WO2023008071A1 - 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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WO2023008071A1
WO2023008071A1 PCT/JP2022/026100 JP2022026100W WO2023008071A1 WO 2023008071 A1 WO2023008071 A1 WO 2023008071A1 JP 2022026100 W JP2022026100 W JP 2022026100W WO 2023008071 A1 WO2023008071 A1 WO 2023008071A1
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WO
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group
liquid crystal
carbon atoms
organic group
polymer
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PCT/JP2022/026100
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English (en)
French (fr)
Inventor
美希 豊田
慎躍 大野
瑛士郎 平賀
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日産化学株式会社
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal aligning agent, a liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent, and a liquid crystal display element having the liquid crystal aligning film.
  • liquid crystal display element As a liquid crystal display element, various drive systems with different electrode structures, physical properties of liquid crystal molecules used, etc. have been developed. ) type, IPS type (In Plane Switching), and FFS (Fringe Field Switching) type. These liquid crystal display elements have a liquid crystal alignment film for aligning liquid crystal molecules. Polyamic acids, polyamic acid esters, polyimides, polyamides, and the like are known as materials for liquid crystal alignment films, for example.
  • a photopolymerizable compound is added in advance to the liquid crystal composition, and a vertical alignment film such as a polyimide system is used, and a voltage is applied to the liquid crystal cell.
  • PSA Polymer Sustained Alignment
  • Patent Document 2 proposes a polyimide-based liquid crystal alignment film having an oxazoline skeleton.
  • liquid crystal display elements Recently, the demand for cost reduction of liquid crystal display elements has increased more than ever, and various liquid crystal materials have come to be used for liquid crystal display elements. In particular, when a low-cost liquid crystal material is used, the probability of deterioration of the voltage holding ratio of the liquid crystal display element is high.
  • an object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning agent capable of obtaining a liquid crystal aligning film having a high voltage holding ratio even after being exposed to high temperature and high humidity for a long time, and a liquid crystal aligning agent obtained from the liquid crystal aligning agent. It is to provide a liquid crystal alignment film and a liquid crystal display element using the same.
  • Liquid crystal aligning agent containing the following (A) component and (B) component.
  • Component (A) a polyimide precursor having a repeating unit (a1) represented by the following formula (1) and a repeating unit (a2) represented by the following formula (2), and an imide of the polyimide precursor at least one polymer (A) selected from the group consisting of polyimides which are polyimides; However, the polymer (A) does not have repeating units (b3) represented by the following formula (3).
  • (X 1 and X 2 represent a tetravalent organic group.
  • Y 1 represents a divalent organic group having an oxazoline skeleton.
  • Y 2 represents a divalent organic group having a group -XJ.
  • R, Each Z independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • m1 is an integer of 1 to 2.
  • J represents a monovalent organic group having at least one group selected from the group consisting of an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 40 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms.
  • at least one of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group is a halogen atom, a halogen atom-containing alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a halogen atom-containing alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • Halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention it is possible to obtain a liquid crystal alignment film having a high voltage holding ratio even after being exposed to high temperature and high humidity for a long time.
  • Structures (s-Ox) and (m-Ox) contained in the polymer of the present invention are ring-opened during post-baking to form a carboxylic acid in the amic acid.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention contains the following components (A) and (B).
  • Component (A) a polyimide precursor having a repeating unit (a1) represented by the above formula (1) and a repeating unit (a2) represented by the above formula (2), and an imide of the polyimide precursor at least one polymer (A) selected from the group consisting of polyimides which are polyimides; However, the polymer (A) does not have the repeating unit (b3) of the unit represented by the above formula (3).
  • Component (B) At least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor having a repeating unit (b3) represented by the above formula (3) and a polyimide that is an imidized product of the polyimide precursor ( B).
  • the total number of repeating units (a1) and the imidized structural units of the repeating units (a1) is 5 to 95 mol % is preferred, and 10 to 90 mol % is more preferred.
  • the total of the repeating unit (a2) and the imidized structural unit of the repeating unit (a2) is 5 to 95 mol% of the total repeating units constituting the polymer (A) in terms of improving the liquid crystal orientation.
  • 10 to 90 mol % is more preferable, and 10 to 85 mol % is even more preferable.
  • the total number of the repeating units (b3) and the imidized structural units of the repeating units (b3) is 5 to 90 mol % is preferred, and 10 to 80 mol % is more preferred.
  • the mass ratio of the content of the polymer (B) to the content of the polymer (A) is 5/95 to 95/5. It is preferably 10/90 to 90/10, more preferably.
  • Y 1 represents a divalent organic group having an oxazoline skeleton. At least one of the main chain and the side chain of the polymer may have the oxazoline skeleton.
  • the position of the oxazoline skeleton in the side chain is not particularly limited, and may be in the middle of the polymer side chain, It may be a terminal portion of a polymer side chain.
  • Y 1 more preferably has an oxazoline skeleton at the terminal portion of the side chain of the polymer, and more preferably has a partial structure represented by the following formula (s-Ox).
  • R represents a single bond, —O—, or (n+1)-valent organic group.
  • n is an integer of 1 to 3.
  • the (n+1)-valent organic group of R includes -COO-, -CONH-, (n+1)-valent hydrocarbon groups ((n+1)-valent non- cyclic chain hydrocarbon group, (n+1)-valent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms, (n+1)-valent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms), at least One methylene group is -O-, -S-, -CO-, -COO-, -COS-, -NR 1 -, -CONR 1 - (R 1 is a hydrogen atom or a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms (n+1)-valent organic group substituted with a divalent functional group such as group), (n+1)-valent organic group in which at least one of the hydrogen atoms of the above hydrocarbon group is substituted with a halogen atom or the like, heterocyclic ring and (n+1)-valent organic groups possessed.
  • R 1 is a hydrogen atom or a hydro
  • partial structure represented by the above formula (s-Ox) include partial structures represented by the following formulas (s-Ox-1) to (s-Ox-5).
  • L represents -CONH-, -NHCO-, -CO-N(CH 3 )-, -NH-, -O-, -COO-, -OCO-, n4 is an integer of 0 to 3 and n5 is an integer from 1 to 3.
  • Y 1 is a divalent organic group having an oxazoline skeleton in the side chain of the polymer
  • Y 1 is preferably a diamine having a partial structure represented by the above formula (s-Ox) (hereinafter referred to as a specific diamine (Also referred to as (s-Ox).) is preferably a group obtained by removing two amino groups.
  • a specific example of the specific diamine (s-Ox) is "A 1 -(Z 1 ) m " (A 1 represents an m-valent group in which two primary amino groups are bonded to an aromatic group.
  • Z 1 is represented by the above formula (s —Ox), where m is an integer of 1 to 2.) is preferred.
  • Y 1 is a divalent organic group having an oxazoline skeleton in the polymer main chain
  • Y 1 is a divalent organic group having a partial structure represented by the following formula (m-Ox) in the polymer main chain. It is preferably an organic group. (R 1 represents hydrogen or a monovalent organic group.)
  • the monovalent organic group for R 1 in the above formula (m-Ox) includes a monovalent organic group having an aromatic group (benzene ring, etc.), a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms ( Examples: methyl group, ethyl group, propyl group, etc.), or monovalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 10 carbon atoms are preferred.
  • the monovalent organic group having an aromatic group may be composed only of an aromatic group, and may partially contain at least one of a chain structure and an alicyclic structure.
  • the alicyclic hydrocarbon group may be composed only of an alicyclic structure (eg, a cyclohexane ring), or may partially contain a chain structure.
  • At least one hydrogen atom of the chain hydrocarbon group, the alicyclic hydrocarbon group or the aromatic ring structure is a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or 1 carbon atom. It may be substituted with an alkoxy group having up to 3 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or the like. Further, part of the methylene groups of the chain hydrocarbon group, the alicyclic hydrocarbon group, or the aromatic ring structure may be substituted with -O-, -CO-, or -COO-.
  • R 1 in the above formula (m-Ox) is preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of favorably obtaining the effects of the present invention.
  • Y 1 is a divalent organic group having an oxazoline skeleton in the main chain of the polymer
  • Y 1 is a diamine having a structure represented by the above formula (m-Ox) (hereinafter referred to as a specific diamine (m- Also referred to as Ox).) is preferably a group obtained by removing two amino groups.
  • Specific examples of the specific diamine (Ox) include diamines selected from the group represented by the following formulas (m-Ox-1) to (m-Ox-3). (R 1 has the same definition as R 1 in formula (m-Ox).
  • R 2 is a single bond, -O-, -COO-, -OCO-, -CONR 11 -, -NR 11 CO-, -NR 11 -, an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, or -O-, -COO-, -OCO-, - between the carbon-carbon bonds and at least one terminal position of an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms represents a divalent organic group (L) into which a group selected from the group consisting of NR 11 -, -CONR 11 -, -NR 11 CO- and -NR 11 -CO-NR 11 - is inserted; represents a hydrogen atom or a methyl group, W 1 to W 2 and W 4 represent an aromatic hydrocarbon group, W 3 represents an aromatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, a represents 0 or It is an integer of 1.
  • formula (m-Ox-2) multiple R 1 , W 1 and multiple R 2 when a is 1 may be the same
  • the aromatic hydrocarbon group in W 1 to W 4 may be composed only of an aromatic group (eg, benzene ring, naphthalene ring, biphenyl structure, anthracene ring), and the aromatic group may have a chain structure ( alkylene group) and at least one of an alicyclic structure (eg cyclohexane ring).
  • Preferred specific examples of aromatic hydrocarbon groups for W 1 to W 4 are benzene ring, naphthalene ring and biphenyl structure.
  • the alicyclic hydrocarbon group in W3 may consist of only an alicyclic structure ( eg, cyclohexane ring), or may partially contain a chain structure.
  • the alicyclic hydrocarbon group for W3 is preferably a cyclohexylene group or a bicyclohexylene group.
  • some of the hydrogen atoms possessed by the aromatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group may be substituted, and some of the methylene groups possessed by -O-, -CO-, Or it may be substituted with -COO-.
  • substituents examples include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a dialkylamino group (eg, a dimethylamino group). ), a carboxylic acid amide group (eg, an acetic acid amide group, a propionic acid amide group), and the like.
  • Y 2 represents a divalent organic group having a group -XJ.
  • Y 2 is preferably a group obtained by removing two amino groups from an aromatic diamine represented by "AXJ" (hereinafter also referred to as a specific diamine (V)).
  • A represents a monovalent group in which two primary amino groups are attached to an aromatic group.
  • aromatic groups include benzene rings, naphthalene rings, and biphenyl structures.
  • Ak represents a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms.), or -(A 1 ) a0 -((CH 2 ) a1 -A 1 ) m1 - (a0 is an integer of 0 or 1, a1 is an integer of 1 to 15, A 1 represents -O- or -COO-, and when there are a plurality of A 1 , each A 1 independently has the above definition m1 is an integer of 1 to 2 When m1 is 2, each of the plurality of a1 independently has the above definition.).
  • X is preferably -O-, -COO-, -OCO- or -(A 1 ) a0 -((CH 2 ) a1 -A 1 ) m1 -.
  • J represents a monovalent organic group having at least one group selected from the group consisting of an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 40 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms.
  • at least one of the hydrogen atoms of the alicyclic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group is a halogen atom, a halogen atom-containing alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a halogen atom-containing alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • J is an alicyclic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group that is unsubstituted or substituted with a substituent other than the substituents described above. It may further have at least one group selected from the group consisting of
  • the alicyclic hydrocarbon group having 4 to 40 carbon atoms in J includes cyclobutane ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, cyclodecane ring, steroid skeleton (eg, cholestanyl group, cholesteryl group, lanostanyl group, etc.) and the like.
  • aromatic hydrocarbon groups having 6 to 40 carbon atoms include benzene ring and naphthalene ring.
  • Examples of the group "-XJ” include the following structure (S1), and more preferred structures are the following formulas (S1-1) to (S1-5) can be mentioned.
  • G 1 represents a divalent cyclic group selected from a phenylene group and a cyclohexylene group, and any hydrogen atom on the cyclic group is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, group, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom.
  • m is an integer of 1-4. When m is 2 or more, multiple X 1 and G 1 each independently have the above definition.
  • R 1 is a fluorine atom, a fluorine atom-containing alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluorine atom-containing alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, or carbon represents an alkoxyalkyl group of numbers 3 to 10;
  • X 1 and R 1 have the same definitions as X 1 and R 1 in formula (S1) above.
  • the specific diamine (V) include diamines represented by the following formulas (d-1) and (d-2).
