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特許7593392液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及びジアミン
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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】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及びジアミン
(51)【国際特許分類】
   G02F 1/1337 20060101AFI20241126BHJP
   C08G 73/10 20060101ALI20241126BHJP
【FI】
G02F1/1337 525
C08G73/10
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2022500418
(86)(22)【出願日】2021-02-09
(86)【国際出願番号】 JP2021004755
(87)【国際公開番号】W WO2021161989
(87)【国際公開日】2021-08-19
【審査請求日】2024-01-19
(31)【優先権主張番号】P 2020023546
(32)【優先日】2020-02-14
(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】110000095
【氏名又は名称】弁理士法人T.S.パートナーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100082887
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 利春
(74)【代理人】
【識別番号】100181331
【弁理士】
【氏名又は名称】金 鎭文
(74)【代理人】
【識別番号】100183597
【弁理士】
【氏名又は名称】比企野 健
(74)【代理人】
【識別番号】100161997
【弁理士】
【氏名又は名称】横井 大一郎
(72)【発明者】
【氏名】山本 雄介
(72)【発明者】
【氏名】国見 奈穂
(72)【発明者】
【氏名】大野 慎躍
【審査官】磯崎 忠昭
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2017/061575(WO,A1)
【文献】特開2017-198975(JP,A)
【文献】特開2017-032608(JP,A)
【文献】国際公開第2013/081067(WO,A1)
【文献】特開平06-122764(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02F 1/1337
C08G 73/10
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表されるジアミンから得られる重合体と、有機溶媒とを含有する液晶配向剤。
【化1】
(式(1)中、T及びTは、それぞれ独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-N(CH)-、-CON(CH)-、および-N(CH)CO-のいずれかであり、Wは、単結合または2価の有機基であり(但し、TまたはTが単結合の場合、Wは単結合である)、Qは下記式(2)で表される置換基を表す。分子内に2つあるQは互いに同じであっても異なっていてもよい。)
【化2】
(式(2)中、Xは単結合、-O-、-COO-、-OCO-、および-S-のいずれかであり、Rは、水素原子または炭素数1~5のアルキル基であり、Aは、熱により水素原子に置き換わる保護基であり、nは、1~6の整数である。)
【請求項2】
前記式(2)中、前記熱により水素原子に置き換わる保護基がtert-ブトキシカルボニル基である、請求項1に記載の液晶配向剤。
【請求項3】
前記重合体が、前記式(1)で表されるジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である、請求項2に記載の液晶配向剤。
【請求項4】
前記ジアミンが、下記のDA-1~DA-4のいずれかで表される、請求項3に記載の液晶配向剤。
【化3】
【請求項5】
前記ポリイミド前駆体が下記式(3)で表される構造単位を有する、請求項3又は4に記載の液晶配向剤。
【化4】
但し、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Yは前記式(1)で表わされる構造を有するジアミンに由来する2価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である。2つあるRは互いに同じであっても異なっていてもよい。
【請求項6】
前記式(3)中、Xが下記の(A-1)~(A-21)の構造からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項5に記載の液晶配向剤。
【化5】
【化6】
【請求項7】
前記ポリイミド前駆体が下記式(4)で表される構造単位をさらに有する、請求項5又は6に記載の液晶配向剤。
【化7】
(式(4)において、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Yは式(1)の構造を主鎖方向に含まないジアミンに由来する2価の有機基であり、Rは、前記式(3)のRの定義と同じであり、Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。2つあるRおよびRはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)
【請求項8】
前記式(3)で表される構造単位を有する重合体が、液晶配向剤に含有される全重合体に対して10モル%以上含有される、請求項6又は7に記載の液晶配向剤。
【請求項9】
請求項1~8のいずれか1項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
【請求項10】
請求項9に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示素子に用いられる、熱により水素原子に置き換わる保護基を有する重合体、液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子、ならびにそれに用いる新規ジアミンに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示素子には、電極構造、使用する液晶分子の物性、製造工程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、STN(super-twisted nematic)型、VA(vertical alignment)型、MVA(multi-domain vertical alignment)型、IPS(in-plane switching)型、FFS(fringe field switching)型、PSA(polymer-sustained alignment)型等の液晶表示素子が知られている。
これらの液晶表示素子は、液晶分子を配向するために液晶配向膜を具備している。液晶配向膜の材料は、耐熱性、機械的強度、液晶との親和性等の各種の特性が良好である点から、一般に、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリシロキサン等の重合体からなる被膜が使用されている。
【0003】
液晶表示素子の高精細化に伴い、液晶表示素子のコントラスト低下の抑制や残像現象の低減といった要求から、液晶配向膜においては、優れた液晶配向性や安定したプレチルト角の発現に加えて、高い電圧保持率、交流駆動により発生する残像の抑制、直流電圧を印加した際の少ない残留電荷、及び/又は直流電圧による蓄積した残留電荷の早い緩和といった特性が次第に重要となっている。ポリイミド系の液晶配向膜においては、上記のような要求にこたえるために、種々の提案がなされてきている(特許文献1~5参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平9-316200号公報
【文献】特開平10-104633号公報
【文献】特開平8-76128号公報
【文献】特開平9-138414号公報
【文献】特開平11-38415号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
最近の液晶表示素子においては、有効画素面積の拡大化のため、基板上の周辺外縁部で画素を形成しない、所謂額縁領域をますます小さくすることが要求されている。パネルの狭額縁化に伴って、2枚の基板を接着させて液晶表示素子を作製する際に用いるシール剤が、ポリイミド系液晶配向膜上に塗布されるようになるが、ポリイミド上には極性基がないため、シール剤と液晶配向膜表面で共有結合が形成されず、基板同士の接着が不十分となる問題点があった。従って、ポリイミド系液晶配向膜とシール剤や基板との接着性(密着性)を向上させることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、液晶配向剤に含まれる重合体中に特定構造を導入することで種々の特性が同時に改善されることを見出し、本発明を完成した。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。
1.下記一般式(1)で表されるジアミンから得られる重合体と、有機溶媒とを含有する液晶配向剤。
【化1】
(式(1)中、T及びTは、それぞれ独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-N(CH)-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-のいずれかであり、Wは、単結合または2価の有機基であり(但し、TまたはTが単結合の場合、Wは単結合である)、Qは下記式(2)で表される置換基を表す。分子内に2つあるQは互いに同じであっても異なっていてもよい。)
【化2】
(式(2)中、Xは単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-S-のいずれかであり、Rは、水素原子または炭素数1~5のアルキル基であり、Aは、熱により水素原子に置き換わる保護基であり、nは、1~6の整数である。)
【発明の効果】
【0007】
本発明の液晶配向剤によれば、ポリイミド系液晶配向膜とシール剤や基板との接着性(密着性)が優れた液晶表示素子及びこれを与える液晶配向膜が得られる。
【0008】
本発明の液晶配向剤によれば、シール剤との密着性に優れた液晶配向膜が得られる。この液晶配向膜を用いることにより、基板同士の密着性に優れ、衝撃に強い液晶表示素子が得られる。シール剤との密着性が向上するメカニズムについては、必ずしも明らかではないが、N-A構造を有する基がベンゼン環の所定の位置にあることにより、ジアミンが有するN-A基からA基が脱離して水素原子に置き換わった際に、分子内環化が抑制されると考えられる。この結果、加熱によって保護基が脱離して生成するアミノ基が、液晶配向膜の表面に露出し、かかる基と、シール剤中の官能基との間の相互作用により、液晶配向膜とシール剤との密着性が向上するものと思われる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の液晶配向剤は、上記式(1)で表される構造(以下、特定構造とも言う。)を有するジアミンから得られる重合体(以下、特定重合体とも言う。)を含有する液晶配向剤である。以下、各条件につき詳述する。
【0010】
<特定構造を有するジアミン>
上記式(1)中、T、T、W、およびQの意味は、上記の通りである。
上記式(1)中、T及びTは、好ましくは、それぞれ独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、および-N(CH)-のいずれかであり、Wは、好ましくは、単結合又は直鎖状、分岐鎖状、または環状構造を含む炭化水素基である。炭化水素基の炭素数は、1~20が好ましく、炭化水素基の一部が-O-、-COO-、または-OCO-で置換されていてもよい。環状構造の好ましい具体例としては、フェニレン基、シクロヘキシレン基が挙げられる。
上記式(2)中、Xは、好ましくは、単結合、-O-、-COO-、および-OCO-のいずれかであり、Rは、好ましくは、水素原子である。Aは、好ましくは、tert-ブトキシカルボニル基であり、nは、好ましくは、1~6の整数である。
上記式(1)のジアミンの具体例としては以下のDA-1~DA-4で表されるジアミンが例示出来るが、これらに限定されない。なお、式中、Bocはtert-ブトキシカルボニル基を表す。
【化3】
【0011】
<重合体>
本発明の重合体は、上記ジアミンを用いて得られる重合体である。具体例としては、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリウレア、ポリアミドなどが挙げられるが、液晶配向剤としての使用の観点から、下記式(3)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体、及びそのイミド化物であるポリイミドから選ばれる少なくとも1種であるとより好ましい。
【化4】
但し、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Yは前記式(1)で表わされる構造を有するジアミンに由来する2価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である。Rは、加熱によるイミド化のしやすさの点から、水素原子、メチル基又はエチル基が好ましい。2つあるRは互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0012】
