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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-28
(45)【発行日】2022-07-06
(54)【発明の名称】化合物、液晶組成物及び液晶表示素子
(51)【国際特許分類】
   C08F 220/10 20060101AFI20220629BHJP
   C08F 212/14 20060101ALI20220629BHJP
   C08G 73/10 20060101ALI20220629BHJP
   G02F 1/1337 20060101ALI20220629BHJP
   G02F 1/13 20060101ALI20220629BHJP
【FI】
C08F220/10
C08F212/14
C08G73/10
G02F1/1337 520
G02F1/1337 525
G02F1/1337 530
G02F1/13 500
【請求項の数】 15
(21)【出願番号】P 2019503033
(86)(22)【出願日】2018-02-27
(86)【国際出願番号】 JP2018007341
(87)【国際公開番号】W WO2018159637
(87)【国際公開日】2018-09-07
【審査請求日】2021-02-24
(31)【優先権主張番号】P 2017037357
(32)【優先日】2017-02-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003986
【氏名又は名称】日産化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101236
【弁理士】
【氏名又は名称】栗原 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100166914
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】保坂 和義
(72)【発明者】
【氏名】北 浩
(72)【発明者】
【氏名】三木 徳俊
【審査官】西山 義之
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2016/140278(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/072498(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/047770(WO,A1)
【文献】国際公開第2015/199148(WO,A1)
【文献】国際公開第2015/146987(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 220/10
C08F 212/14
C08G 73/10
G02F 1/1337
G02F 1/13
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式[1b]又は式[1c]である化合物。
【化1】
、T 11 、T 17 及びT 19 はそれぞれ、下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。T 10 及びT 18 は炭素数2~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。T 12 及びT 20 は下記式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。T 13 及びT 21 は単結合又は炭素数1~8のアルキレン基を示す。T 14 及びT 15 はベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。T 16 は炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基を示す。T 22 はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。pTは0~4の整数を示す。
【化2】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【化3】
は水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。
【請求項2】
下記式[1b]及び式[1c]から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する液晶組成物。
【化4】
、T 11 、T 17 及びT 19 はそれぞれ、下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。T 10 及びT 18 は炭素数2~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。T 12 及びT 20 は下記式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。T 13 及びT 21 は単結合又は炭素数1~8のアルキレン基を示す。T 14 及びT 15 はベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。T 16 は炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基を示す。T 22 はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。pTは0~4の整数を示す。
【化5】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【化6】
は水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。
【請求項3】
電極を備えた一対の基板の間に配置した液晶及び重合性化合物を含む液晶組成物に対し、紫外線を照射して硬化させた液晶層を有し、且つ、基板の少なくとも一方が液晶を垂直に配向させるような液晶配向膜を備える液晶表示素子であって、
該液晶組成物が、下記式[1b]及び式[1c]から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む液晶表示素子。
【化7】
、T 11 、T 17 及びT 19 はそれぞれ、下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。T 10 及びT 18 は炭素数2~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。T 12 及びT 20 は下記式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。T 13 及びT 21 は単結合又は炭素数1~8のアルキレン基を示す。T 14 及びT 15 はベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。T 16 は炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基を示す。T 22 はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。pTは0~4の整数を示す。
【化8】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【化9】
は水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。
【請求項4】
前記液晶組成物が、下記式[2a]の化合物を含む請求項に記載の液晶表示素子。
【化10】
は下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。Wは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wは単結合又は炭素数1~12のアルキレン基を示す。Wは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wベンゼン環、シクロヘキサン環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。Wは単結合、-CH-、-CHO-、-OCH-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-又は-CONH-を示す。Wはベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。Wは炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。mWは0~4の整数を示す。
【化11】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【請求項5】
前記液晶配向膜が、下記式[4-1a]又は式[4-2a]の側鎖構造を有する重合体を含む液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜である請求項又は請求項に記載の液晶表示素子。
【化12】
及びXはそれぞれ、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。Xは単結合又は-(CH-(bは1~15の整数である)を示す。Xはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示し、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。Xはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる少なくとも1種の環状基を示し、これらの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。Xは炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。nは0~4の整数を示す。
【化13】
は単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。Xは炭素数8~18のアルキル基又は炭素数6~18のフッ素含有アルキル基を示す。
【請求項6】
前記液晶配向処理剤が、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、セルロース及びポリシロキサンから選ばれる少なくとも1種を含む請求項に記載の液晶表示素子。
【請求項7】
前記液晶配向処理剤が、前記式[4-1a]又は式[4-2a]の側鎖構造を有するジアミンを含有するジアミン成分と、テトラカルボン酸成分との反応で得られるポリイミド前駆体又は該ポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドを含む請求項に記載の液晶表示素子。
【請求項8】
前記式[4-1a]又は式[4-2a]の側鎖構造を有するジアミンが、下記式[4a]で示される請求項に記載の液晶表示素子。
【化14】
Xは前記式[4-1a]又は式[4-2a]の構造を示す。mは1~4の整数を示す。
【請求項9】
前記テトラカルボン酸成分が、下記式[5]のテトラカルボン酸二無水物である請求項又は請求項に記載の液晶表示素子。
【化15】
Zは下記式[5a]~式[5l]から選ばれる構造を示す。
【化16】
~Zはそれぞれ、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環を示す。Z及びZはそれぞれ、水素原子又はメチル基を示す。
【請求項10】
前記液晶配向処理剤が、下記式[A1]のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、又は、該式[A1]のアルコキシシランと、下記式[A2]及び/又は式[A3]のアルコキシシランとを重縮合させて得られるポリシロキサンを含む請求項に記載の液晶表示素子。
【化17】
は前記式[4-1a]又は式[4-2a]の構造を示す。Aは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。Aは炭素数1~5のアルキル基を示す。mは1又は2の整数を示す。nは0~2の整数を示す。pは0~3の整数を示す。ただし、m+n+pは4である。
【化18】
はビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基及びシンナモイル基から選ばれる少なくとも1種を有する炭素数2~12の有機基を示す。Bは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。Bは炭素数1~5のアルキル基を示す。mは1又は2の整数を示す。nは0~2の整数を示す。pは0~3の整数を示す。ただし、m+n+pは4である。
【化19】
は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。Dは炭素数1~5のアルキル基を示す。nは0~3の整数を示す。
【請求項11】
前記液晶配向処理剤が、下記式[b-1]~式[b-11]から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物を含有する請求項~請求項10のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【化20】
は水素原子又はベンゼン環を示す。B~Bはそれぞれ、炭素数1~5のアルキル基を示す。
【請求項12】
前記液晶配向処理剤が、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、シクロカーボネート基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基から選ばれる少なくとも1種を有する化合物を含有する請求項~請求項11のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項13】
前記液晶配向処理剤が、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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、シクロペンタノン及び下記式[D1]~式[D3]の溶媒から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項~請求項12のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【化21】
及びDは炭素数1~3のアルキル基を示す。Dは炭素数1~4のアルキル基を示す。
【請求項14】
前記液晶配向処理剤が、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンから選ばれる少なくとも1種を含有する請求項~請求項13のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項15】
前記基板が、プラスチック基板である請求項~請求項14のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規な化合物、該化合物を含む液晶組成物、及び該液晶組成物を用いて得られる透過散乱型の液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【0002】
TN(Twisted Nematic)モードの液晶配向素子が実用化されている。このモードでは、液晶の旋光特性を利用して光のスイッチングを行うために偏光板を用いる必要がある。偏光板を用いると光の利用効率が低くなる。偏光板を用いない液晶表示素子としては、液晶の透過状態(透明状態ともいう。)と散乱状態との間でスイッチングを行う、高分子分散型液晶(PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)ともいう。)や高分子ネットワーク型液晶(PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)ともいう。)を用いたものが知られている。
【0003】
これらの液晶表示素子では、電極を備えた一対の基板の間に、紫外線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ている。紫外線の照射により液晶組成物の硬化を行うことで、液晶と重合性化合物の硬化物(例えば、ポリマーネットワーク)との複合体を形成することができる。このような液晶表示素子では、電圧の印加により、液晶の透過状態と散乱状態とを制御することができる。
【0004】
PDLCやPNLCを用いた従来の液晶表示素子は、多くの場合、電圧無印加時に液晶分子がランダムな方向を向いているため、白濁(散乱)状態となり、電圧印加時には液晶が電界方向に配列し、光を透過して透過状態となる(このような液晶表示素子をノーマル型素子ともいう。)。しかし、ノーマル型素子では、透過状態を得るために常時電圧を印加しておく必要があるため、透明状態で使用される場合が多い用途、例えば、窓ガラスの用途に使用する場合、消費電力が大きくなる。一方、電圧無印加時に透過状態となり、電圧印加時には散乱状態になるPDLCを用いた液晶表示素子(リバース型素子ともいう。)が提案されている(特許文献1、2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許2885116号公報
