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WO2018074547A1 - 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 - Google Patents

液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 Download PDF

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WO2018074547A1
WO2018074547A1 PCT/JP2017/037833 JP2017037833W WO2018074547A1 WO 2018074547 A1 WO2018074547 A1 WO 2018074547A1 JP 2017037833 W JP2017037833 W JP 2017037833W WO 2018074547 A1 WO2018074547 A1 WO 2018074547A1
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WO
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liquid crystal
group
polymer
aligning agent
crystal aligning
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PCT/JP2017/037833
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English (en)
French (fr)
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嘉崇 村上
伊藤 賢一
岡田 敬
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JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
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Publication date
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02F1/133742Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment

Definitions

  • the present disclosure relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal element.
  • liquid crystal element As the liquid crystal element, a horizontal alignment mode liquid crystal element using a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy represented by a TN (Twisted Nematic) type, a STN (Super Twisted Nematic) type, or a negative dielectric anisotropic
  • TN Transmission Nematic
  • STN Super Twisted Nematic
  • Various liquid crystal elements such as a VA (Vertical Alignment) type liquid crystal element in a vertical (homeotropic) alignment mode using a nematic liquid crystal having properties are known.
  • These liquid crystal elements include a liquid crystal alignment film having a function of aligning liquid crystal molecules in a certain direction.
  • the liquid crystal alignment film is formed by applying a liquid crystal aligning agent in which a polymer component is dissolved in an organic solvent to a substrate and heating.
  • a liquid crystal aligning agent in which a polymer component is dissolved in an organic solvent
  • polyamic acid and soluble polyimide are generally used because of excellent mechanical strength, liquid crystal alignment, and affinity with liquid crystal.
  • the photo-alignment method is a method in which anisotropy is imparted to a film by irradiating a radiation-sensitive organic thin film formed on a substrate with polarized or non-polarized radiation, thereby controlling the alignment of liquid crystal. According to this method, compared to the conventional rubbing method, the generation of dust and static electricity in the process can be suppressed, and the occurrence of display defects and the reduction in yield can be suppressed. Further, there is an advantage that the liquid crystal alignment ability can be uniformly imparted to the organic thin film formed on the substrate.
  • Patent Document 1 discloses a first polymer having poly (maleimide) and poly (maleimide-styrene) as a main chain and having a photosensitive group introduced in the side chain, and a second polymer having a long chain alkyl group in the side chain.
  • a photoalignable composition comprising molecules is disclosed.
  • Patent Document 2 includes a copolymer having a structural unit having a styrene skeleton as a main chain and having a cinnamic acid structure in a side chain, and a structural unit having a maleimide skeleton as a main chain and having a cinnamic acid structure in a side chain.
  • a liquid crystal aligning agent is disclosed.
  • the material of the substrate is restricted, and for example, application of a film base material as a substrate of a liquid crystal element may be restricted.
  • dyes used as colorants for color filters are relatively weak against heat, and the use of dyes may be limited when heating during film formation needs to be performed at a high temperature. is there.
  • the reality is that there are limited solvents in which the solubility of the liquid crystal aligning agent in the polymer component is sufficiently high and the boiling point is sufficiently low.
  • the polymer component is not uniformly dissolved in the solvent, uneven coating (film thickness unevenness) and pinholes may occur in the liquid crystal alignment film formed on the substrate, or linearity may not be secured at the end of the coating region. There is concern that it may not be flat. In this case, there is a risk that the product yield may be reduced, or the display performance such as liquid crystal orientation and electrical characteristics may be affected.
  • liquid crystal aligning agent when it is used as a liquid crystal aligning agent by exhibiting high solubility even in a low-boiling solvent, it exhibits a good coating property on the substrate, and the liquid crystal aligning property and electrical properties.
  • liquid crystal aligning property and electrical properties There is a need for new materials with excellent properties.
  • high-definition liquid crystal televisions with a large screen have become main components, and small display terminals such as smartphones and tablet PCs have become popular, and the demand for higher quality for liquid crystal panels is increasing. Therefore, it is important to ensure excellent display quality.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and one object thereof is a liquid crystal aligning agent that can provide a liquid crystal element that has good coating properties on a substrate and that has excellent liquid crystal alignment and voltage holding ratio. Is to provide.
  • a liquid crystal aligning agent containing the following (A) polymer and (B) polymer.
  • R 7 is a monovalent organic group having 1 or more carbon atoms.
  • R 8 is a monovalent organic group having 1 or more carbon atoms
  • R 9 is , A hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 or more carbon atoms.
  • the liquid crystal aligning agent containing (A) polymer and (B) polymer, a liquid crystal element excellent in liquid crystal alignment and voltage holding ratio can be obtained.
  • the liquid crystal aligning agent is excellent in the applicability
  • even when a low-boiling solvent is used as the solvent component it has excellent coating properties (suppressing film thickness unevenness and pinholes, ensuring linearity and flatness at the edge of the coating area) and liquid crystal orientation.
  • a liquid crystal element having favorable electrical characteristics can be obtained.
  • the liquid crystal aligning agent of this indication contains the following (A) polymer and (B) polymer. Below, each component contained in the liquid crystal aligning agent of this indication and the other component arbitrarily mix
  • the polymer comprises at least one structural unit U1 selected from the group consisting of the structural unit represented by the above formula (1) and the structural unit represented by the above formula (2), a styrenic monomer, and And a structural unit U2 derived from at least one monomer selected from the group consisting of (meth) acrylic monomers.
  • the structural unit U1 is a structural unit derived from a maleimide group-containing compound (hereinafter also referred to as “maleimide compound”) or maleic anhydride.
  • maleimide compound a maleimide group-containing compound
  • the structural unit derived from maleic anhydride is introduced into the polymer, and then reacted with an amino group-containing compound to thereby convert the structural unit U1.
  • the “maleimide group” means a group obtained by removing a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom in maleimide (a group represented by the following formula (z-1-1)), or a ring opening of maleimide.
  • the group includes a group having a structure derived from (a group represented by the following formula (z-4-1)).
  • R 9 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 or more carbon atoms. “*” Indicates a bond. A broken line in formula (z-4-1) indicates an isomer. Indicates that the structure is arbitrary.)
  • examples of the monovalent organic group represented by R 7 , R 8 and R 9 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and at least one of the hydrocarbon groups.
  • Groups of methylene groups substituted with —O—, —CO—, —COO— or —NR 16 — (wherein R 16 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group) hereinafter also referred to as “group ⁇ ”).
  • a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms a group in which at least one hydrogen atom of the group ⁇ is substituted with a fluorine atom or a cyano group, a monovalent group having a photoalignment group, a bridge And a group having a functional group.
  • the “hydrocarbon group” means a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
  • the “chain hydrocarbon group” means a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group that are composed only of a chain structure without including a cyclic structure in the main chain. However, it may be saturated or unsaturated.
  • the “alicyclic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group that includes only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure. However, it is not necessary to be comprised only by the structure of an alicyclic hydrocarbon, The thing which has a chain structure in the part is also included.
  • “Aromatic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure.
  • the content of the structural unit U1 in the polymer (A) is preferably 2 to 90 mol% with respect to the total amount of structural units derived from the monomer constituting the polymer (A), and is preferably 5 to 85 mol. %, More preferably 10 to 80 mol%.
  • the structural unit U2 is introduced into the polymer (A) by using at least one monomer selected from the group consisting of a styrene monomer and a (meth) acrylic monomer as a part of the polymerization monomer.
  • the styrene monomer is a compound having a group obtained by removing at least one hydrogen atom from a benzene ring of substituted or unsubstituted styrene, and has a group represented by the following formula (z-5-1). Is preferred.
  • the (meth) acryloyl group possessed by the (meth) acrylic monomer is meant to include “acryloyl group” and “methacryloyl group”. (In the formula, “*” indicates a bond.)
  • the structural unit U2 is a structural unit derived from a styrene monomer
  • a styrene-maleimide copolymer is obtained as the polymer (A)
  • the structural unit U2 is derived from a (meth) acrylic monomer.
  • a (meth) acryl-maleimide copolymer is obtained as the polymer (A).
  • the structural unit U2 is composed of a structural unit derived from a styrene monomer and a structural unit derived from a (meth) acrylic monomer
  • the styrene- (meth) acrylic polymer is used as the (A) polymer.
  • -A maleimide copolymer is obtained.
  • the polymer (A) a styrene-maleimide polymer is preferable in that a liquid crystal element having excellent coating property to a substrate and further improved voltage holding ratio can be obtained.
  • the content ratio of the structural unit U2 in the polymer (A) is preferably 2 to 90 mol% with respect to the total amount of structural units derived from the monomer constituting the polymer (A), and is preferably 5 to 85 mol. %, More preferably 10 to 80 mol%.
  • the polymer may further have a structural unit (hereinafter, also referred to as “other structural unit”) different from the structural unit U1 and the structural unit U2. Although it does not specifically limit as another structural unit, For example, the structural unit etc. which originate in a conjugated diene compound are mentioned.
  • the (A) polymer may have only one type of structural unit derived from other monomers, or may have two or more types.
  • the content of other structural units in the polymer is preferably 10 mol% or less, preferably 5 mol% or less, based on the total amount of structural units derived from the monomer constituting the (A) polymer. More preferably.
  • the polymer (A) preferably has at least one of the following functional groups (x1) to (x3) in the side chain in order to sufficiently obtain the effects of the present disclosure.
  • the polymer (A) preferably has at least (x1), and particularly preferably has all of (x1) to (x3).
  • (X1) photo-alignment group (x2) at least one functional group of oxetanyl group and oxiranyl group (x3) functional group that reacts with at least one of oxetanyl group and oxiranyl group by heating (hereinafter also referred to as “reactive functional group”) .
  • each functional group may be contained in any structural unit among the structural unit U1, the structural unit U2, and other structural units.
  • each functional group may be contained only in one type of structural unit among the structural unit U1, the structural unit U2, and other structural units, and may be contained in two or more types of structural units. Also good.
  • each functional group will be described in detail.
  • Photo-orientable group (A) When the polymer has a photo-orientable group, the photo-orientable group is formed into a film by photo-isomerization reaction, photo-dimerization reaction, photo-fleece rearrangement reaction or photo-decomposition reaction by light irradiation. It is preferable that it is a functional group which provides anisotropy.
  • the photo-alignment group possessed by the polymer include, for example, an azobenzene-containing group containing azobenzene or a derivative thereof as a basic skeleton, a cinnamic acid structure containing a cinnamic acid or a derivative thereof (cinnamic acid structure) as a basic skeleton -Containing group, chalcone-containing group containing chalcone or a derivative thereof as a basic skeleton, benzophenone-containing group containing benzophenone or a derivative thereof as a basic skeleton, a coumarin-containing group containing coumarin or a derivative thereof as a basic skeleton, cyclobutane or a derivative thereof as a basic skeleton Examples thereof include a cyclobutane-containing structure.
  • the photoalignable group is preferably a cinnamic acid structure-containing group because it is highly sensitive to light and easily introduced into a polymer side chain.
  • the photoalignable group is represented by the following formula (6).
  • a group containing a cinnamic acid structure as a basic skeleton R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a fluorine atom or a cyano group, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms which may have a fluorine atom or a cyano group.
  • A, a fluorine atom, or a cyano group, a is an integer of 0 to 4.
  • a is 2 or more, a plurality of Rs may be the same or different, and “*” represents a bond.
  • R 11 is a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group or a cyclohexylene group, and in the ring portion, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, at least An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom or a cyano group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom or a cyano group, fluorine
  • R 12 is a single bond
  • the photoalignable group preferably has a photoalignable group from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of improving the electrical characteristics of the obtained liquid crystal element.
  • the content ratio of the photoalignable group is preferably 1 to 70 mol% with respect to the total amount of the structural unit U1, structural unit U2 and other structural units of the polymer (A), and 3 to 60 mol. % Is more preferable.
  • the polymer can provide a liquid crystal alignment film that exhibits high liquid crystal alignment even when the firing temperature during the formation of the alignment film is lowered. It preferably has at least one of the groups (hereinafter also simply referred to as “epoxy group”).
  • the epoxy group is preferably an oxiranyl group in terms of high reactivity.
  • the epoxy group preferably has the structural unit U2 in terms of easy adjustment of the introduction amount of the epoxy group and high degree of freedom in monomer selection.
  • the content of the epoxy group is preferably 1 to 70 mol% with respect to the total amount of the structural unit U1, structural unit U2 and other structural units of the polymer (A), and is 5 to 60 mol%. More preferably.
  • (X3) Reactive functional group From the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of improving the liquid crystal orientation (particularly, the effect of improving the liquid crystal orientation in the case of low-temperature firing), (A) the polymer reacts with (x2) the epoxy group. It preferably has a functional functional group.
  • the reactive functional group include a carboxyl group, a hydroxyl group, an isocyanate group, an amino group, a group in which each of these groups is protected with a protective group, and an alkoxymethyl group.
  • the reactive functional group has good storage stability and high reactivity with the oxetane ring and oxirane ring by heating, and among them, a carboxyl group and a protected carboxyl group (hereinafter referred to as “protected carboxyl group”). It is preferably at least one selected from the group consisting of:
  • the protective carboxyl group is not particularly limited as long as it is eliminated by heat to generate a carboxyl group.
  • the protected carboxyl group include a structure represented by the following formula (3), an acetal ester structure of carboxylic acid, a ketal ester structure of carboxylic acid, and the like.