<テトラカルボン酸二無水物>
はテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、その構造は特に限定されるものではない。また、ポリイミド前駆体中のXは、重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷など、必要とされる特性の程度に応じて適宜選択され、同一重合体中に1種類であってもよく、2種類以上が混在していても良い。
【0013】
の具体例をあえて示すならば、国際公開公報2015/119168の13項~14項に掲載される、式(X-1)~(X-46)の構造などが挙げられる。
【0014】
以下に、好ましいXの構造を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【化5】
【0015】
【化6】
【0016】
上記の構造のうち、(A-1)、(A-2)は光配向性という観点から特に好ましく、(A-4)は蓄積電荷の緩和速度の更なる向上という観点から特に好ましく、(A-15)~(A-17)などは、液晶配向性と蓄積電荷の緩和速度の更なる向上という観点から特に好ましい。
【0017】
<重合体(その他の構造単位)>
式(3)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体は、本発明の効果を損なわない範囲において、下記式(4)で表される構造単位、及びそのイミド化構造から選ばれる少なくとも1種をさらに有していてもよい。
【化7】
式(4)において、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Yは式(1)の構造を主鎖方向に含まないジアミンに由来する2価の有機基であり、Rは、前記式(3)のRの定義と同じであり、Rは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。また、2つあるRの少なくとも一方は水素原子であることが好ましい。2つあるRおよびRはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0018】
の具体例としては、好ましい例も含めて式(3)のXで例示したものと同じ構造を挙げることができる。また、ポリイミド前駆体中のYは式(1)の構造を主鎖方向に含まないジアミンに由来する二価の有機基であり、その構造は特に限定されない。また、Yは重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷など、必要とされる特性の程度に応じて適宜選択され、同一重合体中に1種類であってもよく、2種類以上が混在していても良い。
【0019】
の具体例をあえて示すならば、国際公開公報2015/119168の4項に掲載される式(2)の構造、及び、8項~12項に掲載される、式(Y-1)~(Y-97)、(Y-101)~(Y-118)の構造;国際公開公報2013/008906の6項に掲載される、式(2)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基;国際公開公報2015/122413の8項に掲載される式(1)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基;国際公開公報2015/060360の8項に掲載される式(3)の構造;日本国公開特許公報2012-173514の8項に記載される式(1)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基;国際公開公報2010-050523の9項に掲載される式(A)~(F)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基、などが挙げられる。
【0020】
以下に、好ましいYの構造を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【化8】
【0021】
【化9】
【0022】
【化10】
【0023】
【化11】
【0024】
上記の構造のうち、(B-28)、(B-29)などは、膜硬度の更なる向上という観点から特に好ましく、(B-1)~(B-3)などは、液晶配向性の更なる向上という観点から特に好ましく、(B-14)~(B-18)および(B-27)などは、蓄積電荷の緩和速度の更なる向上という観点から特に好まく、(B-26)などは、電圧保持率の更なる向上という観点から好ましい。
なお、(B-28)~(B-30)において、2つあるnは互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0025】
<特定側鎖構造を有するジアミン)>
また、Yとして、特定側鎖構造を有するジアミンを用いることも好ましい。特定側鎖構造を有するジアミンは、例えば下記式[1]、[2]で表される。
【化12】
上記式[2]中、Xは単結合、-O-、-C(CH-、-NH-、-CO-、-NHCO-、-COO-、-(CH-、-SO-又はそれらの任意の組み合わせからなる2価の有機基を表す。なかでも、Xは、単結合、-O-、-NH-、-O-(CH-O-であるのが好ましい。「それらの任意の組み合わせ」として、-O-(CH-O-、-O-C(CH-、-CO-(CH-、-NH-(CH-、-SO-(CH-、-CONH-(CH-、-CONH-(CH-NHCO-、-COO-(CH-OCO-等が挙げられるが、これらに限定されない。mは1~8の整数である。
また、上記式[1]、[2]中、Yは、それぞれ独立して、式[S1]~[S3]で表される側鎖構造から選ばれる少なくとも1つを表す。上記式[2]中、2つあるYは互いに同じであっても異なっていてもよい。式[S1]~[S3]で表される側鎖構造の詳細は後述する。
【0026】
また、上記式[2]中、Yは、Xの位置からメタ位であってもオルト位であってもよいが、好ましくはオルト位がよい。すなわち、上記式[2]は、下記式[2’]であるのが好ましい。
【化13】
【0027】
また、上記式[2]中、2つのアミノ基(-NH)の位置は、ベンゼン環上のいずれの位置であってもよいが、下記式[2]-a1~[2]-a3で表される位置が好ましく、下記式[2]-a1であるのがより好ましい。下記式中、Xは、上記式[2]における場合と同様である。なお、下記式[2]-a1~[2]-a3は、2つのアミノ基の位置を説明するものであり、上記式[2]中で表されていたYの表記が省略されている。
【0028】
【化14】
【0029】
従って、上記式[2’]及び[2]-a1~[1]-a3に基づけば、上記式[2]は、下記式[2]-a1-1~[2]-a3-2から選ばれるいずれかの構造であるのが好ましく、下記式[2]-a1-1で表される構造がより好ましい。下記式中、X及びYは、それぞれ式[2]における場合と同様である。
【0030】
【化15】
【0031】
これらの上記式[2]で表される二側鎖ジアミンは、1種単独又は2種以上混合して用いることができる。液晶配向膜や液晶表示素子に要求される特性に応じて、1種単独か2種以上混合して用いるか、また、2種以上混合して用いる場合にはその割合等、適宜調整すればよい。
【0032】
上記式[1]、[2]中、Yは下記式[S1]~[S3]で表される群から選ばれる特定側鎖構造を表している。以下、かかる特定側鎖構造について、式[S1]~[S3]の順に説明する。
【0033】
特定側鎖構造の例として、下記式[S1]で表される特定側鎖構造を有するジアミンがある。
【化16】
上記式[S1]中、X及びXはそれぞれ独立して、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-又は-((CHa1-Am1-を表す。このうち、複数のa1はそれぞれ独立して1~15の整数であり、複数のAはそれぞれ独立して酸素原子又は-COO-を表し、mは1~2である。
【0034】
なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点からの観点から、X及びXはそれぞれ独立して、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-O-、-CHO-又は-COO-が好ましい。より好ましいのは、X及びXはそれぞれ独立して、単結合、-(CH-(aは1~10の整数である)、-O-、-CHO-又は-COO-である。
【0035】
また、上記式[S1]中、G及びGはそれぞれ独立して、炭素数6~12の2価の芳香族基又は炭素数3~8の2価の脂環式基から選ばれる2価の環状基を表す。該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。m及びnはそれぞれ独立して、0~3の整数であって、m及びnの合計は1~4である。
、X、G及びGが複数ある場合には、複数あるX、X、G及びGはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0036】
また、上記式[S1]中、Rは炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルコキシ又は炭素数2~20のアルコキシアルキルを表し、Rを形成する任意の水素はフッ素で置換されていてもよい。このうち、炭素数6~12の2価の芳香族基の例としては、フェニレン、ビフェニレン、ナフタレン等が挙げられる。また、炭素数3~8の2価の脂環式基の例としては、シクロプロピレン、シクロヘキシレン等を挙げられる。
【0037】
従って、上記式[S1]の好ましい具体例として、下記式[S1-x1]~[S1-x7]が挙げられるが、これらに限定されない。
【0038】
【化17】
上記式[S1-x1]~[S1-x7]中、Rは、上記式[S1]の場合と同様である。Xは、-(CH-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を表す。Aは、酸素原子又は-COO-*(「*」を付した結合手が(CHa2と結合する)を表す。Aは、酸素原子又は*-COO-(「*」を付した結合手が(CHa2と結合する)を表す。aは0又は1の整数であり、aは2~10の整数である。Cy、すなわちシクロヘキサン環の中に「Cy」と記載した基は、1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表す。
【0039】
また、特定側鎖構造の例として、下記式[S2]で表される特定側鎖構造がある。
【化18】
上記式[S2]中、Xは単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を表す。なかでも液晶配向性の観点から、Xは-CONH-、-NHCO-、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-が好ましい。Rは炭素数1~20のアルキル又は炭素数2~20のアルコキシアルキルを表し、Rを形成する任意の水素はフッ素で置換されていてもよい。なかでも液晶配向性の観点から、Rは炭素数3~20のアルキル又は炭素数2~20のアルコキシアルキルが好ましい。
【0040】
更に、特定側鎖構造の例として、下記式[S3]で表される特定側鎖構造がある。
【化19】
上記式[S3]中、Xは-CONH-、-NHCO-、-O-、-COO-又は-OCO-を表す。Rはステロイド骨格を有する構造を表す。ここでのステロイド骨格は、3つの六員環及び1つの五員環が結合した下記式(st)で表される骨格を有する。
【0041】
【化20】
【0042】
上記式[S3]の例として下記式[S3-x]が挙げられるが、これに限定されない。
【化21】
上記式[S3-x]中、Xは、上記式[X1]又は[X2]を表す。また、Colは、上記式[Col1]~[Col3]からなる群から選ばれる基を表し、Gは、上記式[G1]~[G4]からなる群から選ばれる基を表す。*は他の基に結合する部位を表す。
【0043】
上記式[S3-x]における、X、Col及びGの好ましい組み合わせの例としては式[X1]と式[Col1]及び[G2]の組合せ、式[X1]と式[Col2]及び[G2]の組合せ、式[X2]と式[Col1]及び[G2]の組合せ、式[X2]と式[Col2]及び[G2]の組合せ、式[X1]と式[Col3]及び[G1]の組合せが挙げられる。
【0044】
また、上記式[S3]の具体的としては、特開平4-281427号公報の段落[0024]に記載のステロイド化合物から水酸基(ヒドロキシ基)を除いた構造、同公報の段落[0030]に記載のステロイド化合物から酸クロライド基を除いた構造、同公報の段落[0038]に記載のステロイド化合物からアミノ基を除いた構造、同公報の段落[0042]にステロイド化合物からハロゲン基を除いた構造、及び特開平8-146421の段落[0018]~[0022]に記載の構造等が挙げられる。
【0045】
これらの上記式[S1]~[S3]で表される特定側鎖構造を有するジアミンは、1種単独又は2種以上混合して用いることができる。液晶配向膜や液晶表示素子に要求される特性に応じて、1種単独か2種以上混合して用いるか、また、2種以上混合して用いる場合にはその割合等、適宜調整すればよい。
【0046】
このうち、上記式[S1]~[S3]で表される群から選ばれる側鎖構造を有するジアミンとしては、例えば、それぞれ下記式[1-S1]~[1-S3]、[2-S1]~[1-S3]の構造を有するジアミンが挙げられる。
【化22】
【0047】
上記式[1-S1]、[2-S1]中、X、X、G、G、R、m及びnは、上記式[S1]における場合と同様である。上記式[1-S2]中、X及びRは、上記式[S2]における場合と同様である。上記式[1-S3]中、X及びRは、上記式[S3]における場合と同様である。上記式[1-S1]および[2-S1]~[2-S3]中、 X、X、G、G、X、R、X、R、mおよびnが複数ある場合には、複数あるX、X、G、G、X、R、X、R、mおよびnはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0048】