【文献】特許4132424号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
液晶組成物中の重合性化合物は、ポリマーネットワークを形成させ、所望とする光学特性を得る役割と、液晶層(前記の液晶と重合性化合物の硬化物との複合体)と液晶配向膜との密着性を高める役割と、がある。リバース型素子に用いる液晶配向膜は、液晶を垂直配向させるために疎水性が高い膜であることから、液晶層と液晶配向膜との密着性が低くなる問題がある。密着性を高めるには、ポリマーネットワークをより密にする必要があるため、リバース型素子の液晶組成物には、重合性化合物を多く導入する必要がある。しかし、ポリマーネットワークを密にすると、液晶の垂直配向性を阻害し、リバース型素子における、電圧無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性を悪化させてしまう。そのため、リバース型素子に用いる液晶組成物中の重合性化合物は、液晶層の形成時に液晶の垂直配向性を高めるものが必要となる。
【0007】
更に、リバース型素子は、自動車や建築建物の窓ガラスに貼って使用される場合があるため、長時間、高温高湿や光の照射に曝された過酷な環境でも、液晶の垂直配向性が低下せず、且つ、液晶層と液晶配向膜との密着性が高いことが必要となる。これまで、そのような条件を満たす液晶表示素子は見出されていなかった。
【0008】
本発明は、液晶の垂直配向性が高く、良好な光学特性、即ち、電圧無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性が良好であり、更に液晶層と液晶配向膜との密着性が高く、長時間、高温高湿や光の照射に曝される環境においても、これら特性を維持できる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、前記の目的を達成するため鋭意研究を進めた結果、以下の要旨を有する本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、液晶表示素子の液晶組成物に用いることができる、下記1.~16にある。
【0010】
1.下記式[1a]の化合物(以下、特定化合物ともいう。)。
【0011】
【化1】
【0012】
は下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。Tは炭素数2~18の直鎖又は分岐状のアルキレン基を示し、TとTと隣り合わない前記アルキレン基の任意の-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、ベンゼン環又はシクロヘキサン環で置き換えられていてもよい。Tは下記式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。Tは単結合又は炭素数1~24のアルキレン基を示し、Tと隣り合わない前記アルキレン基の任意の-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-CON(CH)-、-S-又は-SO-で置き換えられてもよい。Tはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示し、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。Tは単結合、-O-、-OCH-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。Tはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、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。Tは炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。mTは1~4の整数を示す。nTは0~4の整数を示す。
【0013】
【化2】
【0014】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【0015】
【化3】
【0016】
は水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。
【0017】
2.前記式[1a]の化合物が、下記式[1b]又は式[1c]である1.に記載の化合物。
【0018】
【化4】
【0019】
、T11、T17及びT19はそれぞれ、前記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。T10及びT18は炭素数2~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。T12及びT20は前記式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。T13及びT21は単結合又は炭素数1~8のアルキレン基を示す。T14及びT15はベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。T16は炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基を示す。T22はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。pTは0~4の整数を示す。
【0020】
3.前記式[1a]、式[1b]及び式[1c]から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する液晶組成物。
【0021】
4.電極を備えた一対の基板の間に配置した液晶及び重合性化合物を含む液晶組成物に対し、紫外線を照射して硬化させた液晶層を有し、且つ、基板の少なくとも一方が液晶を垂直に配向させるような液晶配向膜を備える液晶表示素子であって、該液晶組成物が、前記式[1a]、式[1b]及び式[1c]から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む液晶表示素子。
【0022】
5.前記液晶組成物が、下記式[2a]の化合物を含む4.に記載の液晶表示素子。
【0023】
【化5】
【0024】
は下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。Wは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wは単結合又は炭素数1~12のアルキレン基を示す。Wは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wはベンゼン環、シクロヘキサン環又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。Wは単結合、-CH-、-CHO-、-OCH-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-又は-CONH-を示す。Wはベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。Wは炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。mWは0~4の整数を示す。
【0025】
【化6】
【0026】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【0027】
6.前記液晶配向膜が、下記式[4-1a]又は式[4-2a]の側鎖構造を有する重合体を含む液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜である4.又は5.に記載の液晶表示素子。
【0028】
【化7】
【0029】
及びXはそれぞれ、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。Xは単結合又は-(CH-(bは1~15の整数である)を示す。Xはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示し、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。Xはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる少なくとも1種の環状基を示し、これらの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。Xは炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。nは0~4の整数を示す。
【0030】
【化8】
【0031】
は単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。Xは炭素数8~18のアルキル基又は炭素数6~18のフッ素含有アルキル基を示す。
【0032】
7.前記液晶配向処理剤が、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、セルロース及びポリシロキサンから選ばれる少なくとも1種を含む6.に記載の液晶表示素子。
【0033】
8.前記液晶配向処理剤が、前記式[4-1a]又は式[4-2a]の側鎖構造を有するジアミンを含有するジアミン成分と、テトラカルボン酸成分との反応で得られるポリイミド前駆体又は該ポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドを含む7.に記載の液晶表示素子。
【0034】
9.前記式[4-1a]又は式[4-2a]の側鎖構造を有するジアミンが、下記式[4a]で示される8.に記載の液晶表示素子。
【0035】
【化9】
【0036】
Xは前記式[4-1a]又は式[4-2a]の構造を示す。mは1~4の整数を示す。
【0037】
10.前記テトラカルボン酸成分が、下記式[5]のテトラカルボン酸二無水物である8.又は9.に記載の液晶表示素子。
【0038】
【化10】
【0039】
Zは下記式[5a]~式[5l]から選ばれる構造を示す。
【0040】
【化11】
【0041】
~Zはそれぞれ、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環を示す。Z及びZはそれぞれ、水素原子又はメチル基を示す。
【0042】
11.前記液晶配向処理剤が、下記式[A1]のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、又は、該式[A1]のアルコキシシランと、下記式[A2]及び/又は式[A3]のアルコキシシランとを重縮合させて得られるポリシロキサンを含む7.に記載の液晶表示素子。
【0043】
【化12】
【0044】
は前記式[4-1a]又は式[4-2a]の構造を示す。Aは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。Aは炭素数1~5のアルキル基を示す。mは1又は2の整数を示す。nは0~2の整数を示す。pは0~3の整数を示す。ただし、m+n+pは4である。
【0045】
【化13】
【0046】
はビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基及びシンナモイル基から選ばれる少なくとも1種を有する炭素数2~12の有機基を示す。Bは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。Bは炭素数1~5のアルキル基を示す。mは1又は2の整数を示す。nは0~2の整数を示す。pは0~3の整数を示す。ただし、m+n+pは4である。
【0047】
【化14】
【0048】
は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。Dは炭素数1~5のアルキル基を示す。nは0~3の整数を示す。
【0049】
12.前記液晶配向処理剤が、下記式[b-1]~式[b-11]から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物を含有する6.~11.のいずれか一つに記載の液晶表示素子。
【0050】
【化15】
【0051】
は水素原子又はベンゼン環を示す。B~Bはそれぞれ、炭素数1~5のアルキル基を示す。
【0052】
13.前記液晶配向処理剤が、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、シクロカーボネート基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基から選ばれる少なくとも1種を有する化合物を含有する6.~12.のいずれか一つに記載の液晶表示素子。
【0053】
14.前記液晶配向処理剤が、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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、シクロペンタノン及び下記式[D1]~式[D3]の溶媒から選ばれる少なくとも1種を含有する6.~13.のいずれか一つに記載の液晶表示素子。
【0054】
【化16】
【0055】
及びDは炭素数1~3のアルキル基を示す。Dは炭素数1~4のアルキル基を示す。
【0056】
15.前記液晶配向処理剤が、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンから選ばれる少なくとも1種を含有する6.~14.のいずれか一つに記載の液晶表示素子。
【0057】
16.前記基板が、プラスチック基板である4.~15.のいずれか一つに記載の液晶表示素子。
【発明の効果】
【0058】
本発明によれば、良好な光学特性、即ち、電圧無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性が良好で、液晶層と液晶配向膜との密着性が高く、長時間、高温高湿や光の照射に曝される環境でも、これら特性を維持できる液晶表示素子が得られる。そのため、本発明の液晶表示素子は、リバース型素子として、表示を目的とする液晶ディスプレイや、光の透過と遮断を制御する調光窓や光シャッター素子などに用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【0059】
<特定化合物・液晶組成物>
特定化合物は、前記式[1a]の化合物である。式中、T~T、mT及びnTは、前記に定義した通りであるが、なかでも下記のものが好ましい。
【0060】
は、液晶表示素子の液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、式[2-1a]~式[2-4a]が好ましい。より好ましくは、式[2-1a]又は式[2-2a]である。Tは、炭素数2~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基が好ましく、TとTと隣り合わない前記アルキレン基の任意の-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-又は-NH-で置き換えられていてもよい。より好ましくは、炭素数2~8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。Tは、液晶表示素子の光学特性の点から、式[1-1b]、式[1-2b]又は式[1-4b]が好ましい。より好ましくは、式[1-1b]又は式[1-2b]である。
【0061】
は、単結合又は炭素数1~12のアルキレン基が好ましく、Tと隣り合わない前記アルキレン基の任意の-CH-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-CON(CH)-、-S-又は-SO-で置き換えられてもよい。より好ましくは、単結合又は炭素数1~8のアルキレン基である。Tは、液晶表示素子の光学特性の点から、ベンゼン環、シクロヘキサン環、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基が好ましい。Tは、単結合、-O-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましくは単結合である。Tは、液晶表示素子の光学特性の点から、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましい。
【0062】
は、液晶表示素子の光学特性の点から、炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基又は炭素数1~18のアルコキシ基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基である。mTは、液晶表示素子の液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、2~4が好ましい。より好ましくは、2である。nTは、0~3が好ましい。より好ましくは、0~2である。
【0063】
特定化合物の合成方法は特に限定されないが、例えば、下記式[TA]のイソシアネート化合物と、下記式[TA-1]~式[TA-5]の化合物とを、塩基性触媒下で加熱することで合成できる。
【0064】
【化17】
【0065】
及びTは、式[1a]で定義したものと同じである。
【0066】
【化18】
【0067】
~T及びnTは、式[1a]で定義したものと同じである。Tは炭素数1~3のアルキル基を示す。
【0068】
特定化合物は、下記式[1b]又は式[1c]の化合物が好ましい。
