WO2022260048A1 - 弱アンカリング液晶配向剤、液晶表示素子、及び共重合体 - Google Patents

弱アンカリング液晶配向剤、液晶表示素子、及び共重合体 Download PDF

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WO2022260048A1
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carbon atoms
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一世 三宅
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日産化学株式会社
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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    • C08F2438/00Living radical polymerisation
    • C08F2438/03Use of a di- or tri-thiocarbonylthio compound, e.g. di- or tri-thioester, di- or tri-thiocarbamate, or a xanthate as chain transfer agent, e.g . Reversible Addition Fragmentation chain Transfer [RAFT] or Macromolecular Design via Interchange of Xanthates [MADIX]

Definitions

  • the present invention makes it possible to manufacture an organic film exhibiting weak anchoring properties (weak anchoring film) by a method that is inexpensive and does not include complicated steps, and further increases brightness and lowers driving voltage.
  • liquid crystal display elements have been widely used in mobile phones, computer and television displays.
  • Liquid crystal display elements have characteristics such as thinness, light weight, and low power consumption, and are expected to be applied to further contents such as VR (Virtual Reality) and ultra-high-definition displays in the future.
  • Various display methods such as the TN (Twisted Nematic) method, the IPS (In-Plane Switching) method, and the VA (Vertical Alignment) method have been proposed as display methods for liquid crystal displays, but liquid crystal is used in all display methods.
  • a film (liquid crystal alignment film) that induces a desired alignment state is used.
  • the IPS method is preferred because the display is less likely to be disturbed even when touched.
  • a liquid crystal alignment technique using a photo-alignment method is used.
  • the FFS method has the problem of higher substrate manufacturing costs and the occurrence of a unique display defect called Vcom shift.
  • the photo-alignment method has advantages over the rubbing alignment method in that it is easily adaptable to device enlargement and in that the display characteristics can be greatly improved, there are theoretical issues (if a photodegradable material is used, the display failure light, and in the case of an isomerization type, burn-in due to insufficient orientation force).
  • liquid crystal display element manufacturers and liquid crystal alignment film manufacturers are devising various ways to solve these problems.
  • a liquid crystal alignment film with strong anchoring energy is applied to one substrate, and a thin film with no anchoring energy is applied to the other substrate (equipped with electrodes that generate a lateral electric field).
  • Patent Document 2 The method of directly providing a dense polymer brush on a substrate (Patent Document 2) requires a surface treatment step of providing reaction points on the substrate and a step of allowing the polymer to grow from the reaction points on the substrate surface. Since the oxygen-removing conditions are required, the environment must be strictly controlled, which is technically difficult and impractical from the viewpoint of mass production.
  • Patent Document 3 the method of providing a polymer brush on the surface of the alignment film using a photoradical polymerization reaction (Patent Document 3) requires a step of irradiating ultraviolet rays after manufacturing the liquid crystal element, which complicates the process, and unreacted substances are left inside the element. It is considered to be a big problem for actual industrialization from the point that it induces a change over time when it remains.
  • the weak anchoring IPS Due to its orientation principle, the weak anchoring IPS has a slow response speed when the voltage is turned off. This is because the drive voltage of the liquid crystal is low, so it is affected by the response with a weak electric field compared to the normal drive method, and because the anchoring force of the alignment film is extremely small, it takes time to restore the liquid crystal. caused by.
  • weak anchoring only on the electrodes of the IPS comb-tooth electrodes can suppress the response speed delay during driving.
  • it is considered unsuitable for actual industrialization because it requires a highly difficult technique such as coating different materials in minute regions.
  • a liquid crystal display element tends to increase its response speed by narrowing the cell gap, but it is necessary to use a liquid crystal with a large birefringence difference ( ⁇ n) in order to suppress a decrease in transmittance.
  • ⁇ n birefringence difference
  • the physical properties of the liquid crystal such as the dielectric anisotropy ( ⁇ ) and the elastic modulus, change greatly.
  • dielectric anisotropy
  • the elastic modulus change greatly.
  • the liquid crystal is tilted (pretilt angle is attached) in the weak anchoring alignment. Therefore, it is important to obtain weak anchoring characteristics without depending on the physical properties of the liquid crystal.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a weak anchoring IPS using a material that enables the production of a weak anchoring film more easily and stably than the conventional method. Even with a display element and a narrower cell gap, stable low-voltage driving and high-speed response when the voltage is turned off can be achieved simultaneously without the occurrence of a pretilt angle. It is an object of the present invention to provide a lateral electric field liquid crystal display device capable of achieving both low voltage driving.
  • the present invention includes the following.
  • the block segment (A) is a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), a compound represented by the following formula (4), and a compound represented by the following formula (6)
  • the weakly anchoring liquid crystal aligning agent according to [1] which contains at least one selected from the group consisting of compounds represented by: (In formula (1), M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group, X represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, or a thioether bond.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms into which a bonding group may be inserted, and n is an integer of 1 to 2.
  • n is 2
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • S is a single bond
  • T represents an organic group represented by the following formula (3)
  • n is an integer of 1 to 2.
  • n 2
  • S represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be inserted with a bonding group.
  • * indicates a binding site.
  • X is a single bond, ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond, urea bond, thioether bond, —Si(R 1 )(R 2 )—(R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group bonded to Si.), -Si(R 3 )(R 4 )-O- (R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group bonded to Si ), and —N(R 5 )—(R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group bonded to N), and Cy is a 6- to 20-membered non-aromatic represents a cyclic group of (In formula (4), M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group, R
  • M in the formula (1) is any one of the structures represented below
  • M in the formula (2) is any one of the structures represented below
  • M in the formula (4) is one of the structures represented below
  • M in the formula (6) is one of the structures represented below
  • the block segment (B) comprises a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, an epoxy group, an oxetane group, a vinyl group, an allyl group, an oxazoline group, an amino group, a protected amino group, an aniline group, and a protected aniline.
  • the block segment (B) contains, as a component, a polymerizable compound
  • L is a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, an epoxy group, an oxetane group, a vinyl group, an allyl group, an oxazoline group, an amino group, a protected amino group, an aniline group, a protected aniline group, Hydroxy group, protected hydroxy group, phenol group, protected phenol group, thiol group, protected thiol group, thiophenol group, protected thiophenol group, aldehyde group, carboxy group, maleimide group, N-hydroxysuccinimide ester group, bonding group inserted an aromatic hydrocarbon group having 5 to 18 carbon atoms which may be substituted, an aromatic heterocyclic group having 5 to 18 carbon atoms which may have a bonding group inserted therein, a cinnamic acid group, a cinnamic acid aromatic ester group, cinnamon a functional
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms;
  • X, Y, and Z each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom;
  • *, * 1 and * 2 represent binding sites, and either one of * 1 and * 2 may be replaced by a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • the block segment (B) contains, as a constituent, at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-13), [1] to The weakly anchoring liquid crystal aligning agent according to any one of [6].
  • Me represents a methyl group
  • Et represents an ethyl group.
  • a copolymer contained in a liquid crystal aligning agent having a block segment (A') and a block segment (B'),
  • the block segment (A') is a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), a compound represented by the following formula (4), and a compound represented by the following formula (6).
  • the block segment (B') contains a compound represented by the following formula (7) as a constituent, copolymer.
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • X represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, or a thioether bond.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms into which a bonding group may be inserted
  • n is an integer of 1 to 2.
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • S is a single bond, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be inserted with a bonding group represents
  • T represents an organic group represented by the following formula (3)
  • n is an integer of 1 to 2.
  • two T may be the same or different
  • S represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be inserted with a bonding group.
  • * indicates a binding site.
  • X is a single bond, ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond, urea bond, thioether bond, —Si(R 1 )(R 2 )—(R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group bonded to Si.), -Si(R 3 )(R 4 )-O- (R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group bonded to Si ), and —N(R 5 )—(R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group bonded to N), and Cy is a 6- to 20-membered non-aromatic represents a cyclic group of (In formula (4), M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group, R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a linear or branched structure with 1 to 10 carbon atoms, and 3 Each of the three Xs independently represents a hydrogen atom or the following formula (5), provided that at least one of the three
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • R 1 to R 3 each independently represent a single bond, or the number of carbon atoms into which a represents an alkylene group of 1 to 6
  • Ar represents an optionally substituted aromatic hydrocarbon group
  • X 1 and X 2 are each independently a hydrogen atom, or represents a good aromatic hydrocarbon group
  • R 1 X 1 and R 2 X 2 and the carbon atoms bonded to R 1 X 1 and R 2 X 2 may together form a ring.
  • the total carbon number of R 1 X 1 , R 2 X 2 and R 3 is 1 or more.
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • n is an integer of 1 to 2
  • Z represents a group represented by the following formula (8).
  • L is a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, an epoxy group, an oxetane group, a vinyl group, an allyl group, an oxazoline group, an amino group, a protected amino group, an aniline group, a protected aniline group, Hydroxy group, protected hydroxy group, phenol group, protected phenol group, thiol group, protected thiol group, thiophenol group, protected thiophenol group, aldehyde group, carboxy group, maleimide group, N-hydroxysuccinimide ester group, bonding group inserted an aromatic hydrocarbon group having 5 to 18 carbon atoms which may be substituted, an aromatic heterocyclic group having 5 to 18 carbon atoms which may have a bonding group inserted therein, a cinnamic acid group, a cinnamic acid aromatic ester group, cinnamon a functional
  • M in the formula (1) is any structure represented by the following formula
  • M in the formula (2) is any structure represented by the following formula
  • M in the formula (4) is any structure represented by the following formula
  • M in the formula (6) is any structure represented by the following formula
  • M in the formula (7) is any structure represented by the following formula
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms;
  • X, Y, and Z each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom;
  • *, * 1 and * 2 represent binding sites, and either one of * 1 and * 2 may be replaced by a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • the liquid crystal display device according to [15] which is a low-voltage horizontal electric field liquid crystal display device.
  • the present invention it is possible to manufacture a stable weak anchoring alignment film by an extremely simple method compared to the conventional technology, so that it is possible to reduce the process load and improve the yield of weak anchoring IPS manufacturing in actual industrialization. Become.
  • the materials and methods of the present invention it is possible to realize faster response when the voltage is turned off, less burn-in, high backlight transmittance in low-temperature environments, and low-voltage driving compared to conventional technologies, resulting in excellent characteristics. can be provided stably and a lateral electric field liquid crystal display device.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lateral electric field liquid crystal display device of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the horizontal electric field liquid crystal display device of the present invention
  • the term “weak anchoring” means that although the liquid crystal molecules have the force to regulate the orientation of the liquid crystal molecules in the azimuthal direction or the polar direction with respect to the substrate, the anchoring strength (that is, the position of the liquid crystal molecules is maintained, Alternatively, even if the orientation of the liquid crystal molecules changes, the interfacial elastic energy) that returns to the original state is absent, or even if there is, it means that it is weaker than the intermolecular force between the liquid crystals. indicates that the azimuth anchoring strength (A 2 ) is smaller than 10 ⁇ 5 [J/m 2 ].
  • the term “weakly anchored alignment film” means a film that forms a weakly anchored state by contact with liquid crystal, and is not limited to solid films, but also includes liquid films covering solid surfaces.
  • strong anchoring means that the alignment of liquid crystal molecules can be uniaxially regulated and the alignment of the liquid crystal can be maintained even when energy is applied from the outside, or the alignment of the liquid crystal molecules can be changed even if the alignment of the liquid crystal molecules changes.
  • azimuth anchoring strength (A 2 ) is greater than 10 -4 [J/m 2 ] .
  • strongly anchored alignment film means a film that forms a strongly anchored state by contact with liquid crystals, and is not limited to solid films, but also includes liquid films covering solid surfaces.
  • the weak anchoring alignment film and the strong anchoring alignment film defined above are each applied to a substrate with an electrode, and laminated to form a pair to produce a weak anchoring liquid crystal display element.
  • the azimuth anchoring strength of one liquid crystal alignment film is extremely small, so a weak electric field or external field energy can induce a change in the alignment of the liquid crystal, and the liquid crystal molecules in the region that normally does not move can also be aligned. Since it is possible to change the alignment, especially in a display element using a comb-teeth electrode such as IPS or FFS, it is possible to drive liquid crystal molecules on an electrode with a weak electric field strength. Compared with a liquid crystal display element in which both films are strongly anchoring alignment films, it is possible to increase the transmittance and reduce the driving voltage.
  • the azimuth angle anchoring strength is an index representing the strength of interfacial elastic energy between the liquid crystal molecules and the liquid crystal alignment film in the azimuth direction.
  • a torque balance method, a strong electric field method, a Geometry method (external field application method), a Freedericksz transition method, and the like are used as methods for calculating the azimuth anchoring strength.
  • One embodiment of the "copolymer” in the present invention is a copolymer contained in the weak anchoring liquid crystal aligning agent.
  • a weakly anchoring liquid crystal aligning agent is used for forming a liquid crystal alignment film of a liquid crystal cell having a liquid crystal and a liquid crystal alignment film.
  • the copolymer has a block segment (A) that is compatible with the liquid crystal and a block segment (B) that is incompatible with the liquid crystal or becomes insoluble in the liquid crystal by baking.
  • the block segment (A) is compatible with the liquid crystal even when the copolymer is fired.
  • One embodiment of the "copolymer” in the present invention has a block segment (A') and a block segment (B').
  • the block segment (A') includes a compound represented by the following formula (1), a compound represented by the following formula (2), a compound represented by the following formula (4), and a compound represented by the following formula (6). at least one selected from the group consisting of compounds as a constituent.
  • a block segment (B') contains the compound represented by following formula (7) as a structural component.
  • the copolymer may have three or more block segments.
  • the copolymer is preferably a copolymer in which the main chain extends linearly without branching.
  • the block segment (A) is compatible with the liquid crystal in a thin film state, thereby contributing to the development of weak anchoring properties.
  • an example of the polymerizable compound used for the block segment (A) is represented by the following formula (1), (2), (4) or (6).
  • the present applicant has proposed a radically polymerizable compound contained in a liquid crystal composition that can stably produce a weak anchoring lateral electric field liquid crystal display device without generating a pretilt angle, and which contributes to the generation of weak anchoring.
  • a block segment that is compatible with liquid crystal as the block segment of the copolymer contained in the liquid crystal aligning agent, it is possible to produce a weak anchoring film more easily than the conventional method.
  • a specific compound is used as an example of a constituent component of the block segment that is compatible with the liquid crystal.
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • X represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, or a thioether bond.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms into which a bonding group may be inserted, and n is an integer of 1 to 2.
  • the linking group in the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms into which a linking group may be inserted include an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, a thioether bond, and —Si(R 11 ) ( R 12 )—(R 11 and R 12 each independently represent an alkyl group bonded to Si), —Si(R 13 )(R 14 )—O—(R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group bonded to Si), -N(R 15 )- (R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group bonded to N).
  • alkyl groups for R 11 to R 15 include alkyl groups having 1 to 6 carbon
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • S is a single bond, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be inserted with a bonding group represents
  • T represents an organic group represented by the following formula (3)
  • n is an integer of 1 to 2.
  • two T may be the same or different
  • S represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be inserted with a bonding group.
  • X is a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, a thioether bond, —Si(R 1 )(R 2 )—(R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group bonded to Si.), -Si(R 3 )(R 4 )-O- (R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group bonded to Si ), and —N(R 5 )—(R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group bonded to N), and Cy is a 6- to 20-membered non-aromatic represents a cyclic group of
  • the saturated hydrocarbon group in S in formula (2) refers to an n + 1 valent group formed by removing n + 1 hydrogen atoms from a saturated hydrocarbon (n is the same integer as n in formula (2) be).
  • n is 1, the saturated hydrocarbon group is an alkylene group.
  • the saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in which the bonding group is inserted is the carbon in the saturated hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms - the bonding group is inserted between the carbon or an n+1 valent group in which a bonding group is inserted between a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and an atom (e.g., carbon atom) bonded thereto.
  • the bonding group for S in formula (2) includes, for example, a carbon-carbon unsaturated bond, an ether bond (-O-), an ester bond (-COO- or -OCO-), an amide bond (-CONH- or - NHCO-) and the like.
  • the carbon-carbon unsaturated bond includes, for example, a carbon-carbon double bond. It is preferable to have a carbon-carbon double bond inside.
  • examples of the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms into which a bonding group may be inserted include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms and an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms. .
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms may be a linear alkylene group, a branched alkylene group, or a cyclic alkylene group.
  • R 1 and R 2 of —Si(R 1 )(R 2 )— in X of formula (3) are each independently an alkyl group bonding to Si, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 3 and R 4 of —Si(R 3 )(R 4 )—O— in X of formula (3) are each independently an alkyl group bonding to Si, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is the base.
  • R 5 of —N(R 5 )— in X of formula (3) is a hydrogen atom or an alkyl group bonded to N.
  • An alkyl group is, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Cy is a 6- to 20-membered non-aromatic cyclic group, preferably an 8- to 18-membered non-aromatic cyclic group. Cy may be a 12- to 20-membered non-aromatic cyclic group.
  • X is bonded to a ring-constituting atom in Cy. Atoms constituting the ring in the non-aromatic cyclic group include, for example, a carbon atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a silicon atom and the like. A bond between atoms constituting a ring may be a single bond, a double bond, or a triple bond, but is preferably a single bond.
  • rings in non-aromatic cyclic groups include cyclic alkanes, cyclic ethers, and cyclic siloxanes.
  • Cyclic ethers include, for example, crown ethers.
  • the atoms constituting the ring are a carbon atom and an oxygen atom, and the number of members is 12.
  • the ring may be monocyclic or polycyclic.
  • the number of rings in the polycyclic ring is, for example, 2-4. For example, the following three methods are included in the manner of bonding between rings in a polycyclic ring.
  • ⁇ Sharing one atom for example, a spiro ring compound ⁇ Sharing two atoms: when two rings share two atoms, such as decalin ⁇ Bridging structure: two rings share three atoms, such as norbornane When it can be considered that more than one atom is shared
  • the number of ring members is the number of atoms constituting the ring.
  • norbornane is a seven-membered ring.
  • a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be bonded to the atoms constituting the ring instead of the hydrogen atom.
  • Halogen atoms include, for example, fluorine atoms and chlorine atoms.
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a linear or branched structure with 1 to 10 carbon atoms
  • Each of the three Xs independently represents a hydrogen atom or the following formula (5), provided that at least one of the three Xs represents formula (5).
  • Y is a single bond, -O-, -S- or -N(R)- (R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms bonded to N.) * indicates a binding site R 2 , R 3 and R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an optionally substituted aromatic hydrocarbon group .)
  • the aliphatic hydrocarbon group in R 1 in formula (4) has 1 to 10 carbon atoms, may have 1 to 8 carbon atoms, may have 1 to 6 carbon atoms, or may have 1 to 6 carbon atoms. It may be 1-4.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 2 , R 3 and R 4 in formula (5) may be, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. It may be an alkyl group. These alkyl groups may have a linear structure or a branched structure.
  • the aromatic hydrocarbon group for R 2 , R 3 and R 4 in formula (5) may be unsubstituted, or a hydrogen atom may be substituted with a substituent.
  • the substituents of the aromatic hydrocarbon group which may have a substituent include, for example, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a halogen having 1 to 4 carbon atoms. alkyl groups, halogenated alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, and the like. Halogenation in the halogenated alkyl group and the halogenated alkoxy group may be total halogenation or partial halogenation.
  • Halogen atoms include, for example, fluorine atoms and chlorine atoms.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group of the aromatic hydrocarbon group optionally having a substituent include a phenyl group and a naphthyl group. The number of substituents in the aromatic hydrocarbon group is not particularly limited.
  • formula (5) is one or more, and may be one, two, or three. In formula (4), three X's are independent. Therefore, in formula (4), when there are two or more formulas (5), the two or more formulas (5) may have the same structure or different structures.
  • R 2 , R 3 and R 4 may be an optionally substituted aromatic hydrocarbon group. Therefore, in formula (5), one of R 2 , R 3 and R 4 may be an optionally substituted aromatic hydrocarbon group, or R 2 , R 3 and R 4 may be aromatic hydrocarbon groups optionally having substituents, or three of R 2 , R 3 and R 4 may be aromatic hydrocarbon groups optionally having substituents There may be.
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • R 1 to R 3 each independently represent a single bond, or the number of carbon atoms into which a represents an alkylene group of 1 to 6
  • Ar represents an optionally substituted aromatic hydrocarbon group
  • X 1 and X 2 are each independently a hydrogen atom, or represents a good aromatic hydrocarbon group
  • R 1 X 1 and R 2 X 2 and the carbon atoms bonded to R 1 X 1 and R 2 X 2 may together form a ring, provided, however, that The total carbon number of R 1 X 1 , R 2 X 2 and R 3 is 1 or more.
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms in which a bonding group is inserted means that the bonding group is inserted between the carbon-carbon atoms in the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. or a divalent group in which a bonding group is inserted between an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms and a carbon atom bonded thereto.
  • the linking group includes, for example, a carbon-carbon unsaturated bond, an ether bond (-O-), an ester bond (-COO- or -OCO-), an amide bond (-CONH- or -NHCO-) and the like.
  • the unsaturated bond includes, for example, a carbon-carbon double bond
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms into which the bonding group is inserted has a carbon-carbon double bond not at the end but inside. Having a bond is preferred.
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms into which a bonding group may be inserted include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms and an oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the oxygen atom in the oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms is bonded, for example, to the carbon atom that is bonded to M, R 1 , R 2 and R 3 in formula (6).
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms may be a linear alkylene group, a branched alkylene group, or a cyclic alkylene group.
  • Examples of the optionally substituted aromatic hydrocarbon group for X 1 and X 2 in formula (6) include an optionally substituted phenyl group and naphthyl group.
  • Examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogenated alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and the like. are mentioned.
  • Halogenation in the halogenated alkyl group and the halogenated alkoxy group may be total halogenation or partial halogenation.
  • Halogen atoms include, for example, fluorine atoms and chlorine atoms.
  • Examples of R 1 in formula (6) include a single bond and an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms more specifically includes a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of R 2 in formula (6) include a single bond and an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms more specifically includes a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of R 3 in formula (6) include a single bond and an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms more specifically includes a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • X 1 in formula (6) includes, for example, a hydrogen atom and a phenyl group.
  • Examples of X 2 in formula (6) include a hydrogen atom and a phenyl group.
  • Ar in formula (6) includes, for example, a phenyl group.
  • the total carbon number of R 1 X 1 , R 2 X 2 and R 3 in formula (6) is not particularly limited as long as it is 1 or more, but may be 2 or more. Further, the total carbon number of R 1 , R 2 and R 3 in formula (6) may be, for example, 18 or less, 15 or less, or 10 or less. . Further, when X 1 and X 2 in formula (6) are hydrogen atoms, the total number of carbon atoms of R 1 , R 2 and R 3 is not particularly limited as long as it is 1 or more; good. When at least one of X 1 and X 2 in formula (6) is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group, the total number of carbon atoms of R 1 , R 2 and R 3 is 0. may be
  • the ring formed by combining R 1 X 1 , R 2 X 2, and the carbon atoms bonded to R 1 X 1 and R 2 X 2 includes , for example, a bonding group. and a hydrocarbon ring having 3 to 13 carbon atoms, which may be The linking groups are as described above.
  • Block segment (A) and block segment (A') are mainly swollen by liquid crystal in a thin film state and play a role of forming a weak anchoring film. Since the physical properties of the weak anchoring film differ greatly depending on the molecular weights of the block segment (A) and the block segment (A'), optimization of the molecular weight is not necessary but important. From the viewpoint of forming a good weak anchoring film, the block segment (A) and block segment (A') preferably have a molecular weight of 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000. This molecular weight is the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • Mn number average molecular weight
  • the molecular weight distribution PDI (Mw/Mn), which is represented by the ratio of the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) measured by GPC, is preferably 3.0 or less, and more preferably. is 2.0 or less.
  • the block segment (A) and block segment (A') may be homopolymers of the above compounds, and multiple compounds can be used in combination. When combined, random copolymerization or block copolymerization may be used.
