WO2018124165A1 - 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 - Google Patents

液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 Download PDF

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WO2018124165A1
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liquid crystal
group
aligning agent
crystal aligning
crystal alignment
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PCT/JP2017/046852
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雅章 片山
隆夫 堀
徳俊 三木
耕平 後藤
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日産化学工業株式会社
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    • 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
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions 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 C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal aligning agent that exhibits good adhesion even when subjected to low-temperature firing, and a liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent.
  • a flexible liquid crystal display element using a flexible resin film as a substrate has various advantages such as being thin and lightweight, or being foldable for storage and movement. Suitable for viewing content.
  • the resin film has poor heat resistance, a low-temperature process for producing individual elements constituting the liquid crystal display element, for example, a liquid crystal alignment film has been proposed, and accordingly, a liquid crystal alignment film material capable of low-temperature baking is required. (International Publication WO2012 / 121259 (Patent Document 1)).
  • Patent Document 1 International Publication WO2012 / 121259
  • the resin film is generally weaker to external impacts than the glass substrate, it is required that the adhesion between the alignment film and the resin film substrate is high.
  • Patent Document 2 A composition suitable for the formation of a cured film having liquid crystal orientation is reported in, for example, International Publication No. WO2015 / 129890 (Patent Document 2).
  • Patent Document 3 A liquid crystal alignment film containing polycarbonate as an essential component is disclosed, for example, in JP-A-11-119225 (Patent Document 3).
  • Patent Document 3 JP-A-11-119225
  • an object of this invention is to provide the liquid crystal aligning agent and liquid crystal aligning film which become favorable adhesiveness even if low temperature baking is performed.
  • ⁇ 1> At least one polymer selected from the group consisting of polyimide, polyamic acid, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, and a polymer of monomers having a polymerizable unsaturated bond;
  • B At least one compound selected from the group consisting of polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, and polycaprolactone polyol; and
  • C a liquid crystal aligning agent containing an organic solvent.
  • liquid crystal aligning agent and a liquid crystal alignment film that have good adhesion even when subjected to low-temperature firing.
  • the liquid crystal display element using the liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent of this invention can be used suitably for the display element of various liquid crystal modes. These elements are also useful in liquid crystal displays for display purposes, and in light control windows and optical shutters for controlling transmission and blocking of light.
  • the liquid crystal aligning agent of this invention is a liquid crystal aligning agent characterized by containing above-described (A) component, (B) component, and (C) component.
  • A liquid crystal aligning agent
  • B component
  • C component
  • the specific polymer of the component (A) in the present invention is a group consisting of a polymer of polyimide, polyamic acid, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, and a monomer having a polymerizable unsaturated bond. It is at least one polymer selected from the above.
  • the polyamic acid used in the present invention can be obtained by reacting a diamine compound with tetracarboxylic dianhydride.
  • the diamine used for the polymerization of the polyamic acid of the present invention can be generalized by the following formula (1).
  • A1 and A2 in the above formula (1) are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 5 carbon atoms; 1 is a divalent organic group. From the viewpoint of liquid crystal alignment, A1 and A2 are preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • a diamine of the following formula (DA-1) is used as the diamine.
  • Y d is a divalent organic group represented by the following formulas (Y-1) to (Y-171).
  • X 1 is a sulfur atom, an oxygen atom or —NH—
  • R 8 and R 9 are each independently a divalent organic group, and at least one of R 8 and R 9 is One has an aromatic ring, and at least one bond in “—CO—X 1 —” is bonded to the aromatic ring, preferably described in paragraphs [0047] to [0048] of JP-A-2015-135464.
  • R 1 and R 2 are each an ethylene group, —COO—, —OCO—, —NHCO—, —N (CH 3 ) CO—.
  • n is an integer of 1-6.
  • One preferred embodiment of the diamine that can be used in the present invention is a diamine having an alkyl group or fluorine-containing alkyl group in the side chain represented by the following formulas [Sd-1] to [Sd-4]. .
  • each A 1 independently represents an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group having 1 to 22 carbon atoms.
  • the diamine is preferable in terms of accelerating the curing rate of the liquid crystal alignment film, and more preferably used in combination with a diamine that imparts vertical alignment described later. These diamines are preferably at least 10 mol%, more preferably at least 20 mol%, based on the total diamine component used in the liquid crystal aligning agent.
  • Another preferred embodiment of the diamine that can be used in the present invention includes a diamine having a heterocyclic ring represented by the following formula (bs).
  • X 1 is at least one divalent organic group selected from the group consisting of —O—, —NQ 1 —, —CONQ 1 —, —NQ 1 CO—, —CH 2 O—, and —OCO—
  • Q 1 is A hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • X 2 represents a single bond or at least one divalent organic group selected from the group consisting of an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a non-aromatic cyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
  • X 3 is a single bond, or —O—, —NQ 2 —, —CONQ 2 —, —NQ 2 CO—, —COO—, —OCO—, and —O (CH 2 ) m— (m is an integer of 1 to 5)
  • Q2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • X 4 is a nitrogen-containing aromatic heterocycle
  • n is an integer of 1 to 4, preferably a combination described in Tables 1 to 3 in paragraphs [0036] to [0038] of International Publication No. WO2009 / 093707 It is.
  • Another preferred embodiment of the diamine that can be used in the present invention includes a diamine having a photoreactive group represented by the following formula (PV-0).
  • X 2 represents a substituent, and is a group having a structure represented by the following formula (2A) or the following formula (2B).
  • R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms (however, any hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom), or Represents an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms (wherein any hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom).
  • a and B each independently represent a single bond or any one of the ring structures represented by the following formulae. However, any hydrogen atom in the ring structure may be substituted with an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • T 1 to T 4 each independently represents a single bond, an ether, an ester, an amide or a ketone bond.
  • S represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
  • diamines that can be used in the present invention are represented by the formulas [2-1] to [2-31] described in paragraphs [0033] to [0042] of International Publication WO2013 / 125595.
  • the diamines shown can be exemplified, and these diamines are preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and more preferably 20 mol% or more with respect to the entire diamine component. preferable. From the viewpoint of increasing the curing rate, 90 mol% or less is preferable, and 80 mol% or less is more preferable. More preferred diamines are at least one selected from the following formulas [2a-24] to [2a-33].
  • each R 1 independently represents —O—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —COOCH 2 And represents at least one linking group selected from — and —CH 2 OCO—, and when it is in the meta position with respect to two amino groups, R 1 represents —CONH—, — Represents at least one linking group selected from NHCO— and —CH 2 —, wherein each R 2 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, or 1 to 22 carbon atoms.
  • Cy is a group selected from a 4,4′-biphenyldiyl group, a 4,4′-phenylcyclohexyl group, and a 4,4′-dicyclohexyl group.
  • R 3 represents —O— or —CH 2 O—
  • Cy2 has the same meaning as Cy
  • each R 7 independently represents a linear or branched group having 3 to 12 carbon atoms.
  • the cis-trans isomerism of 1,4-cyclohexylene indicates the trans isomer.
  • the following compounds are preferable from the viewpoint of photoreactivity and the like.
  • n represents an integer of 0 to 18.
  • tetracarboxylic dianhydrides include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic dianhydrides, and aromatic tetracarboxylic dianhydrides. Specific examples of these include the following groups [1] to [5].
  • aliphatic tetracarboxylic dianhydride for example, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride;
  • Examples of alicyclic tetracarboxylic dianhydrides include acid dianhydrides such as the following formulas (X1-1) to (X1-13),
  • R 3 to R 23 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms containing a fluorine atom, or a phenyl group, which may be the same or different;
  • R M represents a hydrogen atom or a methyl group
  • Xa is a tetravalent organic group represented by the following formulas (Xa-1) to (Xa-7));
  • aromatic tetracarboxylic dianhydrides for example, pyromellitic anhydride, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic Acid dianhydrides, acid dianhydrides represented by the following formulas (Xb-1) to (Xb-10), and the like, and
  • the said tetracarboxylic dianhydride can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the polyamic acid used in the present invention can be synthesized by a known method (for example, see International Publication WO2014 / 034792).
  • the organic solvent used in the above reaction is preferably N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or ⁇ -butyrolactone in view of the solubility of the monomer and polymer. These may be used alone or in combination of two or more. It may be used.
  • the concentration of the polymer is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass from the viewpoint that polymer precipitation is difficult to occur and a high molecular weight body is easily obtained.
  • polyamic acid ester The polyamic acid ester used in the present invention can be obtained as follows.
  • the polyamic acid ester used in the present invention is (1) synthesized from a polyamic acid, (2) synthesized a polyamic acid ester from a tetracarboxylic acid diester and a diamine, or (3) a tetracarboxylic acid diester dichloride and a diamine.
  • synthesis by reaction it can be synthesized by any known method (for example, see International Publication WO2014 / 034792).
  • Examples of the tetracarboxylic acid diester include the following reaction formula (wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and A is a tetravalent organic group derived from the tetracarboxylic dianhydride).
  • R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • A is a tetravalent organic group derived from the tetracarboxylic dianhydride.
  • the compound represented by [5-p-1] is preferable from the viewpoint of obtaining a high molecular weight and low-dispersion polyamic acid ester.
  • the tetracarboxylic acid diester dichloride can be produced, for example, by a known method of chlorinating the tetracarboxylic acid dialkyl ester (see, for example, International Publication WO2010 / 092989).
  • tetracarboxylic acid diester dichloride is represented by the formula [5-Cl] (in the above formula (5-Cl), A is the same as A in the above formula (5). Is preferred).
  • the solvent used in the above reaction is preferably N-methyl-2-pyrrolidone or ⁇ -butyrolactone from the viewpoint of solubility of the polyamic acid ester, and these may be used alone or in combination.
  • the polymer concentration at the time of synthesis is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass from the viewpoint that polymer precipitation is difficult to occur and a high molecular weight product is easily obtained.
  • the polyimide used in the present invention can be obtained by a known method (for example, see International Publication WO2013 / 125595).
  • the polyimide may be a complete imidized product obtained by dehydrating and ring-closing all of the amic acid structure that the polyamic acid had or the amic acid ester structure that the polyamic acid ester had, and it may have an amic acid or amic acid ester structure. It may be a partially imidized product in which only a part is dehydrated and closed and an amic acid structure or an amic acid ester structure and an imide ring structure coexist.
  • the polyimide to be used preferably has an imidization ratio of 20% or more, and is preferably 90% or less, and more preferably 60% or less, from the viewpoint of ensuring solubility in a solvent.
  • This imidation ratio represents the ratio of the number of imide ring structures to the total of the number of amic acid structures or amic acid ester structures of polyimide and the number of imide ring structures, expressed as a percentage.
  • a part of the imide ring may be an isoimide ring.
  • the polyorganosiloxane according to the present invention can be obtained, for example, by a known method (for example, see International Publication No. WO2009 / 025386) in which a hydrolyzable silane compound is hydrolyzed and condensed.
  • silane compounds used in the synthesis of polyorganosiloxane include alkoxysilane compounds such as tetramethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and dimethyldiethoxysilane; 3-mercaptopropyltriethoxy Nitrogen / sulfur-containing alkoxysilane compounds such as silane, mercaptomethyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-cyclohexylamino) propyltrimethoxysilane; 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- Epoxy group-containing silanization such as glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane Uns
  • silane compounds examples thereof include silane compounds; trimethoxysilylpropyl succinic anhydride.
  • hydrolyzable silane compounds can be used alone or in combination of two or more. Note that “(meth) acryloxy” means “acryloxy” and “methacryloxy”.
  • the polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) measured by GPC is preferably in the range of 100 to 50,000, more preferably in the range of 200 to 10,000.
  • a polyorganosiloxane having a repeating unit represented by the following formula (P-Si-Ep) is preferable.
  • X 1 represents an epoxy having the following formula (X 1 -1) or (X 1 -2) (wherein "*" represents a bond))
  • Y 1 is a hydroxyl group, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • the polyorganosiloxane of the present invention it is desirable that the following cinnamic acid derivative (Cn-1) or (Cn-2) is used as the carboxylic acid having a liquid crystal aligning group from the viewpoint of the effects of the present invention.
  • the polyester used in the present invention can be obtained, for example, by reacting a dicarboxylic acid with a diepoxy compound.
  • a diepoxy compound for example, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, Examples thereof include diepoxy compounds described in JP2013-113937A.
  • the use ratio of the diepoxy compound and dicarboxylic acid compound used in the polyester synthesis reaction is preferably 0.2 to 2 equivalents of the epoxy group of the diepoxy compound with respect to 1 equivalent of the carboxy group contained in the dicarboxylic acid compound. More preferred is 3 equivalents to 1.2 equivalents.
  • the reaction between the dicarboxylic acid and the diepoxy compound is preferably performed in the presence of an organic solvent.
  • organic solvent examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylimidazolidinone, dimethyl sulfoxide, ⁇ -butyrolactone, tetramethylurea,
  • aprotic polar solvents such as hexamethylphosphoric triamide
  • phenolic solvents such as m-cresol, xylenol, phenol and halogenated phenol.
  • a solution containing the polyester as the polymer (A) can be obtained.
  • This reaction solution may be used as it is for the preparation of the liquid crystal aligning agent, may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyester contained in the reaction solution, or after the isolated polyester is purified. It may be used for the preparation of a liquid crystal aligning agent. Isolation and purification of the polyester can be performed according to a known method.
  • the polyester obtained as described above has a polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC, which improves the liquid crystal alignment of the liquid crystal alignment film to be formed and the stability of the liquid crystal alignment over time. From the standpoint of securing, it is preferably 250 to 500,000, more preferably 500 to 100,000, and still more preferably 1,000 to 50,000.
  • the polyamide used in the present invention can be obtained by, for example, a method of reacting dicarboxylic acid and diamine.
  • the dicarboxylic acid is preferably subjected to a reaction with a diamine after acid chloride using an appropriate chlorinating agent such as thionyl chloride.
  • dicarboxylic acid used for the synthesis
  • dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid; cyclobutane dicarboxylic acid, cyclohexane
  • Dicarboxylic acids having an alicyclic structure such as dicarboxylic acids; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylether dicarboxylic acid, 4,4′-carbonyl And dicarboxylic acids having an aromatic ring such as dibenzoic acid, 4-carboxycinnamic acid, and p-phenylenediacrylic acid.
  • dicarboxylic acid can be used individually by 1 type or in combination of
  • a polyamide can be obtained by using at least a part of the diamine used for the polyimide precursor. In the synthesis, other diamines may be used in combination as necessary.
  • a diamine can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the proportion of dicarboxylic acid and diamine used in the polyamide synthesis reaction is preferably such that the carboxyl group of the dicarboxylic acid is 0.2 to 2 equivalents relative to 1 equivalent of the amino group of the diamine.
  • the reaction between a dicarboxylic acid (preferably an acid-chloride dicarboxylic acid) and a diamine is preferably carried out in an organic solvent in the presence of a base.
  • the organic solvent for example, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, chloroform, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be preferably used.
  • the amount of the organic solvent used is preferably 400 to 900 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of dicarboxylic acid and diamine.
  • a base used in the above reaction for example, a tertiary amine such as pyridine, triethylamine, N-ethyl-N, N-diisopropylamine can be preferably used.
  • the amount of base used is preferably 2 to 4 moles per mole of diamine.
  • a reaction solution obtained by dissolving polyamide is obtained. This reaction solution may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent as it is, or may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamide contained in the reaction solution.
  • the polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) measured by GPC is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000.
  • Polymer polymer having a polymerizable unsaturated bond In the polymer of a monomer having a polymerizable unsaturated bond (hereinafter also referred to as “polymer (PAc)”), examples of the polymerizable unsaturated bond possessed by the monomer include (meth) acryloyl group, vinyl group, and styryl group. And a maleimide group.
  • PAc polymerizable unsaturated bond
  • Such a monomer having a polymerizable unsaturated bond include, for example, (meth) acrylic acid, ⁇ -ethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl benzoic acid and other unsaturated carboxylic acids: (meth) acrylic acid Alkyl (meth) acrylate cycloalkyl, benzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, trimethoxysilylpropyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Unsaturated carboxylic esters such as glycidyl acid, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, 3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl glycidyl ether: (Meth) acrylic compounds such as saturated polycarboxylic acid anhydrides; Aromatic vinyl compounds such as len,
  • the polymer (PAc) is preferably a monomer polymer containing a (meth) acrylic compound from the viewpoints of transparency and material strength.
  • the proportion of the (meth) acrylic compound used is preferably 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, based on the total amount of monomers used for the synthesis. More preferably, it is more preferably 70 mol or more.
  • a photoreactive monomer represented by the structure of the following formula (3m) -1 may be used.
  • Mc represents a polymerizable unsaturated bond such as (meth) acryloyl, vinyl group, styryl group, maleimide group
  • Sb is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aromatic group or a divalent alicyclic group
  • Md is a single bond, divalent heterocycle, trivalent heterocycle, tetravalent heterocycle, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, divalent aromatic group, trivalent Aromatic group, tetravalent aromatic ring, divalent alicyclic group, trivalent alicyclic group, tetravalent alicyclic group, divalent condensed cyclic group, trivalent condensed cyclic group Or a tetravalent fused cyclic group, each group is unsubstituted or one or more hydrogen atoms may be substituted by a fluorine atom, a chlorine atom, a
  • Xa and Xb are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 1 is a single bond, an oxygen atom, —COO— or —OCO—, preferably a single bond, —COO— or —OCO—
  • R 2 is a divalent aromatic group, divalent alicyclic group, divalent heterocyclic group or divalent condensed cyclic group
  • R 3 is a single bond, oxygen atom, —COO— or —OCO.
  • R 4 is a monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms including a linear or branched alkyl group having 1 to 40 carbon atoms or an alicyclic group
  • R 5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine atom or a cyano group, preferably a methyl group, a methoxy group or a fluorine atom
  • a is an integer of 0 to 3
  • b is an integer of 0 to 4.
  • Examples of the monomer represented by the above formula (3m) -1 include, but are not limited to, the following.
  • the proportion of the photoreactive monomer used is preferably 10 to 95 mol, more preferably 10 to 90 mol%, still more preferably 20 to 70 mol based on the total amount of monomers used in the synthesis. %.
  • the polymer (PAc) can be obtained, for example, by polymerizing a monomer having a polymerizable group unsaturated bond in the presence of a polymerization initiator.
  • a polymerization initiator examples include 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2′-azobis (4-methoxy-2). , 4-dimethylvaleronitrile) and the like are preferred.
  • the use ratio of the polymerization initiator is preferably 0.01 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all monomers used in the reaction.
  • the polymerization reaction is preferably performed in an organic solvent.
  • organic solvent used in the reaction examples include alcohols, ethers, ketones, amides, esters, hydrocarbon compounds, and the like, and diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and the like are preferable.
