WO2022176680A1 - 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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WO2022176680A1
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liquid crystal
group
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organic group
polymer
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一平 福田
淳 橋本
洋一 山之内
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日産化学株式会社
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    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
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    • C09K19/56Aligning agents
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    • GPHYSICS
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    • 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
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    • 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, a liquid crystal aligning film, and a liquid crystal display element.
  • Liquid crystal display devices are widely used as display units for personal computers, smartphones, mobile phones, televisions, and the like.
  • a liquid crystal display usually includes a liquid crystal layer sandwiched between a display element substrate and a color filter substrate, a pixel electrode and a common electrode for applying an electric field to the liquid crystal layer, and an alignment film for controlling the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. , a thin film transistor (TFT) for switching an electric signal supplied to the pixel electrode.
  • TFT thin film transistor
  • Known driving methods for liquid crystal molecules include vertical electric field methods such as the TN method and VA method, and horizontal electric field methods such as the IPS (In Plane Switching) driving method and the FFS (Fringe Field Switching) driving method.
  • the liquid crystal alignment film that is most widely used industrially is formed on an electrode substrate, and the surface of a film made of polyamic acid and/or imidized polyimide is covered with a cloth such as cotton, nylon, or polyester in one direction. It is produced by performing a so-called rubbing treatment.
  • the rubbing treatment is a simple, highly productive and industrially useful method.
  • Various problems such as non-uniformity of .
  • a photo-alignment method is known in which polarized radiation is applied to impart liquid crystal alignment ability.
  • Non-Patent Document 1 a method using a photoisomerization reaction, a method using a photocrosslinking reaction, a method using a photodecomposition reaction, etc. have been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2). .
  • the liquid crystal alignment film used in the liquid crystal display element of the IPS driving method or the FFS driving method is required to have a high alignment regulating force for suppressing afterimages (hereinafter also referred to as AC afterimages) generated by long-term AC driving. be.
  • AC afterimages afterimages generated by long-term AC driving.
  • the alignment treatment is performed by a photo-alignment method, the amount of light irradiation is a factor that affects the energy cost and the production speed, so it is preferable that the alignment treatment can be performed with a small amount of light irradiation.
  • a liquid crystal alignment film that can realize liquid crystal alignment with a small light irradiation amount in alignment treatment by a photo-alignment method is a light irradiation amount range in which a liquid crystal alignment film that can suppress AC afterimage can be obtained. It has been clarified that there are problems such as a narrow range of light irradiation amount for obtaining a liquid crystal alignment film with a small variation (non-uniformity) in the twist angle of the liquid crystal in the plane of the liquid crystal alignment film. As a result, the risk of causing an AC afterimage due to liquid crystal driving increases, making it difficult to obtain a liquid crystal display element with high contrast and high display quality. Liquid crystal alignment becomes imperfect in a part of the liquid crystal alignment film used, and when an image is displayed for a long period of time, there is a concern that the in-plane brightness may vary and the display quality may deteriorate.
  • the object of the present invention is to suppress the afterimage generated by long-term AC driving even when the range of the light irradiation amount in the alignment treatment by the photo-alignment method is small, and the liquid crystal alignment film in the plane.
  • a liquid crystal aligning agent that can efficiently obtain a liquid crystal aligning film with high characteristics such as reducing the variation (non-uniformity) of the twist angle of the liquid crystal, the liquid crystal aligning film, and a liquid crystal display element using the liquid crystal aligning film. to provide.
  • the present invention specifically has the following aspects.
  • R 1 to R 4 each independently represent 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, , represents a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms containing a fluorine atom, or a phenyl group, and at least one of R 1 to R 4 represents a group other than a hydrogen atom as defined above.
  • Y 1 represents a divalent organic group represented by the following formula (H).
  • R a represents a hydroxy group, a halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms.
  • a is an integer of 1 to 4.
  • * represents a bond.
  • the "integer” may be omitted when it is obvious that it is an “integer”, such as "a is an integer of 1 to 4". In both cases, * represents a bond.
  • the present invention for example, even when the range of the light irradiation amount in the alignment treatment by the photo-alignment method is small, it is possible to suppress the AC afterimage, and the variation in the twist angle of the liquid crystal in the plane of the liquid crystal alignment film ( It is possible to provide a liquid crystal aligning agent, the liquid crystal aligning film, and a liquid crystal display element using the liquid crystal aligning film, which can efficiently obtain a liquid crystal aligning film with high properties such as a small non-uniformity.
  • the mechanism by which the above effects of the present invention are obtained is not necessarily clear, the following is considered to be one of the reasons.
  • the polymer (A) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention contains repeating units derived from substituted phenylenediamine. By including such a repeating unit, it is possible to adjust the imidization rate during thermal imidization and the intermolecular interaction of the polymer, making it easy to control the glass transition temperature of the polymer during orientation treatment. Become. Therefore, it is considered that the mobility of the polymer during the orientation treatment is increased, and the anisotropy of the orientation film is improved, resulting in the above effect.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another example of a horizontal electric field liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent of the present invention.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention is at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor having a repeating unit (a1) represented by the following formula (1) and a polyimide which is an imidized product of the polyimide precursor. Contains (A).
  • the polymer (A) may be composed of one type or two or more types.
  • R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms. group, a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms containing a fluorine atom, or a phenyl group, and at least one of R 1 to R 4 represents a group other than a hydrogen atom as defined above.
  • R and Z each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Y 1 represents a divalent organic group represented by the following formula (H).
  • R a represents a hydroxy group, a halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms. a is 1-4. Moreover, when there are a plurality of Ra's, they may be the same or different.
  • the halogen atom for R a in the above formula (H) includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, with a fluorine atom being preferred.
  • a is preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention.
  • the divalent organic group represented by the above formula (H) is preferably a divalent organic group represented by the following formula (H') from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention satisfactorily.
  • R a and a have the same meanings as in formula (H) above.
  • alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms for R 1 to R 4 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and tert-butyl group. , n-pentyl group and the like.
  • alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms for R 1 to R 4 include vinyl group, propenyl group, butenyl group and the like, and these may be linear or branched.
  • alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms in R 1 to R 4 include ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group and the like. mentioned.
  • halogen atoms for R 1 to R 4 above include the halogen atoms exemplified as R a in the above formula (H).
  • fluorine atom-containing monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 to R 4 include a fluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group and a pentafluoropropyl group.
  • R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, at least one of R 1 to R 4 is a methyl group, and at least R 1 to R 4 More preferably, two are methyl groups. More preferably, R 1 and R 4 are methyl groups and R 2 and R 3 are hydrogen atoms.
  • an alkyl group, and at least part of the hydrogen atoms on the alkyl group are halogen atoms (specific examples of the halogen atom include R a in the above formula (H)
  • examples include halogen atoms.
  • the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms include those having 1 to 3 carbon atoms among the structures exemplified for the alkyl groups in R 1 to R 4 above, and the halogenated alkyl group includes fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluoropropyl group and the like.
  • the monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms is preferably a methyl group or a methoxy group.
  • divalent organic group represented by the above formula (H) from the viewpoint of favorably obtaining the effects of the present invention, a divalent group represented by any one of the following formulas (h-1) to (h-16) is preferred.
  • the monovalent organic group for R and Z in the above formula (1) includes a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and the methylene group of the hydrocarbon group is -O-, -S-, -CO- , -COO-, -COS-, -NR 3 -, -CO-NR 3 -, -Si(R 3 ) 2 - (where R 3 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms group, and when there are a plurality of R 3 , each R 3 may be the same or different.), a monovalent group A substituted with —SO 2 — or the like, such a monovalent carbonized At least one of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrogen group or monovalent group A is a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group
  • the monovalent organic group for R and Z in the above formula (1) includes an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and a tert-butoxycarbonyl group. , or a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group is preferred, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferred, and a methyl group is even more preferred.
  • R and Z are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group, from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention well.
  • the polymer (A) includes a repeating unit (a1) represented by the above formula (1) and a repeating unit (a2) represented by the following formula (2). It may be at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor having and a polyimide that is an imidized product of the polyimide precursor.
  • the repeating unit (a2) may be composed of one type or two or more types.
  • R 1 to R 4 , R and Z have the same definitions as in formula (1) above.
  • Y2 represents a divalent organic group represented by the following formula (O).
  • each Ar independently represents a benzene ring, a biphenyl structure, or a naphthalene ring. Any hydrogen atom on the ring of Ar may be replaced with a halogen atom or a monovalent organic group.
  • the halogen atom includes, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the monovalent organic group include alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 3 carbon atoms, alkynyl groups having 2 to 3 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms containing a fluorine atom.
  • valent organic groups and the like. Specific examples of these monovalent organic groups include those exemplified for R 1 to R 4 above.
  • the divalent organic group represented by the above formula (O) is a divalent organic group represented by any one of the following formulas (o-1) to (o-14) from the viewpoint of enhancing the liquid crystal orientation. is preferred.
  • m is preferably 2.
  • m is more preferably 0 or 2.
  • the polymer (A) is represented by the repeating unit (a1) represented by the above formula (1), or the repeating unit (a1) and the above formula (2), from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention satisfactorily. At least one selected from the group consisting of a repeating unit (a2) represented by the following formula (2′) and a repeating unit (a3) represented by the following formula (3) It may be at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor having and a polyimide that is an imidized product of the polyimide precursor.
  • X 2′ and X 3 represent a tetravalent organic group
  • Y 2′ represents a divalent organic group represented by the following formula (O2)
  • Y 3 represents a divalent organic group having 6 to 30 carbon atoms having a group "--N(D)--(D represents a carbamate-based protective group)" in the molecule.
  • R and Z have the same definitions as in formula (1) above.
  • m is an integer of 0 to 2
  • Ar 2' represents an unsubstituted or substituted benzene ring.
  • Ar 2' represents an unsubstituted benzene ring
  • Ar 2' is each independently an unsubstituted benzene ring, or Any hydrogen atom is a halogen atom or a monovalent organic group (e.g., an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms, a fluorine atom-containing carbon represents a benzene ring substituted with a monovalent organic group of numbers 1 to 3, etc.);
  • Q 2' represents a single bond or -O-.
  • a plurality of Ar 2' and Q 2' are present, they may be the same or different.
  • divalent organic group represented by the above formula (O2) a divalent organic group represented by any one of the following formulas (o2-1) to (o2-12) from the viewpoint of less generation of AC afterimages. is preferred.
  • D of Y 3 in the above formula (3) represents a carbamate-based protecting group, and examples of the carbamate-based protecting group include a tert-butoxycarbonyl group and a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group.
  • Specific examples of Y 3 include divalent organic groups represented by the following formula (Dx).
  • Q 5 is a single bond, -(CH 2 ) n - (n is 1 to 20), or any -CH 2 - of -(CH 2 ) n - is -O- , -Si(CH 3 ) 2 -, -COO-, -OCO-, -NQ 9 -, -NQ 9 -CO-, -CO-NQ 9 - , -NQ 9 -CO-NQ 10 -, -NQ 9 -COO- or -O-COO-, wherein Q 9 and Q 10 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Q 6 and Q 7 each independently represent —H, —NHD, —N(D) 2 , a group having —NHD, or a group having —N(D) 2 .
  • Q 6 has a carbamate-based protecting group
  • Q 6 and Q 7 represent a group having —NHD or a group having —N(D) 2
  • Q 6 and Q 7 preferably have 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 8.
  • the monovalent organic groups of Q 9 and Q 10 include an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms, and a fluorine atom-containing 1 carbon atom group.
  • to 3 monovalent organic groups and specific examples include those having 1 to 3 carbon atoms among those exemplified for R 1 to R 4 above.
  • Preferred specific examples of Y 3 include divalent organic groups represented by any one of the following formulas (Y3-1) to (Y3-9) from the viewpoint of less AC afterimage. Boc represents a tert-butoxycarbonyl group.
  • X 2′ and X 3 in the above formulas (2′) and (3) may be a tetravalent organic group represented by the following formula (g), or the following formulas (X-1) to (X-25): ), a tetravalent organic group derived from an aromatic tetracarboxylic dianhydride, and the like.
  • X 2' and X 3 are more preferably tetravalent organic groups represented by the following formula (g). (R 1 to R 4 have the same definitions as R 1 to R 4 in formula (1) above.)
  • the above-mentioned aromatic tetracarboxylic dianhydride is an acid dianhydride obtained by intramolecular dehydration of a carboxy group bonded to an aromatic ring such as a benzene ring or a naphthalene ring.
  • an aromatic ring such as a benzene ring or a naphthalene ring.
  • Specific examples include a tetravalent organic group represented by any of the following formulas (Xa-1) to (Xa-2), and any of the following formulas (Xr-1) to (Xr-7).
  • a tetravalent organic group can be mentioned.
  • x and y are each independently a single bond, ether, carbonyl, ester, alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms, 1,4-phenylene, sulfonyl or amide bond; j and k are 0 or 1; is.
  • the tetravalent organic group represented by the above formula (Xa-1) or (Xa-2) may have a structure represented by any one of the following formulas (Xa-3) to (Xa-19).
  • a repeating unit (a4) represented by the following formula (4) It may be at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor further having and a polyimide which is an imidized product of the polyimide precursor.
  • X 4 represents a tetravalent organic group and Y 4 represents a divalent organic group.
  • R and Z are synonymous with R and Z in Formula (1) above, respectively.
  • Y 4 has a group "-N(D)-(D represents a carbamate-based protective group)" in the molecule, and a divalent organic group having 6 to 30 carbon atoms excluding D and the above formula Represents a structure other than the divalent organic group represented by (O2).
  • X 4 is synonymous with the tetravalent organic group represented by the above formula (g)
  • Y 4 is a divalent organic group represented by the above formula (H), and the above formula (O) Represents a structure other than the represented divalent organic group.
  • X 4 examples include the tetravalent organic groups exemplified for X 2′ above. From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention well, X 4 is a tetravalent organic group represented by the above formula (g), or represented by any of the above formulas (X-1) to (X-25). A tetravalent organic group represented by the above formula (g) is more preferable.
  • divalent organic group of Y 4 include, in addition to the divalent organic groups exemplified in the above formula (H) and the above formula (O), diamine-derived divalent organic groups described below ( a divalent organic group obtained by removing two amino groups from a diamine). 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane; diamines represented by the following formulas (g-1) to (g-9), etc.
  • diamines having a photo-alignable group diamines having a photo-alignable group; diamines having a urea bond such as diamines represented by the following formulas (u-1) to (u-3) (provided that the diamines do not have a carbamate-based protective group in the molecule ); diamines having an amide bond such as diamines represented by the following formulas (u-4) to (u-7) (provided that the diamines do not have a carbamate-based protective group in the molecule); nitrogen atom-containing At least one nitrogen atom-containing structure selected from the group consisting of a heterocyclic ring, a secondary amino group and a tertiary amino group (hereinafter also referred to as a nitrogen atom-containing structure.
  • a nitrogen atom-containing structure selected from the group consisting of a heterocyclic ring, a secondary amino group and a tertiary amino group
  • a 1 is a single bond, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C(CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, -O-, -CO-, -NH-, -N(CH 3 )-, -CONH-, -NHCO-, -CH 2 O-, -OCH 2 -, -COO-, -OCO-, -CON( CH 3 )— or —N(CH 3 )CO—, m1 and m2 are each independently 0 to 4, and m1+m2 is 1 to 4.
  • m3 and m4 are each independently 1 to 5.
  • A2 represents a linear or branched alkyl group having 1-5 carbon atoms
  • m5 is 1-5.
  • a 3 and A 4 are each independently a single bond, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C(CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, — C(CF 3 ) 2 -, -O-, -CO-, -NH-, -N(CH 3 )-, -CONH-, -NHCO-, -CH 2 O-, -OCH 2 -, -COO- , -OCO-, -CON(CH 3 )- or -N(CH 3 )-CO-, and m6 is 1-4. ),
  • X v1 to X v4 and X p1 to X p2 are each independently -(CH 2 ) a - (a is 1 to 15), —CONH—, —NHCO—, —CON(CH 3 )—, —NH—, —O—, —CH 2 O—, —CH 2 OCO—, —COO—, or —OCO—, and X v5 is represents -O-, -CH 2 O-, -CH 2 OCO-, -COO- or -OCO-.
