JPWO2014136951A1 - 液晶配向剤、それらを用いて得られる液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

液晶配向剤、それらを用いて得られる液晶表示素子及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

光重合性化合物を添加しなくとも液晶表示素子の応答速度を向上させることが出来る液晶配向剤、それらを用いて得られる液晶表示素子及びその製造方法を提供する。式[1]で表わされるベンゾフェノン構造を有する特定の化合物(R1が(メタ)アクリレート基、アミノ基、アミノフェニル基又はジアミノフェニル基などであり、R2が水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、(メタ)アクリロイルオキシ基が結合した炭素数1〜10のアルキル基、アミノフェニル基又はアミノビフェニル基、フェニル基又はビフェニル基などである)を原料とする重合体を、液晶配向能を与える重合体成分として含む液晶配向剤。(化1)

Description

本発明は、液晶配向剤、それらを用いて得られる液晶表示素子及びその製造方法に関する。
液晶テレビ、液晶ディスプレイなどに用いられる液晶表示素子は、通常、液晶の配列状態を制御するための液晶配向膜が素子内に設けられている。
現在、工業的に最も普及している方法によれば、この液晶配向膜は、電極基板上に形成されたポリアミック酸及び/又はこれをイミド化したポリイミドからなる膜の表面を、綿、ナイロン、ポリエステル等の布で一方向に擦る、いわゆるラビング処理を行うことで作製されている。
液晶配向膜の配向過程において膜面をラビング処理する方法は、簡便で生産性に優れた工業的に有用な方法である。しかし、液晶表示素子の高性能化、高精細化、大型化への要求は益々高まり、ラビング処理によって発生する液晶配向膜の表面の傷、発塵、機械的な力や静電気による影響、さらには、配向処理面内の不均一性など種々の問題が明らかとなってきている。
ラビング処理に代わる方法としては、偏光にされた紫外線を照射することにより、液晶配向能を付与する光配向法が知られている。光配向法による液晶配向処理は、メカニズム的に、光異性化反応を利用したもの、光二量化を利用したもの、光分解反応を利用したものなどが提案されている(非特許文献1参照)。
例えば、特許文献1では、主鎖にシクロブタン環などの脂環構造を有するポリイミド膜を光配向法に用いることが提案されている。この光配向法を用いたポリイミド膜を液晶配向膜として採用した場合、高い耐熱性が得られることからその有用性が期待されている。
このようなシクロブタン環などの脂環構造を有するポリイミド膜は、短波長の紫外線、特に254nm付近の偏光紫外線を照射することにより、高い異方性を発現し、液晶配向性に優れた液晶配向膜が得られる。しかし、254nm付近の紫外線は、エネルギーが高く、照射には多くの電力を必要とするため、光配向処理をするためのコストが大きいだけでなく、環境への負荷が大きい。また、エネルギーがより高い短波長の紫外線を使用するため、基板に形成された電極や薄膜トランジスタ(以下、TFTとも記載する)にダメージを与える可能性も考えられる。
一方、光異性化や光二量化を利用した光配向法は、波長300nm以上の偏光紫外線を照射することにより、異方性を付与できる。しかし、光異性化や光二量化を利用した光配向法で得られた液晶配向膜は、配向規制力が弱く、液晶表示素子に用いた場合に、残像が発生してしまうという問題があった。
基板に対して水平方向(横方向)に電界を印加し液晶分子をスイッチングする横電界駆動方式(IPS:In Plane Switching)の液晶表示素子が知られている。この横電界駆動方式の液晶表示素子は、視野角が広いため有用であるが、液晶の配向状態の影響を受け易いので、上述したような残像が特に生じ易いことが問題として挙げられる。
基板に対して垂直に配向している液晶分子を電界によって応答させる方式(垂直配向方式ともいう)の液晶表示素子の中には、その製造過程において液晶分子に電圧を印加しながら紫外線を照射する工程を含むものがある。
このような垂直配向方式の液晶表示素子では、予め液晶組成物中に光重合性化合物を添加し、ポリイミド等の垂直配向膜と共に用いて、液晶セルに電圧を印加しながら紫外線を照射することで、液晶の応答速度を速くする技術(例えば、特許文献2及び非特許文献2参照。)が知られている(PSA方式の液晶表示素子)。通常、電界に応答した液晶分子の傾く方向は、基板上に設けられた突起や表示用電極に設けられたスリットなどによって制御されている。これに対し、液晶組成物中に光重合性化合物を添加し液晶セルに電圧を印加しながら紫外線を照射することにより、液晶分子の傾いていた方向が記憶されたポリマー構造物が液晶配向膜上に形成される。この方法により配向膜を形成することにより、突起やスリットのみで液晶分子の傾き方向を制御する方法と比べて、液晶表示素子の応答速度が速くなるといわれている。
このPSA方式の液晶表示素子においては、液晶に添加する光重合性化合物の溶解性が低く、添加量を増やすと低温時に析出するといった問題がある。他方で、重合性化合物の添加量を減らすと良好な配向状態が得られなくなる。また、液晶中に残留する未反応の重合性化合物は液晶中の不純物となるため液晶表示素子の信頼性を低下させるといった問題もある。また、PSA方式で要求される紫外線照射処理において、その照射量が多いと、液晶中の成分が分解し、液晶表示素子の信頼性を低下させる。
ここで、光重合性化合物を液晶中ではなく液晶配向膜中に添加することによっても、液晶表示素子の応答速度が速くなることが報告されている(SC−PVA方式の液晶表示素子)(例えば、非特許文献3参照)。
日本特開平9−297313号公報 日本特開2003−307720号公報
機能材料、Vol.17(1997)、No.11、13〜22頁 K.Hanaoka et al., SID Symposium Digest of Technical Papers 04、 pp.1200-1202 Y-J.Lee et al., SID Symposium Digest of Technical Papers 09、pp.666-668
本発明の目的は、配向規制力が高く、特に垂直配向方式の場合には光重合性化合物を液晶中に添加しなくとも液晶表示素子の応答速度を向上させることが出来る液晶配向剤と、それらを用いて得られる液晶表示素子、及びその製造方法、さらに、上記液晶配向剤の製造に用いることができる新規なジアミン化合を提供することにある。
本発明者は、上記の目的を達成するため、鋭意研究を進めたところ、下記の式[1]で表わされるベンゾフェノン構造を有する特定の化合物(式中における、R及びRは、後に定義される。)を原料とする重合体を、液晶配向能を与える重合体成分として含有する液晶配向剤は、これから得られる液晶配向膜を有する液晶表示素子の応答速度を向上させることができ、上記目的を達成し得ることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づくものであり、下記を要旨とするものである。
1.下記式[1]で表されるジアミン化合物(但し、Rは下記式[2]で表される基、下記式[3]で表される基、アミノ基、アミノフェニル基又はジアミノフェニル基であり、Rが下記式[2]で表される基もしくはジアミノフェニル基の場合には、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基もしくは(メタ)アクリロイルオキシ基が結合した炭素数1〜10のアルキル基であり、Rが下記式[3]で表される基、アミノ基、アミノフェニル基の場合には、Rはアミノフェニル基又はアミノビフェニル基である。)とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体、
又は、下記式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物(但し、Rは下記式[4]で表される基であり、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基もしくは、フェニル基又はビフェニル基であり、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい。)を重合させて得られる重合体が液晶配向能を与える重合体成分として含有することを特徴とする液晶配向剤。
Figure 2014136951
Figure 2014136951
(Rは、単結合、−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは炭素数1〜30のアルキレン基、又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環若しくは複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。)
Figure 2014136951
Figure 2014136951
(Rは炭素数1〜30のアルキレン基、又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは水素原子又はメチル基である。)
2.式[1]で表されるジアミン化合物が、後記する[1−A]、[1−B]、[1−C]及び[1−D]からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物である上記1に記載の液晶配向剤。
3.式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物が、後記する式[1−E]の化合物である上記1に記載の液晶配向剤。
4.式[1−D]で表わされるジアミン化合物及び液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物を含むジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリイミド前駆体、並びに該ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体を重合体成分として含有する上記2に記載の液晶配向剤。
5.液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物が、長鎖のアルキル基、長鎖アルキル基の途中に環構造や枝分かれ構造を有する基若しくはステロイド基、又はこれらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子に置き換えた基を側鎖として有するジアミン化合物である上記4に記載の液晶配向剤。
6.液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物が、ジアミン成分中の5モル%〜70モル%である、上記4又は5に記載の液晶配向剤。
7.上記1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤を用いて得られる液晶配向膜。
8.上記7に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
9.上記1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し焼成することにより液晶配向膜を形成し、該液晶配向膜に配向処理を施し、該液晶配向膜を有する2枚の基板で液晶を挟持して液晶セルを作製し、該液晶セルに光を照射することで液晶中及び/又は液晶配向膜中の光重合性基を反応させることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
10.前記液晶が、光重合性基を有する重合性化合物を含有することを特徴とする上記9に記載の横電界駆動用液晶表示素子の製造方法。
11.前記液晶配向剤が、光重合性基を有する重合性化合物を含有することを特徴とする上記9又は10に記載の液晶表示素子の製造方法。
12.前記光重合性基が、下記に示す光重合性基の群から選ばれる少なくとも一種の基であることを特徴とする上記9又は10又は11に記載の液晶表示素子の製造方法。
Figure 2014136951
(Meはメチル基を表す。)
13.前記配向処理が、偏光紫外線の照射によって行われることを特徴とする上記9〜12のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
14.前記配向処理において、下記式(A−1)〜(A−7)の群から選ばれる少なくとも一種の構造を有する光反応性基が反応することを特徴とする上記9〜13のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
Figure 2014136951
15.上記1〜4のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し焼成することにより液晶配向膜を形成し、該液晶配向膜を有する2枚の基板で液晶を挟持して液晶層を形成した後、該液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することで液晶セルを作製することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
16.下記式[1]で表される化合物であって、Rが下記式[2]で表される基、下記式[3]で表される基、下記式[4]で表わされる基、アミノ基、アミノフェニル基又はジアミノフェニル基であり、Rが下記式[2]で表される基もしくはジアミノフェニル基の場合には、Rが水素原子、炭素数1〜10のアルキル基もしくは(メタ)アクリロイルオキシ基が結合した炭素数1〜10のアルキル基であり、Rが下記式[3]で表される基もしくはアミノ基、アミノフェニル基の場合には、Rがアミノフェニル基もしくはアミノビフェニル基であり、Rが下記式[4]で表わされる基の場合には、Rが水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基もしくは、フェニル基又はビフェニル基(但し、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい)である化合物。
Figure 2014136951
Figure 2014136951
(Rは、単結合、−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは炭素数1〜30のアルキレン基、又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。)
Figure 2014136951
Figure 2014136951
(Rは炭素数1〜30のアルキレン基、又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは水素原子又はメチル基である。)
17.式[1]で表される化合物が、後記する[1−A]、[1−B]、[1−C]、又は[1−D]の化合物である上記16に記載の化合物。
18.式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物が、後記する式[1−E]の化合物である上記16に記載の液晶配向剤。
本発明によれば、ラビング又は光配向法による配向処理、とりわけ光配向による配向処理が施され、配向規制力が高い液晶配向膜を有し、残像の発生が抑制された液晶表示素子を得ることが出来る。
また、本発明によれば、光重合性化合物を液晶中に添加しなくとも液晶表示素子、特に垂直配向方式の液晶表示素子の応答速度を向上させることが出来る液晶配向剤を提供することが出来る。そして、この液晶配向剤は、垂直配向方式の液晶表示素子に限らず、例えば偏光の紫外線を照射して配向処理を行う液晶表示素子に用いることができ、液晶の配向が良好で交流(AC)残像の改善に効果のある液晶配向膜を提供することができる。
本発明の液晶配向剤の製造に用いられる新規な化合物は、下記式[1]で表されるジアミン化合物、又は、下記式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物である。
式[1]の化合物がジアミン化合物である場合、RとRの組み合わせが、2つのアミノ基を有するように選択される。すなわち、Rが下記式[2]で表される基もしくはジアミノフェニル基の場合には、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基もしくは(メタ)アクリロイルオキシ基が結合した炭素数1〜10のアルキル基であり、Rが下記式[3]で表される基、アミノ基、もしくはアミノフェニル基の場合には、Rはアミノフェニル基もしくはアミノビフェニル基である。
Figure 2014136951
Figure 2014136951
(式中、Rは、単結合、−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは炭素数1〜30のアルキレン基、二価の炭素環又は複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。有機基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシル基(−OH)、アルコキシ基(−OR)、ハロゲン基(−Cl、−Br、−I)、シアノ基(−CN)、ジアルキルアミノ基(−NR)、エステル基(−COOR)、ニトロ基(−NO)などが挙げられる。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。)
Figure 2014136951
式[1]の化合物が(メタ)アクリレート化合物である場合、Rが下記式[4]で表される基であり、Rは水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基もしくは、フェニル基又はビフェニル基であり、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基(−Cl、−Br、−I)又は有機基で置き換えられていてもよい。有機基としては、炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシル基(−OH)、アルコキシ基(−OR)、シアノ基(−CN)、ジアルキルアミノ基(−NR)、エステル基(−COOR)、ニトロ基(−NO)が挙げられる。
Figure 2014136951
(式中、Rは炭素数1〜30のアルキレン基、二価の炭素環又は複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。有機基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシル基(−OH)、アルコキシ基(−OR)、ハロゲン基(−Cl、−Br、−I)、シアノ基(−CN)、ジアルキルアミノ基(−NR)、エステル基(−COOR)、ニトロ基(−NO)などが挙げられる。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは水素原子又はメチル基である。)
式[1]で表される化合物としては、下記式[1−A]、式[1−B]、式[1−C]式[1−D]、又は下記式[1−E]が挙げられる。