  • the amount of organic solvent used (a) should be such that the total amount of monomers (b) used in the reaction is 0.1 to 60% by mass relative to the total amount of reaction solution (a + b). Is preferred.
  • the component (A) is at least one polymer selected from the group consisting of polyimide, polyamic acid, polyamic acid ester, and a polymer of monomers having a polymerizable unsaturated bond.
  • the component (A) comprises at least one tetracarboxylic acid derivative selected from the group consisting of tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic diester and tetracarboxylic diester dichloride, and a diamine. It is a polymer obtained by making these react.
  • the tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic diester and tetracarboxylic diester dichloride are preferably the aliphatic tetracarboxylic dianhydride, alicyclic tetracarboxylic dianhydride, aromatic tetracarboxylic It is preferable to include at least one structure selected from the group consisting of acid dianhydrides and their tetracarboxylic acid diesters and tetracarboxylic acid diester dichlorides.
  • the amount of these preferred compounds (T) used (the total amount when two or more are used) is 10 mol% with respect to the total amount of tetracarboxylic dianhydride and its derivative used for the synthesis of polyamic acid.
  • the content is 20 mol% or more, and more preferably 30 mol% or more.
  • the molecular weight of the polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide described in the present invention is preferably 2,000 to 500,000 in weight average molecular weight, more preferably 5,000 to 300,000, still more preferably 10, 000 to 100,000.
  • the number average molecular weight is preferably 1,000 to 250,000, more preferably 2,500 to 150,000, and still more preferably 5,000 to 50,000.
  • the component (A) may be 1 to 15% by weight, preferably 1 to 8% by weight, more preferably 1.5 to 7% by weight when the total amount of the liquid crystal aligning agent is 100% by weight.
  • the component (B) in the present invention is at least one compound selected from the group consisting of polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, and polycaprolactone polyols.
  • polyether polyol used as the component (B) of the present invention for example, ethylene oxide, propylene oxide, ethylene oxide and propylene oxide obtained by using ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol and the like as an initiator.
  • examples thereof include a mixture and a ring-opening polymer such as tetrahydrofuran.
  • the polyester polyol used as the component (B) of the present invention is an ester formation such as polyhydric alcohol and polycarboxylic acid having an amount less than the stoichiometric amount of the polyhydric alcohol or its ester, anhydride, halide, etc. Examples thereof include those obtained by direct esterification reaction and / or transesterification reaction with a functional derivative.
  • polyhydric alcohol examples include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 2-butyl-2-ethyl-1,3-propane.
  • polyvalent carboxylic acid or its ester-forming derivative examples include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, and 2-methylsuccinic acid.
  • Acid 2-methyladipic acid, 3-methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid, 3,7-dimethyldecanedioic acid, hydrogenated dimer acid
  • Aliphatic dicarboxylic acids such as dimer acid; aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid; 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,2 -Cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicar Cycloaliphatic dicarboxylic acids such as acid, 1,4-dicarboxylic methylenecyclohexane, nadic acid, methyl nadic acid; polyvalent
  • polycarbonate polyol used as the component (B) of the present invention examples include compounds obtained by polycondensation reaction between a normal polyol component and a carbonylating agent.
  • polyol component examples include diols and polyhydric alcohols such as trivalent or higher alcohols.
  • diol examples include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, , 9-nonanediol, linear diol such as 1,10-decanediol; 2-methyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1 , 6-hexanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2,2,4 -Branched diols such as trimethyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,
  • diols can be used alone or in combination of two or more.
  • trihydric or higher alcohols include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolpropane dimer, pentaerythritol, and the like.
  • carbonylating agent those known per se can be used, and specific examples thereof include alkylene carbonate, dialkyl carbonate, diallyl carbonate, phosgene and the like. It can be used in combination of more than one species.
  • polycaprolactone polyol used as the component (B) of the present invention examples include ring-opening polymerization products of caprolactone such as polycaprolactone diol.
  • the number average molecular weight of the component (B) compound is 300 to 10,000, preferably 300 to 6000, more preferably 300 to 4000, and still more preferably 300. ⁇ 3000, most preferably 300 ⁇ 2000.
  • the component (B) is at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (CL).
  • CL formula (CL)
  • the liquid crystal aligning film excellent in adhesiveness and liquid crystal aligning property can be formed also at the time of low-temperature baking.
  • Each R is independently a divalent aliphatic hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a divalent alicyclic structure; k is a number determined so that the number average molecular weight of the compound of the formula (CL) is 300 to 10,000. ]
  • a more preferable value of k is a number determined such that the number average molecular weight of the compound of the formula (CL) is 300 to 6000, more preferably a number determined so as to be 300 to 4000, 300 -3000 is more preferred. Most preferably, it is 300-2000.
  • the number average molecular weight of (CL) is a polystyrene equivalent number average molecular weight measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.
  • R preferably has 1 to 12 carbon atoms.
  • a divalent aliphatic hydrocarbon group such as —, —CH 2 C (CH 3 ) H (CH 2 ) 6 —, etc., and a hydrocarbon group having a divalent alicyclic structure represented by the following formula (a) Etc.
  • m is 3 to 12, and preferably 5 to 9.
  • R ' is a single bond or an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • alkanediyl group that is R ′ in the above formula (a) include —CH 2 —, — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 3 —, —CH 2 —CH (CH 3 ) —. .
  • R Preferable specific examples of R include — (CH 2 ) 6 —, — (CH 2 ) 9 —, —CH 2 C (CH 3 ) H (CH 2 ) 6 — and the like. Two or more types of R may be contained in one molecule of the compound represented by the formula (CL).
  • the blending amount of component (B) (the total amount when blending two or more) is 0.5 to 50 parts by weight, preferably 100 parts by weight of component (A), preferably The amount is 1 to 50 parts by weight, more preferably 1 to 40 parts by weight.
  • the liquid crystal aligning agent of this application contains an organic solvent as (C) component.
  • An organic solvent will not be specifically limited if it has the characteristic to melt
  • the organic solvent is preferably a solvent that is suitable for a low-temperature baking process.
  • organic solvent of the component (C) of the present application examples include, but are not limited to, solvents belonging to the following groups A and B. One or more of these may be used, or a combination thereof may be used.
  • Solvents belonging to Group A are shown below when it is desired to increase the solubility of the above-mentioned polyimide, polyamic acid, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, and a polymer of a monomer having a polymerizable unsaturated bond. It is preferable to use such a solvent (also referred to as Group A).
  • N-methyl-2-pyrrolidone a compound represented by the following formula (NP)
  • NP a compound represented by the following (NAm)
  • NAm a compound represented by the following (NAm)
  • ⁇ -butyrolactone a compound represented by the following (NAm)
  • ⁇ -valerolactone 1,3-dimethyl-2-imidazolid It is at least one solvent selected from the group consisting of non.
  • R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 2 to 5 carbon atoms or a monovalent group having “—O—” between carbon-carbon bonds in the hydrocarbon group.
  • R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or “—O—” between carbon-carbon bonds of the hydrocarbon group. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring structure.
  • R 4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • NP Specific examples of the compound represented by the formula (NP) include, for example, N-ethyl-2-pyrrolidone, N- (n-propyl) -2-pyrrolidone, N-isopropyl-2-pyrrolidone, N- (n- Butyl) -2-pyrrolidone, N- (t-butyl) -2-pyrrolidone, N- (n-pentyl) -2-pyrrolidone, N-methoxypropyl-2-pyrrolidone, N-ethoxyethyl-2-pyrrolidone, N -Methoxybutyl-2-pyrrolidone and the like.
  • NAm Specific examples of the compound represented by the above formula (NAm) include, for example, 3-butoxy-N, N-dimethylpropanamide, 3-methoxy-N, N-dimethylpropanamide, 3-hexyloxy-N, N— Examples thereof include dimethylpropanamide, isopropoxy-N-isopropyl-propionamide, n-butoxy-N-isopropyl-propionamide and the like.
  • at least one compound selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone is more preferable.
  • the liquid crystal aligning agent according to the present invention can improve the applicability of the liquid crystal aligning agent to the substrate even at low temperature firing, and increases the drying speed of the liquid crystal aligning agent.
  • Formula (Sol-2) solvent represented by the following formula (a), methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, 1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pen Tanol, 2-methyl-1-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-ethyl-1-hexanol , Cyclohexanol, 1-methylcyclohexanol, 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexa , Dipropyl ether, dibutyl ether, dihexa
  • Ys 7 and Ys 8 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms. And monovalent alicyclic hydrocarbon groups and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms. More preferred is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Xs 1 is an oxygen atom or —COO—.
  • Xs 2 is a single bond or a carbonyl group
  • Rs 7 is an alkanediyl group having 2 to 4 carbon atoms
  • the alkanediyl group of R S 7 may be linear or branched.
  • ns 1 is an integer of 1 to 3
  • ns 1 is 2 or 3
  • a plurality of Rs 7 may be the same or different, and preferably 1 or 2.
  • Zs 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkanediyl group, such as a methylene group, an ethylene group, a 1,3-propanediyl group, or a 1,4-butanediyl group.
  • Etc. Ys 9 and Ys 10 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms.
  • monovalent alicyclic hydrocarbon groups and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms More preferred is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. ].
  • R 1 and R 2 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. However, R 1 + R 2 is an integer greater than 3. )
  • the solvent represented by the formula (Sol-1) include, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol monobutyl ether ( Butyl cellosolve), ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether Ether acetate, di Tylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether
  • Preferred examples of formulas (Sol-1) to (Sol-2) include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol monobutyl ether (Butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene Recall dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol diacetate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate.
  • diisobutyl carbinol can be mentioned.
  • the B group is preferably 5 to 95% by mass or less based on the total amount of the solvent contained in the liquid crystal aligning agent.
  • the following is more preferable, and further preferably 30 to 80% by mass or less.
  • the A group is preferably 5 to 95% by mass or less, more preferably 20 to 95% by mass or more preferably 20 to 70% by mass or less of the total amount of the solvent contained in the liquid crystal aligning agent.
  • liquid crystal aligning agent of the present application may optionally contain components other than the components (A) to (C) described above.
  • ⁇ Crosslinkable compound Compounds having an epoxy group, an isocyanate group, an oxetane group, or a cyclocarbonate group described in paragraphs [0109] to [0113] of International Publication WO2016 / 047771 as components other than the components (A) to (C), Or a compound having a block isocyanate group in addition to a compound having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group, a hydroxyalkyl group and a lower alkoxyalkyl group (these are also collectively referred to as other crosslinkable compounds). .) Can be used.
  • Examples of the compound having a blocked isocyanate group include the following formulas (bl-1) to (bl-3).
  • the content of other crosslinkable compounds is preferably 0.1 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all polymer components.
  • the amount is preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component. More preferred is 1 to 50 parts by mass.
  • the liquid crystal aligning agent of this invention can use the compound which improves the uniformity of the film thickness of a liquid crystal aligning film at the time of apply
  • the compound that improves the film thickness uniformity and surface smoothness of the liquid crystal alignment film include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants. Specific examples of these include surfactants described in paragraph [0117] of International Publication No. WO2016 / 047771.
  • the amount of the surfactant used is preferably 0.01 to 2 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of all the polymer components contained in the liquid crystal aligning agent.
  • the liquid crystal aligning agent is disclosed in International Publication No. WO2011 / 132751 (published 2011.10.27) on pages 69 to 73 as a compound that promotes charge transfer in the liquid crystal alignment film and promotes charge release of the device.
  • Nitrogen-containing heterocyclic amine compounds represented by the formulas [M1] to [M156] can also be added.
  • the amine compound may be added directly to the liquid crystal aligning agent, but it is preferable to add the amine compound after forming a solution having a concentration of 0.1 to 10% by mass, preferably 1 to 7% by mass.
  • the solvent is not particularly limited as long as the specific polymer (A) is dissolved.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention includes, in addition to the above-mentioned poor solvent, crosslinkable compound, resin film or compound that improves the film thickness uniformity and surface smoothness of the liquid crystal aligning film, and a compound that promotes charge removal.
  • An imidization accelerator or the like for the purpose may be added.
  • the liquid crystal aligning agent of the present application has a form of a solution containing the above-mentioned components (A) to (C).
  • the liquid crystal aligning agent used in the present invention has a form of a solution in which a polymer having a specific structure is dissolved in an organic solvent.
  • the concentration of the polymer of the liquid crystal aligning agent used in the present invention can be appropriately changed by setting the thickness of the coating film to be formed, but it is 1% by weight or more from the viewpoint of forming a uniform and defect-free coating film. It is preferable to be 10% by weight or less from the viewpoint of storage stability of the solution.
  • the liquid crystal aligning agent of this application changes suitably solid content concentration (ratio which the total weight of components other than (C) component of a liquid crystal aligning agent accounts to the total weight of a liquid crystal aligning agent) by the setting of the thickness of the coating film to form.
  • solid content concentration ratio which the total weight of components other than (C) component of a liquid crystal aligning agent accounts to the total weight of a liquid crystal aligning agent
  • it is preferably 1% by weight or more from the viewpoint of forming a uniform and defect-free coating film, and preferably 10% by weight or less from the viewpoint of storage stability of the solution.
  • the particularly preferable solid content concentration range varies depending on the method of applying the liquid crystal aligning agent to the substrate.
  • the polymer concentration is particularly preferably in the range of 1.5 to 4.5% by weight.
  • the solid content concentration is in the range of 3 to 9% by weight, and thereby the solution viscosity is in the range of 12 to 50 mPa ⁇ s.
  • the solid content concentration is particularly preferably in the range of 1 to 5% by weight, and thereby the solution viscosity is preferably in the range of 3 to 15 mPa ⁇ s.
  • liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal aligning agent of the present invention.
  • the step of applying the liquid crystal aligning agent of the present invention onto a substrate to form a coating film, and the coating film is not in contact with the liquid crystal layer or the liquid crystal layer there is provided a method for producing a liquid crystal alignment film, comprising a step of irradiating the coating film with light in contact.
  • liquid crystal display device comprising the liquid crystal alignment film according to the present invention or the liquid crystal alignment film obtained by the production method of the present invention. Details are shown below.
  • the liquid crystal display element which concerns on this invention comprises the liquid crystal aligning film formed using the said liquid crystal aligning agent.
  • the operation mode of the liquid crystal display element according to the present invention is not particularly limited. For example, a TN (Twisted Nematic) type, STN type, vertical alignment type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), in-plane switching type. (IPS type), FFS (Fringe Field Switching) type, optical compensation bend type (OCB type) and the like can be applied.
  • the liquid crystal display element according to the present invention can be manufactured, for example, by processes including the following processes (1-1) to (1-3).
  • step (1-1) the substrate to be used varies depending on the desired operation mode.
  • step (1-2) and step (1-3) are common to each operation mode.
  • Step (1-1): Formation of coating film First, the liquid crystal aligning agent of this invention is apply
  • liquid crystal aligning agent prepared in (1) is preferably applied by an offset printing method, a spin coating method, a roll coater method or an ink jet printing method.
  • the substrate for example, glass such as float glass or soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, poly (cycloaliphatic olefin) can be used.
  • a NESA film (registered trademark of US PPG) made of tin oxide (SnO 2 ), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ), etc. Can be used.
  • a method of forming a pattern by photo-etching a method of using a mask having a desired pattern when forming a transparent conductive film; And so on.
  • a functional silane compound or a functional titanium compound is formed on the surface of the substrate surface on which the coating film is formed. It is also possible to perform a pretreatment to apply the above in advance.
  • preheating is preferably performed for the purpose of preventing dripping of the applied liquid crystal aligning agent.
  • the prebake temperature is preferably 30 to 200 ° C., more preferably 40 to 150 ° C., and particularly preferably 40 to 100 ° C.
  • the prebake time is preferably 0.25 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 5 minutes.
  • a baking (post-baking) process is implemented for the purpose of removing a solvent completely and heat imidating the amic acid structure which exists in a polymer as needed.
  • the firing temperature (post-bake temperature) at this time is preferably 80 to 300 ° C., more preferably 120 to 250 ° C.
  • the post-bake time is preferably 5 to 200 minutes, more preferably 10 to 100 minutes.
  • the thickness of the film thus formed is preferably 0.001 to 1 ⁇ m, more preferably 0.005 to 0.5 ⁇ m.
  • an electrode forming surface of a substrate provided with an electrode made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb shape, and a counter substrate provided with no electrode A liquid crystal aligning agent is apply
  • the coating method, the heating conditions after coating, the patterning method for the transparent conductive film or the metal film, the pretreatment of the substrate, and the preferred film thickness of the coating film to be formed The same as (1-1A).
  • the metal film for example, a film made of a metal such as chromium can be used.
  • a treatment for imparting liquid crystal alignment ability to the coating film formed in the step (1-1) is performed.
  • the orientation ability of a liquid crystal molecule is provided to a coating film, and it becomes a liquid crystal aligning film.
  • the alignment ability imparting treatment include a rubbing treatment in which a coating film is rubbed in a fixed direction with a roll wound with a cloth made of fibers such as nylon, rayon, and cotton, and photo-alignment in which the coating film is irradiated with polarized or non-polarized radiation. Processing.
  • the coating film formed in the above step (1-1) can be used as it is as a liquid crystal alignment film. May be.
  • ultraviolet rays and visible rays including light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used as the radiation applied to the coating film.
  • the radiation When the radiation is polarized light, it may be linearly polarized light or partially polarized light.
  • irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, an oblique direction, or a combination thereof.
  • the direction of irradiation is an oblique direction.
  • a light source to be used for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used.
  • Ultraviolet rays in a preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter or a diffraction grating.
  • the radiation dose is preferably 10 to 5,000 mJ / cm 2 , more preferably 30 to 2,000 mJ / cm 2.
  • the light irradiation on the coating film may be performed while heating the coating film in order to increase the reactivity.
  • the temperature at the time of heating is usually 30 to 250 ° C, preferably 40 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C.
  • the light irradiation film obtained in the above step can be used as a liquid crystal alignment film as it is. Also good.
  • the firing temperature at this time is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 120 to 250 ° C.
  • the firing time is preferably 5 to 200 minutes, more preferably 10 to 100 minutes.
  • the photo-alignment process here corresponds to a light irradiation process in a state where it is not in contact with the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal alignment film after the rubbing treatment is further subjected to a process for changing the pretilt angle of a part of the liquid crystal alignment film by irradiating a part of the liquid crystal alignment film with ultraviolet rays or a surface of the liquid crystal alignment film.
  • a resist film is formed on the part, and a rubbing process is performed in a direction different from the previous rubbing process, followed by a process of removing the resist film, so that the liquid crystal alignment film has different liquid crystal alignment capabilities for each region. .
