、−CO−、−CHY−、−C(Y−、またはNY−で置き換えられてよく、
は独立して−H、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜19のアルコキシ、または炭素数2〜20のアルケニルを表し、
−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−、またはN=N−で置き換えられてよく、
アルキレンの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、またはPOで置き換えられてよく、
環の−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、またはPOで置き換えられてよく、
は独立して−H、−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または直鎖または分岐の炭素数1〜40のアルキルを表し、
アルキル中の−CH−は−O−、−NH−、またはCO−で置き換えられてよく、
−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−、またはN=N−で置き換えられてよく、
アルキルの−Hは−F、−Cl、−OH、−COOH、−SOH、またはPOで置き換えられてよく、
但し、Y14の少なくとも1つは−COCH=CH−、−N=N−、またはC≡C−を含む基であり、そして、
式(II−1)、(III−1)、(IV−1)、(V−1)、(V−11)、(VI−1)、(VI−2)、(VI−3)、(VI−11)、(VI−12)、(VII−1)、(VII−2)、(VII−12)、(VII−3)、(VII−11)、(VIII−1)、(VIII−2)、(VIII−3)、(VIII−4)、(VIII−11)、および(IX−1)において、ベンゼン環はピペラジン環、ピペリジン環、ピロリジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、インドール環、ステロイド環、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン環、ビシクロ[2.2.2]オクタン環、またはヘキサヒドロ−フロ[3.2−b]フラン環で置き換えられてよい。
他のジアミンは更に具体的には、下記式で表される化合物が挙げられる。
式(II−1)で表されるジアミンは下記式(II−1−1)〜(II−1−4)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(III−1)で表されるジアミンは下記式(III−1−1)および(III−1−2)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(IV−1)で表されるジアミンは式(IV−1−1)〜(IV−1−3)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(V−1)で表されるジアミンは下記式(V−1−1)〜(V−1−19)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(V−11)で表されるジアミンは下記式(V−11−1)〜(V−11−19)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482
式(VI−1)で表されるジアミンは下記式(VI−1−1)〜(VI−1−39)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482

Figure 0005556482
式(VI−2)で表されるジアミンは下記式(VI−2−1)〜(VI−2−8)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VI−2−1)〜(VI−2−8)中、
15は独立して炭素数3〜30のアルキル、炭素数3〜29のアルコキシ、または炭素数3〜30のアルケニルである。
16は独立して−H、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜29のアルコキシ、または炭素数2〜30のアルケニルである。
式(VI−3)で表されるジアミンは下記式(VI−3−1)および(VI−3−2)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VI−3−1)〜(VI−3−2)中、
15は独立して炭素数3〜30のアルキル、炭素数3〜29のアルコキシ、または炭素数3〜30のアルケニルである。
16は独立して−H、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜29のアルコキシ、または炭素数2〜30のアルケニルである。
式(VI−11)で表されるジアミンは下記式(VI−11−1)〜(VI−11−16)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VI−12)で表されるジアミンは下記式(VI−12−1)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VII−1)で表されるジアミンは下記式(VII−1−1)〜(VII−1−6)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VII−2)で表されるジアミンは下記式(VII−2−1)〜(VII−2−15)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VII−3)で表されるジアミンは下記式(VII−3−1)〜(VII−3−4)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VII−11)で表されるジアミンは下記式(VII−11−1)〜(VII−11−6)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VII−12)で表されるジアミンは下記式(VII−12−1)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VIII−1)で表されるジアミンは下記式(VIII−1−1)〜(VIII−1−16)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VIII−2)で表されるジアミンは下記式(VIII−2−1)〜(VIII−2−8)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VIII−2−1)〜(VIII−2−8)中、
16は独立して−H、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜29のアルコキシ、または炭素数2〜30のアルケニルである。
式(VIII−3)で表されるジアミンは下記式(VIII−3−1)〜(VIII−3−3)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(VIII−3−1)〜(VIII−3−3)中、
16は独立して−H、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜29のアルコキシ、または炭素数2〜30のアルケニルであり、
は炭素数6〜30のアルキルである。
式(VIII−4)で表されるジアミンは記式(VIII−4−1)〜(VIII−4−8)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482

Figure 0005556482
式(VIII−11)で表されるジアミンは下記式(VIII−11−1)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
式(IX−1)で表されるジアミンは下記式(IX−1−1)で表される化合物が例示される。

Figure 0005556482
これまで例示した化合物以外のジアミンとしては、ナフタレン構造を有するナフタレン系ジアミン、およびフルオレン構造を有するフルオレン系ジアミン等が挙げられる。
本発明に用いることができる他のジアミンは、本発明の液晶配向剤におけるポリアミック酸を構成するジアミンにおいて、本発明の効果が損なわれない程度の範囲で用いることができる。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体は、そのモノマーにモノイソシアネート化合物をさらに含んでいてもよい。モノイソシアネート化合物をモノマーに含むことによって、得られるポリアミック酸またはその誘導体の末端が修飾され、分子量が調節される。この末端修飾型のポリアミック酸またはその誘導体を用いることにより、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。モノマー中のモノイソシアネート化合物の含有量は、モノマー中のジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物の総量に対して1〜10モル%であることが、前記の観点から好ましい。前記モノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソシアネート、およびナフチルイソシアネートが挙げられる。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体の分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、10,000〜500,000であることが好ましく、20,000〜200,000であることがより好ましい。前記ポリアミック酸またはその誘導体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による測定から求めることができる。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体は、多量の貧溶剤で沈殿させて得られる固形分をIR、NMRで分析することによりその存在を確認することができる。また本発明のポリアミック酸またはその誘導体をKOHやNaOH等の強アルカリの水溶液によって分解した後、その分解物から有機溶剤によって抽出した成分をGC、HPLCもしくはGC−MSで分析することにより、使用されているモノマーを確認することができる。
本発明の液晶配向剤は、前記のポリアミック酸またはその誘導体以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分は、1つであっても2つ以上であってもよい。
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる観点から、アルケニル置換ナジイミド化合物をさらに含有していてもよい。前記アルケニル置換ナジイミド化合物は1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を併用してもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物の含有量は、液晶配向剤中のポリアミック酸またはその誘導体の総量に対する重量比で0.01〜1.00であることが好ましく、0.01〜0.70であることがより好ましく、0.01〜0.50であることがさらに好ましい。
アルケニル置換ナジイミド化合物は、本発明で用いられるポリアミック酸またはその誘導体を溶解する溶剤に溶解させることができる化合物であることが好ましい。このようなアルケニル置換ナジイミド化合物の例は、下記式(Ina)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0005556482
式(Ina)中、LおよびLは、それぞれ独立して水素、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜6のアルケニル、炭素数5〜8のシクロアルキル、アリールまたはベンジルであり、nは1または2である。
n=1のとき、
Wは炭素数1〜12のアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数5〜8のシクロアルキル、炭素数6〜12のアリール、ベンジル、−Z−(O)−(ZO)−Z−Hで表される基、−(Z−B−Z−Hで表される基、−B−T−B−Hで表される基、またはこれらの基の1〜3個の水素が水酸基で置換された基である。
ここで、Z、ZおよびZは独立して炭素数2〜6のアルキレンであり、qは0または1であり、そしてrは1〜30の整数であり、
およびZは独立して炭素数1〜4のアルキレンまたは炭素数5〜8のシクロアルキレンであり、Bはフェニレンであり、sは0または1であり、そして、
Tは−CH−、−C(CH−、−O−、−CO−、−S−または−SO−である。
このとき、好ましいWは、炭素数1〜8のアルキル、炭素数3〜4のアルケニル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、炭素数4〜10のポリ(エチレンオキシ)エチル、フェニルオキシフェニル、フェニルメチルフェニル、フェニルイソプロピリデンフェニル、およびこれらの基の1個または2個の水素が水酸基で置き換えられた基である。
n=2のとき、
Wは炭素数2〜20のアルキレン、炭素数5〜8のシクロアルキレン、炭素数6〜12のアリーレン、−Z−O−(ZO)−Z−で表される基、−Z−B−Z−で表される基、−B−(O−B)−T−(B−O)−B−で表される基、またはこれらの基の1〜3個の水素が水酸基で置き換えられた基である。
ここで、Z〜Z、r、Z、ZおよびBの意味は前記の通りであり、
Tは炭素数1〜3のアルキレン、−O−または−SO−であり、sは0または1である。
このとき、好ましいWは炭素数2〜12のアルキレン、シクロヘキシレン、フェニレン、トリレン、キシリレン、−C−O−(Z−O)−O−C−(Zは炭素数2〜6のアルキレンであり、rは1または2で表される。)で表される基、−B−T−B−(Bはフェニレンであり、そしてTは−CH−、−O−またはSO−である。)で表される基、−B−O−B−C−B−O−B−(Bはフェニレンである。)で表される基、およびこれらの基の1個または2個の水素が水酸基で置き換えられた基である。
このようなアルケニル置換ナジイミド化合物は、例えば特許第2729565号公報に記載されているように、アルケニル置換ナジック酸無水物誘導体とジアミンとを80〜220℃の温度で0.5〜20時間保持することにより合成して得られる化合物や市販されている化合物を用いることができる。アルケニル置換ナジイミド化合物の具体例は以下に示す化合物である。
N−メチル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−メチル−アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−メチル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−メチル−メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−エチルヘキシル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(2−エチルヘキシル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−アリル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−アリル−アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−アリル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−イソプロペニル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−イソプロペニル−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−イソプロペニル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−シクロヘキシル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−シクロヘキシル−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−シクロヘキシル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−フェニル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−フェニル−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−ベンジル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−ベンジル−アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−ベンジル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(3−ヒドロキシ−1−プロペニル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(4−ヒドロキシフェニル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)−メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(3−ヒドロキシフェニル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(3−ヒドロキシフェニル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−ヒドロキシベンジル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−〔2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル〕−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−〔2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル〕−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−〔2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル〕−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピリデン)フェニル}−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピリデン)フェニル}−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピリデン)フェニル}−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、およびこれらのオリゴマー、
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
1,2−ビス{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エタン、1,2−ビス{3’−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エタン、1,2−ビス{3’−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エタン、ビス〔2’−{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エチル〕エーテル、ビス〔2’−{3’−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エチル〕エーテル、1,4−ビス{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}ブタン、1,4−ビス{3’−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}ブタン、
N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−{(1−メチル)−2,4−フェニレン}−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、
ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、
ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、1,6−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−3−ヒドロキシ−ヘキサン、1,12−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−3,6−ジヒドロキシ−ドデカン、1,3−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−5−ヒドロキシ−シクロヘキサン、1,5−ビス{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}−3−ヒドロキシ−ペンタン、1,4−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2−ヒドロキシ−ベンゼン、
1,4−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2,5−ジヒドロキシ−ベンゼン、N,N’−p−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルメチルシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−(2,3−ジヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2−ヒドロキシ−フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2−ヒドロキシ−フェニル}メタン、ビス{3−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−4−ヒドロキシ−フェニル}エーテル、ビス{3−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−5−ヒドロキシ−フェニル}スルホン、1,1,1−トリ{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)}フェノキシメチルプロパン、N,N’,N”−トリ(エチレンメタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)イソシアヌレート、およびこれらのオリゴマー等。
さらに、本発明に用いられるアルケニル置換ナジイミド化合物は、非対称なアルキレン・フェニレン基を含む下記構造式で表される化合物でもよい。