  • the ratio is not particularly limited regardless of the combination method.
  • the combination ratio of the compound species that is insolubilized in the liquid crystal is preferably 30 mol% or less, more preferably 20 mol% or less from the viewpoint of maintaining properties, but there is no limitation. do not do. It is preferable to use these combination methods, compound types to be combined, and combination ratios within the range in which the desired physical properties, display characteristics, electrical characteristics, and the like can be obtained.
  • Block segment (B) and block segment (B') contribute to film stability in a thin film state.
  • Block segment (B) and block segment (B') are preferably a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, an epoxy group, an oxetane group, a vinyl group, an allyl group, an oxazoline group, an amino group, and a protected amino group.
  • aniline group aniline group, protected aniline group, hydroxy group, protected hydroxy group, phenol group, protected phenol group, thiol group, protected thiol group, thiophenol group, protected thiophenol group, aldehyde group, carboxy group, maleimide group, N-hydroxy a succinimide ester group, an aromatic hydrocarbon group having 5 to 18 carbon atoms optionally having a bonding group inserted therein, an aromatic heterocyclic group having 5 to 18 carbon atoms optionally having a bonding group inserted therein, a cinnamic acid group, A side having at least one functional group selected from the group consisting of a cinnamic acid aromatic ester group, a cinnamic acid alkyl ester group, a cinnamyl group, a phenylbenzoate group, an azobenzene group, an N-benzylideneaniline group, a stilbene group, and a tolan group It has a chain structure.
  • the binding group includes the specific examples of the binding group given in the description of formula (1).
  • the block segment (B) and the block segment (B') contain, as constituents, for example, a polymerizable compound having the above functional group and a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group.
  • polymerizable compound used for forming the block segment (B) and block segment (B') is represented by the following formula (7).
  • M represents a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group
  • n is an integer of 1 to 2
  • Z represents a group represented by the following formula (8).
  • L is a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, an epoxy group, an oxetane group, a vinyl group, an allyl group, an oxazoline group, an amino group, a protected amino group, an aniline group, a protected aniline group, Hydroxy group, protected hydroxy group, phenol group, protected phenol group, thiol group, protected thiol group, thiophenol group, protected thiophenol group, aldehyde group, carboxy group, maleimide group, N-hydroxysuccinimide ester group, bonding group inserted an aromatic hydrocarbon group having 5 to 18 carbon atoms which may be substituted, an aromatic heterocyclic group having 5 to 18 carbon atoms which may have a bonding group inserted therein, a cinnamic acid group, a cinnamic acid aromatic ester group, cinnamon a functional
  • the block segment (B) and block segment (B') have a side chain structure that is incompatible with the liquid crystal or becomes incompatible with the liquid crystal by firing.
  • Compound species incompatible with the liquid crystal used for forming the block segment (B) and the block segment (B′) include highly polar compound species and compound species having a rigid structure.
  • a thermosetting compound is exemplified as the compound that becomes incompatible with the liquid crystal when fired to be used for forming the segment (B').
  • An example of the polymerizable compound used to form the block segment (B) and the block segment (B') is a compound having a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group and a highly polar structure.
  • the above highly polar structure is preferably the following structure. However, it is not limited to these.
  • (X and Y each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom;
  • R 1 and R 2 each independently represent a single bond or an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms;
  • R 3 represents a represents an alkyl group, one of A 1 , A 2 and A 3 represents N and the remaining two represent CH, one of A 4 and A 3 represents N and the remaining one represents CH * represents the binding site.
  • An example of the polymerizable compound used for forming the block segment (B) and the block segment (B') is a compound having a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group and a rigid structure.
  • the rigid structure described above preferably has the following structure. However, it is not limited to these.
  • X, Y, and Z each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom;
  • R 1 and R 2 represent a single bond or an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms;
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms; represents a group, * represents a binding site, and n represents an integer of 1 to 5.
  • thermosetting structure preferably has the following structure. However, it is not limited to these.
  • X, Y and Z each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • R 4 and R 5 are Each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms.* represents a bonding site.
  • the following structures are preferable as the polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms
  • X, Y, and Z each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom
  • *, * 1 and * 2 represent binding sites, and either one of * 1 and * 2 may be replaced by a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • the block segment (B) and block segment (B') are mainly responsible for stabilization in the thin film state and do not significantly affect the physical properties of the weak anchoring film. It is sufficient that the block segment (B) and the block segment (B') complement the stability of the membrane, and the optimum molecular weight that can complement the stability of the membrane varies depending on the type of compound used and is not particularly limited. In addition, depending on the type of compound used, it is possible to obtain advantages in solvent selectivity and coatability. Therefore, it is possible to control the types of compounds constituting the block segment (B) and block segment (B') and their molecular weights according to the application and purpose. is good.
  • the polymerizable compounds described above may be used alone, or a plurality of compounds may be used in combination.
  • the block segment (B) and the block segment (B') are block segments that contribute to the stability of the membrane, and do not significantly contribute to the weak anchoring properties.
  • the compound species to be combined and the method of combining are not particularly limited.
  • One embodiment of the copolymer of the present invention is characterized by being a copolymer having a block segment (A) that is compatible with the liquid crystal and a block segment (B) that is insoluble or insoluble in the liquid crystal.
  • a configuration having a plurality of block segments such as (A)-(B)-(A) may be used, and the number and combination of these block segments are not particularly limited. It is also possible to introduce block segments that impart electrical properties.
  • the number of block segments is preferably about 2 to 4
  • the terminal block segment of the polymer is preferably the block segment (B).
  • the block segment (A) compatible with the liquid crystal controls weak anchoring properties, and the molecular weight of the block segment (A) greatly affects the properties.
  • the molecular weight ratio is not limited.
  • One embodiment of the copolymer of the present invention is characterized by being a copolymer having block segments (A') and block segments (B'), but the number of blocks is not limited. )-(B')-(A') may have a plurality of block segments, and the number and combination of these block segments are not particularly limited. It is also possible to introduce block segments that impart electrical properties. On the other hand, from the viewpoint of ease of synthesis, the number of block segments is preferably about 2 to 4, and from the viewpoint of film stability, the terminal block segment of the polymer is preferably the block segment (B'). .
  • the block segment (A') controls weak anchoring properties, and the molecular weight of the block segment (A') greatly affects the properties.
  • the ratio is not limited.
  • the copolymer of the present invention can be obtained, for example, by living polymerization.
  • Living polymerization is a polymerization reaction that is not accompanied by side reactions such as chain transfer reaction and termination reaction during the polymerization reaction, and it is possible to obtain a polymer with a narrow molecular weight distribution and a highly controlled structure.
  • a method of suppressing deactivation of the active site by introducing a stable covalent species called a dormant species into the polymerization active site to prevent side reactions such as chain transfer reaction and termination reaction from occurring.
  • Living polymerization includes those using radicals, cations, and anions as active species, and it is important to use them properly according to the structure and properties of the polymerizable compound to be used.
  • the polymerization method is not particularly limited.
  • Metal complexes and halogen compounds are often used, and contamination with metal residues and halogen compounds can cause burn-in and display defects in liquid crystal displays. is preferred.
  • Examples of living radical polymerization include living radical polymerization (NMP) using a nitroxide as a dormant species, atom transfer radical polymerization (ATRP) using a metal complex, and reversible irreversible elimination chain transfer polymerization (RAFT) using a sulfur compound as a dormant species.
  • polymerization living radical polymerization (TERP) using an organic tellurium compound or the like, and reversible transfer catalyst polymerization (RTCP) using an alkyl iodide compound as a dormant species and using a phosphorus compound, alcohol, or the like as a catalyst, etc., which are preferable.
  • the polymerization method include living radical polymerization such as NMP, RTCP, and RAFT polymerization, and NMP or RAFT polymerization is particularly preferred.
  • polymerization initiators to be used include, for example, 2,2′-azobis(isobutyronitrile), 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, 1,1 '-bis(tert-butylperoxy)cyclohexane, hydrogen peroxide and the like.
  • the proportion of the polymerization initiator to be used is generally 0.000001 to 0.1 mol parts, preferably 0.00001 to 0.01 mol parts, per 1 mol part of the monomer used.
  • nitroxides include compounds represented by the following formulas (N-1) to (N-12).
  • the proportion of nitroxide used is generally 0.000001 to 0.1 mol part, preferably 0.00001 to 0.01 mol part, per 1 mol part of the monomer used.
  • the reaction temperature in the above polymerization is preferably 20 to 200° C., more preferably 40 to 150° C., and the reaction time is preferably 1 to 168 hours, more preferably 8 to 72 hours.
  • polymerization initiators to be used include, for example, 2,2′-azobis(isobutyronitrile), 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, 1,1 '-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, hydrogen peroxide and the like.
  • the proportion of the polymerization initiator to be used is generally 0.000001 to 0.1 mol parts, preferably 0.00001 to 0.01 mol parts, per 1 mol part of the monomer used.
  • iodide catalysts include compounds represented by the following formulas (P-1) to (P-7).
  • the proportion of the iodide catalyst used is generally 0.000001 to 0.1 mol part, preferably 0.00001 to 0.01 mol part, per 1 mol part of the monomer used.
  • hydride catalysts include compounds represented by the following formulas (O-1) to (O-6).
  • the proportion of the hydride catalyst used is 0.000001 to 0.1 mol parts, preferably 0.00001 to 0.01 mol parts, per 1 mol part of the monomer used.
  • the reaction temperature in the above polymerization is preferably 20-200° C., more preferably 40-150° C.
  • the reaction time is preferably 1-168 hours, more preferably 8-72 hours.
  • polymerization initiators to be used include, for example, 2,2′-azobis(isobutyronitrile), 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, 1, 1′-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, hydrogen peroxide and the like.
  • the proportion of the polymerization initiator to be used is generally 0.000001 to 0.1 mol part, preferably 0.00001 to 0.01 mol part, per 1 mol part of the monomer used.
  • chain transfer agent As the chain transfer agent (RAFT agent), trithiocarbonate, dithiobenzoate, dithiocarbamate, and kirintate are preferable, and specific examples thereof are represented by the following formulas (R-1) to (R-24). compound.
  • the proportion of the chain transfer agent used is usually 0.000001 to 0.1 mol part, preferably 0.00001 to 0.01 mol part, per 1 mol part of the monomer used.
  • the reaction temperature in the above polymerization is preferably 20 to 200° C., more preferably 40 to 150° C., and the reaction time is preferably 1 to 168 hours, more preferably 8 to 72 hours.
  • Living radicals are expressed in RAFT polymerization because most of the living chains are dormant (dormant), and there is a compound that can reversibly inactivate the growing radical species, and the active chain and the dormant This is because there is a fast equilibrium between the chains.
  • RAFT polymerization By using RAFT polymerization, it is possible to control the ends of polymers, and to control the molecular weight and molecular weight distribution at a high level.
  • the polymer terminal can be controlled by thermally and chemically modifying the RAFT terminal present at the growing terminal.
  • thermal reforming the end can be reformed into an unsaturated hydrocarbon group by heating above the temperature at which the RAFT agent used is thermally decomposed.
  • chemical modification contact with a primary amine, secondary amine, or the like accompanies aminolysis, and the terminal can be modified into a thiol bond.
  • a new block segment can be provided at the end by contacting with a new polymerizable compound and a radical generator.
  • the molecular weight can be controlled by using the following formula (eq1). Specifically, the number average molecular weight (Mn) changes linearly with the ratio of the molar concentration of the monomer and the molar concentration of the chain transfer agent, so that the molecular weight can be controlled.
  • Mn theor
  • [Monomer] 0 the molar concentration of the polymerizable compound
  • [CTA] 0 the molar concentration of the chain transfer agent
  • M monomer represents the molecular weight of the polymerizable compound
  • conv. represents the polymerization conversion rate
  • MCTA represents the molecular weight of the chain transfer agent.
  • the reaction solution may be directly subjected to the preparation of the liquid crystal aligning agent, and the copolymer contained in the reaction solution is isolated.
  • the organic solvent used in the synthesis of the copolymer should be one that does not chemically react with the compound species that make up the copolymer and that does not scavenge radicals.
  • the component constituting the alignment film may be a single component of the copolymer or a composite material.
  • a composite component other than a copolymer may be a monomer or a polymer.
  • the composite polymer may contain polymer components such as polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyamide, polyester, polyurea, polyacrylate, and polyorganosiloxane, and may contain a silane coupling agent and other additives. May contain.
  • the compounding ratio of the polymer to be combined with the copolymer is not particularly limited, but from the viewpoint of optical properties and processability, the preferred compounding ratio (the ratio of the composite component to the total of the copolymer and the composite component) is 99% by mass. or less, more preferably 70% by mass or less. Additives are not particularly limited in amount. Also when a monomer is selected as a composite component, a plurality of monomers can be mixed and used.
  • the monomers to be combined are preferably thermally curable such as polyfunctional (meth)acrylates, polyfunctional epoxides, and polyfunctional ethylene, and also thermal acid generators, thermal base generators, thermal radical generators, etc. may be used together.
  • the compounding ratio of the monomer compounded with the copolymer is not particularly limited, the compounding ratio is preferably 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, from the viewpoint of optical properties and processability.
  • diamines can be mentioned as diamine components used in synthesizing polyamic acid or polyimide.
  • diamines can be mentioned as diamine components used in synthesizing polyamic acid or polyimide.
  • the above diamines may be used singly or in combination of two or more.
  • the tetracarboxylic dianhydride to be reacted with the above diamine component is not particularly limited. Specifically, pyromellitic acid, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 2, 3,6,7-anthracenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-anthracenetetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3',4'-biphenyl Tetracarboxylic acid, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone, bis(3,4-di carboxy
  • tetracarboxylic dianhydrides may also be used singly or in combination of two or more.
  • the structure of the tetracarboxylic acid dialkyl ester to be reacted with the diamine component is not particularly limited, but specific examples are given below.
  • Specific examples of aliphatic tetracarboxylic acid diesters include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1 ,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2, 3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarbox
  • aromatic tetracarboxylic acid dialkyl esters include pyromellitic acid dialkyl ester, 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,2′,3,3′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,3′,4-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,3′,4′-benzophenonetetracarboxylic acid dialkyl ester, bis(3,4-dicarboxyphenyl) ether dialkyl ester, bis(3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dialkyl ester, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,6,7 - naphthalene tetracarboxylic acid dialkyl
  • the diisocyanate to be reacted with the diamine component is not particularly limited, and can be used according to availability and the like. Specific structures of diisocyanates are shown below.
  • R 2 and R 3 represent aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms.
  • Aliphatic diisocyanates represented by formulas (K-1) to (K-5) are inferior in reactivity but have the advantage of improving solvent solubility, and formulas (K-6) to (K-13) as shown Aromatic diisocyanates are highly reactive and have the effect of improving heat resistance, but they have the drawback of lowering solvent solubility.
  • Formulas (K-1), (K-7), (K-8), (K-9), and (K-10) are preferable in terms of versatility and characteristics, and formula (K-12) is preferable in terms of electrical characteristics. ), and formula (K-13) is preferable from the viewpoint of liquid crystal orientation.
  • Two or more kinds of diisocyanates can be used in combination, and it is preferable to apply various kinds of diisocyanates according to desired properties.
  • part of the diisocyanate can be replaced with the tetracarboxylic dianhydride described above, and it may be used in the form of a copolymer of polyamic acid and polyurea, and chemical imidization can be used to convert polyimide and polyurea. It may be used in the form of a copolymer.
  • the structure of the dicarboxylic acid to be reacted is not particularly limited, but specific examples are given below.
  • Aliphatic dicarboxylic acids include malonic acid, oxalic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, muconic acid, 2-methyladipic acid, trimethyladipic acid, pimelic acid, and 2,2-dimethylglutaric acid. Mention may be made of acids, dicarboxylic acids such as 3,3-diethylsuccinic acid, azelaic acid, sebacic acid and suberic acid.
  • Alicyclic dicarboxylic acids include 1,1-cyclopropanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopropanedicarboxylic acid, 1,1-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, and 1,3-cyclobutanedicarboxylic acid.
  • Aromatic dicarboxylic acids include o-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 5-tert-butylisophthalic acid, 5-aminoisophthalic acid, 5-hydroxyisophthalic acid, and 2,5-dimethylterephthalic acid.
  • Dicarboxylic acids containing a heterocyclic ring include 1,5-(9-oxofluorene)dicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, 4,5-thiazoledicarboxylic acid, 2-phenyl-4,5-thiazoledicarboxylic acid, 1,2,5-thiadiazole-3,4-dicarboxylic acid, 1,2,5-oxadiazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2, 5-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid and the like can be mentioned.
  • the various dicarboxylic acids mentioned above may have an acid dihalide or an anhydride structure. These dicarboxylic acids are preferably dicarboxylic acids capable of giving a polyamide having a linear structure, in order to maintain the orientation of liquid crystal molecules.
  • terephthalic acid isoterephthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylmethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylethanedicarboxylic acid, 4,4 '-diphenylpropanedicarboxylic acid, 4,4'-diphenylhexafluoropropanedicarboxylic acid, 2,2-bis(phenyl)propanedicarboxylic acid, 4,4-terphenyldicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2, 5-pyridinedicarboxylic acid or acid dihalides thereof are preferably used. Although some of these compounds have isomers, mixtures containing them may also be used. Moreover, you may use together 2 or more types of compounds.
  • the dicarboxylic acids used in the present invention are not limited to the compounds exemplified above.
  • raw material diamine also referred to as “diamine component”
  • raw material tetracarboxylic dianhydride also referred to as “tetracarboxylic dianhydride component
  • tetracarboxylic acid diester diisocyanate and dicarboxylic acid
  • known synthesis techniques can be used. Generally, it is a method of reacting a diamine component with one or more components selected from a tetracarboxylic dianhydride component, a tetracarboxylic acid diester, a diisocyanate and a dicarboxylic acid in an organic solvent.
  • One of the preferred embodiments of the polyacrylate as the composite component is a polyacrylate that does not have the block segment [A] that is soluble in the liquid crystal and the block segment [B] that is insoluble in the liquid crystal or is insolubilized by heating.
  • it is a polymer obtained by polymerizing an industrially available radical polymerizable monomer using a general radical generator.
  • radically polymerizable monomers include unsaturated carboxylic acids, acrylic acid ester compounds, methacrylic acid ester compounds, maleimide compounds, acrylonitrile, maleic anhydride, styrene compounds and vinyl compounds. mentioned.
  • unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid.
  • acrylic acid ester compounds include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl acrylate, anthryl methyl acrylate, phenyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, tert-butyl acrylates, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 2- Propyl-2-adamantyl acrylate, 8-methyl-8-tricyclodecyl acrylate, 8-ethyl-8-tricyclodecyl acrylate and the like.
  • Acrylate compounds with cyclic ether groups such as glycidyl acrylate, (3-methyl-3-oxetanyl)methyl acrylate, and (3-ethyl-3-oxetanyl)methyl acrylate can also be used.
  • methacrylate compounds include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, benzyl methacrylate, naphthyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, phenyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, methoxytriethylene glycol methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, 3-methoxybutyl methacrylate, 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 2- Propyl-2-adamantyl methacrylate, 8-methyl-8-tricyclodecyl methacrylate, 8-ethyl-8-tricyclode
  • Methacrylate compounds with cyclic ether groups such as glycidyl methacrylate, (3-methyl-3-oxetanyl)methyl methacrylate, and (3-ethyl-3-oxetanyl)methyl methacrylate can also be used.
  • vinyl compounds include vinyl ether, methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, and propyl vinyl ether.
  • styrene compounds include styrene, methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like.
  • maleimide compounds include maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-cyclohexylmaleimide.
  • liquid crystalline side chain monomers monomers having a liquid crystalline side chain structure
  • photosensitive groups are used.
  • a photosensitive monomer hereinafter referred to as a photoreactive side chain monomer having a
  • a liquid crystalline side-chain monomer is a monomer in which a polymer derived from the monomer expresses liquid crystallinity and the polymer can form a mesogenic group at the side chain site. More specific examples of liquid crystalline side chain monomers include radically polymerizable groups such as hydrocarbons, (meth)acrylates, itaconates, fumarate, maleates, ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, and norbornene.
  • a structure having a side chain having at least one polymerizable group composed of at least one selected from the group consisting of a mesogenic group of a liquid crystalline side chain is preferred.
  • liquid crystalline side chain monomer a monomer in which a liquid crystalline side chain selected from the following formulas (LS-1) to (LS-13) is bonded to a radically polymerizable group is preferable.
  • the polymerizable group capable of radical polymerization includes a polymerizable group having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group exemplified in the description of the copolymer in the present invention.
  • R 12 is a phenyl group, a naphthyl group, a biphenylyl group, a furanyl group, a monovalent nitrogen-containing heterocyclic group, a carbon number of 5 to a group selected from the group consisting of monovalent alicyclic hydrocarbon groups of No.
  • R 11 and R 12 the hydrogen atoms bonded thereto are —NO 2 , —CN , a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 13 is a hydrogen atom, —NO 2 , —CN, —CH ⁇ C(CN) 2 , —CH ⁇ CH—CN, halogen atom, phenyl group, naphthyl group, biphenylyl group, furanyl group, monovalent nitrogen-containing heterocyclic group, monovalent alicyclic hydrocarbon group having 5 to 8 carbon atoms, 1 carbon atom
  • d is an integer of 1 to 12 k1 to k5 are each independently an integer of 0 to 2, but
  • Photoreactive side-chain monomers have photosensitive side chains attached to the main chain, and photoreactive side-chain monomers can undergo cross-linking reactions, isomerization reactions, or photofries rearrangements in response to light. It is a monomer having a side chain.
  • the structure of the side chain having photosensitivity is not particularly limited, but a structure that causes a cross-linking reaction or photofries rearrangement in response to light is desirable, and one that causes a cross-linking reaction is more desirable. In this case, even when exposed to external stress such as heat, the realized orientation controllability can be stably maintained for a long period of time.
  • the structure of the photosensitive side-chain type acrylic polymer capable of exhibiting liquid crystallinity is not particularly limited as long as it satisfies such properties, but it is preferable that the side chain structure has a rigid mesogenic component.
  • the structure of the photosensitive side-chain type acrylic polymer has, for example, a main chain and side chains bonded thereto, and the side chains are biphenyl groups, terphenyl groups, phenylcyclohexyl groups, phenylbenzoate groups, and azobenzene groups. and a structure having a photosensitive group that is bound to the tip of the side chain and undergoes a cross-linking reaction or an isomerization reaction in response to light, and a main chain and a side chain that binds to it, A structure having a phenylbenzoate group whose side chain also serves as a mesogenic component and undergoes a photo-Fries rearrangement reaction can be employed.
  • More specific examples of the structure of the photosensitive side-chain acrylic polymer capable of exhibiting liquid crystallinity in a given temperature range include hydrocarbons, (meth)acrylates, itaconates, fumarate, maleates, and ⁇ -methylene- ⁇ .
  • a structure having a chain is preferred.
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent a divalent organic group obtained by removing two hydrogen atoms from a benzene ring, naphthalene ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, or pyridine ring, One of q1 and q2 is 1 and the other is 0, Y 1 -Y 2 represents CH ⁇ CH, CH ⁇ N, N ⁇ CH or C—C (wherein the carbon-carbon bond is a triple bond); S 1 and S 2 each independently represent a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkylene group having 5 to 8 carbon atoms, a phenylene group or a biphenylylene group, a single bond, an ether One or two selected from a bond, an ester bond, an amide bond, a urea bond, a urethane bond, -NR- (R represents a hydrogen atom or an alkyl group having
  • the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in the alkoxycarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms may be linear, branched, cyclic, or a structure combining them. may be substituted with a halogen atom.
  • the method for producing the polyacrylate is not particularly limited, and general-purpose industrial methods can be used. Specifically, it can be produced by cationic polymerization, radical polymerization, or anionic polymerization using a vinyl group of a liquid crystalline side chain monomer or a photoreactive side chain monomer. Among these, radical polymerization is particularly preferred from the viewpoint of ease of reaction control.