  • X a is a single bond, —O—, —NH—, —O—(CH 2 ) m —O— (m is 1 to 6), —C(CH 3 ) 2 —, —CO—, -(CH 2 ) m - (m is 1 to 6), -SO 2 -, -OC(CH 3 ) 2 -, -CO-(CH 2 ) m - (m is 1 to 6) ), —NH—(CH 2 ) m — (m is 1 to 6.), —SO 2 —(CH 2 ) m — (m represents 1 to 6.), —CONH—(CH 2 ) m - (m is 1 to 6), -CONH-(CH 2 ) m -NHCO- (m is 1 to 6), -COO-(CH 2 ) m -OCO-(m is 1 to 6.), -CONH-, -NH-(CH 2 ) m -NH- (m represents 1
  • nitrogen atom-containing heterocyclic ring examples include pyrrole, imidazole, pyrazole, triazole, pyridine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, indole, benzimidazole, purine, quinoline, isoquinoline, naphthyridine, quinoxaline, phthalazine, triazine, carbazole, acridine, piperidine, piperazine, pyrrolidine, hexamethyleneimine and the like.
  • pyridine, pyrimidine, pyrazine, piperidine, piperazine, quinoline, carbazole or acridine are preferred.
  • the secondary amino group and tertiary amino group that the diamine having a nitrogen atom-containing structure may have are represented, for example, by the following formula (n).
  • R represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • “*1" represents a bond that bonds to a hydrocarbon group.
  • the monovalent hydrocarbon group represented by R in the formula (n) includes, for example, alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group; cycloalkyl groups such as cyclohexyl group; aryl groups such as phenyl group and methylphenyl group; and the like.
  • R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • diamines having a nitrogen atom-containing structure include 2,6-diaminopyridine, 3,4-diaminopyridine, 2,4-diaminopyrimidine, 3,6-diaminocarbazole, N-methyl-3,6 -diaminocarbazole, N-ethyl-3,6-diaminocarbazole, N-phenyl-3,6-diaminocarbazole, 1,4-bis-(4-aminophenyl)-piperazine, 3,6-diaminoacridine, the following formula Examples thereof include compounds represented by (Dp-1) to (Dp-8), and compounds represented by the following formulas (z-1) to (z-13).
  • the polymer (A) should contain the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) in an amount of 10 to 100 mol% of all repeating units. is preferred, and it is more preferred to contain 15 to 100 mol %.
  • the total here includes the case where either the repeating unit (a1) or the imidized structural unit of the repeating unit (a1) is 0 mol %.
  • the term "total” also includes the case where one or more of the structural unit elements are 0 mol %.
  • the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) is preferably contained in an amount of 10 to 95 mol% of all repeating units.
  • the polymer (A) preferably contains 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, of the total repeating units (a1) and imidized structures and units of the repeating units (a1), It is more preferable to contain 80 mol% or less.
  • the polymer (A) preferably contains the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) in an amount of 10 mol% or more, preferably 15 mol% or more, of the total repeating units.
  • the polymer (A) preferably contains 5 mol% or more of the total repeating units (a2) and the imidized structural units of the repeating units (a2) based on all repeating units. , more preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, on the other hand, preferably 90 mol% or less, more preferably 85 mol% or less. Further, from the viewpoint of obtaining the effect of the present invention well, the polymer (A) has a total of the repeating unit (a2) and the imidized structural unit of the repeating unit (a2), and the total repeating unit is 10 to It is preferable to contain 90 mol %.
  • the polymer (A) has the repeating unit (a1), the repeating unit (a2), and their imidized structural units in total of 10 mol% or more of the total repeating units. is preferred, and 20 mol % or more is more preferred.
  • repeating units other than repeating units (a1), repeating units (a2), and their imidized structures are included, the total of repeating units (a1), repeating units (a2), and their imidized structural units is 95 It is preferably mol % or less, more preferably 90 mol % or less.
  • the polymer (A) contains at least one of the repeating unit (a2′) and the imidized structural unit of the repeating unit (a2′)
  • the polymer (A) is
  • the total of the repeating unit (a2') and the imidized structural unit of the repeating unit (a2') preferably contains 1 to 50 mol% of all repeating units, more preferably 1 to 40 mol%, and 1 to It is more preferable to contain 30 mol%.
  • the repeating unit (a2′) and the repeating unit The total amount with the imidized structural unit of (a2′) is preferably 5 mol % or more, more preferably 10 mol % or more.
  • the polymer (A) comprises at least one of the repeating unit (a1) and its imidized structural unit, at least one of the repeating unit (a2) and its imidized structure, and repeating including at least one of the unit (a2′) and its imidized structural unit, and the sum of the repeating unit (a1), the repeating unit (a2), the repeating unit (a2′), and their imidized structural units is the total repeating unit is preferably 30 mol % or more, more preferably 40 mol % or more.
  • the polymer (A) contains a repeating unit (a1), a repeating unit (a2), a repeating unit (a2′), and a repeating unit other than those imidized structural units
  • the total amount of (a2), repeating units (a2′), and their imidized structural units is preferably 95 mol % or less, more preferably 90 mol % or less.
  • the polymer (A) contains at least one of the repeating unit (a3) and the imidized structural unit of the repeating unit (a3)
  • the polymer (A) contains the repeating unit from the viewpoint of favorably obtaining the effects of the present invention.
  • the total of (a3) and the imidized structure of the repeating unit (a3) preferably contains 1 to 40 mol% of all repeating units, more preferably 1 to 30 mol%, and 1 to 25 mol%. is more preferred.
  • the polymer (A) may contain repeating units (a2'), repeating units (a3), and imidized structural units thereof.
  • Y4 has a side chain structure having 4 or more carbon atoms from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention. It is preferably composed of at least one of the repeating unit (a4), which is a divalent organic group that does not, and the imidized structural unit thereof.
  • Examples of the divalent organic group having no side chain structure having 4 or more carbon atoms include the above-mentioned other diamines, 2-(2,4-diaminophenoxy)ethyl methacrylate, 2,4-diamino-N,N- Diallylaniline, the diamine having a steroid skeleton, the diamines represented by the formulas (V-1) to (V-6), 1-(4-(2,4-diaminophenoxy)ethoxy)phenyl)-2-hydroxy -2-methylpropanone, 2-(4-(2-hydroxy-2-methylpropanoyl)phenoxy)ethyl-3,5-diaminobenzoate, N-phenyl-3,6-diaminocarbazole, (z-4) and divalent organic groups derived from diamines selected from the group consisting of diamines excluding diamines and the like represented by (z-6).
  • the polymer (A) contains at least one of the repeating unit (a4) and the imidized structural unit of the repeating unit (a4)
  • the polymer (A) contains the repeating unit from the viewpoint of favorably obtaining the effects of the present invention.
  • the total of (a4) and the imidized structure of the repeating unit (a4) preferably contains 1 to 90 mol% of all repeating units, more preferably 5 to 70 mol%, and 10 to 30 mol%. is more preferred.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention may contain, in addition to the polymer (A), a polymer (B) having no repeating unit (a1) in the molecule.
  • the polymer (B) may be composed of one type or two or more types.
  • the polymer (B) is selected from the group consisting of repeating units (b1) represented by the following formula (5) and imidized structural units of the repeating units (b1). polymers having at least one repeating unit of Further, the repeating units constituting the polymer (B) may be composed of one type or two or more types.
  • X 5 is a tetravalent organic group and Y 5 is a divalent organic group.
  • R and Z are synonymous with R and Z in Formula (1) above, respectively.
  • the tetravalent organic group in X 5 includes a tetravalent organic group derived from an aliphatic tetocarboxylic dianhydride, a tetravalent organic group derived from an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, or an aromatic tetracarboxylic
  • a tetravalent organic group derived from an acid dianhydride can be mentioned, and specific examples thereof include the tetravalent organic groups exemplified for X 4 above.
  • the aliphatic or alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride has a cyclobutane ring structure, a cyclopentane ring structure, and a cyclohexane ring structure from the viewpoint of enhancing the liquid crystal orientation.
  • a tetracarboxylic dianhydride having at least one partial structure selected from the group consisting of is preferred.
  • X 5 is a tetravalent organic group represented by the above formula (g), a tetravalent organic group represented by any one of the above formulas (X-1) to (X-25), the above formula ( Xa-1) to (Xa-2) or tetravalent organic groups represented by the above formulas (Xr-1) to (Xr-7) (these are collectively referred to as specific Also referred to as a tetravalent organic group).
  • the polymer (B) contains repeating units in which X 5 is the above-mentioned specific tetravalent organic group in an amount of 5 mol% of all repeating units contained in the polymer (B). It is preferably contained in an amount of 10 mol % or more, and more preferably in an amount of 10 mol % or more.
  • Examples of the divalent organic group for Y 5 include the divalent organic groups exemplified for Y 4 above.
  • Y 5 is the diamine having the urea bond, the diamine having the amide bond, the diamine having the nitrogen atom-containing structure, 2,4-diamino phenol, 3,5-diaminophenol, 3,5-diaminobenzyl alcohol, 2,4-diaminobenzyl alcohol, 4,6-diaminoresorcinol, diamine having the above carboxy group, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4 Divalent organic groups derived from '-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, p-phenylenediamine and m-phenylenediamine (these are collectively referred to as specific divalent organic groups) is preferably a polyamine having the urea bond, the diamine having the amide bond
  • the polymer (B) has two or more types of repeating units represented by the above formula (5), the diamine having the urea bond, the diamine having the amide bond, or the nitrogen atom. It is more preferable to include a repeating unit having a diamine - derived divalent organic group Y5 having a containing structure and other repeating units having a diamine - derived divalent organic group Y5.
  • the repeating unit in which Y 5 is the above-mentioned specific divalent organic group is added to 1 mol% or more of the total repeating units contained in the polymer (B), from the viewpoint of less residual DC-derived afterimage. , preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, From the viewpoint of less afterimages derived from residual DC, the content ratio of polymer (A) and polymer (B) (mass ratio of polymer (A)/polymer (B)) is preferably 10/90 to 90/10. , 20/80 to 90/10 is more preferred, and 20/80 to 80/20 is even more preferred.
  • Polyamic acid esters, polyamic acids, and polyimides that are imidized products thereof, which are polyimide precursors that are the polymer (A) and polymer (B) in the present invention are described in, for example, WO2013/157586.
  • tetracarboxylic acid derivative component examples include tetracarboxylic dianhydrides and derivatives thereof (tetracarboxylic acid dihalides, tetracarboxylic acid diesters, and tetracarboxylic acid diester dihalides).
  • tetracarboxylic acid dihalides tetracarboxylic acid diesters
  • tetracarboxylic acid diester dihalides tetracarboxylic acid diester dihalides
  • a part of the polymer (A) or (B) contains an amic acid structure for example, a polymer having an amic acid structure (polyamic acid) is obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride component and a diamine component. is obtained.
  • the solvent is not particularly limited as long as it dissolves the produced polymer.
  • the diamine component and the tetracarboxylic acid derivative component for obtaining the polyimide precursor of the polymer (A) are represented by the above-described formulas (1), (2), and (2′) of the polymer (A), respectively.
  • the repeating unit represented by formula (3) or formula (4) it is selected and used so as to obtain such a repeating unit structure.
  • the diamine component has a structure of -N(Z)-Y 1 -N(Z)- (Y 1 , The definition of Z is the same as above.) (hereinafter also referred to as a specific diamine) is used, and the tetracarboxylic acid derivative component has the structure of the following formula (g) (R 1 to R 4 is the same as above.) is used.
  • the diamine component and tetracarboxylic acid derivative component are selected according to the diamine and tetracarboxylic acid derivative used when obtaining a polyimide precursor having a repeating unit represented by the above formula (1), and used be done. Further, the diamine component and the tetracarboxylic acid derivative component for obtaining the polyimide precursor of the polymer (B) each have a repeating unit structure represented by the above formula (5) that the polymer (B) has. selected to be used.
  • the diamine component a diamine having a structure of -N(Z)-Y 5 -N(Z)- (the definitions of Y 5 and Z are the same as above) is used, and the tetracarboxylic acid derivative component is is a tetracarboxylic acid derivative having the structure of X5 (the definition of X5 is the same as above).
  • the above solvent for reacting the diamine component and the tetracarboxylic acid derivative component include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N , N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
  • the polymer has high solvent solubility, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, or the following formulas [D-1] to [D-3] Any of the indicated solvents can be used.
  • D 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • D 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • D 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even a solvent that does not dissolve the polymer may be mixed with the above-mentioned solvent and used within a range that does not precipitate the formed polymer.
  • the reaction can be carried out at any concentration, preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. The initial stage of the reaction can be carried out at a high concentration, and then the solvent can be added.
  • the ratio of the total number of moles of the diamine component to the total number of moles of the tetracarboxylic acid derivative component is 0.8 to 1.2. is preferred. As in a normal polycondensation reaction, the closer this molar ratio is to 1.0, the larger the molecular weights of the polymers (A) and (B) produced.
  • Polyamic acid esters are produced by, for example, [I] a method of reacting the polyamic acid obtained by the above method with an esterifying agent, [II] a method of reacting a tetracarboxylic acid diester with a diamine, [III] a tetracarboxylic acid It can be obtained by a known method such as a method of reacting a diester dihalide and a diamine.
  • Methods for obtaining polyimide include thermal imidization in which a solution containing a polyimide precursor such as polyamic acid or polyamic acid ester obtained by the above reaction is heated as it is, or catalytic imidization in which a catalyst is added to the above solution.
  • the imidization rate is preferably 20 to 95%, preferably 30 to 95%, more preferably 50 to 95%.
  • the polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide in the polymer (A) of the present invention have a solution viscosity of, for example, 10 to 1000 mPa s when the concentration is 10 to 15% by mass. Although it is preferable from the viewpoint of, it is not particularly limited.
  • the solution viscosity (mPa s) of the polymer is a weight of 10 to 15% by mass prepared using a good solvent for the polymer (eg, ⁇ -butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). It is a value measured at 25° C. for the combined solution using an E-type rotational viscometer.
  • the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000. ⁇ 300,000.
  • the molecular weight distribution (Mw/Mn) represented by the ratio of Mw to the polystyrene equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC is preferably 15 or less, more preferably 10 or less. When the molecular weight is in this range, it is possible to ensure good orientation and stability of the liquid crystal display device.
  • Terminal blocking agent When synthesizing the polymer (A) and the polymer (B) in the present invention, together with the tetracarboxylic acid derivative component and the diamine component as described above, an appropriate terminal blocking agent is used to form a terminal-blocked polymer. good too.
  • the end-blocking polymer has effects of improving the film hardness of the liquid crystal alignment film obtained by the coating film and improving the adhesion properties between the sealing agent and the liquid crystal alignment film.
  • terminals of polymer (A) and polymer (B) in the present invention include amino group, carboxy group, acid anhydride group and derivatives thereof.
  • An amino group, a carboxyl group, an acid anhydride group, and an isocyanate group can be obtained by a normal condensation reaction, or can be obtained by blocking the terminals with the following terminal blocking agents, for example, the following terminal blocking It can be similarly obtained using a blocking agent.
  • Terminal blockers include, for example, acetic anhydride, maleic anhydride, nadic anhydride, phthalic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, 3-hydroxyphthalic anhydride, trimellitic anhydride, 3- (3-trimethoxysilyl)propyl)-3,4-dihydrofuran-2,5-dione, 4,5,6,7-tetrafluoroisobenzofuran-1,3-dione, 4-ethynylphthalic anhydride, etc.