  • the group "-XJ" is any one of the above structure (S1) or the above formulas (S1-1) to (S1-5), and the formulas (d-1) to ( diamines represented by d-2), and cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene, cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene, cholestanyloxy-2,4-diaminobenzene, and 3,5-diaminobenzo diamines having a steroid skeleton such as cholestanyl acid, cholestenyl 3,5-diaminobenzoate, lanostanyl 3,5-diaminobenzoate and 3,6-bis(4-aminobenzoyloxy)cholestane.
  • a preferred specific example is [4-[(E)-3-[2-(2,4 -diaminophenyl)ethoxy]-3-oxo-prop-1-enyl]phenyl] 4-(4,4,4-trifluorobutoxy)benzoate, [4-[(E)-3-[[5-amino- 2-[4-amino-2-[[(E)-3-[4-[4-[4-(4,4,4-trifluorobutoxy)benzoyl]oxyphenyl]prop-2-enoyl]oxymethyl]phenyl] Phenyl]methoxy]-3-oxo-prop-1-enyl]phenyl]4-(4,4,4-trifluorobutoxy)
  • Y3 represents a divalent organic group having an aromatic carboxy group.
  • the aromatic carboxy group is a functional group in which at least one carboxy group is directly bonded to an aromatic group.
  • the number of carboxyl groups bonded to the aromatic group is preferably 1-8.
  • Specific examples of aromatic groups include -CH 2 -, -C 2 H 4 -, -C(CH 3 ) 2 -, and -CF 2 having a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl structure, or two or more benzene rings.
  • Y3 is preferably a group obtained by removing two amino groups from an aromatic diamine having an aromatic carboxy group (hereinafter also referred to as a specific diamine (B)).
  • Preferred examples of the specific diamine (B) include 2,4-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, and formulas (3b-1) to (3b-2) below.
  • a diamine represented by is mentioned.
  • Preferred specific examples of the diamines represented by formulas (3b-1) and (3b-2) above are 4,4′-diaminobiphenyl-3-carboxylic acid and 4,4′-diaminodiphenylmethane-3-carboxylic acid.
  • a 1 , A 21 and A 22 are single bonds, —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—, m11 and m12 are each independently an integer of 0 to 4, and m11+m12 is an integer of 1 to 4. m2 is 1 to is an integer of 4.)
  • At least one of the polyimide precursors in the polymers (A) and (B) may further have a repeating unit (c4) of a unit represented by the following formula (4), and the polymer (A) and (B) may be a polyimide which is an imidized product of a polyimide precursor having a repeating unit (c4) represented by the following formula (4).
  • the number of repeating units (c4) may be one, or two or more.
  • (X 4 represents a tetravalent organic group.
  • Y 4 represents a divalent organic group, a divalent organic group having an oxazoline skeleton, a divalent organic group having a group -XJ, or an aromatic carboxy represents an organic group other than a divalent organic group having a group.
  • Two R and Z are synonymous with R and Z in formula (1), respectively.
  • the polymer (A) contains the repeating unit (c4) or the imidized structural unit of the repeating unit (c4), the repeating unit (a1), the repeating unit (a2), and their imidized structures
  • the total amount of the units is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, of the entire repeating units constituting the polymer (A).
  • the polymer (B) contains the repeating unit (c4) or the imidized structural unit of the repeating unit (c4), the repeating unit (c4) or the imidized structure of the repeating unit (c4)
  • the total amount of the units is preferably 10 to 95 mol%, more preferably 20 to 90 mol%, of the total repeating units constituting the polymer (B).
  • Y 4 is preferably a divalent organic group obtained by removing two amino groups from the diamine described below (hereinafter also referred to as other diamine).
  • other diamines may be diamines other than the diamines described below.
  • p-phenylenediamine 2,3,5,6-tetramethyl-p-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-dimethyl-m-phenylenediamine, 2, 5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethoxy-4 ,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-difluoro-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-difluoro-4,4'-diamino biphenyl, 2,2′-bis(trifluoromethyl)-4,4′-diaminobiphenyl,
  • diamines having an amide bond such as 4,4′-diaminobenzanilide, 1,3-bis(4-aminophenyl)urea, 1,3-bis(4-aminobenzyl)urea, 1,3-bis( diamines having a urea bond such as 4-aminophenethyl)urea; 4,4′-sulfonyldianiline, 3,3′-sulfonyldianiline, bis(4-aminophenyl)silane, bis(3-aminophenyl)silane, dimethyl-bis(4-aminophenyl)silane, dimethyl-bis(3-aminophenyl)silane, 4,4'-thiodianiline, 3,3'-thiodianiline, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diamino diphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'
  • the diamine having a photopolymerizable group at the end and the diamine having a radical initiation function are used in the production of the polymer component from the viewpoint of increasing the response speed of liquid crystal display elements using the PSA method or the SC-PVA mode. You may use a seed
  • diamines include p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminobenzophenone, 2,2'-dimethyl- Preferred are 4,4′-diaminobiphenyl, diamines having the radical initiation function, diamines having the specific nitrogen-containing structure, and diamines having the group “—N(D)—”.
  • X 1 to X 4 in the formulas (1) to (4) represent tetravalent organic groups.
  • X 1 to X 4 preferably represent a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic dianhydride or a derivative thereof (tetracarboxylic acid dihalide, tetracarboxylic acid diester, tetracarboxylic acid diester dihalide, etc.) .
  • the tetravalent organic group includes an acyclic aliphatic tetracarboxylic dianhydride, an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, an aromatic tetracarboxylic dianhydride, or a tetravalent organic group derived from a derivative thereof.
  • An organic group is mentioned. Among them, it is more preferable to contain a tetracarboxylic dianhydride having at least one partial structure selected from the group consisting of a benzene ring, a cyclobutane ring structure, a cyclopentane ring structure and a cyclohexane ring structure, or a derivative thereof.
  • the tetracarboxylic dianhydride or derivative thereof for obtaining the polymer (A) is derived from an acyclic aliphatic tetracarboxylic dianhydride, an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, or a derivative thereof
  • a tetravalent organic group is preferred.
  • the acyclic aliphatic tetracarboxylic dianhydride is an acid dianhydride obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups bonded to a chain hydrocarbon structure.
  • An alicyclic tetracarboxylic dianhydride is an acid dianhydride obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups including at least one carboxy group bonded to an alicyclic structure. However, none of these four carboxy groups are bonded to the aromatic ring. Moreover, it is not necessary to consist only of an alicyclic structure, and a part thereof may have a chain hydrocarbon structure or an aromatic ring structure.
  • An aromatic tetracarboxylic dianhydride is an acid dianhydride obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups including at least one carboxy group bonded to an aromatic ring. However, it is not necessary to consist only of an aromatic ring structure, and a part thereof may have a chain hydrocarbon structure or an alicyclic structure.
  • X 1 to X 4 above are preferably tetravalent organic groups derived from the following tetracarboxylic dianhydrides or derivatives thereof (hereinafter collectively referred to as specific tetracarboxylic acid derivatives).
  • Acyclic aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride; 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl -1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dichloro-1,2,3 ,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-difluoro-1,2,3, 4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-bis(trifluoromethyl)-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracar
  • Preferred examples of the above specific tetracarboxylic acid derivatives include 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl -1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl- 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-difluoro-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-bis(trifluoromethyl)-1 , 2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 3, 3
  • the proportion of the above-mentioned specific tetracarboxylic acid derivative used is preferably 10 mol% or more, preferably 20 mol% or more, relative to 1 mol of the total tetracarboxylic acid component used to obtain the polymer (A) or (B). is more preferable, and 50 mol % or more is even more preferable.
  • the monovalent organic groups of R and Z in the above formulas (1) to (4) include monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, and the methylene groups of the hydrocarbon groups are -O- and -S- , -CO-, -COO-, -COS-, -NR 3 -, -CO-NR 3 -, -Si(R 3 ) 2 - (where R 3 is a hydrogen atom or 1 having 1 to 10 carbon atoms) a monovalent hydrocarbon group), a monovalent group A substituted with —SO 2 —, etc., a monovalent hydrocarbon group, or at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom of the monovalent group A Halogen atom, hydroxy group, alkoxy group, nitro group, amino group, mercapto group, nitroso group, alkylsilyl group, alkoxysilyl group, silanol group, sulphino group, phosphino group, carboxy group, cyano
  • a monovalent group substituted with and a monovalent group having a heterocyclic ring can be mentioned.
  • 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, a tert-butoxycarbonyl group, or a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group is preferable, and 1 carbon atom.
  • Alkyl groups of ⁇ 3 are more preferred, and methyl groups are 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.
  • Polyimide precursors used in the present invention include polyamic acids, polyamic acid esters, and the like.
  • the polyimide precursor used in the present invention can be synthesized, for example, by a known method as described in International Publication WO2013/157586. Specifically, it is synthesized by reacting (condensation polymerization) a diamine component and a tetracarboxylic acid derivative component in a solvent. Examples of the tetracarboxylic acid derivative component include tetracarboxylic dianhydrides and derivatives thereof.
  • a polymer having an amic acid structure (polyamic acid) is obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride component and a diamine component.
  • the solvent is not particularly limited as long as it dissolves the produced polymer.
  • the diamine component may be -N(Z)-Y 1 -N(Z)- (The definitions of Y 1 and Z are the same as in formula (1) above). is used. ( The definition of X1 is the same as in formula (1) above.)
  • a polyamic acid ester containing an amic acid ester structure in a part of the polymer can be obtained, for example, by [I] a method of reacting the polyamic acid obtained by the above method with an esterifying agent, [II] a tetracarboxylic acid diester and a diamine and [III] a method of reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine.
  • a polyimide can be obtained by ring-closing (imidating) the polyimide precursor.
  • the imidization ratio as used herein means the ratio of imide groups to the total amount of imide groups derived from tetracarboxylic dianhydride or derivatives thereof and carboxy groups (or derivatives thereof).
  • the imidization rate does not necessarily have to be 100%, and can be arbitrarily adjusted according to the application and purpose.
  • the imidization rate of the polyimide contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is 10 to 95%, preferably 20 to 95%, more preferably 30 to 90%, from the viewpoint of ensuring solubility.
  • thermal imidization in which the solution of the polyimide precursor is heated as it is or a catalyst (basic catalyst such as pyridine or acid anhydride such as acetic anhydride) is added to the solution of the polyimide precursor. and catalytic imidization.
  • a catalyst basic catalyst such as pyridine or acid anhydride such as acetic anhydride
  • a tetracarboxylic acid component containing a tetracarboxylic acid dianhydride or a derivative thereof, and a diamine component containing the above-mentioned diamine, together with an appropriate terminal blocker are used.
  • 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.
  • Examples of the terminal of the polyimide precursor or polyimide in the present invention include an amino group, a carboxyl group, an acid anhydride group, or a group derived from a terminal blocking agent to be described later.
  • An amino group, a carboxyl group, and an acid anhydride group can be obtained by a normal condensation reaction, or can be obtained by terminal blocking using the following terminal blocking agents.
  • 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.
  • Acid anhydrides dicarbonic acid diester compounds such as di-tert-butyl dicarbonate and diallyl dicarbonate; chlorocarbonyl compounds such as acryloyl chloride, methacryloyl chloride and 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 - monoamine compounds such as heptylamine and n-octylamine; ethyl isocyanate, phenyl isocyanate, naphthyl isocyanate, or having unsaturated bonds such as 2-acryloyloxyethyl isocyanate and 2-methacryloy
  • 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 molecular weight of each of the polymers (A) and (B) used in the present invention is determined by GPC (Gel The weight average molecular weight measured by Permeation Chromatography is preferably 5,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 150,000.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention is a liquid composition obtained by dispersing or dissolving the polymers (A) and (B), and other components used as necessary, preferably in a suitable organic solvent. be.
  • polymers other than the said polymers (A) and (B) may be mixed with the liquid crystal aligning agent used for manufacture of a liquid crystal aligning film.
  • specific examples of other polymers include polysiloxane, polyester, polyamide, polyurea, polyorganosiloxane, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly(styrene-maleic anhydride) copolymer, poly(isobutylene-malein). acid anhydride) copolymer, poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymer, poly(styrene-phenylmaleimide) derivative and poly(meth)acrylate.
  • poly(styrene-maleic anhydride) copolymer examples include SMA1000, SMA2000, SMA3000 (manufactured by Cray Valley), GSM301 (manufactured by Gifu Shellac Manufacturing Co., Ltd.) and the like.
  • Anhydride) copolymers include Isoban-600 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and 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 50 parts by mass or less, more preferably 1 to 50 parts by mass, and further 5 to 40 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 aligning agent of the present invention may contain components other than those mentioned above, if necessary.