  • a liquid crystal alignment film suitable for a VA liquid crystal display element can also be suitably used for a PSA (Polymer Sustained Alignment) type liquid crystal display element.
  • Step (1-3): Construction of liquid crystal cell (1-3A) Two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed as described above are prepared, and a liquid crystal cell is manufactured by disposing a liquid crystal between the two substrates disposed to face each other.
  • the first method is a conventionally known method. First, two substrates are arranged opposite to each other through a gap (cell gap) so that the respective liquid crystal alignment films are opposed to each other, and the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealant, and the substrate surface and the sealant are bonded.
  • a liquid crystal cell is manufactured by injecting and filling the liquid crystal into the cell gap partitioned by the step of sealing the injection hole.
  • the second method is a method called an ODF (One Drop Fill) method.
  • ODF One Drop Fill
  • an ultraviolet light curable sealant is applied to a predetermined location on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed, and liquid crystal is dropped at predetermined locations on the liquid crystal alignment film surface.
  • the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment films face each other and the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate, and then the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light to cure the sealant, thereby manufacturing a liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell produced as described above is further heated to a temperature at which the liquid crystal used takes an isotropic phase and then gradually cooled to room temperature. It is desirable to remove.
  • sealant for example, an epoxy resin containing a curing agent and aluminum oxide spheres as a spacer can be used.
  • liquid crystal examples include nematic liquid crystal and smectic liquid crystal.
  • nematic liquid crystal is preferable.
  • Cyclohexane liquid crystals, pyrimidine liquid crystals, dioxane liquid crystals, bicyclooctane liquid crystals, cubane liquid crystals, and the like can be used.
  • cholesteric liquid crystals such as cholestyl chloride, cholesteryl nonate and cholesteryl carbonate; chiral agents such as those sold under the trade names “C-15” and “CB-15” (manufactured by Merck)
  • a ferroelectric liquid crystal such as p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate may be added and used.
  • the liquid crystal can also contain additional anisotropic dyes.
  • the term “dye” can mean a substance capable of intensively absorbing or deforming light in the visible light region, for example, at least partly or entirely within the wavelength range of 400 nm to 700 nm.
  • isotropic dye may mean a substance capable of anisotropic absorption of light in at least a part or the entire range of the visible light region.
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ The color sensation of the liquid crystal cell can be adjusted through the use of the dye as described above. ⁇
  • the type of anisotropic dye is not particularly limited, and for example, black dye or color dye can be used.
  • the ratio of the anisotropic dye to the liquid crystal is appropriately selected within a range that does not impair the intended physical properties. However, the above ratio can be changed to an appropriate range if necessary.
  • a liquid crystal cell is constructed in the same manner as in the above (1-3A) except that a photopolymerizable compound is injected or dropped together with liquid crystal. Thereafter, the liquid crystal cell is irradiated with light while a voltage is applied between the conductive films of the pair of substrates.
  • the voltage applied here can be, for example, 5 to 50 V direct current or alternating current.
  • the light to be irradiated for example, ultraviolet rays including visible light having a wavelength of 150 to 800 nm and visible light can be used, but ultraviolet rays including light having a wavelength of 300 to 400 nm are preferable.
  • a light source of irradiation light for example, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used.
  • the ultraviolet rays in the above preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter diffraction grating.
  • the irradiation dose of light preferably less than 100 mJ / cm 2 or more 20,000mJ / cm 2, more preferably 100 ⁇ 10,000mJ / cm 2.
  • the light irradiation to the liquid crystal cell may be performed in a state where the liquid crystal is driven by applying a voltage, or may be performed in a state where a low voltage is applied so as not to drive the liquid crystal.
  • the applied voltage can be, for example, 0.1 to 30 V direct current or alternating current.
  • the description of (1-3B) above can be applied to the conditions of light to be irradiated.
  • the light irradiation process here corresponds to a light irradiation process in a state of contact with the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal display element according to the present invention can be obtained by attaching a polarizing plate to the outer surface of the liquid crystal cell.
  • a polarizing plate to be bonded to the outer surface of the liquid crystal cell a polarizing film or an H film itself in which a polarizing film called an “H film” in which iodine is absorbed while stretching and aligning polyvinyl alcohol is sandwiched between cellulose acetate protective films
  • the polarizing plate which consists of can be mentioned.
  • the liquid crystal display device can be effectively applied to various devices, such as watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones. It can be used in various display devices such as various monitors, liquid crystal televisions, and information displays.
  • liquid crystal aligning agent of the present invention As described above, by using the liquid crystal aligning agent of the present invention, a liquid crystal aligning film having good adhesion can be obtained even when low-temperature baking is performed.
  • B1 3,5-Diaminobenzoic acid
  • B2 2,4-Diamino-N, N-diallylaniline
  • C1 p-phenylenediamine
  • C2 m-phenylenediamine
  • C3 1,5-bis (4-aminophenoxy) pentane
  • C4 1,3-bis (4-aminophenethyl) urea
  • C5 4- (2- (methylamino ) Ethyl) aniline
  • C6 Compound represented by the above formula [Y-159]
  • C7 1,2-bis (4-aminophenoxy) ethane
  • C8 4,4′-diaminodiphenylmethane
  • DA-NA6 4,4 '-Diaminodiphenylamine
  • DA-NA7 Bis (4-aminophenyl) -N-methylamine
  • K1 TM-BIP-A (methylol compound, manufactured by Asahi Organic Materials Co., Ltd.)
  • K2 1,3-bis (N, N-diglycidylaminomethyl) cyclohexane (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.)
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • NEP N-ethyl-2-pyrrolidone
  • ⁇ -BL GBL
  • DMI 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone
  • PGME propylene glycol monomethyl ether
  • ECS ethylene Glycol monoethyl ether
  • BCS Ethylene glycol monobutyl ether
  • PB Propylene glycol monobutyl ether
  • EC Diethylene glycol monoethyl ether EEP: Ethyl-3-ethoxypropionate
  • DADE Diethylene glycol diethyl ether
  • DME Dipropylene glycol dimethyl ether
  • DME Diethylene glycol dimethyl ether
  • DPM Di Propylene glycol monomethyl ether
  • the molecular weights of the polyimide precursor and polyimide are as follows: normal temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (GPC-101) (manufactured by Showa Denko KK), column (Shodex R KD-803, Shodex R KD-805) (Showa Denko KK) And manufactured as follows.
  • GPC normal temperature gel permeation chromatography
  • the imidation rate is determined based on protons derived from structures that do not change before and after imidation as reference protons, and the peak integrated value of these protons and proton peaks derived from NH groups of amic acid appearing in the vicinity of 9.5 to 10.0 ppm. It calculated
  • Imidization rate (%) (1 ⁇ ⁇ x / y) ⁇ 100
  • x is a proton peak integrated value derived from NH group of amic acid
  • y is a peak integrated value of reference proton
  • is one NH group proton of amic acid in the case of polyamic acid (imidation rate is 0%) Is the number ratio of the reference proton to.
  • Table 1 shows the polyimide polymers obtained in Synthesis Examples 1 to 11 as described above.
  • the number average molecular weight and the weight average molecular weight of the polyimide powders of Synthesis Examples 4 to 11 are shown in Table 2, respectively.
  • This polyamic acid ester solution was put into 550 g of methanol, and the precipitated solid was recovered. The solid was washed several times with methanol and dried under reduced pressure at 100 ° C. to obtain a polyamic acid ester powder (14).
  • the number average molecular weight of this polyamic acid ester was 16,478, and the weight average molecular weight was 39,754.
  • Table 3 shows the polyimide polymers obtained in Synthesis Examples 12 to 17 as described above.
  • NMP was added to 50 g of this polyamic acid solution to dilute to 5% by mass, pyridine (8.0 g) and acetic anhydride (17.2 g) were further added as an imidization catalyst, and the mixture was reacted at 40 ° C. for 3 hours.
  • This solution was put into 600 ml of methanol, and the resulting precipitate was separated by filtration and dried to obtain white polyimide powder (18).
  • the imidation ratio of this polyimide was 83%, the number average molecular weight was 9,834 and the weight average molecular weight was 21,659.
  • Table 4 shows the polyimide polymers obtained in Synthesis Examples 18 and 19 as described above.
  • liquid crystal aligning agent In the following Examples and Comparative Examples, a liquid crystal aligning agent is prepared, and the obtained liquid crystal aligning agent is used for each of the following “production of liquid crystal display element”, “evaluation of liquid crystal alignment”, “liquid crystal alignment”. Evaluation was performed according to each procedure of "Evaluation of film adhesion” or "Peel test”.
  • ITO substrate with a liquid crystal alignment film having a film thickness of 100 nm Two ITO substrates with the obtained liquid crystal alignment film were prepared, and a 6 ⁇ m spacer was applied to the liquid crystal alignment film surface of one of the substrates.
  • the periphery was applied with a sealing agent (XN-1500T manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.). Thereafter, the liquid crystal composition (LC-V1) is dropped onto the liquid crystal alignment film surface of the substrate by an ODF (One Drop Filling) method, and then bonded so that the liquid crystal alignment film interface of the other substrate faces. Then, the sealing agent was cured to obtain a vertical alignment type liquid crystal display element. The obtained liquid crystal display element was heated at 110 ° C. for 1 hour and allowed to stand at room temperature overnight before being used for each evaluation.
  • a sealing agent XN-1500T manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.
  • the pressure-filtered liquid crystal aligning agent is spin-coated on the substrate, and heat-treated on a hot plate at 80 ° C. for 2 minutes and in a heat-circulating clean oven at 230 ° C. for 30 minutes. A 100 nm coated substrate was obtained.
  • the coated substrate is rubbed with a rayon cloth (YA-20R manufactured by Yoshikawa Chemical Industries) (roller diameter: 120 nm, roller rotation speed: 1000 rpm, moving speed: 20 mm / sec, indentation length: 0.4 mm), and then into pure water.
  • the substrate was cleaned by ultrasonic treatment for 1 minute, water droplets were removed by air blow, and then dried at 80 ° C. for 15 minutes to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film.
  • a sealing agent is printed on the substrate, and the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment film faces and the alignment direction is 0 °, The sealant was cured.
  • liquid crystal composition (LC-I1) was injected by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain an FFS type liquid crystal display element.
  • the obtained liquid crystal display element was heated at 110 ° C. for 1 hour and allowed to stand at room temperature overnight before being used for each evaluation.
  • the pressure-filtered liquid crystal aligning agent is spin-coated on the substrate, and heat-treated on a hot plate at 80 ° C. for 2 minutes and in a heat-circulating clean oven at 230 ° C. for 30 minutes.
  • a 100 nm coated substrate was obtained.
  • the coated film surface of this coated film substrate was irradiated with 800 mJ / cm 2 of 254 nm linearly polarized ultraviolet light having an extinction ratio of 26: 1 through a polarizing plate.
  • This substrate was heat-treated at 230 ° C. for 30 minutes in a thermal circulation clean oven to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film.
  • liquid crystal (LC-I2) was injected by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain an FFS type liquid crystal display element. Thereafter, the obtained liquid crystal display element was heated at 110 ° C. for 1 hour and allowed to stand at room temperature overnight before being used for each evaluation.
  • liquid crystal aligning agents (V-1) to (V-6), (V-14) to (V-17), (I-7) to (I-13) obtained in Examples and Comparative Examples.
  • the liquid crystal aligning agents (R-V1) to (R-V2) and (R-I3) to (R-I5) were filtered under pressure through a membrane filter having a pore diameter of 1 ⁇ m.
  • the liquid crystal aligning agent was applied on a 100 ⁇ 100 mm glass substrate with an ITO electrode (vertical: 100 mm, horizontal: 100 mm, thickness: 0.7 mm) washed with pure water and IPA (isopropyl alcohol), and then on a hot plate.
  • this test sample board is fixed from the upper part of the center of the board after fixing the edge part of the upper and lower boards with the desktop precision universal testing machine (AGS-X 500N) (manufactured by Shimadzu Corporation).
  • AGS-X 500N desktop precision universal testing machine
  • the pressure (N) during peeling, that is, the peeling pressure (N) was measured.
  • Evaluation shows that the larger the value of the peeling stress (N), the better the adhesion with the sealing agent and the base substrate.
  • Tables 5 and 6 show the values of peel stress (N) as evaluation results of the adhesion of the liquid crystal alignment film.
  • a 30-um bead spacer was applied to one of the substrates, and a sealing agent (723 K1 manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) was printed on the liquid crystal alignment film of the other substrate, and these substrates were bonded to overlap each other. At that time, the amount of the sealing agent was adjusted so that the area of the sealing agent after bonding was 50 ⁇ 10 mm. After the two bonded substrates were fixed with a clip, ultraviolet light was irradiated at 3 J / cm 2 , and then heat cured at 120 ° C. for 1 hour to prepare a test sample substrate for this evaluation.
  • test sample substrate is fixed with the table top precision universal testing machine (AGS-X 500N) (manufactured by Shimadzu Corporation), and the stress (N / 25 mm), that is, peel strength (N / 25 mm) was measured.
  • AGS-X 500N table top precision universal testing machine
  • NEP (22.7 g) and BCS (20.8 g) are added to the polyamic acid solution (1) (7.43 g) having a resin solid content concentration of 25% by mass obtained in Synthesis Example 1, and the mixture is added at 50 ° C. for 5 hours. Stir. Thereafter, C-M1 (0.56 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-1).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of a liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 3 A peel test was performed using the liquid crystal aligning agent obtained by the method of Example 2.
  • Example 4 NMP (35.4 g) and BCS (24.2 g) were added to the polyimide powder (3) (2.33 g) obtained in Synthesis Example 3, and dissolved by stirring at 70 ° C. for 24 hours. Thereafter, C-M1 (0.47 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-3).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 5 A peel test was conducted using the liquid crystal aligning agent (V-3) obtained by the method of Example 4.
  • NEP (32.8 g) and PB (18.2 g) were added to the polyimide powder (3) (1.86 g) obtained in Synthesis Example 3, and dissolved by stirring at 70 ° C. for 24 hours. Thereafter, C-M1 (0.09 g) was added to this solution, followed by stirring at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-4).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 7 ⁇ -BL (6.40 g) and PGME (42.5 g) were added to the polyimide powder (3) (1.65 g) obtained in Synthesis Example 3, and dissolved by stirring at 70 ° C. for 24 hours. Thereafter, C-M1 (0.08 g) and K1 (0.08 g) were added to this solution, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-5).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation. Using the obtained liquid crystal aligning agent (V-5), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • NEP (34.0 g), BCS (12.4 g) and PB (14.6 g) are added to the polyimide powder (4) (2.55 g) obtained in Synthesis Example 4, and the mixture is stirred at 70 ° C. for 24 hours. Dissolved. Thereafter, C-M1 (0.08 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-6).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 9 Using the liquid crystal aligning agent (V-6) obtained by the method of Example 8, a peel test was conducted.
  • Example 10 ⁇ Example 10> GBL (6.00 g), DMI (6.00 g), and EEP (8.00 g) were added to the polyamic acid solution (12) (20.0 g) having a resin solid content concentration of 10% by mass obtained in Synthesis Example 12. In addition, the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. Thereafter, C-M1 (0.60 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-7). This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation. Using the obtained liquid crystal aligning agent (I-7), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 11 GBL (12.0 g) and DEDE (8.00 g) were added to the polyamic acid solution (13) (20.0 g) having a resin solid content concentration of 10% by mass obtained in Synthesis Example 13, and stirred at 50 ° C. for 5 hours. did. Thereafter, C-M1 (0.40 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-8).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 12 ⁇ Example 12> GBL (30.0 g) and DME (8.00 g) were added to the polyamic acid ester powder (14) (2.0 g) obtained in Synthesis Example 14, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. Thereafter, C-M1 (0.20 g) was added to this solution, followed by stirring at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-9).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 13 ⁇ Example 13> GBL (12.0 g) and DEME (8.00 g) were added to the polyamic acid solution (15) (20.0 g) having a resin solid content concentration of 10% by mass obtained in Synthesis Example 15, and stirred at 50 ° C. for 5 hours. did. Thereafter, C-M1 (0.20 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-10). This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation. Using the obtained liquid crystal aligning agent (I-10), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 14 GBL (12.0 g) and DEME (8.00 g) were added to the polyamic acid solution (16) (20.0 g) having a resin solid content concentration of 10% by mass obtained in Synthesis Example 16, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. did. Thereafter, C-M1 (0.10 g) was added to this solution, followed by stirring at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-11). This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation. Using the obtained liquid crystal aligning agent (I-11), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 15 GBL (16.0 g) and DPM (4.00 g) were added to the polyamic acid solution (17) (20.0 g) having a resin solid content concentration of 10% by mass obtained in Synthesis Example 17, and stirred at 50 ° C. for 5 hours. did. Thereafter, C-M1 (0.10 g) was added to this solution, followed by stirring at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-12).
  • This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation.
  • production of a liquid crystal display element evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 16 GBL (16.0 g) and DPM (4.00 g) were added to the polyamic acid solution (17) (20.0 g) having a resin solid content concentration of 10% by mass obtained in Synthesis Example 17, and stirred at 50 ° C. for 5 hours. did. Thereafter, C-M1 (0.10 g) and K1 (0.10 g) were added to this solution, followed by stirring at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (I-13). This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation. Using the obtained liquid crystal aligning agent (I-13), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Liquid crystal aligning agents (V-14) to (V-17) were obtained in the same manner as in Example 4 except that the adhesive compounds were (C-M2) to (C-M5). This liquid crystal aligning agent was confirmed to be a uniform solution without any abnormality such as turbidity and precipitation. Using the obtained liquid crystal aligning agents (V-14) to (V-17), production of liquid crystal display elements, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 21 A liquid crystal aligning agent (V-18) was obtained in the same manner as in Example 7 except that the other adhesive compound was changed to K2. Abnormalities such as turbidity and precipitation were not observed in the liquid crystal aligning agent, and it was confirmed that the liquid crystal aligning agent was a uniform solution. Using the obtained liquid crystal aligning agent (V-18), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 22 A liquid crystal aligning agent (V-19) was obtained in the same manner as in Example 16 except that the other adhesive compound was changed to K2. Abnormalities such as turbidity and precipitation were not observed in the liquid crystal aligning agent, and it was confirmed that the liquid crystal aligning agent was a uniform solution. Using the obtained liquid crystal aligning agent (V-19), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • Example 23 3.00 g of the polyimide powder (18) obtained in Synthesis Example 18 was dissolved in GBL (34.50 g) by stirring at 50 ° C. for 20 hours at 50 ° C. Further, GBL (12.50 g) was added so that the polyimide concentration in the solution was 6% by mass, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. NMP, GBL, and BCS are added to the polyamic acid solution (19) (40.0 g) having a resin solid content concentration of 15% by mass obtained in Synthesis Example 19, polyamic acid is 6% by mass, NMP is 20% by mass, GBL was prepared at 59% by mass and BCS was prepared at 15% by mass.
  • NEP (22.7 g) and BCS (20.8 g) are added to the polyamic acid solution (1) (7.43 g) having a resin solid content concentration of 25% by mass obtained in Synthesis Example 1, and the mixture is added at 50 ° C. for 5 hours. Stir. Thereafter, K1 (0.18 g) was added to this solution and stirred at 25 ° C. for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (R-V2).
  • R-V2 liquid crystal aligning agent
  • a liquid crystal aligning agent (R-T1) was prepared in the same manner as in Example 23 except that C-M1 was not added. Using the obtained liquid crystal aligning agent (R-T1), production of a liquid crystal display element, evaluation of liquid crystal alignment, and evaluation of adhesion of the liquid crystal alignment film were performed.
  • the liquid crystal display element using the liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention has good liquid crystal alignment, and the liquid crystal alignment film also has the liquid crystal alignment of the comparative example. Compared to the liquid crystal alignment film obtained from the alignment agent, the results were high.
  • the liquid crystal display element using the liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent of this invention can be used suitably for the display element of various liquid crystal modes. These elements are also useful in liquid crystal displays for display purposes, and in light control windows and optical shutters for controlling transmission and blocking of light.

