JP7484622B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子、ならびにジアミンおよびポリマー - Google Patents

液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子、ならびにジアミンおよびポリマー Download PDF

Info

Publication number
JP7484622B2
JP7484622B2 JP2020160676A JP2020160676A JP7484622B2 JP 7484622 B2 JP7484622 B2 JP 7484622B2 JP 2020160676 A JP2020160676 A JP 2020160676A JP 2020160676 A JP2020160676 A JP 2020160676A JP 7484622 B2 JP7484622 B2 JP 7484622B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
formula
liquid crystal
group
crystal alignment
represented
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020160676A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021071717A (ja
Inventor
洋平 小関
協子 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JNC Corp
JNC Petrochemical Corp
Original Assignee
JNC Corp
JNC Petrochemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JNC Corp, JNC Petrochemical Corp filed Critical JNC Corp
Publication of JP2021071717A publication Critical patent/JP2021071717A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7484622B2 publication Critical patent/JP7484622B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723Polyimide, polyamide-imide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2379/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
    • C08J2379/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08J2379/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子に関する。詳しくは、光配向方式の液晶配向膜(以降、光配向膜と略記することがある)を形成するための液晶配向剤、この液晶配向剤を用いて形成される光配向方式の液晶配向膜、そして、この液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。さらには、前記液晶配向剤に用いられるポリアミック酸等のポリマー、およびその原料となるジアミンに関する。
液晶表示素子として、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、垂直配向型のVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード等、様々な駆動方式のものが知られている。これらの液晶表示素子は、テレビ、携帯電話等、各種電子機器の画像表示装置に応用されており、さらなる表示品位の向上を目指して開発が進められている。具体的には、液晶表示素子の性能の向上は、駆動方式、素子構造の改良のみならず、素子に使用される構成部材によっても達成される。そして、液晶表示素子に使用される構成部材のなかでも、特に液晶配向膜は表示品位に係わる重要な材料の1つであり、液晶表示素子の高品位化の要求に応えるべく、この液晶配向膜についても盛んに研究が進められている。
ここで、液晶配向膜は、液晶表示素子の液晶層の両側に設けられた一対の基板上に、該液晶層に接して設けられ、液晶層を構成する液晶分子を、基板に対して一定の規則性を持って配向させる機能を有する。液晶配向性の高い液晶配向膜を用いることにより、コントラストが高く、残像特性が改善された液晶表示素子を実現することができる(例えば、特許文献1および2参照)。
こうした液晶配向膜の形成には、現在、ポリアミック酸、可溶性のポリイミドもしくはポリアミック酸エステルを有機溶剤に溶解させた溶液(ワニス)が主に用いられている。これらのワニスにより液晶配向膜を形成するには、ワニスを基板に塗布した後、加熱等により塗膜を固化してポリイミド系液晶配向膜を形成し、必要に応じて前述の表示モードに適する配向処理を施す。配向処理方法としては、布などで配向膜の表面を擦ってポリマー分子の方向を整えるラビング法と、配向膜に直線偏光の紫外線を照射することにより、ポリマー分子に光異性化や二量化等の光化学変化を起こさせて膜に異方性を付与する光配向法が知られており、このうち光配向法は、ラビング法に比べて配向の均一性が高く、また、非接触の配向処理法であるため膜に傷が付かないことや、発塵や静電気等の液晶表示素子の表示不良を発生させる原因を低減できる等の利点がある。
こうした光配向法を用いた液晶配向膜として、例えば、特許文献1~6には、原料としてジアミノアゾベンゼン等を用い、光異性化の技術を応用することで、アンカリングエネルギーが大きく、液晶配向性が良好な光配向膜を得たことが記載されている。
特開2010-197999 国際公開2013/157463 特開2005-275364 特開2007-248637 特開2009-069493 国際公開2015/016118
上記のように、ポリイミド系液晶配向膜に光配向法による配向処理を施して形成した液晶配向膜が知られている。しかしながら、光配向法によるポリイミド系液晶配向膜は、ラビング処理によるポリイミド系液晶配向膜と比較して一般に電気特性が劣り、これによって液晶表示素子の表示品位が損なわれる傾向があった。これは、光化学反応を生じさせるために導入している光反応性基、中でも、アゾ基が光を吸収してラジカルを発生しやすいために、液晶表示素子の電圧保持率(以降、VHRと略記する場合がある。)が低下するためであると考えられる。
そこで本発明者らは、良好な残像特性およびコントラストを有し、長時間強い光に晒されても、高い電圧保持率が維持されて表示品位が低下しない液晶表示素子を形成できる配向膜を提供すること、そのような液晶配向膜を形成できる液晶配向剤を提供することを目的として鋭意検討を進めた。
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、液晶配向剤の光化学変化を起こす原料モノマー(感光性モノマーと記載することもある)として、式(1)で表されるジアミンを用いることで、高い異方性を有する配向膜が得られること、そして、この配向膜を用いることで、良好な残像特性およびコントラストを有し、長時間強い光に晒されても、高い電圧保持率が維持されて表示品位が低下しない液晶表示素子を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は以下の構成を含む。
[1] 少なくとも1つのポリマーを含む液晶配向剤であって、前記ポリマーの少なくとも1つがテトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーであり、前記ジアミン類の少なくとも1つが式(1)で表される化合物である液晶配向剤。

Figure 0007484622000001

式(1)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、式(P1-2)、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
はそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fであり、

Figure 0007484622000002

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(1)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
[2] 前記式(1)で表される化合物の少なくとも1つが、式(1-1)または式(1-2)で表される化合物である、[1]項に記載の液晶配向剤。

Figure 0007484622000003

式(1-1)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、または式(P1-2)であり、RおよびRの少なくとも1つは式(P1-1)または式(P1-2)であり、
cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、
式(1-2)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
aは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
bは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、

Figure 0007484622000004

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1-1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(1-1)および式(1-2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
[3] 式(1-1)で表される化合物が、式(1-1-1)~式(1-1-12)からなる群から選ばれる少なくとも1つの式で表される化合物である、[2]項に記載の液晶配向剤。

Figure 0007484622000005

Figure 0007484622000006

式(1-1-1)~式(1-1-12)において、Rは炭素数1~4のアルキル基であり、
lは1~10の整数であり、mは1~11の整数であり、nは1~12の整数である。
[4] 式(1-2)で表される化合物が、式(1-2-1)~式(1-2-9)からなる群から選ばれる少なくとも1つの式で表される化合物である、[2]項に記載の液晶配向剤。

Figure 0007484622000007

式(1-2-1)~式(1-2-9)において、lは1~10の整数であり、mは1~11の整数であり、nは1~12の整数である。
[5] すべてのポリマーが、原料として式(1)で表される化合物を少なくとも1つ含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
[6] 少なくとも1つのポリマーが、原料として式(1)で表される化合物を含まない、[1]~[4]のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
[7] [1]~[6]のいずれか1項に記載の液晶配向剤から形成される液晶配向膜。
[8] [7]項に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
[9] [1]~[6]のいずれか1項に記載の液晶配向剤を基板に塗布する工程と、その塗膜に偏光紫外線を照射する工程とを含む、液晶配向膜の製造方法。
[10] 式(1)で表される化合物。

Figure 0007484622000008

式(1)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、式(P1-2)、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
はそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、

Figure 0007484622000009

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルまたは置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(1)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
[11] 式(1-1)または式(1-2)で表される、[10]項に記載の化合物。

Figure 0007484622000010

式(1-1)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、または式(P1-2)であり、RおよびRの少なくとも1つは式(P1-1)または式(P1-2)であり、
cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、
式(1-2)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
aは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
bは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、

Figure 0007484622000011

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルまたは置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1-1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(1-1)および式(1-2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
[12] 式(1-1)で表される化合物が、式(1-1-1)~式(1-1-12)からなる群から選ばれる少なくとも1つの式で表される、[11]項に記載の化合物。

Figure 0007484622000012

Figure 0007484622000013

式(1-1-1)~式(1-1-12)において、Rは炭素数1~4のアルキル基であり、
lは1~10の整数であり、mは1~11の整数であり、nは1~12の整数である。
[13] 式(1-2)で表される化合物が、式(1-2-1)~式(1-2-9)からなる群から選ばれる少なくとも1つの式で表される、[11]項に記載の化合物。

Figure 0007484622000014

式(1-2-1)~式(1-2-9)において、lは1~10の整数であり、mは1~11の整数であり、nは1~12の整数である。
[14] テトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーであり、前記ジアミン類は[10]~[13]のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つであるポリマー。
本発明の光配向用液晶配向剤を使用することにより、高い異方性を有する液晶配向膜を得ることができる。また、この液晶配向膜を用いることにより、残像特性およびコントラストに優れており、長時間強い光に晒されても、高い電圧保持率が維持されて表示品位が低下しない液晶表示素子を実現することができる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。本発明における「液晶配向剤」は、その膜を基板上に形成したとき、偏光紫外線を照射することで異方性を付与することができる液晶配向剤であり、本明細書中では単に「液晶配向剤」ということもあれば、「光配向用液晶配向剤」ということもある。また、本発明において「テトラカルボン酸二無水物類」とは、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステルまたはテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物を指す。また本発明においては、ジアミンおよびジヒドラジドを「ジアミン類」と称することもある。
<式(1)で表される化合物>
本発明の液晶配向剤は、テトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーを含む液晶配向剤であり、前記ジアミン類は以下の式(1)で表される化合物からなる群から選択された少なくとも1つを含む。

Figure 0007484622000015

式(1)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、式(P1-2)、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
はそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、

Figure 0007484622000016

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルまたは置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(1)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
本発明の式(1)で表される化合物は、アゾベンゼン構造の片側に、アルキレン等を介してベンゼン環が結合した構造を有する。
式(1)で表される化合物をポリマーの原料に用いると、アゾベンゼン構造を有するが、その片側に、アルキレン等およびそれを介したベンゼン環が結合していないモノマー(例えばジアミノアゾベンゼン)をポリマーの原料に用いる場合と比較して、ポリマー全体におけるアゾベンゼン構造の割合が相対的に低下する。そのため、式(1)で表される化合物を原料に用いたポリマーを含む液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成し、この膜を用いて液晶表示素子を形成すると、この膜の形成過程における光照射に起因する液晶表示素子のVHR低下が抑えられると考えられる。
もっとも、単純に液晶配向剤の原料におけるアゾベンゼン構造を持つモノマー(例えばジアミノアゾベンゼン)の使用割合を減らしただけでは、VHR低下は抑えられるものの、液晶表示素子の残像特性やコントラストが悪化するおそれがある。
これに対し、本発明者らは、式(1)で表される化合物の少なくとも1つを原料として使用することで、アゾベンゼン構造の割合を減らしてVHR低下を抑えるとともに、良好な残像特性およびコントラストが実現できることを見出した。その理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
アゾベンゼン構造の光異性化を利用した光配向用液晶配向剤においては、光配向用液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成させる過程で偏光紫外線を照射すると、アゾベンゼン構造が光異性化反応を起こし、最終的にアゾベンゼン構造が一方向(偏向方向に対して垂直方向)に沿って配向する。式(1)で表される化合物を使用したポリアミック酸では、例えばジアミノアゾベンゼンを使用した場合に比べてアゾベンゼン構造の片側にアルキレン等を介してベンゼン環が結合しており、立体的障害が少なく、この光異性化反応が起こりやすいために、アゾベンゼン構造の割合が少なくても良好な残像特性およびコントラストが得られるものと推測される。さらに、ポリマーにおいて、イミド結合や環構造に対するアルキレンの割合が相対的に高くなるので、ポリマー全体も動きやすくなり、高い異方性を発現することも、良好な残像特性およびコントラストが得られる理由の一つであると推測される。
本明細書においてアゾベンゼン構造とは、下記式(A)で表される構造を示す。

Figure 0007484622000017

式(A)において、*は結合手であり、結合手のベンゼン環に対する結合位置はそれぞれ独立して任意であり、ベンゼン環の置換可能な水素は置換基を有していてもよい。
<式(1)で表される化合物>
式(1)で表される化合物としては、以下の式(1-1)または式(1-2)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0007484622000018

式(1-1)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、または式(P1-2)であり、RおよびRの少なくとも1つは式(P1-1)または式(P1-2)であり、
cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、
式(1-2)において、Xは炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
aは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
bは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、

Figure 0007484622000019

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルまたは置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1-1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(1-1)および式(1-2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
式(1-1)で表される化合物は、当該化合物を含む原料組成物を反応させてポリマーとなした場合、そのポリマーを含む液晶配向剤から液晶配向膜を形成する際の焼成工程において、熱による環化反応を起こす。これにより、アゾベンゼン構造が消失または減少することで、アゾベンゼン構造に由来する400nm付近の光の吸収が抑えられる。よって、式(1-1)で表される化合物は、得られる配向膜の透明性がより高いものとなる。
例えば、式(1-1)において、Rが水素原子、Rが上記式(P1-1)または上記式(P1-2)で表される構造を有する化合物においては、以下のScheme1のように熱による環化反応を起こす。

Figure 0007484622000020
式(1-2)で表される化合物は、合成のし易さ、得られる液晶配向膜の異方性の高さから有用である。
式(1-1)で表される化合物は、具体的には、下記の式(1-1-1)~式(1-1-12)で表される化合物である。

Figure 0007484622000021

Figure 0007484622000022

式(1-1-1)~式(1-1-12)において、Rは炭素数1~4のアルキル基であり、
lは1~10の整数であり、mは1~11の整数であり、nは1~12の整数である。
の炭素数1~4のアルキル基の好ましい具体例は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基である。
式(1-2)で表される化合物は、具体的には、下記式(1-2-1)~式(1-2-9)で表される化合物である。

Figure 0007484622000023

Figure 0007484622000024
式(1-2-1)~式(1-2-9)において、lは1~10の整数であり、mは1~11の整数であり、nは1~12の整数である。
形成された液晶配向膜の透明性を重視する場合には式(1-1-1)~式(1-1-12)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることがより好ましい。形成された液晶表示素子のコントラストの高さを重視する場合には、式(1-2-1)~式(1-2-9)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることがより好ましい。より異方性の高い液晶配向膜を得ることを重視する場合には、式(1-2-1)~式(1-2-9)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることがより好ましい。
配向処理時において、少ないエネルギー量においても良好な残像特性を有する素子を形成可能な液晶配向膜(つまり感度の高い液晶配向剤)を得ることを重視する場合には、、式(1-2-4)~式(1-2-9)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることがより好ましい。
式(1-1)の好ましい具体例は、式(1-1-9)または式(1-1-4)で表される化合物である。これらの中で、式(1-1-9)においてn=2~6でありRがメチル基またはエチル基である化合物、または式(1-1-4)においてl=2~6である化合物がより好ましく、式(1-1-9)においてn=2~6でありRがエチル基である化合物または式(1-1-4)においてl=2~4である化合物がさらに好ましい。
式(1-2)の好ましい具体例は、式(1-2-1)、式(1-2-4)、または式(1-2-7)で表される化合物であり、l=2~6がより好ましく、l=4がさらに好ましく、式(1-2-1)または式(1-2-4)のl=4が特に好ましい。
<式(1)で表される化合物の製造方法>
本発明の式(1)で表される化合物の製造方法について説明する。
[式(1-1)で示される化合物の製造方法]
工程1-1~工程1-3により、式(1-1)で示される化合物を製造する。ここでは、式(1-1)において、Rが水素原子、Rが式(P1-1)である場合について例示するが、式(1-1)で表される他の化合物も、下記例示を参考に、公知の反応を利用して製造することができる。
式(1a)で示されるアニリン誘導体と式(1b)で示されるフェノール誘導体とを反応させる工程1-1(Scheme1-1)により、式(1c)で示されるアゾベンゼン誘導体を製造する。