Figure 2014136951
(式中、R12は水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である。R〜Rは前に定義したとおりであり、R9は単結合又はフェニレンであり、R10は炭素数1〜10のアルキレンである。R11は水素原子又はメチル基である。R13は水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基もしくは、フェニル基又はビフェニル基であり、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい。有機基としては、炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシル基(−OH)、アルコキシ基(−OR)、シアノ基(−CN)、ジアルキルアミノ基(−NR)、エステル基(−COOR)、ニトロ基(−NO)が挙げられる。)
式[1−A]で表される化合物において、R−R−Rは、側鎖におけるジアミノベンゼン骨格と光二量化を起こす基である式[1]で表される構造からRを取り去った1価の基とを結ぶスペーサー部位であり、Rはこのスペーサー部位におけるジアミノベンゼン骨格との結合基である。この結合基Rは、単結合、−CH−(メチレン)、−O−(エーテル)、−CONH−(アミド)、−NHCO−(逆アミド)、−COO−(エステル)、−OCO−(逆エステル)、−NH−(アミノ)及び−CO−(カルボニル)からなる群より選ばれる。これらの結合基Rは通常の有機合成的手法で形成させることができるが、合成の容易性の観点から、−CH−、−O−、−COO−、−NHCO−又は−NH−が好ましい。
式[1−A]中のRは、スペーサー部位の中心となる部分であり、炭素数1〜30のアルキレン基、二価の炭素環又は複素環である。ただし、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環の任意の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、置き換えられる水素原子は、1箇所であっても複数の箇所であってもよい。また、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環の1つ若しくは複数の−CH−は、次に挙げるいずれかの結合基が互いに隣り合わない場合において、これらの結合基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−NH、−CO−。これは、Rが、アルキレン基、二価の炭素環又は複素環−該結合基−アルキレン基、二価の炭素環又は複素環、という構成を含んでいてもよいことを意味している。加えて、Rが−CH−の場合、RにおけるR側の末端は該結合基であってもよいことを意味している。同様に、Rが−CH−である場合、RにおけるR側の末端は該結合基であってもよいことを意味している。よって、Rが−CH−であり、かつ、Rが−CH−である場合、Rは該結合基−アルキレン基、二価の炭素環又は複素環−該結合基、という構成や、Rは該結合基のいずれか、という構成であってもよいことを意味している。なお、該結合基で置き換えられる−CH−は、1箇所であってもよく、該結合基同士が隣り合わなければ複数の箇所であってもよい。二価の炭素環や複素環としては、具体的には以下のような構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。
Figure 2014136951
式[1−A]中のRは、スペーサー部位における式[1]で表される構造からRを取り去った1価の基との結合基を表す。この結合基Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−及び−CO−からなる群より選ばれる。これらの結合基Rは、通常の有機合成的手法で形成させることができるが、合成の容易性の観点から、−CH−、−O−、−COO−、−NHCO−又は−NH−が好ましい。
式[1−A]で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2014136951
式[1−B]で表される化合物において、R9は単結合又はフェニレン基を表す。
式[1−B]で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2014136951
式[1−C]で表される化合物において、Rは単結合又はフェニレン基を表す。
式[1−C]で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2014136951
式[1−D]で表される化合物において、R−R−Rは、上記式[1−A]の化合物の場合と同様である。
式[1−D]で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2014136951
式[1−E]で表される化合物において、Rは、スペーサー部位の中心となる部分であり、炭素数1〜30のアルキレン基、二価の炭素環又は複素環である。ただし、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環の任意の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、置き換えられる水素原子は、1箇所であっても複数の箇所であってもよい。また、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環の1つ若しくは複数の−CH−は、次に挙げるいずれかの結合基が互いに隣り合わない場合において、これらの結合基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−NH、−CO−。これは、Rがアルキレン基、二価の炭素環又は複素環−該結合基−アルキレン基、二価の炭素環又は複素環という構成を含んでいてもよいことを意味している。加えて、Rが−CH−の場合、RにおけるR側の末端は該結合基であってもよいことを意味している。なお、該結合基で置き換えられる−CH−は、1箇所であってもよく、該結合基同士が隣り合わなければ複数の箇所であってもよい。二価の炭素環や複素環としては、前記Rで説明した環と同様の環が挙げられる。
式[1−E]中のRは、スペーサー部位における式[1]で表される構造からRを取り去った1価の基との結合基を表す。この結合基Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−CO−からなる群より選ばれる。これらの結合基Rは、通常の有機合成的手法で形成させることができるが、合成の容易性の観点から、−CH−、−O−、−COO−、−NHCO−又は−NH−が好ましく、特に−O−が好ましい。
式[1−E]中のRは、水素原子又はメチル基を表す。
式[1−E]中のR13は水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基もしくは、フェニル基又はビフェニル基を表し、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基(−Cl、−Br、−I)又は有機基で置き換えられていてもよい。有機基としては、炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシル基(−OH)、アルコキシ基(−OR)、シアノ基(−CN)、ジアルキルアミノ基(−NR)、エステル基(−COOR)、ニトロ基(−NO)が挙げられる。
式[1−E]で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2014136951
<特定ジアミン化合物>
本発明の液晶配向剤がポリイミド前駆体及びこれをイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも1種の重合体を重合体成分として含有する場合、その原料であるジアミン成分は、上記式[1−A]〜[1−D]から選択される少なくとも一種のジアミン化合物を含む。
上記式[1−A]〜[1−D]で表されるジアミン化合物を合成する方法は特に限定されないが、例えば下記式[1a−A]〜[1a−D]で表されるジニトロ化合物のニトロ基を還元してアミノ基に変換することで得ることができる。
Figure 2014136951
なお、以下の説明において、下記の2つの基を、便宜上、Xと総称する。
Figure 2014136951
上記式[1a−A]で表されるジニトロ化合物を還元する際に、二重結合が水素化されないような触媒を用いて還元を行う。還元反応は、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アルコール系等の溶媒中で、亜鉛、スズ、塩化スズ、鉄等を塩化アンモニウム、塩化水素等と共に用いて行うことが好ましい。
上記式[1a−A]で表されるジニトロ化合物は、ジニトロベンゼンに対してRを介して側鎖部位である−R−R−Xを結合させる方法などで得ることができる。例えば、Rがアミド結合(−CONH−)の場合には、ジニトロベンゼン酸クロリドと−R−R−Xを含むアミノ化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
が逆アミド結合(−HNCO−)の場合には、アミノ基含有ジニトロベンゼンと、−R−R−Xを含む酸クロリドとを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がエステル結合(−COO−)の場合には、ジニトロベンゼン酸クロリドと、−R−R−Xを含むアルコール化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。また、Rが逆エステル結合(−OCO−)の場合には、ヒドロキシ基含有ジニトロベンゼンと、−R−R−Xを含む酸クロリド化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がエーテル結合(−O−)の場合には、ハロゲン基含有ジニトロベンゼンと、−R−R−Xを含むアルコール化合物とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がアミノ結合(−NH−)の場合には、ハロゲン基含有ジニトロベンゼンと、−R−R−Xを含むアミノ化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がカルボニル結合(−CO−)の場合には、アルデヒド基含有ジニトロベンゼンと、−R−R−Xを含むホウ素酸化合物とを、パラジウムや銅触媒存在下でカップリング反応を行う方法が挙げられる。
が炭素結合(−CH−)の場合には、ハロゲン基含有ジニトロベンゼンと、−R−R−XのR側の末端に不飽和結合を有する化合物とを、ヘック反応や薗頭クロスカップリング反応を利用する方法が挙げられる。
上記のジニトロベンゼン酸クロリドとしては、3,5−ジニトロ安息香酸クロリド、2,4−ジニトロ安息香酸クロリド、2,6−ジニトロ安息香酸クロリド、3,5−ジニトロベンジルクロリド又は2,4−ジニトロベンジルクロリドが挙げられる。また、アミノ基含有ニトロベンゼンとしては、2,4−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン等が挙げられる。ヒドロキシ基含有ニトロベンゼンとしては、2,4−ジニトロフェノール、3,5−ジニトロフェノール、2,6−ジニトロフェノール等が挙げられる。ハロゲン基含有ジニトロベンゼンとしては、2,4−ジニトロフルオロベンゼン、3,5−ジニトロフルオロベンゼン、2,6−ジニトロフルオロベンゼン、2,4−ジニトロヨードベンゼン、3,5−ジニトロヨードベンゼン、2,6−ジニトロヨードベンゼン等が挙げられる。アルデヒド基含有ジニトロベンゼンとしては、2,4−ジニトロベンズアルデヒド、3,5−ジニトロベンズアルデヒド、2,6−ジニトロベンズアルデヒド等が挙げられる。
側鎖部位である−R−R−Xを合成する方法としては、次に挙げる方法で合成する方法等が挙げられる。例えば、Rがアミド結合(−CONH−)の場合には、−Rを含む酸クロリド化合物とX−NHとを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
が逆アミド結合(−HNCO−)の場合には、−Rを含むアミノ化合物とXを含む酸クロリド化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がエステル結合(−COO−)の場合には、−Rを含む酸クロリド化合物とX−OHとを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
が逆エステル結合(−OCO−)の場合には、−Rを含むアルコール化合物とXを含む酸クロリド化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がエーテル結合(−O−)の場合には、−Rを含むハロゲン化合物とX−OHとを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がアミノ結合(−NH−)の場合には、−Rを含むハロゲン化合物とX−NHとを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
がカルボニル結合(−CO−)の場合には、−Rを含むアルデヒド化合物と−Xを含むホウ素酸化合物とを、アルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
置換基Xは、例えば下記式で表されるように、ハロゲン化されたベンゾフェノンのハロゲン基と、アクリル酸エステル等のアクリル酸誘導体と反応させることで、形成することができる。
Figure 2014136951
(式中、XはCHCl、OH、NO、NH、COOH等を表す。)
式[1a−B]で表される化合物は、下記の通り、4−ニトロ−4’−ハロゲノベンゾフェノンに、t−ブチルアクリレートを反応させ、酸で処理することで、t−ブチル基を加水分解し、次いでニトロフェノール又はニトロフェニルフェノールと反応させることで、得ることができる。酸としては、塩酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸などを用いることで加水分解が出来る。
Figure 2014136951
式[1a−C]で表される化合物は、4−4’−ジハロゲノベンゾフェノンを原料として、上記と同様にt−ブチルアクリレートを反応させ、酸で処理することで、t−ブチル基を加水分解し、次いでニトロフェノール又はニトロフェニルフェノールと反応させることで、得ることができる。酸としては、塩酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸などを用いることで加水分解が出来る。
なお、本発明の化合物の特に好ましい中間体としては、例えば、下記式[5]で表される化合物があげられる。
Figure 2014136951
(式[5]中、Rは水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、nは2〜20の整数である。)
この化合物は、例えば、下記のスキームで示される方法で製造することができる。
Figure 2014136951
この化合物は、文献に未記載の新規化合物である。
<特定(メタ)アクリレート化合物>
本発明の液晶配向剤がポリ(メタ)アクリレートを重合体成分として含有する場合、その原料である(メタ)アクリレートは、上記式[1−E]で表される化合物を含む。
この化合物は、例えば、上述の式[5]で表される化合物と、(メタ)アクリル酸クロリドとを、アルカリ存在下で反応させること等により、得ることができる。
<液晶表示素子>
本発明の液晶配向剤を用いた横電界駆動用液晶表示素子の製造方法は、本発明の液晶配向剤を基板に塗布し焼成することにより液晶配向膜を形成し、この液晶配向膜に配向処理を施した後に、該液晶配向膜を有する2枚の基板を、液晶配向膜が液晶を介して相対するように対向配置して液晶セルを作製し、該液晶セルに光を照射することで液晶中及び/又は液晶配向膜中の光重合性基を反応させて、横電界駆動用液晶表示素子を製造ることを特徴とするものである。
更に、本発明の液晶配向剤を用いた垂直配向用液晶表示素子の製造方法は、本発明の液晶配向剤を基板に塗布し焼成することにより液晶配向膜を形成し、この液晶配向膜を有する2枚の基板で液晶を挟持して液晶層を形成した後、該液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することを特徴とするものである。
以下、それぞれの構成要件について詳述する。
<光重合性基>
本発明の製造方法に用いられる液晶配向剤及び/又は液晶は、光重合性基を含有する。光重合性基を含有する液晶は、光重合性基を含有する化合物(以下、重合性化合物とも言う)を液晶に添加することにより得られる。また、光重合性基を含有する液晶配向剤を得るには、液晶配向剤中に重合性化合物を添加してもよいし、液晶配向剤が含有する重合体の側鎖に光重合性基を導入してもよいし、その両方でもよい。そのような液晶配向剤を用いて得られる液晶配向膜は、光重合性基を含有する。液晶に重合性化合物を添加する場合、その添加割合は例えば、液晶に対して重合性化合物が0.1〜30(質量)%、好ましくは0.1〜15%となるようにすればよい。また、液晶配向剤に重合性化合物を添加する場合、その添加割合は例えば、液晶配向剤に対して重合性化合物が0.1〜30(質量)%、好ましくは0.1〜15%となるようにすればよい。
液晶配向膜中及び/又は液晶中に光重合性基を含有する液晶表示素子に紫外線等の光を照射すると、液晶配向膜と液晶とが接する面に位置する光重合性基が反応を起こし、液晶配向膜の表面に位置する液晶の配向が固定化される。これにより、後述する実施例に示すように、良好な液晶配向性が得られるとともに、液晶配向膜の配向規制力が強化され、その結果、液晶の配向乱れが原因となって起こる残像現象等の電気特性が改善される。
光重合性基は、紫外線等の光によって重合反応を起こす基、例えば、紫外線等の光によって重合する基(以下、光重合する基とも言う)や光架橋する基(以下、光架橋する基とも言う)であれば特に限定はされないが、下記に示す構造が好ましく用いられる。
Figure 2014136951
(式中、Meはメチル基を表す。)
重合性化合物の具体例としては、下記式(I)で表されるような2つの末端のそれぞれに光重合する基を有する化合物、下記式(II)で表されるような光重合する基を有する末端と光架橋する基を有する末端を持つ化合物や、下記式(III)で表されるような2つの末端のそれぞれに光架橋する基を有する化合物が挙げられる。なお、下記式(I)〜(III)において、R12はH又は炭素数1〜4のアルキル基であり、Zは炭素数1〜12のアルキル基若しくは炭素数1〜12のアルコキシル基によって置換されていてもよい二価の芳香環又は複素環であり、Zは炭素数1〜12のアルキル基若しくは炭素数1〜12のアルコキシル基によって置換されていてもよい一価の芳香環又は複素環であり、Qは二価の有機基である。Qは、フェニレン基(−C−)、ビフェニレン基(−C−C−)やシクロヘキシレン基(−C10−)等の環構造を有していることが好ましい。液晶との相互作用が大きくなりやすいためである。