  • di-tert-butyl dicarbonate dicarbonic acid diester compounds such as diallyl dicarbonate
  • acryloyl chloride methacryloyl chloride, chlorocarbonyl compounds such as nicotinic acid chloride
  • aniline 2-aminophenol, 3-aminophenol
  • 4-aminosalicylic acid 5-aminosalicylic acid, 6-aminosalicylic acid, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-aminobenzoic acid, cyclohexylamine, n-butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine , n-heptylamine, n-octylamine and other monoamine compounds
  • ethyl isocyanate phenyl isocyanate, naphthyl isocyanate, 2-acryloyloxyethyl isocyanate and 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, etc. having uns
  • the proportion of the end blocking agent used is preferably 0.01 to 20 mol parts, more preferably 0.01 to 10 mol parts, per 100 mol parts in total of the diamine components used.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention contains a polymer (A) and, if necessary, a polymer (B).
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention may contain other polymers in addition to the polymer (A) and polymer (B).
  • Specific examples of other polymers include polysiloxane, polyester, polyamide, polyurea, polyurethane, polyorganosiloxane, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly(styrene-maleic anhydride) copolymer, poly(isobutylene).
  • -maleic anhydride) copolymer poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymer, poly(styrene-phenylmaleimide) derivative, poly(meth)acrylate, and the like.
  • poly(styrene-maleic anhydride) copolymers include SMA1000, 2000, 3000 (manufactured by Cray Valley), GSM301 (manufactured by Gifu Shellac Manufacturing Co., Ltd.), etc.
  • Poly(isobutylene-maleic acid Anhydride) copolymers include Isoban-600 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
  • specific examples of poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymers include Gantrez AN-139 (methyl vinyl ether anhydride). maleic acid resin, manufactured by Ashland).
  • Other polymers may be used singly or in combination of two or more.
  • the content of the other polymer is preferably 90 parts by mass or less, more preferably 10 to 90 parts by mass, and further 20 to 80 parts by mass with respect to the total 100 parts by mass of the polymer contained in the liquid crystal aligning agent. preferable.
  • the liquid crystal alignment agent is used to produce the liquid crystal alignment film, and takes the form of a coating liquid from the viewpoint of forming a uniform thin film.
  • the liquid crystal aligning agent is a coating liquid containing the above-described polymer component and an organic solvent.
  • the concentration of the polymer in the liquid crystal aligning agent can be appropriately changed by setting the thickness of the coating film to be formed. From the viewpoint of forming a uniform and defect-free coating film, it is preferably 1% by mass or more, and from the viewpoint of the storage stability of the solution, it is preferably 10% by mass or less. A particularly preferred polymer concentration is 2 to 8% by weight.
  • the organic solvent contained in the liquid crystal aligning agent is not particularly limited as long as it dissolves the polymer component uniformly.
  • Specific examples include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethyllactamide, N,N-dimethylpropionamide, tetramethylurea, N,N-diethylformamide, N-methyl -2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 3-methoxy-N ,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, N-(n-propyl)-2-pyrrolidone, N-isopropyl-2-pyrrolidone, N-(
  • N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide and ⁇ -butyrolactone are preferred.
  • the content of the good solvent is preferably 20 to 99% by mass, more preferably 20 to 90% by mass, and particularly preferably 30 to 80% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent. .
  • the organic solvent contained in the liquid crystal aligning agent is a mixture of the above solvents and a solvent (also referred to as a poor solvent) that improves the coatability and the surface smoothness of the coating film when applying the liquid crystal aligning agent.
  • a solvent also referred to as a poor solvent
  • the use of solvents is preferred.
  • the content of the poor solvent is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 10 to 80% by mass, particularly preferably 20 to 70% by mass, of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent.
  • the type and content of the poor solvent are appropriately selected according to the liquid crystal aligning agent coating device, coating conditions, coating environment, and the like.
  • poor solvents examples include diisobutyl carbinol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol diacetate, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and ethylene.
  • Glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate or diisobutyl ketone are preferred.
  • Preferred solvent combinations of a good solvent and a poor solvent include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2- Pyrrolidone and ⁇ -butyrolactone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, N-ethyl-2- pyrrolidone and propylene glycol diacetate, N,N-dimethyllactamide and diisobutyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate, N-ethyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate, N- Methy
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention may additionally contain components (hereinafter also referred to as additive components) other than the polymer component and the organic solvent.
  • additive components include adhesion aids for enhancing the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate and the adhesion between the liquid crystal alignment film and the sealant, compounds for increasing the strength of the liquid crystal alignment film (hereinafter referred to as Also referred to as a crosslinkable compound.), compounds for promoting imidization, dielectrics and conductive substances for adjusting the dielectric constant and electrical resistance of the liquid crystal alignment film, and the like.
  • an oxiranyl group, an oxetanyl group, a protected isocyanate group, a protected isothiocyanate group, a group containing an oxazoline ring structure from the viewpoint of exhibiting good resistance to AC afterimages and highly improving film strength,
  • R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or “*—CH 2 —OH”.
  • A represents an (m+n)-valent organic group having an aromatic ring
  • R and R' each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • m is 1 to 6
  • n is 0 to 4.
  • Any hydrogen atom of the aromatic ring is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, It may be replaced with a fluoroalkenyl group having 2 to 10 carbon atoms or a fluoroalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • compounds having an oxiranyl group include compounds described in [0037] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-338880, and compounds having a triazine ring as a skeleton described in WO2017/170483. and a compound having an oxiranyl group of Among these, N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylenediamine, 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, N,N,N',N'-tetra Nitrogen atoms of glycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-p-phenylenediamine, compounds represented by the following formulas (r-1) to (r-3), etc. It may be a compound containing
  • compounds having an oxetanyl group include compounds having two or more oxetanyl groups described in [0170] to [0175] of WO2011/132751.
  • the compound having a protected isocyanate group include compounds having two or more protected isocyanate groups described in [0046] to [0047] of JP-A-2014-224978, [0119] of WO2015/141598. ] to [0120] having three or more protected isocyanate groups, and compounds represented by the following formulas (bi-1) to (bi-3).
  • Specific examples of compounds having protected isothiocyanate groups include compounds having two or more protected isothiocyanate groups described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-200798.
  • Specific examples of compounds having a group containing an oxazoline ring structure include compounds containing two or more oxazoline ring structures described in [0115] of JP-A-2007-286597.
  • Specific examples of the compound having a group containing a Meldrum's acid structure include compounds having two or more Meldrum's acid structures described in WO2012/091088.
  • Specific examples of compounds having a cyclocarbonate group include compounds described in WO2011/155577.
  • Examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms for R 2 and R 3 in the group represented by formula (d) include methyl group, ethyl group, propyl group and isopropyl group.
  • the (m+n)-valent organic group having an aromatic ring in A of the above formula (e) includes an (m+n)-valent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
  • the aromatic hydrocarbon group include benzene and naphthalene.
  • aromatic heterocyclic rings include aromatic heterocyclic rings represented by pyridine rings among the structures exemplified for the above nitrogen atom-containing heterocyclic rings.
  • Any hydrogen atom in the alkylene group may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a fluorine atom, or an organic group such as a trifluoromethyl group.
  • Specific examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms for R and R' in the above formula (e) include the alkyl groups exemplified for R 1 to R 4 in the above formula (1).
  • the compounds exemplified above are examples of crosslinkable compounds, and are not limited thereto. For example, those disclosed on page 53 [0105] to page 55 [0116] of WO2015/060357 can be mentioned. Moreover, you may combine two or more types of crosslinkable compounds.
  • the content of the crosslinkable compound in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal aligning agent. , and more preferably 1 to 15 parts by mass from the viewpoint of exhibiting good resistance to AC afterimages.
  • adhesion aid examples include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N -(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N -phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrime
  • silane coupling agent When using a silane coupling agent, from the viewpoint of expressing good resistance to AC afterimage, it is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer component contained in the liquid crystal aligning agent. It is preferably from 0.1 to 20 parts by mass.
  • the compound for promoting imidization includes a basic site (e.g., primary amino group, aliphatic heterocycle (e.g., pyrrolidine skeleton), aromatic heterocycle (e.g., imidazole ring, indole ring), or A compound having a guanidino group, etc. (excluding the crosslinkable compound and the adhesion aid) or a compound in which the basic site is generated during baking is preferable. More preferably, it is a compound in which the above-mentioned basic site is generated during firing, and specific examples thereof include compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-17).
  • a basic site e.g., primary amino group, aliphatic heterocycle (e.g., pyrrolidine skeleton), aromatic heterocycle (e.g., imidazole ring, indole ring), or A compound having a guanidino group, etc. (excluding the crosslinkable compound and the adhesion aid) or a compound in which the basic
  • the content of the compound for promoting imidization is preferably 2 mol or less, more preferably 1 mol or less, still more preferably 0, per 1 mol of the amic acid or amic acid ester moiety of the polymer (A). 0.5 mol or less is good.
  • D represents an organic group that is eliminated by heating, preferably a tert-butoxycarbonyl group or a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group.
  • the multiple Ds are It can be the same or different.
  • the solid content concentration in the liquid crystal aligning agent of the present invention (ratio of the total mass of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total mass of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc. , preferably in the range of 1 to 10 mass %.
  • a particularly preferable solid content concentration range varies depending on the method used when applying the liquid crystal aligning agent to the substrate.
  • examples of the method for applying the liquid crystal aligning agent to the substrate include a roll coater method, a spin coat method, a printing method, an inkjet method, and the like. When using the roll coater method, it is particularly preferable that the solid content concentration is in the range of 4 to 10% by mass.
  • the solid content concentration is in the range of 1.5 to 4.5% by mass.
  • the printing method it is particularly preferable to set the solid content concentration in the range of 3 to 9% by mass, thereby setting the solution viscosity in the range of 12 to 50 mPa ⁇ s.
  • the ink jet method it is particularly preferable to set the solid content concentration in the range of 1 to 5% by mass, thereby setting the solution viscosity in the range of 3 to 15 mPa ⁇ s.
  • the temperature in preparing the polymer composition is preferably 10-50°C, more preferably 20-30°C.
  • the liquid crystal alignment film of the present invention is obtained from the above liquid crystal alignment agent.
  • the liquid crystal alignment film of the present invention can be used for a horizontal alignment type or vertical alignment type (VA type) liquid crystal alignment film. It is a liquid crystal alignment film. Moreover, it is used preferably by the liquid crystal aligning film for photo-alignment processing methods. In addition, it can be effectively applied to various technical applications, for example, a liquid crystal alignment film other than the above applications (a liquid crystal alignment film for a retardation film, a liquid crystal alignment film for a scanning antenna or a liquid crystal array antenna, or a transmission scattering type liquid crystal Liquid crystal alignment film for light control element), or other uses, such as protective film (e.g. protective film for color filter), spacer film, interlayer insulating film, antireflection film, wiring coating film, antistatic film , an electric motor insulating film (a gate insulating film of a flexible display), and the like.
  • protective film e.g. protective film for color filter
  • spacer film interlayer
  • the liquid crystal alignment film of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (1) to (3), preferably steps (1) to (4).
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention is applied to one surface of the substrate provided with the patterned transparent conductive film by an appropriate coating method such as a roll coater method, a spin coat method, a printing method, an inkjet method, or the like.
  • the substrate is not particularly limited as long as it is highly transparent, and in addition to a glass substrate and a silicon nitride substrate, a plastic substrate such as an acrylic substrate and a polycarbonate substrate can also be used.
  • a reflective liquid crystal display element if only one substrate is used, an opaque material such as a silicon wafer can be used, and in this case, a light-reflecting material such as aluminum can be used for the electrodes.
  • a substrate provided with electrodes made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb shape and a substrate not provided with electrodes are used.
  • a counter substrate is used.
  • Screen printing, offset printing, flexographic printing, an inkjet method, a spray method, etc. are mentioned as a method of apply
  • a method of coating by an inkjet method to form a film can be preferably used.
  • a process (2) is a process of baking the liquid crystal aligning agent apply
  • the solvent is evaporated or the polyamic acid or polyamic acid ester is thermally imidized by heating means such as a hot plate, thermal circulation oven or IR (infrared) oven.
  • the drying and baking steps after applying the liquid crystal aligning agent of the present invention can be performed at any desired temperature and time, and may be performed multiple times.
  • the firing temperature can be, for example, 40 to 180°C. From the viewpoint of shortening the process, it may be carried out at 40 to 150°C.
  • the firing time is not particularly limited, but may be 1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.
  • a step of firing at a temperature of, for example, 150 to 300° C., preferably 150 to 250° C. can be performed after the firing step.
  • the firing time is not particularly limited, but may be 5 to 40 minutes, preferably 5 to 30 minutes.
  • the thickness of the film after baking is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 200 nm, because if it is too thin, the reliability of the liquid crystal display element may be lowered.
  • Step (3) Step of subjecting the film obtained in Step (2) to orientation treatment>
  • the step (3) is a step of subjecting the film obtained in the step (2) to orientation treatment, if necessary. That is, in a horizontal alignment type liquid crystal display element such as an IPS driving system or an FFS driving system, the coating film is subjected to an alignment capability imparting treatment. On the other hand, in a vertical alignment type liquid crystal display element such as VA mode or PSA mode, the formed coating film can be used as a liquid crystal alignment film as it is, but the coating film may be subjected to an alignment ability imparting treatment.
  • the alignment treatment method for the liquid crystal alignment film includes a rubbing treatment method and a photo-alignment treatment method, and the photo-alignment treatment method is more preferable.
  • the surface of the film is irradiated with radiation polarized in a certain direction, and optionally, preferably, heat treatment is performed at a temperature of 150 to 250 ° C. to improve liquid crystal alignment (liquid crystal alignment (also referred to as ability).
  • radiation ultraviolet light or visible light having a wavelength of 100 to 800 nm can be used. Among them, ultraviolet rays having a wavelength of 100 to 400 nm, more preferably 200 to 400 nm are preferred.
  • the irradiation dose of the radiation is preferably 1 to 10,000 mJ/cm 2 , more preferably 100 to 5,000 mJ/cm 2 , still more preferably 100 to 1,500 mJ/cm 2 , and 100 to 1,000 mJ/cm 2 . is particularly preferred, and 100-400 mJ/cm 2 is even more preferred.
  • the light irradiation amount in the alignment treatment is 100 to 5,000 mJ/cm 2 , but in the liquid crystal aligning agent of the present invention, the light irradiation amount in the alignment treatment is reduced.
  • the substrate having the film-like material may be irradiated with heating at 50 to 250° C. in order to improve liquid crystal orientation.
  • the liquid crystal alignment film thus produced can stably orient liquid crystal molecules in a fixed direction.
  • the liquid crystal alignment film irradiated with polarized radiation can be subjected to contact treatment using water or a solvent, or the liquid crystal alignment film irradiated with radiation can be heat-treated.
  • the solvent used in the contact treatment is not particularly limited as long as it dissolves the decomposed product produced from the film-like material by irradiation with radiation.
  • Specific examples include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, methyl lactate, diacetone alcohol, 3- methyl methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, propyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate and the like.
  • water, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol and ethyl lactate are preferable from the viewpoint of versatility and solvent safety. More preferred are water, 1-methoxy-2-propanol or ethyl lactate.
  • Solvents may be used singly or in combination of two or more.
  • Step (4) Step of performing heat treatment at 50 to 300° C. on the film oriented in step (3)> You may heat-process with respect to the coating film irradiated with the said radiation.
  • the temperature of such heat treatment is preferably 50 to 300.degree. C., more preferably 120 to 250.degree.
  • the heat treatment time is preferably 1 to 30 minutes.
  • the liquid crystal display element of the present invention comprises the liquid crystal alignment film of the present invention, and is manufactured as follows. Two substrates on which the liquid crystal alignment film obtained as described above is formed are prepared, and the liquid crystal is arranged between the two substrates facing each other. Specifically, the following two methods are mentioned. In the first method, first, two substrates are arranged to face each other with a gap (cell gap) interposed therebetween so that the respective liquid crystal alignment films face each other. Next, the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealing agent, and the cell gap defined by the substrate surface and the sealing agent is filled with the liquid crystal composition through the injection hole and brought into contact with the film surface. , to seal the injection hole.
  • the second method is a method called an ODF (One Drop Fill) method.