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Abstract

本発明は、以下の成分(A)、(B)及び(C)を含有する、液晶配向剤に関する: (A)ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体;(B)ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物;及び(C)有機溶媒。本発明による液晶配向剤は、低温焼成を行っても密着性が良好であり、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜を提供することができる。

Description

液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子
 本発明は、低温焼成を行っても密着性が良好となる液晶配向剤、及び該液晶配向剤から得られる液晶配向膜に関する。
 柔軟性を有する樹脂フイルムを基板として用いたフレキシブル液晶表示素子は、薄型且つ軽量であり、または折りたたんで収納・移動が可能であるなどの種々の利点を有しており、現在および近未来におけるデジタルコンテンツの視聴に適している。
 しかしながら、樹脂フイルムは耐熱性に乏しいため、液晶表示素子を構成する個々の要素、例えば液晶配向膜を製造するための低温プロセスが提案され、それに伴い低温焼成が可能な液晶配向膜材料が求められている(国際公開公報WO2012/121259(特許文献1))。
 また、樹脂フイルムはガラス基板に比べて一般的に外部からの衝撃に弱いため、配向膜と樹脂フイルム基板との密着性は高いことが要求されている。
 本発明者等によって、従来の架橋剤を含む液晶配向剤で検討した結果、低温焼成で得られる液晶配向膜は、密着性が著しく低下することが分かった。このため、低温焼成を行っても密着性が良好となる液晶配向剤及び液晶配向膜の開発が望まれている。
 液晶配向性を有する硬化膜の形成に適した組成物に関しては、例えば、国際公開公報WO2015/129890(特許文献2)などで報告されている。またポリカーボネートを必須成分とする液晶配向膜については、例えば、特開平11-119225号公報(特許文献3)に開示されている。しかしながら、これらでは、低温焼成を行っても密着性が良好となる液晶配向剤の提供という目的のためには十分とはいえない。
国際公開公報WO2012/121259号パンフレット 国際公開公報WO2015/129890号パンフレット 特開平11-119225号公報
 本発明者等は、従来の架橋剤を含む液晶配向剤で検討したところ、低温焼成で得られる液晶配向膜は、密着性が著しく低下することが分かった。そこで、本発明は、低温焼成を行っても密着性が良好となる液晶配向剤及び液晶配向膜を提供することを目的とする。
 本発明者らは、以下の<1>を要旨とする発明を見出した。
<1> (A) ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体;
 (B) ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物;及び
 (C) 有機溶媒
を含有する、液晶配向剤。
 本発明によれば、低温焼成を行っても密着性が良好となる液晶配向剤及び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から得られる液晶配向膜を用いた液晶表示素子は、様々な液晶モードの表示素子に、好適に用いることができる。そして、これらの素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイ、さらには、光の透過と遮断を制御する調光窓や光シャッターなどにおいても有用である。
 本発明の液晶配向剤は、前記した(A)成分、(B)成分及び(C)成分を含有することを特徴とする液晶配向剤である。
 以下、本発明の各構成要件につき詳述する。
<(A)成分: 特定重合体>
 本発明における(A)成分の特定重合体は、前記したように、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体である。
[ポリアミック酸]
 本発明に用いられるポリアミック酸は、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより得ることができる。
 <ジアミン>
 本発明のポリアミック酸の重合に用いられるジアミンは以下の式(1)で一般式化することが出来る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 
 上記式(1)のA1及びA2は、それぞれ独立して、水素原子又は、炭素数1~5のアルキル基、炭素数2~5のアルケニル基、炭素数2~5のアルキニル基であり、Yは2価の有機基である。液晶配向性の観点から、A1及びA2は水素原子、又はメチル基が好ましい。
 式(1)の好ましい態様として、前記ジアミンとして、下記式(DA-1)のジアミンを用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 
 上記式(DA-1)において、Yは下記式(Y-1)~(Y-171)で表される2価の有機基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 
 式(Y-87)中、Xは、硫黄原子、酸素原子又は-NH-であり、R及びRは、それぞれ独立に2価の有機基であり、R及びRのうち少なくとも一方は芳香環を有し、「-CO-X-」における少なくとも一方の結合手は芳香環に結合していて、好ましくは公開公報2015-135464の段落[0047]~[0048]に記載の式(b-1)~(b-42)に該当する化合物から、2つのアミノ基を除いた基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 
 式(Y-139)において、R1、R2はそれぞれ、エチレン基、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-N(CH)CO-である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 
 上記式中、nは、1~6の整数である。
 本発明において使用可能なジアミンの一つの好ましい態様としては、下記式[Sd―1]~式[Sd-4]で表される、側鎖にアルキル基、フッ素含有アルキル基を有するジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 
 式中、Aは、それぞれ独立して、炭素数1~22のアルキル基又は炭素数1~22のフッ素含有アルキル基を示す。
 本発明において使用可能なジアミンの別の一つの好ましい態様として、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-2,4’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル-3,3’-ジカルボン酸、下記の式[4a-1]~[4a-6]で示される構造のジアミンが挙げられる。上記ジアミンは、液晶配向膜の硬化速度を速める点で好ましく、後述する垂直配向性を付与するジアミンと併用することがより好ましい。これらのジアミンは、液晶配向剤に用いるジアミン成分全体に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%以上とすることが更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 
 本発明において使用可能なジアミンのさらに別の一つの好ましい態様として、下記の式[2a-1]~式[2a-9](式中、nはそれぞれ独立して、2~12の整数を示す)で示されるジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
 本発明において使用可能なジアミンのさらに別の一つの好ましい態様として、下記式(bs)で表される複素環を有するジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 上記式[bs]中、
 Xは、-O-、-NQ1-、-CONQ1-、-NQ1CO-、-CHO-、及び-OCO-からなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の有機基であり、Q1は水素原子又は炭素数1から3のアルキル基であり、
 Xは、単結合、又は炭素数1から20の脂肪族炭化水素基、非芳香族環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基からなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の有機基であり、
 Xは、単結合、又は-O-、-NQ2-、-CONQ2-、-NQ2CO-、-COO-、-OCO-、及び-O(CH)m-(mは1から5の整数である)からなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の有機基であり、
 Q2は、水素原子又は炭素数1から3のアルキル基であり、
 Xは窒素含有芳香族複素環であり、nは1から4の整数であり、好ましくは、国際公開公報WO2009/093707の段落[0036]~[0038]の表1~表3に記載の組合せである。
 本発明において使用可能なジアミンのさらに別の一つの好ましい態様として、下記式(PV-0)で示される光反応性基を有するジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 
 上記式(PV-0)中、Xは置換基を表し、下記式(2A)、又は下記式(2B)で示される構造の基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 
 上記式(2A)及び上記式(2B)中、Rは、水素原子、炭素原子数1~18のアルキル基(ただし、その任意の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。)、又は炭素原子数1~18のアルコキシ基(ただし、その任意の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。)を表す。A及びBは、それぞれ独立に、単結合又は下記式に示すいずれかの環構造を表す。ただし、環構造中の任意の水素原子は、炭素数1~10のアルコキシ基で置換されていてもよい。T~Tは、それぞれ独立に、単結合、エーテル、エステル、アミド又はケトン結合を表す。Sは単結合、又は炭素原子数1~10のアルキレン基を表す。
 垂直配向性を付与する場合においては、本発明において使用可能なジアミンとして、国際公開公報WO2013/125595の段落[0033]~[0042]に記載の式[2-1]~[2-31]で示されるジアミンなどを挙げることができ、これらのジアミンはジアミン成分全体に対して5モル%以上とすることが好ましく、10モル%以上とすることがより好ましく、20モル%以上とすることが更に好ましい。前記硬化速度を高める観点から、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましい。より好ましいジアミンは、下記式[2a-24]~[2a-33]から選ばれる少なくとも1種である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 
 前記式(2a-32)中、アミノ基の一つに対してオルト位である時、Rは、それぞれ独立して、-O-、-OCH-、-CHO-、-COOCH-及び-CHOCO-から選ばれる少なくとも1種の結合基を示し、2つのアミノ基に対してメタ位である時、Rは、上記で示した結合基の他、-CONH-、-NHCO-、及び-CH-から選ばれる少なくとも1種の結合基を示し、Rは、それぞれ独立して、炭素数1~22の直鎖状又は分岐状アルキル基、炭素数1~22の直鎖状又は分岐状アルコキシ基を示し、Cyは、4,4’-ビフェニルジイル基、4,4’-フェニルシクロヘキシル基、4,4’-ジシクロヘキシル基から選ばれる基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 
上記式中、Rは、-O-、または-CHO-を示し、Cy2は前記Cyと同義であり、Rは、それぞれ独立して、炭素数3~12の直鎖状又は分岐状アルキル基を示し、1,4-シクロヘキシレンのシス-トランス異性は、トランス異性体を示す。
 また、上記で挙げたジアミン以外に、4-(2-(メチルアミノ)エチル)アニリン、若しくは特開2010-97188号公報に記載のジアミンを使用することができる。
 上記光反応性ジアミンの中でも、光反応性等の観点からは、以下の化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 
 上記各式で例示された特に好ましいジアミン化合物のC2n+1部分において、nは0~18の整数を表す。
 <テトラカルボン酸二無水物>
 テトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。 これらの具体例としては、以下の[1]~[5]の群のものなどをそれぞれ挙げることができる。
[1] 脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物など;
[2] 脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば下記式(X1-1)~(X1-13)などの酸二無水物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 
 (式(X1-1)~(X1-4)において、RからR23はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基、又はフェニル基であり、同一でも異なってもよく、
 前記式中、Rは水素原子、又はメチル基であり、
 Xa、は下記式(Xa-1)~(Xa-7)で表される4価の有機基である);
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 
[3]1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3-オキサビシクロ[3.2.1]オクタン-2,4-ジオン-6-スピロ-3’-(テトラヒドロフラン-2’,5’-ジオン)、3,5,6-トリカルボキシ-2-カルボキシメチルノルボルナン-2:3,5:6-二無水物、4,9-ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン-3,5,8,10-テトラオンなど;
[4] 芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、下記式(Xb-1)~(Xb-10)で表される酸二無水物など、および
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 
[5] さらに、式(X1-44)~(X1-52)で表される酸二無水物、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 
 なお、上記テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
 <ポリアミック酸の製造方法>
 本発明に用いられるポリアミック酸は、公知の方法(例えば、国際公開公報WO2014/034792参照)により合成することができる。
 上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマーおよ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、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。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。
[ポリアミック酸エステル]
 本発明に用いられるポリアミック酸エステルは、下記のようにして得ることができる。
 <ポリアミック酸エステルの製造方法>
 本発明に用いられるポリアミック酸エステルは、(1)ポリアミック酸から合成する場合、(2)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エステルを合成する場合又は(3)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の、いずれかの公知の方法(例えば、国際公開公報WO2014/034792参照)で合成することができる。
 前記テトラカルボン酸ジエステルとしては、下記反応式(式中、Rは炭素数1~5のアルキル基であり、Aは前記テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基である。)に示すように前記テトラカルボン酸二無水物とROHで表される炭素数が1~5のアルコールとを反応させる公知の方法(例えば、国際公開公報2010/092989参照)で製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 
 本発明のテトラカルボン酸ジエステルにおいて、高分子量かつ低分散のポリアミック酸エステルを得る観点から、[5-p-1]で表される化合物が好ましい。
 テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとしては、例えば前記テトラカルボン酸ジアルキルエステルを塩素化する公知の方法(例えば、国際公開公報WO2010/092989号参照)により製造することができる。
 高分子量かつ低分散のポリアミック酸エステルを得る観点からは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとして、式[5-Cl](上記式(5-Cl)中、Aは、前記式(5)のAと同義である。)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 上記の反応に用いる溶媒は、ポリアミック酸エステルの溶解性の観点から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。
 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(2)又は上記(3)の合成法が特に好ましい。
[ポリイミド]
 本発明に用いられるポリイミドは、公知の方法(例えば国際公開公報WO2013/125595参照)で得ることができる。
 上記ポリイミドは、ポリアミック酸が有していたアミック酸構造もしくはポリアミック酸エステルが有していたアミック酸エステル構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸もしくはアミック酸エステル構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造もしくはアミック酸エステル構造とイミド環構造とが併存する部分イミド化物であってもよい。使用するポリイミドは、そのイミド化率が20%以上であることが好ましく、溶媒に対する溶解性を確保する観点から、90%以下であることが好ましく、60%以下であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造もしくはアミック酸エステル構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
<ポリオルガノシロキサン>
 本発明に係るポリオルガノシロキサンは、例えば加水分解性のシラン化合物を加水分解・縮合する、公知の方法(例えば国際公開公報WO2009/025386参照)により得ることができる。
 ポリオルガノシロキサンの合成に使用するシラン化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のアルコキシシラン化合物;3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(3-シクロヘキシルアミノ)プロピルトリメトキシシラン等の窒素・硫黄含有アルコキシシラン化合物;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、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等のエポキシ基含有シラン化合物;3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等の不飽和結合含有アルコキシシラン化合物;トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物などを挙げることができる。加水分解性シラン化合物は、これらのうちの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。なお、「(メタ)アクリロキシ」は、「アクリロキシ」及び「メタクリロキシ」を含む意味である。
 本発明のポリオルガノシロキサンにつき、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、100~50,000の範囲にあることが好ましく、200~10,000の範囲にあることがより好ましい。
 本発明のポリオルガノシロキサンにおいて、下記式(P-Si-Ep)で表される繰り返し単位を有するポリオルガノシロキサンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 
(式(P-Si-Ep)中、Xは下記式(X-1)または(X-2)(上記式中、「*」は結合手であることを示す。)を含むエポキシ基であり、Yは水酸基、炭素数1~10のアルコキシル基、炭素数1~20のアルキル基または炭素数6~20のアリール基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 
 本発明のポリオルガノシロキサンにおいて、液晶配向性基を有するカルボン酸としては、下記の桂皮酸誘導体(Cn-1)または(Cn-2)を用いることが本発明の効果を奏する点で望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 
<ポリエステル>
 本発明に用いられるポリエステルとしては、例えば、ジカルボン酸と、ジエポキシ化合物とを反応させることにより得ることができる。ここで、上記ジエポキシ化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのほか、特開2013-113937号公報に記載のジエポキシ化合物等が挙げられる。
 ポリエステルの合成反応に用いられるジエポキシ化合物とジカルボン酸化合物との使用割合は、ジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシ基1当量に対して、ジエポキシ化合物のエポキシ基が0.2当量~2当量が好ましく、0.3当量~1.2当量がより好ましい。
 ジカルボン酸とジエポキシ化合物との反応は、好ましくは有機溶媒の存在下で行う。使用する有機溶媒としては、例えばN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド等の非プロトン系極性溶媒;m-クレゾール、キシレノール、フェノール、ハロゲン化フェノール等のフェノール系溶媒などが挙げられる。
 こうして重合体(A)としてのポリエステルを含有する溶液を得ることができる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリエステルを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリエステルを精製した上で液晶配向剤の調製に供してもよい。ポリエステルの単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。
 以上のようにして得られるポリエステルは、GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、形成される液晶配向膜の液晶配向性を良好にするとともに、その液晶配向性の経時的安定性を確保するといった観点から、250~500,000であることが好ましく、500~100,000であることがより好ましく、1,000~50,000であることが更に好ましい。
<ポリアミド>
 本発明に用いられるポリアミドは、例えばジカルボン酸とジアミンとを反応させる方法などによって得ることができる。ここで、ジカルボン酸は、例えば塩化チオニル等の適当な塩素化剤を用いて酸クロリド化した後にジアミンとの反応に供することが好ましい。
 ポリアミドの合成に使用するジカルボン酸としては、特に制限されないが、例えばシュウ酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸などの脂肪族ジカルボン酸;シクロブタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式構造を有するジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-カルボニル二安息香酸、4-カルボキシ桂皮酸、p-フェニレンジアクリル酸等の芳香族環を有するジカルボン酸;などを挙げることができる。なお、ジカルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 本発明のポリアミドを合成する際に使用するジアミンとして、上記ポリイミド前駆体に用いられるジアミンを少なくとも一部に用いることにより、ポリアミドが得られる。なお、合成に際しては、必要に応じてその他のジアミンを併用してもよい。ジアミンは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 ポリアミドの合成反応に供されるジカルボン酸とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、ジカルボン酸のカルボキシル基が0.2~2当量となる割合が好ましい。ジカルボン酸(好ましくは酸クロリド化したジカルボン酸)とジアミンとの反応は、好ましくは塩基の存在下、有機溶媒中において行われる。有機溶媒は、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドンなどを好ましく使用することができる。有機溶媒の使用量は、ジカルボン酸及びジアミンの合計量100重量部に対して、400~900重量部とすることが好ましい。上記反応に使用する塩基としては、例えばピリジン、トリエチルアミン、N-エチル-N,N-ジイソプロピルアミン等の3級アミンを好ましく使用することができる。塩基の使用量は、ジアミン1モルに対して、2~4モルとすることが好ましい。
 以上のようにして、ポリアミドを溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
 本発明のポリアミドについて、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは5,000~300,000である。
<重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体>