  • R 31 , R 32 and R 33 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or R 31 and R 32 are bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group or cyclic ether group having 4 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which R 31 and R 32 are bonded; 33 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. “*” Represents a bond.
  • the reactive functional group preferably has the structural unit U1 from the viewpoint that a sufficient amount of the reactive functional group can be introduced while maintaining the effect of improving the coatability to the substrate, and the degree of freedom in monomer selection is improved. It is preferable that the structural unit U2 has a high point and the point which can adjust the introduction amount of a reactive functional group easily.
  • the content ratio of the reactive functional group is preferably 1 to 90 mol% with respect to the total amount of the structural unit U1, structural unit U2 and other structural units of the polymer (A), and is preferably 5 to 90 mol. % Is more preferable.
  • the method of synthesizing the polymer is not particularly limited, and can be performed by appropriately combining organic chemistry methods.
  • A When obtaining the polymer which has a photo-alignment group, an epoxy group, and a reactive functional group as a polymer, the following method 1, method 2, method 3, etc. are mentioned.
  • Method 1 including a maleimide compound and at least one selected from the group consisting of a styrene monomer and a (meth) acrylic monomer, and having a photo-alignment group, an epoxy group, and a reactive function
  • Method 1 including a maleimide compound and at least one selected from the group consisting of a styrene monomer and a (meth) acrylic monomer, and having a photo-alignment group, an epoxy group, and a reactive function
  • Method 2 including a maleimide compound and at least one selected from the group consisting of a styrene monomer and a (meth) acrylic monomer, and having the same or different epoxy group and reactive functional group
  • a copolymer that is a precursor by polymerizing a polymerization monomer in the molecule the resulting precursor is then reacted with a reactive compound having a photoalignment group to effect photoalignment.
  • R 10 is a monovalent organic group having a photo-alignment group.
  • the structural unit U1 is introduced into the (A) polymer by the maleimide compound
  • the structural unit U2 is introduced into the (A) polymer by at least one of the styrene monomer and the (meth) acrylic monomer.
  • the maleimide compound at least one selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (1A) and a compound represented by the following formula (2A) is used, and one or two or more of these are used.
  • the polymerization monomer preferably has different compounds each having a photo-alignment group, an epoxy group, and a reactive functional group. That is, polymerization can be performed using a monomer (m1) having an epoxy group, a monomer (m2) having a reactive functional group, and a monomer (m3) having a photo-alignment group as a polymerization monomer. preferable.
  • the monomer (m1) having an epoxy group examples include maleimide monomers such as N- (4-glycidyloxyphenyl) maleimide and N-glycidylmaleimide.
  • maleimide monomers such as N- (4-glycidyloxyphenyl) maleimide and N-glycidylmaleimide.
  • styrene monomer examples include 3- (glycidyloxymethyl) styrene, 4- (glycidyloxymethyl) styrene, 4-glycidyl- ⁇ -methylstyrene, and the like.
  • Examples of (meth) acrylic monomers include glycidyl (meth) acrylate, glycidyl ⁇ -ethyl acrylate, glycidyl ⁇ -n-propyl acrylate, glycidyl ⁇ -n-butyl acrylate, and (meth) acrylic acid 3, 4-epoxybutyl, ⁇ -ethyl acrylate 3,4-epoxybutyl, (meth) acrylate 3,4-epoxycyclohexylmethyl, (meth) acrylate 6,7-epoxyheptyl, ⁇ -ethyl acrylate 6,7 -Epoxyheptyl, 4-hydroxybutyl glycidyl ether acrylate, (meth) acrylic acid (3-ethyloxetane-3-yl) methyl, etc. Each can be mentioned.
  • a monomer (m1) these 1 type may be used individually and may be used in combination of 2 or more type.
  • the monomer (m2) having a reactive functional group examples include maleimide compounds such as 3- (2,5-dioxo-3-pyrrolin-1-yl) benzoic acid, 4- (2,5 -Dioxo-3-pyrrolin-1-yl) benzoic acid, methyl 4- (2,5-dioxo-3-pyrrolin-1-yl) benzoate, etc.
  • Examples of styrene monomers include 3-vinyl benzoic acid, 4-vinyl benzoic acid,
  • (meth) acrylic monomers include (meth) acrylic acid, ⁇ -ethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl benzoic acid, crotonic acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, and 3-maleimidobenzoic acid.
  • Carboxyl group-containing compounds such as 3-maleimidopropionic acid; unsaturated polycarboxylic anhydrides such as maleic anhydride; the following formulas (m2-1) to (m2-12) (In the formulas (m2-1) to (m2-12), R 15 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
  • R 15 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • a protected carbonyl group-containing compound represented by each of Each can be mentioned.
  • these 1 type can be used individually or in combination of 2 or more types.
  • the monomer (m3) having a photo-alignment group for example, the following formula (5) (In Formula (5), Z 1 is a monovalent organic group having a polymerizable unsaturated bond. R and a have the same meanings as in Formula (6), and R 11 and R 12 are in Formula (4). Is synonymous with The compound represented by these is mentioned.
  • Z 1 in the above formula (5) is preferably any of the following formulas (z-1) to (z-5).
  • L 1 is a divalent linking group.
  • R 13 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 14 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 or more carbon atoms. “*”.) Represents a bond.
  • the wavy line in formula (z-4) represents that the isomer structure is arbitrary.
  • the divalent linking group of L 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or at least one methylene group of the hydrocarbon group The group is preferably a group substituted with —O—, —CO— or —COO—.
  • Specific examples of the hydrocarbon group for L 1 include a divalent chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
  • the monovalent organic group of R 14 the description of the monovalent organic group of R 9 in the above formula (2) is applied.
  • R 14 is preferably a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, in terms of a high effect of improving coatability.
  • a hydrogen atom is particularly preferred.
  • Z 1 in the above formula (5) is a group represented by the above formula (z-1) or the formula (z-4) in that a liquid crystal element excellent in electrical characteristics and liquid crystal orientation can be obtained. It is more preferable.
  • the monomer (m3) having a photoalignment group include maleimide compounds such as the following formulas (m3-1) to (m3-5), (m3-11) to (m3-13).
  • a compound represented by each of As the styrene monomer for example, a compound represented by the following formula (m3-9), etc.
  • Examples of the (meth) acrylic monomer include compounds represented by the following formulas (m3-6) to (m3-8) and (m3-10).
  • these 1 type can be used individually or in combination of 2 or more types.
  • the isomer structures of the following formulas (m3-4) and (m3-5) are arbitrary, and include trans isomers and cis isomers.
  • a monomer (m3-f1) having a fluorine atom and a monomer (m3-n1) having no fluorine atom may be used. Good.
  • the proportion of the monomer (m1) having an epoxy group is 1 to 70 mol% with respect to the total amount of the monomer used for the synthesis of the polymer (A). It is preferably 5 to 60 mol%, more preferably 10 to 55 mol%. Further, the proportion of the monomer (m2) having a reactive functional group is preferably 1 to 90 mol% with respect to the total amount of monomers used for the synthesis of the polymer (A). More preferably, it is set to ⁇ 90 mol%, more preferably 10 to 80 mol%.
  • the content ratio of the monomer (m3) having a photo-alignment group is preferably 1 to 70 mol% with respect to the total amount of monomers used for the synthesis of the polymer (A). More preferably, the molar percentage is more preferably 5 to 60 molar%.
  • a monomer having no photo-alignment group, epoxy group or reactive functional group (hereinafter, also referred to as “other monomer”) may be used in combination.
  • the other monomer include (meth) acrylic compounds such as alkyl (meth) acrylate, cycloalkyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate; Aromatic vinyl compounds such as styrene, methylstyrene and divinylbenzene; Conjugated diene compounds such as 1,3-butadiene and 2-methyl-1,3-butadiene; N-methylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide and the like And maleimide compounds.
  • another monomer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the proportion of other monomers used is preferably 30 mol% or less, more preferably 20 mol% or less, based on the total amount of monomers used for the synthesis of the polymer (A).
  • the maleimide compound is preferably used in an amount of 2 to 90 mol% based on the total amount of monomers used for the polymerization of the polymer (A). If it is less than 2 mol%, it is difficult to obtain the effect of improving the solubility in a solvent and the coating property on the substrate for the resulting polymer. On the other hand, if it exceeds 90 mol%, the liquid crystal orientation and voltage of the obtained liquid crystal element are difficult to obtain. The retention tends to be too low.
  • the use ratio of the maleimide compound is more preferably 5 to 85 mol%, still more preferably 10 to 80 mol%, based on the total amount of monomers used for the polymerization of the polymer (A).
  • the use ratio of the styrene monomer and the (meth) acrylic monomer (the total amount when two or more are used) is (A ) It is preferably 2 to 90 mol%, more preferably 5 to 85 mol%, still more preferably 10 to 80 mol%, based on the total amount of monomers used for polymerizing the polymer.
  • the polymerization reaction is preferably performed in an organic solvent in the presence of a polymerization initiator.
  • a polymerization initiator examples include 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2′-azobis (4-methoxy-2). , 4-dimethylvaleronitrile) and the like are preferred.
  • the use ratio of the polymerization initiator is preferably 0.01 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of all monomers used in the reaction.
  • the organic solvent to be used examples include alcohols, ethers, ketones, amides, esters, hydrocarbon compounds and the like.
  • the reaction temperature is preferably 30 ° C. to 120 ° C., and the reaction time is preferably 1 to 36 hours.
  • the amount of organic solvent used (a) should be such that the total amount of monomers (b) used in the reaction is 0.1 to 60% by mass relative to the total amount of reaction solution (a + b). Is preferred.
  • the reaction solution obtained by dissolving the polymer is, for example, a known simple method such as a method of pouring the reaction solution into a large amount of a poor solvent and drying the precipitate obtained under reduced pressure, or a method of distilling the reaction solution under reduced pressure with an evaporator. It is good to use for the preparation of a liquid crystal aligning agent, after isolating (A) polymer contained in a reaction solution using a separation method.
  • the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is preferably 1,000 to 300,000, more preferably 2,000 to 100,000. It is.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) represented by the ratio between Mw and the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene measured by GPC is preferably 10 or less, more preferably 8 or less.
  • the (A) polymer used for preparation of a liquid crystal aligning agent may be only 1 type, and may combine 2 or more types.
  • the content ratio of the polymer (A) in the liquid crystal aligning agent is all that is contained in the liquid crystal aligning agent from the viewpoint of sufficiently increasing the coating property to the substrate and improving the liquid crystal aligning property and voltage holding ratio of the liquid crystal element. It is preferable to set it as 0.1 mass% or more with respect to a polymer, It is more preferable to set it as 0.5 mass% or more, It is further more preferable to set it as 1 mass% or more.
  • the upper limit of the content ratio of the polymer (A) is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less, and preferably 70% by mass or less with respect to the total polymer contained in the liquid crystal aligning agent. More preferably, it is more preferable to set it as 50 mass% or less.
  • the polymer is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide.
  • a polymer is compoundable according to a conventionally well-known method.
  • polyamic acid can be obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine.
  • tetracarboxylic acid derivative is meant to include tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic acid diester, and tetracarboxylic acid diester dihalide.
  • the tetracarboxylic dianhydride used for the polymerization is not particularly limited, and various tetracarboxylic dianhydrides can be used. Specific examples thereof include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as butanetetracarboxylic dianhydride and ethylenediaminetetraacetic acid dianhydride; 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1, 3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)- 3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) -8-methyl-3a, 4,5 , 9b
  • the tetracarboxylic dianhydride used in the polymerization improves the coating property by improving the solubility of the polymer (B) in the solvent, and (A) in controlling the phase separation from the polymer,
  • An alicyclic tetracarboxylic dianhydride is preferably included, and a tetracarboxylic dianhydride having a cyclobutane ring, a cyclopentane ring or a cyclohexane ring is more preferably included.
  • the proportion of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride used is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride used for the polymerization. More preferably, it is 20 mol% or more.
  • the polyamic acid which has a structural unit derived from alicyclic tetracarboxylic dianhydride can be obtained as (B) polymer by using alicyclic tetracarboxylic dianhydride at the time of reaction.
  • diamine used in the polymerization examples include aliphatic diamines such as ethylenediamine and tetramethylenediamine; alicyclic diamines such as p-cyclohexanediamine and 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine); hexadecanoxydiaminobenzene.
  • a side chain type aromatic diamine such as a compound represented by each of the following: p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylamine, 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate, 4 , 4'-diaminoazobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,5-bis (4-aminophenoxy) pentane, bis [2- (4-aminophenyl) ethyl] hexanedioic acid, bis (4-aminophenyl) ) Amine, N, N-bis (4-aminophenyl) methylamine, N, N′-bis (4-aminophenyl) -benzidine, 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2 '-Bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl,
  • the diamine used in the synthesis is (B) a diamine having a carboxyl group in that the solubility of the polymer in the solvent is improved to improve the coating property and (A) the phase separation from the polymer is controlled. It preferably contains a compound (hereinafter also referred to as “carboxyl group-containing diamine”).
  • the carboxyl group-containing diamine only needs to have at least one carboxyl group and two amino groups in the molecule, and the remaining structure is not particularly limited.
  • Specific examples of the carboxyl group-containing diamine include, for example, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 4,4′-diaminobiphenyl-3-carboxylic acid, 4, Monocarboxylic acids such as 4'-diaminodiphenylmethane-3-carboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylethane-3-carboxylic acid; 4,4′-diaminobiphenyl-3,3′-dicarboxylic acid, 4,4′-diaminobiphenyl-2,2′-dicarboxylic acid, 3,3′-diaminobiphenyl-4,4′-dicarboxylic acid, 3, 3'-diaminobiphenyl
  • the proportion of the carboxyl group-containing diamine used is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol%, based on the total amount of diamine used in the synthesis. More preferably, the above is used.
