JP2018101122A - 光配向用液晶配向膜を形成するための液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】狭額縁化しても基板同士の接着性が高い液晶表示素子を提供する。そのような表示素子を提供し得るシール剤との密着性が高い液晶配向膜、さらにはそのような液晶配向膜を形成できる液晶配向剤を提供する。【解決手段】テトラカルボン酸二無水物とジアミンからの反応生成物であるポリアミック酸およびその誘導体からなるポリマーの群から選ばれる少なくとも1つを含む光配向用液晶配向剤であって;前記ポリマーの原料モノマーの少なくとも1つが光反応性構造を有し、かつ、前記ポリマーの原料モノマーが下記式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含み;式(1)で表される化合物を含む原料モノマーからの反応生成物であるポリマーの重量平均分子量が5,000〜20,000である、光配向用液晶配向剤。式(1)において、nは5〜12の整数である。【選択図】なし
Description
本発明は、光配向法に用いる光配向用液晶配向剤、およびそれを用いた液晶配向膜、液晶表示素子に関する。
パソコンのモニター、液晶テレビ、ビデオカメラのビューファインダー、投写型ディスプレイ等の様々な表示装置、さらには、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等のオプトエレクトロニクス関連素子等、今日製品化されて一般に流通している液晶表示素子は、ネマティック液晶を用いた表示素子が主流である。ネマティック液晶表示素子の表示方式は、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モードがよく知られている。近年、これらのモードの問題点の1つである視野角の狭さを改善するために、光学補償フィルムを用いたTN型液晶表示素子、垂直配向と突起構造物の技術を併用したMVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード、あるいは横電界方式のIPS(In-Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード等が提案され、実用化されている。
液晶表示素子の技術の発展は、単にこれらの駆動方式や素子構造の改良のみならず、素子に使用される構成部材の改良によっても達成されている。液晶表示素子に使用される構成部材のなかでも、特に液晶配向膜は表示品位に係わる重要な材料の1つであり、液晶表示素子の高品質化に伴い、配向膜の性能を向上させる事が重要になってきている。
液晶配向膜は、液晶配向剤より形成される。現在、主として用いられている液晶配向剤は、ポリアミック酸または可溶性のポリイミドを有機溶剤に溶解させた溶液(ワニス)である。この溶液を基板に塗布した後、加熱等の手段により成膜してポリイミド系液晶配向膜を形成する。製膜後、必要に応じ前述の表示モードに適する配向処理が施される。
工業的には、簡便で大面積の高速処理が可能なラビング法が、配向処理法として広く用いられている。ラビング法は、ナイロン、レイヨン、ポリエステル等の繊維を植毛した布を用いて液晶配向膜の表面を一方向に擦る処理であり、これによって液晶分子の一様な配向を得ることが可能になる。しかし、ラビング法による発塵、静電気の発生等の問題点が指摘されており、近年ラビング法に代わる配向処理法の開発が盛んに行われている。
ラビング法に代わる配向処理法として注目されているのが、光を照射して配向処理を施す光配向処理法である。光配向処理法には光分解法、光異性化法、光二量化法、光架橋法等多くの配向機構が提案されている(例えば、非特許文献1、特許文献1および2を参照。)。光配向法はラビング法に比べて配向の均一性が高く、また非接触の配向処理法であるため膜に傷が付かず、発塵や静電気等の液晶表示素子の表示不良を発生させる原因を低減できる等の利点がある。
これまで、ポリアミック酸構造中に光異性化や光二量化などを起こす光反応性基を有する光配向膜の検討が行われてきた(例えば、特許文献1〜7を参照。)。中でも、特許文献3〜5に記載されている光異性化の技術、および特許文献7に記載されている液晶性のポリイミドを用いる技術を応用することで、該光配向膜はアンカリングエネルギーが大きく、配向性が良好で、かつ電圧保持率など電気特性が良好であった。しかしながら、液晶配向膜に求められる特性の1つである、シール剤との密着性について評価・検討は十分ではなかった。
近年、タブレットやスマートフォンの普及に伴い、表示領域をできるだけ広く確保した、狭額縁の液晶表示素子の開発が進められている。この狭額縁化により、液晶配向膜上にシール剤を塗布する必要が出てきた。従来の液晶配向膜はシール剤との密着性が十分ではないため、基板同士が剥がれやすいという問題がある。液晶配向性を維持しつつ、シール密着性が良好な液晶配向膜を与える光配向用液晶配向剤が求められている。
液晶、第3巻、第4号、262ページ、1999年
本発明の課題は、狭額縁化しても基板同士の接着性が高い液晶表示素子を提供することであり、そして、そのような液晶表示素子を提供し得る、シール剤との密着性が高い液晶配向剤さらには液晶配向膜を提供することである。
鋭意検討の結果、本発明者らは、式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を光配向用液晶配向剤の原料として使用することで、液晶配向性およびシール剤との密着性が高い液晶配向膜を形成できることを見出し、本発明を完成させた。また、本発明により、基板同士の接着性が高い液晶表示素子の提供が可能となった。本発明は以下からなる。
[1] テトラカルボン酸二無水物とジアミンからの反応生成物であるポリアミック酸およびその誘導体からなるポリマーの群から選ばれる少なくとも1つを含む光配向用液晶配向剤であって;
前記ポリマーの原料モノマーの少なくとも1つが光反応性構造を有し、かつ、前記ポリマーの原料モノマーが下記式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含み;そして、
式(1)で表される化合物を含む原料モノマーからの反応生成物であるポリマーの重量平均分子量が5,000〜20,000である、光配向用液晶配向剤;
式(1)において、nは5〜12の整数である。
前記ポリマーの原料モノマーの少なくとも1つが光反応性構造を有し、かつ、前記ポリマーの原料モノマーが下記式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含み;そして、
式(1)で表される化合物を含む原料モノマーからの反応生成物であるポリマーの重量平均分子量が5,000〜20,000である、光配向用液晶配向剤;
[2] テトラカルボン酸二無水物およびジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1つの光反応性構造を有する化合物を含み、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含む原料モノマーからの反応生成物であるポリマーの少なくとも1つと、当該ポリマーと混合して用いるその他のポリマーを含み、
その他のポリマーが、テトラカルボン酸二無水物およびジアミンのいずれもが光反応性構造を有さず、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表す化合物を含まない原料モノマーからの反応生成物である、[1]項に記載の光配向用液晶配向剤。
その他のポリマーが、テトラカルボン酸二無水物およびジアミンのいずれもが光反応性構造を有さず、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表す化合物を含まない原料モノマーからの反応生成物である、[1]項に記載の光配向用液晶配向剤。
[3] 原料モノマーの光反応性構造が光異性化構造である、[1]項または[2]項に記載の光配向用液晶配向剤。
[4] 光異性化構造を有するテトラカルボン酸二無水物またはジアミンが式(II)〜(VI)で表される化合物の少なくとも1つである、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤;
式(II)〜(V)において、R2およびR3は独立して−NH2を有する1価の有機基または−CO−O−CO−を有する1価の有機基であり、式(IV)においてR4は2価の有機基であり、式(VI)においてR5は独立して−NH2または−CO−O−CO−を有する芳香環である。
[5] 光異性化構造を有するテトラカルボン酸二無水物またはジアミンが式(II−1)、(II−2)、(III−1)、(III−2)、(IV−1)、(IV−2)、(V−1)〜(V−3)、(VI−1)、および(VI−2)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つである、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤;
上記各式において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(V−2)において、R6は独立して−CH3、−OCH3、−CF3、または−COOCH3であり、aは独立して0〜2の整数であり;
式(V−3)において、環Aおよび環Bはそれぞれ独立して、単環式炭化水素、縮合多環式炭化水素および複素環から選ばれる少なくとも1つであり、
R11は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、
R12は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、
R11およびR12において、直鎖アルキレンの−CH2−の1つまたは2つは−O−で置換されてもよく、
R7〜R10は、それぞれ独立して、−F、−CH3、−OCH3、−CF3、または−OHであり、そして、
b〜eは、それぞれ独立して、0〜4の整数である。
式(V−2)において、R6は独立して−CH3、−OCH3、−CF3、または−COOCH3であり、aは独立して0〜2の整数であり;
式(V−3)において、環Aおよび環Bはそれぞれ独立して、単環式炭化水素、縮合多環式炭化水素および複素環から選ばれる少なくとも1つであり、
R11は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、
R12は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、
R11およびR12において、直鎖アルキレンの−CH2−の1つまたは2つは−O−で置換されてもよく、
R7〜R10は、それぞれ独立して、−F、−CH3、−OCH3、−CF3、または−OHであり、そして、
b〜eは、それぞれ独立して、0〜4の整数である。
[6] 式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物と共に用いられるその他のテトラカルボン酸二無水物が、下記式(AN−I)〜式(AN−VII)で表されるテトラカルボン酸二無水物の群から選ばれる少なくとも1つであり;
ジアミンが、下記式(DI−1)〜式(DI−16)、式(DIH−1)〜式(DIH−3)、および式(DI−31)〜式(DI−35)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の、光配向用液晶配向剤。
式(AN−I)、式(AN−IV)および式(AN−V)において、Xは独立して単結合または−CH2−であり;
式(AN−II)において、Gは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(AN−II)〜式(AN−IV)において、Yは独立して下記の3価の基の群から選ばれる1つであり、
これらの基の少なくとも1つの水素はメチル、エチルまたはフェニルで置き換えられてもよく;
式(AN−III)〜式(AN−V)において、環A10は炭素数3〜10の単環式炭化水素の基または炭素数6〜30の縮合多環式炭化水素の基であり、この基の少なくとも1つの水素はメチル、エチルまたはフェニルで置き換えられていてもよく、環に掛かっている結合手は環を構成する任意の炭素に連結しており、2本の結合手が同一の炭素に連結してもよく;
式(AN−VI)において、X10は独立して炭素数2〜6のアルキレンであり、Meはメチルを表し、Phはフェニルを表し、
式(AN−VII)において、G10は独立して−O−、−COO−または−OCO−であり;そして、rは独立して0または1であり;
式(DI−1)において、G20は、−CH2−であり、少なくとも1つの−CH2−は−NH−、−O−に置き換えられてもよく、mは1〜12の整数であり、アルキレンの少なくとも1つの水素は−OHに置き換えられてもよく;
式(DI−3)および式(DI−5)〜式(DI−7)において、G21は独立して単結合、−NH−、−NCH3−、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−COO−、−CONH−、−CONCH3−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)m’−、−O−(CH2)m’−O−、−N(CH3)−(CH2)k−N(CH3)−、−(O−C2H4)m’−O−、−O−CH2−C(CF3)2−CH2−O−、−O−CO−(CH2)m’−CO−O−、−CO−O−(CH2)m’−O−CO−、−(CH2)m’−NH−(CH2)m’−、−CO−(CH2)k−NH−(CH2)k−、−(NH−(CH2)m’)k−NH−、−CO−C3H6−(NH−C3H6)n−CO−、または−S−(CH2)m’−S−であり、m’は独立して1〜12の整数であり、kは独立して1〜5の整数であり、nは1または2であり;
式(DI−4)において、sは独立して0〜2の整数であり;
式(DI−6)および式(DI−7)において、G22は独立して単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−NH−、または炭素数1〜10のアルキレンであり;
式(DI−2)〜式(DI−7)において、シクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素は、−F、−Cl、炭素数1〜3のアルキル、−OCH3、−OH、−CF3、−CO2H、−CONH2、−NHC6H5、フェニル、またはベンジルで置き換えられてもよく、加えて式(DI−4)においてベンゼン環の少なくとも1つの水素は、下記式(DI−4−a)〜式(DI−4−e)で表される基の群から選ばれる1つで置き換えられていてもよく;
式(DI−4−a)および式(DI−4−b)において、R20は独立して水素または−CH3であり;
環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し、シクロヘキサン環またはベンゼン環への−NH2の結合位置は、G21またはG22の結合位置を除く任意の位置であり;
式(DI−11)において、rは0または1であり;
式(DI−8)〜式(DI−11)において、環に結合する−NH2の結合位置は、任意の位置であり;
式(DI−12)において、R21およびR22は独立して炭素数1〜3のアルキルまたはフェニルであり、G23は独立して炭素数1〜6のアルキレン、フェニレンまたはアルキル置換されたフェニレンであり、wは1〜10の整数であり;
式(DI−13)において、R23は独立して炭素数1〜5のアルキル、炭素数1〜5のアルコキシまたは−Clであり、pは独立して0〜3の整数であり、qは0〜4の整数であり;
式(DI−14)において、環Bは単環式複素芳香族であり、R24は水素、−F、−Cl、炭素数1〜6のアルキル、炭素数1〜6のアルコキシ、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数1〜6のアルキニルであり、qは独立して0〜4の整数であり;
式(DI−15)において、環Cはヘテロ原子を含む単環であり;
式(DI−16)において、G24は単結合、炭素数2〜6のアルキレンまたは1,4−フェニレンであり、rは0または1であり;
式(DI−13)〜式(DI−16)において、環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(DIH−1)において、G25は単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(DIH−2)において、環Dはシクロヘキサン環、ベンゼン環またはナフタレン環であり、この環の少なくとも1つの水素はメチル、エチル、またはフェニルで置き換えられてもよく;
式(DIH−3)において、環Eはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはベンゼン環であり、この環の少なくとも1つの水素はメチル、エチル、またはフェニルで置き換えられてもよく、Yは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(DIH−2)および式(DIH−3)において、環に結合する−CONHNH2の結合位置は、任意の位置であり;
式(DI−31)において、G26は単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CONH−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−(CH2)m’−であり、m’は1〜12の整数であり、R25は炭素数3〜30のアルキル、フェニル、ステロイド骨格を有する基、または下記の式(DI−31−a)で表される基であり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は−Fで置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、このフェニルの水素は、−F、−CH3、−OCH3、−OCH2F、−OCHF2、−OCF3、炭素数3〜30のアルキルまたは炭素数3〜30のアルコキシで置き換えられていてもよく、ベンゼン環に結合する−NH2の結合位置はその環において任意の位置であることを示し、
式(DI−31−a)において、G27、G28およびG29は結合基であり、これらは独立して単結合、または炭素数1〜12のアルキレンであり、このアルキレンの1以上の−CH2−は−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−CH=CH−で置き換えられていてもよく、環B21、環B22、環B23および環B24は独立して1,4−フェニレン、1,4−シクロへキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−1,5−ジイル、ナフタレン−2,7−ジイルまたはアントラセン−9,10−ジイルであり、環B21、環B22、環B23および環B24において、少なくとも1つの水素は−Fまたは−CH3で置き換えられてもよく、s、tおよびuは独立して0〜2の整数であって、これらの合計は1〜5であり、s、tまたはuが2であるとき、各々の括弧内の2つの結合基は同じであっても異なってもよく、2つの環は同じであっても異なっていてもよく、
R26は水素、−F、−OH、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、−CN、−OCH2F、−OCHF2、または−OCF3であり、この炭素数1〜30のアルキルの少なくとも1つの−CH2−は下記式(DI−31−b)で表される2価の基で置き換えられていてもよく、
式(DI−31−b)において、R27およびR28は独立して炭素数1〜3のアルキルであり、vは1〜6の整数であり;
式(DI−32)および式(DI−33)において、G30は独立して単結合、−CO−または−CH2−であり、R29は独立して水素または−CH3であり、R30は水素、炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜20のアルケニルであり;
式(DI−33)におけるベンゼン環の1つの水素は、炭素数1〜20のアルキルまたはフェニルで置き換えられてもよく、そして、
式(DI−32)および式(DI−33)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(DI−34)および式(DI−35)において、G31は独立して−O−、−NH−または炭素数1〜6のアルキレンであり、G32は単結合または炭素数1〜3のアルキレンであり、
R31は水素または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルの少なくとも1つの−CH2−は、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、R32は炭素数6〜22のアルキルであり、R33は水素または炭素数1〜22のアルキルであり、環B25は1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり、rは0または1であり、そして、ベンゼン環に結合する−NH2はその環における結合位置が任意であることを示す。
ジアミンが、下記式(DI−1)〜式(DI−16)、式(DIH−1)〜式(DIH−3)、および式(DI−31)〜式(DI−35)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の、光配向用液晶配向剤。
式(AN−II)において、Gは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(AN−II)〜式(AN−IV)において、Yは独立して下記の3価の基の群から選ばれる1つであり、
式(AN−III)〜式(AN−V)において、環A10は炭素数3〜10の単環式炭化水素の基または炭素数6〜30の縮合多環式炭化水素の基であり、この基の少なくとも1つの水素はメチル、エチルまたはフェニルで置き換えられていてもよく、環に掛かっている結合手は環を構成する任意の炭素に連結しており、2本の結合手が同一の炭素に連結してもよく;
式(AN−VI)において、X10は独立して炭素数2〜6のアルキレンであり、Meはメチルを表し、Phはフェニルを表し、
式(AN−VII)において、G10は独立して−O−、−COO−または−OCO−であり;そして、rは独立して0または1であり;
式(DI−3)および式(DI−5)〜式(DI−7)において、G21は独立して単結合、−NH−、−NCH3−、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−COO−、−CONH−、−CONCH3−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)m’−、−O−(CH2)m’−O−、−N(CH3)−(CH2)k−N(CH3)−、−(O−C2H4)m’−O−、−O−CH2−C(CF3)2−CH2−O−、−O−CO−(CH2)m’−CO−O−、−CO−O−(CH2)m’−O−CO−、−(CH2)m’−NH−(CH2)m’−、−CO−(CH2)k−NH−(CH2)k−、−(NH−(CH2)m’)k−NH−、−CO−C3H6−(NH−C3H6)n−CO−、または−S−(CH2)m’−S−であり、m’は独立して1〜12の整数であり、kは独立して1〜5の整数であり、nは1または2であり;
式(DI−4)において、sは独立して0〜2の整数であり;
式(DI−6)および式(DI−7)において、G22は独立して単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−NH−、または炭素数1〜10のアルキレンであり;
式(DI−2)〜式(DI−7)において、シクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素は、−F、−Cl、炭素数1〜3のアルキル、−OCH3、−OH、−CF3、−CO2H、−CONH2、−NHC6H5、フェニル、またはベンジルで置き換えられてもよく、加えて式(DI−4)においてベンゼン環の少なくとも1つの水素は、下記式(DI−4−a)〜式(DI−4−e)で表される基の群から選ばれる1つで置き換えられていてもよく;
環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し、シクロヘキサン環またはベンゼン環への−NH2の結合位置は、G21またはG22の結合位置を除く任意の位置であり;
式(DI−8)〜式(DI−11)において、環に結合する−NH2の結合位置は、任意の位置であり;
式(DI−13)において、R23は独立して炭素数1〜5のアルキル、炭素数1〜5のアルコキシまたは−Clであり、pは独立して0〜3の整数であり、qは0〜4の整数であり;
式(DI−14)において、環Bは単環式複素芳香族であり、R24は水素、−F、−Cl、炭素数1〜6のアルキル、炭素数1〜6のアルコキシ、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数1〜6のアルキニルであり、qは独立して0〜4の整数であり;
式(DI−15)において、環Cはヘテロ原子を含む単環であり;
式(DI−16)において、G24は単結合、炭素数2〜6のアルキレンまたは1,4−フェニレンであり、rは0または1であり;
式(DI−13)〜式(DI−16)において、環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(DIH−2)において、環Dはシクロヘキサン環、ベンゼン環またはナフタレン環であり、この環の少なくとも1つの水素はメチル、エチル、またはフェニルで置き換えられてもよく;