このうち上記式[1-S1]~[1-S3]で表されるジアミンとしては、例えば、以下に示すような具体的な構造を上げることができるが、これに限定されるものではない。
【化23】
【0049】
上記式[2-S1]~[2-S3]で表されるジアミンとしては、例えば、以下に示すような具体的な構造を上げることができるが、これに限定されるものではない。
【化24】
【0050】
<その他のジアミン:光反応性側鎖を有するジアミン>
また、Yとして、光反応性側鎖を有するジアミンを用いることも好ましい。ジアミン成分が、光反応性側鎖を有するジアミンを含有することで、特定重合体やそれ以外の重合体に、光反応性側鎖を導入できるようになる。
【0051】
光反応性側鎖を有するジアミンとしては、例えば、下記式[VIII]又は[IX]で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
【化25】
【0052】
【化26】
【0053】
上記式[VIII]及び[IX]中、2つのアミノ基(-NH)の位置は、ベンゼン環上のいずれの位置であってもよく、例えば、側鎖の結合基に対し、ベンゼン環上の2,3の位置、2,4の位置、2,5の位置、2,6の位置、3,4の位置又は3,5の位置が挙げられる。ポリアミック酸を合成する際の反応性の点からは、2,4の位置、2,5の位置又は3,5の位置が好ましい。ジアミンを合成する際の容易性の点も加味すると、2,4の位置又は3,5の位置がより好ましい。
【0054】
また、上記式[VIII]中、Rは単結合、-CH-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CHO-、-N(CH)-、-CON(CH)-又は-N(CH)CO-を表す。特に、Rは単結合、-O-、-COO-、-NHCO-又は-CONH-であるのが好ましい。
【0055】
また、上記式[VIII]中、Rは、単結合又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~20のアルキレン基を表す。ここでのアルキレン基の-CH-は、-CF-又は-CH=CH-で任意に置換されていてもよく、次のいずれかの基が互いに隣り合わない場合、これらの基に置換されていてもよい;-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、又は二価の炭素環又は複素環。
【0056】
上記のうち、二価の炭素環又は複素環は、具体的には下記式(1a)から選ばれる構造を例示することができるが、これに限定されない。
【化27】
【0057】
また、上記式[VIII]中、Rは、通常の有機合成的手法で形成させることができるが、合成の容易性の点からは、単結合又は炭素数1~12のアルキレン基が好ましい。
【0058】
また、上記式[VIII]中、R10は、下記式(1b)からなる群から選択される光反応性基を表す。なかでも、R10は、光反応性の点から、メタクリル基、アクリル基又はビニル基が好ましい。
【化28】
【0059】
また、上記式[IX]中、Yは、-CH-、-O-、-CONH-、-NHCO-、-COO-、-OCO-、-NH-又は-CO-を表す。Yは、炭素数1~30のアルキレン基、又は二価の炭素環又は複素環を表す。ここでのアルキレン基、二価の炭素環または複素環における、1つ又は複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置換されていてもよい。Yは、次の基が互いに隣り合わない場合、-CH-がこれらの基に置換されていてもよい;-O-、-NHCO-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-NH-、-NHCONH-、-CO-。なお、前記有機基としては、例えば、ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルケニル基、並びに上記ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、アルキル基、アルコキシ基、及びアルケニル基の任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合が酸素原子で中断されているヘテロ原子含有基からなる群から選ばれる置換基が挙げられる。
【0060】
また、上記式[IX]中、Yは、-CH-、-O-、-CONH-、-NHCO-、-COO-、-OCO-、-NH-、-CO-又は単結合を表す。Yはシンナモイル基を表す。Yは単結合、炭素数1~30のアルキレン基、又は二価の炭素環又は複素環を表す。ここでのアルキレン基、二価の炭素環または複素環における、1つ又は複数の水素原子は、フッ素原子又は有機基で置換されていてもよい。Yは、次の基が互いに隣り合わない場合、-CH-がこれらの基に置換されていてもよい;-O-、-NHCO-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-NH-、-NHCONH-、-CO-。Yはアクリル基又はメタクリル基等の光重合性基を表す。なお、前記有機基としては、例えば、ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルケニル基、並びに上記ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、アルキル基、アルコキシ基、及びアルケニル基の任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合が酸素原子で中断されているヘテロ原子含有基からなる群から選ばれる置換基が挙げられる。
【0061】
このような上記式[VIII]又は[IX]で表される光反応性側鎖を有するジアミンの具体例としては、下記式(1c)から選ばれるジアミンが挙げられるが、これに限定されない。
【化29】
上記式(1c)中、X及びX10は、それぞれ独立に、単結合、-O-、-COO-、-NHCO-又は-NH-を表す。Yは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~20のアルキレン基を表す。
【0062】
光反応性側鎖を有するジアミンとしては、下記式[VII]のジアミンも挙げられる。式[VII]のジアミンは、ラジカル発生構造を有する部位を側鎖に有している。ラジカル発生構造においては、紫外線照射により分解しラジカルが発生する。
【化30】
上記式[VII]中、Arはフェニレン、ナフチレン及びビフェニレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族炭化水素基を表し、前記芳香族炭化水素基の水素原子はハロゲン原子に置換されていてもよい。カルボニルが結合しているArは、紫外線の吸収波長に関与するため、長波長化する場合、ナフチレンやビフェニレンのような共役長の長い構造が好ましい。一方、Arがナフチレンやビフェニレンのような構造になると、溶解性が悪くなる場合があり、この場合、合成の難易度が高くなる。紫外線の波長が250nm~380nmの範囲であればフェニル基でも十分な特性が得られるため、Arはフェニル基が最も好ましい。
【0063】
上記Arにおいて、芳香族炭化水素基にはハロゲン原子以外の置換基が設けられていてもよい。ここでの置換基の例としては、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基等、電子供与性の有機基が好ましい。
【0064】
また、上記式[VII]中、R1及びRは、それぞれ独立して、炭素原子数1~10のアルキル基、アルコキシ基、ベンジル基又はフェネチル基を表す。アルキル基やアルコキシ基の場合、R及びRにより環が形成されていてもよい。
【0065】
また、上記式[VII]中、T及びTは、それぞれ独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CHO-、-N(CH)-、-CON(CH)-又は-N(CH)CO-の結合基を表す。
【0066】
また、式[VII]中、Sは単結合、又は非置換又はフッ素原子によって置換されている炭素原子数1~20のアルキレン基を表す。ここでのアルキレン基の-CH-又は-CF-は、-CH=CH-で任意に置換されていてもよく、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合、これらの基に置換されていてもよい;-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、二価の炭素環、二価の複素環。
【0067】
また、式[VII]中、Qは、下記式(1d)から選ばれる構造を表す。
【化31】
上記式(1d)中、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表す。Rは、-CH-、-NR-、-O-、又は-S-を表す。2つあるRは互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0068】
また、上記式[VII]中、Qは、電子供与性の有機基が好ましく、上記Arの例でも挙げたような、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基等が好ましい。Qがアミノ誘導体の場合、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の重合の際に、発生するカルボン酸基とアミノ基が塩を形成するなどの不具合が生じる可能性があるため、ヒドロキシ基又はアルコキシ基がより好ましい。
【0069】
また、上記式[VII]中、2つのアミノ基(-NH)の位置は、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン又はp-フェニレンジアミンのいずれでもよいが、酸二無水物との反応性の点では、m-フェニレンジアミン又はp-フェニレンジアミンが好ましい。
【0070】
従って、上記式[VII]の好ましい具体的としては、合成の容易さ、汎用性の高さ、特性等の点から、下記式が挙げられる。なお、下記式中、nは2~8の整数である。
【化32】
【0071】
これらの上記式[VII]、[VIII]又は[IX]で表される光反応性側鎖を有するジアミンは、1種単独又は2種以上混合して用いることができる。液晶配向膜とした際の液晶配向性、プレチルト角、電圧保持特性、蓄積電荷等の特性、液晶表示素子とした際の液晶の応答速度等に応じて、1種単独か2種以上混合して用いるか、また、2種以上混合して用いる場合にはその割合等、適宜調整すればよい。
【0072】
式(3)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体が、式(4)で表される構造単位を同時に有する場合、式(3)で表される構造単位は、式(3)と式(4)の合計に対して10モル%以上であることが好ましく、より好ましくは15モル%以上であり、特に好ましくは20モル%以上である。
【0073】
本発明に用いるポリイミド前駆体の分子量は、重量平均分子量で2,000~500,000が好ましく、より好ましくは5,000~300,000であり、さらに好ましくは、10,000~100,000である。
【0074】
式(1)で表される2価の基を主鎖に有するポリイミドとしては、前記のポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドが挙げられる。このポリイミドにおいては、アミック酸基の閉環率(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整できる。
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を添加する触媒イミド化が挙げられる。
【0075】
本発明の液晶配向剤は、上記の特定重合体と有機溶媒とを含有する組成物であり、異なる構造の特定重合体を2種以上含有していてもよい。また、本発明の液晶配向剤は、本発明に記載の効果を奏する限度において、特定重合体以外の重合体(以下、第2の重合体とも言う。)や各種の添加剤、を含有していてもよい。
【0076】
本発明の液晶配向剤が第2の重合体を含有する場合、全重合体成分に対する特定重合体の割合は5質量%以上であることが好ましく、その一例として5~95質量%が挙げられる。
【0077】
第2の重合体としては、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、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、ポリスチレンまたはその誘導体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
【0078】
特に、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とから得られるポリアミック酸(以下、第2のポリアミック酸とも言う。)は第2の重合体として好ましい。
【0079】
第2のポリアミック酸を得るためのテトラカルボン酸二無水物成分としては、下記式(11)で表される化合物を挙げることができる。当該酸二無水物成分は、1種類の化合物からなる物であってもよく、2種類以上の化合物からなる物であってもよい。
【化33】
式(11)中、Aは4価の有機基であり、好ましくは炭素数4~30の4価の有機基である。
【0080】
Aの具体例としては、好ましい例も含めて式(3)のXで例示したものと同じ構造を挙げることができる。
【0081】