【0069】
【化19】
【0070】
、T11、T17及びT19はそれぞれ、前記式[2-1a]~式[2-7a]の構造を示す。なかでも、液晶表示素子の液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、式[2-1a]~式[2-4a]が好ましい。より好ましくは、式[2-1a]又は式[2-2a]である。T10及びT18は炭素数2~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。なかでも、炭素数2~8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基が好ましい。
【0071】
12及びT20は前記式[1-1b]~式[1-4b]の構造を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、式[1-1b]、式[1-2b]又は式[1-4b]が好ましい。より好ましくは、式[1-1b]又は式[1-2b]である。T13及びT21は単結合又は炭素数1~8のアルキレン基を示す。T14及びT15はそれぞれ、ベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。
【0072】
16は炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基又は炭素数1~18のアルコキシ基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基である。T22はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。pTは0~4の整数を示す。なかでも、0~3が好ましい。より好ましくは、0~2である。
【0073】
式[1b]及び式[1c]の特定化合物の具体例は、下記式[1a-1]~式[1a-16]が挙げられ、これらを用いることが好ましい。
【0074】
【化20】
【0075】
【化21】
【0076】
【化22】
【0077】
【化23】
【0078】
は式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。Tは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Tは炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基を示す。p1及びp2は0~7の整数を示し、p1+p2は1~7の整数を示す。p3は0~8の整数を示す。p4は0~2の整数を示す。p5、p6及びp7はそれぞれ0~6の整数を示し、p5+p6+p7は1~6の整数を示す。
【0079】
【化24】
【0080】
【化25】
【0081】
は式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。Tは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Tは単結合、-CH-、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Tは炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基を示す。p8及びp9は0~7の整数を示し、p8+p9は1~7の整数を示す。p10は0~8の整数を示す。p11、p12及びp13はそれぞれ0~6の整数を示し、p11+p12+p13は1~6の整数を示す。
【0082】
【化26】
【0083】
【化27】
【0084】
は式[1-1b]~式[1-4b]から選ばれる構造を示す。Tは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。p14及びp15はそれぞれ0~7の整数を示し、p14+p15は1~7の整数を示す。p16は0~8の整数を示す。p17、p18及びp19はそれぞれ0~6の整数を示し、p17+p18+p19は1~6の整数を示す。
【0085】
式[1b]及び式[1c]の特定化合物の具体例は、より好ましくは、式[1a-5]、式[1a-7]、式[1a-11]、式[1a-15]である。特に好ましくは、液晶表示素子の光学特性の点から、式[1a-5]、式[1a-7]又は式[1a-15]である。
【0086】
特定化合物の使用割合は、液晶表示素子の光学特性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、1~40質量部が好ましい。より好ましくは、1~30質量部である。特に好ましくは、1~15質量部である。また、特定化合物は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。本発明の特定化合物は、本発明の液晶表示素子の液晶組成物の成分としてだけではなく、それ以外の液晶表示素子の液晶組成物の成分として用いることもできる。
【0087】
本発明の液晶表示素子に用いる液晶組成物は、液晶、重合性化合物及び前記式[1a]の特定化合物を含む。液晶には、ネマチック液晶、スメクチック液晶又はコレステリック液晶を用いることができる。なかでも、負の誘電異方性を有するものが好ましい。また、低電圧駆動及び散乱特性の点からは、誘電率の異方性が大きく、屈折率の異方性が大きいものが好ましい。また、液晶には、前記の相転移温度、誘電率異方性及び屈折率異方性の各物性値に応じて、2種類以上の液晶を用いることができる。
【0088】
液晶表示素子をTFT(Thin Film Transistor)などの能動素子として駆動させるためには、液晶の電気抵抗が高くて電圧保持率(VHRともいう。)が高いことが求められる。そのため、液晶としては、電気抵抗が高く、紫外線などの活性エネルギー線によりVHRが低下しないフッ素系や塩素系の液晶が好ましい。
【0089】
液晶表示素子は、液晶組成物中に二色性染料を溶解させて、ゲストホスト型の素子とすることもできる。この場合には、電圧無印加時は透明で、電圧印加時に吸収(散乱)となる素子が得られる。また、この液晶表示素子では、液晶のダイレクターの方向(配向の方向)は、電圧印加の有無により90度変化する。そのため、この素子は、二色性染料の吸光特性の違いを利用することで、ランダム配向と垂直配向でスイッチングを行う従来のゲストホスト型の素子に比べて、高いコントラストが得られる。また、二色性染料を溶解させたゲストホスト型の素子では、液晶が水平方向に配向した場合に有色になり、散乱状態においてのみ不透明となる。そのため、電圧を印加するにつれ、電圧無印加時の無色透明から有色不透明、有色透明の状態に切り替わる素子を得ることもできる。
【0090】
ポリマーネットワークを形成するには、液晶組成物中に重合性化合物を導入して、液晶表示素子作製時の紫外線の照射により、重合反応をさせてもよく、或いは、予め重合性化合物を重合反応させたポリマーを液晶組成物に導入してもよい。ただし、ポリマーとした場合でも、紫外線の照射により重合反応する部位を有する必要がある。より好ましくは、液晶組成物の取り扱い、即ち、液晶組成物の高粘度化の抑制や液晶への溶解性の点から、液晶組成物中に重合性化合物を導入して、素子作製時の紫外線の照射により、重合反応をさせてポリマーネットワークとすることが好ましい。
【0091】
液晶組成物中の重合性化合物は、液晶に溶解すれば、特に限定されないが、重合性化合物を液晶に溶解した際に、液晶組成物の一部又は全体が液晶相を示す温度が存在することが必要となる。液晶組成物の一部が液晶相を示す場合であっても、液晶表示素子を肉眼で確認して、素子内全体が、ほぼ一様な透明性と散乱特性が得られていればよい。
【0092】
重合性化合物は、紫外線により重合する化合物であればよく、その際、どのような反応形式で重合が進み、ポリマーネットワークを形成させてもよい。具体的な反応形式としては、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合又は重付加反応が挙げられる。なかでも、重合性化合物の反応形式は、液晶表示素子の光学特性の点から、ラジカル重合が好ましい。その際、重合性化合物としては、下記のラジカル型の重合性化合物、又はそのオリゴマーを用いることができる。また、前記の通り、これらの重合性化合物を重合反応させたポリマーを用いることもできる。
【0093】
これらラジカル型の重合性化合物又はそのオリゴマーの具体例は、国際公開公報2015/146987(2015.10.1公開)の69頁~71頁に記載されるラジカル型の重合性化合物が挙げられる。ラジカル型の重合性化合物又はそのオリゴマーの使用割合は、液晶表示素子の液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、70~120質量部が好ましい。より好ましくは、80~110質量部である。また、これらラジカル型の重合性化合物は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
【0094】
ポリマーネットワークの形成を促進させるため、液晶組成物中には、重合性化合物のラジカル重合を促進させる目的で、紫外線によりラジカルを発生する、ラジカル開始剤(重合開始剤ともいう。)を導入することが好ましい。具体的には、国際公開公報2015/146987(2015.10.1公開)の71頁~72頁に記載されるラジカル開始剤が挙げられる。ラジカル開始剤の使用割合は、液晶表示素子の液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、0.01~10質量部が好ましい。より好ましくは、0.05~5質量部である。また、ラジカル開始剤は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0095】
本発明の液晶表示素子に用いる液晶組成物には、液晶表示素子の光学特性、特に透明性を高めるために、下記式[2a]の化合物(添加化合物ともいう)を導入することが好ましい。特に、特定化合物と共に用いることが好ましい。
【0096】
【化28】
【0097】
は下記式[2-1a]~式[2-7a]から選ばれる構造を示す。Wは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wは単結合又は炭素数1~12のアルキレン基を示す。Wは単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wはベンゼン環、シクロヘキサン環又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。Wは単結合、-CH-、-CHO-、-OCH-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-又は-CONH-を示す。Wはベンゼン環又はシクロヘキサン環を示す。Wは炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。mWは0~4の整数を示す。
【0098】
【化29】
【0099】
は水素原子又はベンゼン環を示す。
【0100】
前記式[2a]の化合物として、より具体的には、下記式[2a-1]~式[2a-6]の化合物が挙げられ、液晶表示素子の光学特性の点から、これら化合物を用いることが好ましい。
【0101】
【化30】
【0102】
は単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wは炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基を示す。p1は1~8の整数を示す。p2は0~2の整数を示す。
【0103】
【化31】
【0104】
は単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wは単結合、-CH-、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。Wは炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基を示す。p3は1~8の整数を示す。
【0105】
【化32】
【0106】
は単結合、-O-、-COO-又は-OCO-を示す。p4は0~8の整数を示す。
【0107】
式[2a]の化合物としては、なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、式[2a-1]、式[2a-2]、式[2a-7]又は式[2a-8]が好ましい。より好ましくは、式[2a-1]又は式[2a-2]である。
【0108】
添加化合物の使用割合は、液晶表示素子の光学特性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、1~30質量部が好ましい。より好ましくは、1~20質量部であり、最も好ましくは1~15質量部である。また、添加化合物は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0109】
<重合体>
本発明の液晶表示素子における液晶配向膜には、下記式[4-1a]又は式[4-2a]の特定側鎖構造を有する重合体を含む液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜を用いることが好ましい。
【0110】
【化33】
【0111】
は単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-又は-COO-が好ましい。より好ましくは、単結合、-(CH-(aは1~10の整数である)、-O-、-CHO-又は-COO-である。Xは単結合又は-(CH-(bは1~15の整数である)を示す。なかでも、単結合又は-(CH-(bは1~10の整数である)が好ましい。
【0112】
は単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、合成の容易さの点から、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-又は-COO-が好ましい。より好ましくは、単結合、-(CH-(aは1~10の整数である)、-O-、-CHO-又は-COO-である。Xはベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示し、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。なかでも、合成の容易さの点から、ベンゼン環、シクロへキサン環又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の有機基が好ましい。
【0113】
はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を示し、これらの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。なかでも、ベンゼン環又はシクロへキサン環が好ましい。
【0114】
は炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。なかでも、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~10のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~10のフッ素含有アルコキシ基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基である。特に好ましくは、炭素数1~9のアルキル基又は炭素数1~9のアルコキシ基である。nは0~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0~3が好ましい。より好ましくは、0~2である。
【0115】
~X及びnの好ましい組み合わせは、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の13頁~34頁の表6~表47に掲載される(2-1)~(2-629)と同じ組み合わせが挙げられる。なお、国際公開公報の各表では、本発明におけるX~Xが、Y1~Y6として示されているが、Y1~Y6は、X~Xと読み替えるものとする。また、国際公開公報の各表に掲載される(2-605)~(2-629)では、本発明におけるステロイド骨格を有する炭素数17~51の有機基が、ステロイド骨格を有する炭素数12~25の有機基と示されているが、ステロイド骨格を有する炭素数12~25の有機基は、ステロイド骨格を有する炭素数17~51の有機基と読み替えるものとする。
【0116】
なかでも、(2-25)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-268)~(2-315)、(2-364)~(2-387)、(2-436)~(2-483)又は(2-603)~(2-615)の組み合わせが好ましい。より好ましくは、(2-49)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-603)~(2-606)、(2-607)~(2-609)、(2-611)、(2-612)又は(2-624)の組み合わせが好ましい。
【0117】
【化34】
【0118】
は単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-CON(CH)-又は-COO-が好ましい。より好ましくは、単結合、-O-、-CONH-又は-COO-である。Xは炭素数8~18のアルキル基又は炭素数6~18のフッ素含有アルキル基を示す。なかでも、炭素数8~18のアルキル基が好ましい。