式(DIH−3)において、環Eはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはベンゼン環であり、この環の少なくとも1つの水素はメチル、エチル、またはフェニルで置き換えられてもよく、Yは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(DIH−2)および式(DIH−3)において、環に結合する−CONHNH2の結合位置は、任意の位置であり;
R26は水素、−F、−OH、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、−CN、−OCH2F、−OCHF2、または−OCF3であり、この炭素数1〜30のアルキルの少なくとも1つの−CH2−は下記式(DI−31−b)で表される2価の基で置き換えられていてもよく、
式(DI−33)におけるベンゼン環の1つの水素は、炭素数1〜20のアルキルまたはフェニルで置き換えられてもよく、そして、
式(DI−32)および式(DI−33)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
R31は水素または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルの少なくとも1つの−CH2−は、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、R32は炭素数6〜22のアルキルであり、R33は水素または炭素数1〜22のアルキルであり、環B25は1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり、rは0または1であり、そして、ベンゼン環に結合する−NH2はその環における結合位置が任意であることを示す。
[7] 式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物と共に用いられるその他のテトラカルボン酸二無水物が、下記式(AN−1−1)、式(AN−1−13)、式(AN−2−1)、式(AN−3−1)、式(AN−3−2)、式(AN−4−5)、式(AN−4−17)、式(AN−4−21)、式(AN−4−29)、式(AN−4−30)、式(AN−5−1)、式(AN−7−2)、式(AN−10−1)、式(AN−11−3)、式(AN−16−1)、式(AN−16−3)、および式(AN−16−4)から選ばれる少なくとも1つであり;
ジアミンが、下記式(DI−1−3)、式(DI−2−1)、式(DI−4−1)、式(DI−4−2)、式(DI−4−10)、式(DI−4−15)、式(DI−4−18)、式(DI−4−19)、式(DI−5−1)、式(DI−5−5)、式(DI−5−9)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、式(DI−5−17)、式(DI−5−28)、式(DI−5−30)、式(DI−6−7)、式(DI−7−3)、式(DI−11−2)、式(DI−13−1)、式(DI−16−1)、式(DIH−2−1)、および式(DI−31−56)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
式(AN−4−17)において、mは1〜12の整数であり;
式(DI−5−1)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、および式(DI−7−3)において、mは独立して1〜12の整数であり;
式(DI−5−30)において、kは1〜5の整数であり;そして、
式(DI−7−3)において、nは独立して1または2である。
ジアミンが、下記式(DI−1−3)、式(DI−2−1)、式(DI−4−1)、式(DI−4−2)、式(DI−4−10)、式(DI−4−15)、式(DI−4−18)、式(DI−4−19)、式(DI−5−1)、式(DI−5−5)、式(DI−5−9)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、式(DI−5−17)、式(DI−5−28)、式(DI−5−30)、式(DI−6−7)、式(DI−7−3)、式(DI−11−2)、式(DI−13−1)、式(DI−16−1)、式(DIH−2−1)、および式(DI−31−56)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
式(DI−5−30)において、kは1〜5の整数であり;そして、
式(DI−7−3)において、nは独立して1または2である。
[8] アルケニル置換ナジイミド化合物、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物、オキサジン化合物、オキサゾリン化合物、およびエポキシ化合物からなる化合物の群から選ばれる少なくとも1つをさらに含有する、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
[9] 横電界型液晶表示素子の製造に用いられる、[1]〜[8]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
[10] [1]〜[9]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤によって形成される液晶配向膜。
[11] [10]項に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
[12] [10]項に記載の液晶配向膜を有する横電界型液晶表示素子。
<光配向用液晶配向剤>
本発明の光配向用液晶配向剤は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応生成物である、ポリアミック酸またはその誘導体を含有し、前記ポリマーの原料モノマーの少なくとも1つが光反応性構造を有し、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含むことを特徴とする。ポリアミック酸の誘導体とは、溶剤を含有する後述する液晶配向剤としたときに溶剤に溶解する成分であり、その液晶配向剤を液晶配向膜としたときに、ポリイミドを主成分とする液晶配向膜を形成することができる成分である。このようなポリアミック酸の誘導体としては、例えば可溶性ポリイミド、ポリアミック酸エステル、およびポリアミック酸アミド等が挙げられ、より具体的には1)ポリアミック酸のすべてのアミノとカルボキシルとが脱水閉環反応したポリイミド、2)部分的に脱水閉環反応した部分ポリイミド、3)ポリアミック酸のカルボキシルがエステルに変換されたポリアミック酸エステル、4)テトラカルボン酸二無水物化合物に含まれる酸二無水物の一部を有機ジカルボン酸に置き換えて反応させて得られたポリアミック酸−ポリアミドコポリマー、さらに5)該ポリアミック酸−ポリアミドコポリマーの一部または全部を脱水閉環反応させたポリアミドイミドが挙げられる。前記ポリアミック酸およびその誘導体は、1種のポリマーであってもよいし、2種以上であってもよい。また前記ポリアミック酸およびその誘導体は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応生成物の構造を有するポリマーであればよく、他の原料を用い、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応以外の他の反応による反応生成物を含有してもよい。
本発明の光配向用液晶配向剤は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応生成物である、ポリアミック酸またはその誘導体を含有し、前記ポリマーの原料モノマーの少なくとも1つが光反応性構造を有し、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含むことを特徴とする。ポリアミック酸の誘導体とは、溶剤を含有する後述する液晶配向剤としたときに溶剤に溶解する成分であり、その液晶配向剤を液晶配向膜としたときに、ポリイミドを主成分とする液晶配向膜を形成することができる成分である。このようなポリアミック酸の誘導体としては、例えば可溶性ポリイミド、ポリアミック酸エステル、およびポリアミック酸アミド等が挙げられ、より具体的には1)ポリアミック酸のすべてのアミノとカルボキシルとが脱水閉環反応したポリイミド、2)部分的に脱水閉環反応した部分ポリイミド、3)ポリアミック酸のカルボキシルがエステルに変換されたポリアミック酸エステル、4)テトラカルボン酸二無水物化合物に含まれる酸二無水物の一部を有機ジカルボン酸に置き換えて反応させて得られたポリアミック酸−ポリアミドコポリマー、さらに5)該ポリアミック酸−ポリアミドコポリマーの一部または全部を脱水閉環反応させたポリアミドイミドが挙げられる。前記ポリアミック酸およびその誘導体は、1種のポリマーであってもよいし、2種以上であってもよい。また前記ポリアミック酸およびその誘導体は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応生成物の構造を有するポリマーであればよく、他の原料を用い、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応以外の他の反応による反応生成物を含有してもよい。
<光反応性構造>
本発明において、光反応性構造とは、例えば、紫外線照射で異性化を起こす光異性化構造のことを意味する。紫外線照射で光反応を起こす構造を有する原料モノマーを適宜使用することができる。
本発明において、光反応性構造とは、例えば、紫外線照射で異性化を起こす光異性化構造のことを意味する。紫外線照射で光反応を起こす構造を有する原料モノマーを適宜使用することができる。
前記光異性化構造を有するモノマーとしては、光異性化構造を有するテトラカルボン酸二無水物または光異性化構造を有するジアミンが挙げられ、感光性が良好な下記式(II)〜式(VI)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、式(V)で表される化合物がより好ましい。
式(II)〜(V)において、R2およびR3は独立して−NH2を有する1価の有機基または−CO−O−CO−を有する1価の有機基であり、式(IV)においてR4は2価の有機基であり、式(VI)においてR5は独立して−NH2もしくは−CO−O−CO−を有する芳香環である。
光異性化構造は、本発明におけるポリアミック酸またはその誘導体の主鎖もしくは側鎖のどちらに組み込んでもよいが、主鎖に組み込むことにより、横電界方式の液晶表示素子に好適に用いることができる。
前記光異性化構造を有する材料としては、下記式(II−1)、(II−2)、(III−1)、(III−2)、(IV−1)、(IV−2)、(V−1)〜(V−3)、(VI−1)、および(VI−2)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つを好適に用いることができる。
上記各式において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し、式(V−2)において、R6は独立して−CH3、−OCH3、−CF3、または−COOCH3であり、aは独立して0〜2の整数であり、式(V−3)において、環Aおよび環Bはそれぞれ独立して、単環式炭化水素、縮合多環式炭化水素および複素環から選ばれる少なくとも1つであり、R11は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、R12は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、R11およびR12において、直鎖アルキレンの−CH2−の1つまたは2つは−O−で置換されてもよく、R7〜R10は、それぞれ独立して、−F、−CH3、−OCH3、−CF3、または−OHであり、そして、b〜eは、それぞれ独立して、0〜4の整数である。
上記式(V−1)、(V−2)および(VI−2)で表される化合物はその感光性の点から特に好適に用いることができる。式(V−2)および(VI−2)においては、アミノ基の結合位置がパラ位の化合物を、さらに式(V−2)においては、a=0の化合物を、その配向性の点からより好適に用いることができる。
これらの中でも式(V−1−1)〜式(V−3−8)で表される化合物を使用することで、紫外線照射に対してより感度の高い光配向用液晶配向剤を得ることができる。式(V−1−1)、式(V−2−1)、式(V−2−4)〜式(V−2−11)および式(V−3−1)〜式(V−3−8)で表される化合物を使用することで、液晶分子をより一様に配向させることができる光配向用液晶配向剤を得ることができる。式(V−2−4)〜式(V−3−8)で表される化合物を使用することで、形成される配向膜がより着色の少なくできる光配向用液晶配向剤を得ることができる。
光反応性構造を有さない(非感光性)テトラカルボン酸二無水物および光反応性構造を有する(感光性)テトラカルボン酸二無水物を併用する態様においては、液晶配向膜の光に対する感度の低下を防ぐために、本発明のポリアミック酸またはその誘導体を製造する際の原料として使用するテトラカルボン酸二無水物の全量に対して、感光性テトラカルボン酸二無水物は30〜100モル%が好ましく、50〜100モル%が特に好ましい。また、光に対する感度、電気特性、残像特性等、前述した諸般の特性を改善するために感光性テトラカルボン酸二無水物を2つ以上併用してもよい。
光反応性構造を有さない(非感光性)ジアミンおよび光反応性構造を有する(感光性)ジアミンを併用する態様においては、配向膜の光に対する感度の低下を防ぐために、本発明のポリアミック酸またはその誘導体を製造する際の原料として使用するジアミンの全量に対して、感光性ジアミンは20〜100モル%が好ましく、50〜100モル%が特に好ましい。また、光に対する感度、残像特性等、前述した諸般の特性を改善するために感光性ジアミンを2つ以上併用してもよい。前記のごとく、本発明の態様にはテトラカルボン酸二無水物の全量が非感光性テトラカルボン酸二無水物で占められる場合が含まれるが、その場合でもジアミンの全量の最低20モル%が感光性ジアミンであることが求められる。
光に対する感度、残像特性等、前述した諸般の特性を改善するために、感光性テトラカルボン酸二無水物および感光性ジアミンを併用してもよく、それぞれを2つ以上併用してもよい。
式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物は長鎖アルキレンを有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物である。炭素数6〜12の長鎖アルキレンを有するため、フレキシビリティが高く、光配向用液晶配向剤の材料として用いた場合、液晶配向性が良好な液晶配向膜を与えることができる。また、当該テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリアミック酸を熱イミド化したときのイミド化率は、比較的低いため、より極性基が多い構造となる。そのため、シール密着性が良好な液晶配向膜を与えることができると推測される。さらに後述の通り、分子量を調節することにより、層分離性を上げ、より液晶配向性およびシール密着性を上げることができる。式(1)の中でも、下記式(1−1)〜式(1−3)で表されるテトラカルボン酸二無水物が、原料入手の容易さや、ポリマー重合時の容易さ、得られる配向膜の配向性の点から好ましく、式(1−2)で表されるテトラカルボン酸二無水物がより好ましい。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体を含有する光配向用液晶配向剤を製造する為に使用する、式(1)で表される化合物以外の非感光性テトラカルボン酸二無水物は、公知の非感光性テトラカルボン酸二無水物から制限されることなく選択することができる。このような非感光性テトラカルボン酸二無水物は、芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合した芳香族系(複素芳香環系を含む)、および芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合していない脂肪族系(複素環系を含む)の何れの群に属するものであってもよい。例えば、特開2016−029447や特開2016−041683に開示されているテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体を含有する光配向用液晶配向剤を製造する為に使用する、非感光性ジアミンは、公知の非感光性ジアミンから制限されることなく選択することができる。例えば、特開2016−029447や特開2016−041683に開示されているジアミンを用いることができる。
各ジアミンにおいて、ジアミンに対するモノアミンの比率が40モル%以下の範囲で、ジアミンの一部がモノアミンに置き換えられていてもよい。このような置き換えによって、ポリアミック酸を生成する際の重合反応のターミネーションを起こすことができ、それ以上の重合反応の進行を抑えることができる。そして、得られるポリマー(ポリアミック酸、ポリアミック酸エステルもしくはポリイミド)の分子量を容易に制御することができ、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。モノアミンに置き換えられるジアミンは、本発明の効果が損なわれなければ、1種でも2種以上でもよい。前記モノアミンとしては、例えばアニリン、4−ヒドロキシアニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、およびn−エイコシルアミンが挙げられる。
本発明のポリアミック酸およびその誘導体は、そのモノマーにモノイソシアネート化合物をさらに含んでいてもよい。モノイソシアネート化合物をモノマーに含むことによって、得られるポリアミック酸またはその誘導体の末端が修飾され、分子量が調節される。この末端修飾型のポリアミック酸またはその誘導体を用いることにより、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。モノマー中のモノイソシアネート化合物の含有量は、モノマー中のジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物の総量に対して1〜10モル%であることが、前記の観点から好ましい。前記モノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソシアネート、およびナフチルイソシアネートが挙げられる。
本発明のポリアミック酸およびその誘導体は、上記のテトラカルボン酸二無水物の混合物とジアミンを溶剤中で反応させることによって得られる。この合成反応においては、原料の選択以外に特別な条件は必要でなく、通常のポリアミック酸合成における条件をそのまま適用することができる。使用する溶剤については後述する。
本発明の光配向用液晶配向剤は、本発明のポリアミック酸およびその誘導体以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分は、1種であっても2種以上であってもよい。他の成分として、例えば後述するその他のポリマーや化合物などが挙げられる。
その他のポリマーとしては、光異性化構造を有さず、式(1)のテトラカルボン酸二無水物を含まない原料モノマーを反応させて得たポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、またはポリイミド(以下、“その他のポリアミック酸またはその誘導体”という。)、ポリエステル、ポリアミド、ポリシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−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事ができる。1種であっても2種以上であってもよい。これらのうち、その他のポリアミック酸またはその誘導体およびポリシロキサンが好ましく、その他のポリアミック酸またはその誘導体がより好ましい。
その他のポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミンは、芳香族ジアミンを、全ジアミンに対して、30モル%以上含むものである事が好ましく、50モル%以上含むものであることがより好ましい。
その他のポリアミック酸またはその誘導体は、それぞれ、本発明の液晶配向剤の必須成分であるポリアミック酸またはその誘導体の合成方法として下記に記載したところに準じて合成することができる。
本発明の光配向用液晶配向剤は、前述の通り、テトラカルボン酸二無水物およびジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1つが光反応性構造を有し、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含む原料モノマーを反応させて得たポリマーの少なくとも1つを含む光配向用液晶配向剤である。
本発明の光配向用液晶配向剤は、少なくとも2つのポリマーを含有していてもよい。2つのポリマーのうち光反応性構造を有するポリマーを〔A〕、光反応性構造を有さないポリマーを〔B〕とすると、〔A〕の重量平均分子量を〔B〕の重量平均分子量よりも小さく制御することによって、両ポリマーの混合物を含有する液晶配向剤を基板に塗布し、予備乾燥を行う過程で、形成されたポリマー膜の上層に光反応性構造を有する〔A〕を、下層に光反応性構造を有さない〔B〕を偏析させることができると考えられる。このため、配向膜表面は光反応性構造を有するポリマー〔A〕の存在が支配的となり、配向膜を形成するポリマーの総量を基準として光反応性構造を有するポリマー〔A〕の含有量が少なくても、本発明の光配向用液晶配向剤によって形成された配向膜は高い液晶配向性を示す。
上記のように2つのポリマー〔A〕および〔B〕を含む液晶配向剤を用いて薄膜を形成する過程で、表面エネルギーが小さいポリマーは上層に、表面エネルギーの大きいポリマーは下層に分離する現象が知られている。上記の配向膜が層分離しているかの確認は、例えば、形成した膜の表面エネルギーを測定し、ポリマー〔A〕のみを含有する液晶配向剤によって形成された膜の表面エネルギーの値と同じか、それに近い値であることによって確認することができる。
上記のように良好な光配向性を示すために、本発明の光配向用液晶配向剤中の〔A〕の含有量は、含まれるポリマー全量を100としたとき20重量%以上であることが必要であり、30重量%以上であることが好ましく、50重量%以上であることがより好ましい。また、液晶配向膜の透過率を良好に保つために、〔A〕の含有量は90重量%以下であることが必要であり、70重量%以下であることが好ましく、50重量%以下であることがより好ましい。ただし、ここで述べる〔A〕の好ましい含有量は1つの指針であり、原料に用いるテトラカルボン酸二無水物またはジアミンの組み合わせによって変動することがある。特にアゾベンゼンの構造を有する原料化合物を使用する場合、透過性を良好に保つためには、〔A〕の含有量は上記の割合よりもおよそ10〜20重量%少なく設定される。
ポリマーの重量平均分子量は、〔A〕を5,000〜20,000に、〔B〕を30,000〜200,000に調整することにより、好ましくは〔A〕の分子量(MW)を5,000〜13,000に、〔B〕の分子量(MW)を40,000〜160,000に調整することにより、前記のような層分離を引き起こすことができる。ポリマーの重量平均分子量は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる時間によって調整することができる。重合反応中の反応液を少量採取して、これに含まれるポリマーの重量平均分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による測定によって求め、その測定値によって反応の終点を決定することができる。また、反応開始時にテトラカルボン酸二無水物およびジアミンの相当量を、モノカルボン酸またはモノアミンに置き換えることにより、重合反応のターミネーションを起こさせて、重量平均分子量を制御する方法もよく知られている。
前記ポリシロキサンとしては、特開2009−036966、特開2010−185001、特開2011−102963、特開2011−253175、特開2012−159825、国際公開2008/044644、国際公開2009/148099、国際公開2010/074261、国際公開2010/074264、国際公開2010/126108、国際公開2011/068123、国際公開2011/068127、国際公開2011/068128、国際公開2012/115157、国際公開2012/165354等に開示されているポリシロキサンをさらに含有することができる。
<アルケニル置換ナジイミド化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる目的から、アルケニル置換ナジイミド化合物をさらに含有していてもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1〜100重量%であることが好ましく、1〜70重量%であることがより好ましく、1〜50重量%であることがさらに好ましい。
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる目的から、アルケニル置換ナジイミド化合物をさらに含有していてもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1〜100重量%であることが好ましく、1〜70重量%であることがより好ましく、1〜50重量%であることがさらに好ましい。