  • the upper limit of the use ratio is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing a decrease in voltage holding ratio, it is preferably 90 mol% or less, based on the total amount of diamine used in the synthesis, 80 mol% More preferably, it is as follows.
  • a carboxyl group-containing diamine can be used singly or in appropriate combination of two or more.
  • the polyamic acid synthesis reaction is preferably carried out in an organic solvent.
  • the reaction temperature at this time is preferably ⁇ 20 ° C. to 150 ° C., and the reaction time is preferably 0.1 to 24 hours.
  • the organic solvent used in the reaction include aprotic polar solvents, phenol solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons and the like.
  • the amount of the organic solvent used is preferably such that the total amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine compound is 0.1 to 50% by mass relative to the total amount of the reaction solution.
  • the polyamic acid ester includes, for example, the polyamic acid obtained above and an esterifying agent (for example, methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide diethyl acetal, etc.). Obtained by a method of reacting, a method of reacting a tetracarboxylic acid diester and a diamine compound in the presence of an appropriate dehydration catalyst, a method of reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide and a diamine in the presence of an appropriate base, etc. Can do.
  • an esterifying agent for example, methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide diethyl acetal, etc.
  • the tetracarboxylic acid diester and tetracarboxylic acid diester dihalide used in the reaction are (B) the point of improving the solubility of the polymer in the solvent, and (A) the point of controlling the phase separation with the polymer, It preferably contains an alicyclic tetracarboxylic acid derivative. Moreover, it is preferable that the diamine used for reaction contains the carboxyl group-containing diamine.
  • the polyimide can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing the polyamic acid obtained above to imidize.
  • the imidation ratio of polyimide is preferably 20 to 95%, more preferably 30 to 90%. This imidation ratio represents the ratio of the number of imide ring structures to the total of the number of polyimide amic acid structures and the number of imide ring structures in percentage.
  • the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polymer (B) measured by GPC is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 300,000.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably 7 or less, more preferably 5 or less.
  • the (B) polymer contained in a liquid crystal aligning agent may be only 1 type, or may combine 2 or more types.
  • the blending ratio of the polymer is used for the preparation of the liquid crystal aligning agent from the viewpoint of expressing the applicability to the substrate, the liquid crystal alignment property, and the electrical characteristics in a balanced manner. It is preferable to be 100 parts by mass or more.
  • the blending ratio of the polymer (B) is more preferably 100 to 2000 parts by mass, and further preferably 200 to 1500 parts by mass.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used in combination.
  • the liquid crystal aligning agent of this indication may contain other components other than (A) polymer and (B) polymer as needed.
  • components are not particularly limited as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
  • Specific examples of other components include (A) the polymer and (B) a polymer different from the polymer, a solvent, a low molecular compound having a molecular weight of 1000 or less having at least one epoxy group in the molecule (for example, ethylene glycol).
  • the liquid crystal aligning agent of the present disclosure is prepared as a solution composition in which a polymer component and a component arbitrarily blended as necessary are preferably dissolved in an organic solvent.
  • organic solvent include aprotic polar solvents, phenol solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, and the like.
  • the solvent component may be one of these or a mixed solvent of two or more.
  • the solvent component of the liquid crystal aligning agent of the present disclosure includes a compound represented by the following formula (D-1), a compound represented by the following formula (D-2), and a compound represented by the following formula (D-3)
  • a solvent (hereinafter also referred to as “specific solvent”) that is at least one selected from the group consisting of and having a boiling point at 1 atm of 180 ° C. or less can be preferably used.
  • a specific solvent as at least a part of the solvent component, it is possible to obtain a liquid crystal element excellent in liquid crystal alignment and electrical characteristics even when heating during film formation is performed at a low temperature (for example, 200 ° C. or less). Is preferable.
  • R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or CH 3 CO—
  • R 2 is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms or — (CH 2 CH 2 O ) N-CH 2 CH 2 — (where n is an integer of 1 to 4)
  • R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 4 is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms.
  • Specific examples of the specific solvent include compounds represented by the above formula (D-1) such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol methyl ethyl ether, 3-methoxy-1-butanol, ethylene glycol monomethyl.
  • Ether ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, etc .
  • Examples of the compound represented by the formula (D-2) include cyclobutanone, cyclopentanone, and cyclohexanone
  • Examples of the compound represented by the formula (D-3) include diisobutyl ketone.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used in combination.
  • the solvent component of the liquid crystal aligning agent may be composed of only the specific solvent, but may be a mixed solvent of the specific solvent with another solvent other than the specific solvent.
  • examples of other solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,2-dimethyl-2-imidazolidinone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -butyrolactam, N, N-dimethylformamide, In addition to highly polar solvents such as N, N-dimethylacetamide; 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, butyl lactate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl Examples include ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, iso
  • the content rate of a specific solvent is 20 mass% or more with respect to the whole quantity of the solvent contained in a liquid crystal aligning agent, and it is 40 mass% or more. Is more preferable, it is more preferable that it is 50 mass% or more, and it is especially preferable that it is 80 mass% or more.
  • the liquid crystal aligning agent which is a blend of the polymer (A) and the polymer (B) is a liquid crystal element excellent in liquid crystal alignment and electrical characteristics even when the solvent component in the liquid crystal aligning agent is only a specific solvent. It is suitable at the point obtained.
  • the liquid crystal aligning agent in which the polymer component is blended with the polymer (A) and the polymer (B) does not substantially contain N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). And it is suitable at the point from which the liquid crystal element excellent in the electrical property is obtained.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • substantially free of NMP means that the NMP content is preferably 5% by mass or less, more preferably 3%, based on the total amount of the solvent contained in the liquid crystal aligning agent. It means less than mass%, more preferably less than 0.5 mass%.
  • the solid content concentration in the liquid crystal aligning agent (the ratio of the total mass of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total mass of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc. It is in the range of 1 to 10% by mass.
  • the solid content concentration is less than 1% by mass, the film thickness of the coating film becomes too small, and it becomes difficult to obtain a good liquid crystal alignment film.
  • the solid content concentration exceeds 10% by mass, it is difficult to obtain a good liquid crystal alignment film because the film thickness is excessive, and the viscosity of the liquid crystal aligning agent increases and the applicability decreases. There is a tendency.
  • the liquid crystal alignment film of the present disclosure is formed by the liquid crystal aligning agent prepared as described above.
  • the liquid crystal element of this indication comprises the liquid crystal aligning film formed using the liquid crystal aligning agent demonstrated above.
  • the operation mode of the liquid crystal in the liquid crystal element is not particularly limited, and for example, TN type, STN type, VA type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), IPS (In-Plane Switching) type, FFS (Fringe). It can be applied to various modes such as Field Switching (OCB) type, OCB (Optically Compensated Bend) type, and PSA type (Polymer Sustained Alignment).
  • the liquid crystal element can be manufactured, for example, by a method including the following steps 1 to 3. In step 1, the substrate to be used varies depending on the desired operation mode. Step 2 and step 3 are common to each operation mode.
  • a liquid crystal aligning agent is applied on a substrate, and a coating film is preferably formed on the substrate by heating the coated surface.
  • a substrate for example, glass such as float glass or soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, poly (cycloaliphatic olefin) can be used.
  • a NESA film registered trademark of US PPG
  • tin oxide SnO 2
  • ITO film indium oxide-tin oxide
  • a TN type, STN type, or VA type liquid crystal element two substrates provided with a patterned transparent conductive film are used.
  • a substrate provided with an electrode patterned in a comb shape and a counter substrate provided with no electrode are used.
  • Application of the liquid crystal aligning agent to the substrate is preferably performed on the electrode forming surface by an offset printing method, a flexographic printing method, a spin coating method, a roll coater method or an ink jet printing method.
  • preheating is preferably performed for the purpose of preventing dripping of the applied liquid crystal aligning agent.
  • the pre-bake temperature is preferably 30 to 200 ° C.
  • the pre-bake time is preferably 0.25 to 10 minutes.
  • a baking (post-baking) step is performed for the purpose of thermally imidizing the amic acid structure present in the polymer.
  • the firing temperature (post-bake temperature) at this time is preferably 80 to 250 ° C., more preferably 80 to 200 ° C.
  • the post-bake time is preferably 5 to 200 minutes.
  • the solubility in a low boiling point solvent such as the specific solvent is good, and the post-baking temperature is, for example, 200 ° C. or less, preferably 180 ° C. or less, more preferably 160 ° C. or less.
  • the post-baking temperature is, for example, 200 ° C. or less, preferably 180 ° C. or less, more preferably 160 ° C. or less.
  • the thickness of the film thus formed is preferably 0.001 to 1 ⁇ m.
  • ⁇ Step 2 Orientation treatment>
  • a treatment (orientation treatment) for imparting liquid crystal alignment ability to the coating film formed in Step 1 is performed.
  • the orientation ability of a liquid crystal molecule is provided to a coating film, and it becomes a liquid crystal aligning film.
  • the alignment treatment it is preferable to use a photo-alignment treatment in which the coating film formed on the substrate is irradiated with light to impart liquid crystal alignment ability to the coating film.
  • the coating film formed in the above step 1 can be used as it is as a liquid crystal alignment film, but in order to further enhance the liquid crystal alignment ability, An alignment treatment may be performed.
  • Light irradiation for photo-alignment is a method of irradiating the coating film after the post-baking process, a method of irradiating the coating film after the pre-baking process and before the post-baking process, a pre-baking process and a post-baking process. At least one of the methods can be performed by a method of irradiating the coating film while the coating film is heated.
  • the radiation applied to the coating film for example, ultraviolet rays and visible rays including light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used. Preferably, it is an ultraviolet ray containing light having a wavelength of 200 to 400 nm.
  • the radiation When the radiation is polarized light, it may be linearly polarized light or partially polarized light.
  • irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, may be performed from an oblique direction, or a combination thereof.
  • the irradiation direction in the case of non-polarized radiation is an oblique direction.
  • Examples of the light source used include a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, and an excimer laser.
  • the radiation dose is preferably 400 to 50,000 J / m 2 , more preferably 1,000 to 20,000 J / m 2 .
  • the substrate surface is washed with, for example, water, an organic solvent (for example, methanol, isopropyl alcohol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, or the like) or a mixture thereof. You may perform the process to heat and the process to heat a board
  • an organic solvent for example, methanol, isopropyl alcohol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, or the like
  • ⁇ Process 3 Construction of liquid crystal cell> Two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed as described above are prepared, and a liquid crystal cell is manufactured by disposing a liquid crystal between the two substrates disposed to face each other.
  • a liquid crystal cell for example, two substrates are arranged to face each other with a gap so that the liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealant, Examples thereof include a method of injecting and filling liquid crystal in a cell gap surrounded by a sealing agent to seal the injection hole, a method using an ODF method, and the like.
  • an epoxy resin containing a curing agent and aluminum oxide spheres as a spacer can be used.
  • the liquid crystal include nematic liquid crystals and smectic liquid crystals. Among them, nematic liquid crystals are preferable.
  • the PSA mode after the liquid crystal cell is constructed, a process of irradiating the liquid crystal cell with light while applying a voltage between the conductive films of the pair of substrates is performed.
  • a polarizing plate is bonded to the outer surface of the liquid crystal cell as necessary to obtain a liquid crystal element.
  • the polarizing plate include a polarizing plate comprising a polarizing film called an “H film” in which iodine is absorbed while stretching and orientation of polyvinyl alcohol is sandwiched between cellulose acetate protective films, or a polarizing plate made of the H film itself.
  • the liquid crystal element of the present disclosure can be effectively applied to various applications, for example, watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, various monitors. It can be applied to various display devices such as liquid crystal televisions and information displays, light control films, retardation films and the like.
  • the content of this indication is not limited to a following example.
  • the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer were measured by the following methods. ⁇ Weight average molecular weight, number average molecular weight and molecular weight distribution> Mw and Mn were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions. The molecular weight distribution (Mw / Mn) was calculated from the obtained Mw and Mn.
  • Imidation ratio (%) (1- (A 1 / (A 2 ⁇ ⁇ ))) ⁇ 100 (1)
  • a 1 is a peak area derived from protons of NH groups appearing near a chemical shift of 10 ppm
  • a 2 is a peak area derived from other protons
  • is a precursor of a polymer (polyamic acid). The number ratio of other protons to one proton of NH group in)
  • the weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC was 30000, and the molecular weight distribution Mw / Mn was 2.
  • the liquid crystal aligning agent (AL-1) prepared above was applied onto a glass substrate using a spinner, pre-baked on a hot plate at 50 ° C. for 2 minutes, and then the interior was replaced with nitrogen.
  • a coating film having an average film thickness of 0.1 ⁇ m was formed by heating (post-baking) in an oven at 30 ° C. for 30 minutes. This coating film was observed with a microscope having a magnification of 100 times and 10 times to examine the presence or absence of film thickness unevenness and pinholes. Evaluation is “good (A)” when neither film thickness unevenness nor pinhole is observed even when observed with a 100 ⁇ microscope, and at least one of film thickness unevenness and pinhole is observed with a 100 ⁇ microscope.
  • an applicability evaluation at the edge portion was performed.
  • the liquid crystal aligning agent (AL-1) prepared above was applied onto a transparent electrode surface on a glass substrate with a transparent electrode made of an ITO film using a liquid crystal alignment film coating printer, and dried as described above. .