Figure 0005556482

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Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482
アルケニル置換ナジイミド化合物のうち、好ましく用いられるのは以下の化合物である。
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−{(1−メチル)−2,4−フェニレン}−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、
ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン。
更に好ましく用いられるアルケニル置換ナジイミド化合物は以下の通りである。
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−{(1−メチル)−2,4−フェニレン}−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン。
そして、特に好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物は、下記の式(Ina−1)で表されるビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、式(Ina−2)で表されるN,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、および式(Ina−3)で表されるN,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)である。

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また例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる観点から、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物をさらに含有していてもよい。前記ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を併用してもよい。なお、このラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物には前記のアルケニル置換ナジイミド化合物は含まれない。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物の含有量は、上記の観点から、ポリアミック酸またはその誘導体の総量に対する重量比で0.01〜1.00であることが好ましく、0.01〜0.70であることがより好ましく、0.01〜0.50であることがさらに好ましい。
なお、アルケニル置換ナジイミド化合物に対するラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物の比率は、液晶表示素子のイオン密度を低減し、イオン密度の経時的な増加を抑制し、さらに残像を抑制する観点から、重量比で0.1〜10であることが好ましく、0.5〜5であることがより好ましい。
ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸アミド等の(メタ)アクリル酸誘導体、およびビスマレイミドが例示される。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は、ラジカル重合性不飽和二重結合を2つ以上有する(メタ)アクリル酸誘導体であることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルの具体例は、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボロニル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル。(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、および(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルである。
2官能(メタ)アクリル酸エステルの具体例は、例えばエチレンビスアクリレート、東亜合成化学工業(株)の製品であるアロニックスM−210、アロニックスM−240およびアロニックスM−6200、日本化薬(株)の製品であるKAYARAD HDDA、KAYARAD HX−220、KAYARAD R−604およびKAYARAD R−684、大阪有機化学工業(株)の製品であるV260、V312およびV335HP、並びに共栄社油脂化学工業(株)の製品であるライトアクリレートBA−4EA、ライトアクリレートBP−4PAおよびライトアクリレートBP−2PAである。
3官能以上の多官能(メタ)アクリル酸エステルの具体例は、例えば4,4’−メチレンビス(N,N―ジヒドロキシエチレンアクリレートアニリン)、アロニックスM−400、アロニックスM−405、アロニックスM−450、アロニックスM−7100、アロニックスM−8030、アロニックスM−8060、KAYARAD TMPTA、KAYARAD DPCA−20、KAYARAD DPCA−30、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD DPCA−120、および大阪有機化学工業(株)の製品であるVGPTが挙げられる。
(メタ)アクリル酸アミド誘導体の具体例は、例えばN−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−プロピルメタクリルアミド、N−シクロプロピルアクリルアミド、N−シクロプロピルメタクリルアミド、N−エトキシエチルアクリルアミド、N−エトキシエチルメタクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチル−N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルピロリディン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−エチレンビスアクリルアミド、N,N’−ジヒドロキシエチレンビスアクリルアミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−(iso−ブトキシメチル)メタクリルアミド、N−[2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル]メタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、N−(メトキシメチル)メタクリルアミド、N−(ヒドロキシメチル)―2−メタクリルアミド、N−ベンジル−2−メタクリルアミド、およびN,N’−メチレンビスメタクリルアミドである。
上記の(メタ)アクリル酸誘導体のうち特に好ましい化合物は、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−ジヒドロキシエチレン−ビスアクリルアミド、エチレンビスアクリレート、および4,4’−メチレンビス(N,N―ジヒドロキシエチレンアクリレートアニリン)である。
ビスマレイミドの具体例は、ケイ・アイ化成(株)製のBMI−70およびBMI−80、並びに大和化成工業(株)製のBMI−1000、BMI−3000、BMI−4000、BMI−5000およびBMI−7000である。
また例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性の長期安定性の観点から、オキサジン化合物をさらに含有していてもよい。オキサジン化合物は1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を併用してもよい。オキサジン化合物の含有量は、ポリアミック酸またはその誘導体の総量に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
オキサジン化合物は、ポリアミック酸またはその誘導体を溶解させる溶媒に可溶であり、加えて、開環重合性を有するオキサジン化合物が好ましい。
またオキサジン化合物におけるオキサジン構造の数は、特に限定されない。
オキサジン化合物は種々の構造が知られている。本発明で用いられるオキサジン化合物の構造は特に限定されないが、ベンゾオキサジンやナフトオキサジン等の、縮合多環芳香族基を含む芳香族基を有するオキサジン化合物が例示される。
オキサジン化合物の例は下記式(a)〜(f)で表される化合物である。なお、下記式において、環の中心に向けて表示されている結合は、環を構成しかつ置換基の結合が可能ないずれかの炭素に結合していることを示す。

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式(a)〜(c)中、RおよびRは炭素数1〜30の有機基である。
式(a)〜(f)中、RからRは水素または炭素数1〜6の炭化水素基である。
式(c)、(d)および(f)中、Xは、単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−C(CH−、−C(CF−、−(CH−、−O−(CH−O−、−S−(CH−S−である。ここで、mは1〜6の整数である。
そして、式(e)および(f)中、Yは独立して、単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH−、−C(CF−または炭素数1〜3のアルキレンである。
また、オキサジン化合物には、オキサジン構造を側鎖に有するオリゴマーやポリマー、オキサジン構造を主鎖中に有するオリゴマーやポリマーが含まれる。
式(a)で表されるオキサジン化合物は以下の化合物が例示される。

Figure 0005556482
式中、Rは炭素数1〜30のアルキルが好ましく、炭素数1〜20のアルキルがさらに好ましい。
式(b)で表されるオキサジン化合物は以下の化合物が例示される。

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式中、Rは炭素数1〜30のアルキルが好ましく、炭素数1〜20のアルキルがさらに好ましい。
式(c)で表されるオキサジン化合物としては、下記式(c’)で表されるオキサジン化合物が挙げられる。