以下にアルケニル置換ナジイミド化合物について具体的に説明する。
アルケニル置換ナジイミド化合物は、本発明で用いられるポリアミック酸またはその誘導体を溶解する溶剤に溶解させることができる化合物であることが好ましい。このようなアルケニル置換ナジイミド化合物の例は、下記の式(NA)で表される化合物が挙げられる。
式(NA)において、L1およびL2は独立して水素、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜6のアルケニル、炭素数5〜8のシクロアルキル、炭素数6〜12のアリールまたはベンジルであり、nは1または2である。
アルケニル置換ナジイミド化合物は、本発明で用いられるポリアミック酸またはその誘導体を溶解する溶剤に溶解させることができる化合物であることが好ましい。このようなアルケニル置換ナジイミド化合物の例は、下記の式(NA)で表される化合物が挙げられる。
式(NA)において、n=1のとき、Wは炭素数1〜12のアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数5〜8のシクロアルキル、炭素数6〜12のアリール、ベンジル、−Z1−(O)r−(Z2O)k−Z3−H(ここで、Z1、Z2およびZ3は独立して炭素数2〜6のアルキレンであり、rは0または1であり、そして、kは1〜30の整数である。)で表される基、−(Z4)r−B−Z5−H(ここで、Z4およびZ5は独立して炭素数1〜4のアルキレンまたは炭素数5〜8のシクロアルキレンであり、Bはフェニレンであり、そして、rは0または1である。)で表される基、−B−T−B−H(ここで、Bはフェニレンであり、そして、Tは−CH2−、−C(CH3)2−、−O−、−CO−、−S−、または−SO2−である。)で表される基、またはこれらの基の1〜3個の水素が−OHで置換された基である。
このとき、好ましいWは、炭素数1〜8のアルキル、炭素数3〜4のアルケニル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、炭素数4〜10のポリ(エチレンオキシ)エチル、フェニルオキシフェニル、フェニルメチルフェニル、フェニルイソプロピリデンフェニル、およびこれらの基の1個または2個の水素が−OHで置き換えられた基である。
式(NA)において、n=2のとき、Wは炭素数2〜20のアルキレン、炭素数5〜8のシクロアルキレン、炭素数6〜12のアリーレン、−Z1−O−(Z2O)k−Z3−(ここで、Z1〜Z3、およびkの定義は前記の通りである。)で表される基、−Z4−B−Z5−(ここで、Z4、Z5およびBの定義は前記の通りである。)で表される基、−B−(O−B)r−T−(B−O)r−B−(ここで、Bはフェニレンであり、Tは炭素数1〜3のアルキレン、−O−または−SO2−であり、rの定義は前記の通りである。)で表される基、またはこれらの基の1〜3個の水素が−OHで置き換えられた基である。
このとき、好ましいWは炭素数2〜12のアルキレン、シクロヘキシレン、フェニレン、トリレン、キシリレン、−C3H6−O−(Z2−O)n−O−C3H6−(ここで、Z2は炭素数2〜6のアルキレンであり、nは1または2である。)で表される基、−B−T−B−(ここで、Bはフェニレンであり、そして、Tは−CH2−、−O−または−SO2−である。)で表される基、−B−O−B−C3H6−B−O−B−(ここで、Bはフェニレンである。)で表される基、およびこれらの基の1個または2個の水素が−OHで置き換えられた基である。
このようなアルケニル置換ナジイミド化合物は、例えば特許2729565に記載されているように、アルケニル置換ナジック酸無水物誘導体とジアミンとを80〜220℃の温度で0.5〜20時間保持することにより合成して得られる化合物や市販されている化合物を用いることができる。アルケニル置換ナジイミド化合物の具体例として、以下に示す化合物が挙げられる。
N−メチル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−メチル−アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−メチル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−メチル−メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−エチルヘキシル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(2−エチルヘキシル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−アリル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−アリル−アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−アリル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−イソプロペニル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−イソプロペニル−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−イソプロペニル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−シクロヘキシル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−シクロヘキシル−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−シクロヘキシル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−フェニル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−フェニル−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−ベンジル−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−ベンジル−アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−ベンジル−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(3−ヒドロキシ−1−プロペニル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−(4−ヒドロキシフェニル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)−メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(3−ヒドロキシフェニル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(3−ヒドロキシフェニル)−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−ヒドロキシベンジル)−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、
N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル}−メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−〔2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル〕−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−〔2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル〕−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−〔2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル〕−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピリデン)フェニル}−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピリデン)フェニル}−アリル(メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{4−(4−ヒドロキシフェニルイソプロピリデン)フェニル}−メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、およびこれらのオリゴマー、
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
1,2−ビス{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エタン、1,2−ビス{3’−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エタン、1,2−ビス{3’−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エタン、ビス〔2’−{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エチル〕エーテル、ビス〔2’−{3’−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}エチル〕エーテル、1,4−ビス{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}ブタン、1,4−ビス{3’−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}ブタン、
N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−{(1−メチル)−2,4−フェニレン}−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、
ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、
ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、1,6−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−3−ヒドロキシ−ヘキサン、1,12−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−3,6−ジヒドロキシ−ドデカン、1,3−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−5−ヒドロキシ−シクロヘキサン、1,5−ビス{3’−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)プロポキシ}−3−ヒドロキシ−ペンタン、1,4−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2−ヒドロキシ−ベンゼン、
1,4−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2,5−ジヒドロキシ−ベンゼン、N,N’−p−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルメチルシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−(2−ヒドロキシ)キシリレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−(2,3−ジヒドロキシ)キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2−ヒドロキシ−フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−2−ヒドロキシ−フェニル}メタン、ビス{3−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−4−ヒドロキシ−フェニル}エーテル、ビス{3−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)−5−ヒドロキシ−フェニル}スルホン、1,1,1−トリ{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)}フェノキシメチルプロパン、N,N’,N”−トリ(エチレンメタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)イソシアヌレート、およびこれらのオリゴマー等。
アルケニル置換ナジイミド化合物のうち、好ましい化合物を以下に示す。
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、
N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−{(1−メチル)−2,4−フェニレン}−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン。
ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}エーテル、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}スルホン。
更に好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物を以下に示す。
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)。
N,N’−エチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−エチレン−ビス(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−トリメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−ドデカメチレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−シクロヘキシレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)。
N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−フェニレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−{(1−メチル)−2,4−フェニレン}−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−p−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、N,N’−m−キシリレン−ビス(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)。
2,2−ビス〔4−{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェノキシ}フェニル〕プロパン、ビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(アリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、ビス{4−(メタリルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン。
そして、特に好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物としては、下記式(NA−1)で表されるビス{4−(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、式(NA−2)で表されるN,N’−m−キシリレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)、および式(NA−3)で表されるN,N’−ヘキサメチレン−ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)が挙げられる。
<ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる目的から、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物をさらに含有していてもよい。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。なお、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物にはアルケニル置換ナジイミド化合物は含まれない。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1〜100重量%であることが好ましく、1〜70重量%であることがより好ましく、1〜50重量%であることがさらに好ましい。
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる目的から、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物をさらに含有していてもよい。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。なお、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物にはアルケニル置換ナジイミド化合物は含まれない。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1〜100重量%であることが好ましく、1〜70重量%であることがより好ましく、1〜50重量%であることがさらに好ましい。
なお、アルケニル置換ナジイミド化合物に対するラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物の比率は、液晶表示素子のイオン密度を低減し、イオン密度の経時的な増加を抑制し、さらに残像の発生を抑制するために、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物/アルケニル置換ナジイミド化合物が重量比で0.1〜10であることが好ましく、0.5〜5であることがより好ましい。
以下にラジカル重合性不飽和二重結合有する化合物について具体的に説明する。
ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸アミド等の(メタ)アクリル酸誘導体、およびビスマレイミドが挙げられる。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は、ラジカル重合性不飽和二重結合を2つ以上有する(メタ)アクリル酸誘導体であることがより好ましい。
ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸アミド等の(メタ)アクリル酸誘導体、およびビスマレイミドが挙げられる。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は、ラジカル重合性不飽和二重結合を2つ以上有する(メタ)アクリル酸誘導体であることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、例えば(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボロニル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、および(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピルが挙げられる。
2官能(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、例えばエチレンビスアクリレート、東亜合成化学工業(株)の製品であるアロニックスM−210、アロニックスM−240およびアロニックスM−6200、日本化薬(株)の製品であるKAYARAD HDDA、KAYARAD HX−220、KAYARAD R−604およびKAYARAD R−684、大阪有機化学工業(株)の製品であるV260、V312およびV335HP、並びに共栄社油脂化学工業(株)の製品であるライトアクリレートBA−4EA、ライトアクリレートBP−4PAおよびライトアクリレートBP−2PAが挙げられる。
3官能以上の多官能(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、例えば4,4’−メチレンビス(N,N−ジヒドロキシエチレンアクリレートアニリン)、東亜合成化学工業(株)の製品であるアロニックスM−400、アロニックスM−405、アロニックスM−450、アロニックスM−7100、アロニックスM−8030、アロニックスM−8060、日本化薬(株)の製品であるKAYARAD TMPTA、KAYARAD DPCA−20、KAYARAD DPCA−30、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD DPCA−120、および大阪有機化学工業(株)の製品であるVGPTが挙げられる。
(メタ)アクリル酸アミド誘導体の具体例としては、例えばN−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−プロピルメタクリルアミド、N−シクロプロピルアクリルアミド、N−シクロプロピルメタクリルアミド、N−エトキシエチルアクリルアミド、N−エトキシエチルメタクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチル−N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルピロリジン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−エチレンビスアクリルアミド、N,N’−ジヒドロキシエチレンビスアクリルアミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−(iso−ブトキシメチル)メタクリルアミド、N−[2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル]メタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、N−(メトキシメチル)メタクリルアミド、N−(ヒドロキシメチル)−2−メタクリルアミド、N−ベンジル−2−メタクリルアミド、およびN,N’−メチレンビスメタクリルアミドが挙げられる。
上記の(メタ)アクリル酸誘導体のうち、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−ジヒドロキシエチレン−ビスアクリルアミド、エチレンビスアクリレート、および4,4’−メチレンビス(N,N−ジヒドロキシエチレンアクリレートアニリン)が特に好ましい。
ビスマレイミドとしては、例えばケイ・アイ化成(株)製のBMI−70およびBMI−80、並びに大和化成工業(株)製のBMI−1000、BMI−3000、BMI−4000、BMI−5000およびBMI−7000が挙げられる。
<オキサジン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサジン化合物をさらに含有していてもよい。オキサジン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサジン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサジン化合物をさらに含有していてもよい。オキサジン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサジン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
以下にオキサジン化合物について具体的に説明する。
オキサジン化合物は、ポリアミック酸またはその誘導体を溶解する溶媒に可溶であり、加えて、開環重合性を有するオキサジン化合物が好ましい。
オキサジン化合物は、ポリアミック酸またはその誘導体を溶解する溶媒に可溶であり、加えて、開環重合性を有するオキサジン化合物が好ましい。
またオキサジン化合物におけるオキサジン構造の数は、特に限定されない。
オキサジンの構造には種々の構造が知られている。本発明では、オキサジンの構造は特に限定されないが、オキサジン化合物におけるオキサジン構造には、ベンゾオキサジンやナフトオキサジン等の、縮合多環芳香族基を含む芳香族基を有するオキサジンの構造が挙げられる。