第2のポリアミック酸を得るためのジアミン成分としては、目的に応じて適宜決定することができるが、例えば下記式(12)で表されるジアミンを用いることができる。
【化34】
(Yは2価の有機基を表す。Aは、それぞれ独立して、水素原子又は、炭素数1~5のアルキル基、炭素数2~5のアルケニル基、又は炭素数2~5のアルキニル基であり、同一でも異なってもよい。液晶配向性の観点から、Aは水素原子、又はメチル基が好ましい。)
【0082】
以下に、第2のポリアミック酸を得るためのジアミン成分として用いると好ましい、式(12)のYの構造を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【化35】
【0083】
電気特性や緩和特性を改善する目的では、Yは3級窒素原子を有する2価の有機基、分子内に-NH-CO-NH-を有する2価の有機基であることが好ましい。Yが3級窒素原子を有する2価の有機基である場合における式(12)の具体例としては、国際公開公報WO2017/126627に記載のピロール構造を有するジアミン、好ましくは下式(pr)で表される構造を有するジアミン。
【0084】
【化36】
(Rは水素原子、水素、フッ素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、メチル基を表し、Rはそれぞれ独立して単結合又は基「*1-R-Ph-*2」を表し、Rは単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-(CH-、-O(CHO-、-CONH-、及び-NHCO-から選ばれる2価の有機基を表し(l、mは1~5の整数を表す)、*1は式(pr)中のベンゼン環と結合する部位を表し、*2は式(pr)中のアミノ基と結合する部位を表す。Phはフェニレン基を表す。nは1~3を表す。RおよびRが2つ以上ある場合、2つ以上のRおよびRはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)、国際公開公報WO2018/062197に記載のピロール構造を有するジアミン、好ましくは下式(pn)で表される構造を有するジアミン。
【0085】
【化37】
(R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、Rは単結合又は基「*1-R-Ph-*2」を表し、Rは単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-(CH-、-O(CHO-、-CONH-、及び-NHCO-から選ばれる2価の有機基を表し(l、mは1~5の整数を表す)、*1は式(pn)中のベンゼン環と結合する部位を表し、*2は式(pn)中のアミノ基と結合する部位を表す。Phはフェニレン基を表す。nは1~3を表す。R、RおよびRが2つ以上ある場合、2つ以上のR、RおよびRはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。)、国際公開公報WO2018/110354に記載のカルバゾール構造を有するジアミン、好ましくは下式(cz)で表される構造を有するジアミン。
【0086】
【化38】
(Rは水素原子又はメチル基を表し、Rはメチル基を表す。)、国際公開公報WO2015/046374の段落[0173]~[0188]に記載の窒素含有複素環を有するジアミンや特開2016-218149号公報の段落[0050]に記載の窒素含有構造を有するジアミン、下記式(BP)で表されるジアミン。
【0087】
【化39】
(Xはビフェニル環又はフルオレン環であり、Yはベンゼン環、ビフェニル環、又は-フェニレン-Z-フェニレン-から選ばれる基であり、Zは-O-、-NH-、-CH-、-SO-、-C(CH-または-C(CF-で表される2価の基である。AおよびBはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基である。)、2,3-ジアミノピリジン、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、5,6-ジアミノ-2,3-ジシアノピラジン、5,6-ジアミノ-2,4-ジヒドロキシピリミジン、2,4-ジアミノ-6-ジメチルアミノ-1,3,5-トリアジン、1,4-ビス(3-アミノプロピル)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、2,4-ジアミノ-6-イソプロポキシ-1,3,5-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-メトキシ-1,3,5-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-メチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-1,3,5-トリアジン、4,6-ジアミノ-2-ビニル-s-トリアジン、3,5-ジアミノ-1,2,4-トリアゾール、6,9-ジアミノ-2-エトキシアクリジンラクテート、3,8-ジアミノ-6-フェニルフェナントリジン、1,4-ジアミノピペラジン、3,6-ジアミノアクリジン、ビス(4-アミノフェニル)フェニルアミン、4,4’-ジフェニルメチルアミン、4,4’-ジフェニルアミン、3,6-ジアミノカルバゾール、9-メチル-3,6-ジアミノカルバゾール、9-エチル-3,6-ジアミノカルバゾール、下記式(w1)~(w2)で表されるジアミン等が挙げられる。
【0088】
【化40】
(Spは、フェニレン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、炭素数2~20の2価の鎖状炭化水素基、又は当該2価の鎖状炭化水素基の-CH-が、-O-、-CO-、-CO-O-、-NRCO-(Rは水素原子又はメチル基を表す。)、-NRCOO-(Rは水素原子又はメチル基を表す。)、-CONR-(Rは水素原子又はメチル基を表す。)、-COS-、-NR-(Rはメチル基を表す)、ピロリジン、ピペリジン、およびピペラジンから選ばれる基で置換された基を表す。)
【0089】
式(12)のYが分子内に-NH-CO-NH-を有する2価の有機基である場合における前記式(12)の具体例としては、上記式(4)で、Aが-NH-CO-NH-であるか、炭素数2~20の鎖状炭化水素基の-CH-の少なくとも一つが-NH-CO-NH-で置換された基、又は炭素数2~20の鎖状炭化水素基の-CH-の少なくとも一つが-NH-CO-NH-で置換され、且つ、他の-CH-の少なくとも一つが-O-、-CO-、-CO-O-、-NRCO-(Rは水素原子又はメチル基を表す。)、-NRCOO-(Rは水素原子又はメチル基を表す。)、-CONR-(Rは水素原子又はメチル基を表す。)、-COS-、および-NR-(Rはメチル基を表す。)から選ばれる基で置換された基である場合のジアミンなどを挙げることができる。より好ましいジアミンの具体例としては、下記式(U-1)~(U-9)で表されるジアミン等が挙げられる。
【化41】
【0090】
上記式(w1)~(w2)で表されるジアミンの好ましい具体例としては、下記式(n3-1)~(n3-7)で表されるジアミン、下記式(n4-1)~(n4-6)で表されるジアミン等が挙げられる。
【化42】
【0091】
【化43】
【0092】
印刷性を改善する目的では、カルボキシ基(-COOH基)やヒドロキシ基(-OH基)を有するジアミン化合物を用いることもできる。具体的には、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-ジアミノ安息香酸または3,5-ジアミノ安息香酸を挙げることができる。なかでも、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸または3,5-ジアミノ安息香酸が好ましい。また、下記の式[3b-1]~式[3b-4]で示されるジアミン化合物およびこれらのアミノ基が2級のアミノ基であるジアミン化合物を用いることもできる。
【0093】
【化44】
(式[3b-1]中、Qは単結合、-CH-、-C-、-C(CH-、-CF-、-C(CF-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH)-、-CONH-、-NHCO-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CON(CH)-または-N(CH)CO-を示し、m1およびm2はそれぞれ独立して、0~4の整数を示し、かつm1+m2は1~4の整数を示し、式[3b-2]中、m3およびm4はそれぞれ独立して、1~5の整数を示し、式[3b-3]中、Qは炭素数1~5の直鎖または分岐アルキル基を示し、m5は1~5の整数を示し、式[3b-4]中、QおよびQはそれぞれ独立して、単結合、-CH-、-C-、-C(CH-、-CF-、-C(CF-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH)-、-CONH-、-NHCO-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CON(CH)-または-N(CH)CO-を示し、m6は1~4の整数を示す。)
【0094】
第2のポリアミック酸を得るためのジアミン成分としては、上記以外に特定重合体で用いたジアミンや公知のジアミンを用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。第2のポリアミック酸を得るためのジアミン成分は、一種類のジアミンであってもよく、2種類以上のジアミンが併用されていてもよい。
【0095】
<ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの製造方法>
本発明に用いられるポリイミド前駆体であるポリアミック酸エステル、ポリアミック酸及びポリイミドは、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。
【0096】
<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤は、特定重合体を含有する。本発明の液晶配向剤は、特定重合体及び所望により第2の重合体に加えて、その他の重合体を含有していてもよい。その他の重合体の種類としては、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、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、ポリスチレン又はその誘導体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
【0097】
液晶配向剤は、液晶配向膜を作製するために用いられるものであり、均一な薄膜を形成させるという観点から、塗布液の形態をとる。本発明の液晶配向剤においても特定重合体を含む重合体成分と、有機溶媒とを含有する塗布液であることが好ましい。その際、液晶配向剤中の重合体の濃度は、形成させようとする塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができる。均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から、1質量%以上が好ましく、溶液の保存安定性の点からは、10質量%以下が好ましい。特に好ましい重合体の濃度は、2~8質量%である。
【0098】
液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、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-2-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド(これらを総称して「良溶媒」ともいう。)などを挙げることができる。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド又はγ-ブチロラクトンを用いることが好ましい。本発明の液晶配向剤における良溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましく、20~90質量%がより好ましく、特に好ましいのは、30~80質量%である。
【0099】
また、液晶配向剤に含有される有機溶媒は、上記のような溶媒に加えて液晶配向剤を塗布する際の塗布性や塗膜の表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう。)を併用した混合溶媒を使用することが好ましい。併用する有機溶媒の具体例を下記に挙げるが、これらの例に限定されるものではない。
例えば、ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソブチルカルビノール(2,6-ジメチル-4-ヘプタノール)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、3-エトキシブチルアセタート、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(2-ブトキシエトキシ)-2-プロパノール、2-(2-ブトキシエトキシ)-1-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、プロピレングリコールジアセテート、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、乳酸n-ブチル、乳酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)などを挙げることができる。
【0100】
なかでも、ジイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、ジイソブチルケトンを用いることが好ましい。