 重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体(以下、「重合体(PAc)」ともいう。)において、モノマーが有する重合性不飽和結合としては、例えば(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、マレイミド基などが挙げられる。こうした重合性不飽和結合を有するモノマーの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸等の不飽和カルボン酸:(メタ)アクリル酸アルキル(メタ)アクリル酸シクロアルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシブチル、アクリル酸4-ヒドロキシブチルグリシジルエーテル等の不飽和カルボン酸エステル:無水マレイン酸等の不飽和多価カルボン酸無水物:などの(メタ)アクリル系化合物;スチレン、メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン等の共役ジエン化合物;N-メチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド等のマレイミド基含有化合物;などが挙げられる。なお、重合性基不飽和結合を有するモノマーは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 重合体(PAc)としては、透明性や材料強度などの観点から、上記のうち、(メタ)アクリル系化合物を含むモノマーの重合体であることが好ましい。重合体(PAc)の合成に際し、(メタ)アクリル系化合物の使用割合は、合成に使用するモノマーの合計量に対して、50モル%以上とすることが好ましく、60モル%以上とすることがより好ましく、70モル以上とすることがさらに好ましい。
 垂直配向型の液晶表示素子を製造する場合、下記式(3m)-1の構造で表される光反応性を有するモノマーを用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 
 式(3m)-1中、Mcは(メタ)アクリロイル、ビニル基、スチリル基、マレイミド基などの重合性不飽和結合を表し、
 Sbは、炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、2価の芳香族基又は2価の脂環式基、
 Mdは、単結合、2価の複素環、3価の複素環、4価の複素環、置換又は非置換の分岐である炭素数1~10のアルキル基、2価の芳香族基、3価の芳香族基、4価の芳香族環、2価の脂環式基、3価の脂環式基、4価の脂環式基、2価の縮合環式基、3価縮合環式基または4価の縮合環式基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく、
 dは、1から3の整数であり、Zは酸素原子、または硫黄原子である。
 Xa及びXbは、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又は炭素数1~3のアルキル基であり、
 Rは単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-、好ましくは単結合、-COO-又は-OCO-であり、
 Rは2価の芳香族基、2価の脂環式基、2価の複素環式基または2価の縮合環式基であり
 Rは単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、
 Rは炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基または脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基であり、
 Rは炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、フッ素原子またはシアノ基、好ましくはメチル基、メトキシ基又はフッ素原子であり、
 aは0~3の整数であり、bは0~4の整数である。
 上記式(3m)-1で表されるモノマーとして、以下のものを挙げることができるがこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 
 上記光反応性を有するモノマーの使用割合は、合成に使用するモノマーの合計量に対して、10~95molであることが好ましく、10~90mol%であることがより好ましく、さらに好ましくは20~70mol%である。
 重合体(PAc)は、例えば重合性基不飽和結合を有するモノマーを重合開始剤の存在下で重合して得ることができる。使用する重合開始剤としては、例えば2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が好ましい。重合開始剤の使用割合は、反応に使用する全モノマー100質量部に対して0.01~30質量部とすることが好ましい。上記重合反応は、好ましくは有機溶媒中で行われる。反応に使用する有機溶媒としては、例えばアルコール、エーテル、ケトン、アミド、エステル、炭化水素化合物などが挙げられ、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、反応に使用するモノマーの合計量(b)が、反応溶液の全体量(a+b)に対して、0.1~60質量%になるような量にすることが好ましい。
 本発明の好ましい態様によれば、(A)成分は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体である。
 本発明のより好ましい態様によれば、(A)成分は、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及びテトラカルボン酸ジエステルジクロリドからなる群より選ばれる少なくとも一種であるテトラカルボン酸誘導体と、ジアミンとを反応させて得られる重合体である。このとき、前記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及びテトラカルボン酸ジエステルジクロリドとして、好ましくは、前記脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物、およびこれらのテトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジクロリドからなる群から選ばれる少なくとも1種の構造を含むことが好ましい。
さらに好ましくは、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造、シクロヘキサン環構造、及びベンゼン環構造からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する構造を含むことが好ましい。具体的には、ポリアミック酸、及びポリアミック酸エステルや、これらをイミド化して得られるポリイミドの溶媒に対する溶解性の観点から、前記式(X1-1)~(X1-3)、(X1-6)~(X1-12)、(Xa-1)~(Xa-2)、ピロメリット酸無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、(Xb-6)~(Xb-8)、(X1-44)、(X1-47)~(X1-52)が好ましく、より好ましくは(X1-1)~(X1-3)、(X1-6)~(X1-12)、(Xa-1)~(Xa-2)、(Xb-6)~(Xb-8)、(X1-44)、及び(X1-49)が挙げられる。
 前記テトラカルボン酸誘導体のより好ましい形態として、下記式(X1-1-1)~(X1-1-6)で表される化合物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 
 上記式(X1-6)~(X1-9)で表される化合物、1,2,3,4-シクロペンタ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、ピロメリット酸無水物、(Xb-6)で表される化合物およびこれらのテトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジクロリド、よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物(T)を含むことが特に好ましい。
 これらの好ましい化合物(T)の使用量(2種以上使用する場合にはその合計量)は、ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物およびその誘導体の全量に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%以上とすることがより好ましく、30モル%以上とすることがさらに好ましい。
 本発明に記載のポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの分子量は、重量平均分子量で2,000~500,000が好ましく、より好ましくは5,000~300,000であり、さらに好ましくは、10,000~100,000である。また、数平均分子量は、好ましくは、1,000~250,000であり、より好ましくは、2,500~150,000であり、さらに好ましくは、5,000~50,000である。
<<(A)成分の量>>
 (A)成分は、液晶配向剤の総量を100重量%とした場合、1~15重量%、好ましくは1~8重量%、より好ましくは1.5~7重量%で有るのが良い。
<(B)成分>
 本発明における(B)成分は、前記したように、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である。
 本発明の(B)成分として使用されるポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリストールなどを開始剤として用いて得られる、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物、テトラヒドロフランなどの開環重合体などを挙げることができる。
 本発明の(B)成分として使用されるポリエステルポリオールとしては、多価アルコールと該多価アルコールの化学量論的量より少ない量の多価カルボン酸又はそのエステル、無水物、ハライドなどのエステル形成性誘導体との直接エステル化反応及び/又はエステル交換反応により得られるものを挙げることができる。
 上記多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、3,5-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオールなどの脂環式ジオール類;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキシトール類、ペンチトール類、グリセリン、ペンタエリスリトール、テトラメチロールプロパンなどの3価以上のアルコール類を挙げることができる。
 上記多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、2-メチルコハク酸、2-メチルアジピン酸、3-メチルアジピン酸、3-メチルペンタン二酸、2-メチルオクタン二酸、3,8-ジメチルデカン二酸、3,7-ジメチルデカン二酸、水添ダイマー酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸類;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類;1,2-シクロペンタンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-ジカルボキシルメチレンシクロヘキサン、ナジック酸、メチルナジック酸などの脂環式ジカルボン酸類;トリメリット酸、トリメシン酸、ひまし油脂肪酸の三量体などのトリカルボン酸類などの多価カルボン酸;これらの多価カルボン酸の酸無水物、該多価カルボン酸のクロライド、ブロマイドなどのハライド、該多価カルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、アミルエステルなどの低級エステル;γ-カプロラクトン、δ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、ジメチル-ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-ブチロラクトンなどのラクトン類などを挙げることができる。
 本発明の(B)成分として使用されるポリカーボネートポリオールとしては、通常のポリオール成分とカルボニル化剤とを重縮合反応させることにより得られる化合物を挙げることができる。上記ポリオール成分としては、ジオール、3価以上のアルコールなどの多価アルコールを挙げることができる。該ジオールとしては、例えば、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールなどの直鎖状ジオール;2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオールなどの分岐ジオール;1,3-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式系ジオール;p-キシレンジオール、p-テトラクロロキシレンジオールなどの芳香族系ジオール;ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどのエーテル系ジオールなどを挙げることができ、これらのジオールはそれぞれ単独で又は2種以上組み合せて使用することができる。また、該3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンの2量体、ペンタエリスリトールなどを挙げることができる。
 上記カルボニル化剤としては、それ自体既知のものを使用することができ、具体的には、例えば、アルキレンカーボネート、ジアルキルカーボネート、ジアリルカーボネート、ホスゲンなどを挙げることができ、これらはそれぞれ単独で又は2種以上組み合せて使用することができる。
 本発明の(B)成分として使用されるポリカプロラクトンポリオールとしては、例えば、ポリカプロラクトンジオールなどのカプロラクトンの開環重合物を挙げることができる。
 本発明の好ましい態様によれば、(B)成分の化合物の数平均分子量は、300~10,000であり、好ましくは300~6000であり、より好ましくは300~4000であり、更に好ましくは300~3000であり、最も好ましくは300~2000である。
 本発明の好ましい態様によれば、(B)成分は、下記式(CL)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である。下記式(CL)であることにより、低温焼成時においても密着性と液晶配向性に優れた液晶配向膜を形成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 
[式中、
 Rはそれぞれ独立に、2価の脂肪族炭化水素基又は2価の脂環族構造を有する炭化水素基であり、
 kは、前記式(CL)の化合物の数平均分子量が300~10,000になるように決定される数である。]
 より好ましいkの値は、式(CL)の化合物の数平均分子量が300~6000になるように決定される数であり、さらに好ましくは300~4000になるように決定される数であり、300~3000がより好ましい。最も好ましくは300~2000である。なお、(CL)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算数平均分子量である。
 Rとしては、炭素数1~12のものが好ましく、例えば、-(CH)m-、-CHCH(CH)CH-、-CHCHC(CH)HCHCH-、-CHC(CH)H(CH-等の2価の脂肪族炭化水素基、下記式(a)等で表される2価の脂環族構造を有する炭化水素基等が挙げられる。ただし、mは、3~12であり、5~9が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 
(上記式(a)において、R’は、単結合又は炭素数1~3のアルカンジイル基である。)
 上記式(a)におけるR’であるアルカンジイル基としては、-CH-、-(CH-、-(CH-、-CH-CH(CH)-が挙げられる。
 Rの好ましい具体例としては、-(CH-、-(CH-、-CHC(CH)H(CH-等が挙げられる。Rは、2種以上が、式(CL)で表される化合物の一分子中に含まれていても良い。
 中でも、上記式(CL)で表されるポリカーボネートジオールとしては、
式(CL)において、Rが-(CH-であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-(CH-がモル比で1:1であり、数平均分子量が500の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-(CH-がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-CHCH(CH)CH-がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-CHCH(CH)CH-がモル比で1:1であり、数平均分子量が800の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-であり、数平均分子量が500の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-であり、数平均分子量が1000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-であり、数平均分子量が3000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-((CH2)CO)m(CH2)6-がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-((CH2)CO)m(CH2)6-がモル比で1:1であり、数平均分子量が1000の化合物、
式(CL)において、Rが前記式(a)においてR’が-CH-であり、数平均分子量が1000の化合物、
式(CL)において、Rが前記式(a)においてR’が-CH-である構造と-(CH2)6-がモル比で1:1であり、数平均分子量が900の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-CHC(CH)H(CH-がモル比で65:35であり、数平均分子量が1000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-CHC(CH)H(CH-がモル比で65:35であり、数平均分子量が2000の化合物)、
式(CL)において、Rが-(CH-と-CHC(CH)H(CH-がモル比で15:85であり、数平均分子量が1000の化合物、
式(CL)において、Rが-(CH-と-CHC(CH)H(CH-がモル比で15:85であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で9:1であり、数平均分子量が500の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で9:1であり、数平均分子量が1000の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で9:1であり、数平均分子量が2000の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で9:1であり、数平均分子量が3000の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で9:1であり、数平均分子量が4000の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で9:1であり、数平均分子量が5000の化合物、
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で1:1であり、数平均分子量が1000の化合物、および
式(CL)において、Rが-CHCHC(CH)HCHCH-と-(CH-がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物
が好ましい。
<<(B)成分の量>>
 本願の液晶配向剤中、(B)成分の配合量(2種以上配合する場合にはその合計量)は、(A)成分100重量部に対して、0.5~50重量部、好ましくは1~50重量部、より好ましくは1~40重量部であるのがよい。
<(C)成分:有機溶媒>
 本願の液晶配向剤は、(C)成分として有機溶媒を含有する。
 有機溶媒は、上述の(A)成分及び(B)成分を溶解する特性を有するものであれば、特に限定されない。
 有機溶媒は、低温焼成プロセスに好適な溶媒であれば、好ましい。
 本願の(C)成分の有機溶媒として、以下のA、Bグループに属する溶媒を挙げることができるが、これらに限定されない。また、これらはそれぞれ1種以上用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
<Aグループ>
 Aグループに属する溶媒は、上記ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体などの溶解性を高めたい場合は、下記に示すような溶媒(Aグループともいう)を用いることが好ましい。
 例えば、N-メチル-2-ピロリドン、下記式(NP)で表される化合物、下記(NAm)で表される化合物、γ‐ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、からなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 
 式(NP)中、Rは、炭素数2~5の1価の炭化水素基、又は当該炭化水素基における炭素-炭素結合間に「-O-」を有する1価の基である。
 式(NAm)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の1価の炭化水素基、又は当該炭化水素基の炭素-炭素結合間に「-O-」を有する1価の基であり、RとRとが互いに結合して環構造を形成してもよい。Rは、炭素数1~6のアルキル基である。
 これらの溶媒は、液晶配向剤中の重合体を溶解させるものである。
 上記式(NP)で表される化合物の具体例としては、例えばN-エチル-2-ピロリドン、N-(n-プロピル)-2-ピロリドン、N-イソプロピル-2-ピロリドン、N-(n-ブチル)-2-ピロリドン、N-(t-ブチル)-2-ピロリドン、N-(n-ペンチル)-2-ピロリドン、N-メトキシプロピル-2-ピロリドン、N-エトキシエチル-2-ピロリドン、N-メトキシブチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。
 上記式(NAm)で表される化合物の具体例としては、例えば3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ヘキシルオキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、イソプロポキシ-N-イソプロピル-プロピオンアミド、n-ブトキシ-N-イソプロピル-プロピオンアミドなどが挙げられる。
 溶媒Aグループの中でも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、γ‐ブチロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ヘキシルオキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、イソプロポキシ-N-イソプロピル-プロピオンアミド、n-ブトキシ-N-イソプロピル-プロピオンアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が好ましく、より好ましくはN-メチル-2-ピロリドン、γ‐ブチロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
<Bグループ>
 本発明に係る液晶配向剤は、低温焼成においても液晶配向剤の基板に対する塗布性を向上でき、液晶配向剤の乾燥速度を高める点で、下記式(Sol-1)で表される化合物、下記式(Sol-2)、下記式(a)で表される溶媒、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、フルフリルアルコール、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ジイソブチルケトンで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物(以下、Bグループ)を含むことが好ましい。下記式(Sol-1)で表される化合物及び下記式(Sol-2)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 
[式(Sol-1)中、
 Ys及びYsはそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~6の1価の鎖状炭化水素基、炭素数1~6の1価の脂環式炭化水素基及び炭素数1~6の1価の芳香族炭化水素基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1~6のアルキル基である。
 Xsは、酸素原子又は-COO-である。
 Xsは単結合又はカルボニル基であり、
 Rsは、炭素数2~4のアルカンジイル基であり、R のアルカンジイル基は直鎖状でも分岐状でもよく、例えばメチレン基、エチレン基、1,3-プロパンジイル基、1,2-プロパンジイル基、1,4-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基等が挙げられる。R は、好ましくはエチレン基、1,3-プロパンジイル基又は1,4-ブタンジイル基である。
 nsは、1~3の整数であり、nsが2又は3の場合、複数のRsは同じでも異なっていてもよく、好ましくは1又は2であることが好ましい。
 式(Sol-2)中、
 Zsは炭素数1~6の2価の炭化水素基であり、好ましくはアルカンジイル基であることが好ましく、例えばメチレン基、エチレン基、1,3-プロパンジイル基、1,4-ブタンジイル基等が挙げられる。
 Ys及びYs10はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基であり、好ましくは炭素数1~6の1価の鎖状炭化水素基、炭素数1~6の1価の脂環式炭化水素基及び炭素数1~6の1価の芳香族炭化水素基などが挙げられる。より好ましくは炭素数1~6のアルキル基である。]。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 
(式中、
 R1、はそれぞれ独立して、直鎖又は分岐の、炭素数1~8のアルキル基である。但し、R+Rは3より大きい整数である。)
 Bグループの中でも、上記式(Sol-1)で表される化合物、上記式(Sol-2)、上記式(a)で表される溶媒、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、フルフリルアルコール、酢酸n-ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ジイソブチルケトンで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましく、
 上記式(Sol-1)で表される化合物、上記式(Sol-2)、上記式(a)、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートジイソブチルケトンで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物がより好ましい。最も好ましいのは、上記式(Sol-1)で表される化合物、上記式(Sol-2)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物である。
 式(Sol-1)で表される溶媒の具体例としては、例えば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、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングルコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、3-エトキシブチルアセタート等を;
 (Sol-2)で表される溶媒の具体例としては、例えばグリコール酸メチル、グリコール酸エチル、グリコール酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、エチル-3-エトキシプロピオネート、メチル-3-メトキシプロピオネート、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、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチルなどを;