  • liquid crystal aligning agent (AL-1) prepared above was applied to the transparent electrode surface of a glass substrate with a transparent electrode made of an ITO film using a spinner, and a hot plate at 50 ° C. For 2 minutes. Then, it heated at 200 degreeC for 30 minute (s) in the oven which substituted nitrogen inside, and formed the coating film with a film thickness of 0.1 micrometer. Next, the surface of the coating film was irradiated with polarized ultraviolet rays of 1,000 J / m 2 containing a 313 nm emission line from a direction inclined by 40 ° from the substrate normal using a Hg—Xe lamp and a Grand Taylor prism. Was granted.
  • the same operation was repeated to prepare a pair (two) of substrates having a liquid crystal alignment film.
  • an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 3.5 ⁇ m was applied to the outer periphery of the surface having one liquid crystal alignment film of the above substrates by screen printing, the liquid crystal alignment film surfaces of the pair of substrates are made to face each other.
  • the adhesive was pressure-bonded so that the projection direction of the optical axis of the ultraviolet ray of each substrate onto the substrate surface was antiparallel, and the adhesive was thermally cured at 150 ° C. for 1 hour.
  • a negative liquid crystal (MLC-6608, manufactured by Merck & Co., Inc.) was filled into the gap between the substrates from the liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an epoxy adhesive. Furthermore, in order to remove the flow alignment at the time of liquid crystal injection, this was heated at 130 ° C. and then gradually cooled to room temperature. Next, the polarizing plates are bonded to both outer surfaces of the substrate so that the polarization directions thereof are orthogonal to each other and form an angle of 45 ° with the projection direction of the optical axis of the liquid crystal alignment film onto the substrate surface. Thus, a liquid crystal display element was manufactured.
  • MLC-6608 manufactured by Merck & Co., Inc.
  • VHR voltage holding ratio
  • Examples 2 to 10, 12 to 23, and Comparative Examples 1, 2, and 4 Except having changed the composition as shown in Table 3 below, preparation was carried out at the same solid content concentration as in Example 1 to obtain liquid crystal aligning agents. Further, using each liquid crystal aligning agent, the evaluation of the transparency and the coating property of the liquid crystal aligning agent are performed in the same manner as in Example 1, and a light vertical liquid crystal display element is manufactured in the same manner as in Example 1. Various evaluations were performed. The results are shown in Table 4 below. In Table 4 below, the observation results of film thickness unevenness and pinholes are shown in the “applicability” column, and the observation results of edge portions are shown in the “edge applicability” column.
  • a liquid crystal aligning agent (AL-11) was prepared by filtering this solution through a filter having a pore diameter of 1 ⁇ m.
  • liquid crystal aligning agent (AL-11) prepared above is applied onto a transparent electrode surface of a glass substrate with a transparent electrode made of an ITO film using a spinner, and a hot plate at 50 ° C. For 2 minutes. Then, it heated at 200 degreeC for 30 minute (s) in the oven which substituted nitrogen inside, and formed the coating film with a film thickness of 0.1 micrometer. Next, the surface of the coating film was irradiated with polarized ultraviolet light 1,000 J / m 2 containing a 313 nm emission line from a direction inclined by 90 ° from the substrate normal line using a Hg—Xe lamp and a Grand Taylor prism, and polarized ultraviolet light.
  • liquid crystal MLC-7028-100, manufactured by Merck & Co., Inc.
  • MLC-7028-100 positive liquid crystal
  • this was heated at 130 ° C. and then gradually cooled to room temperature.
  • the polarizing plates are bonded to both outer surfaces of the substrate so that the polarization directions thereof are orthogonal to each other and form an angle of 90 ° with the projection direction of the optical axis of the liquid crystal alignment film onto the substrate surface.
  • a liquid crystal display element was manufactured.
  • a liquid crystal aligning agent (BL-3) was obtained in the same manner as in Example 11 except that the formulation was changed as shown in Table 3 below.
  • the liquid crystal aligning agent (BL-3) was used to evaluate the transparency and the coating property of the liquid crystal aligning agent in the same manner as in Example 1, and the optical horizontal liquid crystal display element in the same manner as in Example 11.
  • Various evaluations were made. The results are shown in Table 4 below.
  • the numerical values in the polymer column indicate the blending ratio (mass of each polymer with respect to 100 parts by mass of the polymer (B) used in the preparation of the liquid crystal aligning agent for Examples 1 to 23 and Comparative Examples 3 and 4. Part).
  • the blending ratio (parts by mass) of the polymer (PAA-8) to 100 parts by mass of the polymer (PAA-2) used for the preparation of the liquid crystal aligning agent was shown.
  • the polymer (A) was used as the polymer component.
  • Abbreviations of solvents in Table 3 have the following meanings.
  • PGME propylene glycol monomethyl ether
  • EDM diethylene glycol methyl ethyl ether
  • CPN cyclopentanone
  • MB 3-methoxy-1-butanol
  • PCS ethylene glycol monopropyl ether
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • BC butyl cellosolve
  • THF tetrahydrofuran
  • Comparative Example 1 using only polyamic acid as the polymer component, when a low boiling point solvent is used, the liquid crystal aligning agent becomes clouded, and coatability (including edge coatability), liquid crystal alignability, and liquid crystal alignability. All the evaluations of the voltage holding ratio were “C”. Further, in Comparative Example 2 using only the polymer (A) as the polymer component, compared with Example 3 having the same solvent composition, the coating unevenness is large, the edge coating property is inferior, and the voltage holding ratio is low. It was low.
  • the comparative example 3 containing a methacrylic polymer and a polyamic acid as a polymer component and the comparative example 4 containing a maleimide polymer and a polyamic acid were inferior to the examples in edge coating properties. From the above results, it was found that according to the liquid crystal aligning agent obtained by blending the (A) polymer and the (B) polymer, a liquid crystal alignment film excellent in coating property, liquid crystal alignment property and voltage holding ratio can be formed.

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Abstract

(A)重合体と、(B)重合体と、を含有する液晶配向剤。(A):式(1)で表される構造単位及び式(2)で表される構造単位よりなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位U1と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する構造単位U2と、を有する重合体。(B):ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体。式中、Rは炭素数1以上の1価の有機基であり、Rは炭素数1以上の1価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上の1価の有機基である。

Description

液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子 関連出願の相互参照
 本出願は、2016年10月20日に出願された日本出願番号2016-206306号、及び2017年5月1日に出願された日本出願番号2017-091427号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子に関する。
 液晶素子としては、TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型などに代表される、正の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いる水平配向モードの液晶素子や、負の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いる垂直(ホメオトロピック)配向モードのVA(Vertical Alignment)型の液晶素子など、各種液晶素子が知られている。これら液晶素子は、液晶分子を一定の方向に配向させる機能を有する液晶配向膜を具備している。
 一般に、液晶配向膜は、重合体成分が有機溶媒に溶解されてなる液晶配向剤を基板に塗布し、加熱することにより形成される。液晶配向剤の重合体成分としては、機械的強度や液晶配向性、液晶との親和性に優れていることから、ポリアミック酸や可溶性ポリイミドが一般に使用されている。
 液晶配向剤によって形成された高分子薄膜に液晶配向能を付与する方法として、ラビング法に代わる技術として光配向法が提案されている。光配向法は、基板上に形成した感放射線性の有機薄膜に対し、偏光又は非偏光の放射線を照射することによって膜に異方性を与え、これにより液晶の配向を制御する方法である。この方法によれば、従来のラビング法に比べて、工程内での埃や静電気の発生を抑制することができ、表示不良の発生や歩留まりの低下を抑制することが可能である。また、基板上に形成された有機薄膜に対して、液晶配向能を均一に付与できるといったメリットもある。
 光配向法によって液晶配向膜を形成するための液晶配向剤としては、従来、種々の重合体組成物が提案されている。その一つとして、例えば、ポリアミック酸や可溶性ポリイミドとは異なる主骨格からなる重合体を用いた光配向用の液晶配向剤がある(例えば、特許文献1や特許文献2参照)。特許文献1には、ポリ(マレイミド)、ポリ(マレイミド-スチレン)を主鎖とし、側鎖に感光性基が導入された第1高分子と、側鎖に長鎖アルキル基を有する第2高分子とを含む光配向性組成物が開示されている。また、特許文献2には、スチレン骨格を主鎖とし桂皮酸構造を側鎖に有する構造単位と、マレイミド骨格を主鎖とし桂皮酸構造を側鎖に有する構造単位とを有する共重合体を含む液晶配向剤が開示されている。
特許第2962473号公報 特許第3612308号公報
 液晶配向膜を形成する際に高温での加熱が必要になると、基板の材料が制約され、例えば液晶素子の基板としてフィルム基材を適用することが制限されることがある。また、カラー液晶表示素子において、カラーフィルタ用の着色剤として用いられる染料は熱に比較的弱く、膜形成時の加熱を高温で行う必要がある場合には、染料の使用が制限されることがある。こうした問題に対し近年では、液晶配向剤の溶剤成分として低沸点溶剤を使用することが求められることがある。しかしながら、液晶配向剤の重合体成分に対する溶解性が十分に高く沸点が十分に低い溶剤は限られているのが実情である。また、重合体成分が溶剤に均一に溶解されないと、基板上に形成した液晶配向膜に塗布ムラ(膜厚ムラ)やピンホールが生じたり、塗布領域の端部において直線性を確保できなかったり平坦面とならなかったりすることが懸念される。この場合、製品歩留まりが低下したり、液晶配向性や電気特性等の表示性能に影響が及んだりするおそれがある。
 そこで、液晶配向剤の重合体成分としては、低沸点溶剤に対しても高溶解性を示すことにより液晶配向剤とした場合に基板に対して良好な塗布性を示し、かつ液晶配向性及び電気特性に優れた新たな材料が求められている。特に近年では、大画面で高精細な液晶テレビが主体となり、またスマートフォンやタブレットPC等といった小型の表示端末の普及が進み、液晶パネルに対する高品質化の要求は更に高まりつつある。そのため、優れた表示品位を確保することが重要である。
 本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、基板に対する塗布性が良好であり、かつ液晶配向性及び電圧保持率に優れた液晶素子を得ることができる液晶配向剤を提供することにある。
 本開示によれば、以下の手段が提供される。
[1] 下記の(A)重合体と、(B)重合体と、を含有する、液晶配向剤。
 (A)下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位よりなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位U1と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する構造単位U2と、を有する重合体。