  • the component include a crosslinkable compound (c-1) having at least one substituent selected from an epoxy group, an oxetanyl group, an oxazoline structure, a cyclocarbonate group, a blocked isocyanate group, a hydroxy group and an alkoxy group, and at least one crosslinkable compound selected from the group consisting of a crosslinkable compound (c-2) having a polymerizable unsaturated group, a functional silane compound, a metal chelate compound, a curing accelerator, a surfactant, an antioxidant, Examples include sensitizers, preservatives, and compounds for adjusting the dielectric constant and electrical resistance of the liquid crystal alignment film.
  • Preferred specific examples of the crosslinkable compound (c-1) include the following compounds.
  • Examples of epoxy group-containing compounds include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and 1,6-hexane.
  • Bisphenol A type epoxy resin bisphenol F type epoxy resin such as Epicoat 807 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), hydrogenated bisphenol A type epoxy resin such as YX-8000 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), YX6954BH30 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and the like biphenyl skeleton-containing epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins such as EPPN-201 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), (o, m, p-) cresol novolac type epoxy resins such as EOCN-102S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), tetrakis(glycidyloxymethyl)methane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-1,4-phenylenediamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-2,2'-dimethyl-4.
  • Polymers and oligomers having an oxazoline group such as compounds described in paragraph [0115] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-286597;
  • compounds having a cyclocarbonate group N,N,N',N'-tetra[(2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl)methyl]-4,4'-diaminodiphenylmethane, N,N' -Di[(2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl)methyl]-1,3-phenylenediamine and paragraphs [0025] to [0030] and [0032] of WO2011/155577 compounds, etc.;
  • Examples of compounds having a blocked isocyanate group include Coronate AP Stable M, Coronate 2503, 2515, 2507, 2513, 2555, Millionate MS-50 (manufactured by Tosoh Corporation), Takenate B-830, B-815N, B-820NSU,
  • Preferred specific examples of the crosslinkable compound (c-2) include the following compounds. Glycerin mono(meth)acrylate, glycerin di(meth)acrylate (1,2-,1,3-body mixture), glycerin tris(meth)acrylate, glycerol 1,3-diglycerolate di(meth)acrylate, pentaerythritol Stole tri(meth)acrylate, diethylene glycol mono(meth)acrylate, triethylene glycol mono(meth)acrylate, tetraethylene glycol mono(meth)acrylate, pentaethylene glycol mono(meth)acrylate, hexaethylene glycol mono(meth)acrylate, etc.) .
  • the content of the crosslinkable group-containing compound contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 0.1 to 30 parts by mass with respect to the total 100 parts by mass of the polymer components contained in the liquid crystal aligning agent. More preferably 0.1 to 20 parts by mass, still more preferably 1 to 10 parts by mass.
  • Compounds for adjusting the dielectric constant and electrical resistance include monoamines having nitrogen-containing aromatic heterocycles such as 3-picolylamine.
  • a monoamine having a nitrogen-containing aromatic heterocycle it is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal aligning agent. 20 parts by mass.
  • Preferred specific examples of functional silane compounds include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane.
  • Silane N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxy silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxysilane sidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane,
  • organic solvent used in the liquid crystal aligning agent of the present invention examples include lactone solvents such as ⁇ -valerolactone and ⁇ -butyrolactone; (n-propyl)-2-pyrrolidone, N-isopropyl-2-pyrrolidone, N-(n-butyl)-2-pyrrolidone, N-(tert-butyl)-2-pyrrolidone, N-(n-pentyl)- lactam solvents such as 2-pyrrolidone, N-methoxypropyl-2-pyrrolidone, N-ethoxyethyl-2-pyrrolidone, N-methoxybutyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone; N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylpropionamide, N,N-diethylpropionamide, N,N,
  • Preferred solvent combinations include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone and propylene.
  • the solid content concentration in the liquid crystal aligning agent (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., but preferably It is in the range of 1 to 10% by mass. 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 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 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 as a horizontal alignment type or vertical alignment type liquid crystal alignment film.
  • a vertical alignment type liquid crystal alignment film a liquid crystal alignment film used for a vertical alignment type liquid crystal display element such as a VA system or a PSA system is preferable.
  • the liquid crystal display element of the present invention comprises the liquid crystal alignment film.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention has a liquid crystal layer between a pair of substrates provided with electrodes, and a liquid crystal composition containing a polymerizable compound polymerized by at least one of active energy rays and heat between the pair of substrates. It is also preferably used for a liquid crystal display element manufactured through a process of polymerizing a polymerizable compound by at least one of irradiation with an active energy ray and heating while placing a substance and applying a voltage between electrodes.
  • the liquid crystal display device of the present invention can be manufactured, for example, by performing the following steps (1) to (3) or steps (1) to (4) in this order.
  • the liquid crystal aligning agent of the present invention is coated on one surface of the substrate by an appropriate coating method such as a roll coater method, a spin coat method, a printing method, an ink jet method, or the like to prepare a coating film.
  • 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 or a polycarbonate substrate can also be used.
  • a plastic substrate such as an acrylic substrate or a polycarbonate substrate can also be 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.
  • the coating film is baked for the purpose of preventing dripping of the applied aligning agent.
  • preheating is performed first.
  • the prebaking temperature is preferably 30 to 200°C, more preferably 40 to 150°C, and particularly preferably 40 to 100°C.
  • the pre-baking time is preferably 0.25-10 minutes, more preferably 0.5-5 minutes.
  • a heating (post-baking) step is preferably performed.
  • the post-bake temperature is preferably 80-300°C, more preferably 120-250°C.
  • the post-bake time is preferably 5-200 minutes, more preferably 10-100 minutes.
  • the thickness of the film thus formed is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 200 nm.
  • the coating film formed in the above steps (1) and (2) can be used as it is as a liquid crystal alignment film, but the coating film may be subjected to an alignment ability imparting treatment.
  • Alignment imparting treatment includes rubbing treatment in which the coating film is rubbed in a fixed direction with a roll wrapped with a cloth made of fibers such as nylon, rayon, cotton, etc., and photo-alignment treatment in which the coating film is irradiated with polarized or non-polarized radiation. processing and the like.
  • ultraviolet rays and visible rays including light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used as the radiation to irradiate the coating film.
  • the radiation When the radiation is polarized, it may be linearly polarized or partially polarized. Further, when the radiation used is linearly polarized or partially polarized, the irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, from an oblique direction, or a combination thereof. When non-polarized radiation is applied, the direction of irradiation is oblique.
  • Step of forming a liquid crystal layer between the pair of substrates to produce a liquid crystal cell (3-1) When manufacturing a VA liquid crystal display element Two substrates having the liquid crystal alignment film of the present invention formed on at least one of them are prepared, and a liquid crystal is arranged between the two substrates facing each other. Specifically, the following two methods are mentioned.
  • the first method is a conventionally known 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.
  • 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 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 structure, or a bimesogenic compound in which a terphenyl structure is linked by an alkyl group).
  • the liquid crystal composition may be a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase, a liquid crystal composition exhibiting a smectic phase, or a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase.
  • the liquid crystal composition may further contain an additive from the viewpoint of improving liquid crystal orientation.
  • additives include photopolymerizable monomers such as compounds having a polymerizable group described below; 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 crystal examples include MLC-3023, MLC-6608, MLC-6609, MLC-6610, MLC-6882, MLC-6886, MLC-7026, MLC-7026-000 and MLC-7026-100 manufactured by Merck. , or MLC-7029.
  • MLC-3023 manufactured by Merck Co., Ltd. can be used as a liquid crystal containing a compound having a polymerizable group.
  • the second method is a method called ODF (One Drop Fill) method.
  • ODF One Drop Fill
  • 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 to remove the flow orientation at the time of liquid crystal filling by heating the liquid crystal composition to a temperature at which the used liquid crystal composition assumes an isotropic phase and then slowly cooling to room temperature.
  • the mesogenic structure includes a structure in which two or more aromatic groups or aliphatic groups are linked, such as a biphenyl structure, a terphenyl structure, a naphthalene ring, a group obtained by removing two hydroxy groups from bisphenol A, or any of these A fluorine atom-containing structure in which a part of the hydrogen atoms of the structure are replaced with fluorine atoms can be mentioned.
  • Specific compounds include 4,4'-dimethacryloxybiphenyl or 3-fluoro-1,1'-biphenyl-4,4'-diyl dimethacrylate.
  • the compound having a polymerizable group may be a compound having the polymerizable group described above, and the content thereof is preferably 0.1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all polymer components. , more preferably 1 to 20 parts by mass.
  • the polymerizable group may be possessed by the polymer used for the liquid crystal aligning agent, and such a polymer includes, for example, a diamine component containing a diamine having the photopolymerizable group at its end, and used for the reaction.
  • a polymer includes, for example, a diamine component containing a diamine having the photopolymerizable group at its end, and used for the reaction. The polymer obtained is mentioned.
  • Step of irradiating the liquid crystal cell with light The liquid crystal cell is irradiated with light while a voltage is applied between the conductive films of the pair of substrates obtained in (3-2) or (3-3) above.
  • the voltage applied here can be, for example, 5 to 50 V direct current or alternating current.
  • As the light for irradiation for example, ultraviolet light containing light with a wavelength of 150 to 800 nm and visible light can be used, but ultraviolet light containing light with a wavelength of 300 to 400 nm is preferable.
  • a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used as the light source for the irradiation light.
  • the irradiation amount of light is preferably 1,000 to 200,000 J/m 2 , more preferably 1,000 to 100,000 J/m 2 .
  • a liquid crystal display element can be obtained by bonding a polarizing plate to the outer surface of the liquid crystal cell.
  • a polarizing plate As the polarizing plate to be attached to the outer surface of the liquid crystal cell, 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 liquid crystal display device of the present invention can be effectively applied to various devices such as watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smart phones, It can be used for various display devices such as various monitors, liquid crystal televisions, and information displays.
  • the polymer composition contained in the liquid crystal aligning agent is 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 liquid crystal alignment film for a transmission scattering type liquid crystal light control element, Alternatively, it can also be used for applications other than these, such as protective films for color filters, gate insulating films for flexible displays, and substrate materials.
  • Measurement was performed using the following normal temperature GPC (gel permeation chromatography) apparatus, and the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) were calculated as values converted to polyethylene glycol and polyethylene oxide.
  • GPC gel permeation chromatography
  • GPC apparatus GPC-101 (manufactured by Showa Denko), column: GPC KD-803, GPC KD-805 (manufactured by Showa Denko) in series, column temperature: 50 ° C., eluent: N,N-dimethylformamide (added As agents, 30 mmol/L of lithium bromide monohydrate (LiBr.H2O), 30 mmol/L of phosphoric acid/anhydrous crystals (o-phosphoric acid), and 10 mL/L of tetrahydrofuran (THF)), flow rate: 1.
  • LiBr.H2O lithium bromide monohydrate
  • o-phosphoric acid o-phosphoric acid
  • THF tetrahydrofuran
  • TSK standard polyethylene oxide molecular weight; about 900,000, about 150,000, about 100,000 and about 30,000
  • polyethylene glycol molecular weight; about 12 ,000, about 4,000 and about 1,000
  • DA-8 (0.790 g, 4.0 mmol), DA-2 (0.610 g, 4.0 mmol), DA-5 (1.45 g, 6.0 mmol), DA-9 (2.46 g, 6.0 mmol), CA-2 (3.07 g, 15.7 mmol) and NMP (34.3 g) were added and the mixture was purged with nitrogen at 40° C. for 3 hours. Stirred. After that, CA-3 (0.870 g, 4.0 mmol) and NMP (3.49 g) were added and stirred at room temperature for 3 hours to give a polyamic acid solution (PAA-5) with a solid concentration of 20% by mass ( Viscosity: 780 mPa ⁇ s) was obtained. This polyamic acid had an Mn of 11,500 and an Mw of 24,500.
  • This polyamic acid had an Mn of 15,600 and an Mw of 23,400.
  • DA-8 (0.790 g, 4.0 mmol), DA-2 (0.610 g, 4.0 mmol), DA-5 (1.45 g, 6.0 mmol), DA-9 (2.46 g, 6.0 mmol), CA-2 (3.89 g, 19.8 mmol) and NMP (36.9 g) were added and nitrogen purged at 40° C. for 3 hours.
  • a polyamic acid solution PAA-7 (viscosity: 820 mPa ⁇ s) with a solid concentration of 20% by mass was obtained.
  • This polyamic acid had an Mn of 16,200 and an Mw of 29,200.