それぞれ挙げることができる。
 式(Sol-1)~(Sol-2)の好ましい具体例としては、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、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、メチル-3-メトキシプロピオネートが挙げられる。
 上記式(a)の好ましい溶媒として、ジイソブチルカルビノールが挙げられる。
 本発明の液晶配向剤は、AグループとBグループとを併用するのが好ましく、その際Bグループは、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の5~95質量%以下が好ましく、5~80質量%以下がより好ましく、更に好ましくは、30~80質量%以下である。また、Aグループは、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の5~95質量%以下が好ましく、20~95質量%がより好ましく、20~70質量%以下がより好ましい。
<<(A)成分~(C)成分以外の成分>>
 本願の液晶配向剤は、上述の(A)成分~(C)成分以外の成分を、適宜、任意に含有してもよい。
<架橋性化合物>
 (A)成分~(C)成分以外の成分として、国際公開公報WO2016/047771の段落[0109]~[0113]に記載の、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、若しくはシクロカーボネート基を有する化合物、又は、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物の他、ブロックイソシアネート基を有する化合物(これらを総称して、その他の架橋性化合物ともいう。)を使用することができる。
 前記ブロックイソシアネート基を有する化合物としては、下記式(bl-1)~(bl-3)などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 
 上記はその他の架橋性化合物の一例であり、これらに限定されるものではない。また、本発明の液晶配向剤に用いるその他の架橋性化合物は、1種類でも、2種類以上組み合わせてもよい。
 本発明の液晶配向剤における、その他の架橋性化合物の含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して、0.1~150質量部が好ましい。なかでも、架橋反応が進行し目的の効果を発現させるためには、の重合体成分100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましい。より好ましいのは、1~50質量部である。
<他の任意成分>
 本発明の液晶配向剤は、液晶配向剤を塗布した際の液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物を用いることができる。
 液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。これらの具体例は、国際公開公報WO2016/047771の段落[0117]に記載の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の使用量は、液晶配向剤に含有される全ての重合体成分100質量部に対して、好ましくは0.01~2質量部、より好ましくは0.01~1質量部である。
 更に、液晶配向剤には、液晶配向膜中の電荷移動を促進して素子の電荷抜けを促進させる化合物として、国際公開公報WO2011/132751号(2011.10.27公開)の69~73頁に掲載される、式[M1]~式[M156]で示される窒素含有複素環アミン化合物を添加することもできる。このアミン化合物は、液晶配向剤に直接添加しても構わないが、濃度0.1~10質量%、好ましくは1~7質量%の溶液にしてから添加することが好ましい。この溶媒は、特定重合体(A)を溶解させるならば特に限定されない。
 本発明の液晶配向剤には、上記の貧溶媒、架橋性化合物、樹脂被膜又は液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物及び電荷抜けを促進させる化合物の他に、本発明に記載の重合体以外の重合体、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、さらには塗膜を焼成する際にポリイミド前駆体の加熱によるイミド化を効率よく進行させる目的のイミド化促進剤等を添加しても良い。
 本願の液晶配向剤は、上述の(A)成分~(C)成分を含有する、溶液の形態を有する。
 本発明に用いられる液晶配向剤は、特定構造の重合体が有機溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。
 本発明に用いられる液晶配向剤の重合体の濃度は、形成させる塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から1重量%以上であることが好ましく、溶液の保存安定性の点からは10重量%以下とすることが好ましい。
 本願の液晶配向剤は、固形分濃度(液晶配向剤の(C)成分以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)を、形成させる塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から1重量%以上であることが好ましく、溶液の保存安定性の点からは10重量%以下とすることが好ましい。
 特に好ましい固形分濃度の範囲は、基板に液晶配向剤を塗布する方法によって異なる。
 例えばスピンナー法による場合には、重合体の濃度が1.5~4.5重量%の範囲であることが特に好ましい。印刷法による場合には、固形分濃度を3~9重量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12~50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1~5重量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3~15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。
 本発明の別の態様によれば、本発明の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜が提供される。
 また本発明のさらに別の態様によれば、本発明の液晶配向剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜が液晶層と接触していない状態で又は液晶層と接触した状態で前記塗膜に光照射する工程とを含む、液晶配向膜の製造方法が提供される。
 さらに、本発明の別の態様によれば、本発明による液晶配向膜、又は本発明の前記製造方法により得られた液晶配向膜を具備する、液晶表示素子が提供される。以下に詳細を示す。
<液晶配向膜・液晶表示素子>
 上記液晶配向剤を用いることにより、液晶配向膜を製造することができる。また、本発明に係る液晶表示素子は、上記液晶配向剤を用いて形成した液晶配向膜を具備する。本発明に係る液晶表示素子の動作モードは特に限定せず、例えばTN(Twisted Nematic)型、STN型、垂直配向型(VA-MVA型、VA-PVA型などを含む。)、面内スイッチング型(IPS型)、FFS(Fringe Field Switching)型、光学補償ベンド型(OCB型)など種々の動作モードに適用することができる。
 本発明に係る液晶表示素子は、例えば以下の工程(1-1)~(1-3)を含む工程により製造することができる。工程(1-1)は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程(1-2)及び工程(1-3)は各動作モード共通である。
[工程(1-1):塗膜の形成]
 先ず、基板上に本発明の液晶配向剤を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。
 (1-1A)
 例えばTN型、STN型又はVA型の液晶表示素子を製造する場合、まず、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、上記で調製した液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In-SnO)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後、フォト・エッチングによりパターンを形成する方法;透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法;などによることができる。液晶配向剤の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
 液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、より好ましくは40~150℃であり、特に好ましくは40~100℃である。プレベーク時間は、好ましくは0.25~10分であり、より好ましくは0.5~5分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80~300℃であり、より好ましくは120~250℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmであり、より好ましくは0.005~0.5μmである。
 (1-1B)
 IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板及び透明導電膜の材質、塗布方法、塗布後の加熱条件、透明導電膜又は金属膜のパターニング方法、基板の前処理、並びに形成される塗膜の好ましい膜厚については上記(1-1A)と同様である。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。
 上記(1-1A)及び(1-1B)のいずれの場合も、基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって液晶配向膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、塗膜形成後に更に加熱することによって、本発明に係る液晶配向剤に配合されるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。
[工程(1-2):配向能付与処理]
 TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1-1)で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向能付与処理としては、例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで塗膜を一定方向に擦るラビング処理、塗膜に対して偏光又は非偏光の放射線を照射する光配向処理などが挙げられる。一方、VA型液晶表示素子を製造する場合には、上記工程(1-1)で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対し配向能付与処理を施してもよい。
 光配向処理により塗膜に液晶配向能を付与する場合、塗膜に照射する放射線としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合、照射の方向は斜め方向とする。
 使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター、回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。放射線の照射量は、好ましくは10~5,000mJ/cmであり、より好ましくは30~2,000mJ/cm2である。
 また、塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。加温の際の温度は、通常30~250℃であり、好ましくは40~200℃であり、より好ましくは50~150℃である。
 また、150~800nmの波長の光を含む紫外線を使用する場合には、上記工程で得られた光照射膜をそのまま液晶配向膜をとして使用することができるが、該光照射膜を焼成してもよい。このときの焼成温度は、好ましくは80~300℃であり、より好ましくは120~250℃である。焼成時間は、好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。ここでの光配向処理が、液晶層と接触していない状態での光照射の処理に相当する。
 なお、ラビング処理後の液晶配向膜に対して更に、液晶配向膜の一部に紫外線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成した上で先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにしてもよい。この場合、得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。VA型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜は、PSA(Polymer sustained alignment)型の液晶表示素子にも好適に用いることができる。
[工程(1-3):液晶セルの構築]
 (1-3A)
 上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより液晶セルを製造する。第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに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することにより液晶セルを製造する。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
 シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。
 液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などを用いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶;商品名「C-15」、「CB-15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤;p-デシロキシベンジリデン-p-アミノ-2-メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶などを、添加して使用してもよい。液晶はまた、異方性染料を追加で含むことができる。用語「染料」は、可視光領域、例えば、400nmないし700nm波長範囲内で少なくとも一部または全体範囲内の光を集中的に吸収または変形させることができる物質を意味することができ、用語「異方性染料」は前記可視光領域の少なくとも一部または全体範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味することができる。 前記のような染料の使用を通じて液晶セルの色感を調節することができる。 異方性染料の種類は特別に制限されないし、例えば、黒色染料(black dye)またはカラー染料(color dye)を使用することができる。異方性染料の液晶に対する割合は目的とする物性を損なわない範囲内で適切に選択され、例えば、異方性染料は液晶化合物100重量部に対して0.01重量部~5重量部の割合で含まれることができるが、前記の割合は必要によって適正範囲に変更することができる。
 (1-3B)
 PSA型液晶表示素子を製造する場合には、液晶と共に光重合性化合物を注入又は滴下する点以外は上記(1-3A)と同様にして液晶セルを構築する。その後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する。ここで印加する電圧は、例えば5~50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができるが、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。なお、上記の好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量としては、好ましくは100mJ/cm以上20,000mJ/cm未満であり、より好ましくは100~10,000mJ/cmである。
 (1-3C)
 光重合性基を有する化合物(重合体又は添加剤)を含む液晶配向剤を用いて基板上に塗膜を形成した場合、上記(1-3A)と同様にして液晶セルを構築し、その後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する工程を経ることにより液晶表示素子を製造する方法を採用してもよい。この方法によれば、PSAモードのメリットを少なく光照射量で実現可能である。液晶セルに対する光照射は、電圧印加により液晶を駆動させた状態で行ってもよく、あるいは液晶を駆動させない程度に低い電圧を印加した状態で行ってもよい。印加する電圧は、例えば0.1~30Vの直流又は交流とすることができる。照射する光の条件については、上記(1-3B)の説明を適用することができる。ここでの光照射処理が、液晶層と接触した状態での光照射の処理に相当する。
 そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明に係る液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。
 本発明に係る液晶表示素子は、種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置に用いることができる。
 上記のようにして、本発明の液晶配向剤を用いることで、低温焼成を行っても密着性が良好な液晶配向膜を得ることができる。
 以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらに限定して解釈されるものではない。
 使用した化合物の略語は、以下の通りである。
(液晶)
     LC-V1:MLC-6608(メルク社製)
     LC-I1:MLC-2041(メルク社製)
     LC-I2:MLC-7026-100(メルク社製)
(ジアミン成分)
 A1: 1,3-ジアミノ-4-〔4-(トランス-4-n-ヘプチルシクロへキシル)フェノキシ〕ベンゼン
 A2: 1,3-ジアミノ-4-〔4-(トランス-4-n-ヘプチルシクロへキシル)フェノキシメチル〕ベンゼン
 A3: 1,3-ジアミノ-4-{4-〔トランス-4-(トランス-4-n-ペンチルシクロへキシル)シクロへキシル〕フェノキシ}ベンゼン
 A4: 上記式[2a-26]で表される化合物
 A5: 1,3-ジアミノ-4-オクタデシルオキシベンゼン
 A6: 1,3-ジアミノ-4-ヘキサデシルオキシベンゼン
 A8: N-(2,4-ジアミノフェニル)-4-(トランス―4-ヘプチルシクロヘキシル)ベンズアミド
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 
 B1: 3,5-ジアミノ安息香酸
 B2: 2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 
 C1: p-フェニレンジアミン
 C2: m-フェニレンジアミン
 C3: 1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン
 C4: 1,3-ビス(4-アミノフェネチル)ウレア
 C5: 4-(2-(メチルアミノ)エチル)アニリン
 C6: 上記式[Y-159]で表される化合物
 C7: 1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン
 C8: 4,4’-ジアミノジフェニルメタン
 DA-N-A6: 4,4’-ジアミノジフェニルアミン
 DA-N-A7: ビス(4-アミノフェニル)-N-メチルアミン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 
(テトラカルボン酸成分)
 D1: 1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
 D2: 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
 D3: 上記式[X1-6]で示されるテトラカルボン酸二無水物
 D4: 上記式[X1-8]で、Rが水素原子であるテトラカルボン酸二無水物
 D5: 上記式[X1-1-2]で示されるテトラカルボン酸二無水物
 D6: 1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物
 D7: ピロメリット酸無水物
 D8: 3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
 D9: 2,4-ビス(メトキシカルボニル)シクロブタン-1,3-ジカルボン酸
 D10: 2,5-ビス(メトキシカルボニル)ベンゼン-1,4-ジカルボン酸
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 
(縮合剤)
DMT-MM: 4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリン-4-ニウム
(密着性化合物)
C-M1: C-590(株式会社クラレ製ポリカーボネートジオール、数平均分子量=500)
C-M2: C-1090(株式会社クラレ製ポリカーボネートジオール 数平均分子量=1,000)
C-M3: CD220(株式会社ダイセル製ポリカーボネートジオール 数平均分子量=2,000)
C-M4: UH-3000(宇部興産株式会社製ポリカーボネートジオール 数平均分子量=3,000)
C-M5: C-5090(株式会社クラレ製ポリカーボネートジオール 数平均分子量=5,000)
(その他の密着性化合物)
K1: TM-BIP-A(メチロール化合物、旭有機材工業株式会社製)
K2: 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(三菱ガス化学株式会社製)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 
(溶媒)
 NMP: N-メチル-2-ピロリドン
 NEP: N-エチル-2-ピロリドン
 γ-BL(GBL): γ-ブチロラクトン
 DMI: 1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン
 PGME: プロピレングリコールモノメチルエーテル
 ECS: エチレングリコールモノエチルエーテル
 BCS: エチレングリコールモノブチルエーテル
 PB: プロピレングリコールモノブチルエーテル
 EC: ジエチレングリコールモノエチルエーテル
 EEP: エチル-3-エトキシプロピオネート
 DEDE: ジエチレングリコールジエチルエーテル
 DME: ジプロピレングリコールジメチルエーテル
 DEME: ジエチレングリコールジメチルエーテル
 DPM: ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
(分子量測定)
 ポリイミド前駆体及びポリイミドの分子量は、常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)(昭和電工株式会社製)、カラム(Shodex KD-803,Shodex KD-805)(昭和電工株式会社製)を用いて、以下のようにして測定した。
 カラム温度:50℃
 溶離液:N,N’-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム-水和物(LiBr・HO)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
 流速:1.0ml/分
 検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000及び30,000)(東ソー株式会社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
(ポリイミドのイミド化率の測定)
 ポリイミド粉末20mgをNMR(核磁気共鳴)サンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,φ5(株式会社草野科学製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6,0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)(0.53ml)を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をNMR測定機(JNW-ECA500)(日本電子データム株式会社製)にて、500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
 イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
 上記式において、xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
[ポリイミド系重合体の合成]
<合成例1>
 テトラカルボン酸成分としてD1(3.32g,16.9mmol)、ジアミン成分としてA1(3.26g,8.57mmol)、B1(1.04g,6.84mmol)及びC2(0.19g,1.76mmol)をNEP(23.4g)中で混合し、40℃で8時間反応させ、樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は、23,200であり、重量平均分子量は、70,100であった。
<合成例2>
 テトラカルボン酸成分としてD2(4.29g,17.1mmol)、ジアミン成分としてA2(6.76g,17.1mmol)及びB1(2.61g,17.1mmol)をNMP(33.9g)中で混合し、50℃で2時間反応させた後、テトラカルボン酸成分D1(3.29g,16.8mmol)とNMP(17.0g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(2)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は、23,800であり、重量平均分子量は、69,500であった。
<合成例3>
 合成例2の合成手法で得られたポリアミド酸溶液(2)(30.5g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(3.90g)及びピリジン(2.41g)を加え、70℃で2時間反応させた。この反応溶液をメタノール(460ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(3)を得た。このポリイミドのイミド化率は61%であり、数平均分子量は21,900であり、重量平均分子量は59,900であった。
<合成例4>~合成例<11>
 表1に示す組成に変更した以外は、合成例2、合成例3と同様にしてポリイミド粉末(4)~(9)、(11)、及び樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(10)を得た。
 以上のように合成例1~11で得られたポリイミド系重合体を、表1に示す。尚、合成例4~合成例11のポリイミド粉末において、数平均分子量及び重量平均分子量はそれぞれ、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
 