Figure 2014136951
Figure 2014136951
Figure 2014136951
式(I)で表される重合性化合物の具体例としては、下記式(I−1)〜(I−5)で表される重合性化合物が挙げられる。下記式において、Vは、単結合又は−RO−である。Rは直鎖又は分岐の炭素数1〜10のアルキレン基であり、好ましくは、直鎖又は分岐の炭素数2〜6のアルキレン基である。また、Wは、単結合又は−OR−である。Rは直鎖又は分岐の炭素数1〜10のアルキレン基であり、好ましくは、直鎖もしくは分岐の炭素数2〜6のアルキレン基である。なお、V及びWは同一の構造でも異なっていてもよいが、同一であると合成が容易である点で好ましい。
Figure 2014136951
なお、光重合する基又は光架橋する基として、α−メチレン−γ−ブチロラクトン基ではなく、アクリロイルオキシ基やメタクリロイルオキシ基を有する重合性化合物であっても、このアクリロイルオキシ基やメタクリロイルオキシ基がオキシアルキレン基等からなるスペーサー部位を介してフェニレン基と結合している構造を有する重合性化合物であれば、上記両末端にα−メチレン−γ−ブチロラクトン基をそれぞれ有する重合性化合物と同様に、ACストレスによる残像特性を大幅に向上させることができる。すなわち、交流電流(AC)の印加により発生する残像を大幅に抑制することができる。また、アクリロイルオキシ基やメタクリロイルオキシ基がオキシアルキレン基等からなるスペーサー部位を介してフェニレン基と結合している構造を有する重合性化合物であれば、熱に対する安定性が向上するためか、高温、例えば200℃以上の焼成温度に十分耐えることができる。
また、式(I)で表される重合性化合物の具体例としては、下記式の重合性化合物も挙げられる。
Figure 2014136951
(式中、R12、V、Wの定義は上記と同様である。)
このような重合性化合物の製造方法は特に限定されず、例えば後述する合成例に従って製造することができる。例えば、上記式(I−1)で表される重合性化合物は、有機合成化学における手法を組み合わせることによって合成することができる。例えば、下記反応式で表される、P.Talaga 等がA New Synthesis of γ-Substituted α-Methylene-γ-butyrolactones (2-Methylene-4-alkanolides) using Catalysis by SnCI2/Amberlyst 15、Synthesis (1990)の530頁で提案する方法により、SnClを用いて2−(ブロモメチル)アクリル酸(2―(bromomethyl)propenoic acid)と、アルデヒド又はケトンとを反応させて、合成することができる。なお、Amberlyst 15は、ロームアンドハース社製の強酸性イオン交換樹脂であり、THFはテトラヒドロフランである。
Figure 2014136951
(式中、R’は一価の有機基を表す。)
また、2−(ブロモメチル)アクリル酸は、下記反応式で表される、K.Ramarajan等が Organic Synthesis(1983),Vol.61、56−59頁で提案する方法で合成することができる。
Figure 2014136951
具体的な合成例としては、Vが−R19O−、Wが−OR20−でR19とR20が同一である上記式(I−1)で表される重合性化合物を合成する場合は、下記反応式で示される2つの方法が挙げられる。
Figure 2014136951
Figure 2014136951
また、R19とR20が異なる上記式(1)で表される重合性化合物を合成する場合は、下記反応式で示される方法が挙げられる。
Figure 2014136951
そして、V及びWが単結合である上記式(I−1)で表される重合性化合物を合成する場合は、下記反応式で示される方法が挙げられる。
Figure 2014136951
<重合体>
本発明で用いる液晶配向剤が含有する重合体としては、ポリイミド前駆体、それをイミド化して得られるポリイミド、又はポリ(メタ)アクリレートが好ましく用いられる。ここで、ポリイミド前駆体とは、ポリアミック酸(ポリアミド酸とも言う)や、ポリアミック酸エステルを指す。また、液晶配向剤中に、これらの異なる重合体が同時に含有されていてもよく、それらの含有比率は、液晶表示素子の特性に応じ、種々選択される。液晶配向剤が含有する重合体の総量は、0.1〜20(質量)%であることが好ましい。なお、本発明の液晶配向剤が含有するポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリレート等の重合体は、液晶配向剤に含有される溶媒に溶解可能である必要がある。
<光反応性基>
本発明の製造方法において、配向処理の際に偏光紫外線を用いる場合、液晶配向剤が含有する重合体中には、偏光紫外線の利用によって液晶配向能を発現する光反応性基が導入されている必要がある。このような光反応性基は、重合体の主鎖に導入されていてもよく、側鎖に導入されていてもよい。
光反応性基が導入された重合体を含有する液晶配向剤を用いて得られた液晶配向膜に、偏光紫外線を照射することで、光反応が進行し、偏光方向と同一方向、又は偏光方向に対して垂直方向に異方性が付与され、液晶が配向する。光反応には、光分解、光二量化、光異性化がある。具体例を挙げるならば、光二量化反応が進行する構造としては、下記式(A−3)、(A−4)、(A−5)で表される構造が挙げられる。光異性化反応が進行する構造としては下記式(A−6)、(A−7)で表される構造が挙げられる。光分解反応が進行する構造としては、下記式(A−1)、(A−2)で表される構造が挙げられる。なお、下記式(A−1)〜(A−7)から選ばれる構造を有する光反応基とは、これら式(A−1)〜(A−7)の構造から任意の数の水素原子(H)が取れた基、式(A−1)〜(A−2)でNが結合手である基、式(A−3)でOが結合手である基や、これらの構造がその他の構造(例えばアルキレン基等)と結合した基である。
Figure 2014136951
本発明の液晶配向剤が含有するポリイミド前駆体は、ジアミン成分(式[1−A]〜[1−D]で表されるジアミン、後述する光重合性の側鎖を有するジアミン、光反応性基を持つジアミン、液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン、又はその他のジアミン化合物)とテトラカルボン酸二無水物成分(例えば、後述する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ジクロリドやテトラカルボン酸ジエステル等)との反応によって得られる。具体的には、ポリアミック酸は、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応によって得られる。ポリアミック酸エステルは、ジアミン成分とテトラカルボン酸ジエステルジクロリドを塩基存在下で反応させる、又はテトラカルボン酸ジエステルとジアミン成分を適当な縮合剤、塩基の存在下にて反応させることによって得られる。また、ポリイミドはこのポリアミック酸を脱水閉環させる、あるいはポリアミック酸エステルを加熱閉環させることにより得られる。かかるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドのいずれも液晶配向膜を得るための重合体として有用である。
<光重合性の側鎖を有するジアミン>
この化合物としては、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するジアミンがある。より具体的には、例えば、下記の一般式(2)で表されるジアミンを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
Figure 2014136951
(式(2)中、R13は単結合、−CH−、−O−、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−NH−、−CHO−、−N(CH)−、−CON(CH)−又は−N(CH)CO−である。R14は単結合、又は非置換若しくはフッ素原子によって置換されている炭素数1〜20のアルキレン基であり、アルキレン基の−CH−は−CF−又は−CH=CH−で任意に置き換えられていてもよく、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−NH−、二価の炭素環、二価の複素環。R15はメタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基又はα−メチレン−γ−ブチロラクトン基を表す。)
なお、上記式(2)中のR13は、通常の有機合成的手法で形成させることができるが、合成の容易性の観点から、−CH−、−O−、−COO−、−NHCO−、−NH−又は−CHO−が好ましい。
また、R14の任意の−CH−を置き換える二価の炭素環や二価の複素環の炭素環や複素環としては、具体的には以下のような構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。
Figure 2014136951
15は、光重合性の観点から、メタクリル基、アクリル基、スチリル基、イタコニル基又はα−メチレン−γ−ブチロラクトン基であることが好ましい。
光重合性の側鎖の存在量は、紫外線等の光の照射によって反応し共有結合を形成することにより配向を固定化できる範囲であることが好ましく、AC残像特性をより向上させるためには、他の特性に影響が出ない範囲で、可能な限り多いほうが好ましい。
このような、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するポリイミド前駆体、並びに、このポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも一種の重合体を製造する方法は特に限定されない。例えば、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物との反応によってポリアミック酸を得る方法において、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するジアミン、又は、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するテトラカルボン酸二無水物を共重合させればよい。
式(2)における二つのアミノ基(−NH)の結合位置は限定されない。具体的には、側鎖の結合基に対して、ベンゼン環上の2,3の位置、2,4の位置、2,5の位置、2,6の位置、3,4の位置、3,5の位置が挙げられる。なかでも、ポリアミック酸を合成する際の反応性の観点から、2,4の位置、2,5の位置、又は3,5の位置が好ましい。ジアミンを合成する際の容易性も加味すると、2,4の位置、又は3,5の位置がより好ましい。
メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するジアミンとしては、具体的には以下のような化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。
Figure 2014136951
(式中、Xは単結合、−O−、−COO−、−NHCO−又は−NH−であり、Yは単結合、又は非置換若しくはフッ素原子によって置換されている炭素数1〜20のアルキレン基である。)
上記メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するジアミンは、液晶配向膜とした際の液晶配向性、プレチルト角、電圧保持特性、蓄積電荷等の特性、液晶表示素子とした際の液晶の応答速度等に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
また、このようなメタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、マレイミド基、イタコニル基及びα−メチレン−γ−ブチロラクトン基からなる群より選択される少なくとも一種を含む光重合性の側鎖を有するジアミンの含有率は、ポリアミック酸の合成に用いるジアミン成分の総量に対して10〜70モル%であることが好ましく、より好ましく20〜60モル%、特に好ましくは30〜50モル%である。
<光反応性基を持つジアミン>
本発明の製造方法において、配向処理の際に偏光紫外線を用いる場合、液晶配向剤中に含有される重合体中には、光反応性基が導入されている必要がある。
偏光紫外線の照射により、光分解反応が進行し、異方性を生じさせる配向処理方法を用いる場合、上記式(A−1)、(A−2)の構造を、ポリイミド前駆体及びポリイミドの主鎖に導入すればよい。
偏光紫外線の照射により、光二量化反応や光異性化反応が進行し、異方性を生じさせる配向処理方法を用いる場合、上記式(A−3)〜(A−7)の構造を、重合体の主鎖もしくは側鎖に導入すればよい。
液晶配向剤に含有させる重合体として、ポリイミド前駆体及びそれをイミド化して得られるポリイミドを用いる場合、上記式(A−3)〜(A−7)の構造を主鎖もしくは側鎖に含有するテトラカルボン酸二無水物又はジアミンを用いる方法があるが、合成の容易性の観点から、上記式(A−3)〜(A−7)の構造を側鎖に含有するジアミンを用いることが好ましい。なお、ジアミンの側鎖とは、ジアミンの2つのアミノ基を結ぶ構造から枝分かれした構造である。そのようなジアミンの具体例としては、下記式に表す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2014136951
(式中、Xは単結合、又は、−O−、−COO−、−NHCO−、−NH−より選ばれる結合基を表わし、Yは単結合、又は、非置換若しくはフッ素原子によって置換されている炭素数1〜20のアルキレン基を表す。Rは水素原子、又は、非置換若しくはフッ素原子によって置換されている炭素数1〜5のアルキル基、若しくはアルキルエーテル基を表す。)
<液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物>
また、本発明の液晶配向剤が含有するジアミン成分は、上記式[1]で表されるジアミン化合物以外に、液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物を含んでいてもよい。液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物としては、長鎖のアルキル基、長鎖アルキル基の途中に環構造や枝分かれ構造を有する基、ステロイド基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子に置き換えた基を側鎖として有するジアミン、例えば下記の式[A−1]〜式[A−24]で示されるジアミンを例示することができるが、これに限定されるものではない。
Figure 2014136951
(式[A−1]〜式[A−5]中、Aは、炭素数2〜24のアルキル基又はフッ素含有アルキル基である。)
Figure 2014136951
(式[A−6]及び式[A−7]中、Aは−O−、−OCH−、−CHO−、−COOCH−又は−CHOCO−である。Aは炭素数1〜22のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシ基である。)
Figure 2014136951
(式[A−8]〜式[A−10]中、Aは−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−又は−CH−である。Aは炭素数1〜22のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシ基である。)
Figure 2014136951
(式[A−11]及び式[A−12]中、Aは−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH−、−CHOCO−、−CHO−、−OCH−、−CH−、−O−又は−NH−でる。Aはフッ素基、シアノ基、トリフルオロメタン基、ニトロ基、アゾ基、ホルミル基、アセチル基、アセトキシ基又は水酸基である。)
Figure 2014136951
(式[A−13]及び式[A−14]中、Aは、炭素数3〜12のアルキル基であり、1,4−シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。)
Figure 2014136951
(式[A−15]及び式[A−16]中、Aは炭素数3〜12のアルキル基であり、1,4−シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。)
Figure 2014136951
また、液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物の具体例としては、下記の式[A−25]〜式[A−30]で示されるジアミンも挙げることができる。
Figure 2014136951
(式[A−25]〜式[A−30]中、A12は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH−、−O−、−CO−、又は−NH−を示し、A13は炭素数1〜22のアルキル基又はフッ素含有アルキル基を示す。)
更に、液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物の具体例として、下記の式[A−31]〜式[A−32]で示されるジアミンも挙げることができる。
Figure 2014136951
この中でも、液晶を垂直に配向させる能力、液晶の応答速度の観点から、[A−1]、[A−2]、[A−3]、[A−4]、[A−5]、[A−25]、[A−26]、[A−27]、[A−28]、[A−29]又は[A−30]のジアミンが好ましい。
上記のジアミンは、液晶配向膜とした際の液晶配向性、プレチルト角、電圧保持特性、蓄積電荷等の特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
本発明の液晶配向剤が含有するポリイミド前駆体及びこれをイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも1種の重合体の原料であるジアミン成分に含まれる、液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミンの割合は特に限定されないが、ポリイミド前駆体の合成に用いるジアミン成分中の5モル%〜70モル%、より好ましくは10モル%〜50モル%、特に好ましくは20モル%〜50モル%となる量を用いることが好ましい。液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミンを、ポリイミド前駆体の合成に用いるジアミン成分中の5モル%〜70モル%となる量用いると、応答速度の向上や液晶の配向固定化能力の点で特に優れる。
<その他のジアミン化合物>
また、本発明の液晶配向剤が含有するポリイミド前駆体及びこれをイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも1種の重合体の原料であるジアミン成分は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、上記式[1]で表されるジアミン化合物や上記液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン以外の、その他のジアミンを含んでいてもよい。