オキサジン化合物としては、例えば下記式(OX−1)〜式(OX−6)に示す化合物が挙げられる。なお下記式において、環の中心に向けて表示されている結合は、環を構成しかつ置換基の結合が可能ないずれかの炭素に結合していることを示す。
式(OX−1)〜式(OX−3)において、L3およびL4は炭素数1〜30の有機基であり、式(OX−1)〜式(OX−6)において、L5〜L8は水素または炭素数1〜6の炭化水素基であり、式(OX−3)、式(OX−4)および式(OX−6)において、Q1は単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)v−、−O−(CH2)v−O−、−S−(CH2)v−S−であり、ここでvは1〜6の整数であり、式(OX−5)および式(OX−6)において、Q2は独立して単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−または炭素数1〜3のアルキレンであり、式(OX−1)〜式(OX−6)におけるベンゼン環、ナフタレン環に結合している水素は独立して−F、−CH3、−OH、−COOH、−SO3H、−PO3H2と置き換えられていてもよい。
また、オキサジン化合物には、オキサジン構造を側鎖に有するオリゴマーやポリマー、オキサジン構造を主鎖中に有するオリゴマーやポリマーが含まれる。
式(OX−1−2)において、L3は炭素数1〜30のアルキルが好ましく、炭素数1〜20のアルキルがさらに好ましい。
式中、L3は炭素数1〜30のアルキルが好ましく、炭素数1〜20のアルキルがさらに好ましい。
式(OX−3)で表されるオキサジン化合物としては、下記式(OX−3−I)で表されるオキサジン化合物が挙げられる。
式(OX−3−I)において、L3およびL4は炭素数1〜30の有機基であり、L5からL8は水素または炭素数1〜6の炭化水素基であり、Q1は単結合、−CH2−、−C(CH3)2−、−CO−、−O−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−である。式(OX−3−I)で表されるオキサジン化合物としては、例えば以下のオキサジン化合物が挙げられる。
これらのうち、より好ましくは、式(OX−2−1)、式(OX−3−1)、式(OX−3−3)、式(OX−3−5)、式(OX−3−7)、式(OX−3−9)、式(OX−4−1)〜式(OX−4−6)、式(OX−5−3)、式(OX−5−4)、および式(OX−6−2)〜式(OX−6−4)で表されるオキサジン化合物が挙げられる。
オキサジン化合物は、国際公開2004/009708、特開平11−12258、特開2004−352670に記載の方法と同様の方法で製造することができる。
式(OX−1)で表されるオキサジン化合物は、フェノール化合物と1級アミンとアルデヒドとを反応させることによって得られる(国際公開2004/009708参照。)。
式(OX−2)で表されるオキサジン化合物は、1級アミンをホルムアルデヒドへ徐々に加える方法により反応させたのち、ナフトール系水酸基を有する化合物を加えて反応させることによって得られる(国際公開2004/009708参照。)。
式(OX−3)で表されるオキサジン化合物は、有機溶媒中でフェノール化合物1モル、そのフェノール性水酸基1個に対し少なくとも2モル以上のアルデヒド、および1モルの一級アミンを、2級脂肪族アミン、3級脂肪族アミンまたは塩基性含窒素複素環化合物の存在下で反応させることによって得られる(国際公開2004/009708および特開平11−12258参照。)。
式(OX−4)〜式(OX−6)で表されるオキサジン化合物は、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の、複数のベンゼン環とそれらを結合する有機基とを有するジアミン、ホルマリン等のアルデヒド、およびフェノールを、n−ブチルアルコール中、90℃以上の温度で脱水縮合反応させることにより得られる(特開2004−352670参照。)。
<オキサゾリン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサゾリン化合物をさらに含有していてもよい。オキサゾリン化合物はオキサゾリン構造を有する化合物である。オキサゾリン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサゾリン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。または、オキサゾリン化合物の含有量は、オキサゾリン化合物中のオキサゾリン構造をオキサゾリンに換算したときに、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜40重量%であることが、上記の目的から好ましい。
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサゾリン化合物をさらに含有していてもよい。オキサゾリン化合物はオキサゾリン構造を有する化合物である。オキサゾリン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサゾリン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。または、オキサゾリン化合物の含有量は、オキサゾリン化合物中のオキサゾリン構造をオキサゾリンに換算したときに、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜40重量%であることが、上記の目的から好ましい。
以下にオキサゾリン化合物について具体的に説明する。
オキサゾリン化合物は、1つの化合物中にオキサゾリン構造を1種だけ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。またオキサゾリン化合物は、1つの化合物中にオキサゾリン構造を1個有していればよいが、2個以上有することが好ましい。またオキサゾリン化合物は、オキサゾリン構造を側鎖に有するポリマーであってもよいし、コポリマーであってもよい。オキサゾリン構造を側鎖に有するポリマーは、オキサゾリン構造を側鎖に有するモノマーのホモポリマーであってもよいし、オキサゾリン構造を側鎖に有するモノマーとオキサゾリン構造を有しないモノマーとのコポリマーであってもよい。オキサゾリン構造を側鎖に有するコポリマーは、オキサゾリン構造を側鎖に有する2種以上のモノマーのコポリマーであってもよいし、オキサゾリン構造を側鎖に有する2種以上のモノマーとオキサゾリン構造を有しないモノマーとのコポリマーであってもよい。
オキサゾリン化合物は、1つの化合物中にオキサゾリン構造を1種だけ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。またオキサゾリン化合物は、1つの化合物中にオキサゾリン構造を1個有していればよいが、2個以上有することが好ましい。またオキサゾリン化合物は、オキサゾリン構造を側鎖に有するポリマーであってもよいし、コポリマーであってもよい。オキサゾリン構造を側鎖に有するポリマーは、オキサゾリン構造を側鎖に有するモノマーのホモポリマーであってもよいし、オキサゾリン構造を側鎖に有するモノマーとオキサゾリン構造を有しないモノマーとのコポリマーであってもよい。オキサゾリン構造を側鎖に有するコポリマーは、オキサゾリン構造を側鎖に有する2種以上のモノマーのコポリマーであってもよいし、オキサゾリン構造を側鎖に有する2種以上のモノマーとオキサゾリン構造を有しないモノマーとのコポリマーであってもよい。
オキサゾリン構造は、オキサゾリン構造中の酸素および窒素の一方または両方とポリアミック酸のカルボニル基とが反応し得るようにオキサゾリン化合物中に存在する構造であることが好ましい。
オキサゾリン化合物としては、例えば2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、1,2,4−トリス−(2−オキサゾリニル−2)−ベンゼン、4−フラン−2−イルメチレン−2−フェニル−4H−オキサゾール−5−オン、1,4−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン、1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン、2,3−ビス(4−イソプロペニル−2−オキサゾリン−2−イル)ブタン、2,2’−ビス−4−ベンジル−2−オキサゾリン、2,6−ビス(イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン、2,2’−イソプロピリデンビス(4−t−ブチル−2−オキサゾリン)、2,2’−イソプロピリデンビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)、2,2’−メチレンビス(4−t−ブチル−2−オキサゾリン)、および2,2’−メチレンビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)が挙げられる。これらの他、エポクロス(商品名、(株)日本触媒製)のようなオキサゾリルを有するポリマーやオリゴマーも挙げられる。これらのうち、より好ましくは、1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼンが挙げられる。
<エポキシ化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、エポキシ化合物をさらに含有していてもよい。エポキシ化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。エポキシ化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、エポキシ化合物をさらに含有していてもよい。エポキシ化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。エポキシ化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
以下にエポキシ化合物について具体的に説明する。
エポキシ化合物としては、分子内にエポキシ環を1つまたは2つ以上有する種々の化合物が挙げられる。分子内にエポキシ環を1つ有する化合物としては、例えばフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、3,3,3−トリフルオロメチルプロピレンオキシド、スチレンオキシド、ヘキサフルオロプロピレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミド、(ノナフルオロ−N−ブチル)エポキシド、パーフルオロエチルグリシジルエーテル、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、N,N−ジグリシジルアニリン、および3−[2−(パーフルオロヘキシル)エトキシ]−1,2−エポキシプロパンが挙げられる。
エポキシ化合物としては、分子内にエポキシ環を1つまたは2つ以上有する種々の化合物が挙げられる。分子内にエポキシ環を1つ有する化合物としては、例えばフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、3,3,3−トリフルオロメチルプロピレンオキシド、スチレンオキシド、ヘキサフルオロプロピレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミド、(ノナフルオロ−N−ブチル)エポキシド、パーフルオロエチルグリシジルエーテル、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、N,N−ジグリシジルアニリン、および3−[2−(パーフルオロヘキシル)エトキシ]−1,2−エポキシプロパンが挙げられる。
分子内にエポキシ環を2つ有する化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、セロキサイド8000(商品名、(株)ダイセル製)、および3−(N,N−ジグリシジル)アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
分子内にエポキシ環を3つ有する化合物としては、例えば2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル)]エチル]フェニル]プロパン(商品名「テクモアVG3101L」、(三井化学(株)製))が挙げられる。
分子内にエポキシ環を4つ有する化合物としては、例えば1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、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、および3−(N−アリル−N−グリシジル)アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
上記の他、分子内にエポキシ環を有する化合物の例として、エポキシ環を有するオリゴマーやポリマーも挙げられる。エポキシ環を有するモノマーとしては、例えばグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、およびメチルグリシジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
エポキシ環を有するモノマーと共重合を行う他のモノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、クロルメチルスチレン、(3−エチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート、N−シクロヘキシルマレイミドおよびN−フェニルマレイミドが挙げられる。
エポキシ環を有するモノマーのポリマーの好ましい具体例としては、ポリグリシジルメタクリレート等が挙げられる。また、エポキシ環を有するモノマーと他のモノマーとのコポリマーの好ましい具体例としては、N−フェニルマレイミド−グリシジルメタクリレートコポリマー、N−シクロヘキシルマレイミド−グリシジルメタクリレートコポリマー、ベンジルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマーおよびスチレン−グリシジルメタクリレートコポリマーが挙げられる。
これら例の中でも、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、商品名「テクモアVG3101L」、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、N−フェニルマレイミド−グリシジルメタクリレートコポリマー、セロキサイド8000(商品名、(株)ダイセル製)、および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特に好ましい。
より体系的には、エポキシ化合物としては、例えばグリシジルエーテル、グリシジルエステル、グリシジルアミン、エポキシ基含有アクリル系樹脂、グリシジルアミド、グリシジルイソシアヌレート、鎖状脂肪族型エポキシ化合物、および環状脂肪族型エポキシ化合物が挙げられる。なお、エポキシ化合物はエポキシ基を有する化合物を意味し、エポキシ樹脂はエポキシ基を有する樹脂を意味する。
エポキシ化合物としては、例えばグリシジルエーテル、グリシジルエステル、グリシジルアミン、エポキシ基含有アクリル系樹脂、グリシジルアミド、グリシジルイソシアヌレート、鎖状脂肪族型エポキシ化合物、および環状脂肪族型エポキシ化合物が挙げられる。
グリシジルエーテルとしては、例えばビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール−F型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール−S型エポキシ化合物、水素化ビスフェノール型エポキシ化合物、臭素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物、臭素化ビスフェノール−F型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、臭素化フェノールノボラック型エポキシ化合物、臭素化クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、ナフタレン骨格含有エポキシ化合物、芳香族ポリグリシジルエーテル化合物、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ化合物、脂環式ジグリシジルエーテル化合物、脂肪族ポリグリシジルエーテル化合物、ポリサルファイド型ジグリシジルエーテル化合物、およびビフェノール型エポキシ化合物が挙げられる。
グリシジルエステルとしては、例えばジグリシジルエステル化合物およびグリシジルエステルエポキシ化合物が挙げられる。
グリシジルアミンとしては、例えばポリグリシジルアミン化合物およびグリシジルアミン型エポキシ樹脂が挙げられる。
エポキシ基含有アクリル系化合物としては、例えばオキシラニルを有するモノマーの単独ポリマーおよびコポリマーが挙げられる。
グリシジルアミドとしては、例えばグリシジルアミド型エポキシ化合物が挙げられる。
鎖状脂肪族型エポキシ化合物としては、例えばアルケン化合物の炭素−炭素二重結合を酸化して得られる、エポキシ基を含有する化合物が挙げられる。
環状脂肪族型エポキシ化合物としては、例えばシクロアルケン化合物の炭素−炭素二重結合を酸化して得られる、エポキシ基を含有する化合物が挙げられる。
ビスフェノールA型エポキシ化合物としては、例えばjER828、jER1001、jER1002、jER1003、jER1004、jER1007、jER1010(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、エポトートYD−128(東都化成(株)製)、DER−331、DER−332、DER−324(いずれもThe Dow Chemical Company製)、エピクロン840、エピクロン850、エピクロン1050(いずれも商品名、DIC(株)製)、エポミックR−140、エポミックR−301、およびエポミックR−304(いずれも商品名、三井化学(社)製)が挙げられる。
ビスフェノールF型エポキシ化合物としては、例えばjER806、jER807、jER4004P(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、エポトートYDF−170、エポトートYDF−175S、エポトートYDF−2001(いずれも商品名、東都化成(株)製)、DER−354(商品名、ダウ・ケミカル社製)、エピクロン830、およびエピクロン835(いずれも商品名、DIC(株)製)が挙げられる。
ビスフェノール型エポキシ化合物としては、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンのエポキシ化物が挙げられる。
水素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物としては、例えばサントートST−3000(商品名、東都化成(株)製)、リカレジンHBE−100(商品名、新日本理化(株)製)、およびデナコールEX−252(商品名、ナガセケムテックス(株)製)が挙げられる。
水素化ビスフェノール型エポキシ化合物としては、例えば水素化2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンのエポキシ化物が挙げられる。
臭素化ビスフェノール−A型エポキシ化合物としては、例えばjER5050、jER5051(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、エポトートYDB−360、エポトートYDB−400(いずれも商品名、東都化成(株)製)、DER−530、DER−538(いずれも商品名、The Dow Chemical Company製)、エピクロン152、およびエピクロン153(いずれも商品名、DIC(株)製)が挙げられる。
フェノールノボラック型エポキシ化合物としては、例えばjER152、jER154(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、YDPN−638(商品名、東都化成社製)、DEN431、DEN438(いずれも商品名、The Dow Chemical Company製)、エピクロンN−770(商品名、DIC(株)製)、EPPN−201、およびEPPN−202(いずれも商品名、日本化薬(株)製)が挙げられる。
クレゾールノボラック型エポキシ化合物としては、例えばjER180S75(商品名、三菱化学(株)製)、YDCN−701、YDCN−702(いずれも商品名、東都化成社製)、エピクロンN−665、エピクロンN−695(いずれも商品名、DIC(株)製)、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、EOCN−1020、EOCN−1025、およびEOCN−1027(いずれも商品名、日本化薬(株)製)が挙げられる。
ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物としては、例えばjER157S70(商品名、三菱化学(株)製)、およびエピクロンN−880(商品名、DIC(株)製)が挙げられる。
ナフタレン骨格含有エポキシ化合物としては、例えばエピクロンHP−4032、エピクロンHP−4700、エピクロンHP−4770(いずれも商品名、DIC(株)製)、およびNC−7000(商品名、日本化薬社製)が挙げられる。
芳香族ポリグリシジルエーテル化合物としては、例えばハイドロキノンジグリシジルエーテル(下記式EP−1)、カテコールジグリシジルエーテル(下記式EP−2)、レゾルシノールジグリシジルエーテル(下記式EP−3)、2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル)]エチル]フェニル]プロパン(下記式EP−4)、トリス(4−グリシジルオキシフェニル)メタン(下記式EP−5)、jER1031S、jER1032H60(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、TACTIX−742(商品名、The Dow Chemical Company製)、デナコールEX−201(商品名、ナガセケムテックス(株)製)、DPPN−503、DPPN−502H、DPPN−501H、NC6000(いずれも商品名、日本化薬(株)製)、テクモアVG3101L(商品名、三井化学(株)製)、下記式EP−6で表される化合物、および下記式EP−7で表される化合物が挙げられる。
ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ化合物としては、例えばTACTIX−556(商品名、The Dow Chemical Company製)、およびエピクロンHP−7200(商品名、DIC(株)製)が挙げられる。
脂環式ジグリシジルエーテル化合物としては、例えばシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル化合物、およびリカレジンDME−100(商品名、新日本理化(株)製)が挙げられる。
脂肪族ポリグリシジルエーテル化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル(下記式EP−8)、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル(下記式EP−9)、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル(下記式EP−10)、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(下記式EP−11)、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(下記式EP−12)、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(下記式EP−13)、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(下記式EP−14)、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(下記式EP−15)、デナコールEX−810、デナコールEX−851、デナコールEX−8301、デナコールEX−911、デナコールEX−920、デナコールEX−931、デナコールEX−211、デナコールEX−212、デナコールEX−313(いずれも商品名、ナガセケムテックス(株)製)、DD−503(商品名、(株)ADEKA製)、リカレジンW−100(商品名、新日本理化(株)製)、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール(下記式EP−16)、グリセリンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、デナコールEX−313、デナコールEX−611、デナコールEX−321、およびデナコールEX−411(いずれも商品名、ナガセケムテックス(株)製)が挙げられる。
ポリサルファイド型ジグリシジルエーテル化合物としては、例えばFLDP−50、およびFLDP−60(いずれも商品名、東レチオコール(株)製)が挙げられる。