Figure 0007484622000025
式(1a)および式(1c)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である。
式(1b)および式(1c)において、R6aは、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルまたは置換もしくは無置換のアリールカルボニルである。式(1a)および式(1c)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
式(1a)で表されるアニリン誘導体と式(1b)で表されるフェノール誘導体との反応(工程1-1の反応)はジアゾカップリング反応であり、ジアゾカップリング反応における一般的な反応条件を採用して行うことができる。例えば、式(1a)で表されるアニリン誘導体からベンゼンジアゾニウム塩を調製し、酢酸ナトリウムや酢酸カリウムのようなカルボン酸塩の存在下、式(1b)で表されるフェノール誘導体と反応を実施することにより、目的物である式(1c)で表されるアゾベンゼン誘導体を収率よく得ることができる。
式(1c)で示されるアゾベンゼン誘導体と式(1d)で示されるハロゲン化アルキルベンゼン誘導体とを反応させる工程1-2(Scheme1-2)により、式(1e)で示されるアゾベンゼン誘導体を製造する。

Figure 0007484622000026
式(1c)および式(1e)において、R6aは、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルである。
式(1c)、式(1d)および式(1e)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である。
式(1d)におけるY、および式(1e)におけるXは、炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよい。
式(1d)において、Lは、臭素原子もしくはヨウ素原子などのハロゲン原子、またはメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、もしくはp-トルエンスルホニルオキシ基などのスルホニルオキシ基であり、式(1d)および式(1e)において、cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fである。
式(1c)、式(1d)および式(1e)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
式(1c)で表されるアゾベンゼン誘導体と式(1d)で表されるハロゲン化アルキルベンゼン誘導体との反応(工程1-2の反応)はエーテル化反応であり、エーテル化反応における一般的な反応条件を採用して行うことができる。例えば、水酸化ナトリウムや炭酸カリウムのような塩基の存在下で、式(1c)で表されるアゾベンゼン誘導体と式(1d)で表されるハロゲン化アルキルベンゼン誘導体の反応を実施することにより、目的物である式(1e)で表されるアゾベンゼン誘導体を収率よく得ることができる。
式(1e)で示されるアゾベンゼン誘導体のRを工程1-3(Scheme1-3)の反応によりアミノ基に変換することにより、式(1)で示される化合物を製造する。

Figure 0007484622000027

式(1e)および式(1-1a)において、R6aは、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルである。
式(1e)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である。
式(1e)および式(1-1a)において、Xは、炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fである。
式(1e)および式(1-1a)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
工程1-3の反応は、式(1e)におけるRに適した方法を利用することにより、式(1-1a)で示されるアゾベンゼン誘導体を収率よく製造することができる。
式(1e)において、Rがニトロ基である場合には、工程1-3の反応は還元反応であり、硫化ナトリウムなどの硫化物、亜ジチオン酸ナトリウムなどの無機塩等を還元剤に用いる試薬による還元や、水素ガス雰囲気下でPd/C触媒、ラネーニッケルなどを用いて還元する接触還元、塩酸、酢酸等の酸存在下で鉄、亜鉛、または塩化スズ等を用いて還元する金属還元など多様な還元法を利用することができるが、アゾ結合の還元を抑制しつつニトロ基を還元できることから、硫化物などの還元剤を用いて行う、試薬による還元によることが好ましい。
式(1e)において、Rが置換されていてもよいアリールメチルアミノ基である場合には、加水素化分解(例えばH、Pd/C)による脱保護、酸化条件下における脱保護、強酸性条件下における脱保護などを挙げることができる。中でも、酸化条件下における脱保護が好ましく、2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノン(DDQ)、p-クロラニル、o-クロラニル等のキノン系酸化試薬や硝酸二アンモニウムセリウム(IV)等の酸化剤を用いる温和な酸化条件下における脱保護が、アゾ結合の還元を抑制しつつアリールメチルアミノ基を脱保護できることから、より好ましい。また、強酸性条件下における脱保護には、トリフルオロ酢酸(TFA)や塩酸を用いることができる。
式(1e)において、Rが置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である場合には、酸処理することにより、容易に保護基Rを脱保護することができる。脱保護に用いる酸としては、TFAや塩酸を例示することができる。
上記においては、式(1-1)においてRが水素原子であり、Rが式(P1-1)である化合物の製造方法を示した。式(1-1)で表されるその他の化合物も、類似の製造方法にて合成することができる。
例えば、工程1-1を、式(1f)で表される化合物とフェノール誘導体との反応に置き換えることで、式(1-1)においてRが式(P1-1)であり、Rが水素原子である化合物を得ることができる。また例えば、工程1-1を、式(1f)で表される化合物と式(1b)との反応に置き換えることで、式(1)においてRおよびRが式(P1-1)である化合物を得ることができる。

Figure 0007484622000028

式(1f)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基であり、R6aは、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルである。
[式(1-2)で示される化合物の製造方法]
工程2-1~工程2-3により、式(1-2)で示される化合物を製造する。
式(2a)で示されるアニリン誘導体と式(2b)で示されるフェノール誘導体とを反応させる工程2-1(Scheme2-1)により、式(2c)で示されるアゾベンゼン誘導体を製造する。

Figure 0007484622000029

式(2a)および式(2c)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である。
式(2a)、式(2b)および式(2c)において、Rはそれぞれ独立して、水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fまたは-COOCHであり、Rはそれぞれ独立して、水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fまたは-COOCHであり、aは0~2の整数であり、bは0~2の整数である。
式(2a)、式(2b)、および式(2c)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
式(2a)で表されるアニリン誘導体と式(2b)で表されるフェノール誘導体との反応(工程2-1の反応)はジアゾカップリング反応であり、例えば、上記の工程1-1を参照することができる。
式(2c)で示されるアゾベンゼン誘導体と式(2d)で示されるハロゲン化アルキルベンゼン誘導体とを反応させる工程2-2(Scheme2-2)により、式(2e)で示されるアゾベンゼン誘導体を製造する。

Figure 0007484622000030

式(2c)、式(2d)および式(2e)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である。
式(2c)および式(2e)において、Rはそれぞれ独立して、水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fまたは-COOCHであり、Rはそれぞれ独立して、水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fまたは-COOCHであり、aは0~2の整数であり、bは0~2の整数である。
式(2d)におけるY、および式(2e)におけるXは、炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-または-NH-のいずれかで置き換えられていてもよい。
式(2d)において、Lは、臭素原子もしくはヨウ素原子などのハロゲン原子、またはメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、もしくはp-トルエンスルホニルオキシ基などのスルホニルオキシ基であり、cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fである。
式(2c)、式(2d)および式(2e)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
式(2c)で表されるアゾベンゼン誘導体と式(2d)で表されるハロゲン化アルキルベンゼン誘導体との反応(工程2-2の反応)はエーテル化反応であり、例えば、上記の工程1-2を参照することができる。
式(2e)で示されるアゾベンゼン誘導体のRを工程2-3(Scheme2-3)の反応によりアミノ基に変換することにより、式(1-2)で示される化合物を製造する。

Figure 0007484622000031

式(2e)において、Rは、ニトロ基、置換されていてもよいアリールメチルアミノ基、置換されていてもよいアルキルカルボニルアミノ基、又は置換されていてもよいアルコキシカルボニルアミノ基である。
式(2e)および式(1-2)において、Rはそれぞれ独立して、水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fまたは-COOCHであり、Rはそれぞれ独立して、水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fまたは-COOCHであり、aは0~2の整数であり、bは0~2の整数である。
式(2e)および式(1-2)において、Xは、炭素数1~12のアルキレンであり、前記アルキレンの-(CH-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fである。
式(2e)および式(1-2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
工程2-3の反応は、式(2e)におけるRに適した方法を利用することにより、式(1-2)で示されるアゾベンゼン誘導体を収率よく製造することができる。詳しくは、上記の工程1-3を参照することができる。
<ポリマーの種類>
本発明で液晶配向剤に用いるポリマーは、原料として式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含むポリアミック酸、ポリイミド、部分ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸-ポリアミドコポリマー、およびポリアミドイミドからなる群から選ばれる少なくとも1つである。本明細書中では、ポリイミド、部分ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸-ポリアミドコポリマー、およびポリアミドイミドを、ポリアミック酸誘導体と称することもある。
以下に、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体について詳細を説明する。
ここで、ポリアミック酸は、式(DI)で表されるジアミン類と式(AN)で表されるテトラカルボン酸二無水物との重合反応により合成されるポリマーであり、式(PAA)で表される構成単位を有する。ポリアミック酸を含む液晶配向剤は、液晶配向膜を形成させる工程で加熱焼成すると、ポリアミック酸がイミド化され、式(PI)で表される構成単位を有するポリイミド液晶配向膜を形成することができる。

Figure 0007484622000032

Figure 0007484622000033
式(AN)、式(PAA)、および式(PI)において、Xは4価の有機基である。式(DI)、式(PAA)、および式(PI)において、Xは2価の有機基である。Xにおける4価の有機基の好ましい範囲と具体例については、下記の既知のテトラカルボン酸二無水物の欄に記載したテトラカルボン酸二無水物の対応する構造を参照することができる。Xにおける2価の有機基の好ましい範囲と具体例については、式(1)または下記の既知のジアミン類の欄に記載したジアミンまたはジヒドラジドの対応する構造についての記載を参照することができる。
ポリアミック酸誘導体は、ポリアミック酸の一部分を他の原子または原子団に置き換えて特性を改変した化合物であり、特に液晶配向剤に用いる溶剤への溶解性を高くしたものであることが好ましい。このようなポリアミック酸誘導体としては、具体的には1)ポリアミック酸のすべてのアミノ基とカルボキシル基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基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-ポリアミドコポリマー、さらに5)該ポリアミック酸-ポリアミドコポリマーの一部また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。これらの誘導体のうち、例えばポリイミドとしては、上記式(PI)で表される構成単位を有するものを挙げることができ、ポリアミック酸エステルとしては、下記式(PAE)で表される構成単位を有するものを挙げることができる。

Figure 0007484622000034

式(PAE)において、Xは4価の有機基であり、Xは2価の有機基であり、Yはアルキル基である。X、Xの好ましい範囲と具体例については、式(PAA)におけるX、Xについての記載を参照することができる。Yにおいては、炭素数1~6の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、またはターシャリーブチル基がより好ましい。
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物類と、ジアミン類との重合反応による反応生成物として得ることができる。テトラカルボン酸二無水物類の説明と好ましい範囲、具体例については、下記のテトラカルボン酸二無水物類の欄の記載を参照することができる。ジアミン類の説明と好ましい範囲、具体例については、下記のジアミン類の欄の記載を参照することができる。
ポリアミック酸の合成に用いる、テトラカルボン酸二無水物類およびジアミン類は、それぞれ1種類であっても2種類以上であってもよい。ジアミン類の少なくとも1つに、式(1)で表される化合物を用いることで、本発明のポリアミック酸を得ることができる。
前述の本発明のポリアミック酸を、ポリアミック酸誘導体であるポリイミドとする場合には、得られたポリアミック酸溶液を、脱水剤である無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物、および脱水閉環触媒であるトリエチルアミン、ピリジン、コリジンなどの三級アミンとともに、温度20~150℃でイミド化反応させることにより、ポリイミドを得ることができる。あるいは、得られたポリアミック酸溶液から多量の貧溶媒(メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒やグリコール系溶媒)を用いてポリアミック酸を析出させ、析出させたポリアミック酸を、トルエン、キシレン等の溶媒中で、上記の脱水剤および脱水閉環触媒とともに、温度20~150℃でイミド化反応させることにより、ポリイミドを得ることもできる。
前記イミド化反応において、脱水剤と脱水閉環触媒の割合は、0.1~10(モル比)であることが好ましい。脱水剤と脱水閉環触媒の合計使用量は、当該ポリアミック酸の合成に使用したテトラカルボン酸二無水物のモル量の合計に対して1.5~10倍モルであることが好ましい。このイミド化反応に用いる脱水剤、触媒量、反応温度および反応時間を調整することによって、イミド化の程度を制御することができ、これによりポリアミック酸の一部のみがイミド化した部分ポリイミドを得ることができる。得られたポリイミドは、反応に用いた溶剤と分離し、他の溶剤に再溶解させて液晶配向剤として使用することもできるし、あるいは溶剤と分離することなく液晶配向剤として使用することもできる。
ポリアミック酸エステルは、ポリアミック酸と水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ基含有化合物等とを反応させることにより合成する方法や、テトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸ジエステルもしくはテトラカルボン酸ジエステルジクロライドと、ジアミン類とを反応させることにより合成する方法により得ることができる。テトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸ジエステルは、例えばテトラカルボン酸二無水物を2当量のアルコールと反応させ開環させて得ることができ、テトラカルボン酸ジエステルジクロライドは、テトラカルボン酸ジエステルを2当量の塩素化剤(例えば塩化チオニルなど)と反応させることで得ることができる。なお、ポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。ジアミン類の少なくとも1つに、式(1)で表される化合物を用いることで、本発明のポリアミック酸エステルを得ることができる。
式(1)で表される化合物を原料に用いたポリアミック酸またはその誘導体は、ポリイミドの膜の形成に用いられる公知のポリアミック酸またはその誘導体と同様に製造することができる。
テトラカルボン酸二無水物類の総仕込み量は、ジアミン類の合計1モルに対して、0.9~1.1モルとすることが好ましい。
本発明の液晶配向剤はこれらのポリアミック酸、ポリアミック酸エステルおよびこれらをイミド化して得られるポリイミドのうちの1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。
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、5,000~500,000であることが好ましく、5,000~50,000であることがより好ましい。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(赤外分光法)、NMR(核磁気共鳴分析)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KOHやNaOH等の強アルカリの水溶液による前記ポリアミック酸またはその誘導体の分解物の有機溶剤による抽出物をGC(ガスクロマトグラフィ)、HPLC(高速液体クロマトグラフィ)またはGC-MS(ガスクロマトグラフィ質量分析法)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。
テトラカルボン酸二無水物類
本発明のポリマーの原料に用いるテトラカルボン酸二無水物類としては、公知のテトラカルボン酸二無水物類から制限されることなく選択することができる。
以下にテトラカルボン酸二無水物の例を挙げる。これらのテトラカルボン酸二無水物をテトラカルボン酸ジエステルやテトラカルボン酸ジエステルジクロライドに誘導して、ポリマーの原料に用いてもよい。
このようなテトラカルボン酸二無水物は、芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合した芳香族系(複素芳香環系を含む)、および芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合していない脂肪族系(複素環系を含む)の何れの群に属するものであってもよい。
このようなテトラカルボン酸二無水物の例として、以下の式(AN-1)~式(AN-9)、式(AN-11)、式(AN-15)、式(AN-10-1)、式(AN-10-2)、および式(AN-16-1)~式(AN-16-15)で表される化合物が挙げられる。
[式(AN-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000035