  • a predetermined place on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed is coated with, for example, an ultraviolet light-curing sealant, and a liquid crystal composition is applied to several predetermined places on the surface of the liquid crystal alignment film. drip.
  • the other substrate is attached so that the liquid crystal alignment films face each other, and the liquid crystal composition is spread over the entire surface of the substrate and brought into contact with the film surface.
  • the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light to cure the sealant.
  • it is desirable that the liquid crystal composition used is heated to a temperature at which it assumes an isotropic phase, and then slowly cooled to room temperature to remove the flow orientation at the time of liquid crystal filling.
  • the two substrates are arranged opposite to each other so that the rubbing directions of the respective coating films are at a predetermined angle, for example, orthogonal or antiparallel.
  • the sealing agent for example, an epoxy resin or the like containing a curing agent and aluminum oxide spheres as spacers can be used.
  • Liquid crystals include nematic liquid crystals and smectic liquid crystals, among which nematic liquid crystals are preferred.
  • the liquid crystal composition is not particularly limited, and various liquid crystal compositions containing at least one liquid crystal compound (liquid crystal molecule) and having positive or negative dielectric anisotropy can be used.
  • a liquid crystal composition with a positive dielectric anisotropy is also referred to as a positive liquid crystal
  • a liquid crystal composition with a negative dielectric anisotropy is also referred to as a negative liquid crystal.
  • the liquid crystal composition include a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase, a liquid crystal composition exhibiting a smectic phase, and a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase. Among them, a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase is preferred.
  • the above liquid crystal composition contains a fluorine atom, a hydroxy group, an amino group, a fluorine atom-containing group (e.g., trifluoromethyl group), a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, an isothiocyanate group, a heterocyclic ring, a cycloalkane,
  • a liquid crystal compound having a cycloalkene, a steroid skeleton, a benzene ring, or a naphthalene ring may be included, and a compound having two or more rigid sites (mesogenic skeleton) exhibiting liquid crystallinity in the molecule (for example, two rigid biphenyl structures or terphenyl structures linked by alkyl groups).
  • Additives may be further added to the liquid crystal composition from the viewpoint of improving liquid crystal orientation.
  • additives include photopolymerizable monomers such as compounds having a polymerizable group; optically active compounds (eg, S-811 manufactured by Merck Co., Ltd.); antioxidants; UV absorbers; dyes; antifoaming agents; polymerization initiators; or polymerization inhibitors.
  • Positive liquid crystals include ZLI-2293, ZLI-4792, MLC-2003, MLC-2041, MLC-3019, and MLC-7081 manufactured by Merck.
  • Negative liquid crystals include, for example, MLC-6608, MLC-6609, MLC-6610, and MLC-7026-100 manufactured by Merck.
  • a liquid crystal display element can be obtained by attaching a polarizing plate to the outer surface of the liquid crystal cell as necessary.
  • a polarizing film called "H film” in which polyvinyl alcohol is stretched and oriented while absorbing iodine is sandwiched between cellulose acetate protective films, or the H film itself.
  • a polarizing plate consisting of
  • the IPS substrate which is a comb-teeth electrode substrate used in the IPS system (mode) includes a substrate, a plurality of linear electrodes formed on the substrate and arranged in a comb-teeth shape, and a linear electrode on the substrate. and a liquid crystal alignment film formed to cover the electrodes.
  • the FFS substrate which is a comb-teeth electrode substrate used in the FFS system (mode), includes a substrate, a plane electrode formed on the substrate, an insulating film formed on the plane electrode, and and has a plurality of linear electrodes arranged in a comb shape, and a liquid crystal alignment film formed on the insulating film so as to cover the linear electrodes.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an IPS mode lateral electric field liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent of the present invention.
  • the liquid crystal 3 is sandwiched between the comb-teeth electrode substrate 2 having the liquid crystal alignment film 2c and the opposing substrate 4 having the liquid crystal alignment film 4a.
  • the comb-shaped electrode substrate 2 includes a substrate 2a, a plurality of linear electrodes 2b formed on the substrate 2a and arranged in a comb-like shape, and formed on the substrate 2a so as to cover the linear electrodes 2b. and a liquid crystal alignment film 2c.
  • the counter substrate 4 has a base material 4b and a liquid crystal alignment film 4a formed on the base material 4b.
  • the liquid crystal alignment film 2c is the liquid crystal alignment film of the present invention.
  • the liquid crystal alignment film 4c is also the liquid crystal alignment film of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an FFS mode in-plane switching liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent of the present invention.
  • the liquid crystal 3 is sandwiched between the comb-teeth electrode substrate 2 having the liquid crystal alignment film 2h and the opposing substrate 4 having the liquid crystal alignment film 4a.
  • the comb-teeth electrode substrate 2 includes a base material 2d, a plane electrode 2e formed on the base material 2d, an insulating film 2f formed on the plane electrode 2e, and formed on the insulating film 2f to form a comb-like shape.
  • the counter substrate 4 has a base material 4b and a liquid crystal alignment film 4a formed on the base material 4b.
  • the liquid crystal alignment film 2h is the liquid crystal alignment film of the present invention.
  • the liquid crystal alignment film 4a is also the liquid crystal alignment film of the present invention.
  • Boc tert-butoxycarbonyl group
  • Fmoc 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group (specific diamine)
  • Example 15 The polyamic acid (A-9) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 9 was added with the polyamic acid (A-15) solution (9.54 g) obtained in Synthesis Example 15, NMP (3.78 g), BCS (9.00 g), NMP10 wt% diluted solution of AD-1 (0.800 g) and NMP1 wt% diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, stirred for 2 hours at room temperature, liquid crystal aligning agent (V-15) was obtained.
  • Example 16 The polyamic acid (A-10) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 10 was added with the polyamic acid (A-15) solution (9.54 g) obtained in Synthesis Example 15, NMP (3.78 g), BCS (9.00 g), NMP10 wt% diluted solution of AD-1 (0.800 g) and NMP1 wt% diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, stirred for 2 hours at room temperature, liquid crystal aligning agent (V-16) was obtained.
  • Example 17 The polyamic acid (A-9) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 9 was added with the polyamic acid (A-16) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 16, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), NMP10 wt% diluted solution of AD-1 (0.800 g) and NMP1 wt% diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, stirred for 2 hours at room temperature, liquid crystal aligning agent (V-17) was obtained.
  • Example 18 The polyamic acid (A-9) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 9 was added with the polyamic acid (A-17) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 17, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), NMP10 wt% diluted solution of AD-1 (0.800 g) and NMP1 wt% diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, stirred for 2 hours at room temperature, liquid crystal aligning agent (V-18) was obtained.
  • Example 19 The polyamic acid (A-10) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 10 was added with the polyamic acid (A-16) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 16, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), NMP10 wt% diluted solution of AD-1 (0.800 g) and NMP1 wt% diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, stirred for 2 hours at room temperature, liquid crystal aligning agent (V-19) was obtained.
  • Example 20 The polyamic acid (A-10) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 10 was added with the polyamic acid (A-17) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 17, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), NMP10 wt% diluted solution of AD-1 (0.800 g) and NMP1 wt% diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, stirred for 2 hours at room temperature, liquid crystal aligning agent (V-20) was obtained.
  • an FFS-driven liquid crystal cell was produced according to the procedure described below, and various evaluations were performed.
  • a substrate with electrodes was prepared.
  • the substrate is a glass substrate having a rectangular shape of 30 mm ⁇ 50 mm and a thickness of 0.7 mm.
  • An ITO electrode having a solid pattern is formed as a first layer on the substrate to form a counter electrode.
  • a SiN (silicon nitride) film formed by a CVD (chemical vapor deposition) method is formed as a second layer on the counter electrode of the first layer.
  • the SiN film of the second layer has a film thickness of 300 nm and functions as an interlayer insulating film.
  • a comb-shaped pixel electrode formed by patterning an ITO film is arranged as a third layer to form two pixels of a first pixel and a second pixel. ing.
  • the size of each pixel is 10 mm long and 5 mm wide.
  • the counter electrode of the first layer and the pixel electrode of the third layer are electrically insulated by the action of the SiN film of the second layer.
  • the pixel electrode of the third layer has a comb shape in which a plurality of electrode elements each having a width of 3 ⁇ m and having a central portion bent at an internal angle of 160° are arranged in parallel with an interval of 6 ⁇ m.
  • a pixel has a first region and a second region bordered by a line connecting bent portions of a plurality of electrode elements.
  • the coated film surface was subjected to alignment treatment by irradiating linearly polarized ultraviolet light having a wavelength of 254 nm and an extinction ratio of 26:1 through a polarizing plate in the amount shown in each table to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film.
  • the liquid crystal alignment film formed on the substrate with the electrode is aligned so that the direction of equally dividing the interior angle of the bent portion of the pixel is orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal, and the liquid crystal alignment film is formed on the second glass substrate.
  • alignment treatment is performed so that the alignment direction of the liquid crystal on the first glass substrate and the alignment direction of the liquid crystal on the second glass substrate are aligned when the liquid crystal cell is manufactured.
  • the above two substrates are set as a set, a sealing agent (XN-1500T manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) is printed on the substrate, and another substrate is placed so that the orientation direction of the liquid crystal alignment film facing each other is 0°. and glued together. After that, the sealant was cured to prepare an empty cell.
  • Liquid crystal MLC-3019 manufactured by Merck & Co.
  • was injected into this empty cell by a vacuum injection method was sealed to obtain an FFS-driven liquid crystal cell. After that, the obtained liquid crystal cell was heated at 120° C. for 1 hour and left to stand overnight before being used for evaluation.
  • Table 3 shows the evaluation results of the liquid crystal display elements using the liquid crystal aligning agents of the above Examples and Comparative Examples.
  • a liquid crystal cell is placed between two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other, a backlight is turned on, and the liquid crystal cell is arranged so that the transmitted light intensity in the first region of the pixel is minimized. was adjusted, and then the rotation angle required when the liquid crystal cell was rotated so that the intensity of transmitted light in the second region of the pixel was minimized was obtained. It can be said that the smaller the rotation angle, the better the stability of the liquid crystal alignment. As evaluation criteria, a case of 0.10 or less was "excellent", a case of more than 0.10 and 0.30 or less was "good", and a case of more than 0.30 was “poor". Table 3 shows the evaluation results of the liquid crystal display elements using the liquid crystal aligning agents of the above Examples and Comparative Examples.