Figure 0005556482
式(c’)中、RおよびRは炭素数1〜30の有機基、RからRは水素または炭素数1〜6の炭化水素基であり、Xは単結合、−CH−、−C(CH−、−CO−、−O−、−SO−またはC(CF−である。式(c’)で表されるオキサジン化合物の具体例は以下の化合物である。

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式中、Rは炭素数1〜30のアルキルが好ましく、炭素数1〜20のアルキルがさらに好ましい。
式(d)で表されるオキサジン化合物の具体例は以下の化合物である。

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式(e)で表されるオキサジン化合物の具体例は以下の化合物である。

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式(f)で表されるオキサジン化合物の具体例は以下の化合物である。

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これらのうち好ましいのは、式(b−1)、(c−1)、(c−3)、(c−5)、(c−7)、(c−9)、(d−1)〜(d−6)、(e−3)、(e−4)、および(f−2)〜(f−4)で表されるオキサジン化合物である。
前記オキサジン化合物は、国際公開第2004/009708号パンフレット、特開平11−12258号公報、特開2004−352670号公報に記載の方法を参照して製造することができる。
例えば、式(a)で表されるオキサジン化合物は、フェノール化合物と1級アミンとアルデヒドとを反応させることによって得られる(国際公開第2004/009708号パンフレット参照)。
また、式(b)で表されるオキサジン化合物は、1級アミンをホルムアルデヒドへ徐々に加える方法により反応させたのち、ナフトール系水酸基を有する化合物を加えて反応させることによって得られる(国際公開第2004/009708号パンフレット参照)。
また、式(c)で表されるオキサジン化合物は、有機溶媒中でフェノール化合物1モル、そのフェノール性水酸基1個に対し少なくとも2倍モルのアルデヒド、および等モルの1球アミンを、2級脂肪族アミン、3級脂肪族アミンまたは塩基性含窒素複素環化合物の存在下で反応させることによって得られる(国際公開第2004/009708号パンフレットおよび特開平11−12258号公報参照)。
また式(d)〜(f)で表されるオキサジン化合物は、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の、複数のベンゼン環とそれらを結合する有機基とを有するジアミン、ホルマリン等のアルデヒド、およびフェノールを、n−ブタノール中、90℃以上の温度で脱水縮合反応させることにより得られる(特開2004−352670号公報参照)。
また例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性の長期安定性の観点から、オキサゾリン化合物をさらに含有していてもよい。オキサゾリン化合物とはオキサゾリン構造を有する化合物である。オキサゾリン化合物は1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を併用してもよい。オキサゾリン化合物の含有量は、ポリアミック酸またはその誘導体の総量に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。または、前記オキサゾリン化合物の含有量は、オキサゾリン化合物中のオキサゾリン構造をオキサゾリンに換算したときに、前記ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜40重量%であることが好ましい。
オキサゾリン化合物は、1つの化合物中にオキサゾリン構造を1個有していればよいが、2個以上有することが好ましい。またオキサゾリン化合物は、オキサゾリン環構造を側鎖に有する単独重合体であってもよく、共重合体であってもよい。オキサゾリン構造を側鎖に有する重合体は、オキサゾリン構造を側鎖に有するモノマーの単独重合体であってもよく、オキサゾリン構造を側鎖に有するモノマーとオキサゾリン構造を有しないモノマーとの共重合体であってもよい。オキサゾリン構造を側鎖に有する共重合体は、オキサゾリン構造を側鎖に有する2種以上のモノマーの共重合体であってもよく、オキサゾリン構造を側鎖に有する2種以上のモノマーとオキサゾリン構造を有しないモノマーとの共重合体であってもよい。
オキサゾリン構造は、オキサゾリン構造中の酸素および窒素の一方または両方とポリアミック酸のカルボニル基とが反応し得るようにオキサゾリン化合物中に存在する構造であることが好ましい。
オキサゾリン化合物の具体例は、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、1,2,4−トリス−(2−オキサゾリニル−2)−ベンゼン、4−フラン−2−イルメチレン−2−フェニル−4H−オキサゾール−5−オン、1,4−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン、1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン、2,3−ビス(4−イソプロペニル−2−オキサゾリン−2−イル)ブタン、2,2’−ビス−4−ベンジル−2−オキサゾリン、2,6−ビス(イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン、2,2’−イソプロピリデンビス(4−tert−ブチル−2−オキサゾリン)、2,2’−イソプロピリデンビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)、2,2’−メチレンビス(4−tert−ブチル−2−オキサゾリン)、および2,2’−メチレンビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)である。これらの他、エポクロス(商品名、株式会社日本触媒製)のようなオキサゾリルを有するポリマーやオリゴマーも例示することができる。
また例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性の長期安定性の観点から、エポキシ化合物をさらに含有していてもよい。エポキシ化合物は1つの化合物を単独で用いてもよく、2つ以上の化合物を併用してもよい。エポキシ化合物の含有量は、ポリアミック酸またはその誘導体の総量に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
エポキシ化合物は、グリシジルエーテル、グリシジルエステル、グリシジルアミン、エポキシ基含有アクリル系樹脂、グリシジルアミド、グリシジルイソシアヌレート、鎖状脂肪族型エポキシ化合物、および環状脂肪族型エポキシ化合物が例示される。なお、エポキシ化合物とはエポキシ基を有する化合物を意味し、エポキシ樹脂はエポキシ基を有する樹脂を意味する。
グリシジルエーテルの具体例は、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール−F型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール−S型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール型エポキシ化合物、臭素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物、臭素化ビスフェノール−F型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、臭素化フェノールノボラック型エポキシ化合物、臭素化クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、ナフタレン骨格含有エポキシ化合物、芳香族ポリグリシジルエーテル化合物、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ化合物、脂環式ジグリシジルエーテル化合物、脂肪族ポリグリシジルエーテル化合物、ポリサルファイド型ジグリシジルエーテル化合物、およびビフェノール型エポキシ化合物である。
グリシジルエステルはジグリシジルエステル化合物およびグリシジルエステルエポキシ化合物が例示される。
グリシジルアミンはポリグリシジルアミン化合物が例示される。
エポキシ基含有アクリル系化合物はオキシラニルを有するモノマーの単独重合体および共重合体が例示される。
グリシジルアミドはグリシジルアミド型エポキシ化合物が例示される。
鎖状脂肪族型エポキシ化合物は、アルケン化合物の炭素−炭素二重結合を酸化して得られるエポキシ基を含有する化合物が例示される。
環状脂肪族型エポキシ化合物は、シクロアルケン化合物の炭素−炭素二重結合を酸化して得られるエポキシ基を含有する化合物が例示される。
ビスフェノールA型エポキシ化合物の具体例は、828、1001、1002、1003、1004、1007、1010(いずれもジャパンエポキシレジン(株)製(現:三菱化学(株)のjERシリーズの製品として入手できる/以下同じ))、エポトートYD−128(東都化成(株)製)、DER−331、DER−332、DER−324(いずれもThe Dow Chemical Company製)、エピクロン840、エピクロン850、エピクロン1050(いずれもDIC(株)製)、エポミックR−140、エポミックR−301、およびエポミックR−304(いずれも三井化学(株)製)である。
ビスフェノールF型エポキシ化合物の具体例は、806、807、4004P(いずれもジャパンエポキシレジン製)、エポトートYDF−170、エポトートYDF−175S、エポトートYDF−2001(いずれも東都化成(株)製)、DER−354(The Dow Chemical Company製)、エピクロン830、およびエピクロン835(いずれもDIC(株)製)である。
ビスフェノール型エポキシ化合物の具体例は2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンのエポキシ化物である。
水素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物の具体例は、サントートST−3000(東都化成(株)製)、リカレジンHBE−100(新日本理化(株)製)、およびデナコールEX−252(ナガセケムテックス(株)製)である。
水素化ビスフェノール型エポキシ化合物の具体例は水素化2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンのエポキシ化物である。
臭素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物の具体例は、5050、5051(いずれもジャパンエポキシレジン製)、エポトートYDB−360、エポトートYDB−400(いずれも東都化成(株)製)、DER−530、DER−538(いずれもThe Dow Chemical Company製)、エピクロン152、およびエピクロン153(いずれもDIC(株)製)である。
フェノールノボラック型エポキシ化合物の具体例は、152、154(いずれもジャパンエポキシレジン(株)製)、YDPN−638(東都化成(株)製)、DEN431、DEN438(いずれもThe Dow Chemical Company製)、エピクロンN−770(DIC(株)製)、EPPN−201、およびEPPN−202(いずれも日本化薬(株)製)である。
クレゾールノボラック型エポキシ化合物の具体例は、180S75(ジャパンエポキシレジン(株)製)、YDCN−701、YDCN−702(いずれも東都化成(株)製)、エピクロンN−665、エピクロンN−695(いずれもDIC(株)製)、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、EOCN−1020、EOCN−1025、およびEOCN−1027(いずれも日本化薬(株)製)である。
ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物の具体例は、157S70(ジャパンエポキシレジン(株)製)、およびエピクロンN−880(DIC(株)製)である。
ナフタレン骨格含有エポキシ化合物の具体例は、エピクロンHP−4032、エピクロンHP−4700、エピクロンHP−4770(いずれもDIC(株)製)、およびNC−7000(日本化薬(株)製)である。
芳香族ポリグリシジルエーテル化合物の具体例は、ハイドロキノンジグリシジルエーテル(下記式E101)、カテコールジグリシジルエーテル(下記式E102)レゾルシノールジグリシジルエーテル(下記式E103)、トリス(4−グリシジルオキシフェニル)メタン(下記式E105)、1031S、1032H60(いずれもジャパンエポキシレジン製)、TACTIX−742(The Dow Chemical Company製)、デナコールEX−201(ナガセケムテックス(株)製)、DPPN−503、DPPN−502H、DPPN−501H、NC6000(いずれも日本化薬(株)製)、テクモアVG3101L(三井化学(株)製)、下記式E106で表される化合物、および下記式E107で表される化合物である。