式(AN-1)において、G11は単結合、炭素数1~12のアルキレン基、1,4-フェニレン基、または1,4-シクロヘキシレン基である。X11は独立して単結合または-CH-である。G12は独立して下記の3価の基のいずれかである。

Figure 0007484622000036

12が>CH-であるとき、>CH-の水素原子はメチル基で置換されていてもよい。G12が>N-であるとき、G11は単結合および-CH-であることはなく、X11は単結合であることはない。R11は水素原子またはメチル基である。
式(AN-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-1-1)~式(AN-1-15)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000037

式(AN-1-2)および(AN-1-14)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数である。
[式(AN-2)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000038

式(AN-2)において、R61は独立して、水素原子、炭素数1~5のアルキル基、またはフェニル基である。
式(AN-2)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-2-1)~式(AN-2-3)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000039
[式(AN-3)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000040

式(AN-3)において、環A11はシクロヘキサン環またはベンゼン環である。
式(AN-3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-3-1)、式(AN-3-2)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000041
[式(AN-4)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000042

式(AN-4)において、G13は単結合、-(CH-、-O-、-S-、-C(CH-、-SO-、-CO-、-C(CF-、または下記式(G13-1)で表される2価の基であり、mは1~12の整数である。環A11はそれぞれ独立してシクロヘキサン環またはベンゼン環である。G13は環A11の任意の位置に結合してよい。

Figure 0007484622000043

式(G13-1)において、G13aおよびG13bはそれぞれ独立して、単結合、-O-、-CONH-、または-NHCO-で表される2価の基である。フェニレン基は、1,4-フェニレン基または1,3-フェニレン基であることが好ましい。
式(AN-4)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-4-1)~式(AN-4-31)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000044

Figure 0007484622000045

式(AN-4-17)において、mは1~12の整数である。

Figure 0007484622000046

Figure 0007484622000047
[式(AN-5)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000048

式(AN-5)において、R11は独立して水素原子またはメチル基である。2つのR11のうちベンゼン環におけるR11は、ベンゼン環の置換可能な位置のいずれかに結合する。
式(AN-5)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-5-1)~式(AN-5-3)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000049
[式(AN-6)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000050

式(AN-6)において、X11は独立して単結合または-CH-である。X12は-CH-、-CHCH-または-CH=CH-である。nは1または2である。nが2であるとき、2つのX12は互いに同一であっても異なっていてもよい。
式(AN-6)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-6-1)~式(AN-6-12)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000051
[式(AN-7)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000052

式(AN-7)において、X11は単結合または-CH-である。
式(AN-7)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-7-1)、式(AN-7-2)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000053
[式(AN-8)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000054

式(AN-8)において、X11は単結合または-CH-である。R12は水素原子、メチル基、エチル基、またはフェニル基である。環A12はシクロヘキサン環またはシクロヘキセン環である。
式(AN-8)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-8-1)、式(AN-8-2)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000055
[式(AN-9)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000056

式(AN-9)において、rはそれぞれ独立して0または1である。
式(AN-9)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-9-1)~式(AN-9-3)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000057
[式(AN-10-1)および式(AN-10-2)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000058
[式(AN-11)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000059

式(AN-11)において、環A11は独立してシクロヘキサン環またはベンゼン環である。
式(AN-11)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-11-1)~式(AN-11-3)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000060
[式(AN-12)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000061

式(AN-12)において、環A11はそれぞれ独立してシクロヘキサン環またはベンゼン環である。
式(AN-12)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-12-1)~式(AN-12-3)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000062
[式(AN-15)で表されるテトラカルボン酸二無水物]

Figure 0007484622000063

式(AN-15)において、wは1~10の整数である。
式(AN-15)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-15-1)~式(AN-15-3)で表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000064
上記以外のテトラカルボン酸二無水物として、下記の式(AN-16-1)~式(AN-16-15)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0007484622000065
上記テトラカルボン酸二無水物において、後述する液晶配向膜の各特性を向上させる好適な材料について述べる。液晶配向性をさらに向上させることを重視する場合には、式(AN-1-2)、式(AN-4-17)、式(AN-4-21)、または式(AN-4-29)で表される化合物がより好ましく、式(AN-1-2)においては、m=4~8が好ましく、式(AN-4-17)においては、m=4~8が好ましい。
液晶表示素子の透過率を向上させることを重視する場合には、式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-2-1)、式(AN-3-1)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-5-1)、式(AN-7-2)、式(AN-10-1)、式(AN-16-3)、または式(AN-16-4)で表される化合物が好ましく、中でも式(AN-1-2)においては、m=4または8が好ましく、式(AN-4-17)においては、m=4~8が好ましく、m=8がより好ましい。
液晶表示素子のVHRを向上させることを重視する場合には、式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-3-1)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-7-2)、式(AN-10-1)、式(AN-16-3)、式(AN-16-4)、または式(AN-2-1)で表される化合物が好ましく、式(AN-1-2)においては、m=4または8が好ましく、式(AN-4-17)においては、m=4、または8が好ましく、m=8がより好ましい。
液晶配向膜の体積抵抗値を低下させることにより、液晶配向膜中の残留電荷(残留DC)の緩和速度を向上させることが、焼き付きを防ぐ方法の1つとして有効である。この目的を重視する場合には、式(AN-1-13)、式(AN-3-2)、式(AN-4-21)、式(AN-4-29)、または式(AN-11-3)で表される化合物が好ましい。
ジアミン類
本発明のポリマーの原料に用いる、式(1)で表される化合物以外のジアミン類としては、公知のジアミン類から制限されることなく選択することができる。
ジアミンはその構造によって2種類に分けることができる。即ち、2つのアミノ基を結ぶ骨格を主鎖として見たときに、主鎖から分岐する基、即ち側鎖基を有するジアミンと側鎖基を持たないジアミンである。以下の説明では、このような側鎖基を有するジアミンを側鎖型ジアミンと称することがある。そして、このような側鎖基を持たないジアミンを非側鎖型ジアミンと称することがある。この側鎖基はプレチルト角を大きくする効果を有する基である。
非側鎖型ジアミンと側鎖型ジアミンを適切に使い分けることにより、それぞれに必要なプレチルト角に対応することができる。
側鎖型ジアミンは、本発明の特性を損なわない程度に併用するのが好ましい。また側鎖型ジアミンおよび非側鎖型ジアミンについて、液晶に対する垂直配向性、VHR、および残像特性等の特性を向上させる目的で取捨選択して使用することが好ましい。
既知の側鎖を有さないジアミンを以下の式(DI-1)~(DI-16)に示す。

Figure 0007484622000066

上記の式(DI-1)において、G20は、-CH-または式(DI-1-a)で表される基である。G20が-CH-であるとき、m個の-CH-の少なくとも1つは-NH-、-O-に置き換えられてもよく、m個の-CH-の少なくとも1つの水素原子は水酸基またはメチル基で置換されてもよい。mは1~12の整数である。DI-1におけるmが2以上であるとき、複数のG20は互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、G20が式(DI-1-a)であるとき、mは1である。

Figure 0007484622000067

式(DI-1-a)において、vはそれぞれ独立して1~6の整数である。
式(DI-3)、式(DI-6)および式(DI-7)において、G21は独立して単結合、-NH-、-NCH-、-O-、-S-、-S-S-、-SO-、-CO-、-COO-、-CONCH-、-CONH-、-C(CH-、-C(CF-、-(CH-、-O-(CH-O-、-N(CH)-(CH-N(CH)-、-(O-C-O-、-O-CH-C(CF-CH-O-、-O-CO-(CH-CO-O-、-CO-O-(CH-O-CO-、-(CH-NH-(CH-、-CO-(CH-NH-(CH-、-(NH-(CH-NH-、-CO-C-(NH-C-CO-、または-S-(CH-S-であり、mは独立して1~12の整数であり、kは1~5の整数であり、nは1または2である。式(DI-4)において、sは独立して0~2の整数である。
式(DI-5)において、G33は単結合、-NH-、-NCH-、-O-、-S-、-S-S-、-SO-、-CO-、-COO-、-CONCH-、-CONH-、-C(CH-、-C(CF-、-(CH-、-O-(CH-O-、-N(CH)-(CH-N(CH)-、-(O-C-O-、-O-CH-C(CF-CH-O-、-O-CO-(CH-CO-O-、-CO-O-(CH-O-CO-、-(CH-NH-(CH-、-CO-(CH-NH-(CH-、-(NH-(CH-NH-、-CO-C-(NH-C-CO-、または-S-(CH-S-、-N(Boc)-(CH-N(Boc)-、-NH-(CH-N(Boc)-、-N(Boc)-(CH-、-(CH-N(Boc)-CONH-(CH-、-(CH-N(Boc)-(CH-、下記式(DI-5-a)または下記式(DI-5-b)で表される基であり、mは独立して1~12の整数であり、kは1~5の整数であり、eは2~10の整数であり、nは1または2である。Bocはt-ブトキシカルボニル基である。
式(DI-6)および式(DI-7)において、G22は独立して単結合、-O-、-S-、-CO-、-C(CH-、-C(CF-、または炭素数1~10のアルキレン基である。
式(DI-2)~式(DI-7)中のシクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素原子は、-F、-Cl、炭素数1~3のアルキレン基、-OCH、-OH、-CF、-COH、-CONH、-NHC、フェニル基、またはベンジル基で置換されてもよく、加えて式(DI-4)においては、シクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素原子は、下記式(DI-4-a)~(DI-4-i)のいずれかで表される基の群から選ばれる1つで置換されていてもよく、式(DI-5)においては、G33が単結合の時にはシクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素原子はNHBocまたはN(Boc)で置換されてもよい。
環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。そして、シクロヘキサン環またはベンゼン環への-NHの結合位置は、G21、G22またはG33の結合位置を除く任意の位置である。

Figure 0007484622000068

Figure 0007484622000069

式(DI-4-a)および式(DI-4-b)において、R20は独立して水素原子または-CHである。式(DI-4-f)および式(DI-4-g)において、mはそれぞれ独立して0~12の整数であり、Bocはt-ブトキシカルボニル基である。

Figure 0007484622000070

式(DI-5-a)において、qはそれぞれ独立して0~6の整数である。R44は水素原子、-OH、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数1~6のアルコキシ基である。

Figure 0007484622000071

式(DI-11)において、rは0または1である。式(DI-8)~式(DI-11)において、環に結合する-NHの結合位置は、任意の位置である。

Figure 0007484622000072

式(DI-12)において、R21およびR22は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基であり、G23は独立して炭素数1~6のアルキレン基、フェニレン基またはアルキル基で置換されたフェニレン基であり、wは1~10の整数である。
式(DI-13)において、R23は独立して炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基または-Clであり、pは独立して0~3の整数であり、qは0~4の整数である。
式(DI-14)において、環Bは単環の複素環式芳香族基であり、R24は水素原子、-F、-Cl、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基であり、qは独立して0~4の整数である。qが2以上であるとき、複数のR24は互いに同一であっても異なっていてもよい。式(DI-15)において、環Cは複素環式芳香族基または複素環式脂肪族基である。式(DI-16)において、G24は単結合、炭素数2~6のアルキレン基または1,4-フェニレン基であり、rは0または1である。そして、環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。式(DI-13)~式(DI-16)において、環に結合する-NHの結合位置は、任意の位置である。
式(DI-1)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-1-1)~式(DI-1-9)に示す。

Figure 0007484622000073

式(DI-1-7)および式(DI-1-8)において、kはそれぞれ独立して、1~3の整数である。式(DI-1-9)において、vはそれぞれ独立して1~6の整数である。
式(DI-2)~式(DI-3)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-2-1)、式(DI-2-2)、式(DI-3-1)~式(DI-3-3)に示す。

Figure 0007484622000074
式(DI-4)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-4-1)~式(DI-4-27)に示す。

Figure 0007484622000075

Figure 0007484622000076

Figure 0007484622000077

Figure 0007484622000078

Figure 0007484622000079

Figure 0007484622000080

式(DI-4-20)および(DI-4-21)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数である。

Figure 0007484622000081
式(DI-5)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-5-1)~式(DI-5-50)に示す。

Figure 0007484622000082

式(DI-5-1)において、mは1~12の整数である。

Figure 0007484622000083

式(DI-5-12)および式(DI-5-13)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数である。

Figure 0007484622000084

式(DI-5-16)において、vは1~6の整数である。

Figure 0007484622000085

式(DI-5-30)において、kは1~5の整数である。

Figure 0007484622000086

式(DI-5-35)~式(DI-5-37)、および式(DI-5-39)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数であり、式(DI-5-38)および式(DI-5-39)において、kはそれぞれ独立して1~5の整数であり、式(DI-5-40)において、nは1または2の整数である。

Figure 0007484622000087

式(DI-5-42)~式(DI-5-44)において、eはそれぞれ独立して2~10の整数であり、式(DI-5-45)においてR43は水素原子、-NHBoc、または-N(Boc)である。式(DI-5-42)~式(DI-5-44)において、Bocはt-ブトキシカルボニル基である。

Figure 0007484622000088

Figure 0007484622000089

Figure 0007484622000090
式(DI-6)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-6-1)~式(DI-6-7)に示す。

Figure 0007484622000091
式(DI-7)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-7-1)~式(DI-7-11)に示す。

Figure 0007484622000092

式(DI-7-3)および式(DI-7-4)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数であり、nは独立して1または2である。

Figure 0007484622000093

Figure 0007484622000094
式(DI-8)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-8-1)~式(DI-8-4)に示す。

Figure 0007484622000095
式(DI-9)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-9-1)~式(DI-9-3)に示す。

Figure 0007484622000096
式(DI-10)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-10-1)、式(DI-10-2)に示す。

Figure 0007484622000097
式(DI-11)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-11-1)~式(DI-11-3)に示す。

Figure 0007484622000098
式(DI-12)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-12-1)に示す。

Figure 0007484622000099
式(DI-13)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-13-1)~式(DI-13-13)に示す。