  • radical polymerization initiators such as AIBN (azobisisobutyronitrile) and known compounds such as reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization reagents can be used. can be done.
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • RAFT reversible addition-fragmentation chain transfer
  • the radical polymerization method is not particularly limited, and an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a dispersion polymerization method, a precipitation polymerization method, a bulk polymerization method, a solution polymerization method, or the like can be used.
  • the organic solvent used in the polymerization reaction of the photosensitive side-chain type acrylic polymer capable of exhibiting liquid crystallinity within a predetermined temperature range is not particularly limited as long as it dissolves the produced polymer. Specific examples are given below. N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-methyl- ⁇ -caprolactam, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, pyridine, dimethylsulfone, Hexamethylphosphoramide, ⁇ -butyrolactone, isopropyl alcohol, methoxymethylpentanol, dipentene, ethyl amyl ketone, methyl nonyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl cellolube, ethyl cellolube, methyl cell
  • organic solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even a solvent that does not dissolve the generated polymer may be mixed with the above-described organic solvent and used as long as the generated polymer does not precipitate. In addition, since oxygen in an organic solvent inhibits the polymerization reaction in radical polymerization, it is preferable to use an organic solvent that has been degassed to the extent possible.
  • the polymerization temperature for radical polymerization may be any temperature from 30 to 150.degree. C., preferably from 50 to 100.degree.
  • the reaction can be carried out at any concentration, but if the concentration is too low, it becomes difficult to obtain a high-molecular-weight polymer, and if the concentration is too high, the viscosity of the reaction solution becomes too high, making uniform stirring difficult. Therefore, the monomer concentration is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass.
  • the initial stage of the reaction can be carried out at a high concentration, and then the organic solvent can be added.
  • the ratio of the radical polymerization initiator to the monomer is large, the molecular weight of the polymer obtained will be small, and if it is small, the molecular weight of the polymer obtained will be large. It is preferably 0.1 to 10 mol % with respect to the monomer to be polymerized. Further, various monomer components, solvents, initiators, etc. can be added during polymerization.
  • the reaction solution In the case of recovering the produced polymer from the reaction solution of the photosensitive side-chain type polymer capable of exhibiting liquid crystallinity obtained by the above reaction, the reaction solution is put into a poor solvent, and the polymer is added. All you have to do is let the coalesce settle. Poor solvents used for precipitation include methanol, acetone, hexane, heptane, butyl cellulose, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, benzene, diethyl ether, methyl ethyl ether, and water.
  • the polymer precipitated by putting it into a poor solvent can be filtered and recovered, and then dried at room temperature or under heat under normal pressure or reduced pressure.
  • the impurities in the polymer can be reduced by redissolving the precipitated and recovered polymer in an organic solvent and repeating the operation of reprecipitating and recovering 2 to 10 times.
  • the poor solvent in this case include alcohols, ketones, hydrocarbons, and the like, and it is preferable to use three or more poor solvents selected from these, because the purification efficiency is further improved.
  • the molecular weight of the photosensitive side-chain acrylic polymer capable of exhibiting liquid crystallinity in a given temperature range is determined by considering the strength of the resulting coating film, the workability during coating film formation, and the uniformity of the coating film.
  • the weight average molecular weight measured by GPC method is preferably 2,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 100,000.
  • the organic solvent used for the liquid crystal aligning agent includes the above-mentioned specific organic solvent. These organic solvents may be used alone or in combination.
  • a solvent that improves the uniformity and smoothness of the coating film by mixing it with a highly soluble organic solvent.
  • Solvents that improve the uniformity and smoothness of coating films include, for example, isopropyl alcohol, methoxymethylpentanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl carbitol, ethyl carbitol, Ethyl carbitol acetate, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), propylene glycol, propylene glycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol -tert- Butyl ether, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol
  • the weakly anchoring liquid crystal aligning agent of the present invention may contain components other than those described above. Examples include compounds that improve film thickness uniformity and surface smoothness when the composition contained in the weakly anchoring liquid crystal aligning agent is applied, and adhesion between the composition contained in the weakly anchoring liquid crystal aligning agent and the substrate. compounds that improve the properties, compounds that further improve the film strength of the composition contained in the weak anchoring liquid crystal aligning agent, and the like.
  • Compounds that improve film thickness uniformity and surface smoothness include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants. More specifically, for example, Ftop EF301, EF303, EF352 (manufactured by Mitsubishi Materials Electronic Chemicals), Megaface F171, F173, R-30 (manufactured by DIC), Florado FC430, FC431 (manufactured by 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by AGC) and the like.
  • the ratio of use is preferably 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the composition contained in the weak anchoring liquid crystal aligning agent. , more preferably 0.01 to 1 part by mass.
  • compounds that improve the adhesion between the composition contained in the weakly anchoring liquid crystal aligning agent and the substrate include functional silane-containing compounds and epoxy group-containing compounds.
  • functional silane-containing compounds and epoxy group-containing compounds include functional silane-containing compounds and epoxy group-containing compounds.
  • phenolic compounds such as 2,2′-bis(4-hydroxy-3,5-dihydroxymethylphenyl)propane and tetra(methoxymethyl)bisphenol are added. may be added. When these compounds are used, it is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the weak anchoring liquid crystal aligning agent. is.
  • the composition contained in the weakly anchoring liquid crystal aligning agent may have electrical properties such as dielectric constant and conductivity of the weakly anchoring liquid crystal aligning film as long as the effects of the present invention are not impaired. Dielectrics and conductive materials for the purpose of changing may be added.
  • the strong anchoring horizontal alignment film described here is a liquid crystal alignment film that can evenly align liquid crystals in the horizontal direction and has a sufficiently strong force for maintaining aligned liquid crystals, that is, interfacial anchoring energy.
  • the strongly anchoring horizontal alignment film can be obtained by subjecting the above-described polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyamide, polyester, polyacrylate, or the like to alignment treatment in a uniaxial direction by rubbing treatment, photo-alignment treatment, or the like.
  • a strongly anchoring horizontal alignment film can be obtained by a combination of the monomers mentioned above.
  • the weakly anchoring alignment film of the present invention is obtained by using the weakly anchoring liquid crystal aligning agent described above.
  • the weakly anchoring liquid crystal aligning agent used in the present invention can be applied to a substrate, and then dried and baked to obtain a cured film, which can be used as it is as the weakly anchoring alignment film.
  • this cured film can be subjected to alignment treatment by rubbing, irradiation with polarized light or light of a specific wavelength, ion beam treatment, etc. It is also possible to irradiate the liquid crystal display element after liquid crystal filling with UV. be.
  • the strong anchoring alignment film can be obtained by applying a strong anchoring liquid crystal aligning agent to a substrate, then drying and baking the cured film, and subjecting the cured film to alignment treatment.
  • the first substrate may be a substrate having comb-teeth electrodes
  • the second substrate may be a counter substrate.
  • the second substrate may be a substrate having comb-teeth electrodes
  • the first substrate may be a counter substrate.
  • the substrate on which each liquid crystal alignment film is applied is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, but a substrate having a transparent electrode for driving liquid crystal formed thereon is preferable.
  • Substrates in which a transparent electrode is formed on a plastic plate of acetylcellulose, diacetylcellulose, acetate butyrate cellulose, or the like can be mentioned.
  • Substrates that can be used for IPS type liquid crystal display elements include electrode patterns such as standard IPS comb electrodes and PSA (Polymer-Stabilized Alignment) fishbone electrodes, and protrusion patterns such as MVA (Multi-domain Vertical Alignment). can.
  • high-performance elements such as TFT (Thin-Film-Transistor) type elements are used in which an element such as a transistor is formed between an electrode for driving liquid crystal and a substrate.
  • TFT Thin-Film-Transistor
  • the substrates as described above are generally used. Opaque substrates such as wafers can also be used. At that time, a material such as aluminum that reflects light can also be used for the electrodes formed on the substrate.
  • Examples of the method for applying the weakly anchoring liquid crystal aligning agent include spin coating, printing, inkjet, spraying, and roll coating, but transfer printing is widely used industrially in terms of productivity. and is preferably used in the present invention.
  • the drying process after applying the liquid crystal aligning agent is not necessarily required, but if the time from application to baking is not constant for each substrate, or if it is not baked immediately after application, a drying process is included. is preferred.
  • the drying means is not particularly limited as long as the solvent is removed to such an extent that the coating film shape is not deformed by transportation of the substrate or the like.
  • Preferred conditions for the drying step include a method of drying on a hot plate at a temperature of 40 to 150° C., more preferably 60 to 100° C., for 0.5 to 30 minutes, more preferably 1 to 5 minutes.
  • baking when the block segment to be insolubilized in the liquid crystal is composed of a thermosetting compound, baking is preferably performed at a temperature higher than the curing temperature and lower than the thermal decomposition temperature of the polymer.
  • Preferred conditions for the baking step include a hot plate or thermal circulation oven at a temperature of 80 to 250° C., more preferably 100 to 230° C., and baking for 1 to 120 minutes, more preferably 5 to 30 minutes.
  • the thickness of this cured film can be selected according to need, but a thickness of preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more is preferable because the reliability of the liquid crystal display element is improved. Further, when the thickness of the cured film is preferably 300 nm or less, more preferably 150 nm or less, the power consumption of the liquid crystal display device does not become extremely large, which is preferable.
  • a first substrate having a weak anchoring alignment film and a second substrate having a strong anchoring alignment film can be obtained.
  • the method for uniaxial orientation treatment include a photo-alignment method, an oblique vapor deposition method, rubbing, and a uniaxial orientation treatment using a magnetic field.
  • the alignment treatment is performed by rubbing in one direction, for example, while rotating a rubbing roller around which a rubbing cloth is wound, the substrate is moved so that the rubbing cloth and the film are in contact with each other.
  • the alignment treatment can be performed by irradiating the entire surface of the film with polarized UV light of a specific wavelength and heating as necessary.
  • the direction is selected according to the electrical properties of the liquid crystal. It is preferable that the direction is substantially the same as the direction in which the .
  • the liquid crystal cell of the present invention comprises a substrate (first substrate) having a weak anchoring alignment film obtained by using the liquid crystal aligning agent of the present invention after forming a radical generating film on the substrate by the above method, and A substrate (second substrate) having a strongly anchoring liquid crystal alignment film (second substrate) is arranged so that the weakly anchoring alignment film and the strong anchoring alignment film face each other, sandwiching a spacer and fixing with a sealant, and the liquid crystal Obtained by injection and sealing.
  • the size of the spacer to be used is usually 1 to 30 ⁇ m, preferably 2 to 10 ⁇ m.
  • the IPS substrate which is a comb-teeth electrode substrate used in the IPS system, includes a base material, a plurality of linear electrodes formed on the base material and arranged in a comb-like shape, and linear electrodes on the base material.
  • the FFS substrate which is a comb-teeth electrode substrate used in the FFS method, includes a base material, a plane electrode formed on the base material, an insulating film formed on the plane electrode, and an insulating film formed on the insulating film. , a plurality of linear electrodes arranged in a comb shape, and a liquid crystal alignment film formed on an insulating film so as to cover the linear electrodes.
  • the liquid crystal display element has, for example, a first substrate, a second substrate facing the first substrate, and liquid crystal filled between the first substrate and the second substrate. Then, the liquid crystal display element is a first substrate or second substrate provided with a weak anchoring alignment film formed by coating the weak anchoring liquid crystal alignment agent of the present invention, and a second substrate or second substrate provided with a strong anchoring horizontal alignment film. Fabricated using a first substrate.
  • the liquid crystal display element can be made into a reflective liquid crystal display element, for example, by providing a liquid crystal cell with a reflective electrode, a transparent electrode, a ⁇ /4 plate, a polarizing film, a color filter layer, etc. according to a conventional method.
  • a transmissive liquid crystal display element can be obtained by providing a liquid crystal cell with a backlight, a polarizing plate, a ⁇ /4 plate, a transparent electrode, a polarizing film, a color filter layer, etc. according to a conventional method.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the horizontal electric field liquid crystal display device of the present invention, which is an example of an IPS mode liquid crystal display device.
  • the liquid crystal 3 is sandwiched between the comb-teeth electrode substrate 2 having the liquid crystal alignment film 2c and the opposing substrate 4 having the liquid crystal alignment film 4a.
  • the comb-shaped electrode substrate 2 includes a base material 2a, a plurality of linear electrodes 2b formed on the base material 2a and arranged in a comb-like shape, and a plurality of linear electrodes 2b formed on the base material 2a so as to cover the linear electrodes 2b. and a liquid crystal alignment film 2c.
  • the opposing substrate 4 has a substrate 4b and a weakly anchoring liquid crystal alignment film or a strong anchoring horizontal alignment film (liquid crystal alignment film 4a) formed on the substrate 4b.
  • the liquid crystal alignment film 2c is, for example, the weak anchoring alignment film or the strong anchoring horizontal alignment film of the present invention.
  • the liquid crystal alignment films provided on the opposing substrates are each produced by combining a strong anchoring alignment film and a weak anchoring liquid crystal alignment film.
  • the horizontal electric field liquid crystal display element 1 when a voltage is applied to the linear electrodes 2b, an electric field is generated between the linear electrodes 2b as indicated by electric lines of force L.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing another example of the horizontal electric field liquid crystal display element of the present invention, which is an example of the FFS mode liquid crystal display element.
  • the liquid crystal 3 is sandwiched between the comb-teeth electrode substrate 2 having the liquid crystal alignment film 2h and the counter substrate 4 having the liquid crystal alignment film 4a.
  • the comb-shaped electrode substrate 2 includes a substrate 2d, a plane electrode 2e formed on the substrate 2d, an insulating film 2f formed on the plane electrode 2e, and a comb-shaped electrode formed on the insulating film 2f.
  • the counter substrate 4 has a base material 4b and a liquid crystal alignment film 4a formed on the base material 4b.
  • the liquid crystal alignment film 4a is the same as the liquid crystal alignment film 4a in FIG. 1 described above.
  • the liquid crystal alignment film 2h is the same as the liquid crystal alignment film 2c in FIG. 1 described above.
  • the lateral electric field liquid crystal display element 1 when a voltage is applied to the plane electrode 2e and the linear electrode 2g, an electric field is generated between the plane electrode 2e and the linear electrode 2g as indicated by electric lines of force L.
  • Viscosity measurement The viscosity of the polyamic acid solution, etc., was measured using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), a sample amount of 1.1 mL (milliliter), a cone rotor TE-1 (1° 34', R24), and a temperature of 25. °C.
  • the molecular weights of polyimide precursors and polyimides were measured using a room temperature gel permeation chromatography (GPC) device (GPC-101) (manufactured by Showa Denko KK) and a column (GPC KD-803, GPC KD-805 in series) (manufactured by Showa Denko KK). was measured as follows.
  • GPC room temperature gel permeation chromatography
  • a proton derived from a structure that does not change before and after imidization is determined as a reference proton, and the peak integrated value of this proton and the proton derived from the NH group of amic acid appearing around 9.5 to 10.0 ppm. It was calculated by the following formula using the peak integrated value.
  • X is the proton peak integrated value derived from the NH group of the amic acid
  • Y is the peak integrated value of the reference protons
  • is the polyamic acid (imidization rate is 0%) of the amic acid. It is the ratio of the number of standard protons to one proton of the NH group.
  • Imidation rate (%) (1- ⁇ X/Y) x 100
  • Synthesis Example 3-1 The mixture obtained in Synthesis Example 2-1 was placed in a 100 ml eggplant flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube so that the molar ratio [B-2/A-1mCTA-1] of A-1mCTA-1 and B-2 used was 57.
  • A-1mCTA-1 (1.91 g, 0.222 mmol), B-2 (3.20 g, 12.7 mmol), and AIBN (18.3 mg, 0.111 mmol) were measured and THF (12.0 g) was added and dissolved by stirring at room temperature, the inside of the system was replaced with nitrogen, and the mixture was heated and stirred in an oil bath set at 60°C for 12 hours.
  • PAA-1 polyamic acid solution having a viscosity of about 740 mPa ⁇ s and a solid content concentration of 15% by mass was obtained.
  • This polyamic acid had a number average molecular weight of 12,600 and a weight average molecular weight of 35,200.
  • TC-1 (1.84 g: 9.4 mmol) and NMP (10.0 g) were added and reacted at room temperature for 18 hours, resulting in a viscosity of about 1120 mPa s and a solid content concentration of 20 mass.
  • % polyamic acid solution (PAA-3) was obtained. This polyamic acid had a number average molecular weight of 11,200 and a weight average molecular weight of 31,400.
  • the polyamic acid solution (PAA-3) (40.0 g) obtained above was weighed into a 300 mL eggplant flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, NMP (74.3 g) was added, and the mixture was stirred for a while at room temperature.
  • PAA-4 polyamic acid solution having a viscosity of about 680 mPa ⁇ s and a solid content concentration of 15% by mass was obtained.
  • This polyamic acid had a number average molecular weight of 17,200 and a weight average molecular weight of 48,200.
  • This polyimide had an imidization rate of 60%, a number average molecular weight of 12,800, and a weight average molecular weight of 27,500.
  • Table 5 shows the contents of the polyamic acid and polyimide synthesized above.
  • Preparation Example 1 Weigh 0.9 g of A-1mCTA-1 obtained in Synthesis Example 2-1 into a 15 mL vial equipped with a stirrer, add 14.1 g of PGMEA, and stir at room temperature for 1 hour to form a weak anchor. A ring liquid crystal aligning agent (WAS-1) was obtained.
  • the substrate is a non-alkali glass substrate having a size of 30 mm ⁇ 35 mm and a thickness of 0.7 mm.
  • an ITO (Indium-Tin-Oxide) electrode having a comb tooth pattern with an electrode width of 3 ⁇ m, an electrode-to-electrode spacing of 6 ⁇ m, and an angle of 10° with respect to the long side of the substrate was formed. and form a pixel.
  • the size of each pixel is 10 mm long and about 5 mm wide.
  • it will be called an IPS substrate (first substrate).
  • weak anchoring liquid crystal aligning agents WAS-1 to WAS-95 obtained by the above method, radical generation forming compositions (AL-1, AL-2), liquid crystal aligning agents for horizontal alignment (SE -6414, NRB-U973 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.)) was filtered through a filter with a pore size of 1.0 mm, and an ITO film was formed on the back surface of the prepared first substrate and the counter substrate, A glass substrate (hereinafter referred to as a second substrate) having columnar spacers with a height of 3.0 ⁇ m was coated and formed into a film by a spin coating method.
  • a second substrate having columnar spacers with a height of 3.0 ⁇ m
  • the substrate coated with the weak anchoring liquid crystal aligning agent was baked at 180°C for 20 minutes, and the radical generating composition and the liquid crystal aligning agent for horizontal alignment were applied.
  • the substrate was baked at 230° C. for 20 minutes to obtain a coating film having a thickness of 100 nm.
  • the coating film on the first substrate was oriented along the direction of the comb teeth, and the coating film on the second substrate was oriented in the direction orthogonal to the comb electrodes.
  • the rubbing method was used in AL-1 and SE-6414, the photo-alignment method was used in AL-2 and NRB-U973, and no alignment treatment was performed in WAS-1 to WAS-82. Used as is.
  • a rubbing device manufactured by Iinuma Gauge Co., Ltd., a rubbing cloth (YA-20R) manufactured by Yoshikawa Kako Co., Ltd., a rubbing roller (diameter 10.0 cm), a stage feed speed of 30 mm / s, a roller rotation speed of 700 rpm, and a pushing pressure of 0.3 mm. went.
  • a UV exposure apparatus manufactured by Ushio Inc. was used to irradiate linearly polarized UV with an extinction ratio of about 26:1 so that the irradiation amount was 300 mJ/cm 2 based on the wavelength of 254 nm. , and heating at 230° C.
  • a photodiode was attached to a polarizing microscope, connected to an electrometer via a current-voltage conversion amplifier, and black luminance was measured by monitoring the voltage under the condition that the luminance was minimized under crossed Nicols.
  • VT curve (Measurement of VT curve and evaluation of driving threshold voltage, maximum luminance voltage, and transmittance)
  • the VT curve was measured by applying voltage and measuring the luminance at the voltage.
  • a value of voltage (Vmax) at which the luminance becomes maximum was estimated from the obtained VT curve.
  • the maximum transmittance (Tmax) was estimated by comparing the maximum transmittance in the VT curve with the transmittance in parallel Nicols through the liquid crystal cell to which no voltage was applied as 100%.
  • the azimuth angle anchoring strengths A 2 and SA of the strongly anchoring alignment films AL-1, SE-6414, AL-2, and NRB-U973 were values separately measured by the torque balance method.
  • the azimuth anchoring strengths A2 and WA of the weakly anchoring alignment film are calculated by the following formulas (eq2) and (eq3) using the driving threshold voltage (Vth) obtained from the VT curve measurement of the liquid crystal cell prepared above.
  • a film with an azimuth angle anchoring strength of less than 10 ⁇ 5 [J/m 2 ] is defined as a weak anchoring alignment film
  • a film with an azimuth angle anchoring strength of greater than 10 ⁇ 4 [J/m 2 ] is defined as a strong anchoring alignment film.
  • V th,SA represents the driving threshold voltage of the strong anchoring liquid crystal cell
  • V th,WA represents the driving threshold voltage of the weakly anchoring liquid crystal cell
  • l is the inter-comb electrode distance
  • d is the cell gap
  • K 2 is the twist elastic constant of the liquid crystal
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of the liquid crystal in vacuum
  • is the dielectric anisotropy of the liquid crystal.
  • the rotation angle when the liquid crystal cell was rotated from the angle at which the first region of the second pixel was darkest to the angle at which the first region of the first pixel was darkest was calculated as the angle ⁇ .
  • the second area of the second pixel and the second area of the first pixel were compared to calculate a similar angle ⁇ . Then, the average value of the calculated angle ⁇ values was calculated as the angle ⁇ of the liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell was temperature-modulated between 20 and ⁇ 20° C. using a temperature modulation stage manufactured by Linkam, the VT curve was measured at each temperature, and the low-temperature driving characteristics were evaluated by comparing the values of Tmax and Vmax. . Based on the values of Tmax and Vmax at 20 ° C., if the variation in Tmax at each temperature is less than 3% and the variation in Vmax is less than 0.2 V, it is considered “good", and the variation in Tmax is 3% or more, or Vmax A change of 0.2 V or more was evaluated as "poor".
  • Thin films composed of weakly anchoring liquid crystal aligning agents shown in Preparation Examples 1 to 5 and 51 to 56 are compatible with liquid crystals, and the polymers used in Preparation Examples 1 to 5 and 51 to 56 are compatible with liquid crystals. It can be said that it is suitable.
  • the thin films shown in Preparation Examples 6 to 12 and 57 to 63 are insoluble in liquid crystals, and the polymers used in Preparation Examples 6 to 12 and 57 to 63 are suitable as block segments that are insoluble in liquid crystals.
  • Evaluation results are shown in Tables 10-1 to 10-3.
  • Tables 10-1 to 10-3 also show the measurement results of the azimuthal anchoring strength (A 2 ).
  • the liquid crystal cells produced using the copolymers of the present invention have high transmittance and low driving voltage, and exhibit weak anchoring properties.
  • a homopolymer or copolymer consisting of only block segments that are compatible with liquid crystal Comparative Examples 1 and 4
  • only block segments that are insoluble in liquid crystal Comparative Examples 2 and 3
  • a pretilt angle is developed. Therefore, it is important to use a copolymer with two or more block segments that satisfies both factors at the same time.
  • the copolymer of the present invention when used, better alignment quality, black brightness, and faster response when the voltage is turned off are realized compared to the weak anchoring cell produced by the method of Patent Document 3 (Comparative Example 6). ing.
  • the number average molecular weight of each block segment compatible with liquid crystal is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000.
  • the black luminance and the response speed change depending on the compound species constituting the block segment that is compatible with the liquid crystal.
  • the compound species is not limited to those described in the examples.
  • Examples of compound species suitable for the block segment compatible with the liquid crystal include compounds that are flexible and have a sufficiently low glass transition temperature (Tg), and compounds that have low polarity.