Figure 0005556482
ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ化合物の具体例は、TACTIX−556(The Dow Chemical Company製)、およびエピクロンHP−7200(DIC(株)製)である。
脂環式ジグリシジルエーテル化合物の具体例は、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル化合物、およびリカレジンDME−100(新日本理化(株)製)である。
脂肪族ポリグリシジルエーテル化合物の具体例は、エチレングリコールジグリシジルエーテル(下記式E108)、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル(下記式E109)、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(下記式E110)、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(下記式E111)、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(下記式E112)、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(下記式E113)、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(下記式E114)、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(下記式E115)、デナコールEX−810、デナコールEX−851、デナコールEX−8301、デナコールEX−911、デナコールEX−920、デナコールEX−931、デナコールEX−211、デナコールEX−212、デナコールEX−313(いずれもナガセケムテックス社製)、DD−503((株)ADEKA製)、リカレジンW−100(新日本理化(株)製)、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール(下記式E116)、グリセリンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、デナコールEX−313、デナコールEX−611、デナコールEX−321、およびデナコールEX−411(いずれもナガセケムテックス(株)製)である。

Figure 0005556482
ポリサルファイド型ジグリシジルエーテル化合物の具体例は、FLDP−50およびFLDP−60(いずれも東レチオコール(株)製)である。
ビフェノール型エポキシ化合物の具体例は、YX−4000、YL−6121H(いずれもジャパンエポキシレジン(株)製)、NC−3000P、およびNC−3000S(いずれも日本化薬(株)製)である。
ジグリシジルエステル化合物の具体例は、ジグリシジルテレフタレート(下記式117)、ジグリシジルフタレート(下記式E118)、ビス(2−メチルオキシラニルメチル)フタレート(下記式E119)、下記式E121で表される化合物、下記式E122で表される化合物、および下記式E123で表される化合物である。

Figure 0005556482
グリシジルエステルエポキシ化合物の具体例は、871、872(いずれもジャパンエポキシレジン(株)製)、エピクロン200、エピクロン400(いずれもDIC(株)製)、デナコールEX−711、およびデナコールEX−721(いずれもナガセケムテックス(株)製)である。
ポリグリシジルアミン化合物の具体例は、N,N−ジグリシジルアニリン(下記式E124)、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン(下記式E125)、N,N−ジグリシジル−m−トルイジン(下記式E126)、N,N−ジグリシジル−2,4,6−トリブロモアニリン(下記式E127)、3−(N,N−ジグリシジル)アミノプロピルトリメトキシシラン(下記式E128)、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール(下記式E129)、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノール(下記式E130)、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン(TETRAD−X(三菱ガス化学(株)製)、下記式E132)、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(TETRAD−C(三菱ガス化学(株)製)、下記式E133)、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン(下記式E134)、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン(下記式E135)、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン(下記式E136)、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)ベンゼン(下記式E137)、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)ベンゼン(下記式E138)、2,6−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(下記式E139)、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(下記式E140)、2,2’−ジメチル−(N,N,N’,N’−テトラグリシジル)−4,4’−ジアミノビフェニル(下記式E141)、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(下記式E142)、1,3,5−トリス(4−(N,N−ジグリシジル)アミノフェノキシ)ベンゼン(下記式E143)、2,4,4’−トリス(N,N−ジグリシジルアミノ)ジフェニルエーテル(下記式E144)、トリス(4−(N,N−ジグリシジル)アミノフェニル)メタン(下記式E145)、3,4,3’,4’−テトラキス(N,N−ジグリシジルアミノ)ビフェニル(下記式E146)、3,4,3’,4’−テトラキス(N,N−ジグリシジルアミノ)ジフェニルエーテル(下記式E147)、下記式E148で表される化合物、および下記式E149で表される化合物である。

Figure 0005556482

Figure 0005556482

Figure 0005556482
オキシラニルを有するモノマーの単独重合体の具体例は、ポリグリシジルメタクリレートである。オキシラニルを有するモノマーの共重合体の具体例は、N−フェニルマレイミド−グリシジルメタクリレート共重合体、N−シクロヘキシルマレイミド−グリシジルメタクリレート共重合体、ベンジルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、およびスチレン−グリシジルメタクリレート共重合体である。
オキシラニルを有するモノマーの具体例は、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、およびメチルグリシジル(メタ)アクリレートである。
オキシラニルを有するモノマーの共重合体における前記オキシラニルを有するモノマー以外の他のモノマーは、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、クロルメチルスチレン、(3−エチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート、N−シクロヘキシルマレイミド、およびN−フェニルマレイミドが例示される。
グリシジルイソシアヌレートの具体例は、1,3,5−トリグリシジル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン(下記式E150)、1,3−ジグリシジル−5−アリル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン(下記式E151)、およびグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂である。

Figure 0005556482
鎖状脂肪族型エポキシ化合物の具体例は、エポキシ化ポリブタジエン、およびエポリードPB3600(ダイセル化学工業(株)製)である。
環状脂肪族型エポキシ化合物の具体例は、2−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−2’−メチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート(下記式E153)、2,3−エポキシシクロペンタン−2’,3’−エポキシシクロペンタンエーテル(下記式E154)、ε−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキレート、1,2:8,9−ジエポキシリモネン(セロキサイド3000(ダイセル化学工業(株)製)、下記式E155)、下記式E156で表される化合物、CY−175、CY−177、CY−179(いずれもThe Ciba-Geigy Chemical Corp.製(ハンツマン・ジャパン(株)から入手できる。))、EHPD−3150(ダイセル化学工業(株)製)、および環状脂肪族型エポキシ樹脂である。