  • Example 2 ⁇ Examples 2, 3, 4, Comparative Example 2> Examples except that PAA-4 and PAA-5, PAA-4 and PAA-7, PAA-4 and PAA-8, PAA-4 and PAA-6 were used instead of PAA-2 and PAA-3, respectively.
  • Liquid crystal aligning agents (A-2), (A-3), (A-4) and (B-2) of Examples 2, 3 and 4 and Comparative Example 2 were obtained in the same manner as in Example 1. Specifications of the liquid crystal aligning agents obtained in the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 2 below.
  • liquid crystal aligning agents (A-1) to (A-4) and (B-1) to (B-2) obtained as described above no abnormality such as turbidity or precipitation was observed, and the solution was uniform. One thing has been confirmed.
  • the voltage holding ratio was evaluated using the obtained liquid crystal aligning agent.
  • liquid crystal cells were produced in the following procedure.
  • Each liquid crystal aligning agent is spin-coated on a glass substrate (3 cm ⁇ 4 cm) with an ITO electrode, dried on a hot plate at 70 ° C. for 90 seconds, and then baked in an infrared heating furnace at 230 ° C. for 20 minutes to obtain a film thickness of 100 nm.
  • a glass substrate on which a liquid crystal alignment film was formed (a substrate with a liquid crystal alignment film) was produced.
  • thermosetting sealant (XN-1500T manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was printed on the periphery except for the liquid crystal injection port. Then, the other substrate with the liquid crystal alignment film was attached to the previous substrate with the surface of the other substrate on which the liquid crystal alignment film was formed inside, and then the sealant was cured to prepare an empty cell.
  • Liquid crystal MLC-3023 (manufactured by Merck & Co.) was injected into this empty cell by a vacuum injection method to prepare a liquid crystal cell. Next, while a DC voltage of 15 V was applied to the liquid crystal cell, 10 J/cm 2 of UV was irradiated from the outside of the liquid crystal cell through a cut filter with a wavelength of 325 nm or less. The UV illuminance was measured using an illuminometer with an ultraviolet photometer (UV-MO3A manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd. (ORC)). After that, for the purpose of deactivating the unreacted polymerizable compound remaining in the liquid crystal cell, UV ( UV lamp: FLR40SUV32/A-1) was irradiated for 30 minutes (hereinafter also referred to as PSA treatment).
  • PSA treatment UV lamp: FLR40SUV32/A-1
  • the voltage holding ratio was measured using a liquid crystal cell for voltage holding ratio evaluation after the PSA treatment. A voltage of 1 V was applied for 60 ⁇ sec in a hot air circulating oven at 60° C., and the voltage was measured after 16.67 msec, and how much the voltage was retained was calculated as a voltage retention rate. VHR-1 manufactured by Toyo Technica Co., Ltd. was used to measure the voltage holding rate. The higher the value, the better. As evaluation criteria, the case where the voltage holding ratio after the PSA treatment was 85% or more was evaluated as " ⁇ ", and the case where it was less than 85% was evaluated as "x".
  • Table 3 shows the evaluation results of voltage retention after PSA treatment and after aging.
  • the liquid crystal alignment films obtained using the liquid crystal alignment agents (A-1) to (A-4) of Examples 1 to 4 exhibited a high voltage holding ratio after PSA treatment.
  • the liquid crystal alignment films obtained using the liquid crystal alignment agents (A-1) to (A-4) of Examples 1 to 4 are the liquid crystal alignment agents (B-1) to (B) of Comparative Examples 1 and 2.
  • it Compared to the liquid crystal alignment film obtained using -2), it exhibited a high voltage holding ratio even after high-temperature and high-humidity aging.

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Abstract

高温高湿下に長時間曝された後であっても電圧保持率が高い液晶配向膜を得ることができる液晶配向剤、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子を提供する。 下記の(A)成分と(B)成分を含有する液晶配向剤。 (A)成分:下記式(1)で表される単位の繰り返し単位(a1)及び下記式(2)で表される単位の繰り返し単位(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(A)。ただし、重合体(A)は、下記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)を有しない。 (B)成分:下記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)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(B)。(X1、X2は4価の有機基を表す。Y1はオキサゾリン骨格を有する2価の有機基を表す。Y2は基-X-Jを有する2価の有機基を表す。R、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。 前記基-X-Jにおいて、Xは、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、-Ak-O-CO-CH=CH-**(**は、Jにおける炭素数6~40の芳香族炭化水素基に結合する結合手を表す。Akは、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)、又は-(A1)a0-((CH2)a1-A1)m1-(a0は0又は1の整数であり、a1は1~15の整数であり、A1は-O-又は-COO-を表し、A1が複数ある場合、各A1はそれぞれ独立して上記定義を有する。m1は1~2の整数である。m1が2の場合、複数のa1は、それぞれ独立して前記定義を有する。)を表す。 Jは、炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基を表す。但し、前記脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一つは、ハロゲン原子、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルキル基、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、炭素数3~10のアルケニル基で置換されており、これらの基における任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合は-O-で中断されていても良い。)(X3は4価の有機基を表す。Y3は芳香族カルボキシ基を有する2価の有機基を表す。2個のR、Zは、それぞれ、式(1)のR、Zと同義である。)

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、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。
 従来、液晶表示素子としては、電極構造や使用する液晶分子の物性等が異なる種々の駆動方式が開発されており、例えばTN(Twisted Nematic)型やSTN(Super Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型、IPS型(In Plane Switching)、FFS(Fringe Field Switching)型等の各種表示素子が知られている。これら液晶表示素子は、液晶分子を配向させるための液晶配向膜を有する。液晶配向膜の材料としては、例えばポリアミック酸やポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリアミドなどが知られている。
 液晶表示素子の駆動方式の一つであるVA型の液晶表示素子では、予め液晶組成物中に光重合性化合物を添加し、かつポリイミド系などの垂直配向膜を用い、液晶セルに電圧を印加しながら紫外線を照射することで、液晶の応答速度を速くする技術(PSA(Polymer Sustained Alignment)方式素子)(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照。)が知られている。
 近年では、大画面で高精細の液晶テレビが広く実用化されており、このような用途における液晶表示素子では、それまでの文字や静止画を主として表示するディスプレイ用途と比較して、過酷な使用環境での長期使用に耐えうる特性が要求されている。そこに使用される液晶配向膜は従来よりも信頼性の高いものが必要となってきており、例えば電圧保持率と呼ばれる液晶配向膜の電気特性に関しても、初期特性が良好なだけでなく、高温高湿下に長時間曝された後であっても、良好な特性を維持することが求められている。このような課題を解決する液晶配向膜として、特許文献2にはオキサゾリン骨格を有するポリイミド系液晶配向膜が提案されている。
日本特開2003-307720号公報 国際公開2019/054443号公報
K.Hanaoka,SID 04 DIGEST、P1200-1202
 また、最近では液晶表示素子に対する低コスト化の要求がこれまで以上に高まっており、液晶表示素子に用いられる液晶材料も種々のものが使用されるようになった。特に、低コストの液晶材料を用いた場合、液晶表示素子の電圧保持率が悪化する確率が高くなっている為、従来以上に高い電圧保持率を有する液晶配向膜が求められている。
 本発明の目的は、上記の事情を鑑み、高温高湿下に長時間曝された後であっても電圧保持率が高い液晶配向膜を得ることができる液晶配向剤、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜及びそれ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、上記課題を達成するために鋭意研究を行った結果、特定の成分を含有する液晶配向剤が、上記の目的を達成するために有効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、かかる知見に基づくものであり、下記を要旨とするものである。
 下記の(A)成分と(B)成分を含有する液晶配向剤。
 (A)成分:下記式(1)で表される単位の繰り返し単位(a1)及び下記式(2)で表される単位の繰り返し単位(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(A)。ただし、重合体(A)は、下記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)を有しない。
 (B)成分:下記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)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(B)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(X、Xは4価の有機基を表す。Yはオキサゾリン骨格を有する2価の有機基を表す。Yは基-X-Jを有する2価の有機基を表す。R、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。
 上記基-X-Jにおいて、Xは、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、-Ak-O-CO-CH=CH-**(**は、Jにおける炭素数6~40の芳香族炭化水素基に結合する結合手を表す。Akは、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)、又は-(Aa0-((CHa1-Am1-(a0は0又は1の整数であり、a1は1~15の整数であり、Aは-O-又は-COO-を表し、Aが複数ある場合、各Aはそれぞれ独立して上記定義を有する。m1は1~2の整数である。m1が2の場合、複数のa1は、それぞれ独立して上記定義を有する。)を表す。
 Jは、炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基を表す。但し、上記脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一つは、ハロゲン原子、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルキル基、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、炭素数3~10のアルケニル基で置換されており、これらの基における任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合は-O-で中断されていても良い。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(Xは4価の有機基を表す。Yは芳香族カルボキシ基を有する2価の有機基を表す。2個のR、Zは、それぞれ、式(1)のR、Zと同義である。)
 なお、本明細書において、*は、いずれの場合も、結合手を表す。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る。
 本発明の液晶配向剤によれば、高温高湿下に長時間曝された後であっても電圧保持率が高い液晶配向膜を得ることができる。
 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。本発明の重合体に含まれる後述の構造(s-Ox)および(m-Ox)(以下、これらを合わせて(Ox)ともいう)は、ポストベーク時に開環してアミック酸中のカルボン酸と架橋反応する。この開環反応は酸性条件下において触媒効果により促進されるため、芳香族カルボキシ基を有する重合体(B)を用いることでより開環反応が進行することでカルボン酸と架橋し、得られる液晶配向膜の膜密度が上がると考えられる。一方、液晶組成物が酸性下に曝されることで電圧保持率が低下する傾向にあるが、本発明は芳香族カルボキシ基を有しない重合体(A)と芳香族カルボキシ基を有する重合体(B)を含有する液晶配向剤を用いており、重合体(B)は液晶層側とは反対の基板側に偏在しやすいため、重合体(B)の酸性度が液晶組成物に影響しにくくなっている。上記のことから、電圧保持率が高くなる液晶配向膜が得られると考えられる。
 以下に、本開示の液晶配向剤に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。
<重合体成分>
 本発明の液晶配向剤は、下記の(A)成分と(B)成分を含有する。
 (A)成分:上記式(1)で表される単位の繰り返し単位(a1)及び上記式(2)で表される単位の繰り返し単位(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(A)。ただし、重合体(A)は、上記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)を有しない。
 (B)成分:上記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)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(B)。
 上記繰り返し単位(a1)と該繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位の合計は、本発明の効果を効率的に得る観点で、上記重合体(A)を構成する繰り返し単位全体の、5~95モル%が好ましく、10~90モル%がより好ましい。
 上記繰り返し単位(a2)と該繰り返し単位(a2)のイミド化構造単位の合計は、液晶配向性を高める点で、上記重合体(A)を構成する繰り返し単位全体の、5~95モル%が好ましく、10~90モル%がより好ましく、10~85モル%が更に好ましい。
 上記繰り返し単位(b3)と該繰り返し単位(b3)のイミド化構造単位の合計は、本発明の効果を効率的に得る観点で、上記重合体(B)を構成する繰り返し単位全体の、5~90モル%が好ましく、10~80モル%がより好ましい。
 また、上記重合体(A)の含有量に対する上記重合体(B)の含有量の質量比率(重合体(A)/重合体(B))は、5/95~95/5であることが好ましく、10/90~90/10であることがより好ましい。
(繰り返し単位(a1))
 上記式(1)において、Yはオキサゾリン骨格を有する2価の有機基を表す。オキサゾリン骨格は、重合体の主鎖又は側鎖の少なくとも一つが有していればよい。Yがオキサゾリン骨格を重合体の側鎖に有する2価の有機基である場合において、側鎖中におけるオキサゾリン骨格の位置は特に限定されず、重合体側鎖の途中部分であってもよいし、重合体側鎖の末端部分であってもよい。上記の場合、Yは、オキサゾリン骨格を重合体の側鎖の末端部分に有していることがより好ましく、下記式(s-Ox)で表される部分構造を有することがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(Rは、単結合、-O-、又は(n+1)価の有機基を表す。nは、1~3の整数である。)
 上記式(s-Ox)における、Rの(n+1)価の有機基としては、-COO-、-CONH-、(n+1)価の炭化水素基(炭素数1~10の(n+1)価の非環式鎖状炭化水素基、炭素数3~10の(n+1)価の脂環式炭化水素基、炭素数6~18の(n+1)価の芳香族炭化水素基)、上記炭化水素基における少なくとも1個のメチレン基を-O-、-S-、-CO-、-COO-、-COS-、-NR-、-CONR-(Rは水素原子又は炭素数1~6の炭化水素基)等の2価の官能基で置換した(n+1)価の有機基、上記炭化水素基が有する水素原子の少なくとも1個をハロゲン原子等で置換した(n+1)価の有機基、複素環を有する(n+1)価の有機基、などが挙げられる。