<合成例12>
 テトラカルボン酸成分としてD1(19.61g,0.1mol)、ジアミン成分としてDA-N-A6(18.73g,0.094mol)をNMP(345.1g)中で混合し、室温で5時間反応させて、樹脂固形分濃度が10質量%のポリアミド酸溶液(12)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は14,100であり、重量平均分子量は29,500であった。
<合成例13>
 表3に示す組成になるように、合成例12と同様にして樹脂固形分濃度が10質量%のポリアミド酸溶液(13)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は13,300であり、重量平均分子量は27,800であった。
<合成例14>
 テトラカルボン酸として、D9(2.03g,7.80mmol)、D10(1.02g,3.60mmol)、ジアミン成分として、C4(1.07g,3.60mmol)、C1(0.79g,7.20mmol)、A8(0.49g,1.20mmol)、塩基としてトリエチルアミン(0.61g,0.0060mol)、縮合剤としてDMT-MM(9.96g,36.0mmol)を用い、NMP(84.4g)中、室温で3.5時間反応させポリアミド酸エステル溶液を得た。
 このポリアミド酸エステル溶液をメタノール550g中に投入し、沈殿した固形物を
回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリアミド酸エステルの粉末(14)を得た。このポリアミド酸エステルの数平均分子量は16,478、重量平均分子量は39,754であった。
<合成例15>
 表3に示す組成となるように、合成例12と同様にして、樹脂固形分濃度が10質量%のポリアミド酸溶液(15)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は15,600であり、重量平均分子量は38,400であった。
<合成例16>
 表3に示す組成となるように、合成例12と同様にして、樹脂固形分濃度が10質量%のポリアミド酸溶液(16)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は12629、重量平均分子量は29521であった。
<合成例17>
 ジアミン成分として、C7(79.4g,0.33mol)、DA-N-A6(64.8g,0.33mol)を、NMP(911g)、及びGBL(911g)中に加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、テトラカルボン酸成分D1(65.0g,0.33mol)を添加し、2時間室温で攪拌した後、D8(86.1g,0.29mol)を加えて、更に、NMP(390g)、及びGBL(390g)を加え、窒素雰囲気下、40℃で30時間撹拌して、樹脂固形分濃度が10質量%のポリアミド酸溶液(17)を得た。このポリアミド酸溶液の数平均分子量は15,773、重量平均分子量は31,242であった。
 以上のように合成例12~17で得られたポリイミド系重合体を、表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
 
<合成例18>
 ジアミン成分として、テトラカルボン酸成分としてD4を(30.03g,0.100mol)、ジアミン成分として、C1を(9.19g,0.085mol)と、A6を(5.23g,0.015mol)とを、NMP(252g)中、50℃で24時間反応させ、樹脂固形分濃度が15質量%のポリアミド酸溶液を調製した。
 このポリアミド酸溶液50gにNMPを加えて5質量%に希釈し、さらにイミド化触媒としてピリジン(8.0g)、無水酢酸(17.2g)を加え、40℃で3時間反応させた。この溶液を600mlのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別し、乾燥し、白色のポリイミド粉末(18)を得た。このポリイミドのイミド化率は、83%であり、数平均分子量が9,834、重量平均分子量が21,659であった。
<合成例19>
 テトラカルボン酸成分として、D1を(9.81g,0.05mol)と、D7を(9.60g,0.044mol)と、ジアミン成分として、C8を(19.83g,0.100mol)とを、NMP(222g)中、室温で5時間反応させ、樹脂固形分濃度が15質量%のポリアミド酸溶液(19)を調製した。このポリアミド酸は、数平均分子量が10,893、重量平均分子量が25,972であった。
 以上のように合成例18および19で得られたポリイミド系重合体を、表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
 