Figure 0007484622000100

Figure 0007484622000101

Figure 0007484622000102
式(DI-14)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-14-1)~式(DI-14-9)に示す。

Figure 0007484622000103
式(DI-15)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-15-1)~式(DI-5-12)に示す。

Figure 0007484622000104

Figure 0007484622000105
式(DI-16)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-16-1)に示す。

Figure 0007484622000106
次に、本発明のポリマーの原料に用いるジヒドラジドについて説明する。既知の側鎖を有さないジヒドラジドとしては、以下の式(DIH-1)~(DIH-3)のいずれかで表される化合物を挙げることができる。

Figure 0007484622000107

式(DIH-1)において、G25は単結合、炭素数1~20のアルキレン基、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-C(CH-、または-C(CF-である。
式(DIH-2)において、環Dはシクロヘキサン環、ベンゼン環またはナフタレン環であり、この基の少なくとも1つの水素原子はメチル基、エチル基、またはフェニル基で置換されてもよい。式(DIH-3)において、環Eはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはベンゼン環であり、この基の少なくとも1つの水素原子はメチル基、エチル基、またはフェニル基で置換されてもよい。複数の環Eは互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは単結合、炭素数1~20のアルキレン、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-C(CH-、または-C(CF-である。式(DIH-2)および式(DIH-3)において、環に結合する-CONHNHの結合位置は、任意の位置である。
式(DIH-1)~(DIH-3)のいずれかで表される化合物の例を以下の式(DIH-1-1)、式(DIH-1-2)、式(DIH-2-1)~式(DIH-2-3)、式(DIH-3-1)~式(DIH-3-6)に示す。

Figure 0007484622000108

式(DIH-1-2)において、mは1~12の整数である。

Figure 0007484622000109

Figure 0007484622000110
プレチルト角を大きくする目的に適したジアミンについて説明する。本発明の化合物は、横電界型液晶表示素子に用いる液晶配向剤に好適に用いることができるが、下記のようなジアミンと併用して、プレチルト角を大きくすることも可能である。プレチルト角を大きくする目的に適した側鎖基をもったジアミンとしては、式(DI-31)~式(DI-35)、および式(DI-36-1)~式(DI-36-8)のいずれかで表されるジアミンが挙げられる。

Figure 0007484622000111
式(DI-31)において、G26は単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、または-(CHma-であり、maは1~12の整数である。G26の好ましい例は単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CHO-、および炭素数1~3のアルキレン基であり、特に好ましい例は単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CHO-、-CH-および-CHCH-である。R25は炭素数3~30のアルキル基、フェニル基、ステロイド骨格を有する基、または下記の式(DI-31-a)で表される基である。このアルキル基において、少なくとも1つの水素原子は-Fで置換されてもよく、そして少なくとも1つの-CH-は-O-、-CH=CH-または-C≡C-で置換されていてもよい。このフェニル基の水素原子は、-F、-CH、-OCH、-OCHF、-OCHF2、-OCF3、炭素数3~30のアルキル基または炭素数3~30のアルコキシ基で置換されていてもよい。ベンゼン環に結合する-NHの結合位置はその環において任意の位置であることを示すが、その結合位置はメタ位またはパラ位であることが好ましい。即ち、基「R25-G26-」の結合位置を1位としたとき、2つの結合位置は3位と5位、または2位と5位であることが好ましい。

Figure 0007484622000112

式(DI-31-a)において、G27、G28およびG29は結合基であり、これらは、それぞれ独立して単結合、または炭素数1~12のアルキレン基であり、このアルキレン基の1以上の-CH-は、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-で置換されていてもよい。環B21、環B22、環B23および環B24は、それぞれ独立して1,4-フェニレン基、1,4-シクロへキシレン基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-1,5-ジイル基、ナフタレン-2,7-ジイル基またはアントラセン-9,10-ジイル基であり、環B21、環B22、環B23および環B24において、少なくとも1つの水素原子は-Fまたは-CHで置換されてもよく、s、t、およびuは、それぞれ独立して0~2の整数であって、これらの合計は1~5であり、s、t、またはuが2であるとき、各々の括弧内の2つの結合基は同じであっても異なってもよく、そして、2つの環は同じであっても異なっていてもよい。R26は水素原子、-F、-OH、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のフッ素置換アルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基、-CN、-OCHF、-OCHF、または-OCFであり、この炭素数1~30のアルキル基の少なくとも1つの-CH-は下記式(DI-31-b)で表される2価の基で置換されていてもよい。

Figure 0007484622000113

式(DI-31-b)において、R27およびR28は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基であり、vは1~6の整数である。R26の好ましい例は炭素数1~30のアルキル基および炭素数1~30のアルコキシ基である。

Figure 0007484622000114

式(DI-32)および式(DI-33)において、G30は独立して単結合、-CO-または-CH-であり、R29は独立して水素原子または-CHであり、R30は独立して水素原子、炭素数1~20のアルキル基、または炭素数2~20のアルケニル基である。式(DI-33)におけるベンゼン環の少なくとも1つの水素原子は、炭素数1~20のアルキル基またはフェニル基で置換されてもよい。そして、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。式(DI-32)における2つの基「-フェニレン-G30-O-」の一方はステロイド核の3位に結合し、もう一方はステロイド核の6位に結合していることが好ましい。式(DI-33)における2つの基「-フェニレン-G30-O-」のベンゼン環への結合位置は、ステロイド核の結合位置に対して、それぞれメタ位またはパラ位であることが好ましい。式(DI-32)および式(DI-33)において、ベンゼン環に結合する-NHはその環における結合位置が任意であることを示す。

Figure 0007484622000115

式(DI-34)および式(DI-35)において、G31は独立して-O-または炭素数1~6のアルキレン基であり、G32は単結合または炭素数1~3のアルキレン基である。R31は水素原子または炭素数1~20のアルキル基であり、このアルキル基の少なくとも1つの-CH-は、-O-、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよい。R32は炭素数6~22のアルキル基であり、R33は水素原子または炭素数1~22のアルキル基である。環B25は1,4-フェニレン基または1,4-シクロヘキシレン基であり、rは0または1である。そしてベンゼン環に結合する-NHはその環における結合位置が任意であることを示すが、独立してG31の結合位置に対してメタ位またはパラ位であることが好ましい。
式(DI-31)で表される化合物の例を以下の式(DI-31-1)~式(DI-31-55)に示す。

Figure 0007484622000116
式(DI-31-1)~式(DI-31-11)において、R34はそれぞれ独立して炭素数1~30のアルキル基または炭素数1~30のアルコキシ基であり、好ましくは炭素数5~25のアルキル基または炭素数5~25のアルコキシ基である。R35はそれぞれ独立して炭素数1~30のアルキル基または炭素数1~30のアルコキシ基であり、好ましくは炭素数3~25のアルキル基または炭素数3~25のアルコキシ基である。

Figure 0007484622000117
式(DI-31-12)~(DI-31-17)において、R36はそれぞれ独立して炭素数4~30のアルキル基であり、好ましくは炭素数6~25のアルキル基である。R37はそれぞれ独立して炭素数6~30のアルキル基であり、好ましくは炭素数8~25のアルキル基である。

Figure 0007484622000118

Figure 0007484622000119

Figure 0007484622000120

Figure 0007484622000121

Figure 0007484622000122
式(DI-31-18)~式(DI-31-43)において、R38はそれぞれ独立して炭素数1~20のアルキル基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、好ましくは炭素数3~20のアルキル基または炭素数3~20のアルコキシ基である。R39はそれぞれ独立して水素原子、-F、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基、-CN、-OCHF、-OCHFまたは-OCFであり、好ましくは炭素数3~25のアルキル基、または炭素数3~25のアルコキシ基である。そしてG33は炭素数1~20のアルキレン基である。

Figure 0007484622000123

Figure 0007484622000124

Figure 0007484622000125

Figure 0007484622000126
式(DI-32)で表される化合物の例を以下の式(DI-32-1)~式(DI-32-4)に示す。

Figure 0007484622000127
式(DI-33)で表される化合物の例を以下の式(DI-33-1)~式(DI-33-8)に示す。

Figure 0007484622000128

Figure 0007484622000129
式(DI-34)で表される化合物の例を以下の式(DI-34-1)~式(DI-34-12)に示す。

Figure 0007484622000130

Figure 0007484622000131

Figure 0007484622000132

Figure 0007484622000133

式(DI-34-1)~式(DI-34-12)において、R40はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~20のアルキル基、好ましくは水素原子または炭素数1~10のアルキル基であり、そしてR41はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~12のアルキル基である。
式(DI-35)で表される化合物の例を以下の式(DI-35-1)~式(DI-35-3)に示す。

Figure 0007484622000134

式(DI-35-1)~式(DI-35-3)において、R37はそれぞれ独立して炭素数6~30のアルキル基であり、R41はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~12のアルキル基である。
式(DI-36-1)~式(DI-36-8)で表される化合物を以下に示す。

Figure 0007484622000135

式(DI-36-1)~式(DI-36-8)において、R42はそれぞれ独立して炭素数3~30のアルキル基である。
上記ジアミン類において、後述する液晶配向膜の各特性を向上させる好適な材料について述べる。液晶配向性を向上させることを重視する場合には、式(DI-1-3)、式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-9)、式(DI-5-12)、式(DI-5-13)、式(DI-5-29)、式(DI-6-7)、式(DI-7-3)、または式(DI-11-2)で表される化合物を用いるのが好ましい。式(DI-5-1)においては、m=2~8が好ましく、m=4~8がより好ましい。式(DI-5-12)においては、m=2~6が好ましく、m=5がより好ましい。式(DI-5-13)においては、m=1または2が好ましく、m=1がより好ましい。
透過率を向上させることを重視する場合には、式(DI-1-3)、式(DI-2-1)、式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-24)、または式(DI-7-3)で表されるジアミンを用いるのが好ましく、式(DI-2-1)で表される化合物がより好ましい。式(DI-5-1)においては、m=2~8が好ましく、m=8がより好ましい。式(DI-7-3)においては、m=2または3、n=1または2が好ましく、m=3、n=1がより好ましい。
液晶表示素子のVHRを向上させることを重視する場合には、式(DI-2-1)、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-4-22)、式(DI-5-1)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)、または式(DI-13-1)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI-2-1)、式(DI-5-1)、または式(DI-13-1)で表されるジアミンがより好ましい。式(DI-5-1)においては、m=1が好ましい。式(DI-5-30)においては、k=2が好ましい。
液晶配向膜の体積抵抗値を低下させることにより、液晶配向膜中の残留電荷(残留DC)の緩和速度を向上させることが、焼き付きを防ぐ方法の1つとして有効である。この目的を重視する場合には、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-5-12)、式(DI-5-13)、式(DI-5-28)、式(DI-4-20)、式(DI-4-21)、式(DI-7-12)、または式(DI-16-1)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI-4-1)、式(DI-5-1)、または式(DI-5-13)で表される化合物がより好ましい。式(DI-5-1)において、m=2~8が好ましく、m=4~8がより好ましい。式(DI-5-12)においては、m=2~6が好ましく、m=5がより好ましい。式(DI-5-13)においては、m=1または2が好ましく、m=1がより好ましい。式(DI-7-12)においては、m=3または4が好ましく、m=4がより好ましい。
[原料における式(1)で表される化合物の配合量]
本発明のポリマーの原料として使用する原料組成物において、原料として使用するジアミン類の全量に対して、式(1)で表される化合物は40~100モル%が好ましく、50~100モル%がより好ましい。
本発明のポリマーの原料として使用する原料組成物において、ジアミン類の一部がモノアミンおよびモノヒドラジドからなる群から選択された少なくとも1つに置き換えられていてもよい。置き換える割合は、ジアミン類に対するモノアミンおよびモノヒドラジドからなる群から選択された少なくとも1つの比率が40モル%以下の範囲であることが好ましい。このような置き換えは、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、それ以上の重合反応の進行を抑えることができる。このため、このような置き換えによって、得られるポリマー(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。モノアミンまたはモノヒドラジドで置き換えられてもよいジアミン類は、本発明の効果が損なわれなければ、1種でも2種以上でもよい。前記モノアミンとしては、例えばアニリン、4-ヒドロキシアニリン、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、n-デシルアミン、n-ウンデシルアミン、n-ドデシルアミン、n-トリデシルアミン、n-テトラデシルアミン、n-ペンタデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、n-ヘプタデシルアミン、n-オクタデシルアミン、n-エイコシルアミン、パラアミノフェニルトリメトキシシラン、および3-アミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
本発明のポリマーがポリアミック酸またはその誘導体である場合、その原料は、モノマーとして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。
本発明の効果を損なわない範囲において、本発明の感光性モノマー以外の感光性モノマーを併用することができる。併用することができる感光性モノマーの例を以下に示すが、これに限定されるものではない。

Figure 0007484622000136

上記各式において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。式(V-2)において、Rはそれぞれ独立して-CH、-OCH、-CF、-COOCHであり、aはそれぞれ独立して0~2の整数である。式(V-4)において、RおよびRは、それぞれ独立して、水素、式(P1-1)または式(P1-2)で表される基であり、RおよびRの少なくとも1つは、式(P1-1)または式(P1-2)で表される基である。式(VII-1)において、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1~20の直鎖アルキレン、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-N(CH)CO-、-CON(CH)-、または単結合であり、RおよびRにおいて、直鎖アルキレンの-CH-の1つまたは隣接しない2つは-O-で置き換えられてもよく、RおよびRは、独立して、単環式炭化水素環、縮合多環式炭化水素環、複素環、または単結合である。

Figure 0007484622000137

式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルである。R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよい。*は、式(V-4)におけるベンゼン環への結合位置を表す。
本発明の配向膜の透明性を重視する場合には、式(V-4)で表される感光性モノマーと併用することが好ましい。式(V-4)で表される感光性モノマーのより好ましい例としては、式(V-4-1)、式(V-4-2)があげられる。