 上記式(s-Ox)で表される部分構造のより好ましい具体例として、下記式(s-Ox-1)~式(s-Ox-5)で表される部分構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、Lは、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-を表す。n4は0~3の整数であり、n5は1~3の整数である。)
 Yがオキサゾリン骨格を重合体の側鎖に有する2価の有機基である場合、Yは、好ましくは、上記式(s-Ox)で表される部分構造を有するジアミン(以下、特定ジアミン(s-Ox)ともいう。)から2つのアミノ基を除いた基であることが好ましい。上記特定ジアミン(s-Ox)の具体例として、「A-(Z」(Aは、2つの第一級アミノ基が芳香族基に結合したm価の基を表す。芳香族基の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル構造、又は、2つのベンゼン環が炭素数1~3のアルキレン基で連結された芳香族化合物が挙げられる。Zは、上記式(s-Ox)で表される部分構造を表す。mは1~2の整数である。)で表される芳香族ジアミンが好ましい。
 上記ジアミン「A-(Z」において、mが1であり、Aがジアミノフェニル基を表す場合、ジアミノフェニル基における2つのアミノ基は、Zに対して2,5-位又は3,5-位にあることが好ましい。
 Yがオキサゾリン骨格を重合体の主鎖に有する2価の有機基である場合、Yは、下記式(m-Ox)で表される部分構造を重合体の主鎖に有する2価の有機基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(Rは水素又は1価の有機基を表す。)
 上記式(m-Ox)のRにおける1価の有機基としては、芳香族基(ベンゼン環等)を有する1価の有機基、炭素数1~10の1価の鎖状炭化水素基(例:メチル基、エチル基、プロピル基等)、又は炭素数3~10の1価の脂環式炭化水素基が好ましい。上記芳香族基を有する1価の有機基は、芳香族基のみで構成されていてもよく、その一部に鎖状構造及び上記脂環式構造の少なくとも一方を含んでいてもよい。また、上記脂環式炭化水素基は、脂環式構造(例:シクロヘキサン環)のみで構成されていてもよく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。なお、上記鎖状炭化水素基、上記脂環式炭化水素基又は上記芳香環構造が有する少なくとも1個の水素原子はハロゲン原子、水酸基、シアノ基、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフルオロアルキル基等で置換されていてもよい。また、上記鎖状炭化水素基、上記脂環式炭化水素基又は上記芳香環構造が有するメチレン基の一部が、-O-、-CO-、又は-COO-で置換されていてもよい。上記式(m-Ox)のRは、本発明の効果を好適に得る観点から、水素原子又はメチル基が好ましい。
 Yがオキサゾリン骨格を重合体の主鎖に有する2価の有機基である場合、上記Yは、上記式(m-Ox)で表される構造を有するジアミン(以下、特定ジアミン(m-Ox)ともいう。)から2つのアミノ基を除いた基が好ましい。上記特定ジアミン(Ox)の具体例として、下記式(m-Ox-1)~式(m-Ox-3)で表される群から選ばれるジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(Rは、式(m-Ox)のRと同義である。Rは単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR11-、-NR11CO-、-NR11-、炭素数1~24のアルキレン基、又は炭素数1~24のアルキレン基の炭素-炭素結合の間及び末端の少なくとも一つの位置に、-O-、-COO-、-OCO-、-NR11-、-CONR11-、-NR11CO-、及び-NR11-CO-NR11-からなる群から選ばれる基が挿入されてなる2価の有機基(L)を表し、R11は水素原子又はメチル基を表す。W~W、Wは、芳香族炭化水素基を表し、Wは、芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を表す。aは0又は1の整数である。式(m-Ox-2)において、複数のR、W及びaが1の場合の複数のRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。式(m-Ox-3)において、2個のR、R及びWは、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
 上記W~Wにおける芳香族炭化水素基としては、芳香族基(例:ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル構造、アントラセン環)のみで構成されてもよく、上記芳香族基が鎖状構造(例:アルキレン基)及び脂環式構造(例:シクロヘキサン環)の少なくとも一方で連結される炭化水素基であってもよい。W~Wにおける芳香族炭化水素基の好ましい具体例は、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル構造である。Wにおける脂環式炭化水素基としては、脂環式構造(例:シクロヘキサン環)のみで構成されていてもよく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。Wにおける脂環式炭化水素基は、シクロヘキシレン基、ビシクロヘキシレン基が好ましい。なお、上記芳香族炭化水素基、又は脂環式炭化水素基が有する水素原子の一部は置換されていてもよく、また、その有するメチレン基の一部が、-O-、-CO-、又は-COO-で置換されていてもよい。該置換基としてはハロゲン原子、水酸基、シアノ基、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフルオロアルキル基、ジアルキルアミノ基(例:ジメチルアミノ基)、カルボン酸アミド基(例:酢酸アミド基、プロピオン酸アミド基)等が挙げられる。
 上記式(m-Ox-1)、(m-Ox-3)における-R-W-は、本発明の効果を好適に得る観点から、-(CH-O-Ar-、-(CH-OCO-Ar-、-(CH-NR11CO-Ar-、-(CH-NR11-Ar-、(nは1~6の整数である。Arは1,4-フェニレン基、又は、4,4’-ビフェニルジイル基を表す。R11は水素原子又はメチル基を表す。)が好ましい。
 上記式(m-Ox-2)における-R-(W-R-は、本発明の効果を好適に得る観点から、-(CH-OCO-(CHm-COO-(CH-、-(CH-NR11CO-(CHm-CONR11-(CH-、-(CH-NR11-CO-NR11-(CH-、-(CH-OCO-Cy-COO-(CH-、-(CH-NR11CO-Cy-CONR11-(CH-(nは1~6の整数であり、各nはそれぞれ独立して上記定義を有する。mは、1~12の整数である。Cyは、1,4-フェニレン基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。R11は水素原子又はメチル基を表す。2個のR11は互いに同一であっても異なっていてもよい。)、が好ましい。
 (m-Ox-3)における-W-は、本発明の効果を好適に得る観点から、1,4-フェニレン基が好ましい。
(繰り返し単位(a2))
 上記式(2)において、Yは基-X-Jを有する2価の有機基を表す。上記Yは、中でも、「A-X-J」で表される芳香族ジアミン(以下、特定ジアミン(V)ともいう。)から2つのアミノ基を除いた基が好ましい。
 上記特定ジアミン(V)において、Aは2つの第一級アミノ基が芳香族基に結合した1価の基を表す。芳香族基の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル構造が挙げられる。
 Xは、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、-Ak-O-CO-CH=CH-**(**は、Jにおける炭素数6~40の芳香族炭化水素基に結合する結合手を表す。Akは、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)、又は-(Aa0-((CHa1-Am1-(a0は0又は1の整数であり、a1は1~15の整数であり、Aは-O-又は-COO-を表し、Aが複数ある場合、各Aはそれぞれ独立して上記定義を有する。m1は1~2の整数である。m1が2の場合、複数のa1は、それぞれ独立して前記定義を有する。)を表す。
 Xとしては、好ましくは-O-、-COO-、-OCO-、又は-(Aa0-((CHa1-Am1-を挙げることができる。
 Jは、炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基を表す。但し、上記脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一つは、ハロゲン原子、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルキル基、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、炭素数3~10のアルケニル基で置換されており、これらの基における任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合は-O-で中断されていても良い。尚、Jは、上記の脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基以外に、非置換又は上記した置換基以外の置換基で置換されている脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基をさらに有してもよい。
 Jにおける、炭素数4~40の脂環式炭化水素基としては、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロデカン環、ステロイド骨格(例として、コレスタニル基、コレステリル基、ラノスタニル基など)などを挙げることができ、炭素数6~40の芳香族炭化水素基としては、ベンゼン環、ナフタレン環などを挙げることができる。Jがシクロヘキサン環及びベンゼン環の少なくともいずれかを有する場合、基「-X-J」として、例えば、下記の構造(S1)を挙げることができ、より好ましい構造として下記式(S1-1)~(S1-5)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(Xは、基-X-JにおけるXの定義、又は、-O-CO-CH=CH-***(***はGにおけるフェニレン基と結合する結合手を表す。)を表す。Gは、フェニレン基、及びシクロヘキシレン基から選ばれる2価の環状基を表す。前記環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
 mは、1~4の整数である。mが2以上の場合、複数のX、Gは、それぞれ独立して上記定義を有する。)
 Rはフッ素原子、炭素数1~10のフッ素原子含有アルキル基、炭素数1~10のフッ素原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、又は炭素数3~10のアルコキシアルキル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(X、Rは、上記式(S1)のX、Rと同義である。)
 上記特定ジアミン(V)の具体例としては、下記式(d-1)~(d-2)で表されるジアミンが挙げられる。より好ましい具体例としては、基「-X-J」が、上記の構造(S1)又は上記式(S1-1)~(S1-5)のいずれかであり、式(d-1)~(d-2)で表されるジアミン、並びに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が挙げられる。下記式(d-1)~(d-2)において、Xが-Ak-O-CO-CH=CH-**(**は、Jにおける炭素数6~40の芳香族炭化水素基に結合する結合手を表す。Akは、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)を表す場合、好ましい具体例として、[4-[(E)-3-[2-(2,4-ジアミノフェニル)エトキシ]-3-オキソ-プロパ-1-エニル]フェニル] 4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾエート、[4-[(E)-3-[[5-アミノ-2-[4-アミノ-2-[[(E)-3-[4-[4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル]オキシフェニル]プロパ-2-エノイル]オキシメチル]フェニル]フェニル]メトキシ]-3-オキソ-プロパ-1-エニル]フェニル] 4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾエートが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(X、Jは、上記基-X-JのX、Jと好ましい態様を含めて同義である。前記式(d-2)において、2個のX、Jは、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
(繰り返し単位(b3))
 上記式(3)において、Yは芳香族カルボキシ基を有する2価の有機基を表す。ここで、芳香族カルボキシ基とは、芳香族基に少なくとも1つのカルボキシ基が直接結合した官能基である。芳香族基に結合するカルボキシ基の数は、1~8個が好ましい。芳香族基の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル構造、又は2個以上のベンゼン環が、-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-等の連結基で結合された構造、が挙げられる。上記Yは、中でも、芳香族カルボキシ基を有する芳香族ジアミン(以下、特定ジアミン(B)ともいう。)から2つのアミノ基を除いた基が好ましい。
 上記特定ジアミン(B)の好ましい例としては、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸及び下記式(3b-1)~式(3b-2)で表されるジアミンが挙げられる。上記式(3b-1)~式(3b-2)で表されるジアミンの好ましい具体例は、4,4’-ジアミノビフェニル-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-2,4’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル-3,3’-ジカルボン酸等である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、A、A21及びA22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、m11及びm12はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、かつm11+m12は1~4の整数である。m2は、1~4の整数である。)
(繰り返し単位(c4))
 上記重合体(A)及び(B)におけるポリイミド前駆体の少なくとも一つは、下記式(4)で表される単位の繰り返し単位(c4)をさらに有してもよく、上記重合体(A)及び(B)は、下記式(4)で表される単位の繰り返し単位(c4)を有するポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドであってもよい。尚、繰り返し単位(c4)は1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(Xは4価の有機基を表す。Yは2価の有機基を表し、オキサゾリン骨格を有する2価の有機基、基-X-Jを有する2価の有機基、又は芳香族カルボキシ基を有する2価の有機基、以外の有機基を表す。2つのR、Zは、それぞれ式(1)のR、Zと同義である。)
 重合体(A)が、上記繰り返し単位(c4)、又は、該繰り返し単位(c4)のイミド化構造単位を含む場合、上記繰り返し単位(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は、上記重合体(A)を構成する繰り返し単位全体の、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましい。
 重合体(B)が、上記繰り返し単位(c4)、又は、該繰り返し単位(c4)のイミド化構造単位を含む場合、上記繰り返し単位(c4)、又は、該繰り返し単位(c4)のイミド化構造単位の合計は、上記重合体(B)を構成する繰り返し単位全体の、10~95モル%が好ましく、20~90モル%がより好ましい。
 Yは、以下に記載のジアミン(以下、その他のジアミンともいう。)から2つのアミノ基を除いた2価の有機基が好ましい。なお、その他のジアミンは下記するジアミン以外のジアミンを用いてもよい。
 p-フェニレンジアミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,5-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジフルオロ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジフルオロ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、3,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジアミノビフェニル、2,3’-ジアミノビフェニル、1,5-ジアミノナフタレン、1,6-ジアミノナフタレン、1,7-ジアミノナフタレン、2,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン、2,7-ジアミノナフタレン、ビス(4-アミノフェノキシ)メタン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン、1,3-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ブタン、1,4-ビス(4-アミノ-2-メチルフェニルオキシ)ブタン、1,4-ビス(3-アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,5-ビス(3-アミノフェノキシ)ペンタン、1,6-ビス(4-アミノフェノキシ)へキサン、1,6-ビス(3-アミノフェノキシ)へキサン、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7-ビス(3-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8-ビス(4-アミノフェノキシ)オクタン、1,8-ビス(3-アミノフェノキシ)オクタン、1,9-ビス(4-アミノフェノキシ)ノナン、1,9-ビス(3-アミノフェノキシ)ノナン、1,10-ビス(4-アミノフェノキシ)デカン、1,10-ビス(3-アミノフェノキシ)デカン、1,11-ビス(4-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11-ビス(3-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12-ビス(4-アミノフェノキシ)ドデカン、1,12-ビス(3-アミノフェノキシ)ドデカン、3-[2-[2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ]エトキシ]ベンゼンアミン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、4,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ジフェニルエーテル、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]ベンゼン、1,2-ビス(6-アミノ-2-ナフチルオキシ)エタン、1,2-ビス(6-アミノ-2-ナフチル)エタン、6-[2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ]-2-ナフチルアミン、4’-[2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ]-[1,1’-ビフェニル]-4-アミン、1,4-ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ブタンジオアート、1,6-ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサンジオアート、1,4-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,4-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、ビス(4-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4-アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3-アミノフェニル)イソフタレート、;4,4’-ジアミノアゾベンゼン、ジアミノトラン、又は、4,4-ジアミノカルコン、などの光配向性基を有するジアミン;メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル及び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;1-(4-(2-(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に代表される、ベンゾイン若しくはそのアルキルエーテル化物、ベンジルケタール類、アセトフェノン類、アシルホスフィンオキサイド類、ベンゾフェノン類、又はアミノベンゾフェノン類などのラジカル重合開始剤機能を発現する基を分子内に有するジアミン(以下、ラジカル開始機能を有するジアミンともいう。);4,4’-ジアミノベンズアニリドなどのアミド結合を有するジアミン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ウレア、1,3-ビス(4-アミノベンジル)ウレア、1,3-ビス(4-アミノフェネチル)ウレアなどのウレア結合を有するジアミン;4,4’-スルホニルジアニリン、3,3’-スルホニルジアニリン、ビス(4-アミノフェニル)シラン、ビス(3-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(4-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(3-アミノフェニル)シラン、4,4’-チオジアニリン、3,3’-チオジアニリン、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)プロパン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノベンジル)ベンゼン;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、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、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、N-(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル-3,5-ジアミノベンズアミド、1,4-ビス(p-アミノベンジル)ピペラジン、4,4’-[4,4’-プロパン-1,3-ジイルビス(ピペリジン-1,4-ジイル)]ジアニリン、4-(4-アミノフェノキシカルボニル)-1-(4-アミノフェニル)ピペリジン、下記式(z-1)~式(z-5)で表されるジアミン、2,5-ビス(4-アミノフェニル)ピロール、4,4’-(1-メチル-1H-ピロール-2,5-ジイル)ビス[ベンゼンアミン]、1,4-ビス-(4-アミノフェニル)-ピペラジン、2-N-(4-アミノフェニル)ピリジン-2,5-ジアミン、2-N-(5-アミノピリジン-2-イル)ピリジン-2,5-ジアミン、2-(4-アミノフェニル)-5-アミノベンズイミダゾール、2-(4-アミノフェニル)-6-アミノベンズイミダゾール、5-(1H-ベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン-1,3-ジアミンなどの複素環含有ジアミン、又は、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4,4’-ジアミノジフェニル-N-メチルアミン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-1,4-ベンゼンジアミン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-ベンジジン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-N,N’-ジメチルベンジジン、若しくは、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-N,N’-ジメチル-1,4-ベンゼンジアミンなどのジフェニルアミン構造を有するジアミンに代表される、窒素含有複素環、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含有構造(以下、特定の窒素含有構造ともいう。)