【0119】
本発明における特定側鎖構造は、上述の通り、高くて安定な液晶の垂直配向性を得ることができる点から、式[4-1a]が好ましい。
【0120】
特定側鎖構造を有する特定重合体は、特に限定されないが、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、セルロース及びポリシロキサンから選ばれる少なくとも1つの重合体が好ましい。より好ましくは、ポリイミド前駆体、ポリイミド又はポリシロキサンである。特定重合体にポリイミド前駆体又はポリイミド(総称してポリイミド系重合体ともいう。)を用いる場合、それらは、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体又はポリイミドが好ましい。
【0121】
ポリイミド前駆体は、下記式[A]の構造を有する。
【0122】
【化35】
【0123】
は4価の有機基を示す。Rは2価の有機基を示す。A及びAはそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~8のアルキル基を示す。A及びAはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又はアセチル基を示す。nは正の整数を示す。
【0124】
ジアミン成分としては、分子内に1級又は2級のアミノ基を2個有するジアミンであり、テトラカルボン酸成分としては、テトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。
【0125】
ポリイミド系重合体は、下記式[B]のテトラカルボン酸二無水物と下記式[C]のジアミンとを原料とすることで、比較的簡便に得られるという理由から、下記式[D]の繰り返し単位の構造式から成るポリアミド酸又は該ポリアミド酸をイミド化させたポリイミドが好ましい。
【0126】
【化36】
【0127】
及びRは、式[A]で定義したものと同じである。
【0128】
【化37】
【0129】
及びRは、式[A]で定義したものと同じである。
【0130】
また、通常の合成手法で、前記で得られた式[D]の重合体に、式[A]中のA及びAの炭素数1~8のアルキル基、及び式[A]中のA及びAの炭素数1~5のアルキル基又はアセチル基を導入することもできる。
【0131】
<特定側鎖型ジアミン>
特定側鎖構造をポリイミド系重合体に導入する方法としては、特定側鎖構造を有するジアミンを原料の一部に用いることが好ましい。特に下記式[4a]のジアミン(特定側鎖型ジアミンともいう。)を用いることが好ましい。
【0132】
【化38】
【0133】
Xは前記式[4-1a]又は式[4-2a]の構造を示す。また、式[4-1a]におけるX、X、X、X、X、X及びnの詳細及び好ましい組み合わせは、前記式[4-1a]の通りであり、式[4-2a]におけるX及びXの詳細及び好ましい組み合わせは、前記式[4-2a]の通りである。mは1~4の整数を示す。なかでも、1が好ましい。本発明においては、前記の通り、液晶の垂直配向性の点から、式[4-1a]の特定側鎖構造を有する特定側鎖型ジアミンを用いることが好ましい。
【0134】
式[4-1a]の特定側鎖構造を有する特定側鎖型ジアミンの具体例は、国際公開公報WO2013/125595(2013.8.29公開)の15頁~19頁に記載される式[2-1]~式[2-6]、式[2-9]~式[2-36]のジアミン化合物が挙げられる。なお、国際公開公報WO2013/125595の記載において、式[2-1]~式[2-3]中のR及び式[2-4]~式[2-6]中のRは、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。また、式[2-13]中のAは、炭素数3~18の直鎖状又は分岐状アルキル基を示す。加えて、式[2-4]~式[2-6]中のRは、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。
【0135】
なかでも、好ましいジアミンは、国際公開公報WO2013/125595に記載される式[2-1]~式[2-6]、式[2-9]~式[2-13]又は式[2-22]~式[2-31]である。より好ましくは、液晶表示素子の光学特性の点から、下記式[4a-32]~式[4a-41]のジアミンである。
【0136】
【化39】
【0137】
及びRは炭素数3~12のアルキル基を示す。
【0138】
【化40】
【0139】
及びRは炭素数3~12のアルキル基を示し、1,4-シクロヘキシレンのシス-トランス異性は、トランス異性体である。
【0140】
特に好ましくは、液晶表示素子の光学特性の点から、式[4a-35]~式[4a-37]、式[4a-40]又は式[4a-41]のジアミンである。
【0141】
式[4-2a]の特定側鎖構造を有する特定側鎖型ジアミンの具体例は、国際公開公報WO2013/125595(2013.8.29公開)の23頁に記載される式[DA1]~式[DA11]のジアミン化合物が挙げられる。なお、国際公開公報WO2013/125595の記載において、式[DA1]~式[DA5]中のAは、炭素数8~22のアルキル基又は炭素数6~18のフッ素含有アルキル基を示す。
【0142】
特定側鎖型ジアミンの使用割合は、液晶表示素子の光学特性及び液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、ジアミン成分全体に対し10~80モル%が好ましい。より好ましくは、20~70モル%である。また、特定側鎖型ジアミンは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0143】
<第2のジアミン>
ポリイミド系重合体を作製するためのジアミン成分は、下記式[4b]のジアミン(第2のジアミンともいう。)を含むことが好ましい。
【0144】
【化41】
【0145】
は単結合、-O-、-NH-、-N(CH)-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましくは、原料の入手性や合成の容易さから、単結合、-O-、-CHO-又は-COO-である。
【0146】
は単結合、炭素数1~18のアルキレン基、又はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を有する炭素数6~24の有機基を示し、これら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のアルコキシル基、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ル基又はフッ素原子で置換されていてもよい。なかでも、単結合、炭素数1~12のアルキレン基、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましい。より好ましくは、液晶層と液晶配向膜との密着性から、単結合又は炭素数1~12のアルキレン基である。
【0147】
は単結合、-O-、-NH-、-N(CH)-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましくは、単結合又は-OCO-である。Yは下記式[4b-a]~式[4b-i]から選ばれる構造を示し、式[4b-a]~式[4b-f]が好ましい。なかでも、式[4b-a]~式[4b-e]が好ましい。より好ましくは、液晶層と液晶配向膜との密着性から、式[4b-a]、式[4b-b]、式[4b-d]又は式[4b-e]である。
【0148】
【化42】
【0149】
は水素原子又はベンゼン環を示す。mは1~4の整数を示す。なかでも、1又は2が好ましい。nは1~4の整数を示す。なかでも、1が好ましい。
【0150】
第2のジアミンの具体例は、下記式[4b-1]~式[4b-12]が挙げられ、これらを用いることが好ましい。
【0151】
【化43】
【0152】
n1は2~12の整数を示す。
【0153】
【化44】
【0154】
n2は0~12の整数を示す。n3は2~12の整数を示す。
【0155】
第2のジアミンの具体例は、なかでも、式[4b-1]、式[4b-2]、式[4b-5]~式[4b-7]、式[4b-11]又は式[4b-12]が好ましい。より好ましくは、式[4b-5]~式[4b-7]、式[4b-11]又は式[4b-12]である。
【0156】
第2のジアミンの使用割合は、液晶表示素子の光学特性及び液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、ジアミン成分全体に対し10~70モル%が好ましく、20~60モル%がより好ましい。また、第2のジアミンは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0157】
<第3のジアミン>
ポリイミド系重合体を作製するためのジアミン成分は、下記式[4c]のジアミン(第3のジアミンともいう。)を含むことも好ましい。
【0158】
【化45】
【0159】
Wは、下記式[4c-a]~式[4c-d]から選ばれる構造を示す。mは1~4の整数を示す。なかでも、1が好ましい。
【0160】
【化46】
【0161】
aは0~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0又は1が好ましい。bは0~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、0又は1が好ましい。W及びWはそれぞれ、炭素数1~12のアルキル基を示す。Wは炭素数1~5のアルキル基を示す。
【0162】
第3のジアミンの具体例は、下記が挙げられる。例えば、2,4-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,6-ジアミノトルエン、2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸である。この他に、下記式[4c-1]及び[4c-2]のジアミンを挙げることができる。
【0163】
【化47】
【0164】
第3のジアミンの具体例は、なかでも、2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸、式[4c-1]又は式[4c-2]のジアミンが好ましい。より好ましくは、ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性や液晶表示素子における光学特性の点から、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、3,5-ジアミノ安息香酸又は式[2a-1]である。
【0165】
ポリイミド系重合体を作製するためジアミン成分としては、前記のジアミン以外のジアミン(その他のジアミンともいう。)を用いることもできる。具体的には、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の27頁~30頁に記載されるその他のジアミン化合物、及び同公報の30頁~32頁に記載される式[DA1]~式[DA14]のジアミン化合物が挙げられる。また、その他ジアミンは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0166】
<テトラカルボン酸成分>
ポリイミド系重合体を作製するためのテトラカルボン酸成分としては、下記式[5]のテトラカルボン酸二無水物や、そのテトラカルボン酸誘導体であるテトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物(すべてを総称して特定テトラカルボン酸成分ともいう。)を用いることが好ましい。
【0167】
【化48】
【0168】
Zは下記式[5a]~式[5l]から選ばれる構造を示す。
【0169】
【化49】
【0170】
~Zはそれぞれ、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環を示す。Z及びZはそれぞれ、水素原子又はメチル基を示す。
【0171】
なかでも、式[5]中のZは、合成の容易さやポリマーを製造する際の重合反応性のし易さの点から、式[5a]、式[5c]、式[5d]、式[5e]、式[5f]、式[5g]、式[5k]又は式[5l]が好ましい。より好ましくは、式[5a]、式[5e]、式[5f]、式[5g]、式[5k]又は式[5l]である。特に好ましくは、液晶表示素子における光学特性の点から、式[5a]、式[5e]、式[5f]、式[5g]又は式[5l]である。
【0172】
特定テトラカルボン酸成分の使用割合は、全テトラカルボン酸成分に対して1モル%以上が好ましい。より好ましくは、5モル%以上である。特に好ましくは、10モル%以上である。最も好ましくは、液晶表示素子の光学特性の点から、10~90モル%である。
【0173】
ポリイミド系重合体には、本発明の効果を損なわない限りにおいて、特定テトラカルボン酸成分以外のその他のテトラカルボン酸成分を用いることができる。その他のテトラカルボン酸成分としては、以下に示すテトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、ジカルボン酸ジハライド化合物、ジカルボン酸ジアルキルエステル化合物又はジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。
【0174】
具体的には、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の34頁~35頁に記載されるその他のテトラカルボン酸成分が挙げられる。特定テトラカルボン酸成分及びその他のテトラカルボン酸成分は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。ポリイミド系重合体を合成する方法は特に限定されない。通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られる。具体的には、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の35頁~36頁に記載される方法が挙げられる。
【0175】
<ポリイミド系重合体及びその製造>
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分との反応は、通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを含む溶媒中で行う。その際に用いる溶媒としては、生成したポリイミド前駆体が溶解するものであれば特に限定されない。具体的には、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド又は1,3-ジメチル-イミダゾリジノンなどが挙げられる。また、ポリイミド前駆体の溶媒溶解性が高い場合は、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン又は下記式[D1]~式[D3]の溶媒を用いることができる。
【0176】
【化50】
【0177】
及びDは炭素数1~3のアルキル基を示す。Dは炭素数1~4のアルキル基を示す。また、これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。更に、ポリイミド前駆体を溶解させない溶媒であっても、生成したポリイミド前駆体が析出しない範囲で、前記の溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、更には生成したポリイミド前駆体を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
【0178】
ポリイミドはポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドであり、このポリイミドにおいては、アミド酸基の閉環率(イミド化率ともいう。)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製できる。なかでも、ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性の点から、30~80%が好ましい。より好ましくは、40~70%である。
【0179】
ポリイミド系重合体の分子量は、そこから得られる液晶配向膜の強度、液晶配向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Mw(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。
【0180】
<シロキサン系重合体の製造>
特定重合体にポリシロキサンを用いる場合、下記式[A1]のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、又は、該式[A1]のアルコキシシランと、下記式[A2]及び/又は式[A3]のアルコキシシランとを重縮合させて得られるポリシロキサン(総称してポリシロキサン系重合体ともいう。)を用いることが好ましい。
【0181】
式[A1]のアルコキシシラン:
【0182】
【化51】
【0183】
は前記式[4-1a]又は式[4-2a]の構造を示す。また、式[4-1a]におけるX、X、X、X、X、X及びnの詳細及び好ましい組み合わせは、前記式[4-1a]の通りであり、式[4-2a]におけるX及びXの詳細及び好ましい組み合わせは、前記式[4-2a]の通りである。なかでも、高くて安定な液晶の垂直配向性を得ることができる点から、式[4-1a]の構造が好ましい。Aは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましい。Aは炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