【0101】
良溶媒と貧溶媒との好ましい溶媒の組み合わせとしては、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-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-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2,6-ジメチル-4-ヘプタノン、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2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、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などを挙げることができる。これら貧溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の1~80質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が特に好ましい。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。
【0102】
本発明の液晶配向剤は、重合体成分及び有機溶媒以外の成分を追加的に含有してもよい。このような追加成分としては、液晶配向膜と基板との密着性や液晶配向膜とシール材との密着性を高めるための密着助剤、液晶配向膜の強度を高めるための化合物(以下、架橋性化合物ともいう。)、液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための誘電体や導電物質などが挙げられる。
【0103】
前記架橋性化合物として、AC残像の発生が少なく、膜強度の改善効果が高い観点から、オキシラニル基、オキセタニル基、保護イソシアネート基、保護イソチオシアネート基、オキサゾリン環構造を含む基、メルドラム酸構造を含む基、シクロカーボネート基および下記式(d)で表される基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物、又は下記式(e)で表される化合物から選ばれる化合物(以下、これらを総称して化合物(C)ともいう。)が好ましい。
【化45】
(式(d)中、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~3のアルキル基又は「*-CH-OH」である。*は結合手であることを示す。式(e)中、Aは芳香環を有する(m+n)価の有機基を表し、R、R’は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、mは1~6の整数を表し、nは0~4の整数を表す。上記芳香環の任意の水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のフルオロアルキル基、炭素数2~10のフルオロアルケニル基又は炭素数1~10のフルオロアルコキシ基で置き換えられてもよい。)
【0104】
オキシラニル基を有する化合物の具体例としては、例えば、特開平10-338880号公報の段落[0037]に記載の化合物や、国際公開公報WO2017/170483号に記載のトリアジン環を骨格にもつ化合物などの、2個以上のオキシラニル基を有する化合物が挙げられる。これらのうち、N,N,N’,N’,-テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’,-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、下記式(r-1)~(r-3)で表される化合物などの窒素原子を含有する化合物が特に好ましい。
【化46】
【0105】
オキセタニル基を有する化合物の具体例としては、例えば、国際公開公報2011/132751号の段落[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が挙げられる。
【0106】
保護イソシアネート基を有する化合物の具体例としては、例えば、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、国際公開公報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が挙げられる。これらのうち、下記式(bi-1)~(bi-3)で表される化合物が好ましい。
【化47】
【0107】
保護イソチオシアネート基を有する化合物の具体例としては、例えば、特開2016-200798号公報に記載の、2個以上の保護イソチオシアネート基を有する化合物が挙げられる。
【0108】
オキサゾリン環構造を含む基を有する化合物の具体例としては、例えば、特開2007-286597号公報の段落[0115]に記載の、2個以上のオキサゾリン構造を含む化合物が挙げられる。
【0109】
メルドラム酸構造を含む基を有する化合物の具体例としては、例えば国際公開公報WO2012/091088号に記載の、メルドラム酸構造を2個以上有する化合物が挙げられる。
【0110】
シクロカーボネート基を有する化合物の具体例としては、例えば、国際公開公報WO2011/155577号に記載の化合物が挙げられる。
【0111】
前記式(d)で表される基のR、Rの炭素数1~3のアルキル基としては、上記式(l)、(n)で例示した基が挙げられる。
【0112】
前記式(d)で表される基を有する化合物の具体例としては、例えば、国際公開公報WO2015/072554号や、特開2016-118753号公報の段落[0058]に記載の、前記式(d)で表される基を2個以上有する化合物、特開2016-200798号公報に記載の化合物等が挙げられる。これらのうち、下記式(hd-1)~(hd-8)で表される化合物が好ましい。
【化48】
【0113】
前記式(e)のAにおける芳香環を有する(m+n)価の有機基としては、炭素数5~30の(m+n)価の芳香族炭化水素基、炭素数5~30の芳香族炭化水素基が直接又は連結基を介して結合した(m+n)価の有機基、芳香族複素環を有する(m+n)価の基が挙げられる。前記芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン、ナフタレンなどが挙げられる。芳香族複素環としては、例えばピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、キノリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、ピリダジン環、ピラジン環、ベンズイミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、インドール環、キノキサリン環、アクリジン環などが挙げられる。前記連結基としては、炭素数1~10のアルキレン基、又は前記アルキレン基から水素原子を一つ除いた基、2価又は3価のシクロヘキサン環等が挙げられる。尚、前記アルキレン基の任意の水素原子は、フッ素原子又はトリフルオロメチル基などの有機基で置換されてもよい。具体例を挙げるならば、国際公開公報WO2010/074269号に記載の化合物等が挙げられる。好ましい具体例としては、下記式(e-1)~(e-10)が挙げられる。
【化49】
【0114】
上記化合物は架橋性化合物の一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、国際公開公報2015/060357号の53頁[0105]~55頁[0116]に開示されている上記以外の成分などが挙げられる。また、本発明の液晶配向剤に含有される架橋性化合物は、1種類であってもよく、2種類以上組み合わせてもよい。
本発明の液晶配向剤における、架橋性化合物の含有量は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して、0.5~20質量部であることが好ましく、架橋反応が進行し目的の効果を発現し、かつAC残像の発生が少ない観点から、より好ましくは1~15質量部である。
【0115】
前記密着助剤としては、例えば3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N-トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10-トリメトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、10-トリエトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、9-トリメトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、9-トリエトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。これらシランカップリング剤を使用する場合は、AC残像の発生が少ない観点から、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量部である。
【0116】
<液晶配向膜・液晶表示素子>
上記液晶配向剤を用いることにより、液晶配向膜を製造することができる。また、本発明に係る液晶表示素子は、上記液晶配向剤を用いて形成した液晶配向膜を具備する。本発明に係る液晶表示素子の動作モードは特に限定せず、例えばTN(Twisted Nematic)型、STN型、垂直配向型(VA-MVA型、VA-PVA型などを含む。)、面内スイッチング型(IPS型)、FFS(Fringe Field Switching)型、光学補償ベンド型(OCB型)など種々の動作モードに適用することができる。
【0117】
本発明に係る液晶表示素子は、例えば以下の工程(1-1)~(1-3)を含む工程により製造することができる。工程(1-1)は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程(1-2)及び工程(1-3)は各動作モード共通である。
【0118】
[工程(1-1):塗膜の形成]
先ず、基板上に本発明の液晶配向剤を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。
【0119】
(1-1A)
例えばTN型、STN型又はVA型の液晶表示素子を製造する場合、まず、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、上記で調製した液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In-SnO)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後、フォト・エッチングによりパターンを形成する方法;透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法;などによることができる。液晶配向剤の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
【0120】
液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、より好ましくは40~150℃であり、特に好ましくは40~100℃である。プレベーク時間は、好ましくは0.25~10分であり、より好ましくは0.5~5分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80~300℃であり、より好ましくは120~250℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmであり、より好ましくは0.005~0.5μmである。
【0121】
(1-1B)
IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板及び透明導電膜の材質、塗布方法、塗布後の加熱条件、透明導電膜又は金属膜のパターニング方法、基板の前処理、並びに形成される塗膜の好ましい膜厚については上記(1-1A)と同様である。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。
【0122】
上記(1-1A)及び(1-1B)のいずれの場合も、基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって液晶配向膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、塗膜形成後に更に加熱することによって、本発明に係る液晶配向剤に配合されるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。
【0123】
[工程(1-2):配向能付与処理]
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1-1)で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向能付与処理としては、例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで塗膜を一定方向に擦るラビング処理、塗膜に対して偏光又は非偏光の放射線を照射する光配向処理などが挙げられる。一方、VA型液晶表示素子を製造する場合には、上記工程(1-1)で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対し配向能付与処理を施してもよい。
【0124】
光配向処理により塗膜に液晶配向能を付与する場合、塗膜に照射する放射線としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合、照射の方向は斜め方向とする。