ビフェノール型エポキシ化合物としては、例えばYX−4000、YL−6121H(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、NC−3000P、およびNC−3000S(いずれも商品名、日本化薬(株)製)が挙げられる。
ジグリシジルエステル化合物としては、例えばジグリシジルテレフタレート(下記式EP−17)、ジグリシジルフタレート(下記式EP−18)、ビス(2−メチルオキシラニルメチル)フタレート(下記式EP−19)、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート(下記式EP−20)、下記式EP−21で表される化合物、下記式EP−22で表される化合物、および下記式EP−23で表される化合物が挙げられる。
グリシジルエステルエポキシ化合物としては、例えばjER871、jER872(いずれも商品名、三菱化学(株)製)、エピクロン200、エピクロン400(いずれも商品名、DIC(株)製)、デナコールEX−711、およびデナコールEX−721(いずれも商品名、ナガセケムテックス(株)製)が挙げられる。
ポリグリシジルアミン化合物としては、例えばN,N−ジグリシジルアニリン(下記式EP−24)、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン(下記式EP−25)、N,N−ジグリシジル−m−トルイジン(下記式EP−26)、N,N−ジグリシジル−2,4,6−トリブロモアニリン(下記式EP−27)、3−(N,N−ジグリシジル)アミノプロピルトリメトキシシラン(下記式EP−28)、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール(下記式EP−29)、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノール(下記式EP−30)、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(下記式EP−31)、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン(TETRAD−X(商品名、三菱ガス化学(株)製)、下記式EP−32)、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(TETRAD−C(商品名、三菱ガス化学(株)製)、下記式EP−33)、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン(下記式EP−34)、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン(下記式EP−35)、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン(下記式EP−36)、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)ベンゼン(下記式EP−37)、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノ)ベンゼン(下記式EP−38)、2,6−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(下記式EP−39)、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(下記式EP−40)、2,2’−ジメチル−(N,N,N’,N’−テトラグリシジル)−4,4’−ジアミノビフェニル(下記式EP−41)、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(下記式EP−42)、1,3,5−トリス(4−(N,N−ジグリシジル)アミノフェノキシ)ベンゼン(下記式EP−43)、2,4,4’−トリス(N,N−ジグリシジルアミノ)ジフェニルエーテル(下記式EP−44)、トリス(4−(N,N−ジグリシジル)アミノフェニル)メタン(下記式EP−45)、3,4,3’,4’−テトラキス(N,N−ジグリシジルアミノ)ビフェニル(下記式EP−46)、3,4,3’,4’−テトラキス(N,N−ジグリシジルアミノ)ジフェニルエーテル(下記式EP−47)、下記式EP−48で表される化合物、および下記式EP−49で表される化合物が挙げられる。
オキシラニルを有するモノマーのホモポリマーとしては、例えばポリグリシジルメタクリレートが挙げられる。オキシラニルを有するモノマーのコポリマーとしては、例えばN−フェニルマレイミド−グリシジルメタクリレートコポリマー、N−シクロヘキシルマレイミド−グリシジルメタクリレートコポリマー、ベンジルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレートコポリマー、およびスチレン−グリシジルメタクリレートコポリマーが挙げられる。
オキシラニルを有するモノマーとしては、例えばグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、およびメチルグリシジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
オキシラニルを有するモノマーのコポリマーにおけるオキシラニルを有するモノマー以外の他のモノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、クロルメチルスチレン、(3−エチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート、N−シクロヘキシルマレイミド、およびN−フェニルマレイミドが挙げられる。
グリシジルイソシアヌレートとしては、例えば1,3,5−トリグリシジル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン(下記式EP−50)、1,3−ジグリシジル−5−アリル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン(下記式EP−51)、およびグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂が挙げられる。
鎖状脂肪族型エポキシ化合物としては、例えばエポキシ化ポリブタジエン、およびエポリードPB3600(商品名、(株)ダイセル製)が挙げられる。
環状脂肪族型エポキシ化合物としては、例えば3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(セロキサイド2021((株)ダイセル製)、下記式EP−52)、2−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−2’−メチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート(下記式EP−53)、2,3−エポキシシクロペンタン−2’,3’−エポキシシクロペンタンエーテル(下記式EP−54)、ε−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキレート、1,2:8,9−ジエポキシリモネン(セロキサイド3000(商品名、(株)ダイセル製)、下記式EP−55)、下記式EP−56で表される化合物、セロキサイド8000(商品名、(株)ダイセル製、下記式EP−57)、CY−175、CY−177、CY−179(いずれも商品名、The Ciba-Geigy Chemical Corp.製(ハンツマン・ジャパン(株)から入手できる。))、EHPD−3150(商品名、(株)ダイセル製)、および環状脂肪族型エポキシ樹脂が挙げられる。
エポキシ化合物は、ポリグリシジルアミン化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、および環状脂肪族型エポキシ化合物の一以上であることが好ましく、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、商品名「テクモアVG3101L」、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、N−フェニルマレイミド−グリシジルメタクリレートコポリマー、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、およびクレゾールノボラック型エポキシ化合物の1つ以上であることがより好ましい。
また例えば、本発明の液晶配向剤は各種添加剤をさらに含有していてもよい。各種添加剤としては、例えばポリアミック酸およびその誘導体以外の高分子化合物、および低分子化合物が挙げられ、それぞれの目的に応じて選択して使用することができる。
例えば、前記高分子化合物としては、有機溶媒に可溶性の高分子化合物が挙げられる。このような高分子化合物を本発明の液晶配向剤に添加することは、形成される液晶配向膜の電気特性や配向性を制御する観点から好ましい。該高分子化合物としては、例えばポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリエポキサイド、ポリエステルポリオール、シリコーン変性ポリウレタン、およびシリコーン変性ポリエステルが挙げられる。
また、前記低分子化合物としては、例えば1)塗布性の向上を望むときにはかかる目的に沿った界面活性剤、2)帯電防止の向上を必要とするときは帯電防止剤、3)基板との密着性の向上を望むときにはシランカップリング剤やチタン系のカップリング剤、また、4)低温でイミド化を進行させる場合はイミド化触媒、が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、パラアミノフェニルトリメトキシシラン、パラアミノフェニルトリエトキシシラン、メタアミノフェニルトリメトキシシラン、メタアミノフェニルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、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メトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロ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トリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロピルアミン、およびN,N’−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンが挙げられる。好ましいシランカップリング剤は3−アミノプロピルトリエトキシシランである。
イミド化触媒としては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族アミン類;N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、メチル置換アニリン、ヒドロキシ置換アニリン等の芳香族アミン類;ピリジン、メチル置換ピリジン、ヒドロキシ置換ピリジン、キノリン、メチル置換キノリン、ヒドロキシ置換キノリン、イソキノリン、メチル置換イソキノリン、ヒドロキシ置換イソキノリン、イミダゾール、メチル置換イミダゾール、ヒドロキシ置換イミダゾール等の環式アミン類が挙げられる。前記イミド化触媒は、N,N−ジメチルアニリン、o−,m−,p−ヒドロキシアニリン、o−,m−,p−ヒドロキシピリジン、およびイソキノリンから選ばれる1種または2種以上であることが好ましい。
シランカップリング剤の添加量は、通常、ポリアミック酸またはその誘導体の総重量の0〜20重量%であり、0.1〜10重量%であることが好ましい。
イミド化触媒の添加量は、通常、ポリアミック酸またはその誘導体のカルボニル基に対して0.01〜5当量であり、0.05〜3当量であることが好ましい。
その他の添加剤の添加量は、その用途に応じて異なるが、通常、ポリアミック酸またはその誘導体の総重量の0〜100重量%であり、0.1〜50重量%であることが好ましい。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体は、ポリイミドの膜の形成に用いられる公知のポリアミック酸またはその誘導体と同様に製造することができる。テトラカルボン酸二無水物の総仕込み量は、ジアミンの総モル数とほぼ等モル(モル比0.9〜1.1程度)とすることが好ましい。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体の分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、5,000〜20,000であることが好ましく、5,000〜13,000であることがより好ましい。前記ポリアミック酸またはその誘導体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による測定から求めることができる。
本発明のポリアミック酸またはその誘導体は、多量の貧溶剤で沈殿させて得られる固形分をIR、NMRで分析することによりその存在を確認することができる。またKOHやNaOH等の強アルカリの水溶液による前記ポリアミック酸またはその誘導体の分解物の有機溶剤による抽出物をGC、HPLCまたはGC−MSで分析することにより、使用されているモノマーを確認することができる。
また例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶配向剤の塗布性や前記ポリアミック酸またはその誘導体の濃度の調整の観点から、溶剤をさらに含有していてもよい。前記溶剤は、高分子成分を溶解する能力を持った溶剤であれば格別制限なく適用可能である。前記溶剤は、ポリアミック酸、可溶性ポリイミド等の高分子成分の製造工程や用途面で通常使用されている溶剤を広く含み、使用目的に応じて、適宜選択できる。前記溶剤は1種でも2種以上の混合溶剤であってもよい。
溶剤としては、前記ポリアミック酸またはその誘導体の親溶剤や、塗布性改善を目的とした他の溶剤が挙げられる。
ポリアミック酸またはその誘導体に対し親溶剤である非プロトン性極性有機溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン等のラクトンが挙げられる。
塗布性改善等を目的とした他の溶剤の例としては、乳酸アルキル、3−メチル−3−メトキシブタノール、テトラリン、イソホロン、フェニルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジアルキル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、これらのアセテート類等のエステル化合物、ジイソブチルケトンなどのケトン化合物が挙げられる。
これらの中で、前記溶剤は、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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モノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、およびジイソブチルケトンが特に好ましい。
本発明の配向剤中のポリアミック酸の濃度は0.1〜40重量%であることが好ましい。この配向剤を基板に塗布するときには、膜厚の調整のために、含有されているポリアミック酸を予め溶剤により希釈する操作が必要とされることがある。
本発明の配向剤における固形分濃度は特に限定されるものではなく、下記の種々の塗布法に合わせ最適な値を選べばよい。通常、塗布時のムラやピンホール等を抑えるため、ワニス重量に対し、好ましくは0.1〜30重量%、より好ましくは1〜10重量%である。
本発明の液晶配向剤の粘度は、塗布する方法、ポリアミック酸またはその誘導体の濃度、使用するポリアミック酸またはその誘導体の種類、溶剤の種類と割合によって好ましい範囲が異なる。例えば、印刷機による塗布の場合は5〜100mPa・s(より好ましくは10〜80mPa・s)である。5mPa・sより小さいと十分な膜厚を得ることが難しくなり、100mPa・sを超えると印刷ムラが大きくなることがある。スピンコートによる塗布の場合は5〜200mPa・s(より好ましくは10〜100mPa・s)が適している。インクジェット塗布装置を用いて塗布する場合は5〜50mPa・s(より好ましくは5〜20mPa・s)が適している。液晶配向剤の粘度は回転粘度測定法により測定され、例えば回転粘度計(東機産業製TVE−20L型)を用いて測定(測定温度:25℃)される。
本発明の液晶配向膜について、詳細に説明する。本発明の液晶配向膜は、前述した本発明の液晶配向剤の塗膜を加熱することによって形成される膜である。本発明の液晶配向膜は、液晶配向剤から液晶配向膜を作製する通常の方法によって得ることができる。例えば本発明の液晶配向膜は、本発明の液晶配向剤の塗膜を形成する工程と、加熱乾燥する工程と、加熱焼成する工程を経ることによって得ることができる。本発明の液晶配向膜については、必要に応じて後述の通り、塗膜工程、加熱乾燥工程の後に光を照射して、または加熱焼成工程の後に光を照射して異方性を付与してもよい。
塗膜は、通常の液晶配向膜の作製と同様に、液晶表示素子における基板に本発明の液晶配向剤を塗布することによって形成することができる。基板には、ITO(IndiumTinOxide)、IZO(In2O3−ZnO)、IGZO(In−Ga−ZnO4)電極等の電極やカラーフィルタ等が設けられていてもよいガラス製の基板が挙げられる。
液晶配向剤を基板に塗布する方法としてはスピンナー法、印刷法、ディッピング法、滴下法、インクジェット法等が一般に知られている。これらの方法は本発明においても同様に適用可能である。
前記加熱乾燥工程は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。加熱乾燥工程は溶剤の蒸発が可能な範囲内の温度で実施することが好ましく、加熱焼成工程における温度に対して比較的低い温度で実施することがより好ましい。具体的には加熱乾燥温度は30℃〜150℃の範囲であること、さらには50℃〜120℃の範囲であることが好ましい。
前記加熱焼成工程は、前記ポリアミック酸またはその誘導体が脱水・閉環反応を呈するのに必要な条件で行うことができる。前記塗膜の焼成は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。これらの方法も本発明において同様に適用可能である。一般に100〜300℃程度の温度で1分間〜3時間行うことが好ましく、120〜280℃がより好ましく、150〜250℃がさらに好ましい。また、異なる温度で複数回加熱焼成することができる。異なる温度に設定された複数の加熱装置を用いてもよいし、1台の加熱装置を用いて、異なる温度に順次変化させながら行ってもよい。異なる温度で2回加熱焼成を行う場合、1回目は90〜180℃、2回目は185℃以上の温度で行うのが好ましい。
光配向法による本発明の液晶配向膜の形成方法について、詳細に説明する。光配向法を用いた本発明の液晶配向膜は、塗膜を加熱乾燥した後、放射線の直線偏光または無偏光を照射することにより、塗膜に異方性を付与し、その膜を加熱焼成することにより形成することができる。または、塗膜を加熱乾燥し、加熱焼成した後に、放射線の直線偏光または無偏光を照射することにより形成する事ができる。配向性の点から、放射線の照射工程は加熱焼成工程前に行うのが好ましい。
さらに、液晶配向膜の液晶配向能を上げるために、塗膜を加熱しながら放射線の直線偏光または無偏光を照射することもできる。放射線の照射は、塗膜を加熱乾燥する工程、または加熱焼成する工程で行ってもよく、加熱乾燥工程と加熱焼成工程の間に行ってもよい。該工程における加熱乾燥温度は、30℃〜150℃の範囲であること、さらには50℃〜120℃の範囲であることが好ましい。また該工程における加熱焼成温度は、30℃〜300℃の範囲であること、さらには50℃〜250℃の範囲であることが好ましい。
放射線としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線または可視光を用いることができるが、300〜400nmの光を含む紫外線が好ましい。また、直線偏光または無偏光を用いることができる。これらの光は、前記塗膜に液晶配向能を付与することができる光であれば特に限定されないが、液晶に対して強い配向規制力を発現させたい場合、直線偏光が好ましい。
本発明の液晶配向膜は、低エネルギーの光照射でも高い液晶配向能を示すことができる。前記放射線照射工程における直線偏光の照射量は0.05〜20J/cm2であることが好ましく、0.5〜10J/cm2がより好ましい。また直線偏光の波長は200〜400nmであることが好ましく、300〜400nmであることがより好ましい。直線偏光の膜表面に対する照射角度は特に限定されないが、液晶に対する強い配向規制力を発現させたい場合、膜表面に対してなるべく垂直であることが配向処理時間短縮の観点から好ましい。また、本発明の液晶配向膜は、直線偏光を照射することにより、直線偏光の偏光方向に対して垂直な方向に液晶を配向させることができる。
プレチルト角を発現させたい場合に前記膜に照射する光は、前述同様直線偏光であっても無偏光であってもよい。プレチルト角を発現させたい場合に前記膜に照射される光の照射量は0.05〜20J/cm2であることが好ましく、0.5〜10J/cm2が特に好ましく、その波長は250〜400nmであることが好ましく、300〜380nmが特に好ましい。プレチルト角を発現させたい場合に前記膜に照射する光の前記膜表面に対する照射角度は特に限定されないが、30〜60度であることが配向処理時間短縮の観点から好ましい。
放射線の直線偏光または無偏光を照射する工程に使用する光源には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Deep UVランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、エキシマランプ、KrFエキシマレーザー、蛍光ランプ、LEDランプ、ナトリウムランプ、マイクロウェーブ励起無電極ランプ、などを制限なく用いることができる。
本発明の液晶配向膜は、前述した工程以外の他の工程をさらに含む方法によって好適に得られる。例えば、本発明の液晶配向膜は焼成または放射線照射後の膜を洗浄液で洗浄する工程は必須としないが、他の工程の都合で洗浄工程を設けることができる。
洗浄液による洗浄方法としては、ブラッシング、ジェットスプレー、蒸気洗浄または超音波洗浄等が挙げられる。これらの方法は単独で行ってもよいし、併用してもよい。洗浄液としては純水または、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の各種アルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類を用いることができるが、これらに限定されるものではない。もちろん、これらの洗浄液は十分に精製された不純物の少ないものが用いられる。このような洗浄方法は、本発明の液晶配向膜の形成における前記洗浄工程にも適用することができる。
本発明の液晶配向膜の液晶配向能を高めるために、加熱焼成工程の前後、または、偏光または無偏光の放射線照射の前後に、熱や光によるアニール処理を用いることができる。該アニール処理において、アニール温度が30〜180℃、好ましくは50〜150℃であり、時間は1分〜2時間が好ましい。また、アニール処理に使用するアニール光には、UVランプ、蛍光ランプ、LEDランプなどが挙げられる。光の照射量は0.3〜10J/cm2であることが好ましい。
本発明の液晶配向膜の膜厚は、特に限定されないが、10〜300nmであることが好ましく、30〜150nmであることがより好ましい。本発明の液晶配向膜の膜厚は、段差計やエリプソメータ等の公知の膜厚測定装置によって測定することができる。
本発明の液晶配向膜は特に大きな配向の異方性を持つことを特徴とする。このような異方性の大きさは特開2005−275364等に記載の偏光IRを用いた方法で評価する事ができる。また以下の実施例に示すようにエリプソメトリーを用いた方法によっても評価することができる。詳しくは、分光エリプソメータによって液晶配向膜のリタデーション値を測定することができる。膜のリタデーション値はポリマー主鎖の配向度に比例して大きくなる。すなわち、大きなリタデーション値を持つものは、大きな配向度を持ち、液晶配向膜として使用した場合、より大きな異方性を持つ配向膜が液晶組成物に対し大きな配向規制力を持つと考えられる。
本発明の液晶配向膜は横電界方式の液晶表示素子に好適に用いることができる。横電界方式の液晶表示素子に用いる場合、Pt角が小さいほど、また液晶配向能が高いほど暗状態での黒表示レベルは高くなり、コントラストが向上する。Pt角は0.1°以下が好ましい。
本発明の液晶配向膜は、スマートフォン、タブレット、車載モニター、テレビ等、液晶ディスプレイ用の液晶組成物の配向制御に用いることができる。液晶ディスプレイ用の液晶組成物の配向用途以外に、光学補償材やその他すべての液晶材料の配向制御に用いることができる。また本発明の配向膜は大きな異方性を有するので、単独で光学補償材用途に使用することができる。
本発明の液晶表示素子について、詳細に説明する。
本発明は、対向配置されている一対の基板と、前記一対の基板それぞれの対向している面の一方または両方に形成されている電極と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に形成された液晶層とを有する液晶表示素子において、前記液晶配向膜が本発明の配向膜である液晶表示素子を提供する。