【0184】
mは1又は2の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から、1が好ましい。nは0~2の整数を示す。pは0~3の整数を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、1~3が好ましい。より好ましくは、2又は3である。m+n+pは4である。
【0185】
式[A1]のアルコキシシランの具体例は、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の17頁~21頁に記載される式[2a-1]~式[2a-32]のアルコキシシランが挙げられる。なかでも、同公報内の式[2a-9]~式[2a-21]、式[2a-25]~式[2a-28]又は式[2a-32]のアルコキシシランが好ましい。式[A1]のアルコキシシランは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0186】
式[A2]のアルコキシシラン:
【0187】
【化52】
【0188】
はビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基及びシンナモイル基から選ばれる少なくとも1種を有する炭素数2~12の有機基を示す。なかでも、入手の容易さの点から、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、アクリル基又はウレイド基を有する有機基が好ましい。より好ましくは、メタクリル基、アクリル基又はウレイド基を有する有機基である。Bは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましい。Bは炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
【0189】
mは1又は2の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から、1が好ましい。nは0~2の整数を示す。pは0~3の整数を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、1~3が好ましい。より好ましくは、2又は3である。m+n+pは4である。
【0190】
式[A2]のアルコキシシランの具体例は、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の21頁~24頁に記載される式[2b]のアルコキシシランの具体例が挙げられる。なかでも、アリルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、3-(トリエトキシシリル)プロピルメタクリレート、3-(トリメトキシシリル)プロピルアクリレート、3-(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3-グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン又は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が好ましい。式[A2]のアルコキシシランは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0191】
式[A3]のアルコキシシラン:
【0192】
【化53】
【0193】
は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましい。Dは炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。nは0~3の整数を示す。
【0194】
式[A3]のアルコキシシランの具体例は、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の24頁~25頁に記載される式[2c]のアルコキシシランの具体例が挙げられる。
【0195】
また、式[A3]中、nが0であるアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン又はテトラブトキシシランが挙げられ、式[A3]のアルコキシシランとしては、これらのアルコキシシランを用いることが好ましい。式[A3]のアルコキシシランは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
【0196】
ポリシロキサン系重合体は、式[A1]のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、又は式[A1]のアルコキシシランと、式[A2]及び/又は式[A3]のアルコキシシランとを重縮合させて得られるポリシロキサンである。即ち、ポリシロキサン系重合体は、式[A1]のアルコキシシランのみを重縮合させて得られるポリシロキサン、式[A1]と式[A2]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、式[A1]と式[A3]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、並びに式[A1]、式[A2]及び式[A3]の3種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサンのうちのいずれか1種類である。
【0197】
なかでも、重縮合の反応性やポリシロキサン系重合体の溶媒への溶解性の点から、複数種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサンが好ましい。即ち、式[A1]と式[A2]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、式[A1]と式[A3]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、並びに式[A1]、式[A2]及び式[A3]の3種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサンのうちのいずれか1種類を用いることが好ましい。
【0198】
ポリシロキサン系重合体を作製する際に複数種類のアルコキシランを用いる場合、式[A1]のアルコキシシランの使用割合は、全てのアルコキシシラン中、1~40モル%が好ましく、1~30モル%がより好ましい。また、式[A2]のアルコキシシランの使用割合は、全てのアルコキシシラン中、1~70モル%が好ましく、1~60モル%がより好ましい。更に、式[A3]のアルコキシシランの使用割合は、全てのアルコキシシラン中、1~99モル%が好ましく、1~80モル%がより好ましい。
【0199】
ポリシロキサン系重合体を重縮合する方法は特に限定されない。具体的には、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の26頁~29頁に記載される方法が挙げられる。
【0200】
ポリシロキサン系重合体を作製する重縮合反応において、式[A1]、式[A2]又は式[A3]のアルコキシシランを複数種類用いる場合は、複数種類のアルコキシシランを、予め混合した混合物を用いて反応しても、複数種類のアルコキシシランを順次添加しながら反応してもよい。
【0201】
本発明においては、前記方法で得られたポリシロキサン系重合体の溶液をそのまま特定重合体として用いてもよいし、必要に応じて、前記の方法で得られたポリシロキサン系重合体の溶液を濃縮したり、溶媒を加えて希釈したり、他の溶媒に置換して、特定重合体として用いてもよい。
【0202】
希釈する際に用いる溶媒(添加溶媒ともいう。)は、重縮合反応に用いる溶媒やその他の溶媒であってもよい。添加溶媒は、ポリシロキサン系重合体が均一に溶解している限りにおいては特に限定されず、1種類又は2種類以上を任意に選択できる。添加溶媒としては、前記の重縮合反応に用いる溶媒に加え、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル系溶媒などが挙げられる。
【0203】
更に、特定重合体にポリシロキサン系重合体とそれ以外の重合体を用いる場合、ポリシロキサン系重合体にそれ以外の重合体を混合する前に、ポリシロキサン系重合体の重縮合反応の際に発生するアルコールを常圧又は減圧で留去しておくことが好ましい。
【0204】
<液晶配向処理剤>
本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜を形成するための溶液であり、前記式[4-1a]又は式[4-2a]の特定側鎖構造を有する特定重合体及び溶媒を含有する溶液が好ましい。液晶配向処理剤における全ての重合体成分は、全てが特定重合体であってもよく、それ以外の重合体が混合されていてもよい。その際、それ以外の重合体の含有量は、特定重合体100質量部に対して、0.5~15質量部、好ましくは、1~10質量部である。それ以外の重合体としては、式[4-1a]又は式[4-2a]の特定側鎖構造を持たない前記の重合体が挙げられる。
【0205】
液晶配向処理剤中の溶媒の含有量は、液晶配向処理剤の塗布方法や目的とする膜厚を得るという観点から、適宜選択できる。なかでも、塗布により均一な垂直液晶配向膜を形成するという観点から、液晶配向処理剤中の溶媒の含有量は50~99.9質量%が好ましい。より好ましくは、60~99質量%である。特に好ましくは、65~99質量%である。
【0206】
<溶媒>
液晶配向処理剤に用いる溶媒は、特定重合体を溶解させる溶媒であれば特に限定されない。なかでも、特定重合体がポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド又はポリエステルの場合、あるいは、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、セルロース又はポリシロキサンの溶媒への溶解性が低い場合は、下記に示すような溶媒(溶媒A類ともいう。)を用いることが好ましい。
【0207】
例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、1,3-ジメチル-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどである。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン又はγ-ブチロラクトンを用いることが好ましい。また、これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。
【0208】
特定重合体が、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、セルロース又はポリシロキサンである場合、更には、特定重合体がポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド又はポリエステルであり、これら特定重合体の溶媒への溶解性が高い場合は、下記に示すような溶媒(溶媒B類ともいう。)を用いることができる。
【0209】
溶媒B類の具体例は、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の58頁~60頁に記載される溶媒B類が挙げられる。なかでも、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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、シクロペンタノン又は式[D1]~式[D3]の溶媒を用いることが好ましい。
【0210】
また、これら溶媒B類を用いる際、液晶配向処理剤の塗布性を改善する目的に、溶媒A類のN-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン又はγ-ブチロラクトンを併用して用いることが好ましい。より好ましくは、γ-ブチロラクトンを併用して用いることである。
【0211】
これら溶媒B類は、液晶配向処理剤を塗布する際の液晶配向膜の塗膜性や表面平滑性を高めることができるため、特定重合体にポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド又はポリエステルを用いた場合、前記溶媒A類と併用して用いることが好ましい。その際、溶媒B類は、液晶配向処理剤に含まれる溶媒全体の1~99質量%が好ましい。なかでも、10~99質量%が好ましい。より好ましくは、20~95質量%である。
【0212】
<特定化合物A>
液晶配向処理剤には、液晶表示素子の光学特性の点から、下記式[b-1]~式[b-11]から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物(特定化合物Aともいう。)を導入することが好ましい。
【0213】
【化54】
【0214】
は水素原子又はベンゼン環を示す。B~Bは炭素数1~5のアルキル基を示す。
【0215】
特定化合物Aの具体例には、下記式[b-1a]~式[b-24a]が挙げられ、これらの使用が好ましい。
【0216】
【化55】
【0217】
k1は1~12の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1~8が好ましい。k2は0~4の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1又は2が好ましい。Kは、単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、-O-又は-COO-が好ましい。
【0218】
は炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルコキシル基である。
【0219】
【化56】
【0220】
k3は1~12の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1~8が好ましい。Kは単結合、-(CH-(cは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、-COO-又は-OCO-が好ましい。Kは、単結合、-O-、-CHO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、-O-又は-COO-が好ましい。
【0221】
は炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルコキシル基である。
【0222】
【化57】
【0223】
k4は0~4の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1又は2が好ましい。Kは炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルコキシル基である。
【0224】
【化58】
【0225】
k5は1~12の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1~8が好ましい。k6は0~4の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1又は2が好ましい。Kは炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルコキシル基である。
【0226】
【化59】
【0227】
は単結合、-(CH-(cは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、-COO-又は-OCO-が好ましい。Kは炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルコキシル基である。
【0228】
【化60】
【0229】
k7は1~12の整数を示す。なかでも、液晶表示素子の光学特性の点から、1~8が好ましい。Kは単結合、-(CH-(cは1~15の整数である)、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、-COO-又は-OCO-が好ましい。
【0230】
は炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。なかでも、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルコキシル基である。
【0231】
特定化合物Aの具体例は、なかでも、式[b-1a]、式[b-2a]、式[b-7a]、式[b-8a]、式[b-10a]、式[b-11a]、式[b-13a]、式[b-14a]、式[b-16a]又は式[b-17a]が好ましい。
【0232】
液晶配向処理剤における特定化合物Aの使用割合は、液晶表示素子の光学特性の点から、特定重合体100質量部に対して、0.1~30質量部が好ましい。より好ましくは、0.5~20質量部である。特に好ましくは、1~10質量部である。また、特定化合物Aは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
【0233】
<特定架橋性化合物>
液晶配向処理剤には、樹脂膜の膜強度を高めるために、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、シクロカーボネート基、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基から選ばれる少なくとも1種を有する化合物(総称して特定架橋性化合物ともいう。)を導入することが好ましい。その際、これらの基は、化合物中に2個以上有する必要がある。