  • the liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent using the specific diamines WA-1 to WA-4 is a liquid crystal obtained from the liquid crystal alignment agent composed of a diamine component that does not contain the specific diamine. Compared to the alignment film, it exhibited at least one of high in-plane uniformity and high stability of liquid crystal alignment over a wide range of light irradiation dose.
  • liquid crystal aligning agent of the present invention By using the liquid crystal aligning agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film in which afterimages caused by long-term AC driving are suppressed in liquid crystal display elements of the IPS drive system and the FFS drive system. Therefore, it can be expected to be used in liquid crystal display devices that require high display quality. These elements are also useful in liquid crystal displays intended for display, dimming windows for controlling transmission and blocking of light, optical shutters, and the like.
  • 1 horizontal electric field liquid crystal display element
  • 2 comb tooth electrode substrate
  • 2a base material
  • 2b linear electrode
  • 2c liquid crystal alignment film
  • 2d base material
  • 2e plane electrode
  • 2f insulating film
  • 2g wire shaped electrode
  • 2h liquid crystal alignment film
  • 3 liquid crystal
  • 4 opposite substrate
  • 4a liquid crystal alignment film
  • 4b base material
  • L electric lines of force

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Abstract

長期交流駆動によって発生する残像を抑制でき、また、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキを小さくできるなどの液晶配向膜が得られる液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子を提供する。 【解決手段】式(1)で表される繰り返し単位(a1)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(A)を含有することを特徴とする液晶配向剤。 [化1] (R~R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、又はフェニル基を表し、R~Rの少なくとも一つは上記定義中の水素原子以外の基を表す。R及びZはそれぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。Yは下記式(H)で表される2価の有機基を表す。) [化2] (Rは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又は炭素数1~3の1価の有機基を表す。aは1~4である。Rが複数存在する場合、それぞれ同一でも異なってもよい。*は結合手を表す。)

Description

液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
 本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子に関する。
 液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、テレビジョン等の表示部として幅広く用いられている。液晶表示装置は、通常、表示素子基板とカラーフィルタ基板との間に挟持された液晶層、液晶層に電界を印加する画素電極及び共通電極、液晶層の液晶分子の配向性を制御する配向膜、画素電極に供給される電気信号をスイッチングする薄膜トランジスタ(TFT)等を備えている。液晶分子の駆動方式としては、TN方式、VA方式等の縦電界方式や、IPS(In Plane Switching)駆動方式、FFS(FringeField Switching)駆動方式等の横電界方式が知られている。
 工業的に最も普及している液晶配向膜は、電極基板上に形成された、ポリアミック酸及び/又はこれをイミド化したポリイミドからなる膜の表面を、綿、ナイロン、ポリエステル等の布で一方向に擦る、いわゆるラビング処理を行うことで作製されている。ラビング処理は、簡便で生産性に優れた工業的に有用な方法である。しかし、液晶表示素子の高性能化、高精細化、大型化に伴い、ラビング処理で発生する配向膜の表面の傷、発塵、機械的な力や静電気による影響、更には、配向処理面内の不均一性等の種々の問題が明らかとなっている。ラビング処理に代わる配向処理方法としては、偏光された放射線を照射することにより、液晶配向能を付与する光配向法が知られている。光配向法は、光異性化反応を利用したもの、光架橋反応を利用したもの、光分解反応を利用したもの等が提案されている(例えば、非特許文献1、特許文献1、2参照)。
特開平9-297313号公報 特開2004-206091号公報
「機能材料」、1997年11月号、Vol.17、 No.11、13~22ページ
 上記IPS駆動方式やFFS駆動方式の液晶表示素子に用いられる液晶配向膜には、長期交流駆動によって発生する残像(以下、AC残像ともいう。)を抑制するための高い配向規制力が必要とされる。また、光配向法により配向処理を行う場合、光の照射量はエネルギーコストや生産スピードに影響を与える因子となるので、少ない光照射量で配向処理できることが好ましい。
 しかし、本発明者が検討したところ、例えば、光配向法により配向処理において少ない光照射量で液晶配向が実現できる液晶配向膜は、AC残像を抑制できる液晶配向膜が得られる光照射量の範囲が狭い、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキ(不均一性)が小さい液晶配向膜が得られる光照射量の範囲が狭い、などの課題を有することが明らかとなった。そのため、液晶駆動によってAC残像が発生するリスクが高くなり、コントラストに優れた高い表示品位を有する液晶表示素子を得るのが困難となることや、液晶表示素子の大画面化を図った際に得られる液晶配向膜の一部において液晶配向が不完全になり、画像表示を長時間行った際、面内の明るさにバラツキが生じ、表示品位を低下させることが懸念される。
 そこで、本発明の目的は、例えば、光配向法による配向処理における光照射量の範囲が小さい場合でも、長期交流駆動によって発生する残像を抑制することができ、また、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキ(不均一性)を小さくできるなどの高特性の液晶配向膜を効率よく得ることのできる液晶配向剤、該液晶配向膜、及び該液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供することにある。
 本発明者は、鋭意研究を進めたところ、特定の成分を含有する液晶配向剤を使用することにより、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明は、具体的には、下記の態様を有するものである。
 下記式(1)で表される繰り返し単位(a1)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(A)を含有することを特徴とする液晶配向剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式(1)中、R~R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、又はフェニル基を表し、R~Rの少なくとも一つは上記定義中の水素原子以外の基を表す。R及びZはそれぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。Yは下記式(H)で表される2価の有機基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式(H)中、Rは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は炭素数1~3の1価の有機基を表す。aは1~4の整数である。またRが複数存在する場合、それぞれ同一でも異なってもよい。*は結合手を表す。)
 なお、本明細書において、上記「aは1~4の整数である」など、「整数」であることは自明である場合における「整数」は省略する場合がある。また、*は、いずれも場合も、結合手を表す。
 本発明によれば、例えば、光配向法による配向処理における光照射量の範囲が小さい場合でも、AC残像を抑制することができ、また、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキ(不均一性)が小さくできるなどの高特性の液晶配向膜を効率よく得ることのできる液晶配向剤、該液晶配向膜及び該液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供することができる。
 本発明の上記効果が得られるメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下に述べることが一因と考えられる。本発明の液晶配向剤に含有される重合体(A)は、置換されたフェニレンジアミンに由来する繰り返し単位を含む。このような繰り返し単位を含むことで、熱イミド化時におけるイミド化率の調整や、重合体の分子間相互作用の調整が可能となり、配向処理時における重合体のガラス転移温度のコントロールが容易となる。したがって、配向処理時での重合体の運動性が高くなるため、配向膜の異方性が向上し、上記効果が得られたと考えられる。
本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備する横電界液晶表示素子の一例の概略断面図である。 本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備する横電界液晶表示素子の他の例の概略断面図である。
<重合体(A)>
 本発明の液晶配向剤は、下記式(1)で表される繰り返し単位(a1)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(A)を含有する。尚、重合体(A)は1種類又は2種類以上で構成されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 上記式(1)中、R~R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、又はフェニル基を表し、R~Rの少なくとも一つは上記定義中の水素原子以外の基を表す。
 R及びZはそれぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。Yは下記式(H)で表される2価の有機基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 上記式(H)中、Rは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は炭素数1~3の1価の有機基を表す。aは1~4である。またRが複数存在する場合、それぞれ同一でも異なってもよい。
 上記式(H)中のRにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、なかでもフッ素原子が好ましい。上記式(H)中のaは、本発明の効果を良好に得る観点から、好ましくは1~3であり、より好ましくは1~2である。
 上記式(H)で表される2価の有機基は、本発明の効果を良好に得る観点から、下記式(H’)で表される2価の有機基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(R及びaは、上記式(H)と同義である。)
 上記R~Rにおける炭素数1~6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。上記R~Rにおける炭素数2~6のアルケニル基の具体例としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等が挙げられ、これらは直鎖状でも分岐状でもよい。上記R~Rにおける炭素数2~6のアルキニル基の具体例としては、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基等が挙げられる。上記R~Rにおけるハロゲン原子としては、上記式(H)中のRとして例示したハロゲン原子が挙げられる。上記R~Rにおける、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基等が挙げられる。光反応性が高い観点から、R~Rがそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、R~Rの少なくとも1つがメチル基であることが好ましく、R~Rの少なくとも2つがメチル基であることがより好ましい。更に好ましいのは、R及びRがメチル基であり、R及びRが水素原子である場合である。
 上記式(H)における1価の有機基としては、アルキル基、該アルキル基上の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子(ハロゲン原子の具体例としては、上記式(H)中のRとして例示したハロゲン原子が挙げられる。)で置換されたハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、該アルコキシ基上の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基、アルケニル基が挙げられる。上記炭素数1~3のアルキル基としては、上記R~Rにおけるアルキル基で例示した構造の内、炭素数が1~3のものが挙げられ、上記ハロゲン化アルキル基としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~3の1価の有機基としては、メチル基若しくはメトキシ基が好ましい。
 上記式(H)で表される2価の有機基としては、本発明の効果を良好に得る観点から、下記式(h-1)~(h-16)のいずれかで表される2価の有機基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 上記式(1)におけるR、Zにおける1価の有機基としては、炭素数1~20の1価の炭化水素基、該炭化水素基のメチレン基を-O-、-S-、-CO-、-COO-、-COS-、-NR-、-CO-NR-、-Si(R-(但し、Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基であり、Rが複数ある場合、各Rは同一であっても良く、異なっていても良い。)、-SO-等で置き換えてなる1価の基A、かかる1価の炭化水素基若しくは1価の基Aの炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個をハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、アミノ基、メルカプト基、ニトロソ基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、シラノール基、スルフィノ基、ホスフィノ基、カルボキシ基、シアノ基、スルホ基、アシル基等で置換してなる1価の基、複素環を有する1価の基、等が挙げられる。上記式(1)におけるR、Zにおける1価の有機基としては、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、tert-ブトキシカルボニル基、又は9-フルオレニルメトキシカルボニル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましく、メチル基がより一層好ましい。
 R及びZは、本発明の効果を良好に得る観点から、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
 上記重合体(A)は、本発明の効果を良好に得る観点から、上記式(1)で表される繰り返し単位(a1)とともに、更に下記式(2)で表される繰り返し単位(a2)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体であってもよい。尚、繰り返し単位(a2)は、1種類又は2種類以上で構成されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 上記式(2)中、R~R、R、及びZは、上記式(1)における場合と同義である。Yは下記式(O)で表される2価の有機基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 上記式(O)中、Arは、それぞれ独立して、ベンゼン環、ビフェニル構造、又はナフタレン環を表す。Arの環上の任意の水素原子は、ハロゲン原子又は1価の有機基で置き換えられてもよい。Qは-(CH-(nは2~18である。)、又はかかる-(CH-の一部を-O-、-C(=O)-又は-O-C(=O)-のいずれかで置き換えた基を表す。
 上記式(O)中、上記ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。上記1価の有機基としては、例えば、炭素数1~3のアルキル基、炭素数2~3のアルケニル基、炭素数2~3のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~3の1価の有機基等が挙げられる。これらの1価の有機基の具体例として、上記R~Rで例示したものが挙げられる。
 上記式(O)で表される2価の有機基としては、液晶配向性を高める観点から、下記式(o-1)~(o-14)のいずれかで表される2価の有機基が好ましい。式(o-10)中、mは2が好ましい。(o-14)中、mは0又は2がより好ましい。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式(o-14)中、2つのmは、それぞれ独立している。)
 上記重合体(A)は、本発明の効果を良好に得る観点から、上記式(1)で表される繰り返し単位(a1)、又は上記繰り返し単位(a1)及び上記式(2)で表される繰り返し単位(a2)とともに、更に、下記式(2’)で表される繰り返し単位(a2’)及び下記式(3)で表される繰り返し単位(a3)よりなる群から選ばれる少なくとも一つを有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 上記式(2’)及び式(3)中、X2’及びXは4価の有機基を表し、Y2’は下記式(O2)で表される2価の有機基を表し、Yは、基「-N(D)-(Dはカルバメート系保護基を表す。)」を分子内に有する炭素数6~30の2価の有機基を表す。R、及びZは、上記式(1)における場合と同義である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 上記式(O2)中、mは0~2の整数であり、Ar2’は、非置換又は置換のベンゼン環を表す。但し、mが0の場合、Ar2’は非置換のベンゼン環を表し、mが1~2の場合、Ar2’は、それぞれ独立して、非置換のベンゼン環、又は該ベンゼン環上の任意の水素原子が、ハロゲン原子若しくは1価の有機基(例えば、炭素数1~3のアルキル基、炭素数2~3のアルケニル基、炭素数2~3のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~3の1価の有機基等)で置き換えられたベンゼン環を表す。Q2’は単結合、又は-O-を表す。Ar2’、Q2’が複数存在する場合、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
 上記式(O2)で表される2価の有機基としては、AC残像の発生が少ない観点から下記式(o2-1)~(o2-12)のいずれかで表される2価の有機基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 上記式(3)におけるYのDはカルバメート系保護基を表し、カルバメート系保護基としては、例えば、tert-ブトキシカルボニル基又は9-フルオレニルメトキシカルボニル基が挙げられる。上記Yの具体例としては、下記式(Dx)で表される2価の有機基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 上記式(Dx)中、Qは単結合、-(CH-(nは1~20である)、又は該-(CH-の任意の-CH-が-O-、-Si(CH-、-COO-、-OCO-、-NQ-、-NQ-CO-、-CO-NQ-、-NQ-CO-NQ10-、-NQ-COO-又は-O-COO-、で置き換えられた基であり、Q及びQ10はそれぞれ独立して水素原子又は1価の有機基を表す。
 Q及びQは、それぞれ独立して、-H、-NHD、-N(D)、-NHDを有する基、又は-N(D)を有する基を表す。但し、m=0の場合、Qはカルバメート系保護基を有し、m=1の場合、Q、Q及びQの少なくとも一つは基中にカルバメート系保護基を有する。また、Q、Qにおいて、-NHDを有する基、又は-N(D)を有する基を表す場合、Q、Qの好ましい炭素数は1~30であり、より好ましくは1~8である。
 上記Q及びQ10の1価の有機基としては、炭素数1~3のアルキル基、炭素数2~3のアルケニル基、炭素数2~3のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~3の1価の有機基が挙げられ、具体例として上記R~Rで例示したものの内、炭素数が1~3のものが挙げられる。
 Yの好ましい具体例としては、AC残像が少ない観点から、下記式(Y3-1)~(Y3-9)のいずれかで表される2価の有機基が挙げられる。Bocは、tert-ブトキシカルボニル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 上記式(2’)、式(3)におけるX2’、Xとしては、下記式(g)で表される4価の有機基の他、下記式(X-1)~(X-25)のいずれかで表される4価の有機基、芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基等が挙げられる。本発明の効果を良好に得る観点から、X2’及びXは、下記式(g)で表される4価の有機基であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
(R~Rは、上記式(1)におけるR~Rと同義である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 上記芳香族テトラカルボン酸二無水物とは、ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香環に結合するカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。具体例を挙げると、下記式(Xa-1)~(Xa-2)のいずれかで表される4価の有機基、下記式(Xr-1)~(Xr-7)のいずれかで表される4価の有機基を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
(x及びyは、それぞれ独立に、単結合、エーテル、カルボニル、エステル、炭素数1~10のアルカンジイル基、1,4-フェニレン、スルホニル又はアミド結合である。j及びkは、0又は1である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 上記式(Xa-1)若しくは(Xa-2)で表される4価の有機基は、下記式(Xa-3)~(Xa-19)のいずれかで表される構造でもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 上記重合体(A)は、上記繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、繰り返し単位(a3)以外に、下記式(4)で表される繰り返し単位(a4)を更に有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 上記式(4)中、Xは4価の有機基を表し、Yは2価の有機基を表す。R、Zは、それぞれ、上記式(1)におけるR、Zと同義である。但し、Yは基「-N(D)-(Dはカルバメート系保護基を表す。)」を分子内に有し、Dを除く炭素数が6~30の2価の有機基及び上記式(O2)で表される2価の有機基以外の構造を表す。更にXが上記式(g)で表される4価の有機基と同義である場合は、Yは上記式(H)で表される2価の有機基、及び上記式(O)で表される2価の有機基以外の構造を表す。
 Xの具体例としては、上記X2’で例示した4価の有機基が挙げられる。本発明の効果を良好に得る観点から、Xは、上記式(g)で表される4価の有機基、又は上記式(X-1)~(X-25)のいずれかで表される4価の有機基が好ましく、上記式(g)で表される4価の有機基であることがより好ましい。
 Yの2価の有機基の具体例としては、上記式(H)、上記式(O)において例示される2価の有機基の他、以下に記載するジアミン由来の2価の有機基(ジアミンから2つのアミノ基を除いた2価の有機基)が挙げられる。
 4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン;下記式(g-1)~(g-9)で表されるジアミン等の光配向性基を有するジアミン;下記式(u-1)~(u-3)で表されるジアミン等のウレア結合を有するジアミン(但し、該ジアミンは分子内にカルバメート系保護基を有しない。);下記式(u-4)~(u-7)で表されるジアミン等のアミド結合を有するジアミン(但し、該ジアミンは分子内にカルバメート系保護基を有しない。);窒素原子含有複素環、第二級アミノ基及び第三級アミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の窒素原子含有構造(以下、窒素原子含有構造ともいう。但し、上記第二級アミノ基及び第三級アミノ基において、該アミノ基はカルバメート系保護基に結合しない。)を有するジアミン;2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール;2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸若しくは下記式(3b-1)~式(3b-4)で示されるジアミン化合物等のカルボキシ基を有するジアミン;4-(2-(メチルアミノ)エチル)アニリン、4-(2-アミノエチル)アニリン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、1-(4-アミノフェニル)-1,3,3-トリメチル-1H-インダン-5-アミン、1-(4-アミノフェニル)-2,3-ジヒドロ-1,3,3-トリメチル-1H-インデン-6-アミン;メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル、2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン等の光重合性基を末端に有するジアミン;コレスタニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5-ジアミノ安息香酸コレステニル、3,5-ジアミノ安息香酸ラノスタニル及び3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン等のステロイド骨格を有するジアミン;下記式(V-1)~(V-6)で表されるジアミン;1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等のシロキサン結合を有するジアミン;下記式(Ox-1)、(Ox-2)等のオキサゾリン環構造を有するジアミン;1-(4-(2,4-ジアミノフェノキシ)エトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノン、2-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノイル)フェノキシ)エチル-3,5-ジアミノベンゾエート、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン等のラジカル重合開始剤機能を有するジアミン等のジアミン由来の2価の有機基、WO2018/117239号公報に記載の式(Y-1)~(Y-167)のいずれかで表される基。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 上記式(3b-1)中、Aは単結合、-CH-、-C-、-C(CH-、-CF-、-C(CF-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH)-、-CONH-、-NHCO-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CON(CH)-又は-N(CH)CO-を示し、m1及びm2はそれぞれ独立して、0~4であり、かつm1+m2は1~4である。