本発明は、対向配置されている一対の基板と、前記一対の基板それぞれの対向している面の一方または両方に形成されている電極と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に形成された液晶層とを有する液晶表示素子において、前記液晶配向膜が本発明の配向膜である液晶表示素子を提供する。
前記電極は、基板の一面に形成される電極であれば特に限定されない。このような電極には、例えばITOや金属の蒸着膜等が挙げられる。また電極は、基板の一方の面の全面に形成されていてもよいし、例えばパターン化されている所望の形状に形成されていてもよい。電極の前記所望の形状には、例えば櫛型またはジグザグ構造等が挙げられる。電極は、一対の基板のうちの一方の基板に形成されていてもよいし、両方の基板に形成されていてもよい。電極の形成の形態は液晶表示素子の種類に応じて異なり、例えばIPS型液晶表示素子の場合は前記一対の基板の一方に電極が配置され、その他の液晶表示素子の場合は前記一対の基板の双方に電極が配置される。前記基板または電極の上に前記液晶配向膜が形成される。
前記液晶層は、液晶配向膜が形成された面が対向している前記一対の基板によって液晶組成物が挟持される形で形成される。液晶層の形成では、微粒子や樹脂シート等の、前記一対の基板の間に介在して適当な間隔を形成するスペーサを必要に応じて用いることができる。
液晶組成物には、特に制限はなく、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を用いることができる。誘電率異方性が正の好ましい液晶組成物には、特許3086228、特許2635435、特表平5−501735、特開平8−157826、特開平8−231960、特開平9−241644(EP885272A1)、特開平9−302346(EP806466A1)、特開平8−199168(EP722998A1)、特開平9−235552、特開平9−255956、特開平9−241643(EP885271A1)、特開平10−204016(EP844229A1)、特開平10−204436、特開平10−231482、特開2000−087040、特開2001−48822等に開示されている液晶組成物が挙げられる。
前記負の誘電率異方性を有する液晶組成物の好ましい例として、特開昭57−114532、特開平2−4725、特開平4−224885、特開平8−40953、特開平8−104869、特開平10−168076、特開平10−168453、特開平10−236989、特開平10−236990、特開平10−236992、特開平10−236993、特開平10−236994、特開平10−237000、特開平10−237004、特開平10−237024、特開平10−237035、特開平10−237075、特開平10−237076、特開平10−237448(EP967261A1)、特開平10−287874、特開平10−287875、特開平10−291945、特開平11−029581、特開平11−080049、特開2000−256307、特開2001−019965、特開2001−072626、特開2001−192657、特開2010−037428、国際公開2011/024666、国際公開2010/072370、特表2010−537010、特開2012−077201、特開2009−084362等に開示されている液晶組成物が挙げられる。
誘電率異方性が正または負の液晶組成物に1種以上の光学活性化合物を添加して使用することも何ら差し支えない。
また例えば、本発明の素子に用いる液晶組成物は、例えば配向性を向上させる観点から、添加物をさらに添加してもよい。このような添加物は、光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤などである。
以下、本発明を実施例により説明する。なお、実施例において用いる評価法および化合物は次の通りである。
1.重量平均分子量(Mw)
ポリアミック酸の重量平均分子量は、2695セパレーションモジュール・2414示差屈折計(Waters製)を用いてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。得られたポリアミック酸をリン酸−DMF混合溶液(リン酸/DMF=0.6/100:重量比)で、ポリアミック酸濃度が約2重量%になるように希釈した。カラムはHSPgel RT MB−M(Waters製)を使用し、前記混合溶液を展開剤として、カラム温度50℃、流速0.40mL/minの条件で測定を行った。標準ポリスチレンは東ソー(株)製TSK標準ポリスチレンを用いた。
2.シール密着性
後述するシール密着性測定用サンプルを島津製作所製の卓上形精密万能試験機AGS−X 500Nに上下基板の端を固定し、基板中央の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)を測定した。そして、計測したシール剤の直径より見積もった面積(cm2)で圧力(N)を規格化した値を用いてシール密着性を評価した。75N/cm2以上だとシール密着性良好といえる。
3.流動配向
液晶セルに液晶組成物を注入した直後、クロスニコルに配置した2枚の偏光板に挟んで目視により観察した際、液晶が注入口から流動した方向に沿って並ぶ現象を流動配向と呼ぶ。流動配向は配向膜の配向性の指標であり、流動配向が発生しない配向膜は良好な配向性を持つ。
4.イミド化率
イミド化率は、FT/IR−600(日本分光製)を用いて、KBr法により測定した。測定用サンプルは、ガラス基板に配向剤を塗布し、焼成したものをガラス基板から削り取り、KBr粉末と混合したものを用いた。280℃で30分間焼成した時のイミド化率を100%と仮定し、得られたスペクトルから、1370cm−1付近のイミド環由来のピークと1500cm−1付近のベンゼン環由来のピークの強度比を求め、その強度比からイミド化率を算出した。
ポリアミック酸の重量平均分子量は、2695セパレーションモジュール・2414示差屈折計(Waters製)を用いてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。得られたポリアミック酸をリン酸−DMF混合溶液(リン酸/DMF=0.6/100:重量比)で、ポリアミック酸濃度が約2重量%になるように希釈した。カラムはHSPgel RT MB−M(Waters製)を使用し、前記混合溶液を展開剤として、カラム温度50℃、流速0.40mL/minの条件で測定を行った。標準ポリスチレンは東ソー(株)製TSK標準ポリスチレンを用いた。
2.シール密着性
後述するシール密着性測定用サンプルを島津製作所製の卓上形精密万能試験機AGS−X 500Nに上下基板の端を固定し、基板中央の上部から押し込みを行い、剥離する際の圧力(N)を測定した。そして、計測したシール剤の直径より見積もった面積(cm2)で圧力(N)を規格化した値を用いてシール密着性を評価した。75N/cm2以上だとシール密着性良好といえる。
3.流動配向
液晶セルに液晶組成物を注入した直後、クロスニコルに配置した2枚の偏光板に挟んで目視により観察した際、液晶が注入口から流動した方向に沿って並ぶ現象を流動配向と呼ぶ。流動配向は配向膜の配向性の指標であり、流動配向が発生しない配向膜は良好な配向性を持つ。
4.イミド化率
イミド化率は、FT/IR−600(日本分光製)を用いて、KBr法により測定した。測定用サンプルは、ガラス基板に配向剤を塗布し、焼成したものをガラス基板から削り取り、KBr粉末と混合したものを用いた。280℃で30分間焼成した時のイミド化率を100%と仮定し、得られたスペクトルから、1370cm−1付近のイミド環由来のピークと1500cm−1付近のベンゼン環由来のピークの強度比を求め、その強度比からイミド化率を算出した。
<溶剤>
NMP: N−メチル−2−ピロリドン
BC: ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
GBL: γ−ブチロラクトン
DIBK: ジイソブチルケトン
NMP: N−メチル−2−ピロリドン
BC: ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
GBL: γ−ブチロラクトン
DIBK: ジイソブチルケトン
<添加剤>
添加剤(Ad1): 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
添加剤(Ad2): 1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン
添加剤(Ad3): 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
添加剤(Ad4): セロキサイド8000(商品名、(株)ダイセル製)
添加剤(Ad1): 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
添加剤(Ad2): 1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン
添加剤(Ad3): 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
添加剤(Ad4): セロキサイド8000(商品名、(株)ダイセル製)
[合成例1]化合物(1−1)(式(1);n=6)の合成
<第一段階:エステル化>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸無水物(100.0g、565.1mmol)、濃硫酸(5.0 g)およびメタノール(1000mL)を加えた。その後、溶液を48時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水1000mLにあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、2−ブロモマレイン酸ジメチルを得た(収量115.0g、収率91%)。
<第一段階:エステル化>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸無水物(100.0g、565.1mmol)、濃硫酸(5.0 g)およびメタノール(1000mL)を加えた。その後、溶液を48時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水1000mLにあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、2−ブロモマレイン酸ジメチルを得た(収量115.0g、収率91%)。
<第二段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(60.0g、268.9mmol)、ヨウ化銅(I)(1.22g、6.4mmol)、PdCl2(PPh3)2(4.49g、1.22mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、1,5−ヘキサジイン(10.0g、128.0mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量32.1g、収率69%)。
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(60.0g、268.9mmol)、ヨウ化銅(I)(1.22g、6.4mmol)、PdCl2(PPh3)2(4.49g、1.22mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、1,5−ヘキサジイン(10.0g、128.0mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量32.1g、収率69%)。
<第三段階:還元反応>
オートクレーブに、第二段階で得た化合物(30.0g、82.8mmol)、Pd/C(4.2g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量28.1g、収率91%)。
オートクレーブに、第二段階で得た化合物(30.0g、82.8mmol)、Pd/C(4.2g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量28.1g、収率91%)。
<第四段階:加水分解・無水化反応>
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第三段階で得た化合物(28.0g、69.6mmol)およびメタノール(300mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(69.5g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(500mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−1)(n=6)を得た(収量17.6g、収率82%)。
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第三段階で得た化合物(28.0g、69.6mmol)およびメタノール(300mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(69.5g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(500mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−1)(n=6)を得た(収量17.6g、収率82%)。
[合成例2]化合物(1−2)(式(1);n=8)の合成
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(88.2g、395.6mmol)、ヨウ化銅(I)(1.79g、9.42mmol)、PdCl2(PPh3)2(6.61g、9.42mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、1,7−オクタジイン(20.0g、188.4mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量51.0g、収率69%)。
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(88.2g、395.6mmol)、ヨウ化銅(I)(1.79g、9.42mmol)、PdCl2(PPh3)2(6.61g、9.42mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、1,7−オクタジイン(20.0g、188.4mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量51.0g、収率69%)。
<第二段階:還元反応>
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(51.0g、130.6mmol)、Pd/C(2.5g)およびメタノール(260mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量48.6g、収率92%)。
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(51.0g、130.6mmol)、Pd/C(2.5g)およびメタノール(260mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量48.6g、収率92%)。
<第三段階:加水分解・無水化反応>
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(45.0g、99.4mmol)およびメタノール(300mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(110.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(600mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−2)(n=8)を得た(収量26.3g、収率76%)。
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(45.0g、99.4mmol)およびメタノール(300mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(110.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(600mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−2)(n=8)を得た(収量26.3g、収率76%)。
[合成例3]化合物(1−3)(式(1);n=12)の合成
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(60.5g、271.2mmol)、ヨウ化銅(I)(1.17g、6.16mmol)、PdCl2(PPh3)2(4.33g、6.16mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、1,11−ドデカジイン(20.0g、123.3mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量41.1g、収率75%)。
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(60.5g、271.2mmol)、ヨウ化銅(I)(1.17g、6.16mmol)、PdCl2(PPh3)2(4.33g、6.16mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、1,11−ドデカジイン(20.0g、123.3mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量41.1g、収率75%)。
<第二段階:還元反応>
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(41.0g、91.8mmol)、Pd/C(2.0g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.6g、収率80%)。
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(41.0g、91.8mmol)、Pd/C(2.0g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.6g、収率80%)。
<第三段階:加水分解・無水化反応>
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(25.0g、54.5mmol)およびメタノール(200mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(50.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(300mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−3)(n=12)を得た(収量16.9g、収率85%)。
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(25.0g、54.5mmol)およびメタノール(200mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(50.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(300mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−3)(n=12)を得た(収量16.9g、収率85%)。
[合成例4]化合物(1−4)(式(1);n=4)の合成
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(61.9g、277.7mmol)、ヨウ化銅(I)(2.64g、13.9mmol)、PdCl2(PPh3)2(9.74g、13.9mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、トリメチルシリルアセチレン(30.0g、305.4mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量48.2g、収率72%)。
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(61.9g、277.7mmol)、ヨウ化銅(I)(2.64g、13.9mmol)、PdCl2(PPh3)2(9.74g、13.9mmol)およびトリエチルアミン(1000mL)を加えた。その後、トリメチルシリルアセチレン(30.0g、305.4mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量48.2g、収率72%)。
<第二段階:脱保護反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第一段階で得た化合物(48.2g、200.6mmol)、およびメタノール(500mL)を加えた。その後、炭酸カリウム(55.4g、401.1mmol)をゆっくりと加え、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和塩化アンモニウム水溶液(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.6g、収率88%)。
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第一段階で得た化合物(48.2g、200.6mmol)、およびメタノール(500mL)を加えた。その後、炭酸カリウム(55.4g、401.1mmol)をゆっくりと加え、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和塩化アンモニウム水溶液(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.6g、収率88%)。
<第三段階:二量化反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(29.6g、176.0mmol)、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(13.7g、117.9mmol)および1、2−ジメトキシエタン(500mL)を加えた。その後、塩化銅(I)(8.7g、88.0mmol)をゆっくりと加え、溶液を3時間空気雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和塩化アンモニウム水溶液(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量51.0g、収率87%)。
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(29.6g、176.0mmol)、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(13.7g、117.9mmol)および1、2−ジメトキシエタン(500mL)を加えた。その後、塩化銅(I)(8.7g、88.0mmol)をゆっくりと加え、溶液を3時間空気雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和塩化アンモニウム水溶液(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量51.0g、収率87%)。
<第四段階:還元反応>
オートクレーブに、第三段階で得た化合物(41.0g、91.8mmol)、Pd/C(2.0g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.6g、収率80%)。
オートクレーブに、第三段階で得た化合物(41.0g、91.8mmol)、Pd/C(2.0g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.6g、収率80%)。
<第五段階:還元反応>
オートクレーブに、第四段階で得た化合物(25.0g、74.8mmol)、Pd/C(3.7g)およびメタノール(200mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量24.6g、収率95%)。
オートクレーブに、第四段階で得た化合物(25.0g、74.8mmol)、Pd/C(3.7g)およびメタノール(200mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量24.6g、収率95%)。
<第六段階:加水分解・無水化反応>
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第五段階で得た化合物(24.0g、54.5mmol)およびメタノール(50mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(70.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(400mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−4)(n=4)を得た(収量13.2g、収率75%)。