を有するジアミン(但し、加熱によって脱離し、水素原子に置き換わる保護基が結合したアミノ基を分子内に有しない。また、特定ジアミン(Ox)を除く。);2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル;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、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;N1,N4-ビス(2-tert-ブトキシカルボニルアミノ-4-アミノフェニル)アジパミド、4-アミノ-N-(2-tert-ブトキシカルボニルアミノ-4-アミノフェニル)ベンズアミド、カルバミン酸,N-[(2,5-ジアミノフェニル)メチル]-,1,1-ジメチルエチルエステル、カルバミン酸,N-[3-(2,5-ジアミノフェニル)プロピル]-,1,1-ジメチルエチルエステル、カルバミン酸,N,N-[(2,5-ジアミノ-1,3-フェニレン)ジ-3,1-プロパンジイル]ビス-,C,C-ビス(1,1-ジメチルエチル)エステル、N-tert-ブトキシカルボニル-N-(2-(4-アミノフェニル)エチル)-N-(4-アミノベンジル)アミン、安息香酸,4-アミノ-2-tert-ブトキシカルボニルアミノ-,1,1’-[(1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジシロキサンジイル)ジ-4,1-ブタンジイル]エステル、カルバミン酸,N-[2-(4-アミノフェニル)エチル]-N-[[[2-(4-アミノフェニル)エチル]アミノ]カルボニル]-,1,1-ジメチルエチルエステル、カルバミン酸,N-(4-アミノフェニル)-N-[[1-(4-アミノフェニル)-4-ピぺリジニル]メチル]-,1,1-ジメチルエチルエステルなどの基「-N(D)-」(Dは加熱によって脱離し水素原子に置き換わる保護基を表し、好ましくはtert-ブトキシカルボニル基である。)を有するジアミン;1-ドデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、1-テトラデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、1-ペンタデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、1-ヘキサデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、1-オクタデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、1-ドデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、1-テトラデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、1-ペンタデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、1-ヘキサデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、1-オクタデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼンに代表される炭素数12~20の長鎖アルキル基を有する芳香族ジアミン;1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニルカルバモイルプロピル)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;メタキシリレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、国際公開第2018/117239号に記載の式(Y-1)~(Y-167)のいずれかで表される基に2つのアミノ基が結合したジアミン等
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 上記光重合性基を末端に有するジアミン、上記ラジカル開始機能を有するジアミンは、PSA方式やSC-PVAモードを用いる液晶表示素子の応答速度を速める点から、上記重合体成分を製造する場合に1種若しくは2種以上用いてもよい。
 その他のジアミンとしては、上記のなかでも、本発明の効果を好適に得る観点から,p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、上記ラジカル開始機能を有するジアミン、上記特定の窒素含有構造を有するジアミン、上記基「-N(D)-」を有するジアミン、が好ましい。
 上記式(1)~(4)における、X~Xは4価の有機基を表す。X~Xは、好ましくは、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体(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等)に由来する4価の有機基を表す。該4価の有機基としては、非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体に由来する4価の有機基が挙げられる。中でも、ベンゼン環、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又はこれらの誘導体を含むことがより好ましい。
 重合体(A)を得るためのテトラカルボン酸二無水物又はこれらの誘導体としては、非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体に由来する4価の有機基が好ましい。さらに好ましくは、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造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又はこれらの誘導体を含むテトラカルボン酸二無水物又はこれらの誘導体である。
 なお、非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物は、鎖状炭化水素構造に結合する4つの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。但し、鎖状炭化水素構造のみで構成されている必要はなく、その一部に脂環式構造や芳香環構造或いは酸素原子などのヘテロ原子を有してもよい。
 脂環式テトラカルボン酸二無水物は、脂環式構造に結合する少なくとも1つのカルボキシ基を含めて4つの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。但し、これら4つのカルボキシ基はいずれも芳香環には結合していない。また、脂環式構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状炭化水素構造や芳香環構造を有していてもよい。
 芳香族テトラカルボン酸二無水物とは、芳香環に結合する少なくとも1つのカルボキシ基を含めて4つの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。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状炭化水素構造や脂環式構造を有していてもよい。
 上記X~Xは、以下のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体(以下、これらを総称して特定のテトラカルボン酸誘導体ともいう。)に由来する4価の有機基が好ましい。
 1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物等の非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物;1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジクロロ-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジフルオロ-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ビス(トリフルオロメチル)-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、ビシクロ[2.2.2]オクタ-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、2,4,6,8-テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン-2:4,6:8-二無水物等の脂環式テトラカルボン酸二無水物;ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-パーフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルプロパン二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、4,4’-カルボニルジフタル酸無水物、4,4’-オキシジ(1,4-フェニレン)ビス(フタル酸)二無水物、又は4,4’-メチレンジ(1,4-フェニレン)ビス(フタル酸)二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物;そのほか、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物等。
 上記特定のテトラカルボン酸誘導体の好ましい例としては、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジフルオロ-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ビス(トリフルオロメチル)-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、2,4,6,8-テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン-2:4,6:8-二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、またはこれらの誘導体である。
 上記特定のテトラカルボン酸誘導体の使用割合は、重合体(A)又は(B)を得るために使用される全テトラカルボン酸成分1モルに対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、50モル%以上がさらに好ましい。
 上記式(1)~(4)におけるR、Zの1価の有機基としては、炭素数1~20の1価の炭化水素基、当該炭化水素基のメチレン基を-O-、-S-、-CO-、-COO-、-COS-、-NR-、-CO-NR-、-Si(R-(ただし、Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。)、-SO-等で置き換えてなる1価の基A、1価の炭化水素基又は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、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価の基が挙げられる。中でも、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、水素原子またはメチル基がより好ましい。
<ポリイミド前駆体及びポリイミドの製造方法>
 本発明に用いられるポリイミド前駆体は、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル等が挙げられる。本発明に用いられるポリイミド前駆体は、例えば、国際公開公報WO2013/157586に記載されるような公知の方法で合成出来る。
 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が挙げられる。重合体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。
 例えば、Rが水素原子である上記式(1)で表される単位の繰り返し単位を有する重合体を得る場合には、ジアミン成分としては、-N(Z)-Y-N(Z)-の構造(Y、Zの定義は上記式(1)と同じである。)を有するジアミンが使用され、また、テトラカルボン酸誘導体成分としては、下記式の構造を有するテトラカルボン酸二無水物が使用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(Xの定義は上記式(1)と同じである。)
 重合体の一部にアミック酸エステル構造を含む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。
 また、上記ポリイミド前駆体を閉環(イミド化)させることによりポリイミドを得ることができる。なお、本明細書でいうイミド化率とは、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体由来のイミド基とカルボキシ基(またはその誘導体)との合計量に占めるイミド基の割合のことである。ポリイミドにおいては、イミド化率は必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整できる。
 本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドのイミド化率は、溶解性を担保する観点から、10~95%であり、好ましくは20~95%、より好ましくは30~90%である。
 ポリイミド前駆体をイミド化させる方法としては、ポリイミド前駆体の溶液をそのまま加熱する熱イミド化又はポリイミド前駆体の溶液に触媒(ピリジンなどの塩基性触媒や、無水酢酸などの酸無水物)を添加する触媒イミド化が挙げられる。
<末端封止剤>
 本発明における重合体(A)、(B)を合成するに際して、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体を含むテトラカルボン酸成分、及び上記ジアミンを含む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を合成することとしてもよい。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。
 本発明におけるポリイミド前駆体やポリイミドの末端の例としては、アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基又は後述する末端封止剤に由来する基が挙げられる。アミノ基、カルボキシ基、酸無水物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などの酸無水物;二炭酸ジ-tert-ブチル、二炭酸ジアリルなど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など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-オクチルアミンなど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、又は、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-トなどの不飽和結合を有するイソシアネートなど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モル部とすることが好ましく、0.01~10モル部とすることがより好ましい。
 本発明で使用する重合体(A)及び(B)の各重合体の分子量は、そこから得られる液晶配向膜の強度、膜形成時の作業性及び塗膜性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5,000~1,000,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000~150,000である。
(液晶配向剤)
 本発明の液晶配向剤は、重合体(A)、(B)、及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは適当な有機溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物である。
 また、液晶配向膜の製造に使用する液晶配向剤には、上記重合体(A)、(B)以外のその他の重合体が混合されていてもよい。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)誘導体及びポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる重合体などが挙げられる。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、SMA2000、SMA3000(Cray Valley社製)、GSM301(岐阜セラツク製造所社製)などが挙げられ、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、50質量部以下が好ましく、1~50質量部がより好ましく、5~40質量部が更に好ましい。
 本発明の液晶配向剤は、その他、必要に応じて上記以外の成分を含有していてもよい。当該成分としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリン構造、シクロカーボネート基、ブロックイソシアネート基、ヒドロキシ基及びアルコキシ基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物(c-1)、並びに重合性不飽和基を有する架橋性化合物(c-2)からなる群から選ばれる少なくとも1種の架橋性化合物、官能性シラン化合物、金属キレート化合物、硬化促進剤、界面活性剤、酸化防止剤、増感剤、防腐剤、液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための化合物などが挙げられる。
 上記架橋性化合物(c-1)の好ましい具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