Figure 0005556482
また例えば、本発明の液晶配向剤は各種添加剤をさらに含有してもよい。各種添加剤の例は、ポリアミック酸およびその誘導体以外の高分子化合物、および低分子化合物であり、それぞれの目的に応じて選択して使用することができる。
高分子化合物は有機溶媒に可溶性の高分子化合物が例示される。このような高分子化合物を本発明の液晶配向剤に添加することにより、液晶表示素子の電圧保持率を高くし、イオン密度を低減し、そして耐光性および耐熱性を高くして、信頼性の高い液晶表示素子を製造することができる。該高分子化合物の具体例は、例えばポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリエポキサイド、ポリエステルポリオール、シリコーン変性ポリウレタン、およびシリコーン変性ポリエステルである。
低分子化合物は、1)塗布性の向上を望むときには係る目的に沿った界面活性剤、2)帯電防止の向上を必要とするときは帯電防止剤、3)基板との密着性や耐ラビング性の向上を望むときにはシランカップリング剤やチタン系のカップリング剤、または、4)低温でイミド化を進行させる場合はイミド化触媒を例示することができる。
シランカップリング剤の具体例は、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、パラアミノフェニルトリメトキシシラン、パラアミノフェニルトリエトキシシラン、メタアミノフェニルトリメトキシシラン、メタアミノフェニルトリエトキシシラン、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−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロピルアミン、およびN,N’−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンである。
イミド化触媒の具体例は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族アミン類;N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、メチル置換アニリン、ヒドロキシ置換アニリン等の芳香族アミン類;ピリジン、メチル置換ピリジン、ヒドロキシ置換ピリジン、キノリン、メチル置換キノリン、ヒドロキシ置換キノリン、イソキノリン、メチル置換イソキノリン、ヒドロキシ置換イソキノリン、イミダゾール、メチル置換イミダゾール、ヒドロキシ置換イミダゾール等の環式アミン類が挙げられる。イミド化触媒は、N,N−ジメチルアニリン、o−、m−、p−ヒドロキシアニリン、o−、m−、p−ヒドロキシピリジン、およびイソキノリンから選ばれる1つまたは2つ以上であることが好ましい。
シランカップリング剤の添加量は、通常、ポリアミック酸またはその誘導体の総重量の0.1〜50重量%であり、0.1〜30重量%であることが好ましい。
イミド化触媒の添加量は、通常、ポリアミック酸またはその誘導体のカルボニル基に対して0.01〜5等量であり、0.05〜3等量であることが好ましい。
その他の添加剤の添加量は、その用途に応じて異なるが、通常、ポリアミック酸またはその誘導体の総重量の0.1〜50重量%であり、0.1〜30重量%であることが好ましい。
また例えば、本発明の液晶配向剤は、本発明の効果が損なわれない範囲(好ましくは前記ポリアミック酸またはその誘導体の総量の20重量%以内)で、アクリル酸ポリマー、アクリレートポリマー、および、テトラカルボン酸二無水物、ジカルボン酸またはその誘導体とジアミンとの反応生成物であるポリアミドイミド等の他のポリマー成分をさらに含有してもよい。
また例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶配向剤の塗布性や前記ポリアミック酸またはその誘導体の濃度の調整の観点から、溶剤をさらに含有していてもよい。溶剤は高分子成分を溶解する能力を持った溶剤であれば格別制限なく適用可能である。溶剤はポリアミック酸、可溶性ポリイミド等の高分子成分の製造工程や用途面で通常使用されている溶剤を広く含み、使用目的に応じて、適宜選択できる。溶剤は1種類でもよく、2種類以上を混合溶剤として使用してもよい。
溶剤としては、ポリアミック酸またはその誘導体の親溶剤、および、塗布性改善を目的とした他の溶剤に大別される。
ポリアミック酸またはその誘導体の親溶剤に用いられるのは非プロトン性極性有機溶剤であり、その具体例はN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン等のラクトンである。
塗布性改善等を目的とした他の溶剤は、乳酸アルキル、3−メチル−3−メトキシブタノール、テトラリン、イソホロン、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のジエチレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールモノアルキルまたはフェニルアセテート、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピ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モノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジアルキル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、これらアセテート類等のエステル化合物が例示される。
これらの溶剤の中では、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびジプロピレングリコールモノメチルエーテルが特に好ましい。
本発明における液晶配向剤は、通常前記のポリアミック酸またはその誘導体を含む高分子成分を溶剤で希釈して溶液の形態で実用に供される。その際の高分子成分の濃度は、特に限定されないが、0.1〜40重量%が好ましい。該液晶配向剤を基板に塗布するときには、膜厚調整のため含有されている高分子成分を予め溶剤により希釈する操作が必要とされることがある。このとき液晶配向剤に対して溶剤を容易に混合するのに適した粘度に液晶配向剤の粘度を調整する観点から、前記高分子成分の濃度は40重量%以下であることが好ましい。
液晶配向剤中における前記高分子成分の濃度は、液晶配向剤の塗布方法に応じて調整される場合もある。液晶配向剤の塗布方法がスピンナー法や印刷法のときには、膜厚を良好に保つために、前記高分子成分の濃度を通常10重量%以下とすることが多い。その他の塗布方法、例えばディッピング法やインクジェット法では更に濃度を低くすることもあり得る。一方、高分子成分の濃度が0.1重量%以上であると、得られる液晶配向膜の膜厚が最適となり易い。したがって前記高分子成分の濃度は、通常のスピンナー法や印刷法等では0.1重量%以上、好ましくは0.5〜10重量%である。しかしながら、液晶配向剤の塗布方法によっては、更に低い濃度で使用してもよい。
なお、液晶配向膜の作製に用いる場合において、本発明の液晶配向剤の粘度は、この液晶配向剤の膜を形成する手段や方法に応じて決めることができる。例えば、印刷機を用いて液晶配向剤の膜を形成する場合は、十分な膜厚を得る観点から5mPa・s以上であることが好ましく、また印刷ムラを抑制する観点から100mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは10〜80mPa・sである。スピンコートによって液晶配向剤を塗布して液晶配向剤の膜を形成する場合は、同様の観点から、5〜200mPa・sであることが好ましく、より好ましくは10〜100mPa・sである。液晶配向剤の粘度は、溶剤による希釈や撹拌を伴う養生によって低くすることができる。
本発明の液晶配向剤は、1種類のポリアミック酸またはその誘導体を含有している形態でもよいし、2種以上のポリアミック酸またはその誘導体が混合されている、いわゆるポリマーブレンドの形態であってもよい。ポリマーブレンドの形態の液晶配向剤をポリアミック酸またはその誘導体Aおよびポリアミック酸またはその誘導体Bを含有する組成物とするとき、A、Bどちらか一方または両方に式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する構成単位と式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンに由来する構成単位を含む態様を例示することができる。しかしながら、このような側鎖構造を有するポリアミック酸またはその誘導体をポリマーブレンド法によって配向膜の上層に偏析させることを想定する場合、下層に偏析させるポリアミック酸またはその誘導体には側鎖構造を有する必要がない。従って、通常はA、Bのどちらか一方、上層に偏析させるポリアミック酸またはその誘導体の方に式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する構成単位と式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンに由来する構成単位を含み、もう一方には側鎖構造を含まないジアミンから構成されるポリアミック酸またはその誘導体を用いる態様になる。もう一方のポリアミック酸またはその誘導体に、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する構成単位を含むことは、妨げられることはない。
ポリアミック酸またはその誘導体を3種類以上ブレンドする場合、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する構成単位と式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンに由来する構成単位は、混合されるポリアミック酸またはその誘導体の1つだけに含まれていてもよく、2つに含まれていてもよく、すべてのポリアミック酸またはその誘導体に含まれていてもよいが、上述の通り、通常は最上部に偏析させるポリアミック酸またはその誘導体のみに、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する構成単位と式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンに由来する構成単位を含む態様になる。この場合も、残り2つのポリアミック酸またはその誘導体に式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に由来する構成単位が含まれることは、妨げられることはない。
本発明の液晶配向膜は、前述した本発明の液晶配向剤の塗膜が加熱されることによって形成される膜である。本発明の液晶配向膜は、液晶配向剤から液晶配向膜を作製する通常の方法によって得ることができる。例えば本発明の液晶配向膜は、本発明の液晶配向剤の塗膜を形成する工程と、これを加熱して焼成する工程とによって得ることができる。本発明の液晶配向膜については、必要に応じて、前記焼成工程で得られる膜をラビング処理してもよい。
塗膜は、通常の液晶配向膜の作製と同様に、液晶表示素子における基板に本発明の液晶配向剤を塗布することによって形成することができる。前記基板には、ITO(Indium Tin Oxide)電極等の電極やカラーフィルタ等が設けられていてもよいガラス製の基板が挙げられる。
液晶配向剤を基板に塗布する方法としてはスピンナー法、印刷法、ディッピング法、滴下法、インクジェット法等が一般に知られている。これらの方法は本発明においても同様に適用可能である。
前記塗膜の焼成は、前記ポリアミック酸またはその誘導体が脱水・閉環反応を呈するのに必要な条件で行うことができる。前記塗膜の焼成は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。これらの方法も本発明において同様に適用可能である。一般に150〜300℃程度の温度で1分間〜3時間行うことが好ましい。
ラビング処理は、通常の液晶配向膜の配向処理のためのラビング処理と同様に行うことができ、本発明の液晶配向膜において十分なリタデーションが得られる条件であればよい。特に好ましい条件は、毛足押し込み量0.2〜0.8mm、ステージ移動速度5〜250mm/sec、ローラー回転速度500〜2,000rpmである。液晶配向膜の配向処理方法としては、ラビング法の他に、光配向法や転写法等が一般に知られている。本発明の効果が得られる範囲において、これらの他の配向処理方法を前記ラビング処理に置き換えることも可能であり、ラビング処理と併用してもよい。
光を照射して配向処理を施す光配向法については、光分解法、光異性化法、光二量化法、光架橋法等多くの配向機構が提案されている(例えば、液晶,第3巻,第4号,262ページ,1999年、特開2005−275364号公報および特開平11−15001号公報を参照。)。これらのうちでは、分解生成物や添加剤により液晶組成物を汚染する恐れがない光二量化法および光異性化法の開発が進んでいる。
光二量化法については、例えば、M. Schadtら,Jpn. J. Appl. Phys., 31,2155(1992)や特許第2608661号公報を始めとして、ポリビニルシンナメートまたはその誘導体へ直線偏光された紫外光を照射することによって起こる光二量化を利用した光配向膜を紹介した文献がある。また、特開平10−251513号公報では側鎖にシンナメート基を有するポリイミドを含む光配向性組成物によって形成される液晶配向膜が紹介され、特開2002−069180号公報では側鎖に置換シンナモイル基を有するポリアミック酸から形成される液晶配向膜が提案されている。
一方、アゾ基等の光異性化反応を利用した光配向法も開示されている。特開2005−275364号公報等には、アゾ基等を主鎖に含むポリアミック酸膜に直線偏光された紫外光を照射した後に加熱イミド化すると、大きな配向指数を持つ液晶配向膜が得られたと記されている。