  • the number average molecular weight of each block segment to be insolubilized in liquid crystal is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000.
  • any compound species that does not elute into the liquid crystal when the coating film comes into contact with the liquid crystal may be used, and the compound species is not limited to those described in the examples.
  • Examples of compound species suitable for the block segment to be insolubilized in the liquid crystal include compounds with strong intermolecular interaction, highly polar compounds, and compounds that induce a cross-linking reaction by heating.
  • the transmittance exhibited by the substrate on which the copolymer is provided changes greatly. This indicates that the effective film thickness with which the liquid crystal can be driven varies depending on the substrate on which the weak anchoring film is provided.
  • the panel or liquid crystal is designed so that the product of the birefringence difference ( ⁇ n) of the liquid crystal and the cell gap (D) is about 300 nm in order to obtain high transmittance. It means that high transmittance can be realized even if the above value is 300 nm or less.
  • the substrate on which the copolymer is provided may be any substrate, and it is preferable to select it according to the application and demand.
  • the block segment compatible with the liquid crystal does not have to be composed of only a single component, and the third component may be randomly copolymerized.
  • the third component is preferably a compound that is compatible with the liquid crystal from the viewpoint of maintaining properties, but it may be a compound that is insoluble in the liquid crystal.
  • the introduction ratio of the compound that is insoluble in the liquid crystal is preferably 30 mol % or less with respect to the compound that is compatible with the liquid crystal.
  • the polymers RC-1 to RC-10 used in synthesizing the copolymers of Examples 18 to 21 and 49 to 52 were compatible with the liquid crystal used.
  • the block segment to be insolubilized in the liquid crystal does not have to consist of only a single component, and the third component may be randomly copolymerized.
  • the random copolymerization of the third component has little effect on the properties, and the properties are good even when the proportion of the compound that is compatible with the liquid crystal is large.
  • the block segment that is insolubilized in the liquid crystal only functions to stabilize the coating film and does not necessarily contribute to the optical properties. Therefore, it can be said that the block segment to be insolubilized in the liquid crystal does not depend on the random copolymerization ratio or the compound species constituting it, as long as the stabilization of the coating film can be complemented.
  • the copolymer does not have to be a diblock copolymer composed of two block segments that are compatible with or insoluble in the liquid crystal. I know it's okay. Moreover, it can be seen that the third block segment other than the two block segments that are compatible with or insoluble in the liquid crystal may be compatible with the liquid crystal or may be insoluble in the liquid crystal. Furthermore, it can be seen that the arrangement order of the two block segments and the third block segment that are compatible with or insoluble in the liquid crystal does not matter.
  • a composite material may be used as long as it contains a certain amount or more of the copolymer.
  • the composite component other than the copolymer need not be limited to polymers, and may be monomers or oligomers.
  • it does not depend on the mixing ratio of the copolymer.
  • the quality of the properties depends on the state of phase separation between the copolymer and the composite component, so it is necessary to determine the mixing ratio in consideration of the state of phase separation. Phase separability depends on intermolecular interactions and thermal volume changes between materials.
  • the seizure was improved. This is as described in WO2021/020399.
  • the substrate on which the copolymer is provided may be any substrate, and it is better to select it according to the application and demand.
  • Evaluation results are shown in Tables 13-1 to 13-3.
  • Tables 13-1 to 13-3 also show the measurement results of the azimuth anchoring strength (A 2 ).
  • the liquid crystal cells produced using the copolymers of the present invention showed high transmittance and low driving voltage even when the rubbing alignment method was used, and thus exhibited weak anchoring characteristics. I know there is.
  • the alignment quality and black luminance of the liquid crystal cells produced using the copolymers of the present invention were compared with those of the weak anchoring cell produced by the method of Patent Document 3 (Comparative Example 13). was good.
  • Vmax and Tmax of the liquid crystal cells produced using the copolymers of the present invention (Examples 69 to 136) were better than those of the strong anchoring liquid crystal cell (Comparative Example 14).
  • the liquid crystal cells produced using the copolymers of the present invention realize a faster response when the voltage is turned off than the weak anchoring cell of Comparative Example 13.
  • the composition of the weak anchoring cell, the compound type and molecular weight constituting the block segment, and the change in properties when made into a composite material tended to be generally the same as in the case of using the photo-alignment method. I know it doesn't matter.
  • a stable weak anchoring film can be manufactured by a very simple method compared to the conventional technology, it is possible to reduce the process load and improve the yield of weak anchoring IPS manufacturing in actual industrialization.

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Abstract

液晶と、液晶配向膜とを有する液晶セルの前記液晶配向膜の形成に用いられ、 前記液晶に相溶するブロックセグメント(A)と、前記液晶に相溶しない又は焼成により前記液晶に不溶化するブロックセグメント(B)とを有する共重合体を含有する、弱アンカリング液晶配向剤。

Description

弱アンカリング液晶配向剤、液晶表示素子、及び共重合体
 本発明は、安価で複雑な工程を含まない手法にて、弱アンカリング特性を発現する有機膜(弱アンカリング膜)を製造することが可能であり、更なる高輝度化、低電圧駆動化を実現するための液晶表示素子、並びにそれらに利用可能な、弱アンカリング液晶配向剤、及び共重合体に関するものである。
 近年、携帯電話、コンピュータ及びテレビのディスプレイなどには液晶表示素子が広く用いられている。液晶表示素子は薄型、軽量、低消費電力などの特性を有しており、今後はVR(Virtual Reality)や超高精細のディスプレイ等、更なるコンテンツへの応用が期待されている。液晶ディスプレイの表示方式には、TN(Twisted Nematic)方式、IPS(In-Plane Switching)方式、VA(Vertical Alignment)方式など様々な表示方式が提案されているが、すべての表示方式には液晶を所望の配向状態に誘導する膜(液晶配向膜)が使用されている。
 特にタブレットPCやスマートフォン、スマートTV等のタッチパネルを具備した製品には、タッチしても表示が乱れにくいIPS方式が好まれており、近年ではコントラストや視野角特性を改善するためFFS(Frindge Field Switching)方式を用いた液晶表示素子や光配向法を用いた液晶配向技術が用いられる。
 しかしながら、FFS方式はIPS方式に比べて基板の製造コストが高いこと、Vcomシフトと呼ばれる特有の表示不良が発生することが課題である。また光配向法は、ラビング配向法に比べ、素子の拡大に適応しやすい点や表示特性を大きく向上できる点にメリットがある一方、原理上の課題(光分解型材料を用いると分解物由来の表示不良光、異性化型であれば配向力不足による焼き付きなど)が挙げられる。これらの課題を解決するために液晶表示素子メーカーや液晶配向膜メーカーは種々工夫を行っているのが現状である。
 一方で、近年弱アンカリング技術を利用した弱アンカリングIPS方式が提案されている。これは従来のIPS方式に比べてコントラスト比の向上や大幅な低電圧駆動が実現できる(特許文献1参照)。
 弱アンカリングIPS方式は、片側の基板に強いアンカリングエネルギーを有する液晶配向膜を、もう一方の基板側(横電界を発生する電極を具備)にアンカリングエネルギーを有さない処理を施した薄膜を用いることで作られる。
 近年では、濃厚ポリマーブラシを基板に直接設けることで弱アンカリング状態を作り出した弱アンカリングIPS方式の技術提案がなされている(特許文献2参照)。この技術によりコントラスト比の大幅な向上や駆動電圧の大幅な低下が実現された。
 また、別手法として光ラジカル重合反応を用いて配向膜表面にポリマーブラシを設けることで弱アンカリング状態を作り出した弱アンカリングIPS方式の技術提案がなされている(特許文献3参照)。この技術によりコントラスト比の向上や大幅な低電圧駆動に加え、高速応答化や焼き付きの低減が実現された。
特許第4053530号公報 特開2013-231757号公報 国際公開第2019/004433号パンフレット
 濃厚ポリマーブラシを基板に直接設ける方法(特許文献2)は、基板に反応点を設ける表面処理工程、及び基板表面の反応点からポリマー成長させる工程を要するため工程が複雑化する点、並びに高度な脱酸素条件を要するため環境を厳密に制御する必要がある点から技術的な難易度が高く、量産化の観点で現実的でない。また、光ラジカル重合反応を用いて配向膜表面にポリマーブラシを設ける方法(特許文献3)は、液晶素子作製後に紫外線照射する工程を要するため工程が複雑化する点、素子内部に未反応物が残存した際に経時変化を誘発する点から実際の工業化には大きな課題となると考えられる。
 弱アンカリングIPSはその配向原理上、電圧OFF時の応答速度が遅くなる。これは、液晶の駆動電圧が低くなるため、通常の駆動方式に比べ弱い電界で応答させることによる影響と、配向膜のアンカリング力が極めて小さいが故に、液晶の復元に時間がかかってしまうことに起因する。
 これに対し、IPS櫛歯電極の電極上のみ弱アンカリングにすることで駆動時の応答速度遅延が抑制可能である。しかし、電極上のみ弱アンカリングの状態にするためには微細な領域に異なる材料を塗り分けるなど難易度の高い技術を要するため、実際の工業化には不向きと考えられる。
 これらとは別の方法で、セルギャップを狭くすることで応答速度の改善が可能である。通常、液晶表示素子は狭セルギャップ化により応答速度が速くなる傾向にあるが、透過率の低下を抑制するために複屈折率差(Δn)の大きな液晶を使用する必要がある。しかし、Δnを大きくすると誘電率異方性(Δε)や弾性係数など液晶の物性値が大きく変動する。これにより、弱アンカリング配向において液晶が傾斜配向(プレチルト角が付く)してしまうケースがある。よって、液晶の物性値に依存せず弱アンカリング特性が得られることが重要課題となる。
 このような技術的課題を解決できればパネルメーカーとしても大きなコストメリットとなり、バッテリーの消費抑制や画質の向上等にもメリットとなることが考えられる。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、従来の手法に比べより簡便かつ安定的に弱アンカリング膜を製造可能とする材料、これを用いた弱アンカリングIPS表示素子、及び狭セルギャップ化においてもプレチルト角の発生なく安定的に低電圧駆動と電圧OFF時の高速応答化が同時に実現でき、加えて焼き付きを低減でき、低温環境で高いバックライト透過率と低電圧駆動の両立を実現できる横電界液晶表示素子を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記の課題を解決する為、鋭意検討を行った結果、上記の課題を解決出来ることを見出し、以下の要旨を有する本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は以下を包含する。
 [1] 液晶と、液晶配向膜とを有する液晶セルの前記液晶配向膜の形成に用いられ、
 前記液晶に相溶するブロックセグメント(A)と、前記液晶に相溶しない又は焼成により前記液晶に不溶化するブロックセグメント(B)とを有する共重合体を含有する、弱アンカリング液晶配向剤。
 [2] 前記ブロックセグメント(A)が、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、及び下記式(6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含む、[1]に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(1)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はチオエーテル結合を表し、Rは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~20のアルキル基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのX及びRはそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式(2)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Sは単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表し、Tは下記式(3)で表される有機基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのTは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、nが2の場合、Sは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式(3)中、*は結合部位を示す。Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、チオエーテル結合、-Si(R)(R)-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-Si(R)(R)-O-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、及び-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又はアルキル基を表す。)から選ばれる結合基であり、Cyは6~20員環の非芳香族の環状基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式(4)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Rは炭素数1~10の直鎖もしくは分岐構造を有する脂肪族炭化水素基を表し、3つのXはそれぞれ独立して水素原子又は下記式(5)を表す。ただし、3つのXの少なくとも一つは式(5)を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式(5)中、Yは単結合、-O-、-S-又は-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。)を表し、*は結合部位を示す。R、R、及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
(式(6)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、R~Rはそれぞれ独立して単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基を表し、Arは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、X及びXはそれぞれ独立して水素原子、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、RとRとR及びRに結合する炭素原子とは一緒になって環を形成していてもよい。ただし、R、R及びRの合計炭素数は1以上である。)
 [3] 前記式(1)中のMが、下記で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(2)中のMが、下記で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(4)中のMが、下記で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(6)中のMが、下記で表されるいずれかの構造である、
[2]に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
(式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
 [4] 前記ブロックセグメント(B)が、トリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される少なくとも一種の官能基を有する側鎖構造を有し、
 前記ブロックセグメント(B)が、前記官能基と、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基とを有する重合性化合物を、構成成分として含む、
[1]~[3]のいずれかに記載の弱アンカリング液晶配向剤。
 [5] 前記ブロックセグメント(B)が、下記式(7)で表される化合物を、構成成分として含む、[1]~[4]のいずれかに記載の液晶配向剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式(7)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、nは1~2の整数である。Zは下記式(8)で表される基を表す。nが2の場合、2つのZは同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
(式(8)中、Lはトリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される官能基を表す。Jは単結合又は炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表す。Kは、芳香族炭化水素基と結合する場合、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、及びチオエーテル結合から選ばれる連結基を示し、それ以外の場合は、単結合を示す。*は結合部位を表す。mは1~3の整数である。mが2又は3の場合、複数のK及びLは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、Jが単結合の場合、mは1である。)
 [6] 前記式(7)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造である、[5]に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
(式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
 [7] 前記ブロックセグメント(B)が、下記式(B-1)~(B-13)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含む、[1]~[6]のいずれかに記載の弱アンカリング液晶配向剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
 [8] 前記共重合体がリビング重合によって得られたものである[1]~[7]のいずれかに記載の弱アンカリング液晶配向剤。
[9] 前記共重合体がリビングラジカル重合によって得られたものである[1]~[8]のいずれかに記載の弱アンカリング液晶配向剤。
 [10] 液晶配向剤に含有される共重合体であって、
 ブロックセグメント(A’)と、ブロックセグメント(B’)とを有し、
 前記ブロックセグメント(A’)が、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、及び下記式(6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含み、
 前記ブロックセグメント(B’)が、下記式(7)で表される化合物を、構成成分として含む、
共重合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
(式(1)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はチオエーテル結合を表し、Rは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~20のアルキル基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのX及びRはそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
(式(2)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Sは単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表し、Tは下記式(3)で表される有機基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのTは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、nが2の場合、Sは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
(式(3)中、*は結合部位を示す。Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、チオエーテル結合、-Si(R)(R)-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-Si(R)(R)-O-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、及び-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又はアルキル基を表す。)から選ばれる結合基であり、Cyは6~20員環の非芳香族の環状基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
(式(4)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Rは炭素数1~10の直鎖もしくは分岐構造を有する脂肪族炭化水素基を表し、3つのXはそれぞれ独立して水素原子又は下記式(5)を表す。ただし、3つのXの少なくとも一つは式(5)を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
(式(5)中、Yは単結合、-O-、-S-又はN(R)-(RはNに結合する、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。)を表し、*は結合部位を示す。R、R、及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(式(6)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、R~Rはそれぞれ独立して単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基を表し、Arは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、X及びXはそれぞれ独立して水素原子、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、RとRとR及びRに結合する炭素原子とは一緒になって環を形成していてもよい。ただし、R、R及びRの合計炭素数は1以上である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(式(7)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、nは1~2の整数である。Zは下記式(8)で表される基を表す。nが2の場合、2つのZは同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
(式(8)中、Lはトリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される官能基を表す。Jは単結合又は炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表す。Kは、芳香族炭化水素基と結合する場合、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、及びチオエーテル結合から選ばれる連結基を示し、それ以外の場合は、単結合を示す。*は結合部位を表す。mは1~3の整数である。mが2又は3の場合、複数のK及びLは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、Jが単結合の場合、mは1である。)
 [11] 前記式(1)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(2)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(4)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(6)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
 前記式(7)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造である、
[10]に記載の共重合体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
(式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖又は分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
 [12] リビング重合によって得られたものである[10]又は[11]に記載の共重合体。
 [13] リビングラジカル重合によって得られたものである[10]~[12]のいずれかに記載の共重合体。
 [14] [10]~[13]のいずれかに記載の共重合体を含有する弱アンカリング液晶配向剤。
 [15] [1]~[9]、及び[14]のいずれかに記載の弱アンカリング液晶配向剤を用いて得られた液晶表示素子。
 [16] 低電圧駆動横電界液晶表示素子である[15]に記載の液晶表示素子。
 本発明によれば、従来技術に比べて極めて単純な手法で安定した弱アンカリング配向膜を製造できるため、実際の工業化において弱アンカリングIPS製造に掛かる工程負荷の低減や歩留まりの改善が可能となる。また、本発明の材料および手法を用いることで、従来技術に比べて電圧OFF時の高速応答化、焼き付きの低減、低温環境における高いバックライト透過率と低電圧駆動が実現できるため、優れた特性を安定して発現できる材料および横電界液晶表示素子を提供することができる。
本発明の横電界液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。 本発明の横電界液晶表示素子の他の例を示す概略断面図である。
(弱アンカリング、弱アンカリング配向膜)
 本発明において「弱アンカリング」とは、液晶分子を基板に対して方位角方向または極角方向へ配向規制する力は有しているが、アンカリング強度(すなわち液晶分子の位置を保持する、あるいは液晶分子の配向が変化しても元の状態に戻す、界面弾性エネルギー)が全く無いか、あったとしても液晶同士の分子間力よりも弱いことを意味し、本発明の弱アンカリングにおいては方位角アンカリング強度(A)が10-5[J/m]よりも小さい場合を指す。また、「弱アンカリング配向膜」とは、液晶と接触することで弱アンカリング状態を形成する膜のことを意味し、固体膜に限定されず固体表面を被覆する液体膜も含まれる。
(強アンカリング、強アンカリング配向膜)
 本発明において「強アンカリング」とは、液晶分子を一軸配向に配向規制し、外部からエネルギーが与えられても液晶の配向を保持することができる、あるいは液晶分子の配向が変化しても元の位置に戻すことができるアンカリング強度を有することを意味し、本発明の強アンカリングにおいては方位角アンカリング強度(A)が10-4[J/m]よりも大きい場合を指す。また、「強アンカリング配向膜」とは、液晶と接触することで強アンカリング状態を形成する膜のことを意味し、固体膜に限定されず固体表面を被覆する液体膜も含まれる。
(弱アンカリング液晶表示素子)
 上記で定義された弱アンカリング配向膜と強アンカリング配向膜をそれぞれ電極付き基板に塗布し、対になるように張り合わせることで弱アンカリング液晶表示素子が作製できる。弱アンカリング液晶表示素子は、一方の液晶配向膜の方位角アンカリング強度が限りなく小さいため、弱い電界や外場エネルギーで液晶の配向変化を誘起でき、通常は動かない領域の液晶分子も配向変化させることが可能になることから、特にIPSやFFSのような櫛歯電極を用いたような表示素子においては、電界強度の弱い電極上の液晶分子も駆動可能となるため、対となる配向膜の両方が強アンカリング配向膜で構成された液晶表示素子と比べて高透過率化及び駆動電圧を低電圧化させることができる。
 方位角アンカリング強度とは、方位角方向に対する液晶分子と液晶配向膜間の界面弾性エネルギーの強度を表す指標である。方位角アンカリング強度を算出する方法としてトルクバランス法や強電場法、Geometry法(外場印加法)やフレデリクス転移法等が用いられる。
(共重合体)