【0125】
使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター、回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。放射線の照射量は、好ましくは10~5,000mJ/cmであり、より好ましくは30~2,000mJ/cmである。
【0126】
また、塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。加温の際の温度は、通常30~250℃であり、好ましくは40~200℃であり、より好ましくは50~150℃である。
【0127】
また、150~800nmの波長の光を含む紫外線を使用する場合には、上記工程で得られた光照射膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該光照射膜を焼成、水や有機溶媒による洗浄、又はこれらの組合せを実施してもよい。このときの焼成温度は、好ましくは80~300℃であり、より好ましくは80~250℃である。焼成時間は、好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。尚、焼成の回数は1回若しくは2回以上の回数で行ってもよい。ここでの光配向処理が、液晶層と接触していない状態での光照射の処理に相当する。
【0128】
上記洗浄に使用する有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、具体例としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル又は酢酸シクロヘキシルなどが挙げられる。
【0129】
なお、ラビング処理後の液晶配向膜に対して更に、液晶配向膜の一部に紫外線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成した上で先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにしてもよい。この場合、得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。VA型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜は、PSA(Polymer sustained alignment)型の液晶表示素子にも好適に用いることができる。
【0130】
[工程(1-3):液晶セルの構築]
(1-3A)
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤で貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより液晶セルを製造する。第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより液晶セルを製造する。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
【0131】
シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。
【0132】
液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などを用いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶;商品名「C-15」、「CB-15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤;p-デシロキシベンジリデン-p-アミノ-2-メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶などを、添加して使用してもよい。液晶はまた、異方性染料を追加で含むことができる。用語「染料」は、可視光領域、例えば、400nmないし700nm波長範囲内で少なくとも一部または全体範囲内の光を集中的に吸収または変形させることができる物質を意味することができ、用語「異方性染料」は前記可視光領域の少なくとも一部または全体範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味することができる。前記のような染料の使用を通じて液晶セルの色感を調節することができる。異方性染料の種類は特別に制限されないし、例えば、黒色染料(black dye)またはカラー染料(color dye)を使用することができる。異方性染料の液晶に対する割合は目的とする物性を損なわない範囲内で適切に選択され、例えば、異方性染料は液晶化合物100質量部に対して0.01~5質量部の割合で含まれることができるが、前記の割合は必要によって適正範囲に変更することができる。
【0133】
(1-3B)
PSA型液晶表示素子を製造する場合には、液晶と共に例えば下記式(w-1)~(w-5)などの光重合性化合物を注入又は滴下する点以外は上記(1-3A)と同様にして液晶セルを構築する。
【化50】
【0134】
その後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する。ここで印加する電圧は、例えば5~50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができるが、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。なお、上記の好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量としては、好ましくは100mJ/cm以上30,000mJ/cm未満であり、より好ましくは100~20,000mJ/cmである。
【0135】
(1-3C)
光重合性基を有する化合物(重合体又は添加剤)を含む液晶配向剤を用いて基板上に塗膜を形成した場合、上記(1-3A)と同様にして液晶セルを構築し、その後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する工程を経ることにより液晶表示素子を製造する方法を採用してもよい。この方法によれば、PSAモードのメリットを少なく光照射量で実現可能である。液晶セルに対する光照射は、電圧印加により液晶を駆動させた状態で行ってもよく、あるいは液晶を駆動させない程度に低い電圧を印加した状態で行ってもよい。印加する電圧は、例えば0.1~30Vの直流又は交流とすることができる。照射する光の条件については、上記(1-3B)の説明を適用することができる。ここでの光照射処理が、液晶層と接触した状態での光照射の処理に相当する。
【0136】
そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明に係る液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。
【0137】
本発明に係る液晶表示素子は、種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置に用いることができる。
【実施例
【0138】
以下に実施例を挙げて、さらに、本発明を具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定して解釈されるものではない。以下における、化合物の略号、及び各特性の測定方法は以下のとおりである。
(酸二無水物)
DC-1~DC-3:それぞれ、下記式(DC-1)~式(DC-3)で表される化合物
(ジアミン)
DA-1~DA-10:それぞれ、下記式(DA-1)~式(DA-10)で表される化合物
(溶媒)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ
【化51】
(Bocは、tert-ブトキシカルボニル基を表す。)
【0139】
以下における各特性の測定方法、及びそのための測定サンプルなどの作製方法は、次に記載するとおりである。
<粘度の測定>
ポリアミック酸溶液などの粘度は、E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL(ミリリットル)、コーンロータTE-1(1°34’、R24)、温度25℃において測定した。
【0140】
<分子量の測定>
ポリイミド前駆体及びポリイミドなどの分子量は、常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)(昭和電工社製)、カラム(KD-803,KD-805)(昭和電工社製)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、臭化リチウム一水和物(LiBr・HO)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000及び30,000)(東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
【0141】
<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-d,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、9.5~10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
上記式において、xはアミック酸の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はポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミック酸の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。
【0142】
DA-1からDA-4は文献等未公開の新規化合物であり、以下に合成法を詳述する。
【0143】
下記合成例1~4に記載の生成物は1H-NMR分析により同定した(分析条件は下記の通り)。
装置:BRUKER ADVANCE III-500MHz
測定溶媒:DMSO-d
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0 ppm for H)
【0144】
(合成例1:DA-1の合成)
以下の手順でDA-1を合成した。
【化52】
【0145】
<化合物[1]の合成>
(4,4’-ジニトロ-[1,1’-ビフェニル]-2,2’-ジイル)ジメタノール(120g,0.394mol)に対し、クロロホルム(720g)、塩化チオニル(117g,0.986mol)を仕込み、ピリジン(1mL)を添加し50℃で19時間撹拌した。反応終了後、反応液に水(720g)を加え分液洗浄し、クロロホルム(720g)を加え分液抽出した。得られた有機相を濃縮し、結晶をヘキサン(20.0g)でスラリー洗浄し、濾過した。得られた結晶を乾燥させ、化合物[1]を得た(収量:115g,0.337mol,収率85%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:8.59(d,J=3.0Hz,2H),8.36-8.32(m,2H),7.63(m,2H),4.69(d,J=15.0Hz,2H),4.48(d,J=14.5Hz,2H).
【0146】
<化合物[2]の合成>
化合物[1](115g,0.337mol)に対し、N,N-ジメチルホルムアミド(460g)、フタルイミドカリウム(131g,0.708mol)を仕込み、25℃で19時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチル(960g)、水(960g)を加えたところ白色結晶が析出したため、これを濾過し、水(600g)で洗浄し、得られた結晶を乾燥させ、化合物[2]を得た(収量:125g,0.222mol,収率66%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:8.26(d,J=2.5Hz,2H),8.17-8.14(m,2H),7.85-7.80(m,8H),7.56(d,J=10.5Hz,2H),4.74-4.62(m,4H).
【0147】
<化合物[3]の合成>
化合物[2](119g,0.212mol)に対し、テトラヒドロフラン(595g)、ヒドラジン一水和物(79%)(174g,4.29mol)を仕込み、65℃で約3日間撹拌した。反応終了後、系外に白色結晶が析出してきたため、これを濾過で除去し、濾液を濃縮し、乾燥させ、化合物[3]粗物を得た(収量:65.6g)。得られた化合物は、そのまま次の工程に使用した。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:8.55(d,J=2.4Hz,2H),8.18-8.15(m,2H),7.41(d,J=8.4Hz,2H),3.50-3.38(m,4H),3.26(br,4H).
【0148】
<化合物[4]の合成>
化合物[3]粗物(50.0g,0.165mol)に対し、メタノール(300g)を仕込み、氷浴で冷却しながら撹拌した。メタノール(50.0g)で希釈した二炭酸ジ-tert-ブチル(74.0g,0.339mol)を発熱に注意しながら滴下し、滴下終了後25℃で3時間撹拌した。系外に白色結晶が析出してきたため、これを濾過し、メタノール(150g)でケーキ洗浄し、得られた結晶を乾燥させ、化合物[4]を得た(収量:65.7g,0.131mol,収率79%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:8.27(s,2H),8.22(d,J=10.0Hz,2H),7.47-7.37(m,4H),3.95-3.76(m,4H),1.36(s,18H).