Figure 0007484622000138
<液晶配向剤>
以下において、本発明のポリマーによる液晶配向剤について詳細に説明する。
本発明の液晶配向剤は、本発明のポリマー1種類で構成されていてもよく、本発明のポリマーおよび、本発明以外のポリマーが混合されていてもよい。なお、本明細書において、前記のポリマー1種類で構成された液晶配向剤を単層型液晶配向剤と称することがある。前記のポリマーを2種以上混合する液晶配向剤をブレンド型液晶配向剤と称することがある。ブレンド型液晶配向剤は、特にVHR信頼性やその他の電気的特性を重視する場合に用いられる。
ブレンド型液晶配向剤に用いる本発明以外のポリマーとしては、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体のいずれか1つ以上が好ましい。本発明以外のポリマーとしては、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体に関しては、原料として式(1)で表される化合物を含まないこと以外は、上記の本発明のポリマーの説明を参照することができる。
2成分のポリマーを用いる場合、例えば、一方には液晶配向能に優れた性能を有するポリマーを選択し、他方には液晶表示素子の電気的特性を改善するのに優れた性能を有するポリマーを選択する態様があり、液晶配向性と電気特性のバランスの良い配向剤を得るために好適である。
この場合、それぞれのポリマーの構造や分子量を制御することにより、これらのポリマーを溶剤に溶解した液晶配向剤を、後述するように、基板に塗布し、予備乾燥を行って薄膜を形成する過程で、液晶配向能に優れた性能を有するポリマーを薄膜の上層に、液晶表示素子の電気的特性を改善するのに優れた性能を有するポリマーを薄膜の下層に偏析させることができる。これには、混在するポリマーにおいて、表面エネルギーの小さなポリマーが上層に、表面エネルギーの大きなポリマーが下層に分離する現象を応用することができる。このような層分離の確認は、形成された液晶配向膜の表面エネルギーが、上層に偏析させることを意図したポリマーのみを含有する液晶配向剤によって形成された膜の表面エネルギーと同じか、または近い値であることで確認することができる。
層分離を発現させる方法として、上層に偏析させたいポリマーの分子量を小さくすることも挙げられる。
ポリマー同士の混合からなる液晶配向剤では、上層に偏析させたいポリマーをポリイミドとすることで層分離を発現させることもできる。
式(1)で表される化合物は前記薄膜の上層に偏析するポリマーの原料モノマーとして用いられてもよく、薄膜の下層に偏析するポリマーの原料モノマーとして用いられてもよくまた、両方のポリマーの原料モノマーとして用いられてもよいが、薄膜の上層に偏析するポリマーの原料モノマーとして用いることがより好ましい。
前記薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、上記に例示した公知のテトラカルボン酸二無水物から制限されることなく選択することができる。
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物は、式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-2-1)、式(AN-3-1)、式(AN-4-5)、式(AN-4-17)、または式(AN-4-21)、で表される化合物が好ましく、式(AN-4-17)または式(AN-4-21)がより好ましい。式(AN-4-17)においては、m=4~8が好ましい。
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられる式(1)で表される化合物以外のジアミン類としては、上記に例示した公知のジアミン類から制限されることなく選択することができる。
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミン類としては、式(DI-4-1)、式(DI-4-13)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-7-3)、または式(DI-13-1)で表される化合物を用いるのが好ましい。中でも、式(DI-4-13)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、または式(DI-13-1)で表される化合物を用いるのがより好ましい。式(DI-5-1)において、m=4~8が好ましい。式(DI-7-3)においてはm=3、n=1が好ましい。
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、上記に例示した公知のテトラカルボン酸二無水物から制限されることなく選択することができる。
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、式(AN-1-1)、式(AN-1-13)、式(AN-2-1)、式(AN-3-2)、または式(AN-4-21)で表される化合物が好ましく、式(AN-1-1)、式(AN-2-1)、または式(AN-3-2)がより好ましい。
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられ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の全量中芳香族テトラカルボン酸二無水物を10モル%以上含むことが好ましく、30モル%以上含むことがより好ましい。
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられる式(1)で表される化合物以外のジアミン類としては、上記に例示した公知のジアミン類から制限されることなく選択することができる。
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミン類としては、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-18)、式(DI-4-19)、式(DI-5-1)、式(DI-5-9)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)、式(DI-13-1)、または式(DIH-1-2)で表される化合物が好ましい。式(DI-5-1)において、m=1または2である化合物が好ましく、式(DI-5-30)において、k=2である化合物が好ましい。中でも、式(DI-4-1)、式(DI-4-18)、式(DI-4-19)、式(DI-5-9)、式(DI-13-1)、または式(DIH-1-2)で表される化合物がより好ましい。
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミン類は、芳香族ジアミンおよび芳香族ジヒドラジドからなる群から選択された少なくとも1つを、全ジアミン類に対して、30モル%以上含むものである事が好ましく、50モル%以上含むものであることがより好ましい。
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体、および薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体の合計量に対する薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体の割合としては、5重量%~50重量%が好ましく、10重量%~40重量%がさらに好ましい。
本発明のポリアミック酸又はその誘導体は、第1ポリマー鎖と、第1ポリマー鎖とは構造が異なる第2ポリマー鎖を含むブロックポリマーであってもよい。また、ブロックポリマーは、さらに第1ポリマー鎖及び第2ポリマー鎖と構造が異なる他のポリマー鎖を含んでいてもよい。例えば、ポリアミック酸のブロックポリマーは、式(PAA)で示される特定のポリアミック酸(PAA1)の溶液と、ポリアミック酸(PAA1)とX及びXの組み合わせが異なるポリアミック酸(PAA2)の溶液を混合して加熱することにより形成することができる。こうして形成されるポリアミック酸のブロックポリマーは、(PAA1)n1で表されるブロックと(PAA2)n2で表されるブロックを含む。(PAA1)n1及び(PAA2)n2におけるn1及びn2は、各々独立して1以上の整数であり、好ましくは各々独立して2以上の整数である。ブロックポリマーにおいて、式(1)で表される化合物を原料組成物に用いるポリマー鎖は、いずれか1つであってもよいし、2つ以上であってもよいし、全てのポリマー鎖であってもよい。
ここで、ポリアミック酸ブロックポリマーは、2種以上のポリアミック酸をそれぞれ単独で製造した後に混合し、加熱して合成してもよいし、2種以上のポリアミック酸を同じ反応容器中で合成した後、加熱して合成してもよい。
また、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。前記溶剤は、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。前記溶剤は、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。前記溶剤は1種でも2種以上の混合溶剤であってもよい。
溶剤としては、前記ポリアミック酸またはその誘導体の親溶剤や、塗布性改善を目的とした他の溶剤が挙げられる。
ポリアミック酸またはその誘導体に対し親溶剤である非プロトン性極性有機溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-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、N,N-ジメチルイソブチルアミド、γ-ブチロラクトン、およびγ-バレロラクトン等が挙げられる。
これらの中で、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、またはγ-バレロラクトンが好ましい。
塗布性改善等を目的とした他の溶剤の例としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリー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、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。また、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1-ブトキシ-2-プロパノール等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル、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、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ブチルセロソルブアセテート、フェニルアセテート、およびこれらアセテート類等のエステル化合物が挙げられる。さらにマロン酸ジエチル等のマロン酸ジアルキル、乳酸アルキル、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、3-メチル-3-メトキシブタノール、4-メチル-2-ペンタノール、ジイソブチルカルビノール、テトラリン、およびイソホロンが挙げられる。
これらの中で、ジイソブチルケトン、4-メチル-2-ペンタノール、ジイソブチルカルビノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、1-ブトキシ-2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、またはブチルセロソルブアセテートが好ましい。
本発明の液晶配向剤における固形分濃度は特に限定されるものではなく、下記の種々の塗布法に合わせ最適な値を選べばよい。通常、塗布時のムラやピンホール等を抑えるため、ワニス重量に対し、好ましくは0.1~30重量%、より好ましくは1~10重量%である。
本発明の液晶配向剤の粘度は、塗布する方法、ポリアミック酸またはその誘導体の濃度、使用するポリアミック酸またはその誘導体の種類、溶剤の種類と割合によって好ましい範囲が異なる。例えば、印刷機による塗布の場合は5~100mPa・s(より好ましくは10~80mPa・s)である。5mPa・s以上であれば十分な膜厚が得られやすくなり、100mPa・s以下であれば印刷ムラを抑えやすくなる。スピンコートによる塗布の場合は5~200mPa・s(より好ましくは10~100mPa・s)が適している。インクジェット塗布装置を用いて塗布する場合は5~50mPa・s(より好ましくは5~20mPa・s)が適している。液晶配向剤の粘度は回転粘度測定法により測定され、例えば回転粘度計(東機産業製TVE-20L型)を用いて測定(測定温度:25℃)される。
本発明の液晶配向剤は各種添加剤をさらに含有していてもよい。各種添加剤は、配向膜の各種特性を向上させるために、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。以下に例を示す。
<アルケニル置換ナジイミド化合物>
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目的から、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。アルケニル置換ナジイミド化合物は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1~50重量%であることが好ましく、1~30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。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。好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物には、特開2008-096979号公報、特開2009-109987号公報、特開2013-242526号公報に開示されているアルケニル置換ナジイミド化合物が挙げられる。特に好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物としては、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、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)、または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)が挙げられる。
<ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物>
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目的から、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。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。なお、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物には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には、好ましいものとして、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、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)、シアヌル酸トリアリル、他に、特開2009-109987号公報、特開2013-242526号公報、国際公報2014/119682、国際公報2015/152014に開示されているラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物が挙げられる。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、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1~50重量%であることが好ましく、1~30重量%であることがより好ましい。
<オキサジン化合物>
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を長期に安定させる目的から、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種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサジン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して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剤に可溶であり、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。好ましいオキサジン化合物には、式(OX-3-1)、式(OX-3-9)、式(OX-3-10)で表されるオキサジン化合物、他に、特開2007-286597号公報、特開2013-242526号公報に開示されているオキサジン化合物が挙げられる。

Figure 0007484622000139
<オキサゾリン化合物>
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を長期に安定させる目的から、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種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサゾリン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して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。好ましいオキサゾリン化合物には、特開2010-054872号公報、特開2013-242526号公報に開示されているオキサゾリン化合物が挙げられる。より好ましくは、1,3-ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼンが挙げられる。
<エポキシ化合物>
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を長期に安定させる目的、膜の硬度を向上させる目的、もしくはシール剤との密着性を向上させる目的から、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種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。エポキシ化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1~50重量%であることが好ましく、1~20重量%であることがより好ましく、1~10重量%であることがさらに好ましい。
エポキシ化合物としては、分子内にエポキシ環を1つまたは2つ以上有する種々の化合物を用いることができる。
膜の硬度を向上させる目的、もしくはシール剤との密着性を向上させる目的のためには、分子内にエポキシ環を2つ以上有する化合物が好ましく、3つまたは4つ有する化合物がより好ましい。
エポキシ化合物としては、特開2009-175715号公報、特開2013-242526号公報、特開2016-170409号公報、国際公報2017/217413に開示されているエポキシ化合物が挙げられる。好ましいエポキシ化合物としては、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、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、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、(3,3’,4,4’-ジエポキシ)ビシクロヘキシル、1,4-ブタンジオールグリシジルエーテル、イソシアヌル酸トリス(2,3-エポキシプロピル)、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、またはN,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシレンジアミンが挙げられる。
上記の他、エポキシ環を有するオリゴマーや重合体を添加することもできる。エポキシ環を有するオリゴマーや重合体は特開2013-242526号公報に開示されているオリゴマーや重合体を使用することができる。
<シラン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、基板およびシール剤との密着性を向上させる目的から、シラン化合物をさらに含有していてもよい。シラン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1~30重量%であることが好ましく、0.5~20重量%であることがより好ましく、0.5~10重量%であることがさらに好ましい。
シランカップリング剤としては、特開2013-242526、特開2015-212807号公報、特開2018-173545号公報、国際公報2018/181566に開示されているシランカップリング剤を使用することができる。
好ましいシランカップリング剤として、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トリエトキシシラン、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、パラアミノフェニ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メチルジエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、または3-ウレイドプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
上記記載の添加剤の他、配向膜の強度を上げる目的、または液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、シクロカーボネート基を持つ化合物、ヒドロキシアルキルアミド部位や水酸基を持つ化合物を添加することもできる。具体的化合物としては、特開2016-118753号公報、国際公報2017/110976に開示されている化合物が挙げられる。好ましい化合物としては、以下の式(HD-1)~式(HD-4)が挙げられる。これらの化合物は、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.5~50重量%であることが好ましく、1~30重量%であることがより好ましく、1~10重量%であることがさらに好ましい。