 (B)ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(1)中、Rは、炭素数1以上の1価の有機基である。式(2)中、Rは、炭素数1以上の1価の有機基であり、Rは、水素原子又は炭素数1以上の1価の有機基である。)
[2] 上記[1]の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
[3] 上記[2]の液晶配向膜を具備する液晶素子。
 (A)重合体と(B)重合体とを含有する液晶配向剤によれば、液晶配向性及び電圧保持率に優れた液晶素子を得ることができる。また、当該液晶配向剤は基板に対する塗布性に優れており、よって製品歩留まりの低下を抑制することができる。特に、溶剤成分として低沸点溶剤を用いた場合にも、基板に対する塗布性(膜厚ムラやピンホールの抑制、塗布領域の端部の直線性や平坦性の確保)に優れ、かつ液晶配向性及び電気特性のいずれも良好な液晶素子を得ることができ好適である。
≪液晶配向剤≫
 本開示の液晶配向剤は、下記の(A)重合体と、(B)重合体と、を含有する。以下に、本開示の液晶配向剤に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。
<(A)重合体>
 (A)重合体は、上記式(1)で表される構造単位及び上記式(2)で表される構造単位よりなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位U1と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する構造単位U2と、を有する。
(構造単位U1)
 構造単位U1は、マレイミド基を有する化合物(以下「マレイミド系化合物」ともいう。)又はマレイン酸無水物に由来する構造単位である。ただし、構造単位U1がマレイン酸無水物に由来する構造単位である場合、マレイン酸無水物に由来する構造単位を重合体に導入し、その後アミノ基含有化合物と反応させることにより、構造単位U1を有する重合体が得られる。なお、本明細書において「マレイミド基」は、マレイミド中の窒素原子に結合する水素原子を取り除いた基(下記式(z-1-1)で表される基)のほか、マレイミドの開環体に由来する構造からなる基(下記式(z-4-1)で表される基)を含む意味である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、Rは、水素原子又は炭素数1以上の1価の有機基である。「*」は結合手であることを示す。式(z-4-1)中の破線は異性体構造が任意であることを表す。)
 上記式(1)及び式(2)において、R、R及びRの1価の有機基としては、例えば炭素数1~30の1価の炭化水素基、当該炭化水素基の少なくとも1個のメチレン基が-O-、-CO-、-COO-又は-NR16-(ただし、R16は水素原子又は1価の炭化水素基。)で置換された基(以下「基α」ともいう。)、炭素数1~30の1価の炭化水素基又は基αの少なくとも1個の水素原子がフッ素原子又はシアノ基で置換された基、光配向性基を有する1価の基、架橋性基を有する基などが挙げられる。
 ここで、本明細書において「炭化水素基」は、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。
 (A)重合体中における構造単位U1の含有割合は、(A)重合体を構成するモノマーに由来する構造単位の全量に対して、2~90モル%であることが好ましく、5~85モル%であることがより好ましく、10~80モル%であることがさらに好ましい。
(構造単位U2)
 構造単位U2は、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体を重合モノマーの一部に用いることにより(A)重合体中に導入される。スチレン系単量体は、置換又は無置換のスチレンのベンゼン環から少なくとも1個の水素原子を取り除いた基を有する化合物であり、下記式(z-5-1)で表される基を有することが好ましい。(メタ)アクリル系単量体が有する(メタ)アクリロイル基は、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」を含む意味である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、「*」は結合手であることを示す。)
 構造単位U2がスチレン系単量体に由来する構造単位の場合には、(A)重合体としてスチレン-マレイミド系共重合体が得られ、構造単位U2が(メタ)アクリル系単量体に由来する構造単位の場合には、(A)重合体として(メタ)アクリル-マレイミド系共重合体が得られる。また、構造単位U2がスチレン系単量体に由来する構造単位と(メタ)アクリル系単量体に由来する構造単位とからなる場合には、(A)重合体として、スチレン-(メタ)アクリル-マレイミド系共重合体が得られる。(A)重合体としては、これらのうち、基板に対する塗布性により優れ、かつ電圧保持率がより改善された液晶素子を得ることができる点で、スチレン-マレイミド系重合体が好ましい。
 (A)重合体中における構造単位U2の含有割合は、(A)重合体を構成するモノマーに由来する構造単位の全量に対して、2~90モル%であることが好ましく、5~85モル%であることがより好ましく、10~80モル%であることがさらに好ましい。
 (A)重合体は、構造単位U1及び構造単位U2とは異なる構造単位(以下、「その他の構造単位」ともいう。)をさらに有していてもよい。その他の構造単位としては特に限定されないが、例えば共役ジエン化合物に由来する構造単位等が挙げられる。なお、(A)重合体は、その他の単量体に由来する構造単位を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。(A)重合体中におけるその他の構造単位の含有割合は、(A)重合体を構成するモノマーに由来する構造単位の全量に対して、10モル%以下とすることが好ましく、5モル%以下とすることがより好ましい。
 (A)重合体は、本開示の効果を十分に得るために、以下に示す(x1)~(x3)の機能性基のうち少なくともいずれかを側鎖に有していることが好ましい。これらの中でも、(A)重合体は、少なくとも(x1)を有していることが好ましく、(x1)~(x3)の全てを有していることが特に好ましい。
 (x1)光配向性基
 (x2)オキセタニル基及びオキシラニル基の少なくとも一方の官能基
 (x3)加熱によりオキセタニル基及びオキシラニル基の少なくとも一方と反応する官能基(以下、「反応性官能基」ともいう。)
なお、各機能性基は、構造単位U1、構造単位U2及びその他の構造単位のうちいずれの構造単位中に含まれていてもよい。また、各機能性基は、構造単位U1、構造単位U2及びその他の構造単位のうちの1種の構造単位中にのみ含まれていてもよく、2種以上の構造単位中に含まれていてもよい。以下、各機能性基について詳しく説明する。
(x1)光配向性基
 (A)重合体が光配向性基を有する場合、当該光配向性基は、光照射による光異性化反応、光二量化反応、光フリース転位反応又は光分解反応によって膜に異方性を付与する官能基であることが好ましい。
 (A)重合体が有する光配向性基の具体例としては、例えば、アゾベンゼン又はその誘導体を基本骨格として含むアゾベンゼン含有基、桂皮酸又はその誘導体(桂皮酸構造)を基本骨格として含む桂皮酸構造含有基、カルコン又はその誘導体を基本骨格として含むカルコン含有基、ベンゾフェノン又はその誘導体を基本骨格として含むベンゾフェノン含有基、クマリン又はその誘導体を基本骨格として含むクマリン含有基、シクロブタン又はその誘導体を基本骨格として含むシクロブタン含有構造等が挙げられる。光に対する感度が高い点や、重合体側鎖に導入しやすい点で、光配向性基は、中でも、桂皮酸構造含有基であることが好ましく、具体的には、下記式(6)で表される桂皮酸構造を基本骨格として含む基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(6)中、Rは、フッ素原子若しくはシアノ基を有していてもよい炭素数1~10のアルキル基、フッ素原子若しくはシアノ基を有していてもよい炭素数1~10のアルコキシ基、フッ素原子、又はシアノ基である。aは0~4の整数である。aが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。「*」は結合手を示す。)
 上記式(6)で表される構造において、2つの結合手「*」の一方は、下記式(4)で表される基に結合していることが好ましい。この場合、得られる液晶素子の液晶配向性をより高めることができ好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式(4)中、R11は、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基又はシクロヘキシレン基であり、環部分に、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、少なくとも1個の水素原子がフッ素原子若しくはシアノ基で置換された炭素数1~10のアルキル基、少なくとも1個の水素原子がフッ素原子若しくはシアノ基で置換された炭素数1~10のアルコキシ基、フッ素原子、又はシアノ基を有していてもよい。R12は、式(6)中のフェニル基に結合している場合には、単結合、炭素数1~3のアルカンジイル基、酸素原子、硫黄原子、-CH=CH-、-NH-、-COO-又は-OCO-であり、式(6)中のカルボニル基に結合している場合には、単結合、炭素数1~3のアルカンジイル基、酸素原子、硫黄原子又は-NH-である。「*」は結合手を示す。)
 光配向性基は、得られる液晶素子の電気特性の改善効果を十分に得る観点で、構造単位U1が光配向性基を有していることが好ましい。光配向性基の含有割合は、(A)重合体が有する構造単位U1、構造単位U2及びその他の構造単位の合計量に対して、1~70モル%であることが好ましく、3~60モル%であることがより好ましい。
(x2)オキセタニル基及びオキシラニル基
 (A)重合体は、配向膜形成時の焼成温度を低くした場合にも高い液晶配向性を発現する液晶配向膜を得ることができる点で、オキセタニル基及びオキシラニル基の少なくとも一方(以下、単に「エポキシ基」ともいう。)を有していることが好ましい。エポキシ基は、反応性が高い点でオキシラニル基が好ましい。
 エポキシ基は、エポキシ基の導入量を調整しやすい点、及びモノマーの選択の自由度が高い点で、構造単位U2が有していることが好ましい。エポキシ基の含有割合は、(A)重合体が有する構造単位U1、構造単位U2及びその他の構造単位の合計量に対して、1~70モル%であることが好ましく、5~60モル%であることがより好ましい。
(x3)反応性官能基
 液晶配向性の改善効果(特に、低温焼成とした場合の液晶配向性の改善効果)を十分に得る観点から、(A)重合体は、(x2)エポキシ基と共に反応性官能基をさらに有していることが好ましい。反応性官能基としては、例えばカルボキシル基、水酸基、イソシアネート基及びアミノ基、並びにこれら各基が保護基で保護された基、アルコキシメチル基等が挙げられる。反応性官能基は、保存安定性が良好であり、かつ加熱によるオキセタン環及びオキシラン環との反応性が高い点で、中でも、カルボキシル基及び保護されたカルボキシル基(以下、「保護カルボキシル基」ともいう。)よりなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
 保護カルボキシル基は、熱によって脱離してカルボキシル基を生成するものであれば特に限定されない。保護カルボキシル基の好ましい具体例としては、下記式(3)で表される構造、カルボン酸のアセタールエステル構造、カルボン酸のケタールエステル構造等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式(3)中、R31,R32及びR33は、それぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基若しくは炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又は、R31とR32とが相互に結合してR31及びR32が結合している炭素原子とともに炭素数4~20の2価の脂環式炭化水素基又は環状エーテル基を形成し、かつR33が炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基又は炭素数6~20のアリール基である。「*」は結合手であることを示す。)
 反応性官能基は、基板に対する塗布性の改善効果を保持しつつ十分な量の反応性官能基を導入できる点で、構造単位U1が有していることが好ましく、モノマーの選択の自由度が高い点及び反応性官能基の導入量を調整しやすい点で、構造単位U2が有していることが好ましい。反応性官能基の含有割合は、(A)重合体が有する構造単位U1、構造単位U2及びその他の構造単位の合計量に対して、1~90モル%であることが好ましく、5~90モル%であることがより好ましい。
(重合体の合成)
 (A)重合体を合成する方法は特に限定されず、有機化学の定法を適宜組み合わせることによって行うことができる。(A)重合体として光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基を有する重合体を得る場合、以下の方法1や方法2、方法3などが挙げられる。
 (方法1);マレイミド系化合物と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種と、を含み、かつ、光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基を同一又は異なる分子中に有する重合モノマーを重合する方法。
 (方法2);マレイミド系化合物と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種と、を含み、かつ、エポキシ基及び反応性官能基を同一又は異なる分子中に有する重合モノマーを重合することにより、前駆体である共重合体を得た後、次いで、得られた前駆体と、光配向性基を有する反応性化合物と、を反応させて光配向性基を共重合体に導入する方法。
 (方法3);マレイン酸無水物と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種と、を含み、かつ、エポキシ基及び反応性官能基を同一又は異なる分子中に有する重合モノマーを重合することにより、前駆体として、マレイン酸無水物に由来する構造単位と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する構造単位と、を有する共重合体を得た後、次いで、得られた前駆体と、光配向性基を有するアミノ基含有化合物と、を反応させる方法(下記式(7)のスキーム参照)。
 これらのうち、光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基の重合体側鎖への導入効率が高く、しかも簡便である点で、方法1を用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式(7)中、R10は、光配向性基を有する1価の有機基である。)
 方法1では、マレイミド系化合物によって(A)重合体中に構造単位U1が導入され、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体の少なくとも一方によって(A)重合体中に構造単位U2が導入される。より具体的には、マレイミド系化合物として、下記式(1A)で表される化合物及び下記式(2A)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種を用い、これらの一種又は二種以上と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種と、を含む単量体群を重合することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式(1A)中のRは上記式(1)と同義であり、式(2A)中のR及びRは上記式(2)と同義である。式(2A)中の波線は異性体構造が任意であることを表す。)
 方法1により、(A)重合体として光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基を有する重合体を得る場合、光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基の導入効率が高い点で、重合モノマーは、光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基をそれぞれ異なる化合物が有することが好ましい。すなわち、重合モノマーとして、エポキシ基を有する単量体(m1)、反応性官能基を有する単量体(m2)、及び光配向性基を有する単量体(m3)を用いて重合することが好ましい。
 エポキシ基を有する単量体(m1)の具体例としては、マレイミド系単量体として、例えばN-(4-グリシジルオキシフェニル)マレイミド、N-グリシジルマレイミド等を、
スチレン系単量体として、例えば3-(グリシジルオキシメチル)スチレン、4-(グリシジルオキシメチル)スチレン、4-グリシジル-α-メチルスチレン等を、
(メタ)アクリル系単量体として、例えば(メタ)アクリル酸グリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、α-n-プロピルアクリル酸グリシジル、α-n-ブチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシブチル、α-エチルアクリル酸3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸6,7-エポキシヘプチル、α-エチルアクリル酸6,7-エポキシヘプチル、アクリル酸4-ヒドロキシブチルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル等を、
それぞれ挙げることができる。なお、単量体(m1)としては、これらの1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 反応性官能基を有する単量体(m2)の具体例としては、マレイミド系化合物として、例えば3-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸、4-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸、4-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸メチル等を、
スチレン系単量体として、例えば3-ビニル安息香酸、4-ビニル安息香酸等を、
(メタ)アクリル系単量体として、例えば(メタ)アクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3-マレイミド安息香酸、3-マレイミドプロピオン酸等のカルボキシル基含有化合物;無水マレイン酸等の不飽和多価カルボン酸無水物;下記式(m2-1)~式(m2-12)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式(m2-1)~式(m2-12)中、R15は水素原子又はメチル基である。)
のそれぞれで表される保護カルボニル基含有化合物等を、
それぞれ挙げることができる。なお、単量体(m2)としては、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 光配向性基を有する単量体(m3)としては、例えば下記式(5)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(5)中、Zは、重合性不飽和結合を有する1価の有機基である。R及びaは上記式(6)と同義であり、R11及びR12は上記式(4)と同義である。)
で表される化合物が挙げられる。
 上記式(5)のZは、下記式(z-1)~式(z-5)のいずれかであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、Lは2価の連結基である。R13は、水素原子又はメチル基である。R14は、水素原子又は炭素数1以上の1価の有機基である。「*」は結合手を示す。式(z-4)中の波線は異性体構造が任意であることを表す。)
 上記式(z-1)~式(z-5)において、Lの2価の連結基は、炭素数1~20の2価の炭化水素基、又は当該炭化水素基の少なくとも1個のメチレン基が-O-、-CO-、-COO-で置換された基であることが好ましい。Lの炭化水素基として具体的には、例えば2価の鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられる。