その他のジアミンとしては、例えば、p−フェニレンジアミン、2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノフェノール、2,4−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノベンジルアルコール、2,4−ジアミノベンジルアルコール、4,6−ジアミノレゾルシノール、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジフルオロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−トリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジアミノビフェニル、2,3’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノジフェニルメタン、2,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ジアミノジフェニルエーテル、2,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−スルホニルジアニリン、3,3’−スルホニルジアニリン、ビス(4−アミノフェニル)シラン、ビス(3−アミノフェニル)シラン、ジメチル−ビス(4−アミノフェニル)シラン、ジメチル−ビス(3−アミノフェニル)シラン、4,4’−チオジアニリン、3,3’−チオジアニリン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルアミン、3,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2’−ジアミノジフェニルアミン、2,3’−ジアミノジフェニルアミン、N−メチル(4,4’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(3,3’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(3,4’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(2,2’−ジアミノジフェニル)アミン、N−メチル(2,3’−ジアミノジフェニル)アミン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,4−ジアミノナフタレン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、2,3’−ジアミノベンゾフェノン、1,5−ジアミノナフタレン、1,6−ジアミノナフタレン、1,7−ジアミノナフタレン、1,8−ジアミノナフタレン、2,5−ジアミノナフタレン、2,6ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、2,8−ジアミノナフタレン、1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン、1,2−ビス(3−アミノフェニル)エタン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ブタン、1,4−ビス(3−アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5−ジエチル−4−アミノフェニル)メタン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、4,4’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’−[1,4−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’−[1,3−フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、1,4−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]、1,4−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]、1,3−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]、1,3−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]、1,4−フェニレンビス(4−アミノベンゾエート)、1,4−フェニレンビス(3−アミノベンゾエート)、1,3−フェニレンビス(4−アミノベンゾエート)、1,3−フェニレンビス(3−アミノベンゾエート)、ビス(4−アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3−アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4−アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3−アミノフェニル)イソフタレート、N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)、N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)イソフタルアミド、N,N’−ビス(3−アミノフェニル)イソフタルアミド、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)プロパン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,5−ビス(3−アミノフェノキシ)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェノキシ)へキサン、1,6−ビス(3−アミノフェノキシ)へキサン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7−ビス(3−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン、1,8−ビス(3−アミノフェノキシ)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン、1,9−ビス(3−アミノフェノキシ)ノナン、1,10−ビス(4−アミノフェノキシ)デカン、1,10−ビス(3−アミノフェノキシ)デカン、1,11−ビス(4−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11−ビス(3−アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12−ビス(4−アミノフェノキシ)ドデカン、1,12−ビス(3−アミノフェノキシ)ドデカン等の芳香族ジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン等の脂環式ジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノへキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン等の脂肪族ジアミンが挙げられる。
上記その他のジアミンは、液晶配向膜とした際の液晶配向性、プレチルト角、電圧保持特性、蓄積電荷等の特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
<テトラカルボン酸二無水物成分>
本発明の液晶配向剤中に含有されるポリアミック酸を得るためにジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸二無水物は特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、シス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸−3,4:7,8−二無水物、ヘキサシクロ[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]ヘキサデカン−4,5,11,12−テトラカルボン酸−4,5:11,12−二無水物、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンー1,2−ジカルボン酸無水物等が挙げられる。
更に、上記脂環式構造又は脂肪族構造を有す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使用すると、液晶配向性が向上し、かつ液晶セルの蓄積電荷を低減させることができるので好ましい。芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
テトラカルボン酸二無水物は、液晶配向膜にした際の液晶配向性、電圧保持特性、蓄積電荷等の特性に応じて、1種類又は2種類以上併用することができる。
本発明で用いる液晶配向剤中に含有されるポリアミック酸エステルを得るためにジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸ジアルキルエステルは特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
脂肪族テトラカルボン酸ジエステルの具体的な例としては1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸ジアルキルエステル、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸ジアルキルエステル、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸ジアルキルエステル、シス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6−テトラカルボン酸ジアルキルエステル、トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸−3,4:7,8−ジアルキルエステル、ヘキサシクロ[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]ヘキサデカン−4,5,11,12−テトラカルボン酸−4,5:11,12−ジアルキルエステル、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンー1,2−ジカルボンジアルキルエステル等が挙げられる。
芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエステルとしては、ピロメリット酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテルジアルキルエステル、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホンジアルキルエステル、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステル等が挙げられる。
<ポリアミック酸の製造方法>
ポリイミド前駆体であるポリアミック酸は、以下に示す方法により合成することができる。具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒の存在下で−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜12時間反応させることによって合成できる。
上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。ポリマーの濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することで精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
<ポリアミック酸エステルの製造方法>
ポリイミド前駆体であるポリアミック酸エステルは、以下に示す(1)〜(3)の方法で合成することができる。
(1)ポリアミック酸から合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成することができる。具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶剤の存在下で−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって合成することができる。
エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジ−t−ブチルアセタール、1−メチル−3−p−トリルトリアゼン、1−エチル−3−p−トリルトリアゼン、1−プロピル−3−p−トリルトリアゼン、4−(4,6−ジメトキシー1,3,5−トリアジンー2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド等が挙げられる。エステル化剤の添加量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して、2〜6モル当量が好ましい。
上記の反応に用いる溶媒は、ポリマーの溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、又はγ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時の濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
(2)テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応により合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから合成することができる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と有機溶剤の存在下で−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって合成することができる。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジン等が使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対して、2〜4倍モルであることが好ましい。
上記の反応に用いる溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時のポリマー濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる溶媒はできるだけ脱水されていることが好ましく、窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが好ましい。
(3)テトラカルボン酸ジエステルとジアミンからポリアミック酸を合成する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを重縮合することにより合成することができる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、有機溶剤の存在下で0℃〜150℃、好ましくは0℃〜100℃において、30分〜24時間、好ましくは3〜15時間反応させることによって合成することができる。
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ−1,3,5−トリアジニルメチルモルホリニウム、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニル等が使用できる。縮合剤の添加量は、テトラカルボン酸ジエステルに対して2〜3倍モルであることが好ましい。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン等の3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、ジアミン成分に対して2〜4倍モルが好ましい。
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウム等のハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0〜1.0倍モルが好ましい。
上記3つのポリアミック酸エステルの合成方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、上記(1)又は上記(2)の合成法が特に好ましい。
上記のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
<可溶性ポリイミドの製造方法>
上記ポリイミドは、上記ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルをイミド化することにより製造できる。ポリアミック酸エステルからポリイミドを製造する場合、前記ポリアミック酸エステル溶液、又はポリアミック酸エステル粉末を有機溶媒に溶解させて得られるポリアミック酸溶液に塩基性触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の課程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
化学的イミド化は、イミド化させたいポリアミック酸エステルを、有機溶媒中において塩基性触媒存在下で撹拌することにより行うことができる。有機溶媒としては前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等を挙げることができる。中でもトリエチルアミンは反応を進行させるのに充分な塩基性を持つので好ましい。
イミド化反応を行うときの温度は、−20℃〜140℃、好ましくは0℃〜100℃であり、反応時間は1〜100時間で行うことができる。塩基性触媒の量はアミック酸エステル基の0.5〜30モル倍、好ましくは2〜20モル倍である。得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。イミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、有機溶媒で再溶解して、液晶配向剤とすることが好ましい。
ポリアミック酸からポリイミドを製造する場合、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応で得られた前記ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する、化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の課程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