 本発明における「共重合体」の一実施形態は、弱アンカリング液晶配向剤に含有される共重合体である。弱アンカリング液晶配向剤は、液晶と、液晶配向膜とを有する液晶セルの液晶配向膜の形成に用いられる。
 共重合体は、液晶に相溶するブロックセグメント(A)と、液晶に相溶しない又は焼成により前記液晶に不溶化するブロックセグメント(B)とを有する。ブロックセグメント(A)は共重合体が焼成されても液晶に相溶する。
 本発明における「共重合体」の一実施形態は、ブロックセグメント(A’)と、ブロックセグメント(B’)とを有する。
 ブロックセグメント(A’)は、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、及び下記式(6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含む。
 ブロックセグメント(B’)は、下記式(7)で表される化合物を、構成成分として含む。
 共重合体が有するブロックセグメントは、3種以上であってもよい。
 共重合体は、好ましくは、主鎖が分岐せずに直鎖状に伸びた共重合体である。
 ブロックセグメント(A)は薄膜状態において液晶と相溶することで、弱アンカリング特性の発現に寄与する。ここで、ブロックセグメント(A)に使用される重合性化合物の一例は下記式(1)、(2)、(4)または(6)で表される。
 本出願人は、プレチルト角が発生せず安定的に弱アンカリング横電界液晶表示素子が作製できる液晶組成物に含有されるラジカル重合性化合物であって、弱アンカリングの発生に寄与するラジカル重合性化合物として、式(1)で表される化合物、式(2)で表される化合物、式(4)で表される化合物、及び式(6)で表される化合物(以下、特定の化合物と称する)を見出し、出願している(特願2020-134149、特願2020-163212、特願2021-041196、WO2019/004433、WO2022/030602、WO2022/071286、PCT/JP2022/10948。ここに引用されたことによって、これらの出願及び公開公報の内容は、全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれるものである。)。
 本発明では、液晶配向剤に含有される共重合体のブロックセグメントとして、液晶に相溶するブロックセグメントを用いることにより、従来の手法に比べより簡便に弱アンカリング膜を製造可能としている。その際に、特定の化合物を液晶に相溶するブロックセグメントの構成成分の一例として用いている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
(式(1)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はチオエーテル結合を表し、Rは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~20のアルキル基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのX及びRはそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
 結合基が挿入されていてもよい炭素数1~20のアルキル基における結合基としては、例えば、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、チオエーテル結合、-Si(R11)(R12)-(R11及びR12はそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-Si(R13)(R14)-O-(R13及びR14はそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-N(R15)-(R15はNに結合する、水素原子又はアルキル基を表す。)が挙げられる。R11~R15におけるアルキル基としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
(式(2)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Sは単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表し、Tは下記式(3)で表される有機基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのTは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、nが2の場合、Sは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
(式(3)中、*は結合部位を示す。Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、チオエーテル結合、-Si(R)(R)-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-Si(R)(R)-O-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、及び-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又はアルキル基を表す。)から選ばれる結合基であり、Cyは6~20員環の非芳香族の環状基を表す。)
 式(2)中のSにおける飽和炭化水素基とは、飽和炭化水素からn+1個の水素原子が取り除かれてできるn+1価の基を指す(nは、式(2)中のnと同じ整数である)。nが1の場合、飽和炭化水素基は、アルキレン基である。
 式(2)中のSにおいて、結合基が挿入されている炭素数1~6の飽和炭化水素基とは、炭素数2~6の飽和炭化水素基内の炭素-炭素間に結合基が挿入されているn+1価の基、又は炭素数1~6の飽和炭化水素基とそれに結合する原子(例えば、炭素原子)との間に結合基が挿入されているn+1価の基を意味する。
 式(2)中のSにおける結合基としては、例えば、炭素-炭素不飽和結合、エーテル結合(-O-)、エステル結合(-COO-又は-OCO-)、アミド結合(-CONH-又は-NHCO-)などが挙げられる。炭素-炭素不飽和結合としては、例えば、炭素-炭素二重結合などが挙げられるが、炭素-炭素二重結合が挿入されている炭素数1~6の飽和炭化水素基は、その末端にではなく、内部に炭素-炭素二重結合を有する方が好ましい。
 nが1の場合、結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基としては、例えば、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数1~6のオキシアルキレン基などが挙げられる。
 炭素数1~6のアルキレン基は、直鎖アルキレン基であってもよいし、分岐アルキレン基であってもよいし、環状アルキレン基であってもよい。
 式(3)のXにおける-Si(R)(R)-のR及びRは、それぞれ独立してSiに結合するアルキル基であり、例えば、炭素数1~6のアルキル基である。
 式(3)のXにおける-Si(R)(R)-O-のR及びRは、それぞれ独立してSiに結合するアルキル基であり、例えば、炭素数1~6のアルキル基である。
 式(3)のXにおける-N(R)-のRは、Nに結合する、水素原子又はアルキル基である。アルキル基は、例えば、炭素数1~6のアルキル基である。
 式(3)中、Cyは、6~20員環の非芳香族の環状基であり、8~18員環の非芳香族の環状基が好ましい。なお、Cyは、12~20員環の非芳香族の環状基であってもよい。式(3)においてXは、Cyにおいて環を構成する原子に結合している。
 非芳香族の環状基における環を構成する原子としては、例えば、炭素原子、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子などが挙げられる。
 環を構成する原子-原子間の結合は、単結合であってもよいし、二重結合であってもよいし、三重結合であってもよいが、単結合が好ましい。
 非芳香族の環状基における環としては、例えば、環状アルカン、環状エーテル、環状シロキサンなどが挙げられる。環状エーテルとしては、例えば、クラウンエーテルが挙げられる。例えば、12-クラウン-4において、環を構成する原子は、炭素原子及び酸素原子であり、員数は、12である。
 環は、単環であってもよいし、多環であってもよい。多環における環の数としては、例えば、2~4が挙げられる。
 多環において各環同士の結合の仕方には、例えば、以下の3通りが含まれる。
 ・1原子の共有:例えば、スピロ環化合物
 ・2原子の共有:デカリンのように2つの環が2つの原子を共有している場合
 ・橋かけ構造:ノルボルナンのように、2つの環が3つの原子以上を共有しているとみなせる場合
 なお、多環の場合、環を構成する原子の数をもってその員環数とする。例えば、ノルボルナンは7員環である。
 環を構成する原子には、水素原子の代わりにハロゲン原子、又は炭素数1~6のアルキル基が結合していてもよい。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
(式(4)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Rは炭素数1~10の直鎖もしくは分岐構造を有する脂肪族炭化水素基を表し、3つのXはそれぞれ独立して水素原子又は下記式(5)を表す。ただし、3つのXの少なくとも一つは式(5)を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
(式(5)中、Yは単結合、-O-、-S-又は-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。)を表し、*は結合部位を示す。R、R、及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
 式(4)中のRにおける脂肪族炭化水素基の炭素数は1~10であり、炭素数1~8であってもよいし、炭素数1~6であってもよいし、炭素数1~4であってもよい。
 式(5)中のR、R、及びRにおける炭素数1~6のアルキル基としては、例えば、炭素数1~5のアルキル基であってもよいし、炭素数1~4のアルキル基であってもよい。これらアルキル基は、直鎖構造であってもよいし、分岐構造であってもよい。
 式(5)中のR、R、及びRにおける芳香族炭化水素基は、無置換であってもよいし、水素原子が置換基により置換されていてもよい。
 置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~4のハロゲン化アルキル基、炭素数1~4のハロゲン化アルコキシ基などが挙げられる。ハロゲン化アルキル基、およびハロゲン化アルコキシ基におけるハロゲン化は、全ハロゲン化であってもよいし、一部のハロゲン化であってもよい。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子などが挙げられる。
 置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
 芳香族炭化水素基における置換基の数としては、特に限定されない。
 式(4)において、式(5)は1つ以上であり、1つであってもよいし、2つであってもよいし、3つであってもよい。
 式(4)において、3つのXはそれぞれ独立している。そのため、式(4)において、式(5)が2つ以上の場合、2つ以上の式(5)は、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
 式(5)において、R、R、およびRの少なくとも一つは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であってもよい。そのため、式(5)において、R、R、およびRの一つが置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であってもよいし、R、R、およびRの二つが置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であってもよし、R、R、およびRの三つが置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
(式(6)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、R~Rはそれぞれ独立して単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基を表し、Arは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、X及びXはそれぞれ独立して水素原子、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、RとRとR及びRに結合する炭素原子とは一緒になって環を形成していてもよい。ただし、R、R及びRの合計炭素数は1以上である。)
 式(6)中のR~Rにおいて、結合基が挿入されている炭素数1~6のアルキレン基とは、炭素数1~6のアルキレン基内の炭素-炭素間に結合基が挿入されている2価基、又は炭素数1~6のアルキレン基とそれに結合する炭素原子との間に結合基が挿入されている2価基を意味する。
 結合基としては、例えば、炭素-炭素不飽和結合、エーテル結合(-O-)、エステル結合(-COO-又は-OCO-)、アミド結合(-CONH-又は-NHCO-)などが挙げられる。不飽和結合としては、例えば、炭素-炭素二重結合などが挙げられるが、結合基が挿入されている炭素数1~6のアルキレン基は、その末端にではなく、内部に炭素-炭素二重結合を有する方が好ましい。
 結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基としては、例えば、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数1~6のオキシアルキレン基などが挙げられる。炭素数1~6のオキシアルキレン基における酸素原子は、例えば、式(6)中のM、R、R、及びRに結合する炭素原子と結合する。
 炭素数1~6のアルキレン基は、直鎖アルキレン基であってもよいし、分岐アルキレン基であってもよいし、環状アルキレン基であってもよい。
 式(6)のX及びXにおける置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
 置換基としては、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~4のハロゲン化アルキル基、炭素数1~4のハロゲン化アルコキシ基などが挙げられる。ハロゲン化アルキル基、およびハロゲン化アルコキシ基におけるハロゲン化は、全ハロゲン化であってもよいし、一部のハロゲン化であってもよい。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子などが挙げられる。
 式(6)中のRとしては、例えば、単結合、炭素数1~6のアルキレン基などが挙げられる。炭素数1~6のアルキレン基としては、より具体的には炭素数1~6の直鎖アルキレン基が挙げられる。
 式(6)中のRとしては、例えば、単結合、炭素数1~6のアルキレン基などが挙げられる。炭素数1~6のアルキレン基としては、より具体的には炭素数1~6の直鎖アルキレン基が挙げられる。
 式(6)中のRとしては、例えば、単結合、炭素数1~6のアルキレン基などが挙げられる。炭素数1~6のアルキレン基としては、より具体的には炭素数1~6の直鎖アルキレン基が挙げられる。
 式(6)中のXとしては、例えば、水素原子、フェニル基などが挙げられる。
 式(6)中のXとしては、例えば、水素原子、フェニル基などが挙げられる。
 式(6)中のAは、例えば、フェニル基などが挙げられる。
 式(6)中のR、RおよびRの合計炭素数は1以上であれば、特に限定されないが、2以上であってもよい。
 また、式(6)中のR、R2、およびRの合計炭素数は、例えば、18以下であってもよいし、15以下であってもよいし、10以下であってもよい。
 また、式(6)中のX及びXが水素原子の場合、R、R2、およびRの合計炭素数は1以上であれば、特に限定されないが、2以上であってもよい。
 なお、式(6)中のX及びXの少なくともいずれかが置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の場合、R、R2、およびRの合計炭素数は0であってもよい。
 式(6)において、RとRとRおよびRに結合する炭素原子とが一緒になって形成する環としては、例えば、結合基が挿入されていてもよい炭素数3~13の炭化水素環が挙げられる。結合基は、前述のとおりである。
 上記化合物の構造を用いることで電圧OFF時の高速応答化、焼き付きの低減、低温環境における高いバックライト透過率と低電圧駆動が実現しやすい。
 ブロックセグメント(A)及びブロックセグメント(A’)は主に薄膜状態で液晶に膨潤され、弱アンカリング膜を形成する役割を担う。ブロックセグメント(A)及びブロックセグメント(A’)の分子量に応じて弱アンカリング膜の物性が大きく異なるため、分子量の最適化が必要ではないが重要となる。良好な弱アンカリング膜を形成する観点で好ましいブロックセグメント(A)及びブロックセグメント(A’)の分子量は1,000~100,000であり、より好ましくは3,000~50,000である。なお、この分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)である。また、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)と数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布PDI(Mw/Mn)は、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.0以下である。
 ブロックセグメント(A)及びブロックセグメント(A’)は上記化合物の単独ポリマーでも良く、複数の化合物を組み合わせて使用することができる。組み合わせる場合、ランダム共重合でも良く、ブロック共重合でも良い。液晶に相溶する化合物種と組み合わせる場合は、組み合わせ方法に依らずその比率は特に限定されない。以下で説明する液晶に不溶化する化合物種と組み合わせる場合は、特性維持の観点で液晶に不溶化する化合物種の好ましい組み合わせ比率は30モル%以下であり、より好ましくは20モル%以下であるが限定はしない。これら組み合わせ方法や組み合わせる化合物種、組み合わせ比率は目的とする物性や表示特性、電気特性等が得られる範囲で使用するのが好ましい。
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)は薄膜状態において膜の安定性に寄与する。
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)は、好ましくは、トリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される少なくとも一種の官能基を有する側鎖構造を有する。結合基の具体例としては、式(1)の説明において挙げた結合基の具体例などが挙げられる。
 その場合、ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)は、例えば、上記官能基と、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基とを有する重合性化合物を、構成成分として含む。
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)の形成に使用される重合性化合物の一例は下記式(7)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
(式(7)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、nは1~2の整数である。Zは下記式(8)で表される基を表す。nが2の場合、2つのZは同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
(式(8)中、Lはトリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される官能基を表す。Jは単結合又は炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表す。Kは、芳香族炭化水素基と結合する場合、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、及びチオエーテル結合から選ばれる連結基を示し、それ以外の場合は、単結合を示す。*は結合部位を表す。mは1~3の整数である。mが2又は3の場合、複数のK及びLは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、Jが単結合の場合、mは1である。)
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)は液晶に相溶しない若しくは焼成することで液晶に相溶しなくなる側鎖構造を有する。ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)の形成に用いる液晶に相溶しない化合物種としては、高極性な化合物種や剛直な構造を有する化合物種が挙げられ、ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)の形成に用いる焼成することで液晶に相溶しなくなる化合物種としては、熱硬化性の化合物種が挙げられる。
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)の形成に使用される重合性化合物の一例は、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基と、高極性な構造とを有する化合物である。
 上記の高極性な構造は以下の構造が好ましい。ただし、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
(X、及びYはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。R及びRはそれぞれ独立に単結合又は炭素数1~18のアルキレン基を表す。Rは炭素数1~18のアルキル基を表す。A、A及びAのうち1つはNを表し、残り2つはCHを表す。A及びAのうち1つはNを表し、残り1つはCHを表す。*は結合部位を表す。)
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)の形成に使用される重合性化合物の一例は、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基と、剛直な構造とを有する化合物である。
 上記の剛直な構造は以下の構造が好ましい。ただし、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
(X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。R及びRは単結合又は炭素数1~18のアルキレン基を表す。Rは炭素数1~18のアルキル基を表す。*は結合部位を表し、nは1~5の整数を表す。)
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)の形成に使用される重合性化合物の一例は、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基と、熱硬化性の構造とを有する化合物である。
 上記の熱硬化性の構造は以下の構造が好ましい。ただし、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
(X、Y及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して、炭素数1~18のアルキル基を表す。R及びRはそれぞれ独立して単結合又は炭素数1~18のアルキレン基を表す。*は結合部位を表す。)
 本発明において、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基としては、以下の構造が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
(式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)を構成する化合物種として好ましい重合性化合物の構造を以下に示すが、これらに限定はされない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)は主に薄膜状態における安定化を担い、弱アンカリング膜の物性に大きく関与しない。ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)によって膜の安定性が補完されていれば良く、膜の安定性が補完できる最適な分子量は用いる化合物種に応じて異なるため特に限定されない。また、用いる化合物種によっては溶媒選択性や塗布性にメリットを出せるため、用途や目的に合わせて、ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)を構成する化合物種とその分子量を制御するのが良い。
 ブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)は上記の重合性化合物を単独で使用してもよく、複数の化合物を組み合わせて使用してもよい。前記の通りブロックセグメント(B)及びブロックセグメント(B’)はあくまで膜の安定性に寄与するブロックセグメントであって、弱アンカリング特性に大きく関与しないため、膜の安定化が補完されていれば組み合わせる化合物種や組み合わせる方法は特に限定されない。
 本発明の共重合体の一実施形態は液晶に相溶するブロックセグメント(A)と液晶に不溶あるいは不溶化するブロックセグメント(B)を有する共重合体であることを特徴とするが、ブロックの数は限定せず、例えば(A)-(B)-(A)のように複数のブロックセグメントを有する構成でも良く、このブロックセグメントの数や組み合わせは特に限定はしない。また電気特性を付与するブロックセグメントの導入なども行うことができる。一方で合成のしやすさなどの観点から、ブロックセグメントの数は2~4程度が好ましく、膜の安定性の観点から重合体の終端のブロックセグメントはブロックセグメント(B)となるのが好ましい。
 上記の通り、液晶に相溶するブロックセグメント(A)が弱アンカリング特性を司り、ブロックセグメント(A)の分子量が特性に大きく影響するため、ブロックセグメント(A)とブロックセグメント(B)との分子量比率は限定されない。
 本発明の共重合体の一実施形態はブロックセグメント(A’)とブロックセグメント(B’)を有する共重合体であることを特徴とするが、ブロックの数は限定せず、例えば(A’)-(B’)-(A’)のように複数のブロックセグメントを有する構成でも良く、このブロックセグメントの数や組み合わせは特に限定はしない。また電気特性を付与するブロックセグメントの導入なども行うことができる。一方で合成のしやすさなどの観点から、ブロックセグメントの数は2~4程度が好ましく、膜の安定性の観点から重合体の終端のブロックセグメントはブロックセグメント(B’)となるのが好ましい。
 上記の通り、ブロックセグメント(A’)が弱アンカリング特性を司り、ブロックセグメント(A’)の分子量が特性に大きく影響するため、ブロックセグメント(A’)とブロックセグメント(B’)との分子量比率は限定されない。
 本発明の共重合体は、例えば、リビング重合によって得ることができる。リビング重合とは重合反応中に連鎖移動反応や停止反応などの副反応が伴わない重合反応であり、分子量分布が狭く、構造が高度に制御されたポリマーを得ることができる。例えば重合活性部位にドーマント種と呼ばれる安定な共有結合種を導入することで活性部位の失活を抑え、連鎖移動反応や停止反応などの副反応を発生させないようにする方法が挙げられる。リビング重合には活性種にラジカルを用いたもの、カチオンを用いたもの、アニオンを用いたものが挙げられ、用いる重合性化合物の構造や性質によって使い分けることが重要である。
 本発明の弱アンカリング配向膜に使用される共重合体であるブロックポリマーを得る際、重合法は特に限定する必要は無いが、カチオン重合やアニオン重合は活性種を発生させる際にアルカリ金属や金属錯体、ハロゲン化合物を使用することが多く、液晶ディスプレイにおいては金属等の残渣やハロゲン化合物等の混入は焼き付きや表示不良の要因と成りえるため、極力金属やハロゲン化合物を使用しないラジカル重合の使用が好ましい。リビングラジカル重合としてはニトロキシドをドーマント種として使用するリビングラジカル重合(NMP)や、金属錯体を用いる原子移動ラジカル重合(ATRP)、硫黄化合物をドーマントとして使用する可逆的不可・脱離連鎖移動重合(RAFT重合)、有機テルル化合物等を用いるリビングラジカル重合(TERP)、ドーマント種にヨウ化アルキル化合物を使用し、リン化合物やアルコール等を触媒として使用する可逆移動触媒重合(RTCP)等があげられ、好ましい重合法としてはNMPやRTCP、RAFT重合等のリビングラジカル重合が挙げられ、特に好ましくはNMP若しくはRAFT重合である。
 NMPを用いる場合、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)、過酸化ベンゾイル、1,1’-ビス(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、過酸化水素等が挙げられる。重合開始剤の使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、通常、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。ニトロキシドとしては、例えば下記式(N-1)~(N-12)で表される化合物が挙げられる。ニトロキシドの使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、通常、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。上記重合における反応温度は、好ましくは20~200℃、より好ましくは40~150℃であり、反応時間は、好ましくは1~168時間、より好ましくは8~72時間である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 RTCPを用いる場合、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)、過酸化ベンゾイル、1,1’-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、過酸化水素等が挙げられる。重合開始剤の使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、通常、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。
 ヨウ化物触媒としては、例えば下記式(P-1)~(P-7)で表される化合物が挙げられる。ヨウ化物触媒の使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、通常、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。また、水素化物触媒としては、例えば下記式(O-1)~(O-6)で表される化合物が挙げられる。水素化物触媒の使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。通常、上記重合における反応温度は、好ましくは20~200℃、より好ましくは40~150℃であり、反応時間は、好ましくは1~168時間、より好ましくは8~72時間である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 RAFT重合を用いる場合、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)、過酸化ベンゾイル、1,1’-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、過酸化水素等が挙げられる。重合開始剤の使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、通常、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。連鎖移動剤(RAFT剤)としては、トリチオカーボナート、ジチオベンゾアート、ジチオカルバマート、キリンタートが好ましく、具体例としては、例えば下記式(R-1)~(R-24)で表される化合物が挙げられる。連鎖移動剤の使用割合は、使用するモノマー1モル部に対して、通常、0.000001~0.1モル部、好ましくは0.00001~0.01モル部である。上記重合における反応温度は、好ましくは20~200℃、より好ましくは40~150℃であり、反応時間は、好ましくは1~168時間、より好ましくは8~72時間である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 RAFT重合においてリビングラジカル性が発現するのは、リビング鎖の大部分がドーマント型(休止型)であるように、成長するラジカル種を可逆的に不活性化できる化合物が存在し、活性鎖とドーマント鎖との間に速い平衡が存在するためである。
 RAFT重合を用いることで、高分子末端制御、高度な分子量制御や分子量分布制御が可能となる。
 RAFT重合を用いて、機能性高分子を精密に合成するためには、モノマーの反応性を考慮して適切な連鎖移動剤を選択する必要がある。
 RAFT重合において、成長末端に存在するRAFT末端を熱的、化学的に改質することで高分子末端を制御できる。熱的に改質する場合、使用したRAFT剤が熱分解する温度以上で加熱することで末端を不飽和炭化水素基に改質できる。また、化学的に改質する場合、第一級アミン、第二級アミンなどに接触させることでアミノリシスを伴い、末端をチオール結合に改質できる。さらに、新たな重合性化合物およびラジカル発生剤と接触させることで末端に新たなブロックセグメントを設けることが可能である。
 RAFT重合において、下記式(eq1)を用いることで分子量制御が可能である。具体的には、数平均分子量(Mn)はモノマーのモル濃度と連鎖移動剤のモル濃度の比に伴い線形的に変化するため分子量制御が可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000058
(上記式(eq1)中、Mn(theor)は重合体の分子量を表し、[Monomer]は重合性化合物のモル濃度を表し、[CTA]は連鎖移動剤のモル濃度を表し、Mmonomerは重合性化合物の分子量を表し、conv.は重合転化率を表し、MCTAは連鎖移動剤の分子量を表す。)
 なお、上記重合により得られる共重合体が反応溶液中に溶解されている場合、該反応溶液をそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれる共重合体を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
 共重合体の合成に使用される有機溶媒としては、共重合体を構成する化合物種と化学反応しないものでかつラジカル補足しないものであれば良い。例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N-メチル-ε-カプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルアミド、γ-ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、1,4-ジオキサン、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、シクロヘキサン、2-エチル-1-ヘキサノール、ベンゼン、キシレン、トルエン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、tert-ブチルベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、ピルビン酸ペンチル、ピルビン酸ヘキシル、ピルビン酸-2-エチルヘキシル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸プロピル、アセト酢酸ブチル、アセト酢酸ペンチル、アセト酢酸ヘキシル、アセト酢酸-2-エチルヘキシル、レブリン酸メチル、レブリン酸エチル、レブリン酸プロピル、レブリン酸ブチル、レブリン酸ペンチル、レブリン酸ヘキシル、レブリン酸-2-エチルヘキシル、マロン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジエチル、グルタル酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、フタル酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、コハク酸ジプロピル、グルタル酸ジプロピル、アジピン酸ジプロピル、フタル酸ジプロピル、マレイン酸ジプロピル、マロン酸ジブチル、コハク酸ジブチル、グルタル酸ジブチル、アジピン酸ジブチル、フタル酸ジブチル、マレイン酸ジブチル、マロン酸ジペンチル、コハク酸ジペンチル、グルタル酸ジペンチル、アジピン酸ジペンチル、フタル酸ジペンチル、マレイン酸ジペンチル、マロン酸ジヘキシル、コハク酸ジヘキシル、グルタル酸ジヘキシル、アジピン酸ジヘキシル、フタル酸ジヘキシル、マレイン酸ジヘキシル、マロン酸ジ-2-エチルヘキシル、コハク酸-2-エチルヘキシル、グルタル酸-2-エチルヘキシル、アジピン酸-2-エチルヘキシル、フタル酸-2-エチルヘキシル、マレイン酸-2-エチルヘキシル(以下、「特定の有機溶媒」ともいう)等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。