 上記式(3b-2)中、m3及びm4はそれぞれ独立して、1~5である。上記式(3b-3)中、Aは炭素数1~5の直鎖又は分岐アルキル基を示し、m5は1~5である。上記式(3b-4)中、A及びAはそれぞれ独立して、単結合、-CH-、-C-、-C(CH-、-CF-、-C(CF-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH)-、-CONH-、-NHCO-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CON(CH)-又は-N(CH)-CO-を示し、m6は1~4である。)、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 上記式(V-1)~(V-6)中、Xv1~Xv4、Xp1~Xp2は、それぞれ独立に、-(CH-(aは1~15である。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-CHO-、-CHOCO-、-COO-、又は-OCO-を表し、Xv5は-O-、-CHO-、-CHOCO-、-COO-、又は-OCO-を表す。Xは、単結合、-O-、-NH-、-O-(CH-O-(mは1~6である。)、-C(CH-、-CO-、-(CH-(mは1~6である。)、-SO-、-O-C(CH-、-CO-(CH-(mは1~6である。)、-NH-(CH-(mは1~6である。)、-SO-(CH-(mは1~6を表す。)、-CONH-(CH-(mは1~6である。)、-CONH-(CH-NHCO-(mは1~6である。)、-COO-(CH-OCO-(mは1~6である。)、-CONH-、-NH-(CH-NH-(mは1~6を表す。)、又は-SO-(CH-SO-(mは1~6である。)を示し、Rv1~Rv4、R1a~R1bは、それぞれ独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を示す。kは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 上記窒素原子含有複素環としては、例えば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、インドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、ナフチリジン、キノキサリン、フタラジン、トリアジン、カルバゾール、アクリジン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ヘキサメチレンイミン等が挙げられる。なかでも、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピペリジン、ピペラジン、キノリン、カルバゾール又はアクリジンが好ましい。
 窒素原子含有構造を有するジアミンが有していてもよい第二級アミノ基及び第三級アミノ基は、例えば、下記式(n)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 上記式(n)において、Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基を表す。「*1」は、炭化水素基に結合する結合手を表す。上記式(n)中のRの1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、メチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。Rは、好ましくは水素原子又はメチル基である。
 窒素原子含有構造を有するジアミンの具体例としては、例えば、2,6-ジアミノピリジン、3,4-ジアミノピリジン、2,4-ジアミノピリミジン、3,6-ジアミノカルバゾール、N-メチル-3,6-ジアミノカルバゾール、N-エチル-3,6-ジアミノカルバゾール、N-フェニル-3,6-ジアミノカルバゾール、1,4-ビス-(4-アミノフェニル)-ピペラジン、3,6-ジアミノアクリジン、下記式(Dp-1)~(Dp-8)で表される化合物、又は下記式(z-1)~式(z-13)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は、繰り返し単位(a1)と該繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位との合計を全繰り返し単位の10~100モル%含むことが好ましく、15~100モル%含むことがより好ましい。なお、ここでの合計においては、繰り返し単位(a1)と繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位とのいずれかが0モル%である場合も含まれる。以下においても合計という場合、構成単位要素の1又は2以上が0モル%である場合も含まれる。
 重合体(A)が繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位以外の繰り返し単位を含む場合は、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の10~95モル%含むことが好ましい。重合体(A)は、繰り返し単位(a1)と繰り返し単位(a1)のイミド化構造と単位の合計を全繰り返し単位の95モル%以下含むことが好ましく、90モル%以下含むことがより好ましく、80モル%以下含むことが更に好ましい。また、重合体(A)は、繰り返し単位(a1)と繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位の合計を全繰り返し単位の10モル%以上含むことが好ましく、15モル%以上含むことが好ましい。
 本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は、繰り返し単位(a2)と繰り返し単位(a2)のイミド化構造単位との合計を全繰り返し単位の5モル%以上含むことが好ましく、10モル%以上含むことがより好ましく、20モル%以上含むことが更に好ましく、一方、90モル%以下含むことが好ましく、85モル%以下含むことがより好ましい。また、本発明の効果を良好に得る観点から、前記重合体(A)が、前記繰り返し単位(a2)と前記繰り返し単位(a2)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の10~90モル%含むことが好ましい。
 本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が全繰り返し単位の10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましい。繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及びそれらのイミド化構造以外の繰り返し単位を含む場合は、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることが更に好ましい。
 重合体(A)が繰り返し単位(a2’)と繰り返し単位(a2’)のイミド化構造単位との少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は繰り返し単位(a2’)と繰り返し単位(a2’)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の1~50モル%含むことが好ましく、1~40モル%含むことがより好ましく、1~30モル%含むことが更に好ましい。重合体(A)が繰り返し単位(a1)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかと繰り返し単位(a2)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかとを含む場合は、繰り返し単位(a2’)と繰り返し単位(a2’)のイミド化構造単位との合計は、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることが更に好ましい。
 重合体(A)は、本発明の効果を良好に得る観点から、繰り返し単位(a1)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかと、繰り返し単位(a2)及びそのイミド化構造の少なくともいずれかと、繰り返し単位(a2’)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかとを含み、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が全繰り返し単位の30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましい。重合体(A)が、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、及びそれらのイミド化構造単位以外の繰り返し単位を含む場合は、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることが更に好ましい。
 重合体(A)が繰り返し単位(a3)と繰り返し単位(a3)のイミド化構造単位との少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は繰り返し単位(a3)と繰り返し単位(a3)のイミド化構造との合計を、全繰り返し単位の1~40モル%含むことが好ましく、1~30モル%含むことがより好ましく、1~25モル%含むことが更に好ましい。
 重合体(A)は、繰り返し単位(a2’)、繰り返し単位(a3)、及びそれらのイミド化構造単位を含んでも良い。
 重合体(A)が上記繰り返し単位(a4)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、Yが炭素数4以上の側鎖構造を有しない2価の有機基である、繰り返し単位(a4)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかで構成されることが好ましい。
 上記炭素数4以上の側鎖構造を有しない2価の有機基としては、上記その他のジアミンから、メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル、2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン、上記ステロイド骨格を有するジアミン、上記式(V-1)~(V-6)で表されるジアミン、1-(4-(2,4-ジアミノフェノキシ)エトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノン、2-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノイル)フェノキシ)エチル-3,5-ジアミノベンゾエート、N-フェニル-3,6-ジアミノカルバゾール、(z-4)及び(z-6)で表されるジアミン等を除いたジアミンからなる群から選ばれるジアミン由来の2価の有機基が挙げられる。
 重合体(A)が繰り返し単位(a4)と繰り返し単位(a4)のイミド化構造単位との少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は繰り返し単位(a4)と繰り返し単位(a4)のイミド化構造との合計を、全繰り返し単位の1~90モル%含むことが好ましく、5~70モル%含むことがより好ましく、10~30モル%含むことが更に好ましい。
<重合体(B)>
 本発明の液晶配向剤は、上記重合体(A)以外に、上記繰り返し単位(a1)を分子内に有しない重合体(B)を含有してもよい。尚、重合体(B)は1種類又は2種類以上で構成されてもよい。本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(B)としては、下記式(5)で表される繰り返し単位(b1)及び該繰り返し単位(b1)のイミド化構造単位からなる群から選ばれる少なくとも1つ繰り返し単位を有する重合体が挙げられる。また、重合体(B)を構成する繰り返し単位は1種類又は2種類以上で構成されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 上記式(5)中、Xは4価の有機基であり、Yは、2価の有機基である。R、Zは、それぞれ上記式(1)におけるR、Zと同義である。
 上記Xにおける4価の有機基としては、脂肪族テトカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基、脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基又は芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基が挙げられ、具体例としては上記Xで例示した4価の有機基が挙げられる。本発明の効果を良好に得る観点において、上記脂肪族若しくは脂環式テトラカルボン酸二無水物は、なかでも液晶配向性を高める高い観点から、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造及びシクロヘキサン環構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種の部分構造を有するテトラカルボン酸二無水物が好ましい。より好ましいXは、上記式(g)で表される4価の有機基、上記式(X-1)~(X-25)のいずれかで表される4価の有機基、上記式(Xa-1)~(Xa-2)で表される4価の有機基又は上記式(Xr-1)~(Xr-7)で表される4価の有機基(これらを総称して特定の4価の有機基ともいう。)である。
 重合体(B)は、本発明の効果を良好に得る観点において、Xが上記特定の4価の有機基である繰り返し単位を、重合体(B)に含まれる全繰り返し単位の5モル%以上含むことが好ましく、10モル%以上含むことがより好ましい。
 上記Yにおける2価の有機基としては、上記Yで例示した2価の有機基が挙げられる。残留DC由来の残像が少ない観点から、重合体(B)としては、Yが、上記ウレア結合を有するジアミン、上記アミド結合を有するジアミン、上記窒素原子含有構造を有するジアミン、2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、上記カルボキシ基を有するジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、p-フェニレンジアミン及びm-フェニレンジアミン由来の2価の有機基(これらを総称して特定の2価の有機基ともいう。)である繰り返し単位を含む重合体であることが好ましい。
 重合体(B)は、透過率を高める観点から、上記式(5)で表される繰り返し単位を2種類以上有し、上記ウレア結合を有するジアミン、上記アミド結合を有するジアミン、又は上記窒素原子含有構造を有するジアミン由来の2価の有機基であるYを有する繰り返し単位と、それ以外のジアミン由来の2価の有機基であるYを有する繰り返し単位と、を含むことがより好ましい。
 重合体(B)は、残留DC由来の残像が少ない観点において、Yが上記特定の2価の有機基である繰り返し単位を、重合体(B)に含まれる全繰り返し単位の1モル%以上、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上含んでもよい、
 残留DC由来の残像が少ない観点において、重合体(A)と重合体(B)の含有割合(重合体(A)/重合体(B)の質量比)は10/90~90/10が好ましく、20/80~90/10がより好ましく、20/80~80/20が更に好ましい。
<重合体(A)及び重合体(B)の製造方法>
 本発明における重合体(A)及び重合体(B)であるポリイミド前駆体である、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸、及びこれらのイミド化物であるポリイミドは、例えば、WO2013/157586号公報に記載されるような既知の方法で合成できる。
 具体的には、ジアミン成分と、テトラカルボン酸誘導体成分と、を溶媒中で(縮重合)反応させることにより合成される。上記テトラカルボン酸誘導体成分としては、テトラカルボン酸二無水物若しくはその誘導体(テトラカルボン酸ジハロゲン化物、テトラカルボン酸ジエステル、又はテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物)が挙げられる。重合体(A)又は(B)の一部にアミック酸構造を含む場合、例えば、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応させることにより、アミック酸構造を有する重合体(ポリアミック酸)が得られる。溶媒としては、生成した重合体が溶解するものであれば特に限定されない。
 重合体(A)のポリイミド前駆体を得るためのジアミン成分及びテトラカルボン酸誘導体成分は、それぞれ、重合体(A)が有する上記した式(1)、式(2)、式(2’)、式(3)、式(4)で表される繰り返し単位に応じて、かかる繰り返し単位の構造が得られるように選択して使用される。
 例えば、重合体(A)が有する式(1)で表される繰り返し単位を有する場合には、ジアミン成分としては、-N(Z)-Y-N(Z)-の構造(Y、Zの定義は上記と同じである。)を有するジアミン(以下、特定ジアミンともいう。)が使用され、また、テトラカルボン酸誘導体成分としては、下記式(g)の構造(R~Rの定義は上記と同じである。)を有するテトラカルボン酸誘導体が使用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 重合体(A)が有する式(2)、式(2’)、式(3)、式(4)で表される繰り返し単位を有する重合体(A)のポリイミド前駆体を得る場合に使用されるジアミン成分及びテトラカルボン酸誘導体成分は、それぞれ、上記した式(1)で表される繰り返し単位を有するポリイミド前駆体を得る場合に使用されるジアミン及びテトラカルボン酸誘導体に準じて選択し、使用される。
 また、重合体(B)のポリイミド前駆体を得るためのジアミン成分及びテトラカルボン酸誘導体成分は、それぞれ、重合体(B)が有する上記した式(5)で表される繰り返し単位の構造が得られるように選択して使用される。即ち、ジアミン成分としては、-N(Z)-Y-N(Z)-の構造(Y、Zの定義は上記と同じである。)を有するジアミンが使用され、テトラカルボン酸誘導体成分としては、Xの構造(Xの定義は上記と同じである。)を有するテトラカルボン酸誘導体が使用される。
 ジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分とを反応させる際の上記溶媒の具体例としては、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、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンが挙げられる。また、重合体の溶媒溶解性が高い場合は、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、又は下記の式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
(式[D-1]中、Dは炭素数1~3のアルキル基を示し、式[D-2]中、Dは炭素数1~3のアルキル基を示し、式[D-3]中、Dは炭素数1~4のアルキル基を表す。)。
 これら溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。更に、重合体を溶解させない溶媒であっても、生成した重合体が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。
 ジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分とを溶媒中で反応させる際には、反応は任意の濃度で行うことができるが、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、溶媒を追加することもできる。
 反応においては、ジアミン成分の合計モル数とテトラカルボン酸誘導体成分の合計モル数の比(テトラカルボン酸誘導体成分の合計モル数/ジアミン成分の合計モル数)は0.8~1.2であることが好ましい。通常の縮重合反応と同様、このモル比が1.0に近いほど生成する重合体(A)、重合体(B)の分子量は大きくなる。
 ポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記の方法で得られたポリアミック酸とエステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、等の既知の方法によって得ることができる。
 ポリイミドを得る方法としては、上記反応で得られるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル等のポリイミド前駆体を含有する溶液をそのまま加熱する熱イミド化、又は上記溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
 本発明の重合体(A)におけるポリイミドは、上記ポリイミド前駆体の有する繰り返し単位が一部又は全て閉環されている。上記ポリイミドにおいて、イミド化率は好ましくは、20~95%であり、好ましくは30~95%、より好ましくは50~95%である。
<重合体の溶液粘度・分子量>
 本発明の重合体(A)におけるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドは、これを濃度10~15質量%の溶液としたときに、例えば、10~1000mPa・sの溶液粘度を持つものが作業性の観点から好ましいが、特に限定されない。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えば、γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン等)を用いて調製した濃度10~15質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
 上記ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(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2,000~300,000である。また、Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。この分子量範囲にあることで、液晶表示素子の良好な配向性及び安定性を確保することができる。
<末端封止剤>
 本発明における重合体(A)、重合体(B)を合成するに際して、上記の如きテトラカルボン酸誘導体成分、及びジアミン成分とともに、適当な末端封止剤を用いて末端封止型の重合体としてもよい。末端封止型の重合体は、塗膜によって得られる液晶配向膜の膜硬度の向上や、シール剤と液晶配向膜の密着特性の向上という効果を有する。
 本発明における重合体(A)、重合体(B)の末端の例としては、アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基又はこれらの誘導体が挙げられる。アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基、イソシアネート基は通常の縮合反応により得るか、又は以下の末端封止剤を用いて末端を封止することにより得ることができ、例えば、以下の末端封止剤を用いて、同様に得ることができる。
 末端封止剤としては、例えば、無水酢酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-ヒドロキシフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、3-(3-トリメトキシシリル)プロピル)-3,4-ジヒドロフラン-2,5-ジオン、4,5,6,7-テトラフルオロイソベンゾフラン-1,3-ジオン、4-エチニルフタル酸無水物等の酸一無水物;二炭酸ジ-tert-ブチル、二炭酸ジアリル等の二炭酸ジエステル化合物;アクリロイルクロリド、メタクリロイルクロリド、ニコチン酸クロリド等のクロロカルボニル化合物;アニリン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン等のモノアミン化合物;エチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネート、2-アクリロイルオキシエチルイソシアネ-ト及び2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネ-ト等の不飽和結合を有するイソシアネート等のモノイソシアネート化合物;エチルイソチオシアネート、アリルイソチオシアネート等のイソチオシアネート化合物等を挙げることができる。
 末端封止剤の使用割合は、使用するジアミン成分の合計100モル部に対して、0.01~20モル部が好ましく、0.01~10モル部がより好ましい。
<液晶配向剤>
 本発明の液晶配向剤は、重合体(A)及び必要に応じて重合体(B)を含有する。本発明の液晶配向剤は、重合体(A)、重合体(B)に加えて、その他の重合体を含有していてもよい。その他の重合体の具体例を挙げると、ポリシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレア、ポリウレタン、ポリオルガノシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(イソブチレン-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(ビニルエーテル-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる重合体等が挙げられる。
 ポリ(スチレン-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、SMA1000、2000、3000(Cray Valley社製)、GSM301(岐阜セラツク製造所社製)等が挙げられ、ポリ(イソブチレン-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、イソバン-600(クラレ社製)が挙げられ、ポリ(ビニルエーテル-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、Gantrez AN-139(メチルビニルエーテル無水マレイン酸樹脂、アシュランド社製)が挙げられる。その他の重合体は、一種を単独で使用してもよく、また二種以上を組み合わせて使用してもよい。その他の重合体の含有割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100質量部に対して、90質量部以下が好ましく、10~90質量部がより好ましく、20~80質量部が更に好ましい。
 液晶配向剤は、液晶配向膜を作製するために用いられるものであり、均一な薄膜を形成させるという観点から、塗布液の形態をとる。本発明の液晶配向剤においても上記した重合体成分と、有機溶媒とを含有する塗布液であることが好ましい。その際、液晶配向剤中の重合体の濃度は、形成させようとす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。均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から、1質量%以上が好ましく、溶液の保存安定性の点からは、10質量%以下が好ましい。特に好ましい重合体の濃度は、2~8質量%である。
 液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルラクトアミド、N,N-ジメチルプロピオンアミド、テトラメチル尿素、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、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、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、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、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-(tert-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、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン(これらを総称して「良溶媒」ともいう)が挙げられる。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド又はγ-ブチロラクトンが好ましい。良溶媒の含有量は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~80質量%であることが特に好ましい。