化学的イミド化は、イミド化させたい重合体を、有機溶媒中において塩基性触媒と酸無水物の存在下で攪拌することにより行うことができる。有機溶媒としては前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等を挙げることができる。中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。また、酸無水物としては無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等を挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。
イミド化反応を行うときの温度は、−20℃〜140℃、好ましくは0℃〜100℃であり、反応時間は1〜100時間で行うことができる。塩基性触媒の量はアミック酸基の0.5〜30モル倍、好ましくは2〜20モル倍であり、酸無水物の量はアミック酸基の1〜50モル倍、好ましくは3〜30モル倍である。得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。
ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸のイミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、有機溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤とすることが好ましい。
上記のようにして得られるポリイミドの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、メタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン等が挙げられる。
<ポリ(メタ)アクリレートの製造方法>
本発明の液晶配向剤中の重合体成分として用いられるポリ(メタ)アクリレートを得る方法は特に限定されない。アクリル酸エステル化合物や、メタクリル酸エステル化合物等のモノマーと、所望により光重合性基や、光反応性基を有するモノマーと、所望により重合開始剤などとを、溶剤中において50℃〜110℃の温度下で重合反応させることにより得られる。その際に用いられる溶剤は、モノマー及び得られる重合体を溶解するものであれば特に限定されない。
アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルアクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルアクリレート、8−エチル−8−トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。
メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルメタクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルメタクリレート、8−エチル−8−トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。
溶剤の具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、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メチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、γ―ブチロラクトン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
上記のようにして得られた重合体の溶液を、メタノール、エタノール、水等の撹拌下に投入して再沈殿させ、生成した沈殿物を濾過・洗浄した後、常圧又は減圧下で、常温あるいは加熱乾燥することで、求める重合体の粉体とすることができる。このような操作により、重合体と共存する重合開始剤や未反応モノマーを除去することができ、その結果、精製した重合体の粉体を得られる。一度の操作で充分に精製できない場合は、得られた粉体を溶剤に再溶解して、上記の操作を繰り返し行えばよい。
<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤が重合体成分として、ポリアミック酸及びポリアミック酸エステル等のポリイミド前駆体並びに該ポリイミド前駆体を開環させて得られるポリイミドから選ばれる少なくとも1種を含有する場合、ポリイミド前駆体又はポリイミドの分子量は、重量平均分子量で2,000〜500,000が好ましく、5,000〜300,000がより好ましく、10,000〜100,000がさらに好ましい。また、数平均分子量では、1,000〜250,000が好ましく、より好ましくは、2,500〜150,000がより好ましく、5,000〜50,000がさらに好ましい。
本発明の液晶配向剤にポリシロキサンが含まれる場合、ポリシロキサンの分子量は、重量平均分子量で2,000〜500,000が好ましく、5,000〜300,000がより好ましく、10,000〜100,000がさらに好ましい。また、数平均分子量では、1,000〜250,000が好ましく、2,500〜150,000がより好ましく、5,000〜50,000がさらに好ましい。
本発明の液晶配向剤が重合体成分としてポリ(メタ)アクリレートを含有する場合、ポリ(メタ)アクリレートの分子量は、重量平均分子量で2,000〜500,000が好ましく、5,000〜300,000がより好ましく、10,000〜100,000がさらに好ましい。また、数平均分子量では、1,000〜250,000が好ましく、2,500〜150,000がより好ましく、5,000〜50,000がさらに好ましい。
本発明の液晶配向剤に含有される有機溶媒は、液晶配向剤が含有する上記重合体や重合性化合物が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、ポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体を開環させて得られるポリイミドから選ばれる少なくとも1種を液晶配向剤の重合体成分として用いる場合は、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド等を挙げることができる。また、ポリシロキサンを液晶配向剤の重合体成分として用いる場合は、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール等の多価アルコール化合物、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド化合物等を挙げることができる。また、ポリ(メタ)アクリレートを液晶配向剤の重合体成分として用いる場合は、例えばアルコール化合物、ケトン化合物、アミド化合物もしくはエステル化合物又はその他の非プロトン性化合物を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。また、単独では重合体成分や重合性化合物を均一に溶解できない溶媒であっても、重合体成分や重合性化合物が析出しない範囲であれば、上記の有機溶媒に混合してもよい。
本発明の液晶配向剤は、重合体や重合性化合物を溶解させるための有機溶媒の他に、液晶配向剤を基板へ塗布する際の塗膜均一性を向上させるための溶媒を含有してもよい。かかる溶媒は、一般的に上記有機溶媒よりも低表面張力の溶媒が用いられる。その具体例を挙げるならば、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−ブトキシ−2−プロパノール、1−フェノキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート、プロピレングリコール−1−モノエチルエーテル−2−アセテート、ブチルセロソルブアセテート、ジプロピレングリコール、2−(2−エトキシプロポキシ)プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n−プロピルエステル、乳酸n−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル等が挙げられる。これらの溶媒は2種類上を併用してもよい。
本発明の液晶配向剤には、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、前述の重合体以外の重合体、液晶配向膜の誘電率や導電性等の電気特性を変化させる目的の誘電体若しくは導電物質、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる目的のシランカップリング剤、液晶配向膜にした際の膜の硬度や緻密度を高める目的の架橋性化合物、塗膜を焼成する際にポリイミド前駆体のイミド化を効率よく進行させるイミド化促進剤等をさらに添加しても良い。
<液晶配向膜の製造>
本発明の製造方法に用いられる液晶配向膜は、上記液晶配向剤を基板に塗布し、必要に応じて乾燥した後、焼成して得られた塗膜面に配向処理を行うことで得られる。
液晶配向剤を塗布する基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることができ、液晶駆動のためのITO(Indium Tin Oxide)電極等が形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミ等の光を反射する材料も使用できる。本発明に記載の液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等が挙げられる。
液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される有機溶媒を十分に除去するために50℃〜120℃で1分〜10分乾燥させ、次いで、150℃〜300℃で5分〜120分焼成される。焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5〜300nmが好ましく、10〜200nmがより好ましい。
<配向処理>
本発明の製造方法において用いられる配向処理には、ラビングによる配向処理と、偏光した紫外線を照射することによる、いわゆる光配向法による配向処理がある。
光配向法による配向処理の好ましい具体例としては、前記塗膜表面に、波長200nm以上400nm以下、好ましくは210nm以上380nm以下、例えば300nm以上350nm以下の紫外線を含む一定方向に偏光した紫外線を照射し、場合によっては、さらに150〜250℃の温度で加熱処理を行い、液晶配向能を付与する方法が挙げられる。また、液晶配向性を改善するために、塗膜基板を50〜250℃で加熱しつつ、紫外線を照射してもよい。前記紫外線の照射量は、1〜10,000mJ/cmの範囲にあることが好ましく、1〜2,000mJ/cmの範囲にあることが特に好ましい。
さらに、上記で偏光された紫外線を照射した膜は、次いで水、又は特定の有機溶媒を含む溶液で接触処理してもよい。上記の有機溶媒は、特に限定されるものではないが、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル等が挙げられる。上記の溶媒のなかでも、異方性が高く、ムラのない液晶配向膜が得られ易いことから、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及び酢酸シクロヘキシルからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。特に、1−メトキシ−2−プロパノール及び乳酸エチルからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
偏光された紫外線を照射した膜と有機溶媒を含む溶液との接触処理は、浸漬処理、噴霧(スプレー)処理等の、膜と液とが十分に接触するような処理で行なわれる。なかでも、有機溶媒を含む溶液中に膜を、10秒〜1時間、好ましくは1分〜30分浸漬処理する方法が好ましい。接触処理は常温でも加温してもよいが、好ましくは10〜80℃で、より好ましくは20〜50℃で実施される。また、必要に応じて超音波等の手段を用いて接触を高める処置を施すことができる。
上記接触処理の後に、使用した溶液中の有機溶媒を除去する目的で、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等の低沸点溶媒によるすすぎ(リンス)や乾燥のいずれか、又は両方を行ってよい。乾燥する場合の温度としては、80〜250℃が好ましく、80〜150℃がより好ましい。
上記のようにして得られる液晶配向膜は、液晶分子を一定の方向に安定して配向させることができる。
<横電界駆動用液晶表示素子の製造>
本発明の製造方法で製造する横電界駆動用液晶表示素子は、上記の液晶配向膜付きの基板を得た後、既知の方法で横電界駆動用の液晶セルを作製し、該横電界駆動用の液晶セルを使用して横電界駆動用液晶表示素子としたものである。なお、横電界駆動方式(IPS:In Plane Switching)の液晶表示素子とは、基板に対して水平方向(横方向)に電界を印加し液晶分子をスイッチングする方式の液晶表示素子である。
横電界駆動用液晶表示素子の作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。尚、本発明の製造方法で製造する横電界駆動用液晶表示素子は、画像表示を構成する各画素部分にTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス構造の横電界駆動用液晶表示素子であってもよい。
本発明で製造する横電界駆動用液晶表示素子に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、通常は、基板上に液晶を駆動するための透明電極が形成された基板である。具体例としては、上記液晶配向膜の製造で記載した基板と同様のものを挙げることができる。
また、液晶配向膜は、この基板上に上記液晶配向剤を塗布した後焼成し、必要に応じてラビング処理や偏光紫外線等の放射線を照射することにより形成する。次に、一方の基板に他方の基板を互いの液晶配向膜面が対向するようにして重ね合わせ、周辺をシール材で接着する。シール材には、基板間隙を制御するために、通常、スペーサを混入しておく。また、シール材を設けない面内部分にも、基板間隙制御用のスペーサを散布しておくことが好ましい。シール材の一部には、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておく。
次に、シール材に設けた開口部を通じて、2枚の基板とシール材で包囲された空間内に液晶材料を注入する。液晶材料としては、例えば、液晶「MLC−2041」(メルク株式会社製)等が挙げられる。その後、この開口部を接着剤で封止する。注入には、真空注入法を用いてもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法を用いてもよい。これにより、横電界駆動用の液晶セルが作製される。
次いで、この横電界駆動用の液晶セルに紫外線等の光を照射する。ここで、紫外線の照射量は、例えば1〜60J/cm、好ましくは40J/cm以下であり、紫外線照射量が少ないほうが、液晶表示素子を構成する部材の破壊により生じる信頼性低下を抑制でき、かつ紫外線照射時間を減らせることで製造効率が上がるので好適である。照射する紫外線の波長は、例えば、200nm〜400nmである。
このように液晶セルに紫外線等の光を照射する、すなわち、液晶配向膜や液晶に紫外線等の光を照射すると、液晶配向膜と液晶とが接する面に位置する光重合性基が反応を起こし、液晶配向膜の表面に位置する液晶の配向が固定化される。これにより、後述する実施例に示すように、液晶配向膜の配向規制力が強化され、その結果、液晶の配向乱れが原因となって起こる残像現象等の電気特性が改善された横電界駆動用液晶表示素子となる。
次に、偏光板の設置を行う。具体的には、2枚の基板の液晶層とは反対側の面に一対の偏光板を貼り付ける。以上の工程を経ることにより、横電界駆動用液晶表示素子が得られる。
このような本発明の横電界駆動用液晶表示素子の製造方法で製造される横電界駆動用液晶表示素子は、液晶配向膜の配向規制力が強く残像の発生が抑制されたものであるので、大画面で高精細の液晶テレビ等に好適に利用可能である。
<FFSA方式液晶表示素子の製造>
本発明の製造方法を用いれば、Fringe Field Stabilized Alignment(FFSA)方式の液晶表示素子を製造することができる。FFSA方式とは、光反応性基を液晶配向膜中に導入することで液晶表示素子の応答速度を向上させる技術である。FFSA方式の液晶表示素子は、対向するように配置された2枚の基板と、基板間に設けられた液晶層と、基板と液晶層との間に設けられ本発明の液晶配向剤により形成された上記液晶配向膜とを有する液晶セルを具備する液晶表示素子である。具体的には、本発明の液晶配向剤を2枚の基板上に塗布して焼成することにより液晶配向膜を形成し、この液晶配向膜が対向するように2枚の基板を配置し、この2枚の基板の間に液晶で構成された液晶層を挟持し、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することで作製される液晶セルを具備する液晶表示素子である。
本発明の液晶配向剤により形成された液晶配向膜を用いれば、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射して、ポリイミド前駆体やポリイミドの側鎖が持つ光重合性基及び光二量化を起こす基、すなわち、上記式[1−D]で表されるジアミン化合物由来の光重合性基及び光二量化を起こす基を反応させることにより、光重合性化合物を液晶配向剤に別途添加しなくても、光重合性化合物が添加された液晶配向剤を用いた液晶配向膜より効率的に液晶の配向が固定化され、応答速度が顕著に優れた液晶表示素子となる。もちろん、本発明の液晶配向剤に、光重合性化合物を別途添加しても、同様或いはそれ以上の応答速度の液晶表示素子を得ることは可能である。
FFSA方式液晶表示素子の製造に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、通常は、基板上に液晶を駆動するための透明電極が形成された基板である。具体例としては、上記液晶配向膜の製造で記載した基板と同様のものを挙げることができる。電極パターンや突起パターンが設けられた従来の基板を用いてもよいが、本発明の製造方法においては、液晶配向膜を形成する液晶配向剤として上記本発明の液晶配向剤を用いているため、片側基板に1から10μmのライン/スリット電極パターンが形成され、対向基板にはスリットパターンや突起パターンが形成されていない構造を採用することが可能であり、その結果、製造時のプロセスを簡略化でき、高い透過率を得ることができる。