(弱アンカリング液晶配向剤)
 本発明における共重合体を含有する液晶配向剤においては、配向膜を構成する成分は共重合体単独成分でも良く、複合材料であっても良い。共重合体以外の複合成分は単量体でも良く、重合体であっても良い。複合成分として重合体を選択する場合、複数の重合体を混合して使用することができる。また、複合する重合体としてポリアミック酸やポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレア、ポリアクリレート、ポリオルガノシロキサンなどのポリマー成分を含有しても良いし、シランカップリング剤やその他添加剤等を含有していても良い。電気特性や信頼性改善の観点で上記共重合体とは異なる成分との併用が好ましく、特にポリアミック酸やポリイミド等の併用が好ましい。共重合体と複合する重合体の複合比率は特に限定しないが、光学特性や工程性の観点で好ましい複合比率(共重合体と複合成分の合計に対して占める複合成分の割合)は99質量%以下であり、より好ましくは70質量%以下である。添加剤に関しても添加量は特に限定しない。複合成分として単量体を選択する場合についても、複数の単量体を混合して使用することができる。また、複合する単量体として多官能(メタ)アクリラート、多官能エポキシド、多官能エチレンなど熱的に硬化性を示すものが好ましく、同時に熱酸発生剤や熱塩基発生剤、熱ラジカル発生剤等を併用しても良い。共重合体と複合する単量体の複合比率は特に限定しないが、光学特性や工程性の観点で好ましい複合比率は99質量%以下であり、より好ましくは70質量%以下である。
 複合成分としてポリアミック酸やポリイミドを使用する場合、ポリアミック酸やポリイミドの合成に使用されるジアミン成分としては以下のジアミンを挙げることができる。具体的には、p-フェニレンジアミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,5-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、2,5-ジアミノフェノール、2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジカルボキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジフルオロ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、3,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジアミノビフェニル、2,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2’-ジアミノジフェニルメタン、2,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2’-ジアミノジフェニルエーテル、2,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-スルホニルジアニリン、3,3’-スルホニルジアニリン、ビス(4-アミノフェニル)シラン、ビス(3-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(4-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(3-アミノフェニル)シラン、4,4’-チオジアニリン、3,3’-チオジアニリン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、3,3’-ジアミノジフェニルアミン、3,4’-ジアミノジフェニルアミン、2,2’-ジアミノジフェニルアミン、2,3’-ジアミノジフェニルアミン、N-メチル(4,4’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(3,3’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(3,4’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(2,2’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(2,3’-ジアミノジフェニル)アミン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、2,2’-ジアミノベンゾフェノン、2,3’-ジアミノベンゾフェノン、1,4-ジアミノナフタレン、1,5-ジアミノナフタレン、1,6-ジアミノナフタレン、1,7-ジアミノナフタレン、1,8-ジアミノナフタレン、2,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン、2,7-ジアミノナフタレン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,2-ビス(3-アミノフェニル)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,3-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ブタン、1,4-ビス(3-アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、4,4’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、1,4-フェニレンビス[(4-アミノフェニル)メタノン]、1,4-フェニレンビス[(3-アミノフェニル)メタノン]、1,3-フェニレンビス[(4-アミノフェニル)メタノン]、1,3-フェニレンビス[(3-アミノフェニル)メタノン]、1,4-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,4-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、ビス(4-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4-アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3-アミノフェニル)イソフタレート、N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(4-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,3-フェニレン)ビス(4-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(3-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,3-フェニレン)ビス(3-アミノベンズアミド)、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-ビス(3-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)イソフタルアミド、N,N’-ビス(3-アミノフェニル)イソフタルアミド、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)プロパン、トランス-1,4-ビス(4-アミノフェニル)シクロヘキサン、3,5-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、ビス(4-アミノフェノキシ)メタン、1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ブタン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ブタン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,5-ビス(3-アミノフェノキシ)ペンタン、1,6-ビス(4-アミノフェノキシ)へキサン、1,6-ビス(3-アミノフェノキシ)へキサン、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7-ビス(3-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8-ビス(4-アミノフェノキシ)オクタン、1,8-ビス(3-アミノフェノキシ)オクタン、1,9-ビス(4-アミノフェノキシ)ノナン、1,9-ビス(3-アミノフェノキシ)ノナン、1,10-ビス(4-アミノフェノキシ)デカン、1,10-ビス(3-アミノフェノキシ)デカン、1,11-ビス(4-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11-ビス(3-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12-ビス(4-アミノフェノキシ)ドデカン、1,12-ビス(3-アミノフェノキシ)ドデカンなどの芳香族ジアミン;ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタンなどの脂環式ジアミン;1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノへキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカンなどの脂肪族ジアミン;1,3-ビス[2-(p-アミノフェニル)エチル]ウレア、1,3-ビス[2-(p-アミノフェニル)エチル]-1-tert-ブトキシカルボニルウレア等のウレア構造を有するジアミン;N-p-アミノフェニル-4-p-アミノフェニル(tert-ブトキシカルボニル)アミノメチルピペリジン等の含窒素不飽和複素環構造を有するジアミン;N-tert-ブトキシカルボニル-N-(2-(4-アミノフェニル)エチル)-N-(4-アミノベンジル)アミン等のN-Boc基(Bocはtert-ブトキシカルボニル基を表す)を有するジアミン等が挙げられる。
 上記のジアミンは、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
 上記のジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸二無水物は特に限定されない。具体的には、ピロメリット酸、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸、1,2,5,6-アントラセンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン、2,3,4,5-ピリジンテトラカルボン酸、2,6-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ピリジン、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸、1,3-ジフェニル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、オキシジフタルテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロヘプタンテトラカルボン酸、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸、3,4-ジカルボキシ-1-シクロへキシルコハク酸、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸、ビシクロ[4.3.0]ノナン-2,4,7,9-テトラカルボン酸、ビシクロ[4.4.0]デカン-2,4,7,9-テトラカルボン酸、ビシクロ[4.4.0]デカン-2,4,8,10-テトラカルボン酸、トリシクロ[6.3.0.0<2,6>]ウンデカン-3,5,9,11-テトラカルボン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドリナフタレン-1,2-ジカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロへキサン-1,2-ジカルボン酸、テトラシクロ[6.2.1.1.0<2,7>]ドデカ-4,5,9,10-テトラカルボン酸、3,5,6-トリカルボキシノルボルナン-2:3,5:6ジカルボン酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸等のテトラカルボン酸の二無水物が挙げられる。
 勿論、テトラカルボン酸二無水物も、1種類又は2種類以上併用してもよい。
 重合体がポリアミック酸エステルである場合の合成で、上記のジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸ジアルキルエステルの構造は特に限定されないが、その具体例を以下に挙げる。
 脂肪族テトラカルボン酸ジエステルの具体的な例としては1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,4-ジカルボキシ-1-シクロヘキシルコハク酸ジアルキルエステル、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸ジアルキルエステル、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ジシクロヘキシルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸ジアルキルエステル、シス-3,7-ジブチルシクロオクタ-1,5-ジエン-1,2,5,6-テトラカルボン酸ジアルキルエステル、トリシクロ[4.2.1.0<2,5>]ノナン-3,4,7,8-テトラカルボン酸-3,4:7,8-ジアルキルエステル、ヘキサシクロ[6.6.0.1<2,7>.0<3,6>.1<9,14>.0<10,13>]ヘキサデカン-4,5,11,12-テトラカルボン酸-4,5:11,12-ジアルキルエステル、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンー1,2-ジカルボンジアルキルエステルなどが挙げられる。
 芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエステルとしては、ピロメリット酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4-ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテルジアルキルエステル、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホンジアルキルエステル、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステルなどが挙げられる。
 複合成分としての重合体がポリウレアである場合の合成で、上記のジアミン成分と反応させるジイソシアネートに関しては、特に限定はせず、入手性等に応じて使用することができる。ジイソシアネートの具体的構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 式中R、およびRは炭素数1~10の脂肪族炭化水素基を表す。
 式(K-1)~(K-5)に示す脂肪族ジイソシアネートは、反応性は劣るが溶媒溶解性を向上させるメリットがあり、式(K-6)~(K-13)に示すような芳香族ジイソシアネートは反応性に富み耐熱性を向上させる効果があるが、溶媒溶解性を低下させる欠点が挙げられる。汎用性や特性面においては式(K-1)、(K-7)、(K-8)、(K-9)、(K-10)が好ましく、電気特性の観点では式(K-12)、液晶配向性の観点では式(K-13)が好ましい。ジイソシアネートは2種以上を併用して使用することもでき、得たい特性に応じて種々適用するのが好ましい。
 また、一部のジイソシアネートを上記で説明したテトラカルボン酸二無水物に置き換えることもでき、ポリアミック酸とポリウレアの共重合体のような形で使用しても良く、化学イミド化によってポリイミドとポリウレアの共重合体のような形で使用しても良い。
 複合成分としての重合体がポリアミドである場合の合成で、反応させるジカルボン酸の構造は特に限定されないが、あえて具体例を以下に挙げれば以下のとおりである。
 脂肪族ジカルボン酸としては、マロン酸、蓚酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ムコン酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2-ジメチルグルタル酸、3,3-ジエチルコハク酸、アゼライイン酸、セバシン酸およびスベリン酸等のジカルボン酸を挙げることができる。
 脂環式系のジカルボン酸としては、1,1-シクロプロパンジカルボン酸、1,2-シクロプロパンジカルボン酸、1,1-シクロブタンジカルボン酸、1,2-シクロブタンジカルボン酸、1,3-シクロブタンジカルボン酸、3,4-ジフェニル-1,2-シクロブタンジカルボン酸、2,4-ジフェニル-1,3-シクロブタンジカルボン酸、1-シクロブテン-1,2-ジカルボン酸、1-シクロブテン-3,4-ジカルボン酸、1,1-シクロペンタンジカルボン酸、1,2-シクロペンタンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,1-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-(2-ノルボルネン)ジカルボン酸、ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,3-ジカルボン酸、2,5-ジオキソ-1,4-ビシクロ[2.2.2]オクタンジカルボン酸、1,3-アダマンタンジカルボン酸、4,8-ジオキソ-1,3-アダマンタンジカルボン酸、2,6-スピロ[3.3]ヘプタンジカルボン酸、1,3-アダマンタン二酢酸、カンファー酸等を挙げることができる。
 芳香族ジカルボン酸としては、o-フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、5-メチルイソフタル酸、5-tert-ブチルイソフタル酸、5-アミノイソフタル酸、5-ヒドロキシイソフタル酸、2,5-ジメチルテレフタル酸、テトラメチルテレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、1,4-アントラセンジカルボン酸、1,4-アントラキノンジカルボン酸、2,5-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、1,5-ビフェニレンジカルボン酸、4,4”-ターフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルプロパンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルヘキサフルオロプロパンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-ビベンジルジカルボン酸、4,4’-スチルベンジカルボン酸、4,4’-トランジカルボン酸、4,4’-カルボニル二安息香酸、4,4’-スルホニル二安息香酸、4,4’-ジチオ二安息香酸、p-フェニレン二酢酸、3,3’-p-フェニレンジプロピオン酸、4-カルボキシ桂皮酸、p-フェニレンジアクリル酸、3,3’-[4,4’-(メチレンジ-p-フェニレン)]ジプロピオン酸、4,4’-[4,4’-(オキシジ-p-フェニレン)]ジプロピオン酸、4,4’-[4,4’-(オキシジ-p-フェニレン)]二酪酸、(イソプロピリデンジ-p-フェニレンジオキシ)二酪酸、ビス(p-カルボキシフェニル)ジメチルシラン等のジカルボン酸を挙げることができる。
 複素環を含むジカルボン酸としては、1,5-(9-オキソフルオレン)ジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸、4,5-チアゾールジカルボン酸、2-フェニル-4,5-チアゾールジカルボン酸、1,2,5-チアジアゾール-3,4-ジカルボン酸、1,2,5-オキサジアゾール-3,4-ジカルボン酸、2,3-ピリジンジカルボン酸、2,4-ピリジンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、2,6-ピリジンジカルボン酸、3,4-ピリジンジカルボン酸、3,5-ピリジンジカルボン酸等を挙げることができる。
 上記の各種ジカルボン酸は酸ジハライドあるいは無水の構造のものであってもよい。これらのジカルボン酸類は、特に直線的な構造のポリアミドを与えることが可能なジカルボン酸類であることが液晶分子の配向性を保つ上から好ましい。これらの中でも、テレフタル酸、イソテレフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルプロパンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルヘキサフルオロプロパンジカルボン酸、2,2-ビス(フェニル)プロパンジカルボン酸、4、4-ターフェニルジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸またはこれらの酸ジハライド等が好ましく用いられる。これらの化合物には異性体が存在するものもあるが、それらを含む混合物であってもよい。また、2種以上の化合物を併用してもよい。なお、本発明に使用するジカルボン酸類は、上記の例示化合物に限定されるものではない。
 原料であるジアミン(「ジアミン成分」とも記載する)と原料であるテトラカルボン酸二無水物(「テトラカルボン酸二無水物成分」とも記載する)、テトラカルボン酸ジエステル、ジイソシアネート及びジカルボン酸から選ばれる成分との反応により、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリウレア、ポリアミドを得るにあたっては、公知の合成手法を用いることができる。一般的には、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分、テトラカルボン酸ジエステル、ジイソシアネート及びジカルボン酸から選ばれる一種以上の成分とを、有機溶媒中で反応させる方法である。
 複合成分としてのポリアクリレートの好ましい態様の一つは、上記で説明した液晶に溶解性を有するブロックセグメント[A]及び液晶に溶解しない又は加熱により不溶化するブロックセグメント[B]を有さないポリアクリレートである。例えば工業的に入手できるラジカル重合反応可能なモノマーを一般的なラジカル発生剤を用いて重合することで得られる重合体である。
 例えば工業的に入手できるラジカル重合反応可能なモノマーの具体例としては、不飽和カルボン酸、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等が挙げられる。
 不飽和カルボン酸の具体例としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。
 アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルアクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルアクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。グリシジルアクリレート、(3-メチル-3-オキセタニル)メチルアクリレート、および(3-エチル-3-オキセタニル)メチルアクリレートなどの環状エーテル基を有するアクリレート化合物も用いることができる。
 メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3-メトキシブチルメタクリレート、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルメタクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルメタクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。グリシジルメタクリレート、(3-メチル-3-オキセタニル)メチルメタクリレート、および(3-エチル-3-オキセタニル)メチルメタクリレートなどの環状エーテル基を有するメタクリレート化合物も用いることができる。
 ビニル化合物としては、例えば、ビニルエーテル、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、及び、プロピルビニルエーテル等が挙げられる。
 スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
 マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、及びN-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
 上記の工業的に入手できるラジカル重合反応可能なモノマー以外にも、液晶性側鎖構造を有するモノマー(以下、液晶性側鎖モノマーと呼ぶ)を用いた側鎖型高分子や、感光性基を有する感光性モノマー(以下光反応性側鎖モノマーと呼ぶ)なども使用することができる。
 液晶性側鎖モノマーとは、該モノマー由来の高分子が液晶性を発現し、該高分子が側鎖部位にメソゲン基を形成することができるモノマーのことである。
 液晶性側鎖モノマーのより具体的な例としては、炭化水素、(メタ)アクリレート、イタコネート、フマレート、マレエート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、ノルボルネン等のラジカル重合性基からなる群から選択される少なくとも1種から構成された重合性基と、液晶性側鎖の有するメソゲン基の少なくとも1種を有する側鎖を有する構造であることが好ましい。
 液晶性側鎖モノマーとしては、下式(LS-1)~(LS-13)より選ばれる液晶性側鎖が、ラジカル重合可能な重合性基に結合したモノマーが好ましい。ラジカル重合可能な重合性基としては、本発明における共重合体の説明で例示した重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基が挙げられる。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
(式(LS-1)~(LS-13)中、AおよびAは、それぞれ独立して、単結合、-O-、-CH-、-C(=O)-O-、-OC(=O)-、-C(=O)NH-、-NHC(=O)-、-CH=CH-C(=O)O-、または-OC(=O)-CH=CH-を表し、R11は、-NO、-CN、ハロゲン原子、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、フラニル基、1価窒素含有複素環基、炭素数5~8の1価脂環式炭化水素基、炭素数1~12のアルキル基、または炭素数1~12のアルコキシ基を表し、R12は、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、フラニル基、1価窒素含有複素環基、炭素数5~8の1価脂環式炭化水素基、およびこれらを組み合わせて得られる基からなる群から選ばれる基を表し、R11及びR12においてはこれらに結合する水素原子が、-NO、-CN、ハロゲン原子、炭素数1~5のアルキル基、または炭素数1~5のアルコキシ基で置換されてもよく、R13は、水素原子、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン原子、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、フラニル基、1価窒素含有複素環基、炭素数5~8の1価脂環式炭化水素基、炭素数1~12のアルキル基、または炭素数1~12のアルコキシ基を表し、Eは、-C(=O)O-、または-OC(=O)-を表し、dは、1~12の整数を表し、k1~k5は、それぞれ独立して、0~2の整数であるが、各式におけるk1~k5の合計は2以上であり、k6およびk7は、それぞれ独立して、0~2の整数であるが、各式においてk6およびk7の合計は1以上であり、m1、m2およびm3は、それぞれ独立して、1~3の整数であり、nは、0または1であり、ZおよびZは、それぞれ独立して、単結合、-C(=O)-、-CHO-、-CH=N-または-CF-を表す。破線は結合手を表す。)
 光反応性側鎖モノマーでは感光性を有する側鎖が主鎖に結合しており、光反応性側鎖モノマーは光に感応して架橋反応、異性化反応、または光フリース転位を起こすことができる側鎖を有するモノマーである。感光性を有する側鎖の構造は特に限定されないが、光に感応して架橋反応、または光フリース転位を起こす構造が望ましく、架橋反応を起こすものがより望ましい。この場合、熱などの外部ストレスに曝されたとしても、実現された配向制御能を長期間安定に保持することができる。液晶性を発現し得る感光性の側鎖型アクリル重合体の構造は、そうした特性を満足するものであれば特に限定されないが、側鎖構造に剛直なメソゲン成分を有することが好ましい。
 該感光性の側鎖型アクリル重合体の構造は、例えば、主鎖とそれに結合する側鎖を有し、その側鎖が、ビフェニル基、ターフェニル基、フェニルシクロヘキシル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基などのメソゲン成分と、側鎖の先端部に結合された、光に感応して架橋反応や異性化反応をする感光性基とを有する構造や、主鎖とそれに結合する側鎖を有し、その側鎖がメソゲン成分ともなり、かつ光フリース転位反応をするフェニルベンゾエート基を有する構造とすることができる。
 所定の温度範囲で液晶性を発現し得る感光性の側鎖型アクリル重合体の構造のより具体的な例としては、炭化水素、(メタ)アクリレート、イタコネート、フマレート、マレエート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、ノルボルネン等のラジカル重合性基からなる群から選択される少なくとも1種から構成された主鎖と、下記式(31)~(35)の少なくとも1種からなる側鎖を有する構造であることが好ましい。
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 式中、Ar及びArはそれぞれ独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、又はピリジン環から2個の水素原子を取り去った2価の有機基を表し、
 q1とq2は一方が1でもう一方が0であり、
 Y-YはCH=CH、CH=N、N=CHまたはC-C(ただし、炭素-炭素間の結合は3重結合)を表し、
 S及びSはそれぞれ独立に単結合、炭素数1~18の直鎖状又は分岐状のアルキレン、炭素数5~8のシクロアルキレン基、フェニレン基またはビフェニリレン基を表すか、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、-NR-(Rは水素原子又は炭素数1~18のアルキル基を表す。)、及びカルボニル基又はそれらの組み合わせから選ばれる1種又は2種以上の結合を表すか、或いは該1種又は2種以上の結合を介して、炭素数1~18の直鎖状又は分岐状のアルキレン、炭素数5~8のシクロアルキレン、フェニレン、ビフェニリレン又はそれらの組み合わせから選ばれる2~10の部位が結合してなる構造であって、前記Ar及びArは前記結合を介してそれぞれ複数個が連結してなる構造であってもよく、
 Rは水素原子、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~8のアルキルアミノ基または炭素数2~16のジアルキルアミノ基を表し、
 Ar、Ar、S及びSにおけるベンゼン環および/またはナフタレン環はハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基および炭素数2~11のアルコキシカルボニル基から選ばれる同一または相異なる1以上の置換基によって置換されていてもよい。その際、炭素数2~11のアルコキシカルボニル基における炭素数1~10のアルキル基は直鎖状でも分岐状でも環状でも、それらを組み合わせた構造でもよく、該炭素数1~10のアルキル基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。
 前記ポリアクリレートの製造方法については、特に限定されるものではなく、工業的に扱われている汎用な方法が利用できる。具体的には、液晶性側鎖モノマーや光反応性側鎖モノマーのビニル基を利用したカチオン重合やラジカル重合、アニオン重合により製造することができる。これらの中では反応制御のしやすさなどの観点からラジカル重合が特に好ましい。
 ラジカル重合の重合開始剤としては、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)等の公知のラジカル重合開始剤や、可逆的付加-開裂型連鎖移動(RAFT)重合試薬等の公知の化合物を使用することができる。
 ラジカル重合法は、特に制限されるものでなく、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法、沈殿重合法、塊状重合法、溶液重合法等を用いることができる。
 所定の温度範囲で液晶性を発現し得る感光性の側鎖型アクリル重合体の重合反応に用いる有機溶媒としては、生成した重合体が溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
 N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-メチル-ε-カプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルアミド、γ-ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセルロルブ、エチルセロルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、1,4-ジオキサン、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド等が挙げられる。
 これら有機溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、生成する高分子を溶解させない溶媒であっても、生成した高分子が析出しない範囲で、上述の有機溶媒に混合して使用してもよい。
 また、ラジカル重合において有機溶媒中の酸素は重合反応を阻害する原因となるので、有機溶媒は可能な程度に脱気されたものを用いることが好ましい。
 ラジカル重合の際の重合温度は30~150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは50~100℃である。また、反応は任意の濃度で行うことができるが、濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な撹拌が困難となるので、モノマー濃度は、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加することができる。
 上述のラジカル重合反応においては、ラジカル重合開始剤の比率がモノマーに対して多いと得られる高分子の分子量が小さくなり、少ないと得られる高分子の分子量が大きくなるので、ラジカル開始剤の比率は重合させるモノマーに対して0.1~10モル%であることが好ましい。また重合時には各種モノマー成分や溶媒、開始剤などを追加することもできる。
 上述の反応により得られた、液晶性を発現し得る感光性の側鎖型高分子の反応溶液から、生成した高分子を回収する場合には、反応溶液を貧溶媒に投入して、それら重合体を沈殿させれば良い。沈殿に用いる貧溶媒としては、メタノール、アセトン、ヘキサン、ヘプタン、ブチルセルロルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、水等を挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させた重合体は、濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2~10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の貧溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素等が挙げられ、これらの中から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
 所定の温度範囲で液晶性を発現し得る感光性の側鎖型アクリル重合体の分子量は、得られる塗膜の強度、塗膜形成時の作業性、および塗膜の均一性を考慮した場合、GPC法で測定した重量平均分子量が、2,000~1,000,000が好ましく、より好ましくは、5,000~100,000である。
 液晶配向剤に使用される有機溶媒としては、上記特定の有機溶媒が挙げられる。これらの有機溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。