【0149】
<DA-1の合成>
化合物[4](50.0g,0.0995mol)に対し、テトラヒドロフラン(300g)、メタノール(60.0g)を加え、窒素置換した後、5%パラジウムカーボン(含水品)(4.00g)を加え窒素置換し、水素テドラーバッグを取り付け25℃で24時間撹拌した。反応終了後、メンブレンフィルターに通しパラジウムカーボンを除去後、濾液を濃縮し、乾燥させ、DA-1を得た(収量:42.9g,0.0969mol,収率97%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:6.95(t,J=5.0Hz,2H),6.66(d,J=10.0Hz,2H),6.56(s,2H),6.44(m,2H),4.97(s,4H),3.82-3.74(m,8H),1.38(s,18H).
【0150】
(合成例2:DA-2の合成)
以下の手順でDA-2を合成した。
【化53】
【0151】
<化合物[5]の合成>
メタノール(204g)中、2-クロロエチルアミン塩酸塩(51.9g,0.447mol)、トリエチルアミン(49.6g,0.490mol)を仕込み、窒素雰囲気下氷冷条件にて撹拌した。メタノール(102g)に溶解させた二炭酸ジ-tert-ブチル(117g,0.536mol)を発熱に注意しながら滴下し、発熱しなくなったところで25 ℃で15時間撹拌した。反応終了後、4-ジメチルアミノピリジン(0.543g,4.44mmol)を加え、60 ℃で1時間撹拌し、過剰な二炭酸ジ-tert-ブチルをメタノールと反応させ、反応液を濃縮した。濃縮粗物に酢酸エチル(300g)を加え、純水(300g×3回)で分液洗浄し、有機相を減圧濃縮し、乾燥させ、化合物[5]粗物を得た(収量:77.8g)。得られた化合物は、そのまま次の工程に使用した。
【0152】
<化合物[6]の合成>
N,N-ジメチルアセトアミド(210g)中、2-アミノ-5-ニトロフェノール(54.8g,0.356mol)、炭酸カリウム(61.8g,0.447mol)、ヨウ化カリウム(5.90g,0.0355mol)を仕込み100℃に昇温した。N,N-ジメチルアセトアミド(70.0g)に溶解させた化合物[5]粗物(77.8g)を滴下し、100℃で21時間撹拌した。反応液に酢酸エチル(280g)および純水(280g)を加え、析出した結晶を濾過により分離し、化合物[6]粗物を得た。濾液を濃縮し、酢酸エチル(90.0g)およびメタノール(340g)を加えて撹拌し結晶を析出させた後、濾過し、得られた結晶をメタノール(140g)でケーキ洗浄し、化合物[6]粗物を得た。上記2通りで得た粗物を合わせて、酢酸エチル(480g)およびトルエン(480g)によって晶析後、濾過し、得られた結晶を乾燥させ、化合物[6]を得た(収量:63.3g,0.213mol)。
H-NMR(500MHz)in DMSO-d:7.74(dd,1H,J=8.8Hz,2.4Hz),7.53(d,1H,J=2.4Hz),6.64(d,1H,J=8.8Hz),7.20(t,1H,J=6.0Hz),4.00-3.97(m,2H),6.54(br,2H),3.39-3.34(m,2H),1.93(s,9H).
【0153】
<化合物[7]の合成>
化合物[6](15.0g,0.0505mol)に対し、テトラヒドロフラン(90.0g)、ピリジン(4.28g,0.0541mol)を仕込み、氷浴で5℃に冷却しながら撹拌した。テトラヒドロフラン(15.0g)で希釈したアジピン酸ジクロリド(4.50g,0.0246mol)を滴下し、滴下終了後25℃で19時間撹拌した。反応終了後、反応液に水(105g)を加え、メタノール(315g)を加えて40分撹拌し、結晶を析出させた。これを濾過し、得られた結晶を乾燥させ、化合物[7]を得た(収量:15.6g,0.0221mol,収率90%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:9.23(s,2H),8.49(d,J=9.0Hz,2H),7.90-7.87(m,2H),7.77(s,2H),7.23(t,J=5.5Hz,2H),4.14(br,4H),3.40(br,4H),2.59(br,4H),1.70(br,4H),1.42(s,18H).
【0154】
<DA-2の合成>
化合物[7](15.5g,0.0220mol)に対し、N,N-ジメチルホルムアミド(465g)を加え、窒素置換した後、5%パラジウムカーボン(含水品)(1.24g)を加え窒素置換し、水素テドラーバッグを取り付け50℃で5日間撹拌した。反応終了後、メンブレンフィルターに通しパラジウムカーボンを除去後、濾液に酢酸エチル(930g)を加え、水(800g)で3回分液洗浄した。有機相を濃縮し、乾燥させ、DA-2を得た(収量:9.41g,0.0146mol,収率66%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:8.54(s,2H),7.46(d,J=8.5Hz,2H),7.05(t,J=5.5Hz,2H),6.20(d,J=2.0Hz,2H),6.09-6.07(m,2H),4.90(s,4H),3.83(t,J=5.5Hz,4H),3.30(br,4H),2.33(br,4H),1.62(br,4H),1.42(s,18H).
【0155】
(合成例3:DA-3の合成)
以下の手順でDA-3を合成した。
【化54】
【0156】
<化合物[8]の合成>
化合物[6](15.0g,0.0505mol)に対し、テトラヒドロフラン(90.0g)、ピリジン(4.28g,0.0541mol)を仕込み、氷浴で5℃に冷却しながら撹拌した。テトラヒドロフラン(15.0g)で希釈したテレフタロイルクロリド(5.00g,0.0246mol)を滴下し、滴下終了後25℃で20時間撹拌した。反応終了後、反応液に水(105g)を加え、メタノール(315g)を加えて40分撹拌し、結晶を析出させた。これを濾過し、得られた結晶を乾燥させ、化合物[8]を得た(収量:14.4g,0.0198mol,収率81%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:9.80(s,2H),8.49(d,J=9.0Hz,2H),8.17(s,4H),7.98-7.96(m,2H),7.87(d,J=2.0Hz,2H),7.21(t,J=5.5Hz,2H),4.24-4.22(m,4H),3.47-3.46(m,4H),1.27(s,18H).
【0157】
<DA-3の合成>
化合物[8](14.3g,0.0203mol)に対し、N,N-ジメチルホルムアミド(489g)を加え、窒素置換した後、5%パラジウムカーボン(含水品)(1.14g)を加え窒素置換し、水素テドラーバッグを取り付け50℃で約5日間撹拌した。反応終了後、メンブレンフィルターに通しパラジウムカーボンを除去後、濾液に酢酸エチル(978g)を加え、水(800g)で3回分液洗浄した。有機相を濃縮し、乾燥させ、DA-3粗結晶を得た。これを酢酸エチルおよびヘキサンによって晶析後、濾過し、得られた結晶を乾燥させ、DA-3を得た(収量:10.0g,0.0151mol,収率74%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:9.30(s,2H),8.05(s,4H),7.44(d,J=8.5Hz,2H),7.01(t,J=5.5Hz,2H),6.29(d,J=1.5Hz,2H),6.18-6.16(m,2H),5.06(s,4H),3.91(t,J=5.0Hz,4H),3.33(br,4H),1.62(br,4H),1.42(s,18H).
【0158】
(合成例4:DA-4の合成)
以下の手順でDA-4を合成した。
【化55】
【0159】
<化合物[9]の合成>
エチレングリコール(13.7g,0.221mol)に対し、N,N-ジメチルアセトアミド(150g)、炭酸カリウム(67.0g,0.485mol)を仕込み、内温100℃で加熱撹拌した。N,N-ジメチルアセトアミド(300g)に溶解させた2-フルオロ-5-ニトロベンゾニトリル(76.0g,0.458mol)を滴下ロートにて50分かけて滴下し、滴下終了時から6時間加熱撹拌した。反応終了後、反応液を冷却した後、撹拌した水(2250g)中に流し込み水割り晶析した。この混合液を濾過し、得られたwet結晶に対しテトラヒドロフラン(100g)を加えて撹拌し、濃塩酸/メタノール=1/1混合溶媒(100g)を加え、濾過した。濾取した結晶を乾燥させ、化合物[9]を得た(収量:54.6g,0.700mol,収率70%)。
【0160】
<化合物[10]の合成>
化合物[9](30.5g,0.0861mol)に対し、テトラヒドロフラン(305g)を加え窒素置換し、ボラン-テトラヒドロフラン コンプレックス(287mL,0.9mol/L溶液:0.258mol)を25℃で滴下した。滴下終了後、65℃加熱還流条件で17時間反応させた。反応終了後、メタノールを加えて過剰なボランをクエンチし、濃塩酸/メタノール=1/1混合溶媒(400g)を加えて25℃で14時間撹拌した。これをブフナー濾過で濾取し、テトラヒドロフランで洗浄した後、乾燥することで化合物[10]を得た(収量:19.3g,0.0443mol,収率51%)。
【0161】
<化合物[11]の合成>
化合物[10](19.3g,0.0443mol)に対し、メタノール(77.2g)、トリエチルアミン(10.3g,0.0976mol)を仕込み、窒素雰囲気下氷冷条件にて撹拌した。メタノール(19.3g)に溶解させた二炭酸ジ-tert-ブチル(21.3g,0.0976mol)を滴下し、45℃で15時間撹拌した。反応終了後、反応液を水(96.5g)に流し込み水割り晶析した。さらにメタノール(128g)を加えた後、濾過することでベタつきのある黄色結晶が得られた。これをテトラヒドロフラン/メタノールで洗浄することでベタつきを除去し、濾過することで黄色結晶(11A)を濾取した。濾液を濃縮し、同様にテトラヒドロフラン/メタノールで洗浄し、黄色結晶(11B)を濾取した。得られた結晶(11A、11B)を乾燥させ、化合物[11]を得た(収量:17.1g,0.0304mol,収率69%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:8.23-8.18(m,2H),8.02(d,J=1.0Hz,2H),7.39(br,2H),7.31(d,J=9.0Hz,2H),4.61(s,4H),4.12(d,J=6.0Hz,4H),1.41(s,18H).