【0234】
エポキシ基又はイソシアネート基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の63頁~64頁に記載されるエポキシ基又はイソシアネート基を有する架橋性化合物が挙げられる。
【0235】
オキセタン基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の58頁~59頁に掲載される式[4a]~式[4k]の架橋性化合物が挙げられる。
【0236】
シクロカーボネート基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報WO2012/014898(2012.2.2公開)の76頁~82頁に掲載される式[5-1]~式[5-42]の架橋性化合物が挙げられる。
【0237】
ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報2014/171493(2014.10.23公開)の65頁~66頁に記載されるメラミン誘導体又はベンゾグアナミン誘導体、及び国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の62頁~66頁に掲載される、式[6-1]~式[6-48]の架橋性化合物が挙げられる。
【0238】
液晶配向処理剤における特定架橋性化合物の含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましい。より好ましくは、架橋反応が進行して目的の効果を発現させるため、全ての重合体成分100質量部に対して0.1~50質量部である。特に好ましくは、1~30質量部である。
【0239】
<特定発生剤>
液晶配向処理剤には、光ラジカル発生剤、光酸発生剤及び光塩基発生剤から選ばれる少なくとも1種の発生剤(特定発生剤ともいう。)の導入が好ましい。特定発生剤の具体例は、国際公開公報2014/171493(2014.10.23公開)の54頁~56頁に記載される特定発生剤が挙げられる。なかでも、特定発生剤には、液晶表示素子の液晶層と液晶配向膜との密着性の点から、光ラジカル発生剤を用いることが好ましい。
【0240】
<特定密着性化合物>
液晶配向処理剤には、液晶表示素子の液晶層と垂直液晶配向膜との密着性を高める目的で、下記式[e-1]~式[e-8]から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物(特定密着性化合物ともいう。)の導入が好ましい。
【0241】
【化61】
【0242】
は水素原子又はベンゼン環を示す。Eはベンゼン環、シクロへキサン環及び複素環から選ばれる少なくとも1種の環状基を示す。Eは炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。
【0243】
特定密着性化合物の具体例は、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の43頁~46頁に記載される式[6]の化合物が挙げられる。更に、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の61頁~63頁に記載される密着性化合物を用いることもできる。
【0244】
液晶配向処理剤における特定密着性化合物の含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して、0.1~150質量部が好ましい。より好ましくは、架橋反応が進行して目的の効果を発現させるため、全ての重合体成分100質量部に対して0.1~100質量部である。特に好ましくは、1~50質量部である。
【0245】
液晶配向処理剤には、液晶配向膜中の電荷移動を促進し、素子の電荷抜けを促進させるため、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の69頁~73頁に掲載される、式[M1]~式[M156]の窒素含有複素環アミン化合物を添加することもできる。このアミン化合物は、液晶配向処理剤に直接添加しても構わないが、適当な溶媒で濃度0.1~10質量%、好ましくは1~7質量%の溶液にしてから添加することが好ましい。この溶媒としては、特定重合体を溶解させる有機溶媒であれば特に限定されない。
【0246】
<液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物>
液晶配向処理剤には、本発明の効果を損なわない限り、液晶配向処理剤を塗布した際の液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物を用いることができる。更に、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物などを用いることもできる。
【0247】
液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、又はノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。具体的には、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の67頁に記載される界面活性剤が挙げられる。また、その使用割合は、液晶配向処理剤に含有される全ての重合体成分100質量部に対して、0.01~2質量部が好ましく、より好ましくは、0.01~1質量部である。
【0248】
液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物の具体例には、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の67頁~69頁に記載される化合物が挙げられる。また、その使用割合は、液晶配向処理剤に含有される全ての重合体成分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、1~20質量部である。液晶配向処理剤には、前記以外の化合物の他に、液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。
【0249】
<液晶配向膜及び液晶表示素子の作製方法>
液晶表示素子に用いる基板は、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板の他、アクリル基板、ポリカーボネート基板、PET(ポリエチレンテレフタレート)基板などのプラスチック基板、更には、それらのフィルムを用いることができる。素子をリバース型素子として、調光窓などに用いる場合には、プラスチック基板やフィルムが好ましい。また、プロセスの簡素化の観点からは、液晶駆動のためのITO(Indium Tin Oxide)電極、IZO(Indium Zinc Oxide)電極、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)電極、有機導電膜などが形成された基板を用いることが好ましい。また、反射型のリバース型素子とする場合には、片側の基板のみにならば、シリコンウエハやアルミニウムなどの金属や誘電体多層膜が形成された基板を使用できる。
【0250】
液晶表示素子は、基板の少なくとも一方が、液晶分子を垂直に配向させるような液晶配向膜を有する。この液晶配向膜は、液晶配向処理剤を基板上に塗布し、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして得ることができる。ただし、本発明における液晶配向膜の場合は、これら配向処理無しで用いることもできる。液晶配向処理剤の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット法、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法、スプレー法などがあり、基板の種類や目的とする液晶配向膜の膜厚に応じて、適宜選択できる。
【0251】
液晶配向処理剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン、IR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、基板の種類や液晶配向処理剤に用いる溶媒に応じて、30~300℃、好ましくは30~250℃の温度で溶媒を蒸発させて液晶配向膜とすることができる。特に、基板にプラスチック基板を用いる場合には、30~150℃の温度で処理することが好ましい。
【0252】
焼成後の液晶配向膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、薄すぎると素子の信頼性が低下する場合があるので、好ましくは5~500nmである。より好ましくは10~300nmであり、特に好ましくは、10~250nmである。液晶表示素子に用いる液晶組成物は、前記の通りの液晶組成物であるが、そのなかに、液晶表示素子の電極間隙(ギャップともいう。)を制御するためのスペーサーを導入することもできる。
【0253】
液晶組成物の注入方法は、特に限定されないが、例えば、次の方法が挙げられる。即ち、基板にガラス基板を用いる場合、液晶配向膜が形成された一対の基板を用意し、片側の基板の4片を、一部分を除いてシール剤を塗布し、その後、液晶配向膜の面が内側になるようにして、もう片側の基板を貼り合わせた空セルを作製する。そして、シール剤が塗布されていない場所から、液晶組成物を減圧注入して、液晶組成物注入セルを得る方法が挙げられる。更に、基板にプラスチック基板やフィルムを用いる場合には、液晶配向膜が形成された一対の基板を用意し、片側の基板の上にODF(One Drop Filling)法やインクジェット法などで、液晶組成物を滴下し、その後、もう片側の基板を貼り合わせて、液晶組成物注入セルを得る方法が挙げられる。本発明の液晶表示素子では、液晶層と液晶配向膜との密着性が高いため、基板の4片にシール剤を塗布しなくてもよい。
【0254】
液晶表示素子のギャップは、前記のスペーサーなどで制御できる。その方法は、前記の通りに、液晶組成物中に目的とする大きさのスペーサーを導入する方法や、目的とする大きさのカラムスペーサーを有する基板を用いる方法などが挙げられる。また、基板にプラスチックやフィルム基板を用いて、基板の貼り合わせをラミネートで行う場合は、スペーサーを導入せずに、ギャップを制御できる。
【0255】
液晶表示素子のギャップは、1~100μmが好ましく、より好ましくは、1~50μmである。特に好ましくは、2~30μmである。ギャップが小さすぎると、素子のコントラストが低下し、大きすぎると、素子の駆動電圧が高くなる。
【0256】
本発明の液晶表示素子は、液晶組成物の一部又は全体が液晶性を示す状態で、液晶組成物の硬化を行い、液晶と重合性化合物の硬化物複合体(液晶層)を形成させて得られる。この液晶組成物の硬化は、前記の液晶組成物注入セルに、紫外線を照射して行う。その際に用いる紫外線照射装置の光源としては、例えば、メタルハライドランプ又は高圧水銀ランプが挙げられる。また、紫外線の波長は、250~400nmが好ましい。なかでも、310~370nmが好ましい。また、紫外線を照射した後に、加熱処理を行ってもよい。その際の温度は、40~120℃、好ましくは40~80℃である。
【実施例
【0257】
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、これらに限定されるものではない。以下で用いる略語は下記の通りである。
【0258】
「液晶組成物に用いる化合物類」
<特定化合物>
【0259】
【化62】
【0260】
<添加化合物>
【0261】
【化63】
【0262】
<液晶>
L1:MLC-6608(メルク社製)
【0263】
<重合性化合物>
【0264】
【化64】
【0265】
R3:ブレンマーTA-604AU(日油社製)
【0266】
<ラジカル開始剤>
【0267】
【化65】
【0268】
「液晶配向処理剤に用いる化合物類」
<特定側鎖型ジアミン>
【0269】
【化66】
【0270】
<第2のジアミン>
【0271】
【化67】
【0272】
<第3のジアミン>
【0273】
【化68】
【0274】
<その他のジアミン>
【0275】
【化69】
【0276】
<特定テトラカルボン酸成分>
【0277】
【化70】
【0278】
<ポリシロキサン系重合体を作製するためのモノマー>
【0279】
【化71】
【0280】
E2:オクタデシルトリエトキシシラン
E3:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
E4:3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン
E5:テトラエトキシシラン
【0281】
<特定化合物A>
【0282】
【化72】
【0283】
<特定架橋性化合物>
【0284】
【化73】
【0285】
<特定発生剤>
【0286】
【化74】
【0287】
<溶媒>
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
γ-BL:γ-ブチロラクトン
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
PB:プロピレングリコールモノブチルエーテル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
ECS:エチレングリコールモノエチルエーテル
EC:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
【0288】
「ポリイミド系重合体の分子量測定」
常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)(昭和電工社製)、カラム(KD-803,KD-805)(Shodex社製)を用いて、以下のようにして測定した。
・カラム温度:50℃
・溶離液:N,N’-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム-水和物(LiBr・HO)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
・流速:1.0ml/分
・検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000及び30,000)(東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
【0289】
「ポリイミド系重合体のイミド化率の測定」
ポリイミド粉末20mgをNMR(核磁気共鳴)サンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,φ5(草野科学社製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6,0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)(0.53ml)を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をNMR測定機(JNW-ECA500)(日本電子データム社製)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5ppm~10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
(xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。)
【0290】
「ポリイミド系重合体の合成」
<合成例1>
D2(2.13g,8.50mmol)、A1(4.91g,12.9mmol)、C1(0.98g,6.46mmol)及びD1(0.23g,2.15mmol)をNMP(28.7g)中で混合し、80℃で4時間反応させた後、D1(2.50g,12.8mmol)とNMP(14.3g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(1)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量(Mnともいう。)は17,300、重量平均分子量(Mwともいう。)は56,200であった。
【0291】
<合成例2>
合成例1の手法で得られたポリアミド酸溶液(1)(30.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(3.70g)及びピリジン(2.30g)を加え、60℃で2.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(450ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(2)を得た。このポリイミドのイミド化率は52%であり、Mnは15,400、Mwは41,500であった。
【0292】
<合成例3>
D4(1.52g,7.65mmol)、A2(2.55g,6.46mmol)及びC1(0.98g,6.46mmol)をγ-BL(16.1g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.00g,5.10mmol)とγ-BL(8.06g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(3)を得た。このポリアミド酸のMnは12,500、Mwは41,300であった。
【0293】