 エポキシ基を有する化合物として、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2-ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6-テトラグリシジル-2,4-ヘキサンジオール、エピコート828(三菱ケミカル社製)などのビスフェノールA型エポキシ樹脂、エピコート807(三菱ケミカル社製)などのビスフェノールF型エポキシ樹脂、YX-8000(三菱ケミカル社製)などの水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、YX6954BH30(三菱ケミカル社製)などのビフェニル骨格含有エポキシ樹脂、EPPN-201(日本化薬社製)などのフェノールノボラック型エポキシ樹脂、EOCN-102S(日本化薬社製)などの(o,m,p-)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラキス(グリシジルオキシメチル)メタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,4-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-2,2’-ジメチル-4.4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス[4-(N,N-ジグリシジル-4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、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などの第三級窒素原子が芳香族炭素原子と結合する化合物;N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,2-ジアミノシクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,3-ジアミノシクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(N,N-ジグリシジル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(N,N-ジグリシジル-2-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(N,N-ジグリシジル-3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、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、1,4-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,4-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,3,5-トリス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,3,5-トリス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)ベンゼンなどの第三級窒素原子が脂肪族炭素原子と結合する化合物、TEPIC(日産化学社製)などのトリグリシジルイソシアヌレートなどのイソシアヌレート化合物、日本特開平10-338880号公報の段落[0037]に記載の化合物や、国際公開2017/170483号に記載の化合物等;
 オキセタニル基を有する化合物として、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン(アロンオキセタンOXT-121(XDO))、ジ[2-(3-オキセタニル)ブチル]エーテル(アロンオキセタンOXT-221(DOX))、1,4-ビス〔(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ〕ベンゼン(HQOX)、1,3-ビス〔(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ〕ベンゼン(RSOX)、1,2-ビス〔(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ〕ベンゼン(CTOX)、国際公開2011/132751号公報の段落[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;
 オキサゾリン構造を有する化合物として、2,2’-ビス(2-オキサゾリン)、2,2’-ビス(4-メチル-2-オキサゾリン)等の化合物、エポクロス(商品名、株式会社日本触媒製)のようなオキサゾリン基を有するポリマーやオリゴマー、日本特開2007-286597号公報の段落[0115]に記載の化合物等;
 シクロカーボネート基を有する化合物として、N,N,N’,N’-テトラ[(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル]-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N’-ジ[(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル]-1,3-フェニレンジアミンや、WO2011/155577号公報の段落[0025]~[0030]、[0032]に記載の化合物等;
 ブロックイソシアネート基を有する化合物として、コロネートAPステーブルM、コロネート2503、2515、2507、2513、2555、ミリオネートMS-50(以上、東ソー社製)、タケネートB-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上、三井化学社製)、日本特開2014-224978号公報の段落[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、国際公開2015/141598号の段落[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;
 ヒドロキシ基及び/またはアルコキシ基を有する化合物として、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメトキシメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、国際公開2015/072554号や、日本特開2016-118753号公報の段落[0058]に記載の化合物、日本特開2016-200798号公報に記載の化合物、国際公開2010/074269号に記載の化合物等;
 上記架橋性化合物(c-2)の好ましい具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
 グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート(1,2-,1,3-体混合物)、グリセリントリス(メタ)アクリレート、グリセロール1,3-ジグリセロラートジ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールトリ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等。
 本発明の液晶配向剤に含有される上記架橋性基含有化合物の含有量は、液晶配向剤に含有される重合体成分の合計100質量部に対して、0.1~30質量部が好ましく、より好ましくは0.1~20質量部、さらに好ましくは1~10質量部である。
 誘電率や電気抵抗を調整するための化合物としては、3-ピコリルアミンなどの窒素含有芳香族複素環を有するモノアミンが挙げられる。窒素含有芳香族複素環を有するモノアミンを使用する場合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量部である。
 官能性シラン化合物の好ましい具体例としては、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、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が挙げられる。官能性シラン化合物を使用する場合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量部である。
 本発明の液晶配向剤で使用する有機溶媒としては、例えばγ-バレロラクトン、γ-ブチロラクトンなどのラクトン溶媒;γ-ブチロラクタム、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-(n-プロピル)-2-ピロリドン、N-イソプロピル-2-ピロリドン、N-(n-ブチル)-2-ピロリドン、N-(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-ピロリドンなどのラクタム溶媒;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルプロピオンアミド、N,N-ジエチルプロピオンアミド、N,N-ジメチルラクトアミド、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、テトラメチル尿素などのアミド溶媒;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、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、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、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールn-プロピルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、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、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メチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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、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)、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを挙げることができる。これらは、2種以上を混合して使用することができる。
 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-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-エチル-2-ピロリドンとジプロピレングリコールモノメ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、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-エチル-2-ピロリドンと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、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、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ジメチルエーテル、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とジプロピレングリコールジメチルエーテル、シクロヘキサノンとエチレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、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、シクロヘキサノンとジエチレングリコールモノエチルエーテル、シクロペンタノンとジエチレングリコールモノエチルエーテル、シクロヘキサノンとジイソブチルケトン、シクロペンタノンとジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、メチルエチルケトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、シクロペンタノンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、シクロヘキサノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、シクロペンタノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラメチル尿素とプロピレングリコールジアセテート、N,N-ジメチルプロピオンアミドとプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラメチル尿素とプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラメチル尿素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、N,N-ジメチルプロピオンアミドとプロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N-ジメチルプロピオンアミドとエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、N,N-ジメチルプロピオンアミドとエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N-ジエチルプロピオンアミドとプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラメチル尿素とプロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N-ジメチルプロピオンアミドとシクロヘキサノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N,N-ジエチルホルムアミドとプロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N-ジエチルホルムアミドと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N,N-ジエチルホルムアミドとプロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンと酢酸n-ブチル、シクロペンタノンと酢酸n-ブチル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとエチレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノンとプロピレングリコールジアセテート、及びシクロペンタノンとプロピレングリコールジアセテートなどを挙げることができる。このような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、塗布環境などに応じて適宜選択される。
 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、揮発性など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。均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点からは、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の液晶配向膜に用いることができる。垂直配向型の液晶配向膜として、中でも、VA方式又はPSA方式等の垂直配向型の液晶表示素子に用いる液晶配向膜が好ましい。
<液晶表示素子>
 本発明の液晶表示素子は、上記液晶配向膜を具備するものである。本発明の液晶配向剤は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、一対の基板の間に活性エネルギー線及び熱の少なくとも一方により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、電極間に電圧を印加しつつ、活性エネルギー線の照射及び加熱の少なくとも一方により、重合性化合物を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子にも好ましく用いられる。
 本発明の液晶表示素子は、例えば以下の工程(1)~(3)又は工程(1)~(4)をこの順に行う方法により製造することができる。
(1)液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板の少なくとも一方の基板上に塗布して塗膜を形成する工程
 パターニングされた透明導電膜が設けられている基板一対の基板の少なくとも一方の基板の一面に、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、インクジェット法などの適宜の塗布方法により塗布して塗膜を作製する。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、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることもできる。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。
(2)塗膜を焼成する工程
 液晶配向剤塗布後、塗布した配向剤の液垂れ防止等の目的で、上記塗膜を焼成する。好ましくは先ず予備加熱(プリベーク)が実施される。プリベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、より好ましくは40~150℃であり、特に好ましくは40~100℃である。プリベーク時間は好ましくは0.25~10分であり、より好ましくは0.5~5分である。そして、加熱(ポストベーク)工程が実施されることが好ましい。このポストベーク温度は好ましくは80~300℃であり、より好ましくは120~250℃である。ポストベーク時間は好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。このようにして形成される膜の膜厚は、5~300nmが好ましく、10~200nmがより好ましい。
 上記工程(1)および(2)で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対し配向能付与処理を施してもよい。配向能付与処理としては、塗膜を例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦るラビング処理、塗膜に対して偏光又は非偏光の放射線を照射する光配向処理などが挙げられる。
 光配向処理において、塗膜に照射する放射線としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板表面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向とする。
(3)上記一対の基板の間に液晶層を形成して液晶セルを作製する工程
(3-1)VA方式の液晶表示素子を製造する場合
 上記のようにして、2枚の基板のうちの少なくとも一方に本発明の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、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置する。次いで、2枚の基板の周辺部にシール剤を塗布して貼り合わせ、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充填して膜面に接触した後、注入孔を封止する。
 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、誘電率異方性が負の液晶組成物を、ネガ型液晶ともいう。
 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: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など)を含んでもよい。液晶組成物は、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、又はコレステリック相を呈する液晶組成物であってもよい。
 また、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、下記する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-3023、MLC-6608、MLC-6609、MLC-6610、MLC-6882、MLC-6886、MLC-7026、MLC-7026-000、MLC-7026-100、又はMLC-7029などが挙げられる。
 また、PSAモードでは、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。
 また、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。
 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。
(3-2)PSA方式の液晶表示素子を製造する場合
 重合性基を有する化合物を含有する液晶組成物を注入又は滴下する点以外は上記(3-1)と同様にする。重合性基を有する化合物としては、例えば、メソゲン構造と2つ以上の光重合性基又は熱重合性基を有する化合物を挙げることができる。メソゲン構造としては、2つ以上の芳香族基または脂肪族基が連結された構造が挙げられ、ビフェニル構造、ターフェニル構造、ナフタレン環、ビスフェノールAから2つのヒドロキシ基を除いた基、或いはこれらの構造が有する水素原子の一部がフッ素原子で置き換えられたフッ素原子含有構造が挙げられる。具体的な化合物として、4,4’-ジメタクリルオキシビフェニル、又は3-フルオロ-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジイルジメタクリレートが挙げられる。
(3-3)重合性基を有する化合物を含む液晶配向剤を用いて基板上に塗膜を形成した場合
 上記(3-1)と同様にした後、後述する紫外線を照射する工程を経て液晶表示素子を製造する方法を採用してもよい。この方法によれば、上記PSA方式の液晶表示素子を製造する場合と同様に、少ない光照射量で応答速度に優れた液晶表示素子を得ることができる。重合性基を有する化合物は、上記した重合性基を有する化合物であってもよく、その含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは1~20質量部である。また、上記重合性基は液晶配向剤に用いる重合体が有していてもよく、このような重合体としては、例えば上記光重合性基を末端に有するジアミンを含むジアミン成分を反応に用いて得られる重合体が挙げられる。
(4)液晶セルに光を照射する工程
 上記(3-2)又は(3-3)で得られた一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する。ここで印加する電圧は、例えば5~50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができるが、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。光の照射量としては、好ましくは1,000~200,000J/mであり、より好ましくは1,000~100,000J/mである。
 そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外側表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。
 本発明の液晶表示素子は、種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置に用いることができる。また、上記液晶配向剤に含まれる重合体組成物は、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、或いはこれら以外の用途、例えばカラーフィルタの保護膜、フレキシブルディスプレイのゲート絶縁膜、基板材料にも用いることができる。
 以下、実施例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。使用した化合物の略号及び各物性の測定方法は、以下の通りである。
(有機溶媒)
 NMP:N-メチル-2-ピロリドン
 BCS:ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
(テトラカルボン酸二無水物)
 (CA-1)~(CA-3):それぞれ、下記式(CA-1)~(CA-3)で表される化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(ジアミン)
 (DA-1)~(DA-9):それぞれ、下記式(DA-1)~(DA-9)で表される化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
<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。
<分子量の測定>
 下記の常温GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)装置によって測定し、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド換算値として数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を算出した。
 GPC装置:GPC-101(昭和電工社製)、カラム:GPC KD-803、GPC KD-805(昭和電工社製)の直列、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・H2O)が30mmol/L、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、約150,000、約100,000及び約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、約4,000及び約1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
[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50mL四つ口フラスコに、DA-1(2.97g、10.0mmol)、DA-2(0.610g、4.0mmol)、DA-3(2.28g、6.0mmol)、CA-1(2.50g、10.0mmol)及びNMP(33.5g)を加えて、窒素を送りながら60℃で3時間撹拌した。その後、CA-2(1.80g、9.2mmol)及びNMP(7.22g)を加えて、40℃で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-1)(粘度:657mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,300、Mwは32,500であった。
<合成例2>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-1(2.97g、10.0mmol)、DA-4(0.430g、4.0mmol)、DA-3(2.28g、6.0mmol)、CA-1(2.50g、10.0mmol)及びNMP(32.8g)を加えて、窒素を送りながら60℃で3時間撹拌した。その後、CA-2(1.84g、9.4mmol)及びNMP(7.37g)を加えて、40℃で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-2)(粘度:720mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは14,500、Mwは32,600であった。
<合成例3>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-2(1.22g、8.0mmol)、DA-4(1.30g、12.0mmol)、CA-2(3.84g、19.6mmol)及びNMP(25.5g)を加えて、窒素を送りながら40℃で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-3)(粘度:780mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは15,600、Mwは32,300であった。
<合成例4>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-5(0.970g、4.0mmol)、DA-1(2.08g、7.0mmol)、DA-6(0.990g、3.0mmol)、DA-7(2.61g、6.0mmol)、CA-1(2.50g、10.0mmol)及びNMP(36.6g)を加えて、窒素を送りながら60℃で3時間撹拌した。その後、CA-2(1.93g、9.8mmol)及びNMP(7.72g)を加えて、40℃で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-4)(粘度:650mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,400、Mwは26,700であった。
<合成例5>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-8(0.790g、4.0mmol)、DA-2(0.610g、4.0mmol)、DA-5(1.45g、6.0mmol)、DA-9(2.46g、6.0mmol)、CA-2(3.07g、15.7mmol)及びNMP(34.3g)を加えて、窒素を送りながら40℃で3時間撹拌した。その後、CA-3(0.870g、4.0mmol)及びNMP(3.49g)を加えて、室温で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-5)(粘度:780mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,500、Mwは24,500であった。
<合成例6>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-8(1.59g、8.0mmol)、DA-5(1.45g、6.0mmol)、DA-9(2.46g、6.0mmol)、CA-2(3.07g、15.7mmol)及びNMP(34.3g)を加えて、窒素を送りながら40℃で3時間撹拌した。その後、CA-3(0.870g、4.0mmol)及びNMP(3.49g)を加えて、室温で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-6)(粘度:720mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは15,600、Mwは23,400であった。
<合成例7>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-8(0.790g、4.0mmol)、DA-2(0.610g、4.0mmol)、DA-5(1.45g、6.0mmol)、DA-9(2.46g、6.0mmol)、CA-2(3.89g、19.8mmol)及びNMP(36.9g)を加えて、窒素を送りながら40℃で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-7)(粘度:820mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは16,200、Mwは29,200であった。
<合成例8>
 撹拌装置付き及び窒素導入管付きの50mL四つ口フラスコに、DA-2(0.610g、4.00mmol)、DA-8(0.790g、4.00mmol)、DA-5(1.45g、6.00mmol)、DA-9(2.46g、6.00mmol)、CA-1(2.50g、10.00mmol)及びNMP(31.3g)を加えて、窒素を送りながら60℃で3時間撹拌した。その後、CA-2(1.91g、9.76mmol)及びNMP(7.66g)を加えて、40℃で3時間撹拌することで、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-8)(粘度:697mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは13,430、Mwは39,640であった。
 上記合成例で得られた各重合体の仕様を下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
[液晶配向剤の調製]
<実施例1>
 合成例2で得られたPAA-2(1.20g)及び合成例3で得られたPAA-3(2.80g)にNMP(8.00g)及びBCS(8.00g)を加えて、室温で3時間撹拌することで、液晶配向剤(A-1)を得た。
<比較例1>
 合成例1で得られたPAA-1(4.00g)にNMP(8.00g)及びBCS(8.00g)を加えて、室温で3時間撹拌することで、液晶配向剤(B-1)を得た。
<実施例2、3、4、比較例2>
 PAA-2及びPAA-3の代わりに、それぞれPAA-4及びPAA-5、PAA-4及びPAA-7、PAA-4及びPAA-8、PAA-4及びPAA-6を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2、3、4、比較例2の液晶配向剤(A-2)、(A-3)、(A-4)、(B-2)を得た。
 上記実施例及び比較例で得られた液晶配向剤の仕様を下記表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 上記の通り得られた液晶配向剤(A-1)~(A-4)、(B-1)~(B-2)には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。得られた液晶配向剤を用いて電圧保持率の評価を行った。
[電圧保持率評価用の液晶セルの作製]
 上記実施例1~4及び比較例1~2で得られた液晶配向剤を用いて下記に示すような手順で液晶セルの作製を行った。液晶配向剤をそれぞれITO電極付きガラス基板(3cm×4cm)にスピンコートし、70℃のホットプレート上で90秒間乾燥した後、230℃の赤外線加熱炉で20分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜が形成されたガラス基板(液晶配向膜付き基板)を作製した。この液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の液晶配向膜付き基板の液晶配向膜が形成された面上に直径4μmのビーズスペーサー(日揮触媒化成社製、真絲球、SW-D1)を塗布し、液晶注入口を残して周囲に熱硬化性シール剤(三井化学社製、XN-1500T)を印刷した。次いで、もう一方の液晶配向膜付き基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに液晶MLC-3023(メルク社製)を減圧注入法によって注入し、液晶セルを作製した。次に、この液晶セルに15VのDC電圧を印加した状態で、液晶セルの外側から波長325nm以下のカットフィルターを通したUVを10J/cm照射した。なお、UVの照度は、紫外線光量計付照度計(オーク製作所社(ORC社)製、UV-MO3A)を用いて測定した。その後、液晶セル中に残存している未反応の重合性化合物を失活させる目的で、電圧を印加していない状態で照射ユニット(東芝ライテック社製、UV-FL照射装置)を用いてUV(UVランプ:FLR40SUV32/A-1)を30分間照射(以下、PSA処理ともいう)した。
[電圧保持率の評価]
 PSA処理後の電圧保持率評価用の液晶セルを用いて電圧保持率を測定した。60℃の熱風循環オーブン中で1Vの電圧を60μsec間印加し、その後16.67msec後の電圧を測定し、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として算出した。電圧保持率の測定には、東陽テクニカ社製のVHR-1を使用した。値が高いほど良好である。評価基準として、上記PSA処理後の電圧保持率が85%以上の場合を「○」、85%未満の場合を「×」とした。
[エージング後の電圧保持率の評価]
 PSA処理後の液晶セルを60℃、湿度90%に設定した高温高湿オーブンに12日間放置し、エージングを行った。エージング後の液晶セルの電圧保持率を、上記と同様にして算出した。評価基準として、上記エージング後の電圧保持率が50%以上の場合を「○」、50%未満の場合を「×」とした。
 PSA処理後、及びエージング後の電圧保持率の評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表3に示されるように、実施例1~4の液晶配向剤(A-1)~(A-4)を用いて得られた液晶配向膜は、PSA処理後において高い電圧保持率を示した。さらに、実施例1~4の液晶配向剤(A-1)~(A-4)を用いて得られた液晶配向膜は、比較例1~2の液晶配向剤(B-1)~(B-2)を用いて得られた液晶配向膜に比べて、高温高湿エージング後においても高い電圧保持率を示した。
 なお、2021年7月29日に出願された日本特許出願2021-124164号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (14)

  1.  下記の(A)成分と(B)成分を含有する液晶配向剤。
     (A)成分:下記式(1)で表される単位の繰り返し単位(a1)及び下記式(2)で表される単位の繰り返し単位(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(A)。ただし、重合体(A)は、下記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)を有しない。
     (B)成分:下記式(3)で表される単位の繰り返し単位(b3)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(B)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (X、Xは4価の有機基を表す。Yはオキサゾリン骨格を有する2価の有機基を表す。Yは基-X-Jを有する2価の有機基を表す。R、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。
     前記基-X-Jにおいて、Xは、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、-Ak-O-CO-CH=CH-**(**は、Jにおける炭素数6~40の芳香族炭化水素基に結合する結合手を表す。Akは、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)、又は-(Aa0-((CHa1-Am1-(a0は0又は1の整数であり、a1は1~15の整数であり、Aは-O-又は-COO-を表し、Aが複数ある場合、各Aはそれぞれ独立して上記定義を有する。m1は1~2の整数である。m1が2の場合、複数のa1は、それぞれ独立して前記定義を有する。)を表す。
     Jは、炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基を表す。但し、前記脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一つは、ハロゲン原子、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルキル基、炭素数1~10のハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、炭素数3~10のアルケニル基で置換されており、これらの基における任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合は-O-で中断されていても良い。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (Xは4価の有機基を表す。Yは芳香族カルボキシ基を有する2価の有機基を表す。2個のR、Zは、それぞれ、式(1)のR、Zと同義である。)
  2.  Yが、オキサゾリン骨格を重合体の主鎖に有する2価の有機基である、請求項1に記載の液晶配向剤。
  3.  Yが、下記式(m-Ox)で表される部分構造を重合体の主鎖に有する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
    (Rは水素又は1価の有機基を表し、*は結合手を表す。)
  4.  Yは、前記式(m-Ox)で表される構造を有する特定ジアミン(m-Ox)から2つのアミノ基を除いた基であって、前記特定ジアミン(m-Ox)が、下記式(m-Ox-1)~式(m-Ox-3)で表される群から選ばれるジアミンである、請求項3に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (Rは、式(m-Ox)のRと同義である。Rは単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR11-、-NR11CO-、-NR11-、炭素数1~24のアルキレン基、又は炭素数1~24のアルキレン基の炭素-炭素結合の間及び末端の少なくとも一つの位置に、-O-、-COO-、-OCO-、-NR11-、-CONR11-、-NR11CO-、及び-NR11-CO-NR11-からなる群から選ばれる基が挿入されてなる2価の有機基(L)を表し、R11は水素原子又はメチル基を表す。W~W、Wは、芳香族炭化水素基を表し、Wは、芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を表す。aは0又は1の整数である。式(m-Ox-2)において、複数のR、W及びaが1の場合の複数のRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。式(m-Ox-3)において、2個のR、R及びWは、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
  5.  前記Yは、A-X-J(Aは2つの第一級アミノ基が芳香族基に結合した1価の基を表す。)で表される芳香族ジアミンである特定ジアミン(V)から2つのアミノ基を除いた基である、請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  6.  前記芳香族カルボキシ基が、芳香族基に少なくとも1つのカルボキシ基が直接結合した官能基であって、前記芳香族基が、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル構造、又は2個以上のベンゼン環が、-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-で表される連結基で結合された構造である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  7.  前記重合体(A)及び(B)におけるポリイミド前駆体の少なくとも一つは、下記式(4)で表される単位の繰り返し単位(c4)をさらに有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (Xは4価の有機基を表す。Yは2価の有機基を表し、オキサゾリン骨格を有する2価の有機基、基-X-Jを有する2価の有機基、又は芳香族カルボキシ基を有する2価の有機基、以外の有機基を表す。2つのR、Zは、それぞれ式(1)のR、Zと同義である。)
  8.  前記Yが、窒素含有複素環、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含有構造を有するジアミン(但し、加熱によって脱離し、水素原子に置き換わる保護基が結合したアミノ基を分子内に有しない。また、オキサゾリン骨格を有する2価の有機基を与える2価の有機基を除く。)から2つのアミノ基を除いた基である、請求項7に記載の液晶配向剤。
  9.  前記X~Xにおける4価の有機基が、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体に由来する4価の有機基であって、該4価の有機基が、非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体に由来する4価の有機基である、請求項1~8のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  10.  前記重合体(A)の含有量に対する前記重合体(B)の含有量の質量比率(重合体(A)/重合体(B))が、5/95~95/5である、請求項1~9のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  11.  請求項1~10のいずれか一項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
  12.  請求項11に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
  13.  以下の工程(1)~(3)をこの順に行うことを含む、液晶表示素子の製造方法。
     工程(1):請求項1~10のいずれか1項に記載の液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板の少なくとも一方の基板上に塗布して塗膜を形成する工程
     工程(2):前記塗膜を焼成する工程
     工程(3):前記一対の基板の間に液晶層を形成して液晶セルを作製する工程
  14.  工程(1)~(3)の後に、以下の工程(4)をさらに行うことを含む、請求項13に記載の液晶表示素子の製造方法。
     工程(4):前記液晶セルに光を照射する工程
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