Figure 0007484622000140
また、帯電防止の向上を必要とするときは帯電防止剤、低温でイミド化を進行させる場合はイミド化触媒を使用することもできる。イミド化触媒としては、特開2013-242526号公報に開示されているイミド化触媒が挙げられる。
<液晶配向膜>
次に、本発明の液晶配向膜について説明する。
本発明の液晶配向膜は、本発明の液晶配向剤を使用して形成されたものである。本発明の液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成させる過程で加熱焼成すると、イミド化反応を起こしてポリイミド系液晶配向膜を形成させることができる。本発明の液晶配向剤は、光配向用の液晶配向剤に適しており、液晶配向膜を形成させる過程における配向処理には光配向法を適用することができる。
以下において、本発明の光配向用液晶配向剤による液晶配向膜の形成方法について説明する。
本発明の液晶配向膜は、光配向用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。本発明の液晶配向膜は、例えば、本発明の光配向用液晶配向剤の塗膜を形成する工程と、塗膜を加熱乾燥して液晶配向剤の膜を形成する工程と、液晶配向剤の膜に光を照射して異方性を付与する工程と、異方性を付与した液晶配向剤の膜を加熱焼成する工程を経るこ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、塗膜工程、加熱乾燥工程の後に光を照射して異方性を付与し、その後加熱焼成工程を経るのが好ましい。
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。基板には、ITO(IndiumTinOxide)、IZO(In-ZnO)、IGZO(In-Ga-ZnO)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、窒化ケイ素製、アクリル製、ポリカーボネイト製、ポリイミド製等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。
加熱乾燥工程は、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。加熱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、加熱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。具体的には加熱乾燥温度は30℃~150℃の範囲であること、さらには50℃~120℃の範囲であることが好ましい。
加熱焼成工程は、ポリアミック酸またはその誘導体がイミド化反応を呈するのに必要な条件で行うことができる。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90~300℃程度の温度で1分間~3時間行うことが好ましく、120~280℃がより好ましく、150~250℃がさらに好ましい。
膜の異方性や、液晶表示素子を作製した際の残像特性を向上させることを重視する場合には、加熱工程の昇温を緩やかに行うことが好ましく、例えば、段階的に温度を上げながら、異なる温度で複数回加熱焼成する、または、低温から高温へと温度を変化させて加熱することができる。また、両方の加熱方法を組み合わせて行ってもよい。
異なる温度で複数回加熱焼成する場合、異なる温度に設定された複数の加熱装置を用いてもよいし、1台の加熱装置を用いて、異なる温度に順次変化させながら行ってもよい。
異なる温度で複数回加熱焼成する場合は、初めの焼成温度は90~180℃で行うのが好ましく、最後の温度は185℃~300℃で行うのが好ましい。例えば、110℃で加熱焼成した後220℃で加熱焼成、110℃で加熱焼成した後230℃で加熱焼成、130℃で加熱焼成した後220℃で加熱焼成、150℃で加熱焼成した後200℃で加熱焼成、150℃で加熱焼成した後220℃で加熱焼成、150℃で加熱焼成した後230℃で加熱焼成、または170℃で加熱焼成した後200℃で加熱焼成することが好ましい。さらに段階を増やして緩やかに昇温させながら加熱焼成することも好ましい。加熱温度を変えて2段階以上で加熱焼成を行う場合、各加熱工程での加熱時間は5分~30分であることが好ましい。
低温度から高温へと温度を変化させて焼成を行なう場合、初期温度は90~180℃が好ましい。最終温度は185~300℃が好ましく、190~230℃がより好ましい。加熱時間は5分~60分が好ましく、20分~60分がより好ましい。昇温スピードは、例えば0.5℃/分~40℃/分とすることができる。昇温中の昇温スピードは一定でなくともよい。
本発明の液晶配向膜の形成方法において、液晶を水平および/または垂直方向に対して一方向に配向させるために、薄膜へ異方性を付与する手段として、公知の光配向法を好適に用いることができる。
光配向法による本発明の液晶配向膜の形成方法について、詳細に説明する。光配向法を用いた本発明の液晶配向膜は、塗膜を加熱乾燥した後の薄膜に、光の直線偏光または無偏光を照射することにより、薄膜に異方性を付与し、その膜を加熱焼成することにより形成することができる。または、塗膜を加熱乾燥し、加熱焼成した後に、薄膜に光の直線偏光または無偏光を照射することにより形成する事ができる。液晶配向性の点から、光の照射工程は加熱焼成工程前に行うのが好ましい。
さらに、液晶配向膜の液晶配向能を上げるために、塗膜を加熱しながら光の直線偏光または無偏光を照射することもできる。光の照射は、塗膜を加熱乾燥する工程、または加熱焼成する工程で行ってもよく、加熱乾燥工程と加熱焼成工程の間に行ってもよい。
塗膜を加熱乾燥する工程、または加熱焼成する工程で光を照射する場合の加熱温度は、上記の加熱乾燥工程、または加熱焼成工程の記載を参考にできる。加熱乾燥工程と加熱焼成工程の間に光を照射する場合の加熱温度は、30℃~150℃の範囲であることが好ましく、50℃~110℃の範囲であることがさらに好ましい。
光としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線または可視光を用いることができるが、300~400nmの光を含む紫外線が好ましい。また、直線偏光または無偏光を用いることができる。これらの光は、前記薄膜に液晶配向能を付与することができる光であれば特に限定されないが、液晶に対して強い配向規制力を発現させたい場合、直線偏光が好ましい。
前記光照射工程における直線偏光の照射量は0.05~10J/cmであることが好ましく、0.1~5J/cmがより好ましい。また直線偏光の波長は200~400nmであることが好ましく、300~400nmであることがより好ましい。直線偏光の膜表面に対する照射角度は特に限定されないが、液晶に対する強い配向規制力を発現させたい場合、膜表面に対してなるべく垂直であることが配向処理時間短縮の観点から好ましい。また、本発明の液晶配向膜は、直線偏光を照射することにより、直線偏光の偏光方向に対して直角方向に液晶を配向させることができる。
光の直線偏光または無偏光を照射する工程に使用する光源には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Deep UVランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、エキシマランプ、KrFエキシマレーザー、蛍光ランプ、LEDランプ、ナトリウムランプ、マイクロウェーブ励起無電極ランプ、などを制限なく用いることができる。
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。
本発明の液晶配向膜は焼成または光照射後の膜を洗浄液で洗浄する工程は必須としないが、他の工程の都合で洗浄工程を設けることができる。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液晶配向能を高めるために、加熱焼成工程の前後、または、偏光または無偏光の光照射の前後に、熱や光によるアニール処理を用いることができる。該アニール処理において、アニール温度が30~180℃、好ましくは50~150℃であり、時間は1分~2時間が好ましい。また、アニール処理に使用するアニール光には、UVランプ、蛍光ランプ、LEDランプなどが挙げられる。光の照射量は0.3~10J/cmであることが好ましい。
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。
本発明の液晶配向膜は特に大きな配向の異方性を持つことを特徴とする。このような異方性の大きさは特開2005-275364等に記載の偏光IRを用いた方法で評価する事ができる。またエリプソメトリーを用いた方法によっても評価することができる。詳しくは、分光エリプソメータによって液晶配向膜のリタデーション値を測定することができる。膜のリタデーション値はポリマー主鎖の配向度に比例して大きくなる。
本発明の液晶配向膜は、スマートフォン、タブレット、車載モニター、テレビ等、液晶ディスプレイ用の液晶組成物の配向制御に用いることができる。液晶ディスプレイ用の液晶組成物の配向用途以外に、光学補償材や液晶を用いたマイクロ波・ミリ波帯の広帯域可変移相器等、その他すべての液晶材料の配向制御に用いることができる。また本発明の液晶配向膜は大きな異方性を有するので、単独で光学補償材用途に使用することができる。
<液晶表示素子>
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向膜を有する点に特徴があり、その残像特性およびコントラストの良さから、高い表示品位を実現することができる。
本発明の液晶表示素子について詳細に説明する。本発明は、対向配置されている一対の基板と、前記一対の基板それぞれの対向している面の一方または両方に形成されている電極と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に形成された液晶層と、前記対向基板を挟むように設置されている一対の偏光フィルムとバックライトと駆動装置とを有する液晶表示素子において、前記液晶配向膜が本発明の液晶配向膜により構成されている。
電極は、基板の一面に形成される電極であれば特に限定されない。このような電極には、例えばITOや金属の蒸着膜等が挙げられる。また電極は、基板の一方の面の全面に形成されていてもよいし、例えばパターン化されている所望の形状に形成されていてもよい。電極の前記所望の形状には、例えば櫛型またはジグザグ構造等が挙げられる。電極は、一対の基板のうちの一方の基板に形成されていてもよいし、両方の基板に形成されていてもよい。電極の形成の形態は液晶表示素子の種類に応じて異なり、例えばIPS型液晶表示素子(横電界型液晶表示素子)の場合は前記一対の基板の一方に電極が配置され、その他の液晶表示素子の場合は前記一対の基板の双方に電極が配置される。前記基板または電極の上に前記液晶配向膜が形成される。
ホモジニアス配向の液晶表示素子(例えばIPS、FFSなど)の場合は、構成として、少なくとも、バックライト側からバックライト、第一の偏光フィルム、第一の基板、第一の液晶配向膜、液晶層、第二の基板、第二の偏光フィルムを有し、前記偏光フィルムの偏光軸は、第一の偏光フィルムの偏光軸(偏光吸収の方向)と第二の偏光フィルムの偏光軸は交差(好ましくは直交)するように設置される。この時、第一の偏光フィルムの偏光軸と液晶配向方向が平行になるように、または直交するように設置することができる。第一の偏光フィルムの偏光軸と液晶配向方向が平行になるように設置した液晶表示素子をO-モード、直交するように設置した液晶表示素子をE-モードと言う。本発明の液晶配向膜は、O-モード、E-モードどちらにも適用でき、目的によって選択することができる。
多くの光異性化型材料には2色性を有する化合物が用いられている。そのため、液晶配向剤に対して異方性を付加させるために照射する偏光の偏光軸を、バックライト側に配置した偏光フィルムからの偏光の偏光軸と平行に揃える(本発明の液晶配向剤を使用した場合には、O-モードの配置とする)と、液晶配向膜の光吸収波長域の透過率が上昇する。その為、液晶表示素子の透過率を更に改善することができる。
前記液晶層は、液晶配向膜が形成された面が対向している前記一対の基板によって液晶組成物が挟持される形で形成される。液晶層の形成では、微粒子や樹脂シート等の、前記一対の基板の間に介在して適当な間隔を形成するスペーサーを必要に応じて用いることができる。
液晶層の形成方法としては、真空注入法とODF(One Drop Fill)法が知られている。
真空注入法では、液晶配向膜面が対向するように、空隙(セルギャップ)を設けて、かつ液晶の注入口を残して、シール剤を印刷し、基板を張り合わせる。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、真空差圧を利用して液晶を注入充填した後、注入口を封止し、液晶表示素子を製造する。
ODF法では、一対の基板のうちの一方の液晶配向膜面の外周にシール剤を印刷し、シール剤の内側の領域に液晶を滴下した後、液晶配向膜面が対向するように他方の基板を張り合わせる。そして、液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化し、液晶表示素子を製造する。
基板の張り合わせに用いられるシール剤には、UV硬化型以外に熱硬化型も知られている。シール剤の印刷は、例えばスクリーン印刷法により行なうことができる。
液晶組成物には、特に制限はなく、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を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3086228、特許2635435、特表平5-501735、特開平8-157826、特開平8-231960、特開平9-241644(EP885272A1)、特開平9-302346(EP806466A1)、特開平8-199168(EP722998A1)、特開平9-235552、特開平9-255956、特開平9-241643(EP885271A1)、特開平10-204016(EP844229A1)、特開平10-204436、特開平10-231482、特開2000-087040、特開2001-48822等に開示されている液晶組成物が挙げられる。
前記負の誘電率異方性を有する液晶組成物の好ましい例として、特開昭57-114532、特開平2-4725、特開平4-224885、特開平8-40953、特開平8-104869、特開平10-168076、特開平10-168453、特開平10-236989、特開平10-236990、特開平10-236992、特開平10-236993、特開平10-236994、特開平10-237000、特開平10-237004、特開平10-237024、特開平10-237035、特開平10-237075、特開平10-237076、特開平10-237448(EP967261A1)、特開平10-287874、特開平10-287875、特開平10-291945、特開平11-029581、特開平11-080049、特開2000-256307、特開2001-019965、特開2001-072626、特開2001-192657、特開2010-037428、国際公開2011/024666、国際公開2010/072370、特表2010-537010、特開2012-077201、特開2009-084362等に開示されている液晶組成物が挙げられる。
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。
また例えば、本発明の液晶表示素子に用いる液晶組成物は、例えば配向性を向上させる観点から、添加物をさらに添加してもよい。このような添加物は、光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤などである。好ましい光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤には、国際公開2015/146330等に開示されている化合物が挙げられる。
PSA(polymer sustained alignment)モードの液晶表示素子に適合させるために重合可能な化合物を液晶組成物に混合することができる。重合可能な化合物の好ましい例はアクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。好ましい化合物には、国際公開2015/146330等に開示されている化合物が挙げられる。
以下、本発明を実施例により説明する。なお、実施例において用いる評価法および化合物は次の通りである。
<重量平均分子量(Mw)>
ポリアミック酸の重量平均分子量は、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。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2重量%になるように希釈した。カラムはHSPgel RT MB-M(Waters製)を使用し、前記混合溶液を展開剤として、カラム温度50℃、流速0.40mL/minの条件で測定を行った。標準ポリスチレンは東ソー(株)製TSK標準ポリスチレンを用いた。
<AC残像測定・コントラスト測定>
AC残像は国際公開2000/43833号パンフレットに記載の方法に従って測定した。
具体的には、作製した液晶セルの輝度-電圧特性(B-V特性)を測定し、これをストレス印加前の輝度-電圧特性:B(before)とした。次に、液晶セルに4.5V、60Hzの交流を20分間印加した後、1秒間ショートし、再び輝度-電圧特性(B-V特性)を測定した。これをストレス印加後の輝度-電圧特性:B(after)とした。ここでは、測定した各輝度-電圧特性の電圧1.3Vにおける輝度を用い、下記式にて輝度変化率ΔB(%)を求めた。ΔB(%)の値が小さいほど、AC残像の発生を抑制できること、すなわち残像特性が良好であることを意味する。ΔBは、3%以下であれば残像特性が良好と言えるが、近年残像特性の要望はさらに高まっており、より低いことが好ましい。
ΔB(%)={[B(after)-B(before)]/B(before)}×100
また、ストレス印加前のB-V特性における最小輝度と最大輝度の比を用いてコントラスト(CR)を求めた。CRの値が大きいほど、明暗表示が鮮明であり、コントラストが良好であることを意味し、3000以上で優れたコントラストを有すると言える。
CR=B(before)max/B(before)min
式において、B(before)maxはストレス印加前のB-V特性における最大輝度を示し、B(before)minはストレス印加前のB-V特性における最小輝度を示す。
<電圧保持率(VHR)信頼性の評価>
液晶表示素子の電圧保持率(VHR)は、「水嶋他、第14回液晶討論会予稿集p78(1988)」に記載の方法に従い、60℃で、波高±5Vの矩形波をセルに印加して測定した。このときのVHRをVHR(before)とした。電圧保持率は、印加した電圧がフレーム周期後どの程度保持されているかを示す指標であり、この値が100%であれば、全ての電荷が保持されていることを意味する。上記セルをLEDバックライトに300時間暴露し、再度VHRを測定した。このときのVHRをVHR(after)とした。
VHR信頼性は、下記の式を用いて算出したVHR低下率にて評価した。VHR低下率が小さい程、VHR信頼性が高く、光に対する安定性が高いと言える。
VHR低下率(%)
={[VHR(after)-VHR(before)]/VHR(before)}×100
<Re測定>
分光エリプソメーターを用いて、589nmにおけるリタデーション(Re)を測定した。Reが大きいほど、配向膜を形成するポリマー鎖の向きがそろっており、膜の異方性が高いと言える。
<テトラカルボン酸二無水物>

Figure 0007484622000141
<ジアミン類>

Figure 0007484622000142

Figure 0007484622000143

Figure 0007484622000144

Figure 0007484622000145

式(1-1-4)、式(1-2-1)、式(1-2-4)、式(DI-5-1)または式(DIH-1-2)におけるl、mの値は、表1または2に記載した。
<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)
<添加剤>
Ad.1:1,3-ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼン
[合成例1]式(1-2-1)、l=4の化合物の合成

Figure 0007484622000146

4-ニトロフェノール(50.0 g, 359 mmol)、1,4-ジブロモブタン(310.4 g, 1438 mmol)、および炭酸カリウム(74.5 g, 539 mmol)のDMF(500 mL)溶液を60度で2時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、酢酸エチル(1 L)を加え、水(1 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体をヘプタン:酢酸エチル=100:1の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-ニトロベンゼンを収量45.9g、収率47%で得た。

Figure 0007484622000147

4-ニトロアニリン(29.4 g, 213 mmol)の水(130 mL)溶液に、濃塩酸(53 mL)を氷冷下(氷浴)で加えた。次いで、この溶液に、亜硝酸ナトリウム(14.7 g, 213 mmol)の水(45 mL)溶液を氷冷下(氷浴)で滴下後、30分間撹拌し、4-ニトロベンゼンジアゾニウム塩酸塩の水溶液を調製した。
得られた4-ニトロベンゼンジアゾニウム塩酸塩の水溶液を、氷冷したフェノール(20.0 g, 213 mmol)と酢酸ナトリウム(139.5 g, 1700 mmol)のエタノール(10 mL)と水(400 mL)の混合溶液に撹拌しながらゆっくりと加えた。反応溶液を氷冷下(氷浴)で2時間撹拌した後、ろ過した。得られた固体を酢酸エチル(2 L)に溶解し、水(1 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して、アゾベンゼン誘導体1を収量40.1g、収率78%で得た。