 また、塗膜の均一性や平滑性を向上させる溶媒を、溶解性が高い有機溶媒に混合して使用すると好ましい。
 塗膜の均一性や平滑性を向上させる溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、ジエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-プロピル、乳酸n-ブチル、乳酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-ブトキシ-2-プロパノール、1-フェノキシ-2-プロパノール、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセテート、プロピレングリコール-1-モノエチルエーテル-2-アセテート、ジプロピレングリコール、2-(2-エトキシプロポキシ)プロパノール、2-エチル-1-ヘキサノール、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、ピルビン酸ペンチル、ピルビン酸ヘキシル、ピルビン酸-2-エチルヘキシル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸プロピル、アセト酢酸ブチル、アセト酢酸ペンチル、アセト酢酸ヘキシル、アセト酢酸-2-エチルヘキシル、レブリン酸メチル、レブリン酸エチル、レブリン酸プロピル、レブリン酸ブチル、レブリン酸ペンチル、レブリン酸ヘキシル、レブリン酸-2-エチルヘキシル、マロン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジエチル、グルタル酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、フタル酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、コハク酸ジプロピル、グルタル酸ジプロピル、アジピン酸ジプロピル、フタル酸ジプロピル、マレイン酸ジプロピル、マロン酸ジブチル、コハク酸ジブチル、グルタル酸ジブチル、アジピン酸ジブチル、フタル酸ジブチル、マレイン酸ジブチル、マロン酸ジペンチル、コハク酸ジペンチル、グルタル酸ジペンチル、アジピン酸ジペンチル、フタル酸ジペンチル、マレイン酸ジペンチル、マロン酸ジヘキシル、コハク酸ジヘキシル、グルタル酸ジヘキシル、アジピン酸ジヘキシル、フタル酸ジヘキシル、マレイン酸ジヘキシル、マロン酸ジ-2-エチルヘキシル、コハク酸-2-エチルヘキシル、グルタル酸-2-エチルヘキシル、アジピン酸-2-エチルヘキシル、フタル酸-2-エチルヘキシル、マレイン酸-2-エチルヘキシルなどが挙げられる。これらの溶媒は複数種類を混合してもよい。これらの溶媒を用いる場合は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の5~80質量%であることが好ましく、より好ましくは20~60質量%である。
 本発明の弱アンカリング液晶配向剤には上記以外の成分を含有させてもよい。その例としては、弱アンカリング液晶配向剤に含有する組成物を塗布した際の膜厚均一性や表面平滑性を向上させる化合物、弱アンカリング液晶配向剤に含有する組成物と基板との密着性を向上させる化合物、弱アンカリング液晶配向剤に含有する組成物の膜強度をさらに向上させる化合物などが挙げられる。
 膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。より具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成社製)、メガファックF171、F173、R-30(DIC社製)、フロラードFC430、FC431(スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGC社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤を使用する場合、その使用割合は、弱アンカリング液晶配向剤に含有する組成物に含有される重合体の総量100質量部に対して、好ましくは0.01~2質量部、より好ましくは0.01~1質量部である。
 弱アンカリング液晶配向剤に含有する組成物と基板との密着性を向上させる化合物の具体例としては、官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物などが挙げられる。例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N-トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10-トリメトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、10-トリエトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、9-トリメトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、9-トリエトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2-ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6-テトラグリシジル-2,4-ヘキサンジオール、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタン、3-(N-アリル-N-グリシジル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(N,N-ジグリシジル)アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
 また、弱アンカリング液晶配向膜の膜強度をさらに上げるためには、2,2’-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、テトラ(メトキシメチル)ビスフェノール等のフェノール化合物を添加してもよい。これらの化合物を使用する場合は、弱アンカリング液晶配向剤に含有される重合体の総量100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは1~20質量部である。
 さらに、弱アンカリング液晶配向剤に含有する組成物には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、弱アンカリング液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。
(強アンカリング配向膜)
 弱アンカリング配向膜が具備された基板の対向側の基板には強アンカリング水平配向膜を設ける必要がある。ここで述べる強アンカリング水平配向膜とは、液晶を水平方向に均一に並べることができ、並んだ液晶を維持する力、すなわち界面アンカリングエネルギーが十分強い液晶配向膜である。
 強アンカリング水平配向膜は上記で説明したポリアミック酸やポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート等をラビング処理や光配向処理等により一軸方向に配向処理を行うことで得られる。
 強アンカリング水平配向膜は前記で述べたモノマーの組み合わせにより得ることができる。
[弱アンカリング配向膜と強アンカリング配向膜]
 本発明の弱アンカリング配向膜は、上記の弱アンカリング液晶配向剤を用いることで得られる。例えば、本発明に用いる弱アンカリング液晶配向剤を、基板に塗布した後、乾燥・焼成を行うことで得られる硬化膜を、そのまま弱アンカリング配向膜として用いることもできる。また、この硬化膜をラビングや偏光又は特定の波長の光等を照射、イオンビーム等の処理にて配向処理を行うことができ、液晶充填後の液晶表示素子にUVを照射することも可能である。
 強アンカリング配向膜も同様に、強アンカリング液晶配向剤を、基板に塗布した後、乾燥・焼成を行うことで得られる硬化膜を配向処理することで得ることができる。
 本発明においては、第一基板が櫛歯電極を有する基板であり、第二基板が対向基板であってもよい。また、本発明においては、第二基板が櫛歯電極を有する基板であり、第一基板が対向基板であってもよい。
 各液晶配向膜を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、基板上に液晶を駆動するための透明電極が形成された基板が好ましい。
 具体例を挙げると、ガラス板、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリサルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、トリメチルペンテン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、(メタ)アクリロニトリル、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロースなどのプラスチック板などに透明電極が形成された基板を挙げることができる。
 IPS方式の液晶表示素子に使用できる基板には、標準的なIPS櫛歯電極やPSA(Polymer-Stabilized Alignment)フィッシュボーン電極といった電極パターンやMVA(Multi-domain Vertical Alignment)のような突起パターンでも使用できる。
 また、TFT(Thin-Film-Transistor)型の素子のような高機能素子においては、液晶駆動のための電極と基板の間にトランジスタの如き素子が形成されたものが用いられる。
 透過型の液晶表示素子を意図している場合は、上記の如き基板を用いることが一般的であるが、反射型の液晶表示素子を意図している場合では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な基板も用いることが可能である。その際、基板に形成された電極には、光を反射するアルミニウムの如き材料を用いることもできる。
 弱アンカリング液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法、スプレー法、ロールコート法などが挙げられるが、生産性の面から工業的には転写印刷法が広く用いられており、本発明でも好適に用いられる。
 液晶配向剤を塗布した後の乾燥の工程は、必ずしも必要とされないが、塗布後から焼成までの時間が基板ごとに一定していない場合、又は塗布後ただちに焼成されない場合には、乾燥工程を含める方が好ましい。この乾燥は、基板の搬送等により塗膜形状が変形しない程度に溶媒が除去されていればよく、その乾燥手段については特に限定されない。乾燥工程の好ましい条件は、温度40~150℃、より好ましくは60~100℃のホットプレート上で、0.5~30分、より好ましくは1~5分乾燥させる方法が挙げられる。焼成工程は、液晶に不溶化するブロックセグメントが熱硬化性化合物で構成される場合、その硬化温度以上、ポリマーの熱分解温度以下で焼成するのが良い。焼成工程の好ましい条件は、温度80~250℃、より好ましくは100~230℃のホットプレート又は熱循環オーブンで、1~120分、より好ましくは5~30分焼成する方法が挙げられる。
 この硬化膜の厚みは必要に応じて選択することができるが、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上の場合、液晶表示素子の信頼性が向上するので好適である。また、硬化膜の厚みが好ましくは300nm以下、より好ましくは150nm以下の場合は、液晶表示素子の消費電力が極端に大きくならないので好適である。
 以上のようにして弱アンカリング配向膜を有する第一基板および強アンカリング配向膜を有する第二基板を得ることができる。一軸配向処理を行う方法としては、光配向法、斜方蒸着法、ラビング、磁場による一軸配向処理等が挙げられる。
 一方向にラビング処理することによる配向処理を行う場合には、例えば、ラビング布が巻きつけられたラビングローラーを回転させながら、ラビング布と膜とが接触するように基板を移動させる。光配向法を用いる場合には、特定波長の偏光UVを膜全面に照射し、必要に応じて加熱することにより配向処理ができる。
 櫛歯電極が形成されている本発明の第一基板の場合、液晶の電気的物性によって方向が選択されるが、正の誘電異方性を有する液晶を用いる場合において、ラビング方向は櫛歯電極の延びている方向とほぼ同一の方向とすることが好ましい。
[液晶セル]
 本発明の液晶セルは、上記の方法により、基板にラジカル発生膜を形成した後、本発明の液晶配向剤を用いて得られた弱アンカリング配向膜を有する基板(第一基板)と、公知の強アンカリング液晶配向膜を有する基板(第二基板)とを、弱アンカリング配向膜と強アンカリング配向膜とが向かい合うように配置し、スペーサーを挟んで、シール剤で固定し、液晶を注入して封止することにより得られる。その際、用いるスペーサーの大きさは通常1~30μmであるが、好ましくは2~10μmである。また、第一基板のラビング方向と、第二基板のラビング方向とを平行にすることにより、IPS方式やFFS方式に使用することができ、ラビング方向が直交するように配置すれば、TN方式に使用することができる。
 なお、IPS方式において使用される櫛歯電極基板であるIPS基板は、基材と、基材上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極と、基材上に線状電極を覆うように形成された液晶配向膜とを有する。
 なお、FFS方式において使用される櫛歯電極基板であるFFS基板は、基材と、基材上に形成された面電極と、面電極上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極と、絶縁膜上に線状電極を覆うように形成された液晶配向膜とを有する。
(液晶表示素子)
 液晶表示素子は、例えば、第一基板、第一基板に対向して配置された第二基板、および第一基板と第二基板との間に充填された液晶を有する。そして、液晶表示素子は本発明の弱アンカリング液晶配向剤を塗布成膜し弱アンカリング配向膜を具備した第一基板又は第二基板と、強アンカリング水平配向膜を具備した第二基板又は第一基板を使用して作製される。
 液晶表示素子は、例えば、液晶セルに必要に応じて反射電極、透明電極、λ/4板、偏光膜、カラーフィルター層等を常法に従って設けることにより反射型液晶表示素子とすることができる。また、液晶セルに必要に応じてバックライト、偏光板、λ/4板、透明電極、偏光膜、カラーフィルター層等を常法に従って設けることにより透過型液晶表示素子とすることができる。
 図1は、本発明の横電界液晶表示素子の一例を示す概略断面図であり、IPS方式液晶表示素子の例である。
 図1に例示する横電界液晶表示素子1においては、液晶配向膜2cを具備する櫛歯電極基板2と液晶配向膜4aを具備する対向基板4との間に、液晶3が挟持されている。櫛歯電極基板2は、基材2aと、基材2a上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極2bと、基材2a上に線状電極2bを覆うように形成された液晶配向膜2cとを有している。対向基板4は、基材4bと、基材4b上に形成された弱アンカリング液晶配向膜または強アンカリング水平配向膜(液晶配向膜4a)とを有している。液晶配向膜2cは、例えば、本発明の弱アンカリング配向膜または強アンカリング水平配向膜である。対向する基板に具備した液晶配向膜は互いが強アンカリング配向膜と弱アンカリング液晶配向膜の組み合わせで作製される。この横電界液晶表示素子1においては、線状電極2bに電圧が印加されると、電気力線Lで示すように線状電極2b間で電界が発生する。
 図2は、本発明の横電界液晶表示素子の他の例を示す概略断面図であり、FFS方式液晶表示素子の例である。
 図2に例示する横電界液晶表示素子1においては、液晶配向膜2hを具備する櫛歯電極基板2と液晶配向膜4aを具備する対向基板4との間に、液晶3が挟持されている。櫛歯電極基板2は、基材2dと、基材2d上に形成された面電極2eと、面電極2e上に形成された絶縁膜2fと、絶縁膜2f上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極2gと、絶縁膜2f上に線状電極2gを覆うように形成された液晶配向膜2hとを有している。対向基板4は、基材4bと、基材4b上に形成された液晶配向膜4aとを有している。液晶配向膜4aは前記で説明した図1における液晶配向膜4aと同様である。液晶配向膜2hは前記で説明した図1における液晶配向膜2cと同様である。
 この横電界液晶表示素子1においては、面電極2eおよび線状電極2gに電圧が印加されると、電気力線Lで示すように面電極2eおよび線状電極2g間で電界が発生する。
 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定して解釈されるものではない。化合物の略号、及び各特性の測定方法は以下の通りである。
((A成分)ブロックセグメントを形成した際に液晶と相溶する成分)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
((B成分)ブロックセグメントを形成した際に液晶に不溶となる、もしくは焼成することで不溶となる成分)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
(RAFT剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
(重合開始剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
(ジアミン)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
(テトラカルボン酸二無水物)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
(添加剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
(溶媒)
 THF:テトラヒドロフラン
 NMP:N-メチル-2-ピロリドン
 BCS:ブチルセロソルブ
 PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(粘度測定)
 ポリアミック酸溶液などの粘度は、E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL(ミリリットル)、コーンロータTE-1(1°34’、R24)、温度25℃において測定した。
(分子量の測定)
 共重合体の分子量は、常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(CBM-20A)(島津製作所製)、カラム(Shodex(登録商標)KF-804L及びKF-803Lの直列)(昭和電工社製)用いて、以下のようにして測定した。
 カラム温度:40℃
 溶離液:テトラヒドロフラン
 流速:1.0mL/分
 検量線作成用標準サンプル:標準ポリスチレン(分子量;197000、55100、12800、3950、1260)(東ソー社製)
 ポリイミド前駆体及びポリイミドの分子量は、常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)(昭和電工社製)、カラム(GPC KD-803,GPC KD-805の直列)(昭和電工社製)を用いて、以下のようにして測定した。
 カラム温度:50℃
 溶離液:N,N-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム一水和物(LiBr・HO)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10mL/L)
 流速:1.0mL/分
 検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000及び30,000)(東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
(イミド化率の測定)
 ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード Φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d、0.05質量%テトラメチルシラン(TMS)混合品)1.0mLを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をフーリエ変換型超伝導核磁気共鳴装置(FT-NMR)「AVANCE III」(BRUKER製)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。
 化学イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。なお、式中、Xはアミック酸のNH基由来のプロトンピーク積算値であり、Yは基準プロトンのピーク積算値であり、Αはポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミック酸のNH基のプロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
   イミド化率(%)=(1-Α・X/Y)×100
<ランダム共重合体の合成>
(合成例1-1)
 撹拌子及び窒素導入管を備え付けた100mlナスフラスコに、A-1(9.20g,54.0mmol)、A-5(614mg,6.13mmol)、R-3(219mg,0.543mmol)、及びAIBN(44.6mg,0.272mmol)を量り取り、THF(24.0g)を加え、室温で撹拌し溶解させた後、系内を窒素置換し、60℃設定のオイルバスで12時間加熱撹拌した。加熱撹拌後、メタノール(103g)を撹拌しながら反応溶液を静かに注ぎ固体を析出させ、30分間撹拌した。この沈殿物を濾過により分取し、再びメタノール(103g)で30分間スラリー洗浄を計2回行い、固体を50℃で真空乾燥させることにより、ランダム共重合体(RC-1)を得た。数平均分子量(Mn):10,600、重量平均分子量(Mw):11,800であった。
(合成例1-2~1-10)
 使用する原料(モノマー)の種類とその量、制御剤の種類を下記表1に示したものに置き換えた以外は合成例1-1と同様に実施することで、下記表1に示すランダム共重合体(RC-2)~(RC-10)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000070
<単独重合体の合成>
(合成例2-1)
 撹拌子及び窒素導入管を備え付けた100mlのナスフラスコに、A-1とR-3のモル比率〔(R-3/A-1)×100〕が1.4となるようA-1(18g,106mmol)、R-3(600mg,1.49mmol)、及びAIBN(122mg,0.743mmol)を量り取り、THF(43.7g)を加え、室温で撹拌し溶解させた後、系内を窒素置換し、60℃設定のオイルバスで12時間加熱撹拌した。加熱撹拌後、メタノール(187g)を撹拌しながら反応溶液を静かに注ぎ固体を析出させ、30分間撹拌した。この沈殿物を濾過により分取し、再びメタノール(187g)で30分間スラリー洗浄を計2回行い、固体を50℃で真空乾燥させることにより、A-1mCTA-1を得た。数平均分子量(Mn):8,600、重量平均分子量(Mw):9,500であった。
(合成例2-2~2-12)
 使用する原料(モノマー)を下記表2に示したものに置き換えた以外は合成例2-1と同様に実施することで、下記表2に示す単独重合体を得た。なお、原料(モノマー)の使用量は、合成例2-1におけるA-1の使用モル量と同じである。
(合成例2-13~2-34)
 原料(A成分またはB成分)の種類、制御剤の種類、及び原料と制御剤の使用モル比率〔(/原料)×100〕を表2に記載のとおりに変更したこと以外は合成例2-1と同様に実施することで、下記表2に示す単独重合体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000071
<共重合体の合成>
(合成例3-1)
 撹拌子及び窒素導入管を備え付けた100mlのナスフラスコにA-1mCTA-1とB-2の使用モル比率〔B-2/A-1mCTA-1〕が57となるよう合成例2-1で得たA-1mCTA-1(1.91g,0.222mmol)、B-2(3.20g,12.7mmol)、及びAIBN(18.3mg,0.111mmol)を図り取り、THF(12.0g)を加え、室温で撹拌し溶解させた後、系内を窒素置換し、60℃設定のオイルバスで12時間加熱撹拌した。加熱撹拌後、メタノール(51.4g)を撹拌しながら反応溶液を静かに注ぎ固体を析出させ、30分間撹拌した。この沈殿物を濾過により分取し、再びメタノール(51.4g)で30分間スラリー洗浄を計2回行い、固体を50℃で真空乾燥させることにより、共重合体(BC-1)を得た。数平均分子量:17,400、重量平均分子量:20,200であった。
(合成例3-2~3-5、3-8~3-22、及び3-27~3-36)
 使用する原料を下記表3-1又は表3-2に示したものに置き換えた以外は合成例3-1と同様に実施することで、下記表3-1及び表3-2に示す共重合体(BC-2)~(BC-22)、(BC-27)~(BC-36)を得た。なお、原料(モノマー)の使用量は、合成例3-1におけるB-2の使用モル量と同じである。
(合成例3-6、3-7)
 A-1mCTA-1とB-2の使用モル比率〔B-2/A-1mCTA-1〕を表3-1に記載のとおりに変更したことした以外は合成例3-1と同様に実施することで、下記表3-1に示す重合体を得た。
(合成例3-37~3-52、及び3-54~3-56)
 使用する原料及び、原料1と原料2の使用モル比率〔原料2/原料1〕を表3-2に記載のとおりに変更したことした以外は合成例3-1と同様に実施することで、下記表3-2に示す重合体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
(合成例3-23)
 撹拌子及び窒素導入管を備え付けた100mlのナスフラスコに、合成例2-1で得たA-1mCTA-1(4.03g,0.469mmol)、B-2(5.60g,22.3mmol)、B-5(322mg,2.48mmol)及びAIBN(38.5mg,0.234mmol)を量り取り、THF(23.3g)を加え、室温で撹拌し溶解させた後、系内を窒素置換し、60℃設定のオイルバスで12時間加熱撹拌した。加熱撹拌後、メタノール(100g)を撹拌しながら反応溶液を静かに注ぎ固体を析出させ、30分間撹拌した。この沈殿物を濾過により分取し、再びメタノール(100g)で30分間スラリー洗浄を計2回行い、固体を50℃で真空乾燥させることにより、共重合体(BC-23)を得た。数平均分子量(Mn):15,700、重量平均分子量(Mw):17,800であった。
(合成例3-24~3-26、3-53)
 使用する原料の種類及び量を下記表4に示したものに置き換えた以外は合成例3-23と同様に実施することで、下記表4に示す共重合体(BC-24)~(BC-26)、(BC-53)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
<ポリアミック酸・ポリイミドの合成>
(合成例4-1)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-5(3.58g:12.0mmol)及びDA-6(1.20g:8.00mmol)を量り取り、NMP(50.0g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(3.70g:18.8mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約740mPa・s、固形分濃度が15質量%のポリアミック酸溶液(PAA-1)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:12,600、重量平均分子量:35,200であった。
(合成例4-2)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-7(3.19g:16.0mmol)及びDA-8(793mg:4.00mmol)を量り取り、NMP(43.5g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(3.69g:18.5mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約70mPa・s、固形分濃度が15質量%のポリアミック酸溶液(PAA-2)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:14,000、重量平均分子量:38,600であった。
(合成例4-3)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-1(1.08g:10.0mmol)及びDA-3(3.30g:10.0mmol)を量り取り、NMP(24.9g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-2(2.50g:10.0mmol)を加え、窒素雰囲気下50℃で6時間反応させた。室温に戻した後、TC-1(1.84g:9.4mmol)及びNMP(10.0g)を加え、室温で18時間反応させることにより、粘度が約1120mPa・s、固形分濃度が20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-3)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:11,200、重量平均分子量:31,400であった。
 撹拌子と窒素導入管を備え付けた300mLのナスフラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液(PAA-3)(40.0g)を量り取り、NMP(74.3g)を加え室温でしばらく撹拌した後、無水酢酸(5.61g:55.0mmol)及びピリジン(2.90g、36.7mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で30分撹拌した後、窒素雰囲気下50℃で3時間反応させた。反応終了後、10℃以下に冷やしたメタノール(500mL)中に撹拌しながら反応溶液をゆっくり注ぎ固体を析出させ、10分間撹拌した。この沈殿物を濾過により分取し、再びメタノール(200mL)で30分間スラリー洗浄を計2回行い、固体を80℃で真空乾燥させることにより目的とするポリイミド粉末(SPI-1)(7.04g、収率88%)を得た。このポリイミドのイミド化率は57%、分子量は数平均分子量:10,400、重量平均分子量:29,100であった。
(合成例4-4)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-2(3.42g:14.0mmol)及びDA-4(4.11g:6.0mmol)を量り取り、NMP(56.8g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-3(4.26g:19.0mmol)及びNMP(10.0g)を加え、室温で24時間反応させることにより、粘度が約680mPa・s、固形分濃度が15質量%のポリアミック酸溶液(PAA-4)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:17,200、重量平均分子量:48,200であった。
(合成例4-5)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-1(0.433g:4.00mmol)、DA-2(1.47g:6.00mmol)、DA-3(1.92g:6.00mmol)及びDA-7(1.37g:4.00mmol)を量り取り、NMP(68.6g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(4.17g:18.6mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約370mPa・s、固形分濃度が12質量%のポリアミック酸溶液(PAA-5)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:13,300、重量平均分子量:29,900であった。
(合成例4-6)
 撹拌子と窒素導入管を備え付けた300mLのナスフラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液(PAA-5)(40.0g)を量り取り、NMP(13.3g)を加え室温でしばらく撹拌した後、無水酢酸(3.14g:30.8mmol)及びピリジン(0.812g、10.3mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で30分撹拌した後、窒素雰囲気下50℃で3時間反応させた。反応終了後、10℃以下に冷やしたメタノール(170mL)中に撹拌しながら反応溶液をゆっくり注ぎ固体を析出させ、10分間撹拌した。この沈殿物を濾過により分取し、再びメタノール(170mL)で30分間スラリー洗浄を計2回行い、固体を80℃で真空乾燥させることにより目的とするポリイミド粉末(SPI-2)(4.15g、収率86%)を得た。このポリイミドのイミド化率は60%、分子量は数平均分子量:12,800、重量平均分子量:27,500であった。
(合成例4-7)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-1(0.649g:6.00mmol)、DA-2(0.977g:4.00mmol)、DA-4(1.55g:6.00mmol)及びDA-10(1.59g:4.00mmol)を量り取り、NMP(65.9g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(4.21g:18.8mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約410mPa・s、固形分濃度が12質量%のポリアミック酸溶液(PAA-6)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:13,000、重量平均分子量:26,700であった。
(合成例4-8)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-1(0.649g:6.00mmol)、DA-2(2.44g:10.0mmol)、及びDA-6(1.17g:4.00mmol)を量り取り、NMP(34.3g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(4.30g:19.2mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約780mPa・s、固形分濃度が20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-7)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:12,000、重量平均分子量:29,300であった。
(合成例4-9)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-1(0.649g:6.00mmol)、DA-2(2.44g:10.0mmol)、及びDA-8(0.949g:4.00mmol)を量り取り、NMP(33.2g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(4.26g:19.0mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約1180mPa・s、固形分濃度が20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-8)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:14,200、重量平均分子量:33,100であった。
(合成例4-10)
 メカニカルスターラー及び窒素導入管を備え付けた100mLの四つ口フラスコに、DA-1(0.649g:6.00mmol)、DA-2(2.44g:10.0mmol)、及びDA-9(1.07g:4.00mmol)を量り取り、NMP(33.5g)を加え、窒素雰囲気下で撹拌し溶解させた後、氷浴にて10℃以下を保ちながらTC-1(4.21g:18.8mmol)を加え、窒素雰囲気下室温で18時間反応させることにより、粘度が約1030mPa・s、固形分濃度が20質量%のポリアミック酸溶液(PAA-9)を得た。このポリアミック酸の分子量は、数平均分子量:13,500、重量平均分子量:32,400であった。
 上記で合成したポリアミック酸及びポリイミドの内容を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000075
<弱アンカリング液晶配向剤の調製>
(調製例1)
 撹拌子を備えた15mLのバイアル瓶に、合成例2-1で得られたA-1mCTA-1を0.9g量り取り、PGMEAを14.1g加え、室温で1時間撹拌することで、弱アンカリング液晶配向剤(WAS-1)を得た。
(調製例2~44、51~83)
 使用する重合体を下記表6-1~表6-3に示したものに置き換えた以外は調製例1と同様に実施することで、下記表6-1~表6-3に示す弱アンカリング液晶配向剤(WAS-2)~(WAS-44)、(WAS-51)~(WAS-83)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