 R14の1価の有機基としては、上記式(2)におけるRの1価の有機基の説明が適用される。R14は、塗布性の改善効果が高い点で、水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。
 上記式(5)のZは、電気特性及び液晶配向性により優れた液晶素子を得ることができる点で、上記式(z-1)又は式(z-4)で表される基であることがより好ましい。
 光配向性基を有する単量体(m3)の具体例としては、マレイミド系化合物として、例えば下記式(m3-1)~式(m3-5)、(m3-11)~(m3-13)のそれぞれで表される化合物等を、
スチレン系単量体として、例えば下記式(m3-9)で表される化合物等を、
(メタ)アクリル系単量体として、例えば下記式(m3-6)~式(m3-8)、(m3-10)のそれぞれで表される化合物等を、挙げることができる。単量体(m3)としては、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。なお、下記式(m3-4)及び式(m3-5)の異性体構造は任意であり、トランス体及びシス体を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 なお、光配向性基を有する単量体(m3)としては、フッ素原子を有する単量体(m3-f1)と、フッ素原子を有さない単量体(m3-n1)とを用いてもよい。
 (A)重合体の合成に際し、エポキシ基を有する単量体(m1)の使用割合は、(A)重合体の合成に使用する単量体の全量に対して、1~70モル%とすることが好ましく、5~60モル%とすることがより好ましく、10~55モル%とすることが更に好ましい。
 また、反応性官能基を有する単量体(m2)の使用割合は、(A)重合体の合成に使用する単量体の全量に対して、1~90モル%とすることが好ましく、5~90モル%とすることがより好ましく、10~80モル%とすることが更に好ましい。
 光配向性基を有する単量体(m3)の含有割合は、(A)重合体の合成に使用する単量体の全量に対して、1~70モル%とすることが好ましく、3~60モル%とすることがより好ましく、5~60モル%とすることが更に好ましい。
 上記重合に際しては、光配向性基、エポキシ基及び反応性官能基のいずれも有さない単量体(以下、「その他の単量体」ともいう。)を併用してもよい。その他の単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸シクロアルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル等の(メタ)アクリル系化合物;スチレン、メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン等の共役ジエン化合物;N-メチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド等のマレイミド系化合物、等が挙げられる。なお、その他の単量体は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。その他の単量体の使用割合は、(A)重合体の合成に使用する単量体の全量に対して、30モル%以下とすることが好ましく、20モル%以下とすることがより好ましい。
 上記重合において、マレイミド系化合物の使用割合は、(A)重合体の重合に使用する単量体の全量に対して、2~90モル%とすることが好ましい。2モル%未満とすると、得られる重合体につき、溶剤に対する溶解性と基板に対する塗布性の改善効果が得られにくく、一方、90モル%を超えると、得られる液晶素子につき、液晶配向性及び電圧保持率が低くなりすぎる傾向がある。マレイミド系化合物の使用割合は、(A)重合体の重合に使用する単量体の全量に対して、より好ましくは5~85モル%であり、さらに好ましくは10~80モル%である。
 スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体の使用割合(2種以上使用する場合はその合計量)は、液晶素子の液晶配向性及び電気特性を十分に確保する観点から、(A)重合体の重合に使用する単量体の全量に対して、2~90モル%とすることが好ましく、5~85モル%とすることがより好ましく、10~80モル%がさらに好ましい。
 上記重合反応は、好ましくは重合開始剤の存在下、有機溶媒中で行われる。使用する重合開始剤としては、例えば2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が好ましい。重合開始剤の使用割合は、反応に使用する全モノマー100質量部に対して、0.01~30質量部とすることが好ましい。使用する有機溶媒としては、例えばアルコール、エーテル、ケトン、アミド、エステル、炭化水素化合物等が挙げられる。
 上記重合反応において、反応温度は30℃~120℃とすることが好ましく、反応時間は1~36時間とすることが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、反応に使用するモノマーの合計量(b)が、反応溶液の全体量(a+b)に対して、0.1~60質量%になるような量にすることが好ましい。重合体を溶解してなる反応溶液は、例えば、反応溶液を大量の貧溶媒中に注いで得られる析出物を減圧下乾燥する方法、反応溶液をエバポレーターで減圧留去する方法等の公知の単離方法を用いて、反応溶液中に含まれる(A)重合体を単離したうえで液晶配向剤の調製に供するとよい。
 (A)重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~300,000であり、より好ましくは2,000~100,000である。Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは10以下であり、より好ましくは8以下である。なお、液晶配向剤の調製に使用する(A)重合体は、1種のみでもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
 液晶配向剤中における(A)重合体の含有割合は、基板に対する塗布性を十分に高くし、かつ液晶素子の液晶配向性及び電圧保持率を良好にする観点から、液晶配向剤に含まれる全重合体に対して、0.1質量%以上とすることが好ましく、0.5質量%以上とすることがより好ましく、1質量%以上とすることがさらに好ましい。また、(A)重合体の含有割合の上限値は特に制限されないが、液晶配向剤に含まれる全重合体に対して、90質量%以下とすることが好ましく、70質量%以下とすることがより好ましく、50質量%以下とすることがさらに好ましい。
<(B)重合体>
 (B)重合体は、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種である。(B)重合体は、従来公知の方法に従って合成することができる。例えば、ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得ることができる。なお、本明細書において「テトラカルボン酸誘導体」は、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物を含む意味である。
 重合に使用するテトラカルボン酸二無水物としては、特に限定されず、種々のテトラカルボン酸二無水物を使用することができる。それらの具体例としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物;1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、2,4,6,8-テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン-2:4,6:8-二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等の脂環式テトラカルボン酸二無水物;ピロメリット酸二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、p-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3-プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)等の芳香族テトラカルボン酸二無水物、等を挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。なお、テトラカルボン酸二無水物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 重合に使用するテトラカルボン酸二無水物は、(B)重合体の溶剤に対する溶解性をより良好にして塗布性を改善するとともに、(A)重合体との相分離性を制御する点で、脂環式テトラカルボン酸二無水物を含むことが好ましく、シクロブタン環、シクロペンタン環又はシクロヘキサン環を有するテトラカルボン酸二無水物を含むことがより好ましい。脂環式テトラカルボン酸二無水物の使用割合は、重合に使用するテトラカルボン酸二無水物の全量に対して、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、20モル%以上であることがさらに好ましい。なお、反応に際して脂環式テトラカルボン酸二無水物を用いることにより、(B)重合体として、脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位を有するポリアミック酸を得ることができる。
 上記重合に使用するジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン;p-シクロヘキサンジアミン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等の脂環式ジアミン;ヘキサデカノキシジアミノベンゼン、コレスタニルオキシジアミノベンゼン、ジアミノ安息香酸コレスタニル、ジアミノ安息香酸コレステリル、ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6-ビス(4-アミノフェノキシ)コレスタン、1,1-ビス(4-((アミノフェニル)メチル)フェニル)-4-ブチルシクロヘキサン、2,5-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン、下記式(2-1)~式(2-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
のそれぞれで表される化合物等の側鎖型の芳香族ジアミン;p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、ビス(4-アミノフェニル)アミン、N,N-ビス(4-アミノフェニル)メチルアミン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-ベンジジン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-(フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4-(4-アミノフェノキシカルボニル)-1-(4-アミノフェニル)ピペリジン、4,4’-[4,4’-プロパン-1,3-ジイルビス(ピペリジン-1,4-ジイル)]ジアニリン等の非側鎖型の芳香族ジアミン;1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等のジアミノオルガノシロキサン、等を挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。なお、ジアミンは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 合成に使用するジアミンは、(B)重合体の溶剤に対する溶解性をより良好にして塗布性を改善するとともに、(A)重合体との相分離性を制御する点で、カルボキシル基を有するジアミン化合物(以下、「カルボキシル基含有ジアミン」ともいう。)を含んでいることが好ましい。
 カルボキシル基含有ジアミンは、分子内に少なくとも1個のカルボキシル基及び2個のアミノ基を有していればよく、その余の構造は特に限定されない。カルボキシル基含有ジアミンの具体例としては、例えば3,5-ジアミノ安息香酸、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、4,4’-ジアミノビフェニル-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3-カルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3-カルボン酸などのモノカルボン酸;
4,4’-ジアミノビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、3,3’-ジアミノビフェニル-2,4’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエタン-3,3’-ジカルボン酸、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル-3,3’-ジカルボン酸などのジカルボン酸;などを挙げることができる。
 ポリアミック酸の合成に際し、カルボキシル基含有ジアミンの使用割合は、合成に使用するジアミンの全体量に対して1モル%以上とすることが好ましく、5モル%以上とすることがより好ましく、10モル%以上とすることがさらに好ましい。また、当該使用割合の上限値は特に制限しないが、電圧保持率の低下を抑制する観点から、合成に使用するジアミンの全体量に対して、90モル%以下とすることが好ましく、80モル%以下とすることがより好ましい。なお、カルボキシル基含有ジアミンは、1種を単独で又は2種以上を適宜選択して使用することができる。
(ポリアミック酸の合成)
 ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は-20℃~150℃が好ましく、反応時間は0.1~24時間が好ましい。反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等が挙げられる。有機溶媒の使用量は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の合計量が、反応溶液の全量に対して、0.1~50質量%になる量とすることが好ましい。
 (B)重合体がポリアミック酸エステルの場合、当該ポリアミック酸エステルは、例えば、上記で得られたポリアミック酸と、エステル化剤(例えばメタノールやエタノール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール等)とを反応させる方法、テトラカルボン酸ジエステルとジアミン化合物とを適当な脱水触媒の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを適当な塩基の存在下で反応させる方法、等により得ることができる。反応に使用するテトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、(B)重合体の溶剤に対する溶解性を良好にする点、及び(A)重合体との相分離性を制御する点で、脂環式テトラカルボン酸誘導体を含んでいることが好ましい。また、反応に使用するジアミンは、カルボキシル基含有ジアミンを含んでいることが好ましい。
 (B)重合体がポリイミドの場合、当該ポリイミドは、例えば、上記で得られたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。ポリイミドは、そのイミド化率が20~95%であることが好ましく、30~90%であることがより好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。
 (B)重合体につき、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは2,000~300,000である。分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは7以下であり、より好ましくは5以下である。なお、液晶配向剤に含有させる(B)重合体は、1種のみでもよく、又は2種以上を組み合わせてもよい。
 (B)重合体の配合割合は、基板に対する塗布性と液晶配向性と電気特性とをバランス良く発現させる観点から、液晶配向剤の調製に使用する(A)重合体100質量部に対して、100質量部以上とすることが好ましい。(B)重合体の配合割合は、より好ましくは100~2000質量部であり、さらに好ましくは200~1500質量部である。なお、(B)重合体としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<その他の成分>
 本開示の液晶配向剤は、必要に応じて、(A)重合体及び(B)重合体以外のその他の成分を含有していてもよい。
 その他の成分としては、本開示の効果を損なわない限り特に限定されない。その他の成分の具体例としては、(A)重合体及び(B)重合体とは異なる重合体、溶剤、分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する分子量1000以下の低分子化合物(例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、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等)、官能性シラン化合物、多官能(メタ)アクリレート、酸化防止剤、金属キレート化合物、硬化促進剤、界面活性剤、充填剤、分散剤、光増感剤等が挙げられる。その他の成分の配合割合は、本開示の効果を損なわない範囲で、各化合物に応じて適宜選択することができる。
 本開示の液晶配向剤は、重合体成分、及び必要に応じて任意に配合される成分が、好ましくは有機溶媒に溶解された溶液状の組成物として調製される。当該有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等が挙げられる。溶剤成分は、これらの1種でもよく、2種以上の混合溶媒であってもよい。
(特定溶剤)
 本開示の液晶配向剤の溶剤成分としては、下記式(D-1)で表される化合物、下記式(D-2)で表される化合物及び下記式(D-3)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種であって、かつ1気圧での沸点が180℃以下である溶剤(以下、「特定溶剤」ともいう。)を好ましく使用することができる。溶剤成分の少なくとも一部として特定溶剤を用いることにより、膜形成時の加熱を低温(例えば200℃以下)で行った場合にも液晶配向性及び電気特性に優れた液晶素子を得ることができる点で好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式(D-1)中、Rは、炭素数1~4のアルキル基又はCHCO-であり、Rは、炭素数1~4のアルカンジイル基又は-(CHCHO)n-CHCH-(ただし、nは1~4の整数)であり、Rは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(D-2)中、Rは、炭素数1~3のアルカンジイル基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式(D-3)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素数4~8のアルキル基である。)
 特定溶剤の具体例としては、上記式(D-1)で表される化合物として、例えば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メチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、3-メトキシ-1-ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を;
上記式(D-2)で表される化合物として、例えばシクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンを;
上記式(D-3)で表される化合物として、例えばジイソブチルケトン等を、それぞれ挙げることができる。なお、特定溶剤としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 液晶配向剤の溶剤成分は、特定溶剤のみからなるものであってもよいが、特定溶剤以外のその他の溶剤と特定溶剤との混合溶媒であってもよい。その他の溶剤としては、例えばN-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,2-ジメチル-2-イミダゾリジノン、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタム、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の高極性溶剤;のほか、