Figure 0007484622000148

1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-ニトロベンゼン(20.0 g, 73 mmol)、アゾベンゼン誘導体1(17.7 g, 73 mmol)、および炭酸カリウム(15.1 g, 109 mmol)のDMF(200 mL)溶液を60度で6時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、ジクロロメタン(4 L)を加え、水(2 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体を、ジクロロメタンを溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、アゾベンゼン誘導体2を収量30.5g、収率96%で得た。

Figure 0007484622000149

アゾベンゼン誘導体2(29.4 g, 67 mmol)のエタノール(60 mL)溶液に、水(60 mL)及び硫化ナトリウム九水和物(97.2 g, 405 mmol)を加え、2時間加熱還流した。反応混合物を室温まで冷却し、減圧濃縮した後、酢酸エチル(3 L)を加え、水(1 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体をトルエン:酢酸エチル=3:1の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(1-2-1)、l=4の化合物を収量3.9g、収率15%で得た。
1H-NMR (500MHz, DMSO-D6): δ 7.72 (d, J = 8.9Hz, 2H), 7.61 (d, J = 8.7Hz, 2H), 7.05 (d, J = 9.0Hz, 2H), 6.64-6.66 (m, 4H), 6.49 (d, J = 8.8Hz, 2H), 5.97 (br, 2H), 4.59 (br, 2H), 4.09 (t, J = 6.2Hz, 2H) , 3.89 (t, J = 6.1Hz, 2H) , 1.80-1.87 (m, 4H).
[合成例2]式(1-2-1)、l=2の化合物の合成

Figure 0007484622000150

4’-ヒドロキシアセトアニリド(60.0 g, 397 mmol)、1,2-ジブロモエタン(298 g, 1590 mmol)、および炭酸カリウム(82.3 g, 595 mmol)のDMF(600 mL)溶液を80度で8時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、酢酸エチル(1.5 L)を加え、水(1 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体をヘプタン:酢酸エチル=2:3の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、1-(2-ブロモ-エトキシ)-4-アセトアニリドを収量5.95g、収率6%で得た。

Figure 0007484622000151

4-アミノアセトアニリド(63.8 g, 425 mmol)の水(250 mL)溶液に、濃塩酸(106 mL)を氷冷下(氷浴)で加えた。次いで、この溶液に、亜硝酸ナトリウム(29.3 g, 425 mmol)の水(90 mL)溶液を氷冷下(氷浴)で滴下後、30分間撹拌し、ジアゾニウム塩の水溶液を調製した。
得られたジアゾニウム塩の水溶液を、氷冷したフェノール(40.0 g, 425 mmol)と酢酸ナトリウム(279 g, 3400 mmol)のエタノール(20 mL)と水(800 mL)の混合溶液に撹拌しながらゆっくりと加えた。反応溶液を氷冷下(氷浴)で2時間撹拌した後、ろ過した。得られた固体を酢酸エチル(4 L)に溶解し、水(2 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して、アゾベンゼン誘導体3を収量31.2g、収率29%で得た。

Figure 0007484622000152

1-(2-ブロモ-エトキシ)-4-アセトアニリド(5.95 g, 23.1 mmol)、アゾベンゼン誘導体3(5.30 g, 20.8 mmol)、および炭酸カリウム(4.78 g, 34.6 mmol)のDMF(30 mL)溶液を80度で4時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、水(50 mL)を加え、析出した固形物をろ過し、アゾベンゼン誘導体4を収量8.66g、収率87%で得た。

Figure 0007484622000153

アゾベンゼン誘導体4(8.66 g, 20.0 mmol)のメタノール(90 mL)とTHF(210 mL)の混合溶液に、濃塩酸(41.7 mL)を加え、30時間加熱還流した。反応混合物を室温まで冷却し、1 mol/L水酸化ナトリウム水溶液で塩基性化した。得られた固形分をろ過して粗体を得た。この粗体を酢酸エチルを溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(1-2-1)、l=2の化合物を収量5.08g、収率73%で得た。
1H-NMR (500MHz, DMSO-D6): δ 7.73 (d, J = 8.9Hz, 2H), 7.61 (d, J = 8.7Hz, 2H), 7.10 (d, J = 9.0Hz, 2H), 6.70 (d, J = 8.7Hz, 2H), 6.65 (d, J = 8.7Hz, 2H),6.51 (d, J = 8.7Hz, 2H), 5.97 (br, 2H), 4.63 (br, 2H), 4.32 (t, J = 4.4Hz, 2H) , 4.18 (t, J = 4.4Hz, 2H).
[合成例3]式(1-2-4)、l=4の化合物の合成

Figure 0007484622000154

4’-ヒドロキシアセトアニリド(60.0 g, 397 mmol)、1,4-ジブロモブタン(343 g, 1590 mmol)、および炭酸カリウム(82.3 g, 595 mmol)のDMF(600 mL)溶液を80度で8時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、酢酸エチル(1.5 L)を加え、水(1 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体をヘプタン:酢酸エチル=2:3の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-アセトアニリドを収量31.9 g、収率28%で得た。

Figure 0007484622000155

4-アミノアセトアニリド(26.8 g, 178 mmol)の水(130 mL)溶液に、濃塩酸(45 mL)を氷冷下(氷浴)で加えた。次いで、この溶液に、亜硝酸ナトリウム(12.3 g, 178 mmol)の水(40 mL)溶液を氷冷下(氷浴)で滴下後、30分間撹拌し、ジアゾニウム塩の水溶液を調製した。
得られたジアゾニウム塩の水溶液を、氷冷した2-フルオロフェノール(20.0 g, 178 mmol)と酢酸ナトリウム(117 g, 1430 mmol)のエタノール(10 mL)と水(400 mL)の混合溶液に撹拌しながらゆっくりと加えた。反応溶液を氷冷下(氷浴)で3時間撹拌した後、ろ過し、アゾベンゼン誘導体5を収量27.9g、収率57%で得た。

Figure 0007484622000156

1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-アセトアニリド(20.0 g, 69.9 mmol)、アゾベンゼン誘導体5(19.1 g, 69.9 mmol)、および炭酸カリウム(14.5 g, 105 mmol)のDMF(100 mL)溶液を80度で4時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、水(200 mL)を加え、析出した固形物をろ過し、アゾベンゼン誘導体6を収量29.5 g、収率92%で得た。

Figure 0007484622000157

アゾベンゼン誘導体6(29.5 g, 61.6 mmol)のメタノール(300 mL)とTHF(740 mL)の混合溶液に、濃塩酸(128 mL)を加え、170時間加熱還流した。反応混合物を室温まで冷却し、1 mol/L水酸化ナトリウム水溶液で塩基性化した。得られた固形分をろ過して粗体を得た。この粗体を酢酸エチルを溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(1-2-4)、l=4の化合物を収量13.0g、収率54%で得た。
1H-NMR (500MHz, DMSO-D6): δ 9.78-10.9 (br, 2H), 7.61 (d, J = 8.8Hz, 2H), 7.60 (s, 1H), 7.55 (m, 1H), 7.31 (m, 1H), 7.29 (dd, J = 8.9Hz, 2H), 7.04 (d, J = 8.9Hz, 2H), 6.66 (d, J = 8.8Hz, 2H), 5.95-6.28 (br, 2H), 4.20 (t, J = 5.8Hz, 2H) , 4.07 (t, J = 5.9Hz, 2H), 1.91 (m, 4H).
[合成例4]式(1-1-4)、l=4の化合物の合成

Figure 0007484622000158

4-ニトロアニリン(55.6 g, 403 mmol)の水(330 mL)溶液に、濃塩酸(100 mL)を氷冷下(氷浴)で加えた。次いで、この溶液に、亜硝酸ナトリウム(27.8 g, 403 mmol)の水(100 mL)溶液を氷冷下(氷浴)で滴下後、30分間撹拌し、4-ニトロベンゼンジアゾニウム塩酸塩の水溶液を調製した。
得られた4-ニトロベンゼンジアゾニウム塩酸塩の水溶液を、氷冷した3-ヒドロキシベンジルアルコール(50.0 g, 403 mmol)と酢酸ナトリウム(264 g, 3220 mmol)のエタノール(30 mL)と水(1000 mL)の混合溶液に撹拌しながらゆっくりと加えた。反応溶液を氷冷下(氷浴)で2時間撹拌した後、ろ過した。得られた固体を酢酸エチル(10 L)に溶解し、水(5 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して、アゾベンゼン誘導体7を収量103 g、収率94%で得た。

Figure 0007484622000159

1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-ニトロベンゼン(50.0 g, 182 mmol)、アゾベンゼン誘導体7(49.8 g, 182 mmol)、および炭酸カリウム(37.8 g, 274 mmol)のDMF(500 mL)溶液を60度で6時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、酢酸エチル(5 L)を加え、水(3 L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体を、酢酸エチルを溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、アゾベンゼン誘導体8を収量26.5g、収率31%で得た。

Figure 0007484622000160

アゾベンゼン誘導体8(20.0 g, 43 mmol)のエタノール(300 mL)溶液に、水(100 mL)及び硫化ナトリウム九水和物(41.2 g, 172 mmol)を加え、2時間加熱還流した。反応混合物を室温まで冷却し、ろ過して粗体を得た。この粗体をトルエン:酢酸エチル=4:1の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(1-1-4)、l=4の化合物を収量1.23 g、収率7%で得た。
1H-NMR (500MHz, DMSO-D6): δ 7.59 (d, J = 8.8Hz, 2H), 7.53 (d, J = 8.9Hz, 1H), 7.17 (d, J = 2.8Hz, 1H), 6.87 (dd, J = 2.7, 8.9 Hz, 1H), 6.63-6.66 (m, 4H), 6.49 (d, J = 8.8Hz, 2H), 5.96 (br, 2H), 5.20 (t, J = 5.7Hz, 1H), 4.99 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 4.59 (br, 2H), 4.09 (t, J = 6.0Hz, 2H) , 3.89 (t, J = 6.3Hz, 2H) , 1.82-1.88 (m, 4H).
<ワニスの調製>
本実施例で使用したワニスは、下記の手順で調製した。ここで、ワニスの調製例1~11で調製したワニスA1~A11は、光反応性を有する少なくとも1つの化合物を原料の一つに用いて反応させて得られたポリアミック酸の溶液である。ワニスの調製例12~14で調製したブレンド用ワニスB1~B3は、光反応性を有する化合物を原料に用いないで得られたポリアミック酸の溶液であり、ワニスA1~A11とブレンドして使用するものである。
[ワニスの調製例1] ワニスA1の調製
攪拌翼、窒素導入管を装着した100mL3つ口フラスコに、式(1-2-1-2)で表される化合物1.665gを入れ、N-メチル-2-ピロリドンを17.0g加え撹拌した。この溶液に、式(AN-2-1)で表される化合物0.175g、式(AN-1-1)で表される化合物0.263gおよび式(AN-4-17)(m=8)で表される化合物0.899gを加え、12時間室温で攪拌させた。そこにNMP15.0gおよびBC15.0gを加え、溶質のポリマーの重量平均分子量が所望する重量平均分子量になるまで、その溶液を70℃で加熱攪拌して、溶質の重量平均分子量がおよそ13,000であり、樹脂分濃度が6重量%であるワニスA1を得た。
[ワニスの調製例2~17] ワニスA2~A14、ワニスB1~B3の調製
ジアミン類およびテトラカルボン酸二無水物として用いる化合物を、表1に示すように変更したこと以外は、調製例1と同様にして樹脂分濃度が6重量%のワニスA2~A14を調製した。ジアミン類およびテトラカルボン酸二無水物として用いる化合物を、表2に示すように変更したこと以外は、調製例1と同様にしてワニスB1~B3を調製した。ワニスB1~B3においては、ポリマーの重量平均分子量が50,000程度になるように加熱撹拌の条件を調整した。生成したポリマーの重量平均分子量を、調整例1の結果と共に表1および表2に示す。なお、表1において、ジアミン類として2以上の化合物が掲載されている調製例では、その全ての化合物を合わせてジアミン類として使用したことを意味し、テトラカルボン酸二無水物として2以上の化合物が掲載されている調製例では、その全ての化合物を合わせてテトラカルボン酸二無水物として使用したことを意味する。角括弧内の数値は、配合比(モル%)を表し、空欄はその欄に対応する化合物を使用していないことを意味する。表2および表3においても、同様である。
[表1]

Figure 0007484622000161
[表2]

Figure 0007484622000162
[ワニスの調製例18] ワニスC1の調製
本調製例では、2段階の重合工程を行ってポリアミック酸のブロックポリマーを合成した。
(1)第1段の重合工程
攪拌翼、窒素導入管を装着した200mLの3つ口フラスコに、ジアミン化合物(DI-5-9)(0.226g)、ジアミン化合物(DI-13-1)(0.910g)、ジアミン化合物(DI-4-19)(0.308g)、及びNMP(20.0g)を加え撹拌した。この溶液に、テトラカルボン酸二無水物(AN-2-1)(0.665g)、テトラカルボン酸二無水物(AN-3-2)(0.740g)、及びNMP(10.0g)を入れ、室温で6時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸の溶液を得た。
(2)第2段の重合工程
第1段の重合を行ったフラスコに、ジアミン化合物(1-2-1、l=4)(1.28g)、ジアミン化合物(V-2-1)(0.120g)、ジアミン化合物(DI-13-1)(0.152g)、テトラカルボン酸二無水物(AN-4-17、m=8)(1.38g)、テトラカルボン酸二無水物(AN-2-1)(0.111g)、テトラカルボン酸二無水物(AN-1-1)(0.112g)、さらにNMP(34.0g)を入れ、室温で24時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸と第2のポリアミック酸の混合溶液を得た。この反応溶液にBC(30.0g)を加えて、60℃に加熱しながら、8時間攪拌を行い、ポリマー固形分濃度が6重量%のポリアミック酸ブロックポリマー溶液を得た。このポリアミック酸ブロックポリマー溶液をワニスC1とする。
[ワニスの調製例19~22] ワニスC2~C5の調製
ジアミン類及びテトラカルボン酸二無水物として用いる化合物を、表3に示すように変更したこと以外は、調製例18と同様にして樹脂分濃度が6重量%のワニスC2~C5を調製した。生成したポリマーの重量平均分子量を、調整例18の結果と共に表3に示す。
[表3]

Figure 0007484622000163
[実施例1]
<ワニス調製およびAC残像測定>
ワニスA1を、4重量%になるようにNMP・BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)で希釈、撹拌し、配向剤1を調製した。
FFS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板に、配向剤1をスピンナー法により塗布した。塗布後、基板を60℃で80秒間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML-501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT-150(受光器:UVD-S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで2.0±0.1J/cmになるよう、露光時間を調整した。その後、220℃にて30分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの配向膜を形成した。
次いで、これらの配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜に照射された直線偏光の偏光方向が平行になるようにした。これらのセルにポジ型液晶組成物Aを注入し、セル厚5μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。
<ポジ型液晶組成物A>