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第五段階で得た化合物(24.0g、54.5mmol)およびメタノール(50mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(70.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(400mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−4)(n=4)を得た(収量13.2g、収率75%)。
[合成例5]化合物(1−5)(式(1);n=18)の合成
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(39.8g、178.6mmol)、ヨウ化銅(I)(773mg、4.06mmol)、PdCl2(PPh3)2(2.85g、4.06mmol)およびトリエチルアミン(500mL)を加えた。その後、1,17−オクタデカジイン(20.0g、81.2mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(500mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.8g、収率69%)。
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(39.8g、178.6mmol)、ヨウ化銅(I)(773mg、4.06mmol)、PdCl2(PPh3)2(2.85g、4.06mmol)およびトリエチルアミン(500mL)を加えた。その後、1,17−オクタデカジイン(20.0g、81.2mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(500mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量29.8g、収率69%)。
<第二段階:還元反応>
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(25.0g、47.1mmol)、Pd/C(2.0g)およびメタノール(200mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量24.1g、収率94%)。
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(25.0g、47.1mmol)、Pd/C(2.0g)およびメタノール(200mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量24.1g、収率94%)。
<第三段階:加水分解・無水化反応>
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第三段階で得た化合物(24.0g、44.2mmol)およびメタノール(200mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(42.5g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(300mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−5)(n=18)を得た(収量14.2g、収率71%)。
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第三段階で得た化合物(24.0g、44.2mmol)およびメタノール(200mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(42.5g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を1N塩酸(300mL)にあけ、酢酸エチル(500mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−5)(n=18)を得た(収量14.2g、収率71%)。
[合成例6]ワニスの合成
攪拌翼、窒素導入管を装着した100mL3つ口フラスコに、式(V−2−1)で表される化合物2.2925gおよび式(DI−13−1)で表される化合物0.3197gを入れ、N−メチル−2−ピロリドンを34.0g加えた。その溶液を氷冷し液温を5℃とした後、式(1−1)で表される化合物3.3878gを加え、12時間室温で攪拌した。そこにγ−ブチロラクトン30.0gおよびブチルセロソルブ30.0gを加え、溶質のポリマーの重量平均分子量が所望する重量平均分子量になるまで、その溶液を60℃で加熱攪拌し、溶質の重量平均分子量がおおよそ11,000であり樹脂分濃度が6重量%であるワニス1を得た。
攪拌翼、窒素導入管を装着した100mL3つ口フラスコに、式(V−2−1)で表される化合物2.2925gおよび式(DI−13−1)で表される化合物0.3197gを入れ、N−メチル−2−ピロリドンを34.0g加えた。その溶液を氷冷し液温を5℃とした後、式(1−1)で表される化合物3.3878gを加え、12時間室温で攪拌した。そこにγ−ブチロラクトン30.0gおよびブチルセロソルブ30.0gを加え、溶質のポリマーの重量平均分子量が所望する重量平均分子量になるまで、その溶液を60℃で加熱攪拌し、溶質の重量平均分子量がおおよそ11,000であり樹脂分濃度が6重量%であるワニス1を得た。
[合成例7〜48]
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニス2〜ワニス43を調製した。重量平均分子量は、化合物(1)を原料の1つに使用するポリマーはおおよそ5,000から20,000、化合物(1)を原料の1つに使用しないポリマーは45,000から50,000に調整した。使用したテトラカルボン酸二無水物およびジアミンと、得られたポリマーの重量平均分子量を表1−1〜表1−3に示す。合成例6も表1−1に再掲する。表中の[ ]内の数値はテトラカルボン酸二無水物またはジアミンの各成分中のモル%を表す。
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニス2〜ワニス43を調製した。重量平均分子量は、化合物(1)を原料の1つに使用するポリマーはおおよそ5,000から20,000、化合物(1)を原料の1つに使用しないポリマーは45,000から50,000に調整した。使用したテトラカルボン酸二無水物およびジアミンと、得られたポリマーの重量平均分子量を表1−1〜表1−3に示す。合成例6も表1−1に再掲する。表中の[ ]内の数値はテトラカルボン酸二無水物またはジアミンの各成分中のモル%を表す。
[実施例1]単層型液晶配向剤の調製、液晶セルの作製、シール密着性測定用サンプルの作製、セルの観察、およびシール密着性評価
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例6で合成したワニス1を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ4.0gおよびジイソブチルケトン1.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤1を得た。この液晶配向剤をIPS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。230℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。次いで、これらの液晶配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜に照射された直線偏光の偏光方向が平行になるようにした。これらのセルにネガ型液晶組成物Aを注入し、セル厚7μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例6で合成したワニス1を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ4.0gおよびジイソブチルケトン1.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤1を得た。この液晶配向剤をIPS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。230℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。次いで、これらの液晶配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜に照射された直線偏光の偏光方向が平行になるようにした。これらのセルにネガ型液晶組成物Aを注入し、セル厚7μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。
別途、液晶配向剤1を素ガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。230℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。この基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面上にシール剤(協立化学製XN−1500T)を滴下した。次いで、他方の基板の液晶配向膜面を内側にし、基板の重なり幅が1cmになるように、貼り合わせを行った。その際、貼り合わせ後のシール剤の直径が約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、120℃で1時間熱硬化させて、シール密着性評価用のサンプルを作製した。上述の測定法を用いて、シール密着性の評価を行った。
この液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、91N/cm2であり、良好な結果となった。
[実施例2〜35]
使用するワニスを変更した以外は、実施例1に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を実施例1と併せて表2に示す。
使用するワニスを変更した以外は、実施例1に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を実施例1と併せて表2に示す。
実施例1〜35のすべてのサンプルにおいてシール密着性は良好であった。また、いずれのセルにおいても流動配向は観察されなかった。
[実施例36]ブレンド型液晶配向剤の調製、液晶セルの作製、シール密着性測定用サンプルの作製、セルの観察およびシール密着性評価
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例6で合成したワニス1を3.0gおよび合成例41で合成したワニス36を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ4.0gおよびジイソブチルケトン1.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤36を得た。得られた液晶配向剤36を用いて、実施例1に記載の方法に準じ液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製した。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、90N/cm2であり、良好な結果となった。
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例6で合成したワニス1を3.0gおよび合成例41で合成したワニス36を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ4.0gおよびジイソブチルケトン1.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤36を得た。得られた液晶配向剤36を用いて、実施例1に記載の方法に準じ液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製した。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、90N/cm2であり、良好な結果となった。
[実施例37〜70]
使用するワニスを変更した以外は、実施例36に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用するワニスおよび測定結果を実施例36と併せて表3に示す。なお表3中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
使用するワニスを変更した以外は、実施例36に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用するワニスおよび測定結果を実施例36と併せて表3に示す。なお表3中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
実施例36〜70のすべてのサンプルにおいてシール密着性は良好であった。また、いずれのセルにおいても流動配向は観察されなかった。
[実施例71]
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例6で合成したワニス1を3.0gおよび合成例41で合成したワニス36を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ5.0gおよび添加剤(Ad1)30mgを加え、室温で1時間攪拌し樹脂分濃度が3重量%、添加剤濃度が樹脂分100重量部当たり5重量部の配向剤71を得た。得られた配向剤71を用いて、実施例1に記載の方法に準じ液晶セルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、92N/cm2であり、良好な結果となった。
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例6で合成したワニス1を3.0gおよび合成例41で合成したワニス36を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ5.0gおよび添加剤(Ad1)30mgを加え、室温で1時間攪拌し樹脂分濃度が3重量%、添加剤濃度が樹脂分100重量部当たり5重量部の配向剤71を得た。得られた配向剤71を用いて、実施例1に記載の方法に準じ液晶セルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、92N/cm2であり、良好な結果となった。
[実施例72〜105]
使用するワニスと添加剤を変更した以外は、実施例71に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。測定結果を実施例71と併せて表4に示す。
使用するワニスと添加剤を変更した以外は、実施例71に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。測定結果を実施例71と併せて表4に示す。
実施例71〜105のすべてのサンプルにおいてシール密着性は良好であった。また、いずれのセルにおいても流動配向は観察されなかった。
[比較例1〜8]
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニス44〜ワニス51を調製した。使用したテトラカルボン酸二無水物およびジアミンと、得られたポリマーの重量平均分子量を表5に示す。
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニス44〜ワニス51を調製した。使用したテトラカルボン酸二無水物およびジアミンと、得られたポリマーの重量平均分子量を表5に示す。
[比較例9〜14]
使用するワニスを変更した以外は、実施例1に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を表6に示す。
使用するワニスを変更した以外は、実施例1に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を表6に示す。
[比較例15〜22]
使用するワニスを変更した以外は、実施例36に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を表7に示す。なお表7中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
使用するワニスを変更した以外は、実施例36に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を表7に示す。なお表7中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
[比較例23〜30]
使用するワニスと添加剤を変更した以外は、実施例71に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスと添加剤、および測定結果を表8に示す。
使用するワニスと添加剤を変更した以外は、実施例71に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスと添加剤、および測定結果を表8に示す。
比較例9〜12、15〜18、23〜26のサンプルにおいては、シール密着性の値において良好な結果が得られなかった。これは、ワニス44〜ワニス47はテトラカルボン酸二無水物として芳香族テトラカルボン酸二無水物である式(AN−4−17(m=8))で表される化合物を用いている。後述の通り、式(1)のテトラカルボン酸二無水物を使用した液晶配向剤より形成される液晶配向膜のイミド化率は高い。したがって、式(1)のテトラカルボン酸二無水物を使用した液晶配向剤より形成される液晶配向膜より、極性基が少ないため、良好なシール密着性が得られなかったと考えられる。
比較例13、14、19、20、27、28においては、流動配向が観察された。これは、ワニス48はテトラカルボン酸二無水物のアルキレンスペーサー基が短く、フレキシビリティが足らないため、また、ワニス49はテトラカルボン酸二無水物のアルキレンスペーサー基が長く、ポリマー中のメソゲン基の割合が小さくなるため、ポリマーが十分な液晶性を有さないことから、液晶配向性が悪くなったため、流動配向が観察されたと考える。
比較例21、22、29、30においては、ワニス50およびワニス51は重量平均分子量が大きいため、ブレンド液晶配向剤に用いたとき、層分離性が落ち、液晶配向性が悪くなったため、流動配向が観察されたと考える。
[実施例106]液晶配向剤2のイミド化率測定
液晶配向剤2をガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。180℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。上述の方法でイミド化率を測定したところ、この液晶配向膜のイミド化率は80%であった。
液晶配向剤2をガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。180℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。上述の方法でイミド化率を測定したところ、この液晶配向膜のイミド化率は80%であった。
[比較例37]液晶配向剤125のイミド化率測定
液晶配向剤125をガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。180℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。上述の方法でイミド化率を測定したところ、この液晶配向膜のイミド化率は100%であった。
液晶配向剤125をガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。180℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。上述の方法でイミド化率を測定したところ、この液晶配向膜のイミド化率は100%であった。
[合成例49]ワニスの合成
攪拌翼、窒素導入管を装着した100mL3つ口フラスコに、式(V−3−1)で表される化合物3.0902gおよび式(DI−13−1)で表される化合物0.2191gを入れ、N−メチル−2−ピロリドンを34.0g加えた。その溶液を氷冷させ液温を5℃とした後、式(1−2)で表される化合物2.0270gおよび式(AN−4−17(m=8))で表される化合物0.6637gを加え、12時間室温で攪拌した。そこにγ−ブチロラクトン30.0gおよびブチルセロソルブ30.0gを加え、溶質のポリマーの重量平均分子量が所望する重量平均分子量になるまで、その溶液を60℃で加熱攪拌し、溶質の重量平均分子量がおおよそ11,000であり樹脂分濃度が6重量%であるワニス52を得た。
攪拌翼、窒素導入管を装着した100mL3つ口フラスコに、式(V−3−1)で表される化合物3.0902gおよび式(DI−13−1)で表される化合物0.2191gを入れ、N−メチル−2−ピロリドンを34.0g加えた。その溶液を氷冷させ液温を5℃とした後、式(1−2)で表される化合物2.0270gおよび式(AN−4−17(m=8))で表される化合物0.6637gを加え、12時間室温で攪拌した。そこにγ−ブチロラクトン30.0gおよびブチルセロソルブ30.0gを加え、溶質のポリマーの重量平均分子量が所望する重量平均分子量になるまで、その溶液を60℃で加熱攪拌し、溶質の重量平均分子量がおおよそ11,000であり樹脂分濃度が6重量%であるワニス52を得た。
[実施例107]単層型液晶配向剤の調製、液晶セルの作製、シール密着性測定用サンプルの作製、セルの観察およびシール密着性評価
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例49で合成したワニス52を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ4.0gおよびジイソブチルケトン1.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤149を得た。この液晶配向剤をIPS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S313)を用いて光量を測定し、波長313nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。230℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。次いで、これらの液晶配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜に照射された直線偏光の偏光方向が平行になるようにした。これらのセルに前記のネガ型液晶組成物Aを注入し、セル厚7μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例49で合成したワニス52を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ4.0gおよびジイソブチルケトン1.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤149を得た。この液晶配向剤をIPS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S313)を用いて光量を測定し、波長313nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。230℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。次いで、これらの液晶配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜に照射された直線偏光の偏光方向が平行になるようにした。これらのセルに前記のネガ型液晶組成物Aを注入し、セル厚7μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。
別途、液晶配向剤149を素ガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗布後、基板を80℃で3分間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器:UVD−S313)を用いて光量を測定し、波長313nmで0.8±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。230℃にて20分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの膜を形成した。この基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面上にシール剤(協立化学製XN−1500T)を滴下した。次いで、他方の基板の液晶配向膜面を内側にし、基板の重なり幅が1cmになるように、貼り合わせを行った。その際、貼り合わせ後のシール剤の直径が約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、120℃で1時間熱硬化させて、シール密着性評価用のサンプルを作製した。上述の測定法を用いて、シール密着性の評価を行った。