また、TFT型の素子のような高機能素子においては、液晶駆動のための電極と基板の間にトランジスタの如き素子が形成されたものが用いられる。
透過型の液晶表示素子の場合は、上記の如き基板を用いることが一般的であるが、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な基板も用いることが可能である。その際、基板に形成された電極には、光を反射する金属アルミニウムの如き材料を用いることもできる。
液晶配向膜は、この基板上に本発明の液晶配向剤を塗布した後焼成することにより形成されるものであり、詳しくは上述したとおりである。
本発明の液晶表示素子の液晶層を構成する液晶材料は特に限定されず、従来の垂直配向方式で使用される液晶材料、例えばメルク社製の「MLC−6608」、「MLC−6609」等のネガ型の液晶や、「MLC−2041」等を用いることができる。
この液晶層を2枚の基板の間に挟持させる方法としては、公知の方法を挙げることができる。例えば、液晶配向膜が形成された1対の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜上にビーズ等のスペーサーを散布し、液晶配向膜が形成された側の面が内側になるようにしてもう一方の基板を貼り合わせ、液晶を減圧注入して封止する方法が挙げられる。また、液晶配向膜が形成された1対の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜上にビーズ等のスペーサーを散布した後に液晶を滴下し、その後液晶配向膜が形成された側の面が内側になるようにしてもう一方の基板を貼り合わせて封止を行う方法でも液晶セルを作製することができる。このときのスペーサーの厚みは、好ましくは1〜30μm、より好ましくは2〜10μmである。
液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することにより液晶セルを作製する工程は、例えば基板上に設置されている電極間に電圧をかけることで液晶配向膜及び液晶層に電界を印加し、この電界を保持したまま紫外線を照射する方法が挙げられる。ここで、電極間にかける電圧としては例えば5〜80Vp−p、好ましくは5〜60Vp−pである。紫外線の照射量は、例えば1〜60J/cm、好ましくは40J/cm以下であり、紫外線照射量が少ないほうが、液晶表示素子を構成する部材の破壊により生じる信頼性低下を抑制でき、かつ紫外線照射時間を減らせることで製造効率が上がるので好適である。
このように、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射すると、ポリイミド前駆体やポリイミドの側鎖が持つ光重合性基及び光二量化を起こす基の反応が進行し、すなわち、上記式[1−D]で表されるジアミン化合物由来の光重合性基による架橋反応及び光二量化を起こす基による二量化反応が進行し、その結果生じた架橋部位や二量化部位によって液晶分子が傾く方向が記憶されることで、得られる液晶表示素子の応答速度を速くすることができる。
また、本発明の液晶配向剤は、Polymer Sustained Alignment(PSA)型液晶ディスプレイやSC−PVA型液晶ディスプレイ等の垂直配向方式の液晶表示素子を作製するための液晶配向剤として有用なだけでなく、ラビング処理や光配向処理によって作製される液晶配向膜の用途でも好適に使用できる。
合成例において使用したテトラカルボン酸二無水物及びジアミン及び(メタ)アクリレート化合物の略号とその構造を以下に示す。
Figure 2014136951
Figure 2014136951
実施例等で使用した有機溶媒の略号は以下の通りである。
NMP: N−メチル−2−ピロリドン
BCS: ブチルセロソルブ
THF: テトラヒドロフラン
DMF: N,N−ジメチルホルムアミド
DMAc: N,N−ジメチルアセトアミド
<重合体の分子量の測定>
合成例におけるポリイミド、ポリアミック酸又はアクリルポリマーの分子量は、(株)Shodex社製常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC−101)、Shodex社製カラム(KD―803、KD−805)を用い以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃
溶離液:DMF(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・HO)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o―リン酸)が30mmol/L、THFが10mL/L)
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
HNMRの測定>
装置:フーリエ変換型超伝導核磁気共鳴装置(FT−NMR)、INOVA−400(Varian製)400MHz
溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d)、重水素化クロロホルム(CDCl
標準物質:テトラメチルシラン(TMS)
(実施例1)DA-6の合成
(合成例1)DA−6の前駆体DA−6−1の合成
Figure 2014136951
300mL四口フラスコに、4−ブロモ−4'−ヒドロキシベンゾフェノンを10.0g、DMAcを80mL、アクリル酸メチルを4.7g、トリブチルアミンを20.0g、酢酸パラジウムを0.17g、トリ(O−トリル)ホスフィンを0.44g加えて、100℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、300mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、1N−塩酸水溶液、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、DA−6−1(黄色固体)を10.4g得た(収率98%)。
(合成例2)DA−6の前駆体DA−6−2の合成
Figure 2014136951
300mL四口フラスコに、DA−6−1を10.4g、DMFを100mL、6−クロロ−1−ヘキサノールを4.9g、炭酸カリウムを17.8g、ヨウ化カリウムを0.6g加えて、100℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、500mLの水に反応系を注ぎ、1N−塩酸水溶液で中和を行い、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−6−2(肌色固体)を13.1g得た。(収率96%)
(合成例3)DA−6の前駆体DA−6−3の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−6−2を13.1g、トリエチルアミンを4.2g及びTHFを200mL加えた。系内を0℃に冷却し、3,5−ジニトロベンゾイルクロリドを8.8g加え、室温で攪拌した。反応終了後、500mLの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−6−3(肌色固体)を17.8g得た。(収率90%)
(合成例4)DA−6の合成
Figure 2014136951
300mL四口フラスコに、DA−6−3を17.8g、THFを170mL及び純水を170mL加えて攪拌した。塩化すずを40.8g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、900mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、炭酸水素ナトリウムを用いて、pHを7〜8に調整した。白色沈殿物を濾過により取り除き、有機層を酢酸エチルで抽出し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノール/ヘキサン=1/3を用いて再結晶を行い、DA−6(黄白色固体)を12.8g得た(収率80%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−6であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.87-7.91 (d,2H), 7.68-7.78 (m,5H),7.07-7.10 (d,2H), 6.78-6.82 (d,1H), 6.43 (s,2H), 6.02 (s,1H), 5.00 (s,4H),4.16-4.19 (t,2H), 4.07-4.12 (t,2H), 3.76 (s,3H), 1.43-1.79 (m,4H), 1.43-1.48 (m,4H)
(実施例2)DA-7の合成
(合成例5)DA−7の前駆体DA−7−1の合成
Figure 2014136951
1L四口フラスコに、4−ブロモ−4'−ヒドロキシベンゾフェノンを80.0g、DMAcを500mL、t−ブチルアクリレートを55.4g、トリブチルアミンを160.2g、酢酸パラジウムを1.29g、トリ(O−トリル)ホスフィンを3.50g加えて、100℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、2Lの酢酸エチルに反応系を注ぎ、1N−塩酸水溶液、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、109.4gの目的物DA−7−1(赤褐色粘体)を得た。得られたDA−7−1は精製せずに次の反応に用いた。
(合成例6)DA−7の前駆体DA−7−2の合成
Figure 2014136951
2L四口フラスコに、DA−7−1を93.4g、DMFを1L、6−クロロ−1−ヘキサノールを39.3g、炭酸カリウムを119.4g、ヨウ化カリウムを4.8g加えて、100℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、5Lの水に反応系を注ぎ、1N−塩酸水溶液で中和を行い、酢酸エチルを用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。残渣をイソプロパノール/ヘキサン=1/10を用いて再結晶を行い、DA−7−2(黄土色固体)を113.8g得た(収率93%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−7−2であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.86-7.88 (d,2H), 7.73-7.75 (d,2H), 7.69-7.71 (d,2H), 7.62-7.66 (d,1H), 7.08-7.10 (d,2H), 6.65-6.69 (d,1H), 4.35-4.37 (t,1H), 4.06-4.09 (t,2H), 3.37-3.42 (t,2H), 1.73-1.77 (t,2H), 1.50 (s,9H), 1.37-1.46 (m,6H)
(合成例7)DA−7の前駆体DA−7−3の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−7−2を30.0g、トリエチルアミンを8.6g及びTHFを300mL加えた。系内を0℃に冷却し、3,5−ジニトロベンゾイルクロリドを17.8g加え、室温で攪拌した。反応終了後、500mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、ギ酸を150mL加え、50℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、500mLの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−7−3(白色固体)を36.8g得た。(収率97%)
(合成例8)DA−7の合成
Figure 2014136951
300mL四口フラスコに、DA−7−3を10.0g、THFを100mL及び純水を100mL加えて攪拌した。塩化すずを24.8g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、500mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、炭酸水素ナトリウムを用いて、pHを7〜8に調整した。白色沈殿物を濾過により取り除き、有機層を酢酸エチルで抽出し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノール/ヘキサン=1/5を用いて再結晶を行い、DA−7(白色固体)を2.9g得た(収率30%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−7であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.75-7.95 (d,2H), 7.63-7.75 (m,5H),7.07-7.09 (d,2H), 6.60-6.70 (d,1H), 6.43 (s,2H), 6.02 (s,1H), 5.02 (br,4H),4.16-4.19 (t,2H), 4.07-4.11 (t,2H), 1.67-1.79 (m,4H), 1.47-1.50 (m,4H)
(実施例3)DA-8の合成
(合成例9)DA−8の前駆体DA−8−1の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−7−3を26.8g、THFを300mL、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを6.6g、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩を14.4g、4−ジメチルアミノピリジンを0.6g加えて、室温で攪拌した。反応終了後、600mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:1体積比)にて単離し、DA−8−1(褐色粘体)を30.7g得た(収率90%)。
(合成例10)DA−8の合成
Figure 2014136951
1L四口フラスコに、DA−8−1を30.2g、THFを300mL及び純水を300mL加えて攪拌した。塩化すずを59.4g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、1.5Lの酢酸エチルに反応系を注ぎ、炭酸水素ナトリウムを用いて、pHを7−8にした。白色沈殿物を濾過により取り除き、有機層を酢酸エチルで抽出し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノールにて洗浄し、DA−8(赤褐色粘体)を24.4g得た(収率89%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−8であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.90-7.92 (d,2H), 7.70-7.79 (m,5H), 7.07-7.10 (d,2H), 6.68-6.85 (d,1H), 6.43 (s,2H), 6.06 (s,1H), 6.02 (s,1H), 5.71 (s,1H), 5.00 (br,4H),4.44-4.46 (t,2H), 4.38-4.40 (t,2H), 4.16-4.19 (t,2H), 4.07-4.12 (t,2H), 1.89 (s,3H), 1.67-1.79 (m,4H), 1.46-1.50 (m,4H)
(実施例4)DA-9の合成
(合成例11)DA−9の前駆体DA−9−1の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−7−2を20.0g、DMFを200mL、2,4−ジニトロフルオロベンゼンを9.6g、トリエチルアミンを9.5g加え、80℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、500mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、ギ酸を150mL加え、50℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、500mLの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−9−1(黄色固体)を27.3g得た(収率98%)。
(合成例12)DA−9の前駆体DA−9−2の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−9−2を27.3g、DMFを300mL、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを6.4g、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩を14.0g、4−ジメチルアミノピリジンを0.6g加えて、室温で攪拌した。反応終了後、600mLの酢酸エチルに反応系を注ぎ、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:1体積比)にて単離し、DA−9−2(褐色粘体)を23.4g得た(収率75%)。
(合成例13)DA−9の合成
Figure 2014136951
1L四口フラスコに、DA−9−2を23.0g、酢酸エチルを230mL、純水を230mL、還元鉄を19.9g、塩化アンモニウムを15.2g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、還元鉄を濾過し、有機層を酢酸エチルで抽出した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノールにて洗浄し、乾燥させ、DA−9(肌色固体)を16.7g得た(収率80%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−9であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.90-7.92 (d,2H), 7.70-7.79 (m,5H), 7.07-7.10 (d,2H), 6.79-6.90 (d,1H), 6.47-6.48 (d,1H), 6.06 (s,1H), 5.95 (s,1H), 5.75-5.77 (d,1H), 5.71 (s,1H), 4.44-4.46 (t,2H), 4.38-4.40 (m,4H), 4.34 (s,2H), 4.07-4.11 (t,2H), 3.76-3.79 (t,2H), 1.89 (s,3H), 1.67-1.79 (m,4H), 1.48 (s,4H)
(実施例5)MA−2の合成