【0162】
<DA-4の合成>
化合物[12](27.0g,0.0480mol)に対し、テトラヒドロフラン(459g)、メタノール(27g)を加え、窒素置換した後、5%パラジウムカーボン(含水品)(2.16g)を加え窒素置換し、水素テドラーバッグを取り付け25℃で3日間撹拌した。反応が進行しきらなかったため、メンブレンフィルターに通しパラジウムカーボンを除去後、5%パラジウムカーボン(含水品)(2.16g)を再度加え窒素置換し、水素テドラーバッグを取り付け45 ℃で2日間撹拌し、反応を完結させた。反応終了後、メンブレンフィルターに通しパラジウムカーボンを除去後、濾液を濃縮し、粗物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=2/1(体積比))により精製し、DA-4を得た(収量:13.7g,0.0273mol,収率57%)。
H-NMR(500MHz) in DMSO-d:6.93(t,J=5.5Hz,2H),6.71(d,J=8.5Hz,2H),6.44(s,2H),6.41-6.39(m,2H),4.63(s,4H),4.11(s,4H),4.06(d,J=6.0Hz,4H),1.34(s,18H).
【0163】
「ポリアミック酸の合成」
(合成例5)
撹拌装置付き50mL四つ口フラスコに、DA-1の60wt%NMP溶液を1.62g(2.2mmol)、DA-7を1.43g(13.2mmol)、及びDA-8を2.51g(6.6mmol)量り取り、NMPを19.7g加えて、撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながらDC-1を2.75g(11.0mmol)添加し、さらにNMPを11.0g加え、60℃で3時間撹拌した。続いてこの溶液を撹拌しながらDC-2を1.94g(9.89mmol)添加し、さらにNMPを7.06g加え、40℃で15時間撹拌して、ポリアミック酸溶液(A-1、粘度:721mPa・s、数平均分子量:10,143)を得た。
【0164】
(合成例6~9)
ジアミン成分および酸二無水物成分を下記表に示すものに変更したこと以外は、合成例5と同様に実施することにより、下記表1に示すポリアミック酸溶液(A-2)~(A-5)を得た。得られたポリアミック酸の粘度、分子量は、下記表1に示す。
【表1】
【0165】
「可溶性ポリイミドの合成」
(合成例10)
合成例5で得られたポリアミック酸溶液(A-1)(25g)にNMPを加え6.5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(5.76g)、ピリジン(1.79g)を加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(300mL)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(A-1-PI)を得た。このポリイミドのイミド化率は52%であった。上記で得たポリイミド粉末(A-1-PI)(2.4g)にNMP(21.6g)を加え、80℃にて20時間撹拌して溶解させ、可溶性ポリイミド(A-1-PI)溶液を得た。
【0166】
(合成例11~14)
ポリアミック酸溶液を下記表2に示すものに変更したこと以外は、合成例10と同様に実施することにより、下記表2に示す可溶性ポリイミド溶液(A-2-PI)~(A-5-PI)を得た。得られた可溶性ポリイミドのイミド化率は、下記表2に示す。
【表2】
【0167】
「液晶配向剤の調製」
(実施例1)
合成例5で得たポリアミック酸(A-1)溶液(6.0g)にNMP(6.0g)及びBCS(8.0g)を加え室温で10時間撹拌して、ポリアミック酸(A-1)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%の液晶配向剤(PAA-1)を得た。
【0168】
(実施例2)
合成例10で得た可溶性ポリイミド(A-1-PI)溶液(24.0g)にBCS(16.0g)を加え室温で10時間撹拌して、可溶性ポリイミド(A-1-PI)が6質量%、NMPが54質量%、BCSが40質量%の液晶配向剤(SPI-1)を得た。
【0169】
(実施例3~6及び比較例1~4)
ポリアミック酸溶液または可溶性ポリイミド溶液を下記表3に示すものに変更したこと以外は、実施例1または実施例2と同様に実施することにより、液晶配向剤(PAA-2)~(PAA-5)および(SPI-2)~(SPI-5)を得た。
【表3】
【0170】
「シール密着性評価サンプルの作製」
上記実施例1~6および比較例1~4で調製した液晶配向剤を、縦30mm×横40mm×厚み1.1mmの長方形の透明電極付きガラス基板にスピンコートし、70℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、230℃の熱風循環式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
このようにして得られた2枚の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜面上に4μmビーズスペーサーを塗布した後、シール剤(協立化学産業社製723K1)を塗布した。次いで、これらの基板の液晶配向膜面が向き合い、基板の重なり幅が1cmになるように、貼り合わせを行った。その際、貼り合わせ後のシール剤の直径が3mmとなるようにシール剤滴下量を調整した。貼り合わせた2枚の基板をクリップにて固定した後、365nmの波長換算で4J/cmの紫外線を照射し、120℃1時間熱硬化させて、密着性評価用のサンプルを作製した。
【0171】
「シール密着性の測定」
密着性の評価は、卓上型精密万能試験機(AGS-X 500N)(島津製作所社製)を用いて行った。得られた評価サンプルの上下基板の端の部分を固定した後、基板中央部の上部から押し込みを行い、剥離する際の強度(N)を測定した。そして、計測したシール剤の直径(mm)で圧力(N)を規格化した値を用いてシール密着性(N/mm)の評価を実施した。結果を表4に示す。
この結果、Bocアミノ基を一つ有するジアミンDA-6から得られる比較例1~2と比べて、Bocアミノ基を二つ有するジアミンDA-1、DA-2、DA-3から得られる実施例1~6は、シール密着性が大きかった。また、実施例1~6と組成中に含まれるBocアミノ基を同モル%に統一した比較例3~4と比較して、実施例1~6のシール密着性は高かった。
【表4】
【0172】
「ポリアミック酸の合成」
(合成例15~17)
下記表5に示すジアミン成分および酸二無水物成分を用いて、全てのジアミン成分をNMPに溶解させ、そこに酸二無水物成分を加えて40℃で15時間撹拌することで、ポリアミック酸溶液(A-6)~(A-8)を得た。
表5中、括弧内の数値は、ジアミン成分については、合成に使用したジアミンの合計量100モル部に対する各化合物の配合割合(モル部)を表し、酸二無水物成分については、合成に使用した酸二無水物の合計量100モル部に対する各化合物の配合割合(モル部)を表す。有機溶媒については、調製した溶液中に含まれる有機溶媒の合計量100質量部に対する各有機溶媒の配合割合(質量部)を表す。
【表5】
【0173】
「液晶配向剤の調製」
(実施例7及び比較例5~6)
ポリアミック酸溶液を下記表6に示すものに変更したこと以外は、実施例1と同様に実施することにより、液晶配向剤(PAA-6)~(PAA-8)を得た。
【表6】
【0174】
「シール密着性評価サンプルの作製」
実施例7および比較例5~6で得られた液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、縦30mm×横40mm×厚み1.1mmの長方形のITO基板に、スピンコート塗布した。80℃のホットプレート上で2分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を200mJ/cm照射した。この基板を、230℃のホットプレート上で30分間加熱し、液晶配向膜付き基板を得た。
このようにして得られた基板の液晶配向膜面上に粒径4μmビーズスペーサーを塗布した後、基板短辺側から5mmの位置に、シール剤(協立化学産業製XN-1500T)を滴下した。その際、貼り合わせ後のシール剤の直径が3mmとなるようにシール剤滴下量を調整した。次いで、液晶配向剤を塗布していない、上記と同じ大きさのITO基板を用意し、基板の重なり幅が1cmになるように、貼り合わせを行った。貼り合わせた2枚の基板をクリップにて固定した後、150℃1時間熱硬化させて、密着性評価用のサンプルを作製した。
【0175】
「シール密着性の測定」
上記と同様の方法でシール密着性(N/mm)の評価を実施した。結果を表7に示す。
この結果、Bocアミノ基を一つ有するジアミンDA-6から得られる比較例6と比べて、Bocアミノ基を二つ有するジアミンDA-4から得られる実施例7は、シール密着性が大きかった。また、Bocアミノ基を有する置換基がアミノ基のオルト位に置換したジアミンDA-5から得られる比較例5と比べて、Bocアミノ基を有する置換基がアミノ基のメタ位に置換したジアミンDA-4から得られる実施例7は、シール密着性が大きかった。
【表7】
【0176】
上記の結果からわかるように、密着性評価において、ジアミン化合物DA-1、DA-2、DA-3またはDA-4を用いた液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、ジアミン化合物DA-5またはDA-6を用いた液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜よりも高い密着性を示すことが分かった。具体的には、表4に示す実施例1~6と比較例1~4との比較、および、表7における実施例7と比較例5~6との比較において示されている。
【0177】
以上のことから、本願の式(1)で表されるジアミンを用いると、シール密着性を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0178】
本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を用いた液晶表示素子は、液晶表示素子に、好適に用いることができる。そして、これらの素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイ、さらには、光の透過と遮断を制御する調光窓や光シャッターなどにおいても有用である。
【0179】
なお、2020年2月14日に出願された日本特許出願2020-23546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。