この液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、85N/cm2であり、良好な結果となった。
[実施例108]
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例49で合成したワニス52を3.0gおよび合成例48で合成したワニス43を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ5.0gを加え、室温で1時間攪拌し樹脂分濃度が3重量%の配向剤150を得た。得られた配向剤150を用いて、実施例106に記載の方法に準じ液晶セルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、83N/cm2であり、良好な結果となった。
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例49で合成したワニス52を3.0gおよび合成例48で合成したワニス43を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ5.0gを加え、室温で1時間攪拌し樹脂分濃度が3重量%の配向剤150を得た。得られた配向剤150を用いて、実施例106に記載の方法に準じ液晶セルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、83N/cm2であり、良好な結果となった。
[実施例109]
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例49で合成したワニス52を3.0gおよび合成例48で合成したワニス43を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ5.0gおよび添加剤(Ad1)30mgを加え、室温で1時間攪拌し樹脂分濃度が3重量%、添加剤濃度が樹脂分100重量部当たり5重量部の配向剤151を得た。得られた配向剤151を用いて、実施例106に記載の方法に準じ液晶セルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、80N/cm2であり、良好な結果となった。
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例49で合成したワニス52を3.0gおよび合成例48で合成したワニス43を7.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、ブチルセロソルブ5.0gおよび添加剤(Ad1)30mgを加え、室温で1時間攪拌し樹脂分濃度が3重量%、添加剤濃度が樹脂分100重量部当たり5重量部の配向剤151を得た。得られた配向剤151を用いて、実施例106に記載の方法に準じ液晶セルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。液晶セルの流動配向を確認したところ、観察されなかった。また、シール密着性の評価結果は、80N/cm2であり、良好な結果となった。
[合成例50]化合物(1−6)(式(1);n=5)の合成
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した10000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(146.2g、655.4mmol)、ヨウ化銅(I)(2.97g、15.6mmol)、PdCl2(PPh3)2(11.0g、15.6mmol)およびトリエチルアミン(2000mL)を加えた。その後、1,4−ペンタジイン(20.0g、312.1mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量78.2g、収率72%)。
<第一段階:薗頭反応>
還流管、温度計、窒素導入管および滴下漏斗を装着した10000mL3つ口フラスコに、2−ブロモマレイン酸ジメチル(146.2g、655.4mmol)、ヨウ化銅(I)(2.97g、15.6mmol)、PdCl2(PPh3)2(11.0g、15.6mmol)およびトリエチルアミン(2000mL)を加えた。その後、1,4−ペンタジイン(20.0g、312.1mmol)を滴下し、溶液を3時間窒素雰囲気下で還流撹拌した。反応溶液を飽和重曹水(1000mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量78.2g、収率72%)。
<第二段階:還元反応>
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(75.0g、215.3mmol)、Pd/C(7.5g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量76.5g、収率99%)。
オートクレーブに、第一段階で得た化合物(75.0g、215.3mmol)、Pd/C(7.5g)およびメタノール(300mL)を加えた。反応系内を水素ガス(5.0atm.)で置換した後、溶液を48時間60℃で撹拌した。Pd/Cを濾別した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。粗体をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、下記の化合物を得た(収量76.5g、収率99%)。
<第三段階:加水分解・無水化反応>
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(70.0g、194.2mmol)およびメタノール(200mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(300.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を5N塩酸(400mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−6)(n=5)を得た(収量48.5g、収率93%)。
還流管、温度計、および滴下漏斗を装着した2000mL3つ口フラスコに、第二段階で得た化合物(70.0g、194.2mmol)およびメタノール(200mL)を加えた。その後、20%水酸化ナトリウム水溶液(300.0g)を滴下し、溶液を3時間還流撹拌した。反応溶液を5N塩酸(400mL)にあけ、酢酸エチル(1000mL)を加えて抽出操作を行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。得られた粗体に無水酢酸(300mL)を加え、3時間還流撹拌した。溶液を室温に放冷した後、析出した固体を吸引濾取し化合物(1−6)(n=5)を得た(収量48.5g、収率93%)。
[合成例51〜66]
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニス53〜ワニス68を調製した。使用したテトラカルボン酸二無水物およびジアミンと、得られたポリマーの重量平均分子量を表9−1および表9−2に示す。表中の[ ]内の数値はテトラカルボン酸二無水物またはジアミンの各成分中のモル%を表す。
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニス53〜ワニス68を調製した。使用したテトラカルボン酸二無水物およびジアミンと、得られたポリマーの重量平均分子量を表9−1および表9−2に示す。表中の[ ]内の数値はテトラカルボン酸二無水物またはジアミンの各成分中のモル%を表す。
[実施例110〜125]
使用するワニスを変更した以外は、実施例1に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を表10に示す。
使用するワニスを変更した以外は、実施例1に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用したワニスおよび測定結果を表10に示す。
[実施例126〜141]
使用するワニスを変更した以外は、実施例36に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用するワニスおよび測定結果を表11に示す。なお表11中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
使用するワニスを変更した以外は、実施例36に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用するワニスおよび測定結果を表11に示す。なお表11中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
[実施例142〜157]
使用するワニスと添加剤を変更した以外は、実施例71に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用するワニス、添加剤および測定結果を表12に示す。なお表12中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
使用するワニスと添加剤を変更した以外は、実施例71に準拠して、液晶セルおよびシール密着性評価用サンプルを作製し、シール密着性の評価、および流動配向の有無の観察を行った。使用するワニス、添加剤および測定結果を表12に示す。なお表12中、ワニスAは光反応性構造を有する原料を使用するポリマーを含有するワニス、ワニスBは光反応性構造を有する原料を使用しないポリマーを含有するワニスであることを示す。
本発明の光配向用液晶配向剤によって、狭額縁化した場合においても基板同士の接着性が高く、表示品位の高い液晶表示素子を提供することができる。本発明の光配向用液晶配向剤は横電界型液晶表示素子に好適に適用することができる。
Claims (12)
- テトラカルボン酸二無水物およびジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1つの光反応性構造を有する化合物を含み、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含む原料モノマーからの反応生成物であるポリマーの少なくとも1つと、当該ポリマーと混合して用いるその他のポリマーを含み、
その他のポリマーが、テトラカルボン酸二無水物およびジアミンのいずれもが光反応性構造を有さず、かつ、テトラカルボン酸二無水物が式(1)で表す化合物を含まない原料モノマーからの反応生成物である、請求項1に記載の光配向用液晶配向剤。 - 原料モノマーの光反応性構造が光異性化構造である、請求項1または2に記載の光配向用液晶配向剤。
- 光異性化構造を有するテトラカルボン酸二無水物またはジアミンが式(II−1)、(II−2)、(III−1)、(III−2)、(IV−1)、(IV−2)、(V−1)〜(V−3)、(VI−1)、および(VI−2)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤;
上記各式において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(V−2)において、R6は独立して−CH3、−OCH3、−CF3、または−COOCH3であり、aは独立して0〜2の整数であり;
式(V−3)において、環Aおよび環Bはそれぞれ独立して、単環式炭化水素、縮合多環式炭化水素および複素環から選ばれる少なくとも1つであり、
R11は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、
R12は、炭素数1〜20の直鎖アルキレン、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−N(CH3)CO−、または−CON(CH3)−であり、
R11およびR12において、直鎖アルキレンの−CH2−の1つまたは2つは−O−で置換されてもよく、
R7〜R10は、それぞれ独立して、−F、−CH3、−OCH3、−CF3、または−OHであり、そして、
b〜eは、それぞれ独立して、0〜4の整数である。 - 式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物と共に用いられるその他のテトラカルボン酸二無水物が、下記式(AN−I)〜式(AN−VII)で表されるテトラカルボン酸二無水物の群から選ばれる少なくとも1つであり;
ジアミンが、下記式(DI−1)〜式(DI−16)、式(DIH−1)〜式(DIH−3)、および式(DI−31)〜式(DI−35)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の、光配向用液晶配向剤。
式(AN−I)、式(AN−IV)および式(AN−V)において、Xは独立して単結合または−CH2−であり;
式(AN−II)において、Gは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(AN−II)〜式(AN−IV)において、Yは独立して下記の3価の基の群から選ばれる1つであり、
これらの基の少なくとも1つの水素はメチル、エチルまたはフェニルで置き換えられてもよく;
式(AN−III)〜式(AN−V)において、環A10は炭素数3〜10の単環式炭化水素の基または炭素数6〜30の縮合多環式炭化水素の基であり、この基の少なくとも1つの水素はメチル、エチルまたはフェニルで置き換えられていてもよく、環に掛かっている結合手は環を構成する任意の炭素に連結しており、2本の結合手が同一の炭素に連結してもよく;
式(AN−VI)において、X10は独立して炭素数2〜6のアルキレンであり、Meはメチルを表し、Phはフェニルを表し、
式(AN−VII)において、G10は独立して−O−、−COO−または−OCO−であり;そして、rは独立して0または1であり;
式(DI−1)において、G20は、−CH2−であり、少なくとも1つの−CH2−は−NH−、−O−に置き換えられてもよく、mは1〜12の整数であり、アルキレンの少なくとも1つの水素は−OHに置き換えられてもよく;
式(DI−3)および式(DI−5)〜式(DI−7)において、G21は独立して単結合、−NH−、−NCH3−、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−COO−、−CONH−、−CONCH3−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−(CH2)m’−、−O−(CH2)m’−O−、−N(CH3)−(CH2)k−N(CH3)−、−(O−C2H4)m’−O−、−O−CH2−C(CF3)2−CH2−O−、−O−CO−(CH2)m’−CO−O−、−CO−O−(CH2)m’−O−CO−、−(CH2)m’−NH−(CH2)m’−、−CO−(CH2)k−NH−(CH2)k−、−(NH−(CH2)m’)k−NH−、−CO−C3H6−(NH−C3H6)n−CO−、または−S−(CH2)m’−S−であり、m’は独立して1〜12の整数であり、kは独立して1〜5の整数であり、nは1または2であり;
式(DI−4)において、sは独立して0〜2の整数であり;
式(DI−6)および式(DI−7)において、G22は独立して単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−NH−、または炭素数1〜10のアルキレンであり;
式(DI−2)〜式(DI−7)において、シクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素は、−F、−Cl、炭素数1〜3のアルキル、−OCH3、−OH、−CF3、−CO2H、−CONH2、−NHC6H5、フェニル、またはベンジルで置き換えられてもよく、加えて式(DI−4)においてベンゼン環の少なくとも1つの水素は、下記式(DI−4−a)〜式(DI−4−e)で表される基の群から選ばれる1つで置き換えられていてもよく;
式(DI−4−a)および式(DI−4−b)において、R20は独立して水素または−CH3であり;
環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し、シクロヘキサン環またはベンゼン環への−NH2の結合位置は、G21またはG22の結合位置を除く任意の位置であり;
式(DI−11)において、rは0または1であり;
式(DI−8)〜式(DI−11)において、環に結合する−NH2の結合位置は、任意の位置であり;
式(DI−12)において、R21およびR22は独立して炭素数1〜3のアルキルまたはフェニルであり、G23は独立して炭素数1〜6のアルキレン、フェニレンまたはアルキル置換されたフェニレンであり、wは1〜10の整数であり;
式(DI−13)において、R23は独立して炭素数1〜5のアルキル、炭素数1〜5のアルコキシまたは−Clであり、pは独立して0〜3の整数であり、qは0〜4の整数であり;
式(DI−14)において、環Bは単環式複素芳香族であり、R24は水素、−F、−Cl、炭素数1〜6のアルキル、炭素数1〜6のアルコキシ、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数1〜6のアルキニルであり、qは独立して0〜4の整数であり;
式(DI−15)において、環Cはヘテロ原子を含む単環であり;
式(DI−16)において、G24は単結合、炭素数2〜6のアルキレンまたは1,4−フェニレンであり、rは0または1であり;
式(DI−13)〜式(DI−16)において、環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(DIH−1)において、G25は単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(DIH−2)において、環Dはシクロヘキサン環、ベンゼン環またはナフタレン環であり、この環の少なくとも1つの水素はメチル、エチル、またはフェニルで置き換えられてもよく;
式(DIH−3)において、環Eはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはベンゼン環であり、この環の少なくとも1つの水素はメチル、エチル、またはフェニルで置き換えられてもよく、Yは単結合、炭素数1〜20のアルキレン、−CO−、−O−、−S−、−SO2−、−C(CH3)2−、または−C(CF3)2−であり;
式(DIH−2)および式(DIH−3)において、環に結合する−CONHNH2の結合位置は、任意の位置であり;
式(DI−31)において、G26は単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CONH−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−(CH2)m’−であり、m’は1〜12の整数であり、R25は炭素数3〜30のアルキル、フェニル、ステロイド骨格を有する基、または下記の式(DI−31−a)で表される基であり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの水素は−Fで置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、このフェニルの水素は、−F、−CH3、−OCH3、−OCH2F、−OCHF2、−OCF3、炭素数3〜30のアルキルまたは炭素数3〜30のアルコキシで置き換えられていてもよく、ベンゼン環に結合する−NH2の結合位置はその環において任意の位置であることを示し、
式(DI−31−a)において、G27、G28およびG29は結合基であり、これらは独立して単結合、または炭素数1〜12のアルキレンであり、このアルキレンの1以上の−CH2−は−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−CH=CH−で置き換えられていてもよく、環B21、環B22、環B23および環B24は独立して1,4−フェニレン、1,4−シクロへキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−1,5−ジイル、ナフタレン−2,7−ジイルまたはアントラセン−9,10−ジイルであり、環B21、環B22、環B23および環B24において、少なくとも1つの水素は−Fまたは−CH3で置き換えられてもよく、s、tおよびuは独立して0〜2の整数であって、これらの合計は1〜5であり、s、tまたはuが2であるとき、各々の括弧内の2つの結合基は同じであっても異なってもよく、2つの環は同じであっても異なっていてもよく、
R26は水素、−F、−OH、炭素数1〜30のアルキル、炭素数1〜30のフッ素置換アルキル、炭素数1〜30のアルコキシ、−CN、−OCH2F、−OCHF2、または−OCF3であり、この炭素数1〜30のアルキルの少なくとも1つの−CH2−は下記式(DI−31−b)で表される2価の基で置き換えられていてもよく、
式(DI−31−b)において、R27およびR28は独立して炭素数1〜3のアルキルであり、vは1〜6の整数であり;
式(DI−32)および式(DI−33)において、G30は独立して単結合、−CO−または−CH2−であり、R29は独立して水素または−CH3であり、R30は水素、炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜20のアルケニルであり;
式(DI−33)におけるベンゼン環の1つの水素は、炭素数1〜20のアルキルまたはフェニルで置き換えられてもよく、そして、
式(DI−32)および式(DI−33)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示し;
式(DI−34)および式(DI−35)において、G31は独立して−O−、−NH−または炭素数1〜6のアルキレンであり、G32は単結合または炭素数1〜3のアルキレンであり、
R31は水素または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルの少なくとも1つの−CH2−は、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、R32は炭素数6〜22のアルキルであり、R33は水素または炭素数1〜22のアルキルであり、環B25は1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり、rは0または1であり、そして、ベンゼン環に結合する−NH2はその環における結合位置が任意であることを示す。 - 式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物と共に用いられるその他のテトラカルボン酸二無水物が、下記式(AN−1−1)、式(AN−1−13)、式(AN−2−1)、式(AN−3−1)、式(AN−3−2)、式(AN−4−5)、式(AN−4−17)、式(AN−4−21)、式(AN−4−29)、式(AN−4−30)、式(AN−5−1)、式(AN−7−2)、式(AN−10−1)、式(AN−11−3)、式(AN−16−1)、式(AN−16−3)、および式(AN−16−4)から選ばれる少なくとも1つであり;
ジアミンが、下記式(DI−1−3)、式(DI−2−1)、式(DI−4−1)、式(DI−4−2)、式(DI−4−10)、式(DI−4−15)、式(DI−4−18)、式(DI−4−19)、式(DI−5−1)、式(DI−5−5)、式(DI−5−9)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、式(DI−5−17)、式(DI−5−28)、式(DI−5−30)、式(DI−6−7)、式(DI−7−3)、式(DI−11−2)、式(DI−13−1)、式(DI−16−1)、式(DIH−2−1)、および式(DI−31−56)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
式(AN−4−17)において、mは1〜12の整数であり;
式(DI−5−1)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、および式(DI−7−3)において、mは独立して1〜12の整数であり;
式(DI−5−30)において、kは1〜5の整数であり;そして、
式(DI−7−3)において、nは独立して1または2である。 - アルケニル置換ナジイミド化合物、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物、オキサジン化合物、オキサゾリン化合物、およびエポキシ化合物からなる化合物の群から選ばれる少なくとも1つをさらに含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
- 横電界型液晶表示素子の製造に用いられる、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤によって形成される液晶配向膜。
- 請求項10に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
- 請求項10に記載の液晶配向膜を有する横電界型液晶表示素子。
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