 また、液晶配向剤に含有される有機溶媒は、上記溶媒に加えて液晶配向剤を塗布する際の塗布性や塗膜の表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう。)を併用した混合溶媒の使用が好ましい。貧溶媒の含有量は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の1~80質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が特に好ましい。貧溶媒の種類及び含有量は、液晶配向剤の塗布装置、塗布条件、塗布環境等に応じて適宜選択される。
 上記貧溶媒の具体例を下記するが、これらに限定されない。
 ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソブチルカルビノール(2,6-ジメチル-4-ヘプタノール)、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ジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、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、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、3-エトキシブチルアセタート、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、エチレングリ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、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(2-ブトキシエトキシ)-2-プロパノール、2-(2-ブトキシエトキシ)-1-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、プロピレングリコールジアセテート、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸シクロヘキシル、酢酸4-メチル-2-ペンチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、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、乳酸n-ブチル、乳酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)等を挙げることができる。
 貧溶媒としては、なかでも、ジイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、又はジイソブチルケトンが好ましい。
 良溶媒と貧溶媒との好ましい溶媒の組み合わせとしては、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールジアセテート、N,N-ジメチルラクトアミドとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチル、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとジエチレングリコールモノプロピルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとジエチレングリコールモノプロピルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、N-エチル-2-ピロリドンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールモノエチルエーテルとブチルセロソルブアセテート、N-メチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールモノメチルエーテルとブチルセロソルブアセテート、N,N-ジメチルラクトアミドとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとN-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、γ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジイソブチルケトン、γ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールジアセテート、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソプロピルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルカルビノール、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールジエチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルケトン、N-エチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジイソブチルケトン、N-エチル-2-ピロリドンとN,N-ジメチルラクトアミドとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、γ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタートとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタートとプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと酢酸4-メチル-2-ペンチルとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと酢酸シクロヘキシルとジアセトンアルコールシクロヘキサノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロペンタノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとシクロヘキサノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル等を挙げることができる。
 本発明の液晶配向剤は、重合体成分及び有機溶媒以外の成分(以下、添加剤成分ともいう。)を追加的に含有してもよい。このような添加剤成分としては、液晶配向膜と基板との密着性や液晶配向膜とシール剤との密着性を高めるための密着助剤、液晶配向膜の強度を高めるための化合物(以下、架橋性化合物ともいう。)、イミド化を促進するための化合物、液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための誘電体や導電物質等が挙げられる。
 上記架橋性化合物としては、AC残像に対して良好な耐性を発現し、膜強度の改善が高い観点から、オキシラニル基、オキセタニル基、保護イソシアネート基、保護イソチオシアネート基、オキサゾリン環構造を含む基、メルドラム酸構造を含む基、シクロカーボネート基、及び下記式(d)で表される基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物、又は下記式(e)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 上記式(d)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は「*-CH-OH」である。上記式(e)中、Aは、芳香環を有する(m+n)価の有機基を表し、R、R’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、mは1~6であり、nは0~4である。上記芳香環の任意の水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のフルオロアルキル基、炭素数2~10のフルオロアルケニル基、又は炭素数1~10のフルオロアルコキシ基で置き換えられてもよい。
 オキシラニル基を有する化合物の具体例としては、日本特開平10-338880号公報の[0037]に記載の化合物や、WO2017/170483号公報に記載のトリアジン環を骨格にもつ化合物等の、2個以上のオキシラニル基を有する化合物が挙げられる。これらのうち、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、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、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、下記式(r-1)~(r-3)で表される化合物等の窒素原子を含有する化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 オキセタニル基を有する化合物の具体例としては、WO2011/132751号公報の[0170]~[0175]に記載の2個以上のオキセタニル基を有する化合物等が挙げられる。
 保護イソシアネート基を有する化合物の具体例としては、日本特開2014-224978号公報の[0046]~[0047]に記載の2個以上の保護イソシアネート基を有する化合物、WO2015/141598号公報の[0119]~[0120]に記載の3個以上の保護イソシアネート基を有する化合物等が挙げられ、下記式(bi-1)~(bi-3)で表される化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 保護イソチオシアネート基を有する化合物の具体例としては、日本特開2016-200798号公報に記載の、2個以上の保護イソチオシアネート基を有する化合物が挙げられる。
 オキサゾリン環構造を含む基を有する化合物の具体例としては、日本特開2007-286597号公報の[0115]に記載の、2個以上のオキサゾリン環構造を含む化合物が挙げられる。
 メルドラム酸構造を含む基を有する化合物の具体例としては、WO2012/091088号公報に記載の、メルドラム酸構造を2個以上有する化合物が挙げられる。
 シクロカーボネート基を有する化合物の具体例としては、WO2011/155577号公報に記載の化合物が挙げられる。
 上記式(d)で表される基のR、Rの炭素数1~3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。
 上記式(d)で表される基を有する化合物の具体例としては、WO2015/072554号公報や、日本特開2016-118753号公報の[0058]に記載の、上記式(d)で表される基を2個以上有する化合物、日本特開2016-200798号公報に記載の化合物等が挙げられ、下記式(hd-1)~(hd-8)で表される化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 上記式(e)のAにおける芳香環を有する(m+n)価の有機基としては、炭素数6~30の(m+n)価の芳香族炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が直接又は連結基を介して結合した(m+n)価の有機基、芳香族複素環を有する(m+n)価の基が挙げられる。上記芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン、ナフタレン等が挙げられる。芳香族複素環としては、上記窒素原子含有複素環で例示した構造の内、ピリジン環に代表される芳香族複素環が挙げられる。上記連結基としては、炭素数1~10のアルキレン基、-NR-(Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基)、又は上記アルキレン基から水素原子を一つ除いた基、2価又は3価のシクロヘキサン環等が挙げられる。尚、上記アルキレン基の任意の水素原子は、炭素数1~6のアルキル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基等の有機基で置換されてもよい。上記式(e)のR、R’における炭素数1~5のアルキル基としては、上記式(1)におけるR~Rで例示したアルキル基の具体例が挙げられる。
 上記式(e)の具体例としては、WO2010/074269号公報に記載の化合物、下記式(e-1)~(e-10)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 上記例示の化合物は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。例えば、WO2015/060357号公報の53頁[0105]~55頁[0116]に開示されているもの等が挙げられる。また、架橋性化合物は、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、架橋性化合物の含有量は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して、0.5~20質量部であることが好ましく、架橋反応が進行し、かつAC残像に対して良好な耐性を発現する観点から、より好ましくは1~15質量部である。
 上記密着助剤としては、例えば3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。
 シランカップリング剤を使用する場合は、AC残像に対して良好な耐性を発現する観点から、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、0.1~20質量部であることがより好ましい。
 上記イミド化促進するための化合物としては、塩基性の部位(例:第一級アミノ基、脂肪族ヘテロ環(例:ピロリジン骨格)、芳香族ヘテロ環(例:イミダゾール環、インドール環)、又はグアニジノ基等)を有する化合物(但し、上記架橋性化合物及び密着助剤は除く。)、又は、焼成時に上記塩基性の部位が発生する化合物が好ましい。より好ましくは、焼成時に上記塩基性の部位が発生する化合物であり、具体例を挙げると、下記式(B-1)~(B-17)で表される化合物が挙げられる。イミド化促進するための化合物の含有量は、重合体(A)が有するアミック酸、又はアミック酸エステル部位1モルに対して、好ましくは2モル以下、より好ましくは1モル以下、更に好ましくは0.5モル以下が良好である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
(Dは、加熱によって脱離する有機基を表し、好ましくはtert-ブトキシカルボニル基、又は9-フルオレニルメトキシカルボニル基のいずれかである。Dが複数個ある場合、複数個のDは互いに同じでも異なっていても良い。)
 本発明の液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性等を考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1~10質量%の範囲である。
 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際に用いる方法によって異なる。後述の工程(1)で記載されているように、基板に液晶配向剤を塗布する方法としては、例えば、ロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等が挙げられる。ロールコーター法を用いる場合には、固形分濃度が4~10質量%の範囲であることが特に好ましい。スピンコート法を用いる場合には、固形分濃度が1.5~4.5質量%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質量%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質量%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。重合体組成物を調製する際の温度は、好ましくは10~50℃であり、より好ましくは20~30℃である。
<液晶配向膜>
 本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤から得られる。本発明の液晶配向膜は、水平配向型若しくは垂直配向型(VA型)の液晶配向膜に用いることができるが、中でもIPS駆動方式又はFFS駆動方式等の水平配向型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜である。また、光配向処理法用の液晶配向膜により好ましく用いられる。その他、種々の技術用途に有効に適用することができ、例えば上記用途以外の液晶配向膜(位相差フィルム用の液晶配向膜、走査アンテナや液晶アレイアンテナ用の液晶配向膜又は透過散乱型の液晶調光素子用の液晶配向膜)、或いは、その他の用途、例えば、保護膜(例:カラーフィルタ用の保護膜)、スペーサー膜、層間絶縁膜、反射防止膜、配線被覆膜、帯電防止フィルム、電動機絶縁膜(フレキシブルディスプレイのゲート絶縁膜)等にも適用できる。
 本発明の液晶配向膜は、例えば、以下の工程(1)~(3)、好ましくは、工程(1)~(4)を含む方法により製造することができる。
<工程(1):液晶配向剤を基板上に塗布する工程>
 パターニングされた透明導電膜が設けられている基板の一面に、本発明の液晶配向剤を、例えば、ロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等の適宜の塗布方法により塗布する。ここで基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板とともに、アクリル基板、ポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることもできる。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならば、シリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極にはアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。また、IPS駆動方式又はFFS駆動方式の液晶表示素子を製造する場合には、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と、電極が設けられていない対向基板とを用いる。
 液晶配向剤を基板に塗布し、成膜する方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット法、又はスプレー法等が挙げられる。なかでも、インクジェット法により塗布し、成膜する方法が好適に使用できる。
<工程(2):塗布した液晶配向剤を焼成する工程>
 工程(2)は、基板上に塗布した液晶配向剤を焼成し、膜を形成する工程である。液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン又はIR(赤外線)型オーブン等の加熱手段により、溶媒を蒸発させたり、ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルの熱イミド化を行ったりすることができる。本発明の液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができ、複数回行ってもよい。焼成温度としては、例えば40~180℃で行うことができる。プロセスを短縮する観点で、40~150℃で行ってもよい。焼成時間としては特に限定されないが、1~10分、好ましくは1~5分が挙げられる。ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルの熱イミド化を行う場合には、上記焼成工程の後、例えば150~300℃、好ましくは150~250℃の温度範囲で焼成する工程を行うことができる。焼成時間としては特に限定されないが、5~40分、好ましくは、5~30分の焼成時間が挙げられる。
 焼成後の膜状物は、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5~300nmが好ましく、10~200nmがより好ましい。
<工程(3):工程(2)で得られた膜に配向処理する工程>
 工程(3)は、必要に応じて工程(2)で得られた膜に配向処理する工程である。即ち、IPS駆動方式又はFFS駆動方式等の水平配向型の液晶表示素子では、該塗膜に対し配向能付与処理を行う。一方、VA方式又はPSAモード等の垂直配向型の液晶表示素子では、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。液晶配向膜の配向処理方法としては、ラビング処理法、光配向処理法が挙げられ、光配向処理法がより好適である。光配向処理法としては、上記膜状物の表面に、一定方向に偏向された放射線を照射し、場合により、好ましくは、150~250℃の温度で加熱処理を行い、液晶配向性(液晶配向能ともいう)を付与する方法が挙げられる。放射線としては、100~800nmの波長を有する紫外線又は可視光線を用いることができる。なかでも、好ましくは100~400nm、より好ましくは、200~400nmの波長を有する紫外線である。
 上記放射線の照射量は、1~10,000mJ/cmが好ましく、100~5,000mJ/cmがより好ましく、100~1,500mJ/cmが更に好ましく、100~1,000mJ/cmが特に好ましく、100~400mJ/cmがより一層好ましい。従来、液晶配向剤を使用した場合には、配向処理における光照射量は、100~5,000mJ/cmであるが、本発明の液晶配向剤においては、配向処理における光照射量を低減させても、液晶配向膜面内での液晶配向性のバラツキ(不均一性)が抑制された液晶配向膜を得ることができる。
 また、放射線を照射する場合、液晶配向性を改善するために、上記膜状物を有する基板を、50~250℃で加熱しながら照射してもよい。このようにして作製した上記液晶配向膜は、液晶分子を一定の方向に安定して配向させることができる。
 更に、上記の方法で、偏光された放射線を照射した液晶配向膜に、水や溶媒を用いて、接触処理するか、放射線を照射した液晶配向膜を加熱処理することもできる。
 上記接触処理に使用する溶媒としては、放射線の照射によって膜状物から生成した分解物を溶解する溶媒であれば、特に限定されるものではない。具体例としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル等が挙げられる。なかでも、汎用性や溶媒の安全性の点から、水、2-プロパンール、1-メトキシ-2-プロパノール又は乳酸エチルが好ましい。より好ましいのは、水、1-メトキシ-2-プロパノール又は乳酸エチルである。溶媒は、1種類でも、2種類以上組み合わせてもよい。
<工程(4):工程(3)で配向処理された膜に対して50~300℃の加熱処理を行う工程>
 上記の放射線を照射した塗膜に対して加熱処理を行ってもよい。かかる加熱処理の温度は、50~300℃が好ましく、120~250℃がより好ましい。加熱処理の時間としては、それぞれ1~30分とすることが好ましい。
<液晶表示素子>
 本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向膜を具備するもので、下記するようにして製造される。上記のようにして得られる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。具体的には以下の2つの方法が挙げられる。
 第一の方法は、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する。次いで、2枚の基板の周辺部同士を、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組成物を、注入孔を通じて充填して膜面に接触した後、注入孔を封止する。
 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、更に液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶組成物を滴下する。その後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせて液晶組成物を基板の全面に押し広げて膜面に接触させる。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。
 上記のいずれの方法による場合でも、更に、用いた液晶組成物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。
 なお、塗膜に対してラビング処理を行った場合には、2枚の基板は、各塗膜におけるラビング方向が互いに所定の角度、例えば、直交又は逆平行となるように対向配置される。
 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等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い。
 上記液晶組成物としては、特に制限はなく、少なくとも一種の液晶化合物(液晶分子)を含む組成物であって、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を用いることができる。なお、以下では、誘電率異方性が正の液晶組成物を、ポジ型液晶ともいい、誘電異方性が負の液晶組成物を、ネガ型液晶ともいう。
 液晶組成物としては、ネマチック相を呈する液晶組成物、スメクチック相を呈する液晶組成物及びコレステリック相を呈する液晶組成物を挙げることができ、その中でもネマチック相を呈する液晶組成物が好ましい。
 上記液晶組成物は、フッ素原子、ヒドロキシ基、アミノ基、フッ素原子含有基(例えば、トリフルオロメチル基)、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、イソチオシアネート基、複素環、シクロアルカン、シクロアルケン、ステロイド骨格、ベンゼン環、又はナフタレン環を有する液晶化合物を含んでもよく、分子内に液晶性を発現する剛直な部位(メソゲン骨格)を2つ以上有する化合物(例えば、剛直な二つのビフェニル構造、又はターフェニル構造がアルキル基で連結されたバイメソゲン化合物)を含んでもよい。
 上記液晶組成物は、液晶配向性を向上させる観点から、添加物をさらに添加してもよい。このような添加物は、重合性基を有する化合物などの光重合性モノマー;光学活性な化合物(例:メルク(株)社製のS-811など);酸化防止剤;紫外線吸収剤;色素;消泡剤;重合開始剤;又は重合禁止剤などが挙げられる。
 ポジ型液晶としては、メルク社製のZLI-2293、ZLI-4792、MLC-2003、MLC-2041、MLC-3019、又はMLC-7081などが挙げられる。
 ネガ型液晶としては、例えばメルク社製のMLC-6608、MLC-6609、MLC-6610、又はMLC-7026-100などが挙げられる。
 また、重合性基を有する化合物を含有する液晶として、メルク社製のMLC-3023が挙げられる。
 そして、必要に応じ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。
 IPS方式(モード)において使用される櫛歯電極基板であるIPS基板は、基材と、基材上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極と、基材上に線状電極を覆うように形成された液晶配向膜とを有する。
 なお、FFS方式(モード)において使用される櫛歯電極基板であるFFS基板は、基材と、基材上に形成された面電極と、面電極上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極と、絶縁膜上に線状電極を覆うように形成された液晶配向膜とを有する。
 図1は、本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備するIPSモードの横電界液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
 図1に例示する横電界液晶表示素子1においては、液晶配向膜2cを具備する櫛歯電極基板2と液晶配向膜4aを具備する対向基板4との間に、液晶3が挟持されている。櫛歯電極基板2は、基材2aと、基材2a上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極2bと、基材2a上に線状電極2bを覆うように形成された液晶配向膜2cとを有している。対向基板4は、基材4bと、基材4b上に形成された液晶配向膜4aとを有している。液晶配向膜2cは、本発明の液晶配向膜である。液晶配向膜4cも同様に本発明の液晶配向膜である。
 図1の横電界液晶表示素子1においては、線状電極2bに電圧が印加されると、電気力線Lで示すように線状電極2b間で電界が発生する。
 図2は、本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備するFFSモードの横電界液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
 図2に例示する横電界液晶表示素子1においては、液晶配向膜2hを具備する櫛歯電極基板2と液晶配向膜4aを具備する対向基板4との間に、液晶3が挟持されている。櫛歯電極基板2は、基材2dと、基材2d上に形成された面電極2eと、面電極2e上に形成された絶縁膜2fと、絶縁膜2f上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極2gと、絶縁膜2f上に線状電極2gを覆うように形成された液晶配向膜2hとを有している。対向基板4は、基材4bと、基材4b上に形成された液晶配向膜4aとを有している。液晶配向膜2hは、本発明の液晶配向膜である。液晶配向膜4aも同様に本発明の液晶配向膜である。
 図2の横電界液晶表示素子1においては、面電極2e及び線状電極2gに電圧が印加されると、電気力線Lで示すように面電極2e及び線状電極2g間で電界が発生する。