4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ-ト、エチルエトキシプロピオネ-ト、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、シクロヘキサン、オクタノール、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
 なお、上記その他の溶剤のうち、高極性溶剤は、溶解性及びレベリング性の更なる向上を目的として使用することができ、アミド構造を含まない炭化水素系の溶剤は、プラスチック基材への適用や低温焼成を可能にする目的で使用することができる。
 液晶配向剤中に含まれる溶剤成分につき、特定溶剤の含有割合は、液晶配向剤中に含まれる溶剤の全体量に対して、20質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。(A)重合体と(B)重合体とのブレントである液晶配向剤は、液晶配向剤中の溶剤成分を特定溶剤のみとした場合にも、液晶配向性及び電気特性に優れた液晶素子が得られる点で好適である。
 重合体成分につき、(A)重合体と(B)重合体とのブレンドとした液晶配向剤は、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を実質的に含んでいない場合にも、液晶配向性及び電気特性に優れた液晶素子が得られる点で好適である。なお、本明細書において「NMPを実質的に含んでいない」とは、NMPの含有割合が、液晶配向剤に含まれる溶剤の全体量に対して、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下であることを意味する。
 液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1~10質量%の範囲である。固形分濃度が1質量%未満である場合には、塗膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜が得にくくなる。一方、固形分濃度が10質量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜が得にくく、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布性が低下する傾向にある。
≪液晶配向膜及び液晶素子≫
 本開示の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成される。また、本開示の液晶素子は、上記で説明した液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を具備する。液晶素子における液晶の動作モードは特に限定されず、例えばTN型、STN型、VA型(VA-MVA型、VA-PVA型などを含む。)、IPS(In-Plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型、OCB(Optically Compensated Bend)型、PSA型(Polymer Sustained Alignment)など種々のモードに適用することができる。液晶素子は、例えば以下の工程1~工程3を含む方法により製造することができる。工程1は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程2及び工程3は各動作モード共通である。
<工程1:塗膜の形成>
 先ず基板上に液晶配向剤を塗布し、好ましくは塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In-SnO)からなるITO膜などを用いることができる。TN型、STN型又はVA型の液晶素子を製造する場合には、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を用いる。一方、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合には、櫛歯型にパターニングされた電極が設けられている基板と、電極が設けられていない対向基板とを用いる。基板への液晶配向剤の塗布は、電極形成面上に、好ましくはオフセット印刷法、フレキソ印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法により行う。
 液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、プレベーク時間は、好ましくは0.25~10分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて、重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80~250℃であり、より好ましくは80~200℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5~200分である。特に、上記液晶配向剤を用いた場合、上記特定溶剤のような低沸点溶剤に対する溶解性が良好であり、ポストベーク温度を、例えば200℃以下、好ましくは180℃以下、より好ましくは160℃以下にした場合にも、液晶配向性及び電気特性に優れた液晶素子を得ることができる。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmである。
<工程2:配向処理>
 TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合、上記工程1で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理(配向処理)を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向処理としては、基板上に形成した塗膜に光照射を行って塗膜に液晶配向能を付与する光配向処理を用いることが好ましい。一方、垂直配向型の液晶素子を製造する場合には、上記工程1で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、液晶配向能を更に高めるために、該塗膜に対し配向処理を施してもよい。
 光配向のための光照射は、ポストベーク工程後の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程後であってポストベーク工程前の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程及びポストベーク工程の少なくともいずれかにおいて塗膜の加熱中に塗膜に対して照射する方法、等により行うことができる。塗膜に照射する放射線としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。好ましくは、200~400nmの波長の光を含む紫外線である。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線の場合の照射方向は斜め方向とする。
 使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマーレーザー等が挙げられる。放射線の照射量は、好ましくは400~50,000J/mであり、より好ましくは1,000~20,000J/mである。配向能付与のための光照射後において、基板表面を例えば水、有機溶媒(例えば、メタノール、イソプロピルアルコール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル等)又はこれらの混合物を用いて洗浄する処理や、基板を加熱する処理を行ってもよい。
<工程3:液晶セルの構築>
 上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば、液晶配向膜が対向するように間隙を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面とシール剤で囲まれたセルギャップ内に液晶を注入充填し注入孔を封止する方法、ODF方式による方法等が挙げられる。シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂等を用いることができる。液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましい。PSAモードでは、液晶セルの構築後に、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する処理を行う。
 続いて、必要に応じて液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせ、液晶素子とする。偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板が挙げられる。
 本開示の液晶素子は種々の用途に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置や、調光フィルム、位相差フィルム等に適用することができる。
 以下、実施例により具体的に説明するが、本開示の内容は以下の実施例に限定されるものではない。
 以下の例において、重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は以下の方法により測定した。
<重量平均分子量、数平均分子量及び分子量分布>
 ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、下記条件でMw及びMnを測定した。また、分子量分布(Mw/Mn)は、得られたMw及びMnより算出した。
  装置:昭和電工(株)の「GPC-101」
  GPCカラム:(株)島津ジーエルシー製の「GPC-KF-801」、「GPC-KF-802」、「GPC-KF-803」及び「GPC-KF-804」を結合
  移動相:テトラヒドロフラン(THF)
  カラム温度:40℃
  流速:1.0mL/分
  試料濃度:1.0質量%
  試料注入量:100μL
  検出器:示差屈折計
  標準物質:単分散ポリスチレン
<重合体のイミド化率>
 ポリイミドを含有する溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温でH-NMRを測定した。得られたH-NMRスペクトルから、下記数式(1)を用いてイミド化率を求めた。
  イミド化率(%)=(1-(A/(A×α)))×100  …(1)
(数式(1)中、Aは化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、Aはその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
 下記の例で使用した化合物を以下に示す。なお、以下では便宜上、「式(X)で表される化合物」を単に「化合物(X)」と示す場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
<モノマーの合成>
[合成例1-1]
 下記スキーム1に従って化合物(MI-1)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
・化合物(M-1-1)の合成
 攪拌子を入れた2000mL三つ口フラスコに(4-アミノフェニル)メタノール12.3gを取り、テトラヒドロフランを200g加えて氷浴した。そこに、無水こはく酸9.81gとテトラヒドロフラン200gからなる溶液を滴下し、室温で3時間攪拌した。その後、析出してきた黄色固体を濾過により回収した。この黄色固体を真空乾燥することで化合物(M-1-1)を21.0g得た。
・化合物(M-1-2)の合成
 攪拌子を入れた500mL三つ口フラスコに化合物(M-1-1)を17.7g、塩化亜鉛(II)を10.9g、トルエンを250g加え、80℃に加熱撹拌した。そこに、ビス(トリメチルシリル)アミン23.2gとトルエン100gからなる溶液を滴下し、80℃で5時間撹拌した。その後、反応液に酢酸エチル300gを加え1mol/L塩酸で2回、炭酸水素ナトリウム水溶液で1回、飽和食塩水で1回分液洗浄した。その後、有機層をロータリーエバポレータにより、内容量が50gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(M-1-2)を8.13g得た。
・化合物(MI-1)の合成
 攪拌子を入れた100mLナスフラスコに(E)-3-(4-((4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸11.8g、塩化チオニル20g、N,N-ジメチルホルムアミド0.01gを加え,80℃で1時間攪拌した。その後、過剰の塩化チオニルをダイヤフラムポンプで除去し、テトラヒドロフランを100g加え、溶液Aとした。
 新たに、攪拌子を入れた500mL三口フラスコに化合物(M-1-2)を6.09g、テトラヒドロフラン200g、トリエチルアミン12.1gを加え、氷浴した。そこに溶液Aを滴下し、室温で3時間撹拌した。反応液を水800mLで再沈殿し、得られた白色固体を真空乾燥することで化合物(MI-1)を13.7g得た。
[合成例1-2]
 下記スキーム2に従って化合物(MI-2)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
・化合物(M-2-1)の合成
 攪拌子を入れた2000mL三つ口フラスコに4-(4-アミノフェニル)ブタン-1-オール16.5g、テトラヒドロフランを1000g取り、トリエチルアミンを15.1g加え、氷浴した。そこに、二炭酸t-ブチル24.0gとテトラヒドロフラン100gからなる溶液を滴下し、室温で10時間攪拌した後、反応液に酢酸エチル300gを加え、蒸留水200gで4回分液洗浄した。その後、有機層をロータリーエバポレータにより、内容量が100gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(M-2-1)を25.2g得た。
・化合物(M-2-2)の合成
 攪拌子を入れた2000mL三つ口フラスコに化合物(M-2-1)を21.2g、(E)-3-(4-((4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸を31.5g取り、ジクロロメタンを1000g加え、氷浴した。そこに、N,N-ジメチルアミノピリジン1.95g、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩23.0gの順で加え、室温で8時間攪拌した後、蒸留水500gで4回分液洗浄した。その後、有機層をロータリーエバポレータにより、内容量が100gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(M-2-2)を33.2g得た。
・化合物(M-2-3)の合成
 攪拌子を入れた300mLナスフラスコに化合物(M-2-2)を27.3g、トリフルオロ酢酸を28.5g取り、ジクロロメタンを50g加え、室温で1時間攪拌した。その後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液により中和した後、蒸留水50gで4回分液洗浄した。その後、有機層をロータリーエバポレータにより、内容量が50gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(M-2-3)を26.5g得た。
・化合物(MI-2)の合成
 出発物質として化合物(M-2-3)を用いて、化合物(M-1-1)と同様の合成処方により化合物(MI-2)を得た。
[合成例1-3]
・化合物(MI-4)の合成
 攪拌子を入れた100mLナスフラスコに(E)-3-(4-((4-((5-シアノペンチル)オキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸11.4g、塩化チオニル20g、N,N-ジメチルホルムアミド0.01gを加え,80℃で1時間攪拌した。その後、過剰の塩化チオニルをダイヤフラムポンプで除去し、テトラヒドロフランを100g加え、溶液Aとした。
 新たに、攪拌子を入れた500mL三口フラスコに化合物(M-1-2)を6.09g、テトラヒドロフラン200g、トリエチルアミン12.1gを加え、氷浴した。そこに溶液Aを滴下し、室温で3時間撹拌した。反応液を水800mLで再沈殿し、得られた白色固体を真空乾燥することで化合物(MI-4)を13.1g得た。
[合成例1-4]
 下記スキーム4に従って化合物(MI-6)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
・化合物(MI-6)の合成
 攪拌子を入れた1000mLナスフラスコにメタクリル酸7-オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン-3-イルメチルを9.81g、(E)-3-(4-((4-((5-シアノペンチル)オキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸を19.0g、N-メチルピロリドンを500g取り、テトラブチルアンモニウムブロミドを1.61g加え、110℃で3時間攪拌した。その後、反応液にシクロヘキサンを300g、シクロペンタノンを400g加え、蒸留水400gで5回分液洗浄した。その後、有機層をロータリーエバポレータにより、内容量が50gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(MI-6)を23.0g得た。
[合成例1-5]
 下記スキーム5に従って化合物(MA-2)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
・化合物(MA-2)の合成
攪拌子を入れた500mL三つ口フラスコにエピクロロヒドリンを100g、p-ヒドロキシフェニルマレイミドを18.7g取り、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリドを1.8g加え、60℃で24時間撹拌した。その後、反応液を減圧乾固し、残った固体を酢酸エチル400gで溶解した。蒸留水400gで5回分液洗浄した後、有機層をロータリーエバポレータにより、内容量が20gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた固体を濾過により回収した。この固体を真空乾燥することで化合物(MA-2)を16.2g得た。
[合成例1-6]
 下記スキーム6に従って化合物(MI-7)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 攪拌子を入れた100mLナスフラスコに(E)-3-(4-((4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸11.8g、塩化チオニル20g、N,N-ジメチルホルムアミド0.01gを加え,80℃で1時間攪拌した。その後、過剰の塩化チオニルをダイヤフラムポンプで除去し、テトラヒドロフランを100g加え、溶液Aとした。
 新たに、攪拌子を入れた500mL三口フラスコに4-ヒドロキシフェニルマレイミドを5.67g、テトラヒドロフラン200g、トリエチルアミン12.1gを加え、氷浴した。そこに溶液Aを滴下し、室温で3時間撹拌した。反応液を水800mLで再沈殿し、得られた白色固体を真空乾燥することで化合物(MI-7)を13.3g得た。
[合成例1-7]
・化合物(MI-8)の合成
 合成例1-6において、(E)-3-(4-((4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸の代わりに、(E)-4-((3-(4-((4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリロイル)オキシ)安息香酸を用いた以外は合成例1-6と同様の方法により、化合物(MI-8)を16.1g得た。
[合成例1-8]
・化合物(MI-9)の合成
 合成例1-6において、(E)-3-(4-((4-(4,4,4-トリフルオロブトキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル)アクリル酸の代わりに、(E)-3-(4-((4’-(4,4,4-トリフルオロブチル)-[1,1’-ビ(シクロヘキサン)]-4-カルボニル)オキシ)フェニル)アクリル酸を用いた以外は合成例1-6と同様の方法により、化合物(MI-9)を15.1g得た。
<重合体の合成>
[合成例2-1]