本発明の液晶配向剤は前記の通り、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンまたは式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンと他のジアミンの混合物をテトラカルボン酸二無水物と反応させて得られるポリアミック酸またはその誘導体を含有し、基板上に塗布して加熱することにより脱水・閉環反応を起こしてポリイミドとなる。式(V−2)で表されるジアミンとして、側鎖に感光性基を含むジアミン、例えば式(V−11−1)〜(V−11−19)で表される化合物を適宜用いて製造したポリアミック酸またはその誘導体を含有する液晶配向剤によって、基板上に形成したポリイミド膜に直線偏光された紫外光を照射して、その後2枚の基板を貼り合わせて製造したセルに液晶組成物を封入すれば、光配向した側鎖によって液晶分子が所望の配向状態を与えられた液晶表示素子を得ることができる。この際に、式(V−11−1)〜(V−11−19)で表される感光性基を含むジアミンとこれ以外の側鎖構造を有する式(V−2)で表されるジアミンを併用してもよい。さらに、式(V−11−1)〜(V−11−19)で表される感光性基を含むジアミン、これ以外の側鎖構造を有する式(V−2)で表されるジアミンに、側鎖構造を含まないその他のジアミンを併用してもよい。
また、式(V−2)で表されるジアミンと、他のジアミンとして、感光性基を有するジアミン、例えば式(VI−11−1)〜(VI−11−16)で表される化合物との混合物をテトラカルボン酸二無水物と反応させて得られるポリアミック酸またはその誘導体を含有する液晶配向剤によって、基板上に形成したポリアミック酸またはその誘導体の膜に紫外光を照射して、続いて加熱イミド化し、その後2枚の基板を貼り合わせて製造したセルに液晶組成物を封入すれば、光配向した主鎖の影響で液晶分子が所望の配向状態を与えられた液晶表示素子を得ることができる。
このように主鎖に感光性基を含むポリマーを含む液晶配向剤を用いて製造した配向膜を有する液晶表示素子において、所定のプレチルト角を発現させたい場合、紫外光を照射する際に基板に対し任意の角度から直線偏光を照射する方法や、基盤に対し垂直方向からの直線偏光照射と任意の角度からの無偏光照射とを組み合わせる方法を適宜選択することができる。本発明の液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成した液晶表示素子において、液晶分子にプレチルト角を発現させたい場合には、前記のポリアミック酸またはその誘導体の膜に偏光された紫外光を照射してもよく、無偏光の紫外光を照射してもよい。
本発明の液晶配向膜は、前述した工程以外の他の工程をさらに含む方法によって好適に得られる。このような他の工程としては、前記塗膜を乾燥させる工程や、ラビング処理前後の膜を洗浄液で洗浄する工程等が挙げられる。
乾燥工程は、前記の焼成工程と同様に、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。これらの方法も同様に適用可能である。乾燥工程は溶剤の蒸発が可能な範囲内の温度で実施することが好ましく、焼成工程における温度に対して比較的低い温度で実施することがより好ましい。
配向処理の前後における液晶配向膜の洗浄液による洗浄方法としては、ブラッシング、ジェットスプレー、蒸気洗浄または超音波洗浄等が挙げられる。これらの方法は単独で行ってもよいし、併用してもよい。洗浄液としては純水または、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の各種アルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類を用いることができるが、これらに限定されるものではない。もちろん、これらの洗浄液は十分に精製された不純物の少ないものが用いられる。このような洗浄方法は、本発明の液晶配向膜の形成における前記洗浄工程にも適用することができる。
本発明の液晶配向膜の膜厚は、特に限定されないが、10〜300nmであることが好ましく、30〜150nmであることがより好ましい。本発明の液晶配向膜の膜厚は、段差計やエリプソメータ等の公知の膜厚測定装置によって測定することができる。
本発明の液晶表示素子は、一対の基板と、その一対の基板の間に形成される液晶層と、液晶層に電圧を印加する電極と、液晶分子を所定の方向に配向させる液晶配向膜とを有する。液晶配向膜には前述の本発明の液晶配向膜が用いられる。
基板には本発明の液晶配向膜で前述したガラス製の基板を用いることができ、電極には液晶配向膜の説明で例示したガラス製の基板に形成されるITO電極を用いることができる。
液晶層は、液晶配向膜が形成されている面が互いに向かい合うように貼り合わされた前記一対の基板の間に密封される液晶組成物によって形成される。本発明の垂直配向用液晶配向剤によって製造される液晶配向膜を有する液晶表示素子には誘電率異方性が負の液晶組成物が好ましく用いられる。
誘電率異方性が負の好ましい液晶組成物には、特開昭57−114532号公報、特開平2−4725号公報、特開平4−224885号公報、特開平8−40953号公報、特開平8−104869号公報、特開平10−168076号公報、特開平10−168453号公報、特開平10−236989号公報、特開平10−236990号公報、特開平10−236992号公報、特開平10−236993号公報、特開平10−236994号公報、特開平10−237000号公報、特開平10−237004号公報、特開平10−237024号公報、特開平10−237035号公報、特開平10−237075号公報、特開平10−237076号公報、特開平10−237448号公報(EP967261A1明細書)、特開平10−287874号公報、特開平10−287875号公報、特開平10−291945号公報、特開平11−029581号公報、特開平11−080049号公報、特開2000−256307公報、特開2001−019965公報、特開2001−072626公報、特開2001−192657公報等に開示されている液晶組成物が挙げられる。
本発明の液晶配向剤によって製造される液晶配向膜を有する液晶表示素子がTN方式またはIPS方式で駆動される場合は、液晶表示素子には誘電率異方性が正の液晶組成物も用いることができる。誘電率異方性が正の好ましい液晶組成物には、特許第3086228号公報、特許第2635435号公報、特表平5−501735号公報、特開平8−157826号公報、特開平8−231960号公報、特開平9−241644号公報(EP885272A1明細書)、特開平9−302346号公報(EP806466A1明細書)、特開平8−199168号公報(EP722998A1明細書)、特開平9−235552号公報、特開平9−255956号公報、特開平9−241643号公報(EP885271A1明細書)、特開平10−204016号公報(EP844229A1明細書)、特開平10−204436号公報、特開平10−231482号公報、特開2000−087040公報、特開2001−48822公報等に開示されている液晶組成物が挙げられる。
前記誘電率異方性が正または負の液晶組成物に1種以上の光学活性化合物を添加して使用することも何ら差し支えない。
本発明の液晶表示素子は、一対の基板の少なくとも一方に本発明の液晶配向膜を形成し、得られた一対の基板を、液晶配向膜を内向きにスペーサーを介して対向させ、基板間に形成された隙間に液晶組成物を封入して液晶層を形成することによって得られる。本発明の液晶表示素子の製造には、必要に応じて基板に偏光フィルムを貼り付ける等のさらなる工程が含まれていてもよい。
本発明の液晶表示素子は、液晶層に基板表面に垂直な方向に電圧を印加する縦電界方式用の液晶表示素子である。縦電界方式用の液晶表示素子は、比較的大きなプレチルト角の発現を要することから、テトラカルボン酸二無水物と、式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンまたはそれを含むジアミンの混合物を反応させて得られるポリアミック酸またはその誘導体を含有する、本発明の液晶配向剤から形成される液晶配向膜が好適に用いられる。
本発明の液晶配向剤によって製造される液晶配向膜は、横電界方式であるTN方式またはIPS方式で駆動される液晶表示素子にも使用することができる。そのような場合、TN方式またはIPS方式では比較的大きなプレチルト角を必要としないことから、式(V−2)で表されるジアミンと側鎖構造を有さないジアミンの混合物をテトラカルボン酸二無水物と反応させるにあたって、式(V−2)で表されるジアミンの含有量を適宜減じることで、TN方式またはIPS方式に適した態様を設定することが可能となる。
このように、本発明の液晶配向剤を原料として作製される液晶配向膜は、その原料であるポリマーを適宜選択することにより、種々の表示駆動方式の液晶表示素子に適用させることができる。
本発明の液晶表示素子は、前述した構成要素以外の要素をさらに有していてもよい。このような他の構成要素として、本発明の液晶表示素子には、偏光板(偏光フィルム)、波長板、光散乱フィルム、駆動回路等の、液晶表示素子に通常使用される構成要素が実装されてもよい。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例において用いる化合物は次の通りである。
<テトラカルボン酸二無水物>
BPDA−H:ビシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物:式(Q):岩谷瓦斯(株)製
H−PMDA:シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物:式(25)
CBDA:シクロブタンテトラカルボン酸二無水物:式(19)
BTDA:ブタンテトラカルボン酸二無水物:式(23)
PSQ1:18,21−ビス(3−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)プロピル)−18,21−ジメチル−1,3,5,7,9,11,13,15−オクタフェニル−ペンタシクロ[10.5.1.25,13.17,11.19,15]デカシロキサン:式(S−1)
<ジアミン>
MBMA:4,4’−メチレンビス(3−メチルアニリン):式(VI−1−5)
DDM:4,4’−ジアミノジフェニルメタン:式(VI−1−1)
5ChCh:5−{4−[4−(4−nペンチルシクロヘキシル)]シクロヘキシル}フェニルメチル−1,3−ジアミノベンゼン:式(V−2−7)においてYが鎖長5のアルキルであるジアミン
16Ch::式(V−2−2)においてYが鎖長16のアルキルであるジアミン
DABC:3,5−ジアミノベンジルシンナメート:式(V−11−2)
PDAB:4,4’−ジアミノアゾベンゼン:式(VI−11−11)
OPDA:6−(2,5−ジオキソ−3−フェニル−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)ヘキシル3,5−ジアミノベンゾアート:式(V−11−19)
<添加剤>
BANI−M:ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン
HEA:N,N’−ジヒドロキシエチレンビスアクリルアミド
EHS:2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
GPS:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
<溶剤>
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
BC :ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
<ポリアミック酸の合成>
[合成例1]
温度計、撹拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた100mlの四つ口フラスコに5ChChを0.285g、MBMAを1.341gおよび脱水NMP30.0gを入れ、乾燥窒素気流下で撹拌した。次いでBPDA−Hを1.613gおよびBTDA0.2610gを加え30時間反応させた後、BC16.5gを加えて、ポリマー固形分濃度が7重量%のポリアミック酸溶液PA1を合成した。原料の反応中に反応温度により温度が上昇する場合は、反応温度を約70℃以下に抑えて反応させた。
ポリアミック酸の重量平均分子量は、得られたポリアミック酸をリン酸−DMF混合溶液(リン酸/DMF=0.6/100:重量比)でポリアミック酸濃度が約1重量%になるように希釈し、2695セパレーションモジュール・2414示差屈折計(Waters製)を用いて、上記混合溶液を展開剤としてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。なお、カラムはHSPgel RT MB−M(Waters製)を使用し、カラム温度40℃、流速0.35mL/minの条件で測定した。
[比較合成例1、2]
表1に示したようにテトラカルボン酸二無水物を変更した以外は合成例1に準じて、BPDA−Hをモノマーに用いないポリマー固形分濃度7重量%のポリアミック酸溶液CP1およびCP2を調製した。
[合成例2]
表1に示したようにテトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は合成例1に準じて、さらにシルセスキオキサン骨格を有する無水物をモノマーに使用したポリマー固形分濃度7重量%のポリアミック酸溶液PA2を調製した。合成例1、2および比較例1、2のポリアミック酸溶液のモノマー組成および得られたポリマーの重量平均分子量を表1にまとめた。
Figure 0005556482
[実施例1]
合成例1で合成したポリマー固形分濃度7重量%のポリアミック酸溶液を、NMP/BC=1/1(重量比)の混合溶媒を加えてポリマー固形分濃度4重量%に希釈して液晶配向剤AL1とした。得られた液晶配向剤を用いて、下記の通り液晶表示素子を作製した。
<VA型液晶表示素子の作製>
一対のITO透明電極付き基板に、得られた液晶配向剤AL1をスピンコート法で塗布し、80℃にて90秒間ホットプレート上で乾燥した。次いで、200℃に設定したオーブン中で60分間加熱焼成し、液晶配向膜が形成された基板を得た。配向膜が形成された面を内側にして、一方の基板には周辺を液晶の注入孔を残してエポキシ系接着剤を帯状に塗布し、もう一方の基板には4.25μmのギャップ材を散布し貼り合わせた。得られたセルに下記に示す液晶組成物を真空注入し、注入孔をUV硬化型の封止剤で封止した。最後に110℃で30分間加熱処理(アイソトロピック処理)し、VA型液晶表示素子を得た。