(合成例14)MA−2の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−6−2を11.3g、トリエチルアミンを3.6g、THFを150mL、DMFを150mL加えた。系内を0℃に冷却し、メタクリロイルクロリドを3.7g加え、室温で攪拌した。反応終了後、500mLの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、MA−2(白色固体)を5.8g得た。(収率43%)目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のMA−2であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.89-7.91 (d,2H), 7.70-7.78 (m,5H), 7.07-7.10 (d,2H), 6.78-6.82 (d,1H), 6.02 (s,1H), 5.66 (s,1H), 4.07-4.12 (m,4H), 3.76 (s,3H), 1.87 (s,3H), 1.73-1.78 (m,2H), 1.62-1.69 (m,2H), 1.40-1.48 (m,4H)
(実施例6)DA-10の合成
(合成例15)DA−10の前駆体DA−10−1の合成
Figure 2014136951
1L四口フラスコに、4−ブロモ−4'−ニトロベンゾフェノンを42.0g、DMAcを300mL、t−ブチルアクリレートを26.3g、トリブチルアミンを76.2g、酢酸パラジウムを0.62g、トリ(O−トリル)ホスフィンを1.67g加えて、100℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、1Lの酢酸エチルに反応系を注ぎ、1N−塩酸水溶液、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、ギ酸を200mL加え、50℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、600mLの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−10−1(黄色固体)を37.6g得た(収率92%)。
(合成例16)DA−10の前駆体DA−10−2の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−10−1を19.0g、THFを300mL、4−ニトロフェノールを8.9g、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩18.4g、4−ジメチルアミノピリジンを0.8g加えて、室温で攪拌した。反応終了後、1Lの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−10−2(黄色固体)を22.3g得た。(収率83%)
(合成例17)DA−10の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−10−2を22.3g、THFを30mL、エタノールを200mL、還元鉄を8.9g、10wt%塩化アンモニウム水溶液を56.6g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、還元鉄を濾過し、有機層を酢酸エチルで抽出した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノールにて洗浄し、乾燥させ、DA−10(黄白色固体)を13.9g得た(収率72%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−10であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.90-7.92 (d,2H), 7.85-7.89 (d,1H), 7.63-7.65 (d,2H), 7.53-7.55 (d,2H), 6.91-6.95 (d,1H), 6.84-6.86 (d,2H), 6.59-6.62 (d,2H), 6.57-6.58 (d,2H), 6.23 (s,2H), 5.08 (s,2H)
(実施例7)DA-11の合成
(合成例18)DA−11の前駆体DA−11−1の合成
Figure 2014136951
100mL四口フラスコに、DA−10−1を4.5g、THFを50mL、4−ヒドロキシ−4'−ニトロビフェニルを5.0g、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩6.7g、4−ジメチルアミノピリジンを0.3g加えて、室温で攪拌した。反応終了後、1Lの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−11−1(黄色固体)を7.5g得た。(収率82%)
(合成例19)DA−11の合成
Figure 2014136951
300mL四口フラスコに、DA−11−1を12.3g、DMFを80mL、エタノールを80mL、還元鉄を6.9g、10wt%塩化アンモニウム水溶液を26.5g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、還元鉄を濾過し、有機層を酢酸エチルで抽出した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノールにて洗浄し、乾燥させ、DA−11(黄色固体)を4.5g得た(収率42%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−11であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.93-7.97 (m,3H), 7.65-7.67 (d,2H), 7.54-7.60 (m,4H), 7.36-7.38 (d,2H), 7.21-7.23 (d,2H), 7.70-7.04 (d,1H), 6.61-6.66 (m,4H), 6.24 (s,2H), 5.26 (s,2H)
(実施例8)DA-12の合成
(合成例18)DA−12の前駆体DA−12−1の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、4,4'−ジブロモベンゾフェノンを18.7g、DMAcを250mL、t−ブチルアクリレートを21.2g、トリブチルアミンを47.3g、酢酸パラジウムを0.49g、トリ(O−トリル)ホスフィンを1.40g加えて、100℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、1Lの酢酸エチルに反応系を注ぎ、1N−塩酸水溶液、飽和食塩水を用いて抽出を行った。抽出した有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去し、ギ酸を100mL加え、50℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、600mLの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−12−1(白色固体)を12.4g得た(収率70%)。
(合成例19)DA−12の前駆体DA−12−2の合成
Figure 2014136951
300mL四口フラスコに、DA−12−1を6.5g、THFを70mL、4−ニトロフェノールを5.6g、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩11.5g、4−ジメチルアミノピリジンを0.5g加えて、室温で攪拌した。反応終了後、1Lの水に反応系を注ぎ、沈殿物を濾過した。この濾過物をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥させ、DA−12−2(白色固体)を9.2g得た。(収率81%)
(合成例20)DA−12の合成
Figure 2014136951
500mL四口フラスコに、DA−12−2を9.2g、THFを80mL、エタノールを80mL、還元鉄を2.3g、10wt%塩化アンモニウム水溶液を17.4g加え、60℃に加熱しながら攪拌した。反応終了後、還元鉄を濾過し、有機層を酢酸エチルで抽出した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水乾燥し、無水硫酸マグネシウムを濾過した。得られた濾液をロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去した。残渣をイソプロパノールにて洗浄し、乾燥させ、DA−12(黄白色固体)を3.7g得た(収率45%)。目的物のH−NMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的のDA−12であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ7.90-7.92 (d,4H), 7.85-7.89 (d,2H), 7.53-7.55 (d,4H), 6.91-6.95 (d,2H), 6.84-6.86 (d,4H), 6.59-6.62 (d,4H), 5.08 (s,4H)
(実施例9)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−2を0.76g(0.0020mol)、DA−8を4.91g(0.0080mol)、をNMP 43.18g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−1)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約8,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−1)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例9の液晶配向剤を得た。
(実施例10)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−2を0.76g(0.0020mol)、DA−9を4.69g(0.0080mol)、をNMP 41.91g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−2)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約10,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−2)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例10の液晶配向剤を得た。
(実施例11)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−1を0.10g(0.0010mol)、DA−2を0.76g(0.0020mol)、DA−9を4.10g(0.0070mol)、をNMP 39.20g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−3)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約11,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−3)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例11の液晶配向剤を得た。
(実施例12)液晶配向剤の製造
CBDAを1.15g(0.0059mol)、BODAを1.15g(0.0040mol)gとDA−1を0.10g(0.0010mol)、DA−2を0.76g(0.0020mol)、DA−9を4.10g(0.0070mol)、をNMP 40.42g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−4)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約8,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−4)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例12の液晶配向剤を得た。
(比較例1)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−2を0.76g(0.0020mol)、DA−3を2.09g(0.0080mol)、をNMP 27.21g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−5)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約7,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−5)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、比較例1の液晶配向剤を得た。
(比較例2)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−2を0.76g(0.0020mol)、DA−4を4.08g(0.0080mol)、をNMP 38.46g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−6)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約6,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−6)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、比較例2の液晶配向剤を得た。
(実施例13)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−6を5.16g(0.010mol)をNMP 40.27g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−7)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約5,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−7)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例13の液晶配向剤を得た。
(実施例14)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−7を5.02g(0.010mol)をNMP 39.48g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−8)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約12,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−8)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例14の液晶配向剤を得た。
(実施例15)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−8を6.14g(0.010mol)をNMP 45.83g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−9)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約9,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−9)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例15の液晶配向剤を得た。
(実施例16)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−9を5.86g(0.010mol)をNMP 44.24g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−10)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約19,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−10)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例16の液晶配向剤を得た。
(比較例3)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−5を4.12g(0.010mol)をNMP 34.37g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−11)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約14,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−11)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、比較例3の液晶配向剤を得た。
(比較例4)液晶配向剤の製造
CBDAを1.84g(0.0094mol)と、DA−1を1.08g(0.01mol)とをNMP 26.32g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA−12)溶液を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約6,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−12)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、比較例4の液晶配向剤を得た。
(実施例17)液晶配向剤の製造
MA−2を4.50g(0.010mol)、アゾビスイソブチロニトリルを0.082g(0.0005mol)をNMP 41.29gに入れ、窒素置換を行ったのち、60℃で20時間反応させ、アクリルポリマー溶液(PMA−2)を調製した。このアクリルポリマーは、数平均分子量が約10,000であった。このアクリルポリマー溶液10gにBCSを加えて攪拌し、アクリルポリマー(PMA−2)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例17の液晶配向剤を得た。
(比較例5)液晶配向剤の製造
MA−1を3.46g(0.010mol)、アゾビスイソブチロニトリルを0.082g(0.0005mol)をNMP 31.92gに入れ、窒素置換を行ったのち、60℃で20時間反応させ、アクリルポリマー溶液(PMA−1)を調製した。このアクリルポリマーは、数平均分子量が約12,000であった。このアクリルポリマー溶液10gにBCSを加えて攪拌し、アクリルポリマー(PMA−1)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、比較例5の液晶配向剤を得た。