[液晶配向剤の調製]
 以下の実施例及び比較例では、液晶配向剤を調製し、得られた液晶配向剤を用いて、それぞれについて、以下の「液晶表示素子の作製」、「液晶配向性の評価」、「液晶配向膜の密着性の評価」又は「ピール試験」の各手順に従って、評価を行った。
[液晶表示素子の作製]
 (垂直配向型液晶表示素子の作製)
 実施例で得られた液晶配向剤(V-1)~(V-6)、(V-14)~(V-17)及び比較例で得られた液晶配向剤(R-V1)~(R-V2)を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。得られた溶液を純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した100×100mmのITO電極付きガラス基板(縦:100mm、横:100mm、厚さ:0.7mm)のITO面上にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で2分間、熱循環型クリーンオーブンにて210℃で10分間加熱処理をして、膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を得た。得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、その一方の基板の液晶配向膜面に、6μmのスペーサーを塗布した。
 次に、シール剤(協立化学製XN-1500T)で周囲を塗布した。その後、その基板の液晶配向膜面に、ODF(One Drop Filling)法にて前記液晶組成物(LC-V1)を滴下し、次いで、他方の基板の液晶配向膜界面が向き合うように貼り合わせを行い、シール剤を硬化させて垂直配向型液晶表示素子を得た。得られた液晶表示素子を110℃で1時間加熱して、一晩室温で放置してから各評価に使用した。
 (FFS型液晶表示素子の作製)
 <ラビング配向処理>
 実施例で得られた液晶配向剤(I-7)~(I-10)、(I-12)~(I-13)及び比較例で得られた液晶配向剤(R-I3)~(R-I5)を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。
 次に、国際公開公報(WO2014-084364)の段落0060~0062に記載の、電極付き基板及び裏面にITO膜が成膜されている高さ4μmの柱状スペーサーを有するガラス基板を準備し、純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した。
 前記加圧濾過した液晶配向剤を、前記基板上にスピンコートし、ホットプレート上にて80℃で2分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして、膜厚が100nmの塗膜基板を得た。
 この塗膜基板をレーヨン布(吉川化工製YA-20R)でラビング(ローラー直径:120nm、ローラー回転数:1000rpm、移動速度:20mm/sec、押込み長:0.4mm)した後、純水中に1分間超音波処理をして洗浄を行い、エアブローにて水滴を除去した後、80℃で15分間乾燥して液晶配向膜付き基板を得た。
 上記、2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い、且つ、配向方向が0°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させた。次に減圧注入法によって、前記液晶組成物(LC-I1)を注入し、注入口を封止して、FFS型液晶表示素子を得た。得られた液晶表示素子を110℃で1時間加熱して、一晩室温で放置してから各評価に使用した。
 <光配向処理>
 実施例で得られた液晶配向剤(I-11)を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。
 次に、国際公開公報(WO2014-084364)の段落0060~0062に記載の、電極付き基板及び裏面にITO膜が成膜されている高さ4μmの柱状スペーサーを有するガラス基板を準備し、純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した。
 前記加圧濾過した液晶配向剤を、前記基板上にスピンコートし、ホットプレート上にて80℃で2分間、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして、膜厚が100nmの塗膜基板を得た。
 この塗膜基板の塗膜面に偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を800mJ/cm照射した。この基板を、熱循環型クリーンオーブンにて230℃で30分間加熱処理をして、液晶配向膜付き基板を得た。上記、2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い、且つ、配向方向が0°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させた。次に減圧注入法によって、液晶(LC-I2)を注入し、注入口を封止して、FFS型液晶表示素子を得た。その後、得られた液晶表示素子を110℃で1時間加熱して、一晩室温で放置してから各評価に使用した。
[液晶表示素子の評価]
(液晶配向性)
 液晶表示素子の液晶配向性は、偏光顕微鏡(ECLIPSE E600WPOL)(株式会社ニコン製)で観察し、液晶が水平又は垂直に配向しているかどうかを確認した。具体的には、液晶の流動による不良が見られていないものを、良好とした。
 液晶表示素子の液晶配向性の評価の結果は、表5および6に示した。
(液晶配向膜の密着性)
 実施例で得られた液晶配向剤(V-1)~(V-6)、(V-14)~(V-17)、(I-7)~(I-13)及び比較例で得られた液晶配向剤(R-V1)~(R-V2)及び(R-I3)~(R-I5)を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。前記液晶配向剤を純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した100×100mmのITO電極付きガラス基板(縦:100mm、横:100mm、厚さ:0.7mm)上に塗布し、ホットプレート上にて80℃で2分間、比較例3,7以外は、熱循環型クリーンオーブンにて120℃で10分間の加熱処理を、比較例3,7については210℃で10分間加熱処理をして、膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を2枚作製した。片方の基板に、6μmビーズスペーサーを塗布し、更に、もう一方の基板の液晶配向膜上にシール剤(協立化学製XN-1500T)を印刷し、これら基板を、基板の重なり幅が1cmになるように、貼り合わせを行った。その際、シール剤の量は、貼り合わせ後のシール剤の直径が3mmとなるように調整した。貼り合わせた2枚の基板をクリップにて固定した後、150℃1時間熱硬化させて、本評価用のテストサンプル基板を作製した。
 その後、本テストサンプル基板を、卓上形精密万能試験機(AGS-X 500N)(株式会社島津製作所製)にて、上下基板の端の部分を固定した後、基板中央部の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)、すなわち剥離圧力(N)を測定した。
 評価は、前記剥離応力(N)の値が大きいものほど、シール剤及び下地基板との密着性が優れていることを示す。
 液晶配向膜の密着性の評価結果として、剥離応力(N)の値を、表5および6に示した。
(ピール試験)
 実施例及び比較例で得られた液晶配向剤を、細孔径1umのメンブランフィルタで加圧濾過した。
 前記液晶配向剤を100×100mmのITO電極付きPETフィルム基板(縦:100mm、横:100mm、厚さ:50um)上に塗布し、ホットプレート上にて120℃で5分間の加熱処理をした後に100×20mmの大きさに切り取り、膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を2枚作製した。
 片方の基板に、30umビーズスペーサーを塗布し、更に、もう一方の基板の液晶配向膜上にシール剤(協立化学製723K1)を印刷し、これらの基板を重なるように貼り合わせた。その際、シール剤の量は、貼り合わせ後のシール剤の面積が50×10mmとなるように調整した。貼り合わせた2枚の基板をクリップにて固定した後、紫外光を3J/cm照射、次いで120℃、1時間熱硬化させて、本評価用のテストサンプル基板を作製した。
 その後、本テストサンプル基板を、卓上形精密万能試験機(AGS-X 500N)(株式会社島津製作所製)にて、上下基板の端の部分を固定した後、上方向に引っ張る際の応力(N/25mm)、すなわちピール強度(N/25mm)を測定した。
 評価は、前記ピール強度(N/25mm)の値が大きいものほど、シール剤及び下地基板との密着性が優れていることを示す)。
 ピール試験の評価結果として、ピール強度(N/25mm)の値を、表5および6に示した。
<実施例1>
 合成例1で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)(7.43g)に、NEP(22.7g)、及びBCS(20.8g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.56g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(V-1)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-1)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
 以下の実施例2~16、及び比較例1~8についても同様に、液晶表示素子の作製、及び各種評価を行った。実施例及び比較例の結果は、まとめて、表5および6に示した。
<実施例2>
 合成例2で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(2)(9.80g)に、NMP(27.3g)、及びBCS(25.5g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.74g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(V-2)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-2)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例3>
 実施例2の手法で得られた液晶配向剤を用いて、ピール試験を行った。
<実施例4>
 合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(2.33g)に、NMP(35.4g)及びBCS(24.2g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。その後、この溶液に、C-M1(0.47g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(V-3)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-3)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例5>
 実施例4の手法で得られた液晶配向剤(V-3)を用いて、ピール試験を行った。
<実施例6>
 合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(1.86g)に、NEP(32.8g)及びPB(18.2g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。その後、この溶液に、C-M1(0.09g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(V-4)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-4)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例7>
 合成例3で得られたポリイミド粉末(3)(1.65g)に、γ-BL(6.40g)及びPGME(42.5g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。その後、この溶液に、C-M1(0.08g)及びK1(0.08g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(V-5)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-5)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例8>
 合成例4で得られたポリイミド粉末(4)(2.55g)に、NEP(34.0g)、BCS(12.4g)及びPB(14.6g)を加え、70℃で24時間攪拌して溶解させた。その後、この溶液に、C-M1(0.08g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(V-6)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-6)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例9>
 実施例8の手法で得られた液晶配向剤(V-6)を用いて、ピール試験を行った。
<実施例10>
 合成例12で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(12)(20.0g)に、GBL(6.00g)、DMI(6.00g)、及びEEP(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.60g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-7)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-7)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例11>
 合成例13で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(13)(20.0g)に、GBL(12.0g)及びDEDE(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.40g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-8)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-8)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例12>
 合成例14で得られたポリアミド酸エステルの粉末(14)(2.0g)に、GBL(30.0g)及びDME(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.20g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-9)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-9)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例13>
 合成例15で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(15)(20.0g)に、GBL(12.0g)及びDEME(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.20g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-10)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-10)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例14>
 合成例16で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(16)(20.0g)に、GBL(12.0g)及びDEME(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.10g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-11)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-11)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例15>
 合成例17で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(17)(20.0g)に、GBL(16.0g)及びDPM(4.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.10g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-12)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-12)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例16>
 合成例17で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(17)(20.0g)に、GBL(16.0g)及びDPM(4.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、C-M1(0.10g)及びK1(0.10g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(I-13)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(I-13)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例17>~<実施例20>
 密着性化合物を(C-M2)~(C-M5)とした以外は、実施例4と同様にして、液晶配向剤(V-14)~(V-17)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-14)~(V-17)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例21>
 その他の密着性化合物をK2とした以外は、実施例7と同様にして、液晶配向剤(V-18)を得た。
液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-18)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例22>
その他の密着性化合物をK2とした以外は、実施例16と同様にして、液晶配向剤(V-19)を得た。
液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(V-19)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<実施例23>
 合成例18で得られたポリイミド粉末(18)3.00gをGBL(34.50g)中、50℃にて、50℃にて20時間攪拌し溶解させた。
 さらにこの溶液中のポリイミド濃度が6質量%になるようにGBL(12.50g)を加え、50℃にて20h攪拌した。
 合成例19で得られた樹脂固形分濃度が15質量%のポリアミド酸溶液(19)(40.0g)に、NMP、GBL、BCSを加え、ポリアミック酸が6質量%、NMPが20質量%、GBLが59質量%、BCSが15質量%になるよう調製した。
 上記で調製したポリイミド液20gと、ポリアミド酸の希釈液80gとを混合し、室温で20時間攪拌し、更に、C-M1が重合体固形分に対し5質量%となるように加えて、液晶配向剤(T-20)を得た。液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(T-20)を用いて、配向方向が90°となるようにして張り合わせた以外は、実施例16と同様にして液晶表示素子、及び密着性評価用基板を得て、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<比較例1>
 合成例1で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)(7.43g)に、NEP(22.7g)、及びBCS(20.8g)を加え、50℃で5時間攪拌して、液晶配向剤(R-V1)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(R-V1)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<比較例2>
 合成例1で得られた樹脂固形分濃度25質量%のポリアミド酸溶液(1)(7.43g)に、NEP(22.7g)、及びBCS(20.8g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、K1(0.18g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(R-V2)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(R-V2)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<比較例3>
 熱循環型クリーンオーブンの温度を210℃にして10分間加熱処理をした以外は、比較例2と同様にして、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<比較例4>
 比較例1の手法で得られた液晶配向剤を用いて、ピール試験を行った。
<比較例5>
 合成例12で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(12)(20.0g)に、GBL(6.00g)、DMI(6.00g)、及びEEP(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌して、液晶配向剤(R-I3)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(R-I3)を用いて、ピール試験を行った。
<比較例6>
 合成例12で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(12)(20.0g)に、GBL(6.00g)、DMI(6.00g)、及びEEP(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、K1(0.20g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(R-I4)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(R-I4)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<比較例7>
 熱循環型クリーンオーブンの温度を210℃にして10分間加熱処理をした以外は、比較例6と同様にして、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
<比較例8>
 合成例12で得られた樹脂固形分濃度10質量%のポリアミド酸溶液(12)(20.0g)に、GBL(6.00g)、DMI(6.00g)、及びEEP(8.00g)を加え、50℃で5時間攪拌した。その後、この溶液に、K1(0.60g)を加え、25℃で2時間攪拌して、液晶配向剤(R-I5)を得た。この液晶配向剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
 得られた液晶配向剤(R-I5)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
 
<比較例9>
 C-M1を加えなかった以外は、実施例23と同様にして液晶配向剤(R-T1)を調製した。得られた液晶配向剤(R-T1)を用いて、液晶表示素子の作製、液晶配向性の評価、液晶配向膜の密着性の評価を行った。
 上記の結果からわかるように、本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を用いた液晶表示素子は、液晶配向性が良好であり、且つ、液晶配向膜の密着性も、比較例の液晶配向剤から得られる液晶配向膜に比べて、高い結果となった。
 具体的には、本発明の密着性化合物を含む実施例と含まない比較例との比較、すなわち、実施例1と比較例1との比較、実施例10と比較例6~8との比較である。
 また、垂直配向性を有するジアミン(表中、側鎖型ジアミン)を用いた液晶配向剤から得られる液晶配向膜に比べて、水平配向性を有するジアミン(主鎖型ジアミン)を用いた液晶配向剤から得られる液晶配向膜の密着性が高い結果となった。具体的には、実施例1と実施例10との比較である。
 加えて、本発明の液晶配向剤に、その他の密着性化合物を導入すると、液晶配向膜との密着性が、より優れた液晶表示素子となった。具体的には、実施例15と実施例16との比較である。
 本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を用いた液晶表示素子は、様々な液晶モードの表示素子に、好適に用いることができる。そして、これらの素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイ、さらには、光の透過と遮断を制御する調光窓や光シャッターなどにおいても有用である。
 
 
 
 

Claims (9)

  1.  (A) ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体;
     (B) ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物;及び
     (C) 有機溶媒
    を含有する、液晶配向剤。
  2.  前記(B)成分の化合物の数平均分子量が、300~10,000である、請求項1に記載の液晶配向剤。
  3.  前記(B)成分が、下記式(CL)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1または2に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     
    [式中、
     Rはそれぞれ独立に、2価の脂肪族炭化水素基又は2価の脂環族構造を有する炭化水素基であり、
     kは、前記式(CL)の化合物の数平均分子量が300~10,000になるように決定される数である]。
  4.  前記(A)成分が、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、及び重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体である、請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  5.  前記(A)成分が、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及びテトラカルボン酸ジエステルジクロライドからなる群より選ばれる少なくとも一種であるテトラカルボン酸誘導体と、ジアミンとを反応させて得られる重合体であり、
     前記テトラカルボン酸誘導体が、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造、シクロヘキサン環構造、及びベンゼン環構造からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する構造を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  6.  前記(C)成分が、下記式(Sol-1)又は(Sol-2)で表される溶媒を含む有機溶媒である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     
    [式(Sol-1)中、
     Ys及びYsはそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基であり、
     Xsは、酸素原子又は-COO-であり、
     Xsは単結合又はカルボニル基であり、
     Rsは、炭素数2~4のアルカンジイル基であり、
     nsは、1~3の整数であり、nsが2又は3の場合、複数のRsは同じでも異なっていてもよく、
     式(Sol-2)中、
     Zsは炭素数1~6の2価の炭化水素基であり、
     Ys及びYs10はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基である]。
  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形成された、液晶配向膜。
  8.  請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶配向剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜が液晶層と接触していない状態で又は液晶層と接触した状態で前記塗膜に光照射する工程とを含む、液晶配向膜の製造方法。
  9.  請求項7に記載の液晶配向膜、又は請求項8に記載の製造方法により得られた液晶配向膜を具備する、液晶表示素子。
     
     
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