Figure 0005556482
[実施例2、比較例1、2]
合成例2および比較合成例1、2で合成したポリマー固形分濃度7重量%のポリアミック酸溶液PA2、CP1およびCP2を、NMP/BC=1/1(重量比)の混合溶媒を加えてポリマー固形分濃度4重量%に希釈して、液晶配向剤AL2、CA1およびCA2とした。得られた液晶配向剤を用いて、実施例1に準じて液晶表示素子を作製した。
[実施例3〜6]
前記のポリアミック酸溶液PA1およびPA2に、表2に示した添加剤をそれぞれポリマー重量当たり30重量%加えた後に、NMP/BC=1/1(重量比)の混合溶媒を加えポリマー固形分濃度4重量%に希釈した。希釈した液晶配向剤を用いて、実施例1に準じて液晶表示素子を作製した。
<VHRの測定>
東陽テクニカ製液晶物性評価装置6254型を用いて、VA型液晶表示素子のVHRの測定を行った。測定条件は、ゲ−ト幅60μsec、周波数0.3Hz、波高±5Vであり、測定温度は60℃である。
<イオン密度の測定>
東陽テクニカ製液晶物性評価装置6254型を用いて、VA型液晶表示素子のイオン密度の測定を行った。測定条件は、周波数:0.01Hz,電圧:±10V、測定温度は60℃である。
Figure 0005556482
表2に示したように、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物を式(V−2)で表されるジアミンと反応させて得たポリアミック酸を含有する液晶配向剤から得られる液晶配向膜を使用したVA型液晶表示素子では、他のテトラカルボン酸二無水物を用いた場合に比べ極めて高いVHRの値を示した。更にPSQ1のようなシルセスキオキサン骨格を有する無水物を併用する事により、更なる電圧保持率の向上ならびにイオン密度の低減が実現できることが示された。
<残留DCの評価>
偏光板を90度配置した(株)ニコン製偏光顕微鏡に治具を用いて装着したVA型液晶表示素子に、横河電機(株)製FG110型ファンクジョンジェネレーターを用いて30Hz、3Vの矩形波を印加した。そこに3Vの直流電圧を30分間重畳した後、直流電圧の重畳を終了してから、アジレント・テクノロジー製DSO3062型オシロスコープに接続した浜松ホトニクス製光電子増倍管により、液晶表示素子の透過光量を検出した。オシロスコープに映し出された光量の変化を表す波形の変化が最も少なくなるようにファンクションジェネレーターのオフセット電圧を調節し、そのオフセット電圧をフリッカー消去電圧として記録した。この値の絶対値を残留DCとした。残留DCが小さいほど焼き付きが少なく良好といえる。
実施例1〜6、および比較例1、2で作製した液晶表示素子について残留DCの測定を行い、直流電圧の重畳を終了した時点から1分後および30分後のフリッカー消去電圧を各素子間で比較した。その結果を表3に示す。
Figure 0005556482
表3に示したように、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物を式(V−2)で表されるジアミンと反応させて得たポリアミック酸を含有する液晶配向剤から得られる液晶配向膜を使用したVA型液晶表示素子では、残留DCの低減が顕著であることが分かる。
<光配向液晶配向剤を形成するポリアミック酸の合成>
[合成例3〜6、比較合成例3〜5]
紫外線をカットした蛍光灯を使用したイエロールーム内で合成を行った以外は合成例1の方法に準じて、濃度7重量%の光配向用ポリアミック酸溶液PA3〜6およびCP3〜5を調製した。なお、合成例6のポリアミック酸PA6の原料には式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンが含まれていないが、これは後述するようにポリアミック酸PA3〜5およびCP3〜5とブレンドして使用するためのポリアミック酸溶液である。合成例3〜6および比較合成例3〜5の溶液の組成および重量平均分子量の測定結果を表4にまとめた。
Figure 0005556482
[実施例7〜9および比較例3〜5]
合成例3で合成したポリマー固形分濃度7重量%のポリアミック酸溶液PA3と、合成例6で合成したポリマー固形分濃度7重量%のポリアミック酸溶液PA6を重量比20/80(前者/後者)で混合し、次いでNMP/BC=1/1(重量比)の混合溶媒を加えてポリマー固形分濃度4重量%に希釈して液晶配向剤AL7とした。この方法に準じて、表5に示す組成比にてAL8、AL9およびCA3〜CA5を調製した。
[実施例10〜13]
前記のポリアミック酸溶液を表5に示す組成比で混合し、合計のポリマー重量当たり30重量%の添加剤をそれぞれ加えた。次いでNMP/BC=1/1(重量比)の混合溶媒を加えポリマー固形分濃度4重量%に希釈して、液晶配向剤AL10〜AL13を調製した。
Figure 0005556482
[実施例14]
<光配向VA型液晶表示素子の作製>
一対のITO透明電極付き基板に、液晶配向剤AL7をスピンコート法で塗布し、80℃にて90秒間ホットプレート上で乾燥した。次いで、210℃に設定したオーブン中で15分間加熱処理して、膜厚約100nmのポリイミド膜を形成させた。次いで、基板の法線から約40°傾いた方向から、ウシオ電機(株)製超高圧水銀ランプ(USH−500BY1)を使用した紫外線照射装置(ML−501C/B)を用い、偏光板を介して直線偏光(365nmでエネルギー約200mJ/cm)を照射して、液晶配向膜が形成された基板を得た。配向膜が形成された面を内側にして、一方の基板には周辺を液晶の注入孔を残してエポキシ系接着剤を帯状に塗布し、もう一方の基板には4.25μmのギャップ材を散布し貼り合わせた。得られたセルに前記の液晶組成物を真空注入し、注入孔をUV硬化型の封止剤で封止した。最後に110℃で30分間加熱処理(アイソトロピック処理)し、光配向VA型液晶表示素子を得た。
[実施例15〜20および比較例6〜8]
液晶配向剤AL8〜AL13およびCA3〜CA5を用いて、実施例14に準じて光配向VA型液晶表示素子を作製した。
<VHRの長時間熱信頼性の評価>
実施例14〜20および比較例6〜8で作製した光配向VA型液晶表示素子について、VHRの長時間熱信頼性の評価を以下の通り行った。
<VHRの測定>
実施例1で使用したのと同じ装置でVA型液晶表示装置のVHRの測定を行った。測定条件は、ゲ−ト幅60μsec、周波数30Hz、波高±1Vであり、測定温度は60℃である。
<VHRの長時間熱信頼性の算出>
実施例14〜20および比較例6〜8で作製した液晶表示素子について、素子作製後24時間以内に測定したVHRの値をVHR(初期)とした。またVHR測定後の液晶表示素子を100℃に保持したオーブンにて100時間保存した後、上記の条件で測定したVHRの値をVHR(100時間)とした。得られた2つのVHRから、VHR低下率を以下の式に従い計算した。この値が小さいほどVHRの長時間熱信頼性は良好であると言える。結果を表6に示す。