 以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下における化合物の略号及び各特性の測定方法は、次のとおりである。
 Boc:tert-ブトキシカルボニル基
 Fmoc:、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基
(特定ジアミン)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
(その他のジアミン)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
(テトラカルボン酸二無水物)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
(添加剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
(溶媒)
 NMP:N-メチル-2-ピロリドン
 BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
(分子量の測定)
 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)(昭和電工社製)、カラム(KD-803,KD-805)(昭和電工社製)を用いて、以下の条件で分子量を測定した。
 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、臭化リチウム一水和物(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)。
(粘度の測定)
 E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE-1(1°34’、R24)を用いて、温度25℃で測定した。
<重合体の合成>
(合成例1)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-1(1.02g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(93.9g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-1)の溶液(粘度:401mPa・s)を得た。このポリアミック酸の数平均分子量(Mn)は12,939、重量平均分子量(Mw)は38,921であった。
(合成例2)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-1(2.04g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(95.5g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-2)の溶液(粘度:373mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,813、Mwは37,191であった。
(合成例3)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-2(0.946g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.46g、28.8mmol)及びNMP(93.9g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-3)の溶液(粘度:399mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,191、Mwは38,811であった。
(合成例4)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-2(1.89g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.46g、28.8mmol)及びNMP(94.9g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-4)の溶液(粘度:369mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,304、Mwは37,191であった。
(合成例5)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-3(1.04g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(94.1g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-5)の溶液(粘度:372mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,492、Mwは40,113であった。
(合成例6)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-3(2.07g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(95.7g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-6)の溶液(粘度:385mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは13,012、Mwは40,200であった。
(合成例7)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-4(1.26g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(95.7g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-7)の溶液(粘度:370mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,028、Mwは37,190であった。
(合成例8)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-4(2.52g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(99.0g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-8)の溶液(粘度:360mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは10,221、Mwは36,821であった。
(合成例9)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.487g、4.50mmol)、WA-1(0.613g、4.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.42g、28.7mmol)及びNMP(102g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-9)の溶液(粘度:409mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは13,001、Mwは40,012であった。
(合成例10)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-1(1.23g、9.00mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.46g、28.8mmol)及びNMP(104g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-10)の溶液(粘度:415mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,948、Mwは40,889であった。
(合成例11)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.487g、4.50mmol)、WA-3(0.622g、4.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.42g、28.7mmol)及びNMP(102g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-11)の溶液(粘度:419mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,978、Mwは41,048であった。
(合成例12)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-3(1.24g、9.00mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.42g、28.7mmol)及びNMP(103g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-12)の溶液(粘度:401mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,992、Mwは39,171であった。
(合成例13)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.487g、4.50mmol)、WA-4(0.757g、4.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(103g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-13)の溶液(粘度:398mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,091、Mwは42,039であった。
(合成例14)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-4(1.51g、9.00mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(103g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-14)の溶液(粘度:366mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは10,208、Mwは35,029であった。
(合成例15)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A6(4.78g、24.0mmol)、A1(0.649g、6.00mmol)、B2(5.59g、28.5mmol)及びNMP(99.2g)を加えて、室温で5時間撹拌することで、固形分濃度10質量%のポリアミック酸(A-15)の溶液(粘度:200mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは14,101、Mwは43,911であった。
(合成例16)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A5(5.37g、18.0mmol)、A1(1.30g、12.0mmol)、B2(5.41g、27.6mmol)及びNMP(68.5g)を加えて、室温で5時間撹拌することで、固形分濃度15質量%のポリアミック酸(A-16)の溶液(粘度:751mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,038、Mwは37,102であった。
(合成例17)
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A5(7.16g、24.0mmol)、A7(1.19g、6.00mmol)、B2(5.41g、27.6mmol)及びNMP(78.0g)を加えて、室温で5時間撹拌することで、固形分濃度15質量%のポリアミック酸(A-17)の溶液(粘度:761mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは10,951、Mwは38,322であった。
(合成例18(比較))
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(1.62g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(92.4g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、ポリアミック酸(RA-1)の溶液を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000056
<液晶配向剤の調製>
(実施例1)
 合成例1で得られたポリアミック酸(A-1)溶液(6.67g)に、NMP(9.33g)、BCS(4.00g)、及びAD-2(0.112g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-1)を得た。
(実施例2~14)
 使用するポリアミック酸の溶液を(A-2)~(A-14)の溶液とした以外は、実施例1と同様に操作することで、液晶配向剤(V-2)~(V-14)を得た。
(実施例15)
 合成例9で得られたポリアミック酸(A-9)溶液(5.30g)に、合成例15で得られたポリアミック酸(A-15)溶液(9.54g)、NMP(3.78g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-15)を得た。
(実施例16)
 合成例10で得られたポリアミック酸(A-10)溶液(5.30g)に、合成例15で得られたポリアミック酸(A-15)溶液(9.54g)、NMP(3.78g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-16)を得た。
(実施例17)
 合成例9で得られたポリアミック酸(A-9)溶液(5.30g)に、合成例16で得られたポリアミック酸(A-16)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-17)を得た。
(実施例18)
 合成例9で得られたポリアミック酸(A-9)溶液(5.30g)に、合成例17で得られたポリアミック酸(A-17)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-18)を得た。
(実施例19)
 合成例10で得られたポリアミック酸(A-10)溶液(5.30g)に、合成例16で得られたポリアミック酸(A-16)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-19)を得た。
(実施例20)
 合成例10で得られたポリアミック酸(A-10)溶液(5.30g)に、合成例17で得られたポリアミック酸(A-17)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-20)を得た。
(比較例1)
 合成例18で得られたポリアミック酸(RA-1)溶液(6.67g)に、NMP(9.33g)及びBCS(4.00g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(RV-1)を得た。
(比較例2)
  合成例18で得られたポリアミック酸(RA-1)溶液(6.67g)に、NMP(9.33g)、BCS(4.00g)、及びAD-2(0.112g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(RV-2)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000057
 上記で得られた液晶配向剤を用いて以下に示す手順でFFS駆動液晶セルを作製し、各種評価を行った。
<FFS駆動液晶セルの構成>
 FFSモード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製した。
 始めに、電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×50mmの長方形で、厚みが0.7mmのガラス基板である。基板上には第1層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたITO電極が形成されている。第1層目の対向電極の上には第2層目として、CVD(化学蒸着)法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は300nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてITO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第1画素及び第2画素の2つの画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mm、横5mmある。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により電気的に絶縁されている。
 第3層目の画素電極は、中央部分が内角160°で屈曲した幅3μmの電極要素が6μmの間隔を開けて平行になるように複数配列された櫛歯形状を有しており、1つの画素は、複数の電極要素の屈曲部を結ぶ線を境に第1領域と第2領域を有している。
 次に、上記で得られた液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板(第1のガラス基板)と裏面に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(第2のガラス基板)に、スピンコート法にて塗布した。80℃のホットプレート上で2分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。こ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の紫外線をそれぞれの表に示す照射量分を照射して配向処理を施し、液晶配向膜付き基板を得た。なお、上記電極付き基板に形成する液晶配向膜は、画素屈曲部の内角を等分する方向と液晶の配向方向とが直交するように配向処理し、第2のガラス基板に形成する液晶配向膜は、液晶セルを作製した時に第1のガラス基板上の液晶の配向方向と第2のガラス基板上の液晶の配向方向とが一致するように配向処理する。上記2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤(三井化学社製 XN-1500T)を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合う配向方向が0°になるようにして張り合わせた。その後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC-3019(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、FFS駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、一晩放置してから評価に使用した。
<コントラストの面内均一性の評価>
 AXOMETRICS社製AxoStepを用いて液晶セルのツイスト角のばらつきの評価を行った。上記で作製した液晶セルを測定ステージに設置し、電圧無印加の状態で、画素面内のCircular Retardanceの分布を測定して標準偏差σの3倍である3σを算出した。面内均一性は、この3σの値が小さいほど良好であると言える。評価基準として、上記3σ値が、1.00未満の場合を「優良」、1.00以上で1.15以下の場合を「良好」、1.15より大きい場合を「不良」とした。
 上記実施例及び比較例の各液晶配向剤を使用する液晶表示素子に関して実施した評価結果を表3に示す。
<液晶配向の安定性の評価>
 上記で作製したFFS駆動液晶セルに対し、60℃の恒温環境下、周波数60Hzで±5Vの交流電圧を120時間印加した。その後、液晶セルの画素電極と対向電極との間をショートさせた状態にし、そのまま室温に一日放置した。上記の処理を行った液晶セルに関して、電圧無印加状態における、画素の第1領域の液晶の配向方向と第2領域の液晶の配向方向とのずれを角度として算出した。具体的には、偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に液晶セルを設置し、バックライトを点灯させ、画素の第1領域の透過光強度が最も小さくなるように液晶セルの配置角度を調整し、次に画素の第2領域の透過光強度が最も小さくなるように液晶セルを回転させたときに要する回転角度を求めた。液晶配向の安定性は、この回転角度の値が小さいほど良好であると言える。評価基準として、0.10以下の場合を「優良」、0.10より大きく0.30以下の場合を「良」、0.30より大きい場合を「不良」とした。
 上記実施例及び比較例の各液晶配向剤を使用する液晶表示素子に関して実施した評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000058
 上記の表3からわかるように、特定ジアミンWA-1~WA-4を用いた液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、特定ジアミンを含まないジアミン成分で構成される液晶配向剤から得られる液晶配向膜に比べて、光照射量の広い範囲で、高い面内均一性や高い液晶配向の安定性の少なくともいずれかの特性を示した。
 本発明の液晶配向剤を用いることにより、IPS駆動方式、FFS駆動方式の液晶表示素子において、長期交流駆動により生じる残像が抑制された液晶配向膜を得ることができる。そのため、高い表示品位が求められる液晶表示素子における利用が期待できる。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、光の透過と遮断を制御する調光窓、光シャッター等においても有用である。
 なお、2021年2月16日に出願された日本特許出願2021-022830号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
 1: 横電界液晶表示素子、2: 櫛歯電極基板、2a: 基材、2b: 線状電極、2c: 液晶配向膜、2d: 基材、2e: 面電極、2f: 絶縁膜、2g: 線状電極、2h: 液晶配向膜、3: 液晶、4: 対向基板、4a: 液晶配向膜、4b: 基材、L: 電気力線

Claims (18)

  1.  下記式(1)で表される繰り返し単位(a1)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(A)を含有することを特徴とする液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、R~R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、又はフェニル基を表し、R~Rの少なくとも一つは上記定義中の水素原子以外の基を表す。
     R及びZは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。Yは下記式(H)で表される2価の有機基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(H)中、Rは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は炭素数1~3の1価の有機基を表す。aは、1~4の整数である。また、Rが複数存在する場合、それぞれ同一でも異なってもよい。*は結合手を表す。)
  2.  前記式(H)における前記1価の有機基が、アルキル基、前記アルキル基上の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、前記アルコキシ基上の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基又はアルケニル基である、請求項1に記載の液晶配向剤。
  3.  前記式(H)で表される2価の有機基が、下記式(h-1)~(h-16)のいずれかで表される2価の有機基である、請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(h-1)~(h-16)中、*は結合手を表す。)
  4.  前記重合体(A)が、更に下記式(2)で表される繰り返し単位(a2)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(2)中、R~R、R、及びZは、前記式(1)の場合と同義である。Yは下記式(O)で表される2価の有機基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(O)中、Arは、それぞれ独立して、ベンゼン環、ビフェニル構造、又はナフタレン環を表す。前記Arの環上の任意の水素原子は、ハロゲン原子又は1価の有機基で置き換えられてもよい。Qは-(CH-(nは2~18である。)、又は前記-(CH-の一部を-O-、-C(=O)-及び-O-C(=O)-のいずれかで置き換えた基を表す。*は結合手を表す。)
  5.  前記式(O)で表される2価の有機基が、下記式(o-1)~(o-14)のいずれかで表される2価の有機基である、請求項4に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式(o-1)~(o-14)中、*は結合手を表す。式(o-14)中、2つのmは、それぞれ独立している。)
  6.  前記重合体(A)が、更に下記式(2’)で表される繰り返し単位(a2’)及び下記式(3)で表される繰り返し単位(a3)よりなる群から選ばれる少なくとも一つを有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式(2’)、(3)中、X2’、Xは4価の有機基を表し、Y2’は下記式(O2)で表される2価の有機基を表し、Yは基「-N(D)-(Dはカルバメート系保護基を表す。)」を分子内に有する炭素数6~30の2価の有機基を表す。R、Zは、上記式(1)の場合と同義である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式(O2)中、mは0~2の整数であり、Ar2’は、非置換又は置換のベンゼン環を表す。但し、mが0の場合、Ar2’は非置換のベンゼン環を表し、mが1又は2の場合、Ar2’は、それぞれ独立して、非置換のベンゼン環、又は該ベンゼン環上の任意の水素原子がハロゲン原子若しくは1価の有機基で置き換えられたベンゼン環のいずれかを表す。Q2’は単結合又は-O-を表す。*は結合手を表す。Ar2’、Q2’が複数存在する場合、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  7.  前記式(O2)で表される2価の有機基が、下記式(o2-1)~(o2-12)のいずれかで表される2価の有機基である、請求項6に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式(o2-1)~(o2-12)中、*は結合手を表す。)
  8.  前記重合体(A)が、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の10~95モル%含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  9.  前記重合体(A)が、前記繰り返し単位(a2)と前記繰り返し単位(a2)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の10~90モル%含む、請求項2~8のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  10.  前記重合体(A)が、前記繰り返し単位(a1)、前記繰り返し単位(a2)、前記繰り返し単位(a2’)並びにそれらのイミド化構造単位の合計を、全繰り返し単位の30モル%以上含む、請求項6に記載の液晶配向剤。
  11.  光配向処理法用の液晶配向膜に用いられる、請求項1~10のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
  13.  請求項12に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
  14.  下記の工程(1)~(3)を含む、液晶表示素子用の液晶配向膜の製造方法。
     工程(1):請求項1~11のいずれか一項に記載の液晶配向剤を基板上に塗布する工程
     工程(2):塗布した液晶配向剤を焼成する工程
     工程(3):工程(2)で得られた膜に、必要に応じて、配向処理する工程
  15.  前記配向処理が光配向処理である、請求項14に記載の液晶配向膜の製造方法。
  16.  前記光配向処理における放射線の照射量が100~1,500mJ/cmである、請求項15に記載の液晶配向膜の製造方法。
  17.  工程(3)で配向処理された膜に対して50~300℃の加熱処理を行う工程(4)を更に含む、請求項14~16のいずれか一項に記載の液晶配向膜の製造方法。
  18.  前記液晶表示素子が、IPS駆動方式又はFFS駆動方式の液晶表示素子である請求項14~17のいずれか一項に記載の液晶配向膜の製造方法。
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