<合成例4>
D4(1.52g,7.65mmol)、A2(2.55g,6.46mmol)及びB1(1.71g,6.46mmol)をγ-BL(18.1g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.00g,5.10mmol)とγ-BL(9.03g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(4)を得た。このポリアミド酸のMnは11,100、Mwは37,600であった。
【0294】
<合成例5>
D4(1.31g,6.63mmol)、A3(2.03g,4.70mmol)、B2(1.09g,5.37mmol)及びC1(0.51g,3.36mmol)をγ-BL(16.7g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.30g,6.63mmol)とγ-BL(8.33g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(5)を得た。このポリアミド酸のMnは11,300、Mwは39,100であった。
【0295】
<合成例6>
D4(1.01g,5.10mmol)、A4(1.91g,3.87mmol)、B1(0.68g,2.58mmol)、B2(0.53g,2.58mmol)及びC1(0.59g,3.87mmol)をγ-BL(16.6g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.50g,7.65mmol)とγ-BL(8.29g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(6)を得た。このポリアミド酸のMnは10,900、Mwは36,900であった。
【0296】
<合成例7>
D3(1.71g,7.65mmol)、A4(2.23g,4.52mmol)、B1(1.54g,5.81mmol)及びC1(0.39g,2.58mmol)をγ-BL(18.3g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.00g,5.10mmol)とγ-BL(9.16g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(7)を得た。このポリアミド酸のMnは10,500、Mwは36,200であった。
【0297】
<合成例8>
D3(4.00g,17.8mmol)、A2(4.28g,10.9mmol)及びB1(1.91g,7.23mmol)をNMP(40.8g)中で混合し、40℃で12時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(8)を得た。このポリアミド酸のMnは18,200、Mwは58,800であった。
【0298】
<合成例9>
合成例8の手法で得られたポリアミド酸溶液(8)(30.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(3.70g)及びピリジン(2.30g)を加え、60℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(450ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(9)を得た。このポリイミドのイミド化率は52%であり、Mnは16,500、Mwは45,800であった。
【0299】
<合成例10>
D4(1.52g,7.65mmol)、A5(2.43g,6.46mmol)及びC1(0.98g,6.46mmol)をγ-BL(15.8g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.00g,5.10mmol)とγ-BL(7.91g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が20質量%のポリアミド酸溶液(10)を得た。このポリアミド酸のMnは10,900、Mwは37.800であった。
【0300】
合成例で得られたポリイミド系重合体を表1に示す。なお、表1中において、*1はポリアミド酸を表す。
【0301】
【表1】
【0302】
「ポリシロキサン系重合体の合成」
<合成例11>
温度計及び還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、ECS(28.3g)、E1(4.10g)、E3(7.45g)及びE5(32.5g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調整した。この溶液に、予めECS(14.2g)、水(10.8g)、及び触媒としてシュウ酸(0.70g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、更に、25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予め調整しておいたE4(1.10g)の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.20g)とECS(0.90g)の混合溶液を加えた。更に、30分間還流させた後、放冷してSiO換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(1)を得た。
【0303】
<合成例12>
温度計及び還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(29.2g)、E1(4.10g)及びE5(38.8g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めEC(14.6g)、水(10.8g)、及び触媒としてシュウ酸(0.50g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、更に、25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予め調整しておいたE4(1.10g)の含有量92質量%のメタノール溶液(1.20g)とEC(0.90g)の混合溶液を加えた。更に、30分間還流させた後、放冷してSiO換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(2)を得た。
【0304】
<合成例13>
温度計及び還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、ECS(28.3g)、E2(4.07g)、E3(7.45g)及びE5(32.5g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調整した。この溶液に、予めECS(14.2g)、水(10.8g)、及び触媒としてシュウ酸(0.70g)を混合して調整しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、更に、25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予め調整しておいたE4(1.10g)の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.20g)とECS(0.90g)の混合溶液を加えた。更に、30分間還流させた後、放冷してSiO換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(3)を得た。
【0305】
合成例で得られたポリシロキサン系重合体を表2に示す。
【0306】
【表2】
【0307】
「液晶配向処理剤の製造」
<合成例14>
合成例1の手法で得られたポリアミド酸溶液(1)(5.50g)に、NMP(10.8g)を加え、25℃で1時間撹拌した。その後、BCS(6.07g)及びPB(9.10g)を加え、25℃で4時間撹拌して、液晶配向処理剤(1)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0308】
<合成例15>
合成例2の手法で得られたポリイミド粉末(2)(1.10g)に、NMP(15.2g)を加え、70℃で24時間撹拌して溶解させた。その後、BCS(4.55g)、PB(10.6g)、Q1(0.055g)及びK1(0.077g)を加え、25℃で4時間撹拌して、液晶配向処理剤(2)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0309】
<合成例16>
合成例3の手法で得られたポリアミド酸溶液(3)(3.80g)に、γ-BL(1.80g)及びPGME(27.4g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(3)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0310】
<合成例17>
合成例3の手法で得られたポリアミド酸溶液(3)(3.80g)に、γ-BL(1.80g)、PGME(27.4g)及びQ1(0.053g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(4)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0311】
<合成例18>
合成例3の手法で得られたポリアミド酸溶液(3)(3.80g)に、γ-BL(1.80g)、PGME(27.4g)、Q1(0.053g)及びK2(0.053g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(5)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0312】
<合成例19>
合成例4の手法で得られたポリアミド酸溶液(4)(3.80g)に、γ-BL(1.80g)及びPGME(27.4g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(6)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0313】
<合成例20>
合成例4の手法で得られたポリアミド酸溶液(4)(3.80g)に、γ-BL(0.19g)、PGME(29.1g)、Q1(0.038g)、K2(0.053g)及びN1(0.023g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(7)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0314】
<合成例21>
合成例5の手法で得られたポリアミド酸溶液(5)(3.80g)に、γ-BL(3.42g)、PGME(22.6g)、PB(3.23g)、Q2(0.023g)及びK1(0.053g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(8)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0315】
<合成例22>
合成例6の手法で得られたポリアミド酸溶液(6)(3.80g)に、γ-BL(5.03g)、PGME(24.2g)、Q1(0.076g)、K2(0.076g)及びN1(0.015g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(9)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0316】
<合成例23>
合成例7の手法で得られたポリアミド酸溶液(7)(3.80g)に、γ-BL(6.65g)、PGME(19.4g)、PB(3.23g)、Q2(0.038g)及びK2(0.076g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(10)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0317】
<合成例24>
合成例8の手法で得られたポリアミド酸溶液(8)(5.50g)に、NMP(12.3g)を加え、25℃で1時間撹拌した。その後、PB(13.7g)、Q1(0.033g)及びK1(0.055g)を加え、25℃で4時間撹拌して、液晶配向処理剤(11)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0318】
<合成例25>
合成例9の手法で得られたポリイミド粉末(9)(1.10g)に、NMP(15.2g)を加え、70℃で24時間撹拌して溶解させた。その後、BCS(3.03g)、PB(12.1g)、Q1(0.055g)、K2(0.077g)及びN1(0.033g)を加え、25℃で4時間撹拌して、液晶配向処理剤(12)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0319】
<合成例26>
合成例10の手法で得られたポリアミド酸溶液(10)(3.80g)に、γ-BL(1.80g)及びPGME(27.4g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(13)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0320】
<合成例27>
合成例11の手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(7.50g)に、ECS(5.04g)、PGME(14.6g)及びPB(2.91g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(14)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0321】
<合成例28>
合成例12の手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(7.50g)に、EC(2.13g)、BCS(17.5g)、PB(2.91g)、Q2(0.045g)、K1(0.018g)及びN1(0.027g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(15)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0322】
<合成例29>
合成例13の手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(7.50g)に、ECS(5.04g)、PGME(14.6g)及びPB(2.91g)を加え、25℃で6時間撹拌して、液晶配向処理剤(16)を得た。この液晶配向処理剤に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
【0323】
合成例で得られた液晶配向処理剤を表3及び表4に示す。なお、表3及び表4中において、液晶配向処理剤に添加される、特定化合物A、特定架橋性化合物及び特定発生剤についての括弧内の数値は、それぞれの特定重合体100質量部に対する含有量を示す。
【0324】
【表3】
【0325】
【表4】
【0326】
「本発明の特定化合物及び液晶組成物の製造」
下記する実施例1~実施例4では、所定の方法により製造した特定化合物の例を記載する。また、実施例5~実施例12では、これら特定化合物を用いた液晶組成物の例を記載する。得られた液晶組成物は、下記する液晶表示素子の作製及びその評価のためにも使用される。
【0327】
「特定化合物の合成」
<実施例1>
特定化合物:T1の合成
【0328】
【化75】
【0329】
化合物(1)(20.0g,67.9mmol)、ジブチルヒドロキシトルエン(0.72g,3.27mmol)、ピリジン(53.8g)及びトルエン(150g)の混合物に、25℃にて、化合物(2)(カレンズBEI:昭和電工社製)(19.5g,81.5mmol)を加え、120℃で24時間撹拌した。反応終了後、反応溶液の溶媒を減圧留去した。残留物にトルエン(200g)を加え、溶媒を減圧留去した(本操作を2回繰り返した)。この残留物に、メタノール(300g)を加え、氷冷下(0℃)で撹拌し、析出した固体を濾過により取出した。得られた固体をメタノール(50g)で洗浄し、乾燥させたところ、白色結晶(T1)(得量:31.5g,得率:86.7%)を得た。
1H-NMR(CDCl,σppm): 6.40-6.47(m,2H),6.09-6.18(m,2H),5.86-5.91(m,2H),5.00(broad,1H),4.37(d,2H),4.30(d,2H),3.84(d,2H),1.65-1.80(m,8H),1.43(s,3H),1.19-1.34(m,10H),1.08-1.18(m,3H),0.76-1.06(m,14H)
【0330】
<実施例2>
特定化合物:T2の合成
【0331】
【化76】
【0332】
化合物(3)(5.01g,17.9mmol)、ジブチルヒドロキシトルエン(0.010g,0.046mmol)、ジアザビシクロウンデセン(0.27g,1.79mmol)及びトルエン(50g)の混合物に、25℃にて、化合物(2)(前記と同様)(4.69g,19.6mmol)を加え、110℃で48時間撹拌した。反応終了後、希塩酸水溶液を加え、クロロホルムで抽出分液を行った。クロロホルム層を希塩酸水溶液で3回、水で2回洗浄し後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。その後、クロロホルム層の溶媒を減圧留去し、得られた残留物にメタノール(30g)を加えた。析出した固体を濾過により取出し、乾燥させたところ、薄黄白色結晶(T2)(得量:4.69g,得率:50.5%)を得た。