 窒素下、100mL二口フラスコに、重合モノマーとして、上記合成例1-1で得られた化合物(MI-1)5.00g(8.6mmol)、4-ビニル安息香酸0.64g(4.3mmol)、4-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸2.82g(13.0mmol)、及び4-(グリシジルオキシメチル)スチレン3.29g(17.2mmol)、ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.31g(1.3mmol)、連鎖移動剤として2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン0.52g(2.2mmol)、並びに溶媒としてテトラヒドロフラン25mlを加え、70℃で5時間重合した。n-ヘキサンに再沈殿した後、沈殿物を濾過し、室温で8時間真空乾燥することで目的の重合体(P-1)を得た。GPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは30000、分子量分布Mw/Mnは2であった。
[合成例2-2~2-13]
 重合モノマーを下記表1に示す種類及びモル比とした以外は合成例2-1と同様に重合を行い、重合体(P-1)と同等の重量平均分子量及び分子量分布の重合体(P-2)~(P-13)の各重合体を得た。なお、重合モノマーの総モル数は、上記合成例2-1と同様に43.1mmolとした。表1中の数値は、重合体の合成に使用した全モノマーに対する各モノマーの仕込み量[モル%]を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
[合成例2-14]
 テトラカルボン酸二無水物として1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物13.8g(70.0mmol)、ジアミンとして2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル16.3g(76.9mmol)をNMP170gに溶解し、25℃で3時間反応を行うことにより、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。次いで、このポリアミック酸溶液を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈殿させた。この沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥させることにより、ポリアミック酸(PAA-1)を得た。
[合成例2-15~2-20]
 重合モノマーを下記表2に示す種類及びモル比とした以外は合成例2-14と同様に合成を行い、ポリアミック酸(PAA-2)~(PAA-7)の各重合体を得た。表2中の数値は、重合体の合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の全量に対する各モノマーの仕込み量[モル部]を表す。
[合成例2-21]
 テトラカルボン酸二無水物として1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物13.8g(70.0mmol)、ジアミンとして化合物(t-1)49.9g(76.9mmol)をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)170gに溶解し、25℃で3時間反応を行うことにより、ポリアミック酸を10質量%含有する溶液を得た。次いで、このポリアミック酸溶液を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈殿させた。この沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥させることにより、ポリアミック酸として重合体(PAA-8)を得た。
[合成例2-22]
 重合モノマーを下記表2に示す種類及びモル比とした以外は合成例2-14と同様に合成を行い、ポリアミック酸溶液を得た。続いて、得られたポリアミック酸溶液にピリジン及び無水酢酸を添加し、化学イミド化を行った。化学イミド化後の反応溶液を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈殿させた。この沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥させることにより、ポリイミド(PI-1)を得た。得られたポリイミド(PI-1)のイミド化率は20%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
 表2中、化合物の略称は以下の通りである。
(テトラカルボン酸二無水物)
TC-1:1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
TC-2:2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
TC-3:ピロメリット酸二無水物
(ジアミン)
DA-1:2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル
DA-2:1,3,3a,4,5,9b-ヘキサヒドロ-8-メチル-5-(テトラヒドロ-2,5-ジオキソ-3-フラニル)ナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン
DA-3:3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル
DA-4:3,5-ジアミノ安息香酸
t-1:上記式(t-1)で表される化合物
<光垂直型液晶表示素子の製造及び評価>
[実施例1]
1.液晶配向剤(AL-1)の調製
 (A)重合体として上記合成例2-1で得た重合体(P-1)10質量部、及び(B)重合体として上記合成例(2-14)で得たポリアミック酸(PAA-1)100質量部に、溶剤としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)及びブチルセロソルブ(BC)を加え、溶媒組成がNMP/BC=50/50(質量比)、固形分濃度が4.0質量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(AL-1)を調製した。
2.ワニスの透明性の評価
 上記で調製した液晶配向剤(AL-1)を目視で観察し、濁りがない場合を「良好(○)」、濁りがある場合を「不良(×)」として液晶配向剤の透明性を評価した。その結果、この実施例では透明性は「良好(○)」の評価であった。
3.塗布性の評価
 上記で調製した液晶配向剤(AL-1)を、ガラス基板上にスピンナーを用いて塗布し、50℃のホットプレートで2分間プレベークを行った後、庫内を窒素置換した200℃のオーブンで30分間加熱(ポストベーク)することにより、平均膜厚0.1μmの塗膜を形成した。この塗膜を倍率100倍及び10倍の顕微鏡で観察して膜厚ムラ及びピンホールの有無を調べた。評価は、100倍の顕微鏡で観察しても膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されなかった場合に「良好(A)」、100倍の顕微鏡では膜厚ムラ及びピンホールの少なくともいずれかが観察されたが、10倍の顕微鏡では膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されなかった場合に「可(B)」、10倍の顕微鏡で膜厚ムラ及びピンホールの少なくともいずれかが明確に観察された場合に「不良(C)」とした。この実施例では、100倍の顕微鏡でも膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されず、塗布性は「良好(A)」の評価であった。
 更に詳細な塗布性の評価として、エッジ部分(形成された塗膜の外縁部分)での塗布性の評価を実施した。上記で調製した液晶配向剤(AL-1)を、液晶配向膜塗布用印刷機を用いて、ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の上に透明電極面に塗布し、上記の要領で乾燥した。エッジ部分の形状及び平坦性を観察し、直線性が高くかつ平坦面である場合に「良好(A)」、直線性は高いが凸凹がある場合に「可(B)」、凸凹があり、かつエッジからの液戻りがある(直線性が低い)場合に「不良(C)」とした。その結果、この実施例では「良好(A)」と判断された。
4.光垂直型液晶表示素子の製造
 ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面上に、上記で調製した液晶配向剤(AL-1)を、スピンナーを用いて塗布し、50℃のホットプレートで2分間プレベークを行った。その後、庫内を窒素置換したオーブン中、200℃で30分間加熱して膜厚0.1μmの塗膜を形成した。次いで、この塗膜表面に、Hg-Xeランプ及びグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線1,000J/mを、基板法線から40°傾いた方向から照射して液晶配向能を付与した。同じ操作を繰り返して、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)作成した。
 上記基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面の外周に、直径3.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をスクリーン印刷により塗布した後、一対の基板の液晶配向膜面を対向させ、各基板の紫外線の光軸の基板面への投影方向が逆平行となるように圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、液晶注入口より基板間の間隙にネガ型液晶(メルク社製、MLC-6608)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、これを130℃で加熱してから室温まで徐冷した。次に、基板の外側両面に、偏光板を、その偏光方向が互いに直交し、かつ、液晶配向膜の紫外線の光軸の基板面への射影方向と45°の角度をなすように貼り合わせることにより液晶表示素子を製造した。
5.液晶配向性の評価
 上記で製造した液晶表示素子につき、5Vの電圧をON・OFF(印加・解除)したときの明暗の変化における異常ドメインの有無を光学顕微鏡により観察し、異常ドメインがない場合を「良好(A)」、一部に異常ドメインがある場合を「可(B)」、全体的に異常ドメインがある場合を「不良(C)」として液晶配向性を評価した。その結果、この実施例では液晶配向性は「良好(A)」であった。
6.電圧保持率(VHR)の評価
 上記で製造した液晶表示素子につき、5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率を測定した。測定装置は(株)東陽テクニカ製VHR-1を使用した。このとき、電圧保持率が95%以上の場合に「優良(A)」、80%以上95%未満の場合に「良好(B)」、50%以上80%未満の場合に「可(C)」、50%未満の場合に「不良(D)」とした。その結果、この実施例では電圧保持率は「優良(A)」の評価であった。
[実施例2~10,12~23及び比較例1,2,4]
 配合組成を下記表3に示す通り変更した以外は実施例1と同じ固形分濃度で調製を行い、液晶配向剤をそれぞれ得た。また、それぞれの液晶配向剤を用いて実施例1と同様にして液晶配向剤の透明性の評価及び塗布性の評価を行うとともに、実施例1と同様にして光垂直型液晶表示素子を製造して各種評価を行った。それらの結果を下記表4に示した。なお、下記表4では、膜厚ムラ及びピンホールの観察結果を「塗布性」の欄に示し、エッジ部分の観察結果を「エッジ塗布性」の欄に示している。
<光水平型液晶表示素子の製造及び評価>
[実施例11]
1.液晶配向剤(AL-11)の調製
 (A)重合体として上記合成例2-2で得た重合体(P-2)10質量部、及び(B)重合体として上記合成例(2-15)で得たポリアミック酸(PAA-2)100質量部に、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)及びブチルセロソルブ(BC)を加え、溶媒組成がPGME/BC=50/50(質量比)、固形分濃度が4.0質量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(AL-11)を調製した。
2.ワニスの透明性の評価
 液晶配向剤を(AL-1)に代えて(AL-11)を用いた以外は上記実施例1と同様にして液晶配向剤の透明性を評価した。その結果、この実施例では「良好(○)」の評価であった。
3.塗布性の評価
 液晶配向剤を(AL-1)に代えて(AL-11)を用いた以外は上記実施例1と同様にして塗布性の評価を行った。その結果、この実施例では100倍の顕微鏡でも膜厚ムラ及びピンホールの双方とも観察されず、塗布性は「良好(A)」の評価であった。また、エッジ部分の塗布性については、直線性が高くかつ平坦面であり、「良好(A)」と判断された。
4.光水平型液晶表示素子の製造
 ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面上に、上記で調製した液晶配向剤(AL-11)を、スピンナーを用いて塗布し、50℃のホットプレートで2分間プレベークを行った。その後、庫内を窒素置換したオーブン中、200℃で30分間加熱して膜厚0.1μmの塗膜を形成した。次いで、この塗膜表面に、Hg-Xeランプ及びグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線1,000J/mを、基板法線から90°傾いた方向から照射するとともに、偏光紫外線の照射後、150℃で10分間、ホットプレートにて加熱処理を行った。これら一連の操作を繰り返して、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)作成した。
 上記基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面の外周に直径3.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をスクリーン印刷により塗布した後、一対の基板の液晶配向膜面を対向させ、各基板の紫外線の光軸の基板面への投影方向が水平となるように圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、液晶注入口より基板間の間隙にポジ型液晶(メルク社製、MLC-7028-100)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、これを130℃で加熱してから室温まで徐冷した。次に、基板の外側両面に、偏光板を、その偏光方向が互いに直交し、かつ、液晶配向膜の紫外線の光軸の基板面への射影方向と90°の角度をなすように貼り合わせることにより液晶表示素子を製造した。
5.液晶配向性の評価
 上記で製造した光水平型液晶表示素子につき、上記実施例1と同様にして液晶配向性を評価した。その結果、この実施例では液晶配向性は「可(B)」であった。
6.電圧保持率(VHR)の評価
 上記で製造した光水平型液晶表示素子につき、上記実施例1と同様にして電圧保持率の評価を行った。その結果、この実施例では電圧保持率は「優良(A)」の評価であった。
[比較例3]
 配合組成を下記表3に示す通り変更した以外は実施例11と同じ固形分濃度で調製を行い、液晶配向剤(BL-3)を得た。また、液晶配向剤(BL-3)を用いて実施例1と同様にして液晶配向剤の透明性の評価及び塗布性の評価を行うとともに、実施例11と同様にして光水平型液晶表示素子を製造して各種評価を行った。結果については下記表4に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
 表3中、重合体欄の数値は、実施例1~23及び比較例3,4については、液晶配向剤の調製に使用した(B)重合体100質量部に対する各重合体の配合割合(質量部)を示した。比較例1については、液晶配向剤の調製に使用した重合体(PAA-2)100質量部に対する重合体(PAA-8)の配合割合(質量部)を示した。比較例2については、重合体成分として(A)重合体のみを用いた。
 表3中の溶剤の略称は以下の意味である。
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
EDM:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル
CPN:シクロペンタノン
MB:3-メトキシ-1-ブタノール
PCS:エチレングリコールモノプロピルエーテル
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
BC:ブチルセロソルブ
THF:テトラヒドロフラン
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
 以上の実施例の結果から分かるように、(A)重合体と(B)重合体とをブレンドした液晶配向剤を用いた実施例1~23では、液晶配向剤の透明性はいずれも「○」の評価であった。また、液晶表示素子の液晶配向性及び電圧保持率も、いずれも「A」又は「B」の評価であり、良好な結果を示した。特に、溶剤成分として低沸点溶剤であるPGME、CPN、MB、PCS、EDM、BCを用いた実施例3~13、15~23についても、液晶配向性及び電圧保持率は「A」又は「B」の評価であり、低沸点溶剤を用いた場合にも優れた液晶表示特性を示すことが分かった。
 これに対し、重合体成分としてポリアミック酸のみを用いた比較例1では、低沸点溶剤を用いると液晶配向剤が白濁した状態になり、塗布性(エッジ塗布性を含む。)、液晶配向性及び電圧保持率の評価はいずれも「C」であった。また、重合体成分として(A)重合体のみを用いた比較例2については、溶剤組成が同じである実施例3と比較すると、塗布ムラが多く、エッジ塗布性も劣り、また電圧保持率が低かった。また、重合体成分としてメタクリル系重合体とポリアミック酸とを含有する比較例3、及びマレイミド系重合体とポリアミック酸とを含有する比較例4は、エッジ塗布性が実施例よりも劣っていた。
 以上の結果から、(A)重合体と(B)重合体とをブレンドした液晶配向剤によれば、塗布性、液晶配向性及び電圧保持率に優れた液晶配向膜を形成できることが分かった。

Claims (9)

  1.  下記の(A)重合体と、(B)重合体と、を含有する、液晶配向剤。
     (A)下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位よりなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位U1と、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体よりなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する構造単位U2と、を有する重合体。
     (B)ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、Rは、炭素数1以上の1価の有機基である。式(2)中、Rは、炭素数1以上の1価の有機基であり、Rは、水素原子又は炭素数1以上の1価の有機基である。)
  2.  前記(A)重合体は、オキセタニル基及びオキシラニル基の少なくとも一方を有する、請求項1に記載の液晶配向剤。
  3.  前記(A)重合体は、加熱によりオキセタニル基及びオキシラニル基の少なくとも一方と反応する官能基をさらに有する、請求項2に記載の液晶配向剤。
  4.  前記(A)重合体は、光配向性基を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  5.  下記式(D-1)で表される化合物、下記式(D-2)で表される化合物及び下記式(D-3)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種であって、かつ1気圧での沸点が180℃以下である溶剤を含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(D-1)中、Rは、炭素数1~4のアルキル基又はCHCO-であり、Rは、炭素数1~4のアルカンジイル基又は-(CHCHO)n-CHCH-(ただし、nは1~4の整数)であり、Rは、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(D-2)中、Rは、炭素数1~3のアルカンジイル基である。)
    (式(D-3)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素数4~8のアルキル基である。)
  6.  前記(B)重合体は、脂環式テトラカルボン酸誘導体に由来する構造単位を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  7.  前記(B)重合体は、カルボキシル基を有するジアミン化合物に由来する構造単位を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
  8.  請求項1~7のいずれか一項に記載の液晶配向剤から形成された液晶配向膜。
  9.  請求項8に記載の液晶配向膜を具備する液晶素子。
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