VHR低下率=[{VHR(初期)−VHR(100時間)}×100]/VHR(初期)
Figure 0005556482
表6に示したように、BPDA−Hを含むポリアミック酸を含有する液晶配向剤から得られた液晶配向膜を使用した液晶表示素子では、単環のH−PMDAを含むポリアミック酸を含有する液晶配向剤から得られた液晶配向膜を使用した液晶表示素子と比べて、VHRの初期特性およびVHR長期熱信頼性が高いという効果を奏する。
<残留DCの評価>
実施例14〜20および比較例6〜8で作製した液晶表示素子について、実施例1に準じて残留DC測定の評価を行った。その結果を表7に示す。
Figure 0005556482
表7に示したように、式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物を式(V−2)で表されるジアミンと反応させて得たポリアミック酸を含有する液晶配向剤から得られる光配向型液晶配向膜を使用した光配向VA型液晶表示素子においても、残留DCの低減が顕著であることが分かる。

Claims (11)

  1. 式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンまたは式(V−2)で表される側鎖構造を有するジアミンと他のジアミンの混合物を反応させて得られるポリアミック酸またはその誘導体を含有する垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
    式(V−2)中、
    10は単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CONH−、または−(CH−であり、mは1〜6の整数であり;
    11はステロイド骨格、スクシンイミド骨格、フタルイミド骨格、もしくはシンナメート骨格を有する基、または下記式(XXIII)で表される基であり、

    Figure 0005556482
    式(XXIII)中、
    は独立して、単結合、または炭素数1〜12のアルキレンであり、アルキレンの−CH−は−O−、−NH−、または−CO−で置き換えられてよく、−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、アルキレンの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく;
    12は独立して、−Fまたは−CHであり;
    環Sは独立して1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−1,5−ジイル、ナフタレン−2,7−ジイル、またはアントラセン−9,10−ジイルであり;
    13は−H、−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、−PO、または炭素数1〜30のアルキルであり、アルキルの−CH−は−O−、−NH−または−CO−で置き換えられてよく、−CHCH−は−CH=CH−、−C≡C−または−N=N−で置き換えられてよく、アルキルの−Hは−F、−Cl、−C≡N、−OH、−COOH、−SOH、または−POで置き換えられてよく;そして、
    bは独立して0〜4の整数であり、c、dおよびeは独立して0〜3の整数であり、fは独立して0〜2の整数であり、かつc+d+e≧1である。
  2. 式(V−2)におけるY11が下記式(Y11−1)〜(Y11−8)で表される基の群から選ばれる1つである、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
    式(Y11−1)〜(Y11−8)中、
    は−H、−F、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、炭素数2〜30のアルケニル、−C≡N、−OCHF、−OCHF、または−OCFであり;
    は−O−または炭素数1〜6のアルキレンであり;そして、
    は−OCO−、−COO−、−O−または炭素数1〜6のアルキレンである。
  3. 側鎖基を有するジアミンが下記式(V−2−2)〜(V−2−8)および(V−2−53)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
    式(V−2−2)において、Yは炭素数6〜30のアルキルであり;
    式(V−2−3)〜(V−2−6)において、Yは炭素数3〜30のアルキルであり;
    式(V−2−7)において、Yは炭素数2〜30のアルキルであり;
    式(V−2−8)において、Yは炭素数2〜30のアルキルであり;そして
    式(V−2−53)において、Y18は−F、−CFまたは−OCFである。
  4. ジアミンが、式(V−2)で表されるジアミンの少なくとも1つと下記式(V−1−1)〜(V−1−5)、(V−1−14)、(V−1−15)、(VI−1−1)〜(VI−1−12)、(VI−1−28)〜(VI−1−30)、(VI−1−35)〜(VI−1−39)、(VII−2−1)、および(VII−2−2)で表されるジアミンの群から選ばれる少なくとも1つの混合物である、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482

    Figure 0005556482

    Figure 0005556482

    Figure 0005556482
  5. 式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に加えて、下記式(1)、(2)、(5)〜(7)、および(12)で表される芳香族テトラカルボン酸の群から選ばれる少なくとも1つを、ジアミンと反応させて得たポリアミック酸またはその誘導体を用いた、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
  6. 式(Q)で表されるテトラカルボン酸二無水物に加えて、下記式(19)、(23)、(25)、(35)〜(39)、(44)、および(49)で表される脂環式テトラカルボン酸二無水物および脂肪族テトラカルボン酸二無水物の群から選ばれる少なくとも1つを、ジアミンと反応させて得たポリアミック酸またはその誘導体を用いた、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
  7. ジアミンが、式(V−2)で表されるジアミンの少なくとも1つと、下記式(VI−11−4)〜(VI−11−16)、(V−11−2)および(V−11−17)〜(V−11−19)で表される感光性構造を有するジアミンの群から選ばれる少なくとも1つの混合物である、光配向性を有する、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
  8. ジアミンが、式(V−2)で表されるジアミンの少なくとも1つと、下記式(VI−11−7)、(VI−11−11)、(V−11−2)および(V−11−17)〜(V−11−19)で表される感光性構造を有するジアミンの群から選ばれる少なくとも1つの混合物である、光配向性を有する、請求項1に記載の垂直配向用液晶配向剤。

    Figure 0005556482
  9. アルケニル置換ナジイミド化合物、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物、オキサジン化合物、オキサゾリン化合物、およびエポキシ化合物から選ばれる少なくとも1つをさらに含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の垂直配向用液晶配向剤。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の垂直配向用液晶配向剤の塗膜が加熱されて形成される垂直配向用液晶配向膜。
  11. 一対の基板と、その基板の間に形成される液晶層と、液晶層に電圧を印加する電極と、そして前記液晶分子を所定の方向に配向させる液晶配向膜とを有する液晶表示素子において、液晶配向膜が請求項10に記載の垂直配向用液晶配向膜である液晶表示素子。
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