1H-NMR(CDCl,σppm): 6.39-6.47(m,2H),6.09-6.18(m,2H),5.85-5.91(m,2H),4.96(broad,1H),4.43-4.54(m,1H),4.38(d,2H),4.29(d,2H),1.95-2.04(m,2H),1.64-1.81(m,6H),1.42(s,3H),0.76-1.34(m,26H)
【0333】
<実施例3>
特定化合物:T3の合成
【0334】
【化77】
【0335】
化合物(4)(10.0g,30.4mmol)、ジブチルヒドロキシトルエン(0.02g,0.091mmol)、ジアザビシクロウンデセン(0.46g,3.04mmol)及びトルエン(100g)の混合物に、25℃にて、化合物(2)(前記と同様)(9.47g,39.6mmol)を加え、110℃で72時間撹拌した。反応終了後、希塩酸水溶液を加え、クロロホルムで抽出分液を行った。クロロホルム層を希塩酸水溶液で3回、水で2回洗浄し後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。その後、クロロホルム層の溶媒を減圧留去し、得られた残留物にイソプロピルアルコール(150g)を加えた。その後、40℃に加熱して濾過を行った。得られた濾液を減圧留去し、残留物にメタノール(150g)を加え、析出した固体を濾過により取り出した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:クロロホルム)にて処理したところ、白色結晶(T3)(得量:2.26g,得率:13.0%)を得た。
1H-NMR(CDCl,σppm): 7.15-7.20(m,2H),6.98-7.04(m,2H),6.43-6.50(m,2H),6.12-6.21(m,2H),5.88-5.93(m,2H),5.42(broad,1H)、4.43(d,2H),4.36(d,2H),2.32-2.48(m,1H),1.69-1.92(m,8H),1.50(s,3H),0.93-1.46(m,19H),0.88(t,3H)
【0336】
<実施例4>
特定化合物:T4の合成
【0337】
【化78】
【0338】
化合物(5)(コレステロール)(10.0g,25.9mmol)、ジブチルヒドロキシトルエン(0.014g,0.064mmol)、ジアザビシクロウンデセン(0.39g,2.59mmol)及びトルエン(100g)の混合物に、25℃にて、化合物(2)(前記と同様)(7.42g,31.0mmol)を加え、110℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去し、得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:クロロホルム)にて処理した。処理により得られた固体にメタノール(300g)を加え、氷冷下(0℃)で撹拌し、析出した固体を濾過したところ、白色結晶(T4)(得量:5.23g,得率:35.4%)を得た。
1H-NMR(CDCl,σppm): 6.40-6.48(m,2H),6.10-6.19(m,2H),5.86-5.91(m,2H),5.35-5.40(m,1H),4.94(broad,1H),4.41-4.52(m,1H),4.38(d,2H),4.30(d,2H),2.22-2.39(m,2H),1.77-2.05(m,5H),0.88-1.68(m,15H),1.43(s,3H),1.00(s,3H),0.91(d,3H),0.87(d,3H),0.86(d,3H),0.67(s,3H)
【0339】
「液晶組成物の作製」
<実施例5>
L1(5.50g)、T1(0.50g)、R1(1.00g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(1)を得た。
【0340】
<実施例6>
L1(5.50g)、T1(1.00g)、R1(0.50g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(2)を得た。
【0341】
<実施例7>
L1(5.50g)、T1(0.50g)、W1(0.30g)、R1(0.70g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(3)を得た。
【0342】
<実施例8>
L1(5.50g)、T2(0.70g)、R1(0.80g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(4)を得た。
【0343】
<実施例9>
L1(5.50g)、T3(0.30g)、R1(1.20g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(5)を得た。
【0344】
<実施例10>
L1(5.50g)、T4(0.30g)、R1(1.20g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(6)を得た。
【0345】
<実施例11>
L1(5.50g)、T1(0.30g)、T4(0.20g)、R1(1.00g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(7)を得た。
【0346】
<実施例12>
L1(5.50g)、T1(0.30g)、T3(0.20g)、W1(0.20g)、R1(0.80g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(8)を得た。
【0347】
<比較例30>
L1(5.50g)、R1(1.50g)、R2(1.20g)、R3(1.50g)及びP1(0.30g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(9)を得た。
【0348】
「液晶表示素子の作製(ガラス基板)」
前記の合成例の手法で得られた液晶配向処理剤を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。得られた溶液を純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した100×100mmのITO電極付きガラス基板(縦:100mm、横:100mm、厚さ:0.7mm)のITO面上にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて210℃で30分間加熱処理をして、膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を得た。
【0349】
得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、その一方の基板の液晶配向膜面に、8μmのスペーサーを塗布した。その後、その基板のスペーサーを塗布した液晶配向膜面に、ODF(One Drop Filling)法にて、前記の実施例の手法で得られた液晶組成物を滴下し、次いで、他方の基板の液晶配向膜界面が向き合うように貼り合わせを行い、処理前の液晶表示素子を得た。
【0350】
この処理前の液晶表示素子に、照度20mW/cmのメタルハライドランプを用いて、350nm以下の波長をカットし、照射時間45秒で紫外線照射を行った。その際、液晶セルに紫外線を照射している際の照射装置内の温度は25℃に制御した。これにより、液晶表示素子(ガラス基板)を得た。
【0351】
「液晶表示素子の作製(プラスチック基板)」
前記の合成例で得られた液晶配向処理剤を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。得られた溶液を純水で洗浄した150×150mmのITO電極付きPET(ポリエチレンテレフタレート)基板(縦:150mm、横:150mm、厚さ:0.2mm)のITO面上にバーコーターにて塗布し、熱循環型クリーンオーブンにて120℃で2分間加熱処理をして、膜厚が100nmの液晶配向膜付きのITO基板を得た。
【0352】
得られた液晶配向膜付きのITO基板を2枚用意し、その一方の基板の液晶配向膜面に、8μmのスペーサーを塗布した。その後、その基板のスペーサーを塗布した液晶配向膜面に、ODF法にて、前記の実施例の手法で得られた液晶組成物を滴下し、次いで、他方の基板の液晶配向膜界面が向き合うように貼り合わせを行い、処理前の液晶表示素子を得た。この処理前の液晶表示素子に、前記の「液晶表示素子の作製(ガラス基板)」と同様の手法で紫外線を照射し、液晶表示素子(プラスチック基板)を得た。
【0353】
「液晶表示素子の作製(実施例との対応関係)」
下記の表5~7又は表8~10に示すように、前記の液晶配向処理剤(1)~(16)のいずれかと、前記の液晶組成物(1)~(9)のいずれかと、を用いて、実施例1A~20A及び比較例1A~4Aの液晶表示素子を作製した。実施例1A~2A、14A~15A及び19A並びに比較例1A及び4Aは、ガラス基板を用いて作製した液晶表示素子であり、実施例3A~13A、16A~18A及び20A並びに比較例2A及び3Aは、プラスチック基板を用いて作製した液晶表示素子である
【0354】
「光学特性(透明性と散乱特性)の評価」
電圧無印加時の透明性の評価は、電圧無印加状態での液晶表示素子(ガラス基板及びプラスチック基板)の透過率を測定した。具体的には、測定装置にUV-3600(島津製作所社製)を用い、温度25℃、スキャン波長を300~800nmの条件で測定した。その際、液晶表示素子(ガラス基板)の場合は、リファレンス(参照例)に前記のITO電極付きガラス基板を、液晶表示素子(プラスチック基板)の場合は、前記のITO電極付きPET基板を用いて行った。評価は、550nmの波長の透過率を基準として、透過率が高いものほど、透明性に優れるとした。
【0355】
また、液晶表示素子の高温高湿環境下の安定性試験として、温度80℃、湿度90%RHの恒温恒湿槽内に36時間保管した後の測定も行った。具体的には、液晶表示素子作製直後の透過率(初期値)に対して、恒温恒湿槽に保管後の透過率の低下割合が低いものほど、本評価に優れるとした。
【0356】
更に、液晶表示素子の光の照射に対する安定性試験として、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX-1)(センライト社製)を用いて、365nm換算で5J/cmの紫外線を照射した後の測定も行った。具体的には、液晶表示素子作製直後の透過率(初期値)に対して、紫外線照射後の透過率の低下割合が低いものほど、本評価に優れるとした。
【0357】
電圧印加時の散乱特性の評価は、液晶表示素子(ガラス基板及びプラスチック基板)に、交流駆動で30Vを印加し、液晶の配向状態を目視観察した。具体的には、液晶表示素子が白濁したもの、即ち、散乱特性が得られたものを、本評価に優れるとした(表中の良好表示)。
【0358】
また、液晶表示素子の高温高湿環境下の安定性試験として、温度80℃、湿度90%RHの恒温恒湿槽内に36時間保管した後の観察も行った。具体的には、液晶表示素子が白濁したもの、即ち、散乱特性が得られたものを、本評価に優れるとした(表中の良好表示)。
【0359】
更に、液晶表示素子の光の照射に対する安定性試験として、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX-1)(センライト社製)を用いて、365nm換算で5J/cmの紫外線を照射した後の観察も行った。具体的には、液晶表示素子が白濁したもの、即ち、散乱特性が得られたものを、本評価に優れるとした(表中の良好表示)。
【0360】
液晶表示素子作製直後(初期)、恒温恒湿槽保管後(恒温恒湿)及び紫外線照射後(紫外線)の透過率(%)、及び散乱特性の評価結果を、表5~7に示す。
【0361】
「液晶層と液晶配向膜との密着性の評価」
液晶層と液晶配向膜との密着性の評価は、液晶表示素子(ガラス基板及びプラスチック基板)を、温度80℃、湿度90%RHの恒温恒湿槽内に36時間保管し、液晶表示素子内の気泡の有無及び素子の剥離を確認した(液晶表示素子の高温高湿環境下の安定性試験として)。具体的には、素子内に気泡が見られず、且つ、素子の剥離(液晶層と液晶配向膜とが剥がれている状態)が起こっていないものを、本評価に優れるとした(表中の良好表示)。
【0362】
また、液晶表示素子に、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX-1)(センライト社製)を用いて、365nm換算で5J/cmの紫外線を照射した後の確認も行った(液晶表示素子の光の照射に対する安定性試験として)。具体的には、素子内に気泡が見られず、且つ、素子の剥離が起こっていないものを、本評価に優れるとした(表中の良好表示)。
【0363】
恒温恒湿槽保管後(恒温恒湿)及び紫外線照射後(紫外線)の液晶層と液晶配向膜との密着性の結果(密着性)を、表8~10に示す。
【0364】
<実施例1A~20A及び比較例1A~4A>
下記の表5~10に示されるように、光学特性(透明性と散乱特性)の評価、及び液晶層と液晶配向膜との密着性の評価を行った。これら評価の結果を、表5~10に示した。
【0365】
また、実施例3A~10A、実施例16A、実施例18A及び実施例20Aにおける光学特性(散乱特性と透明性)の評価及び液晶層と液晶配向膜との密着性の評価では、前記の標準試験とともに、強調試験として、温度80℃、湿度90%RHの恒温恒湿槽内に72時間保管した際の評価も行った(その他の条件は、前記の条件と同様)。
【0366】
【表5】
【0367】
【表6】
【0368】
【表7】
【0369】
【表8】
【0370】
【表9】
【0371】
【表10】
*1:素子内に極少量の気泡が見られた。
*2:素子内に少量の気泡が見られた(*1よりも多い)。
*3:素子内に気泡が見られた(*2よりも多い)。
【0372】
前記からわかるように、実施例の液晶表示素子は、比較例に比べて、良好な光学特性、即ち、恒温恒湿槽保管後及び紫外線照射後の透明性が良好な液晶表示素子となった。更には、液晶層と液晶配向膜との密着性も高い液晶表示素子となり、これら過酷な環境に曝された後でも、液晶表示素子に剥がれは見られず、また、極少量の気泡しか見られなかった。特に、液晶表示素子の基板に、プラスチック基板を用いても、これら特性が良好であった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例1Aと比較例1Aとの比較、実施例3Aと比較例2Aとの比較、実施例17Aと比較例3Aとの比較、及び実施例20Aと比較例4Aとの比較である。
【0373】
液晶組成物中に加える特定化合物の量を多くした場合、液晶表示素子の透過率が高くなった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例8Aと実施例9Aとの比較である。また、液晶組成物中に、特定化合物に加えて、添加化合物も加えた場合、素子の透過率が高くなった。具体的には、同一条件での比較において、実施例6Aと実施例7Aとの比較である。
【0374】
液晶配向剤の特定重合体における特定側鎖構造のなかで、前記式[4-1a]の特定側鎖構造を有するジアミンを用いた場合、式[4-2a]を有するジアミンを用いた場合に比べて、液晶表示素子の透過率が高くなった。更に、長時間、恒温恒湿槽に保管した後においても、透明性が高い結果となった。また、液晶層と液晶配向膜との密着性の評価においても、式[4-1a]のジアミンを用いた場合は長時間、恒温恒湿槽に保管した後においても、密着性が高い結果となった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例3Aと実施例16Aとの比較、及び実施例18Aと実施例20Aとの比較である。
【0375】
また、特定重合体に、第2のジアミンを用いた場合、長時間、恒温恒湿槽に保管した後においても、液晶層と液晶配向膜との密着性が高い結果となった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例3Aと実施例6Aとの比較である。
【0376】
更に、液晶配向処理剤中に、特定化合物Aを添加した場合、液晶表示素子の透過率が高くなった。具体的には、実施例3Aと実施例4Aとの比較である。また、特定架橋性化合物を添加した場合、液晶層と液晶配向膜との密着性が高くなった。更には、特定化合物A、特定架橋性化合物及び特定発生剤を加えた場合、液晶表示素子の透過率、及び液晶層と液晶配向膜の密着性が高くなった。具体的には、実施例7Aと実施例10Aとの比較である。
【産業上の利用可能性】
【0377】
特定構造を有する化合物を含む液晶組成物を用いることで、良好な光学特性、即ち、電圧無印加時の透明性と電圧印加時の散乱特性が良好であり、更に液晶層と液晶配向膜との密着性が高く、長時間、高温高湿や光の照射に曝される過酷な環境においても、これら特性を維持できる液晶表示素子が得られる。
【0378】
また、本発明の液晶表示素子は、電圧無印加時に透明状態となり、電圧印加時には散乱状態になるノーマル型素子に、好適に用いることができる。そして、本素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイ、更には、光の遮断と透過とを制御する調光窓や光シャッター素子などに用いることができ、このノーマル型素子の基板には、プラスチック基板を用いることができる。
【0379】
更に、本発明の特定化合物は、本発明の液晶表示素子の液晶組成物の成分として用いるだけではなく、それ以外の液晶表示素子の液晶組成物の成分として用いることもできる。