Figure 0007484622000164

(物性値)
相転移温度NI:100.1℃、誘電率異方性Δε:5.1、屈折率異方性Δn:0.093、粘度η:25.6mPa・s.
作成した液晶セルを用いて、前述の評価法「AC残像測定・コントラスト測定」に従ってAC残像測定およびコントラスト測定を行った。その結果、ΔBは1.3%、CRは3200であった。
<VHR信頼性評価>
IPS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板に配向剤1をスピンナー法により塗布した。塗布後、基板を60℃で80秒間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML-501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT-150(受光器:UVD-S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで2.0±0.1J/cmになるよう、露光時間を調整した。その後、220℃にて30分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの配向膜を形成した。
次いで、液晶配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙が形成されるように貼り合わせた。このとき、基板の向きは、光配向処理の際に各液晶配向膜に照射した直線偏光の偏光方向が互いに平行になるような向きにした。この貼り合わせた基板間の空隙に、下記組成のネガ型液晶組成物Aを注入し、セル厚7μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。
<ネガ型液晶組成物A>

Figure 0007484622000165

(物性値)
相転移温度NI:75.7℃、誘電率異方性Δε:-4.1、屈折率異方性Δn:0.101、粘度η:14.5mPa・s.
作成した液晶セルを用いて、前述の評価法「電圧保持率(VHR)信頼性の評価」に従ってVHR信頼性評価を行った。その結果、VHR低下率は-4%であった。
[実施例2]~[実施例7]、[比較例1]~[比較例3]
ワニス1の代わりに、表4に記載のワニスを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、配向剤2~7、および比較配向剤1~3を調製した。調製した配向剤を用いて、実施例1と同様の操作を行い、AC残像測定およびコントラスト測定、およびVHR信頼性評価を行った。結果を、実施例1の結果と共に表4に示す。
[表4]

Figure 0007484622000166
本発明の化合物を使用した実施例1~7では、ΔBの値が小さく、優れた残像特性を示した。また、コントラストも高く、優れたコントラストを示した。さらに、VHR低下率も小さく、VHR信頼性の高い液晶表示素子が得られた。一方、ジアミノアゾベンゼンを使用した比較例1ではΔBおよびコントラストは実施例1~7と同程度であったが、VHR低下率は大きく、高いVHR信頼性は得られなかった。
ジアミノアゾベンゼンと、アルキル鎖構造を持つジアミンを併用した比較例2、3では、アゾベンゼン構造の比率を下げることで、VHR低下率は実施例1~7と同程度となり、VHR信頼性を改善することはできた。しかしながら、実施例1~7と比べてΔBの値は大きく、コントラストは低くなり、優れた残像特性、コントラストは得られなかった。
[実施例8]
ワニスA1とワニスB1を重量比3:7になるようにブレンドし、さらに4重量%になるようにNMP・BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)で希釈、撹拌し、配向剤8を調製した。
配向剤8を用いて、実施例1と同様の操作を行い、AC残像測定およびコントラスト測定、およびVHR信頼性評価を行った。
[実施例9]~[実施例12]、[比較例4]~[比較例6]
ワニスA1とワニスB1の代わりに、表5に示すワニスを使用し、表5に示すブレンド比に変更した以外は、実施例8と同様にして、配向剤9~12、および比較配向剤4~6を調製した。配向剤10には、添加剤として1,3-ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼンを固形分に対して3重量部加え、これを以降の評価に用いた。調製した配向剤を用いて、実施例8と同様に、AC残像測定、コントラスト測定、およびVHR信頼性評価を行った。使用したワニス、ブレンド比および結果を、実施例8と共に表5に示す。
[表5]

Figure 0007484622000167
ブレンド型液晶配向剤においても、本発明の液晶配向剤を用いると、ΔBが小さく、優れた残像特性を示した。また、コントラストも高く優れたコントラストを示した。さらに、VHR低下率も小さく、VHR信頼性の高い液晶表示素子が得られた。一方、本発明の化合物の代わりにジアミノアゾベンゼンを使用した比較例4では同程度のΔB、コントラストの値を示した。しかし、VHR低下率は、ブレンド型としたことで比較例1よりも小さくはなったが、依然として10%の低下があり、高いVHR信頼性は得られなかった。ジアミノアゾベンゼンとアルキル鎖構造を持つジアミンを併用した比較例5では、VHR低下率は本発明の化合物を使用した場合と同程度であったが、ΔBの値は大きく、コントラストは低くなり、残像特性、コントラストが劣る結果となった。本発明の化合物の代わりに式(V-4-2)で表される化合物を使用した比較例6ではVHR低下率およびΔBの値は本発明の化合物を使用した場合と同程度であったが、コントラストが低かった。
このように、本発明の化合物を使用していない比較配向剤では、優れた残像特性、コントラストと高いVHR信頼性を具備した液晶表示素子を得ることはできなかった。
[実施例13]~[実施例16]、[比較例7]
ワニス1の代わりに、表6に記載のワニスを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、配向剤13~16、および比較配向剤7を調製した。調製した配向剤を用いて、実施例1と同様の操作を行い、AC残像測定およびコントラスト測定、およびVHR信頼性評価を行った。結果を表6に示す。

[表6]

Figure 0007484622000168
ブロックポリマーにおいても、本発明の液晶配向剤を用いると、ΔBが小さく、優れた残像特性を示した。また、コントラストも高く優れたコントラストを示した。さらに、VHR低下率も小さく、VHR信頼性の高い液晶表示素子が得られた。一方、本発明の化合物の代わりにジアミノアゾベンゼンを使用した比較例7では同程度のΔB、コントラストの値を示した。しかし、VHRは12%の低下があり、高いVHR信頼性は得られなかった。
このように、本発明の化合物を使用していない比較配向剤では、優れた残像特性、コントラストと高いVHR信頼性を具備した液晶表示素子を得ることはできなかった。
[実施例17]
ガラス基板に、配向剤1をスピンナー法により塗布した。塗布後、基板を60℃で80秒間加熱し、溶剤を蒸発させて配向剤の膜を形成した。この基板に直線編光を照射した。照射には、ウシオ電機(株)製マルチライトML-501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT-150(受光器:UVD-S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで1.0±0.1J/cmになるよう、露光時間を調整して行った。その後、220℃にて30分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの配向膜を形成した。
この基板の589nmにおけるリタデーション値(Re値)を、分光エリプソメーターを用いて測定した。結果、34nmであった。
[比較例8]および[比較例9]
配向剤1の代わりに、表7に記載の配向剤を用いた以外は実施例17と同様の作業を行い、Re値を測定した。測定値を、実施例17の結果と共に表7に示す。
[表7]

Figure 0007484622000169
本発明の式(1-2-1)で表される化合物を使用した実施例17では、ジアミノアゾベンゼンを使用した比較例8や、ジアミノアゾベンゼンと、アルキル鎖構造を持つジアミンを併用した比較例9と比較して、大幅に高いRe値を示した。異方性の高い液晶配向膜を得ることを重視する場合には、式(1-2-1)~式(1-2-9)からなる群から選択される化合物を用いると有効であることが分かった。
[実施例18]
液晶配向剤として配向剤4を用いて、紫外線の直線偏光照射における露光エネルギーを変更した以外は実施例1に準じて液晶セルを作成した。露光エネルギーが、波長365nmでそれぞれ0.5±0.1、1.0±0.1、2.0±0.1J/cmになるよう、露光時間を調整して、3つの液晶セルを作成した。
上記3つの液晶セルを用いて、実施例1に準じてAC残像測定を行った。その結果、ΔBは露光エネルギー0.5±0.1、1.0±0.1、2.0±0.1J/cmの時にそれぞれ1.4%、1.5%、1.1%であった。
[比較例10]
液晶配向剤として比較配向剤1を用いて、実施例14と同様にAC残像測定を行った。その結果、ΔBは露光エネルギー0.5±0.1、1.0±0.1、2.0±0.1J/cmの時にそれぞれ4.0%、1.9%、1.0%であった。
実施例18の液晶セルは、0.5、1.0J/cmの比較的低い露光エネルギーでも、比較例10の液晶セルと比べて十分に低いΔBの値を示し、残像特性の良い液晶セルが得られている。液晶配向剤の感度を重視する場合には、式(1-2-4)~式(1-2-9)からなる群から選択される化合物を用いると有効であることが分かった。
本発明の液晶配向剤を用いて形成される液晶配向膜を使用すれば、良好な残像特性およびコントラストを有し、長時間強い光に晒されても、高い電圧保持率が維持されて表示品位が低下しない液晶表示素子を得ることができる。本発明の液晶配向剤は、横電界型液晶表示素子に好適に適用することができる。また、本発明の液晶配向剤を用いることで、異方性の高い液晶配向膜を得ることができ、光学補償材等に利用可能である。

Claims (9)

  1. 少なくとも1つのポリマーを含む液晶配向剤であって、前記ポリマーの少なくとも1つがテトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーであり、前記ジアミン類の少なくとも1つが式(1)で表される化合物である液晶配向剤。

    Figure 0007484622000170

    式(1)において、Xは-O-(CH-O-で表される化合物であり、lは1~10の整数であり、
    a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
    およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、式(P1-2)、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
    はそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-Fであり、

    Figure 0007484622000171

    式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
    式(1)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
  2. 前記式(1)で表される化合物の少なくとも1つが、式(1-1)または式(1-2)で表される化合物である、請求項1に記載の液晶配向剤。

    Figure 0007484622000172

    式(1-1)において、Xは-O-(CH-O-で表される化合物であり、lは1~10の整数であり、
    およびRはそれぞれ独立して水素原子、式(P1-1)、または(P1-2)であり、RおよびRの少なくとも1つは式(P1-1)または式(P1-2)であり、
    cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、
    式(1-2)において、Xは-O-(CH-O-で表される化合物であり、lは1~10の整数であり、
    aは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
    bは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、-F、または-COOCHであり、
    cは0~2の整数であり、Rはそれぞれ独立して水素原子、-CH、-OCH、-CF、または-Fであり、

    Figure 0007484622000173

    式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a~R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のアルカノイル、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル、または置換もしくは無置換のアリールカルボニルであり、R6a~R8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1-1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
    式(1-1)および式(1-2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
  3. 式(1-1)で表される化合物が、式(1-1-1)、式(1-1-4)、式(1-1-7)および式(1-1-10)からなる群から選ばれる少なくとも1つの式で表される化合物である、請求項2に記載の液晶配向剤。
    Figure 0007484622000174

    式(1-1-1)、式(1-1-4)、式(1-1-7)および式(1-1-10)において、Rは炭素数1~4のアルキルであり、
    lは1~10の整数である。
  4. 式(1-2)で表される化合物が、式(1-2-1)、式(1-2-4)および式(1-2-7)からなる群から選ばれる少なくとも1つの式で表される化合物である、請求項2に記載の液晶配向剤。

    Figure 0007484622000175

    式(1-2-1)、式(1-2-4)および式(1-2-7)において、lは1~10の整数である。
  5. すべてのポリマーが、原料として式(1)で表される化合物を少なくとも1つ含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
  6. 少なくとも1つのポリマーが、原料として式(1)で表される化合物を含まない、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載の液晶配向剤から形成される液晶配向膜。
  8. 請求項7に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
  9. 請求項1~6のいずれか1項に記載の液晶配向剤を基板に塗布する工程と、その塗膜に偏光紫外線を照射する工程とを含む、液晶配向膜の製造方法。
JP2020160676A 2019-10-30 2020-09-25 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子、ならびにジアミンおよびポリマー Active JP7484622B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019197692 2019-10-30
JP2019197692 2019-10-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021071717A JP2021071717A (ja) 2021-05-06
JP7484622B2 true JP7484622B2 (ja) 2024-05-16

Family

ID=75647755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020160676A Active JP7484622B2 (ja) 2019-10-30 2020-09-25 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子、ならびにジアミンおよびポリマー

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7484622B2 (ja)
CN (1) CN112745862A (ja)
TW (1) TW202116875A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014029465A (ja) 2012-06-29 2014-02-13 Jsr Corp 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶表示素子、化合物、並びに重合体

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4974941A (en) * 1989-03-08 1990-12-04 Hercules Incorporated Process of aligning and realigning liquid crystal media
JP3740788B2 (ja) * 1996-05-08 2006-02-01 株式会社日立製作所 アクティブマトリクス型液晶表示装置
US6153272A (en) * 1998-05-18 2000-11-28 University Of Massachusetts Lowell Liquid crystal alignment by covalently bound anisotropes
JP5034977B2 (ja) * 2008-01-25 2012-09-26 Jnc株式会社 配向膜用組成物
KR102159410B1 (ko) * 2013-03-14 2020-09-23 제이엔씨 주식회사 액정 배향제 및 액정 표시 소자
JP6213281B2 (ja) * 2013-03-19 2017-10-18 Jnc株式会社 感光性ジアミン、液晶配向剤および液晶表示素子
KR20150118527A (ko) * 2014-04-14 2015-10-22 제이엔씨 주식회사 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
JP2019132952A (ja) * 2018-01-30 2019-08-08 シャープ株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014029465A (ja) 2012-06-29 2014-02-13 Jsr Corp 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶表示素子、化合物、並びに重合体

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021071717A (ja) 2021-05-06
CN112745862A (zh) 2021-05-04
TW202116875A (zh) 2021-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7247511B2 (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子、並びに、ジアミンおよびポリマー
JP7180196B2 (ja) 光配向方式の液晶配向膜を形成するための液晶配向剤、液晶配向膜、これを用いた液晶表示素子、ポリマー、およびジアミン
JP7287119B2 (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子
JP7234673B2 (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子、並びに、ジアミン、(メタ)アクリレート、およびポリマー
JP7484622B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子、ならびにジアミンおよびポリマー
JP7512879B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子
JP7484664B2 (ja) 光配向用液晶配向膜を形成するための液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶素子
JP2020008716A (ja) 液晶配向膜とその製造方法、並びに、その液晶配向膜を用いた液晶表示素子
JP7326852B2 (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子
JP7287089B2 (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子
JP2024059149A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子および液晶配向膜の製造方法
JP2023019900A (ja) 光配向方式の液晶配向膜を形成するための光配向用液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶素子
JP2024118557A (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、および液晶配向膜の製造方法
JP2023055648A (ja) 光配向方式の液晶配向膜を形成するための光配向用液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶素子
JP2023046261A (ja) 光配向方式の液晶配向膜を形成するための光配向用液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶素子
JP2022078956A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子、ならびに化合物およびポリマー
TW202434544A (zh) 光配向用液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件及液晶配向膜的製造方法
JP2023032586A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶表示素子
JP2023155180A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶素子
JP2023033139A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP2024052567A (ja) 光配向用液晶配向剤、液晶配向膜、およびこれを用いた液晶素子

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200925

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230315

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240415

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7484622

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150