(実施例18)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−10を3.58g(0.010mol)をNMP 31.31g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−13)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約8,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−13)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例18の液晶配向剤を得た。
(実施例19)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−11を4.34g(0.010mol)をNMP 35.62g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−14)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約10,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−14)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例19の液晶配向剤を得た。
(実施例20)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−12を5.04g(0.010mol)をNMP 39.59g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−15)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約7,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−15)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、実施例20の液晶配向剤を得た。
(比較例6)液晶配向剤の製造
CBDAを1.94g(0.0099mol)gとDA−13を2.54g(0.010mol)をNMP 25.41g中、室温で16時間反応させ、ポリアミック酸溶液(PAA−16)を調製した。このポリアミック酸は、数平均分子量が約12,000であった。このポリアミック酸溶液10gにNMP、BCSを加えて攪拌し、ポリアミック酸(PAA−16)が6質量%、NMPが64質量%、BCSが30質量%になるよう調製した後、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過し、比較例6の液晶配向剤を得た。
<垂直配向液晶セルの作製>
実施例9の液晶配向剤を、画素サイズが100μm×300μmでライン/スペースがそれぞれ5μmのITO電極パターンが形成されているITO電極基板のITO面にスピンコートし、80℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、200℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
また、実施例9の液晶配向剤を電極パターンが形成されていないITO面にスピンコートし、80℃のホットプレートで90秒乾燥させた後、200℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
上記の2枚の基板について一方の基板の液晶配向膜上に6μmのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤(協立化学製「XN−1500T」)を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに液晶「MLC−6608」(メルク社製商品名)を減圧注入法によって注入し、120℃のオーブン中でIsotropic処理(加熱による液晶の再配向処理)を行い、垂直配向液晶セルを作製した。また、同様にして、実施例10〜12及び比較例1、2で調製した液晶配向剤を用いて、垂直配向液晶セルをそれぞれ作製した。
得られた実施例9〜12及び比較例1〜2の各液晶配向剤を用いた液晶セルの作製直後の応答速度を、下記方法により測定した。その後、この液晶セルに20Vp−pの電圧を印加した状態で、この液晶セルの外側から313nmのバンドパスフィルターを通したUVを10J/cm、および、365nmのバンドパスフィルターを通したUVを20J/cm照射した。その後、再び応答速度を測定し、UV照射前後での応答速度を比較した。液晶セル作製直後(表において「初期」と表記する)、及び、UVを照射した後(表において「10J@313nm」もしくは、「20J@365nm」と表記する)の応答速度の結果を表1に示す。
<垂直配向液晶セルの応答速度測定方法>
まず、バックライト、クロスニコルの状態にした一組の偏光板、光量検出器の順で構成される測定装置において、一組の偏光板の間に液晶セルを配置した。このときライン/スペースが形成されているITO電極のパターンがクロスニコルに対して45°の角度になるようにした。そして、上記の液晶セルに電圧±4V、周波数1kHzの矩形波を印加し、光量検出器によって観測される輝度が飽和するまでの変化をオシロスコープにて取り込み、電圧を印加していない時の輝度を0%、±4Vの電圧を印加し、飽和した輝度の値を100%として、輝度が10%から90%まで変化するのにかかる時間を応答速度とした。
この結果、シンナモイル基のベンゼン環にフェニルケトン骨格を導入することで、シンナモイル骨格のみの場合よりも応答速度が向上し、照射波長も313nmだけでなく、365nmでも応答速度が向上することが確認された。
<UV照射後における垂直配向液晶セルの応答速度の変化>
Figure 2014136951
<横電界駆動液晶セルの作製>
実施例13の液晶配向剤を2枚の透明電極付きガラス基板にそれぞれスピンコートし、90℃のホットプレート上で60秒間乾燥させた後、200℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。その基板を用いてセルを組んだ際に配向方向がアンチパラレルになるように配置し、塗膜面を313nmのバンドパスフィルターと偏光板を通したUVを真上から500mJ/cm照射した。
上記の2枚の基板について一方の基板の液晶配向膜上に6μmのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤(協立化学製「XN−1500T」)を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに液晶「MLC−2041」(メルク社製商品名)を減圧注入法によって注入し、120℃のオーブン中でIsotropic処理(加熱による液晶の再配向処理)を行い、横電界駆動液晶セルを作製した。また、同様にして、実施例14〜20及び比較例3〜6で調製した液晶配向剤を用いて、横電界駆動液晶セルを作製した。
<液晶配向性の評価>
作製した液晶セルをバックライト上にクロスニコルになるように配置した一組の偏光板の間に挟んだ後、目視観察を行い、観察結果を下記の基準で評価した。
○:配向不良が観察されない。
△:配向不良が一部観察される。
×:配向不良が多く観察される。
<液晶セルの液晶配向性の評価>
Figure 2014136951
その結果、シンナモイル基のベンゼン環にフェニルケトン骨格を導入した構造をもつジアミンやアクリルを使用することで、液晶セルの配向性が向上することが確認された。また、この構造がポリミック酸又はポリイミドに導入された場合に限らず、アクリルポリマーに導入された場合においても配向性が向上していることから、この構造に起因する配向性の向上効果は重合体成分の種類に依存しないことも確認された。また、この構造がポリマーの主鎖又は側鎖のどちらに導入されていても、シンナモイル骨格のみの構造が導入された場合よりも配向性が向上することが確認された。
産業上の利用の可能性
本発明の液晶配向剤から得られた液晶配向膜を有する液晶表示素子は、信頼性に優れたものとなり、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適である。
なお、2013年3月8日に出願された日本特許出願2013−047155号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (18)

  1. 下記式[1]で表されるジアミン化合物(但し、Rは下記式[2]で表される基、式[3]で表される基、アミノ基、アミノフェニル基又はジアミノフェニル基であり、Rが式[2]で表される基又はジアミノフェニル基の場合には、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は(メタ)アクリロイルオキシ基が結合した炭素数1〜10のアルキル基であり、Rが式[3]で表される基、アミノ基又はアミノフェニル基の場合には、Rはアミノフェニル基又はアミノビフェニル基である。)とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体、
    又は、下記式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物(但し、Rは式[4]で表される基であり、Rは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又はビフェニル基であり、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい。)を重合させて得られる重合体を、液晶配向能を与える重合体成分として含有することを特徴とする液晶配向剤。
    Figure 2014136951
    Figure 2014136951
    (Rは、単結合、−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは炭素数1〜30のアルキレン基又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。)
    Figure 2014136951
    Figure 2014136951
    (Rは炭素数1〜30のアルキレン基、又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは水素原子又はメチル基である。)
  2. 式[1]で表されるジアミン化合物が、下記式[1−A]、[1−B]、[1−C]、及び[1−D]からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項1に記載の液晶配向剤。
    Figure 2014136951
    (R12は水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、R〜Rは前に定義したとおりであり、Rは単結合又はフェニレン基であり、R10は炭素数1〜10のアルキレン基であり、R11は水素原子又はメチル基である。)
  3. 式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物が、下記式[1−E]の化合物である請求項1に記載の液晶配向剤。
    Figure 2014136951
    (R13は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又はビフェニル基であり、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい。R〜Rは前に定義したとおりである。)
  4. 式[1−D]で表わされるジアミン化合物及び液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物を含むジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリイミド前駆体、並びに該ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドから選ばれる少なくとも1種の重合体を重合体成分として含有する請求項2に記載の液晶配向剤。
  5. 液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物が、長鎖のアルキル基、長鎖アルキル基の途中に環構造や枝分かれ構造を有する基若しくはステロイド基、又はこれらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子に置き換えた基を側鎖として有するジアミン化合物である請求項4に記載の液晶配向剤。
  6. 液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン化合物が、ジアミン成分中の5モル%〜70モル%である、請求項4又は5に記載の液晶配向剤。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶配向剤を用いて得られる液晶配向膜。
  8. 請求項7に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
  9. 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し焼成することにより液晶配向膜を形成し、該液晶配向膜に配向処理を施し、該液晶配向膜を有する2枚の基板で液晶を挟持して液晶セルを作製し、該液晶セルに光を照射することで液晶中及び/又は液晶配向膜中の光重合性基を反応させることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  10. 前記液晶が、光重合性基を有する重合性化合物を含有する請求項9に記載の液晶表示素子の製造方法。
  11. 前記液晶配向剤が、光重合性基を有する重合性化合物を含有する請求項9又は10に記載の液晶表示素子の製造方法。
  12. 前記光重合性基が、下記に示す光重合性基の群から選ばれる少なくとも一種の基である請求項9又は10又は11に記載の液晶表示素子の製造方法。
    Figure 2014136951
    (式中、Meはメチル基を表す。)
  13. 前記配向処理が、偏光紫外線の照射によって行われる請求項9〜12のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
  14. 前記配向処理において、下記式(A−1)〜(A−7)の群から選ばれる少なくとも一種の構造を有する光反応性基が反応する請求項9〜13のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
    Figure 2014136951
  15. 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し焼成することにより液晶配向膜を形成し、該液晶配向膜を有する2枚の基板で液晶を挟持して液晶層を形成した後、該液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することで液晶セルを作製する液晶表示素子の製造方法。
  16. 下記式[1]で表される化合物であって、Rが下記式[2]で表される基、下記式[3]で表される基、下記式[4]で表わされる基、アミノ基、アミノフェニル基又はジアミノフェニル基であり、Rが下記式[2]で表される基又はジアミノフェニル基の場合には、Rが水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は(メタ)アクリロイルオキシ基が結合した炭素数1〜10のアルキル基であり、Rが下記式[3]で表される基、アミノ基、又はアミノフェニル基の場合には、Rがアミノフェニル基又はアミノビフェニル基であり、Rが下記式[4]で表わされる基の場合には、Rが水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基又はビフェニル基(但し、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい)である化合物。
    Figure 2014136951
    Figure 2014136951
    (Rは、単結合、−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは炭素数1〜30のアルキレン基又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環若しくは複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置換されていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置換されていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。)
    Figure 2014136951

    Figure 2014136951
    (Rは炭素数1〜30のアルキレン基、又は二価の炭素環若しくは複素環であり、このアルキレン基、二価の炭素環又は複素環中の1つ若しくは複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置き換えられていてもよい。また、R中の−CH−は、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置換されていてもよい;−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−、−OCO−、−NH−、−NHCONH−、−CO−。Rは−CH−、−O−、−CONH−、−NHCO−、−COO−、−OCO−、−NH−又は−CO−である。Rは水素原子又はメチル基である。)
  17. 式[1]で表される化合物が、下記式[1−A]、式[1−B]、式[1−C]、又は式[1−D]の化合物である請求項16に記載の化合物。
    Figure 2014136951
    (R12は水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、R〜Rは前に定義したとおりであり、Rは単結合又はフェニレン基であり、R10は炭素数1〜10のアルキレン基であり、R11は水素原子又はメチル基である。)
  18. 式[1]で表される(メタ)アクリレート化合物が、下記式[1−E]の化合物である請求項16に記載の液晶配向剤。
    Figure 2014136951
    (R13は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基、又はビフェニル基であり、フェニル基又はビフェニル基中の1つ若しくは複数の水素原子は、ハロゲン基又は有機基で置き換えられていてもよい。R〜Rは前に定義したとおりである。)
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