(調製例45)
 撹拌子を備えた15mLのバイアル瓶に、合成例3-1で得られたBC-1(45mg)、及び合成例4-1で得られたPAA-1溶液(5.7g)を量り取り、NMP(4.8g)及びBCS(4.5g)を加え、室温で1時間撹拌することで、弱アンカリング液晶配向剤(WAS-45)を得た。
(調製例46~50、84~95)
 使用する重合体や溶媒の種類及び量を下記表7に示したものに置き換えた以外は調製例45と同様に実施することで、下記表7に示す弱アンカリング液晶配向剤(WAS-46)~(WAS-50)、(WAS-84)~(WAS-95)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000079
<ラジカル発生膜形成組成物の調製>
(調製例96)
 撹拌子を備えた50mL三角フラスコに、合成例4-3で得られたポリイミド粉末(SPI-1)を2.0g量り取り、NMP(18.0g)を加え室温で12時間撹拌して溶解させた。固体がすべて溶けたのを確認した後、NMP(8.0g)、BCS(12.0g)、及びAD-1(0.20g)を加え、室温で1時間撹拌することで、比較例として使用するラジカル発生膜形成組成物(AL-1)を得た。
(調製例97)
 撹拌子を備えた50mL三角フラスコに、上記合成例4-4で得られたポリアミック酸溶液(PAA-4)を15.0g量り取り、NMP(16.5g)及びBCS(13.5g)を加え、室温で1時間撹拌することで、比較例として使用するラジカル発生膜形成組成物(AL-2)を得た。
(液晶表示素子の作成)
 以下に、液晶配向性および電気光学応答を評価するための液晶セルの作製方法を示す。初めに電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmの無アルカリガラス基板である。基板上には電極幅が3μm、電極と電極の間隔が6μm、基板の長辺に対して10°の角度となるような櫛歯型パターンを備えたITO(INDIUM-TIN-OXIDE)電極が形成され、画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mmで横約5mmである。以後IPS基板(第一基板)と呼ぶ。
 次に、上記の方法で得られた弱アンカリング液晶配向剤(WAS-1~WAS-95)、ラジカル発生形成組成物(AL-1、AL-2)、水平配向用の液晶配向剤(SE-6414、NRB-U973(日産化学社製))をそれぞれ孔径1.0mmのフィルターで濾過した後、準備された上記第一基板と、対向基板として、裏面にITO膜が成膜されており、かつ高さ3.0μmの柱状のスペーサーを有するガラス基板(以後第二基板と呼ぶ)にスピンコート法にて塗布・成膜を行った。次いで、80℃のホットプレート上で2分乾燥後、弱アンカリング液晶配向剤が塗布された基板は180℃で20分焼成、ラジカル発生形成組成物及び水平配向用の液晶配向剤が塗布された基板は230℃で20分焼成し、膜厚100nmの塗膜を得た。第一基板上の塗膜においては、櫛歯の方向に添う方向で配向処理を行い、第二基板上の塗膜においては櫛歯電極と直交する方向に配向処理を行った。尚、配向処理においては、AL-1およびSE-6414においてはラビング法を用い、AL-2及びNRB-U973においては光配向法を用い、WAS-1~WAS-82においては配向処理せず、そのまま用いた。ラビング法では、飯沼ゲージ社製ラビング装置、吉川化工社製ラビング布(YA-20R)、ラビングローラー(径10.0cm)、ステージ送り速度30mm/s、ローラー回転数700rpm、押し込み圧0.3mmにて行った。光配向法では、ウシオ電機社製のUV露光装置を用い、消光比が約26:1の直線偏光UVを、254nmの波長を基準として照射量300mJ/cmになるように偏光UVを照射し、230℃にて20分加熱することで行い配向処理を行った。
 その後、上記2種類の基板を用いて、以下表9-1~表9-3及び表12-1~表12-3に示す組み合わせにて、それぞれの配向方向が平行になるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし(シール剤:XN-1500T(三井化学社製))、セルギャップが約3.0μmの空セルを作製した。この空セルに、液晶(MLC-3019(Merck社製))を常温で真空注入した後、注入口を封止して、アンチパラレル配向の液晶セルとした。尚、比較対象とする一部の表示素子(ラジカル発生形成組成物を第一基板に用いた比較例6及び比較例13)には添加剤としてA-4を2.0質量%混合させた液晶組成物を常温で真空注入した後、注入口を封止して、アンチパラレル配向の液晶セルとした。
 得られた液晶セルは、IPS方式液晶表示素子を構成する。その後、得られた液晶セ
ルを120℃で10分加熱処理することで液晶表示素子を得た。尚、比較対象とする一部の表示素子(比較例5)は加熱処理後に電圧を印加していない状態で東芝ライテック社製UV-FL照射装置を用いてUV(UVランプ:FLR40SUV32/A-1)を30分間照射して液晶表示素子を得た。
(液晶に対する溶解性試験)
 弱アンカリング液晶配向剤をガラス基板上に塗布、焼成することで得た弱アンカリング膜を、液晶(MLC-3019(Merck社製))中に30分間浸漬し、ヘキサンで洗浄、80℃で15分乾燥した。液晶に対する溶解性を、下記式より算出される残膜率として評価した。残膜率が80%以上の場合は「不溶」(相溶しない)、10%未満の場合は「溶解」(相溶)とした。
  残膜率(%)=[(乾燥後の膜厚)/(液晶浸漬前の膜厚)]×100
(初期配向性の評価)
 偏光顕微鏡を用い、偏光板をクロスニコルに設定し、液晶セルの輝度が最も小さくなる状態で固定し、そこから1°液晶セルを回転させ、液晶の配向状態の観察を行った。ムラやドメイン等の配向不良が観察されない場合あるいは非常に軽微な場合は「良好」とし、明確に観察された場合は「不良」と定義して評価を行った。
(黒輝度の評価)
 偏光顕微鏡にフォトダイオードを取り付け、電流-電圧変換アンプを介してエレクトロメーターに接続し、クロスニコル下で輝度が最も小さくなる条件での電圧をモニターすることで黒輝度の測定を行った。
(V-Tカーブの測定と駆動閾値電圧、最大輝度電圧、透過率評価)
 光軸が合うように白色LEDバックライトと輝度計をセットし、その間に、輝度が最も小さくなるように偏光板を取り付けた液晶セル(液晶表示素子)をセットし、1V間隔で8Vまで電圧を印加し、電圧における輝度を測定することでV-Tカーブの測定を行った。得られたV-Tカーブから輝度が最大になる電圧(Vmax)の値を見積もった。また、電圧無印加の液晶セルを介して、パラレルニコル時の透過輝度を100%とし、V-Tカーブでの最大透過輝度を比較することにより最大透過率(Tmax)として見積もった。
(応答時間(Ton、Toff)の測定)
 上記V-Tカーブの測定で使用した装置を用い、輝度計をオシロスコープに接続し、最大輝度になる電圧を印加した際の応答速度(Ton)及び電圧を0Vに戻した際の応答速度(Toff)を測定した。
(方位角アンカリング強度(A)の測定)
 強アンカリング配向膜AL-1、SE-6414、AL-2、NRB-U973の方位角アンカリング強度ASAは、トルクバランス法により別途測定した値を用いた。弱アンカリング配向膜の方位角アンカリング強度A2,WAは上記で作成した液晶セルのV-Tカーブ測定から得られた駆動閾値電圧(Vth)を用いて下記式(eq2)および(eq3)から算出した。なお、方位角アンカリング強度が10-5[J/m]よりも小さい場合を弱アンカリング配向膜とし、10-4[J/m]よりも大きい場合を強アンカリング配向膜とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000081
 ここで、Vth,SAは強アンカリング液晶セルの駆動閾値電圧、Vth,WAは弱アンカリング液晶セルの駆動閾値電圧を表し、lは櫛歯電極間距離、dはセルギャップ、Kは液晶のツイスト弾性定数、εは真空における液晶の誘電率、Δεは液晶の誘電率異方性である。
 上記式eq3は本来両基板に弱アンカリング配向膜を用いた際の算出式であるため、正確な弱アンカリング液晶配向膜の方位角アンカリング強度は算出できないが、弱アンカリング配向膜の方位角アンカリング強度の近似値として使用している。
(長期交流駆動による焼き付き評価)
 上記IPS駆動液晶セルの第一画素に対してのみ、60℃の恒温環境下、周波数30Hzで±5Vの交流電圧を120時間印加した。その後、液晶セルの画素電極と対向電極との間をショートさせた状態にし、そのまま室温に一日放置した。
 放置の後、液晶セルを偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように液晶セルの配置角度を調整した。そして、第二画素の第一領域が最も暗くなる角度から第一画素の第一領域が最も暗くなる角度まで液晶セルを回転させたときの回転角度を角度Δとして算出した。これと同様に、第二画素の第二領域と第一画素の第二領域とを比較し、同様の角度Δを算出した。そして、算出された角度Δ値の平均値を液晶セルの角度Δとして算出した。
(低温環境での駆動特性評価)
 Linkam社製温度変調ステージを用いて液晶セルを20~-20℃間で温度変調し、各温度におけるV-Tカーブを測定し、TmaxおよびVmaxの値を比較することで低温駆動特性を評価した。20℃におけるTmaxおよびVmaxの値を基準として、各温度におけるTmaxの変動が3%未満、かつVmaxの変動が0.2V未満の場合は「良好」とし、Tmaxの変動が3%以上、又はVmaxの変動が0.2V以上の場合は「不良」として評価した。
(液晶に対する溶解性)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
 調製例1~5、51~56に示す弱アンカリング液晶配向剤からなる薄膜は液晶に相溶し、調製例1~5、51~56に用いた重合体は液晶に相溶するブロックセグメントに好適と言える。一方で、調製例6~12、57~63に示す薄膜は液晶に不溶であり、調製例6~12、57~63に用いた重合体は液晶に不溶化するブロックセグメントとして好適と言える。
<光配向を用いたセル特性評価>
(評価した液晶セルの内容)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000086
(評価結果)
 評価結果を表10-1~表10-3に示す。表10-1~表10-3には、方位角アンカリング強度(A)の測定結果も示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000087
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000089
 本発明の共重合体(実施例1~68)を用いて作製した液晶セルにおいて高透過率化、低駆動電圧化していることから弱アンカリング特性が発現していると分かる。一方で、液晶に相溶するブロックセグメントのみ(比較例1、4)、液晶に不溶化するブロックセグメントのみ(比較例2、3)からなる単独重合体または共重合体を用いると、プレチルト角の発現による駆動不良が生じることや、弱アンカリング特性が発現しないことなど所望の特性が得られないため、双方の要素を同時に満たす二つ以上のブロックセグメントを有する共重合体であることが重要と分かる。また、本発明の共重合体を用いると、特許文献3の手法(比較例6)で作製した弱アンカリングセルと比べて良好な配向品位や黒輝度、電圧OFF時の高速応答化が実現している。
 実施例1~6より、液晶に相溶するブロックセグメントの分子量変化に伴い、黒輝度や応答速度が変化するが、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。一方で、分子量が過大であると塗布性悪化の可能性、液晶への溶出する可能性が考えられ、分子量が過少であると弱アンカリング特性が悪化する可能性が考えられる。よって、液晶に相溶するブロックセグメントの好ましい数平均分子量はそれぞれ1,000~100,000であり、より好ましくは3,000~50,000と言える。
 実施例1、9~11、37~42より、液晶に相溶するブロックセグメントを構成する化合物種によっても黒輝度や応答速度が変化するが、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。これより、塗膜が液晶と接触した際に、液晶と相溶状態を形成する化合物種であれば良く、実施例に記載の化合物種に限定されるものではない。液晶と相溶するブロックセグメントに好適な化合物種の例としては、柔軟かつガラス転移温度(Tg)が十分低い化合物、低極性な化合物が挙げられる。
 実施例1、7~8より、液晶に不溶化するブロックセグメントの分子量変化に伴い、黒輝度や応答速度が変化するが、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。一方で、分子量が過大であると弱アンカリング特性が悪化する可能性が考えられ、分子量が過少であると液晶への溶出する可能性が考えられる。よって、液晶に不溶化するブロックセグメントの好ましい数平均分子量はそれぞれ1,000~100,000であり、より好ましくは3,000~50,000と言える。
 実施例1、12~17、43~48より、液晶に不溶化するブロックセグメントを構成する化合物種によっても、黒輝度や応答速度が変化するが、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。これより、塗膜が液晶と接触した際に、液晶に溶出しない化合物種であれば良く、実施例に記載の化合物種に限定されるものではない。液晶に不溶化するブロックセグメントに好適な化合物種の例としては、分子間相互作用が強い化合物、高極性な化合物、加熱により架橋反応を誘起する化合物が挙げられる。
 実施例1、2より、共重合体を設ける基板によって発現する透過率が大きく変化している。これは、弱アンカリング膜を設ける基板によって液晶が駆動可能な実効膜厚が変化することを示している。通常、高い透過率を得るために液晶の複屈折率差(Δn)とセルギャップ(D)の積が約300nmとなるようにパネルまたは液晶の設計がされるが、第二基板に共重合体を設けることで上記の値が300nm以下であっても高い透過率を発現可能であることを意味する。これらより、共重合体を設ける基板はいずれであっても良く、用途や要望に合わせて選択するのが良い。
 実施例1、18~21、49~52より、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。これより、液晶に相溶するブロックセグメントは単一成分のみで構成される必要はなく、第三成分がランダム共重合されていても良いと分かる。第三成分は特性維持の観点で液晶に相溶する化合物であることが好ましいが、液晶に不溶化する化合物であっても良い。液晶に不溶化する化合物を選択する場合は、導入比の増加に伴い、特性悪化を引き起こすため、特性とのバランスを考えて導入量を決定する必要がある。特性維持の観点で液晶に不溶化する化合物の導入比率は液晶に相溶する化合物に対して30モル%以下とするのが好ましい。
 なお、実施例18~21、49~52の共重合体の合成に用いた重合体RC-1~RC-10は、用いた液晶に相溶した。
 実施例1、22~25、53より、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。これより、液晶に不溶化するブロックセグメントについても単一成分のみで構成される必要はなく、第三成分がランダム共重合されていても良いと分かる。液晶に不溶化するブロックセグメントについては第三成分のランダム共重合化による特性への影響が小さく、液晶に相溶する化合物比率が多い場合も特性が良好である。これは、液晶に不溶化するブロックセグメントはあくまで塗膜の安定化として機能するものであって、必ずしも光学特性に関与しないことが示唆される。よって、液晶に不溶化するブロックセグメントは塗膜の安定化が補完できればランダム共重合比率やそれを構成する化合物種に依存しないと言える。
 実施例1、26~29、54~56より、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。これより、共重合体が液晶に相溶、不溶化する二つのブロックセグメントから構成されるジブロック共重合体である必要はなく、トリブロック共重合体やこれ以上のブロックセグメントからなる共重合体であっても良いことが分かる。また、液晶に相溶、不溶化する二つのブロックセグメント以外の第三ブロックセグメントは液晶に相溶しても良いし、液晶に不溶化しても良いことが分かる。さらに、液晶に相溶、不溶化する二つのブロックセグメントと第三ブロックセグメントの配列順序に依らないことが分かる。
 実施例1、31~36、57~68より、いずれにおいても低電圧駆動かつ高透過率化に加えて良好な配向品位や黒輝度、高速応答化が実現している。これより、共重合体が一定量以上含有されていれば複合材料であっても良いことが分かる。また、共重合体以外の複合成分はポリマーに限定する必要はなく、単量体であってもオリゴマーであっても良い。さらに、共重合体の混合比率に依らないことが分かる。複合材料において、特性の良し悪しは共重合体と複合成分との相分離状態に依存するため、相分離状態を加味した上で混合比率を決定する必要がある。相分離性は材料同士の分子間相互作用および熱的な体積変化に依存する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000091
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000092
 実施例1~68より、いずれの共重合体を用いても特許文献3の手法(比較例6)で作製した弱アンカリングセルと比べて良好な焼き付き特性及び低温駆動特性が実現する。これらの特性は前記表10-1~表10-3の黒輝度、電圧OFF時の応答速度と概ね相関しており、各ブロックセグメントを構成する化合物種や分子量、複合材料であれば共重合体以外の複合成分やその混合比率を最適化することで強アンカリング液晶セル(比較例7)以上の特性を実現できることが分かる。良好な焼き付き特性及び低温駆動特性を得るためには、膜化後に液晶により膨潤されることで形成する弱アンカリング膜のガラス転移温度(Tg)が十分低いことが重要である。
 実施例1~2より、第二基板に共重合体を設けることで焼き付きが良化した。これは、WO2021/020399に記載の通りである。これより、共重合体を設ける基板はいずれであっても良く、用途や要望に合わせて選択するのが良い。
<ラビング配向を用いたセル特性評価>
(評価した液晶セルの内容)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000094
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000095
(評価結果)
 評価結果を表13-1~表13-3に示す。表13-1~表13-3には、方位角アンカリング強度(A)の測定結果も示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000096
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000097
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000098
 本発明の共重合体(実施例69~136)を用いて作製した液晶セルはラビング配向法を用いたときも高透過率化、低駆動電圧化していることから弱アンカリング特性が発現していることが分かる。また、本発明の共重合体(実施例69~136)を用いて作製した液晶セルの配向品位及び黒輝度は特許文献3の手法(比較例13)で作製した弱アンカリングセルのそれらと比べて良好であった。また、本発明の共重合体(実施例69~136)を用いて作製した液晶セルのVmax及びTmaxは強アンカリング液晶セル(比較例14)のそれらと比べて良好であった。特に本発明の共重合体(実施例69~136)を用いて作製した液晶セルは比較例13の弱アンカリングセルと比べて電圧OFF時の高速応答化が実現している。
 実施例69~136より、弱アンカリングセルの構成、ブロックセグメントを構成する化合物種や分子量、複合材料としたときの特性変化は光配向法を用いた場合と概ね同様の傾向であり配向方法に依らないことが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000099
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000101
 実施例69~136より、いずれの共重合体を用いても特許文献3の手法(比較例13)で作製した弱アンカリングセルと比べて良好な焼き付き特性及び低温駆動特性が実現する。焼き付き特性、低温特性に関しても配向処理に依らないことが分かる。また、弱アンカリングセルの構成、ブロックセグメントを構成する化合物種や分子量、複合材料としたときの特性変化についても配向方法に依らないことが分かる。
 本発明によれば、従来技術に比べて極めて単純な手法で安定した弱アンカリング膜を製造できるため、実際の工業化において弱アンカリングIPS製造に掛かる工程負荷の低減や歩留まりの改善が可能となる。また、本発明の材料および手法を用いることで、狭セルギャップ化に伴うプレチルト角の発生を抑制しつつ、従来技術に比べて電圧OFF時の高速応答化、焼き付きの低減、低温環境における高いバックライト透過率と低電圧駆動が実現できるため、優れた特性を安定して発現できる材料および横電界液晶表示素子を提供することができる。

 

Claims (16)

  1.  液晶と、液晶配向膜とを有する液晶セルの前記液晶配向膜の形成に用いられ、
     前記液晶に相溶するブロックセグメント(A)と、前記液晶に相溶しない又は焼成により前記液晶に不溶化するブロックセグメント(B)とを有する共重合体を含有する、弱アンカリング液晶配向剤。
  2.  前記ブロックセグメント(A)が、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、及び下記式(6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含む、請求項1に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はチオエーテル結合を表し、Rは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~20のアルキル基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのX及びRはそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Sは単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表し、Tは下記式(3)で表される有機基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのTは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、nが2の場合、Sは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(3)中、*は結合部位を示す。Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、チオエーテル結合、-Si(R)(R)-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-Si(R)(R)-O-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、及び-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又はアルキル基を表す。)から選ばれる結合基であり、Cyは6~20員環の非芳香族の環状基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(4)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Rは炭素数1~10の直鎖もしくは分岐構造を有する脂肪族炭化水素基を表し、3つのXはそれぞれ独立して水素原子又は下記式(5)を表す。ただし、3つのXの少なくとも一つは式(5)を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(5)中、Yは単結合、-O-、-S-又は-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。)を表し、*は結合部位を示す。R、R、及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式(6)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、R~Rはそれぞれ独立して単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基を表し、Arは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、X及びXはそれぞれ独立して水素原子、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、RとRとR及びRに結合する炭素原子とは一緒になって環を形成していてもよい。ただし、R、R及びRの合計炭素数は1以上である。)
  3.  前記式(1)中のMが、下記で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(2)中のMが、下記で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(4)中のMが、下記で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(6)中のMが、下記で表されるいずれかの構造である、
    請求項2に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
  4.  前記ブロックセグメント(B)が、トリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される少なくとも一種の官能基を有する側鎖構造を有し、
     前記ブロックセグメント(B)が、前記官能基と、重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基とを有する重合性化合物を、構成成分として含む、
    請求項1に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
  5.  前記ブロックセグメント(B)が、下記式(7)で表される化合物を、構成成分として含む、請求項1に記載の液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式(7)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、nは1~2の整数である。Zは下記式(8)で表される基を表す。nが2の場合、2つのZは同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式(8)中、Lはトリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される官能基を表す。Jは単結合又は炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表す。Kは、芳香族炭化水素基と結合する場合、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、及びチオエーテル結合から選ばれる連結基を示し、それ以外の場合は、単結合を示す。*は結合部位を表す。mは1~3の整数である。mが2又は3の場合、複数のK及びLは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、Jが単結合の場合、mは1である。)
  6.  前記式(7)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造である、請求項5に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
  7.  前記ブロックセグメント(B)が、下記式(B-1)~(B-13)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含む、請求項1に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
     Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
  8.  前記共重合体がリビング重合によって得られたものである請求項1に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
  9.  前記共重合体がリビングラジカル重合によって得られたものである請求項1に記載の弱アンカリング液晶配向剤。
  10.  液晶配向剤に含有される共重合体であって、
     ブロックセグメント(A’)と、ブロックセグメント(B’)とを有し、
     前記ブロックセグメント(A’)が、下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、及び下記式(6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を、構成成分として含み、
     前記ブロックセグメント(B’)が、下記式(7)で表される化合物を、構成成分として含む、
    共重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (式(1)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、又はチオエーテル結合を表し、Rは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~20のアルキル基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのX及びRはそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    (式(2)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Sは単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表し、Tは下記式(3)で表される有機基を表し、nは1~2の整数である。nが2の場合、2つのTは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、nが2の場合、Sは結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
    (式(3)中、*は結合部位を示す。Xは単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、チオエーテル結合、-Si(R)(R)-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、-Si(R)(R)-O-(R及びRはそれぞれ独立してSiに結合するアルキル基を表す。)、及び-N(R)-(RはNに結合する、水素原子又はアルキル基を表す。)から選ばれる結合基であり、Cyは6~20員環の非芳香族の環状基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
    (式(4)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、Rは炭素数1~10の直鎖もしくは分岐構造を有する脂肪族炭化水素基を表し、3つのXはそれぞれ独立して水素原子又は下記式(5)を表す。ただし、3つのXの少なくとも一つは式(5)を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    (式(5)中、Yは単結合、-O-、-S-又はN(R)-(RはNに結合する、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。)を表し、*は結合部位を示す。R、R、及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
    (式(6)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、R~Rはそれぞれ独立して単結合、又は結合基が挿入されていてもよい炭素数1~6のアルキレン基を表し、Arは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、X及びXはそれぞれ独立して水素原子、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、RとRとR及びRに結合する炭素原子とは一緒になって環を形成していてもよい。ただし、R、R及びRの合計炭素数は1以上である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
    (式(7)中、Mは重合可能な不飽和炭化水素基を有する重合性基を表し、nは1~2の整数である。Zは下記式(8)で表される基を表す。nが2の場合、2つのZは同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
    (式(8)中、Lはトリアルコキシシリル基、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基、アリル基、オキサゾリン基、アミノ基、保護アミノ基、アニリン基、保護アニリン基、ヒドロキシ基、保護ヒドロキシ基、フェノール基、保護フェノール基、チオール基、保護チオール基、チオフェノール基、保護チオフェノール基、アルデヒド基、カルボキシ基、マレイミド基、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族炭化水素基、結合基が挿入されていてもよい炭素数5~18の芳香族複素環基、桂皮酸基、桂皮酸芳香族エステル基、桂皮酸アルキルエステル基、シンナミル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、N-ベンジリデンアニリン基、スチルベン基、及びトラン基からなる群から選択される官能基を表す。Jは単結合又は炭素数1~6の脂肪族炭化水素基を表す。Kは、芳香族炭化水素基と結合する場合、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、及びチオエーテル結合から選ばれる連結基を示し、それ以外の場合は、単結合を示す。*は結合部位を表す。mは1~3の整数である。mが2又は3の場合、複数のK及びLは同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、Jが単結合の場合、mは1である。)
  11.  前記式(1)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(2)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(4)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(6)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造であり、
     前記式(7)中のMが、下記式で表されるいずれかの構造である、
    請求項10に記載の共重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
    (式中、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~12の直鎖又は分岐アルキル基を表し、X、Y、及びZはそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を表す。*、*及び*は結合部位を表し、*及び*のどちらか一方は水素原子又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基で置き換えられていてもよい。)
  12.  リビング重合によって得られたものである請求項10に記載の共重合体。
  13.  リビングラジカル重合によって得られたものである請求項10に記載の共重合体。
  14.  請求項10に記載の共重合体を含有する弱アンカリング液晶配向剤。
  15.  請求項1~9、及び14のいずれかに記載の弱アンカリング液晶配向剤を用いて得られた液晶表示素子。
  16.  低電圧駆動横電界液晶表示素子である請求項15に記載の液晶表示素子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023106365A1 (ja) * 2021-12-10 2023-06-15 日産化学株式会社 液晶配向剤、及び液晶表示素子
WO2023140322A1 (ja) * 2022-01-20 2023-07-27 日産化学株式会社 弱アンカリング液晶配向剤、及び液晶表示素子
WO2023157879A1 (ja) * 2022-02-17 2023-08-24 日産化学株式会社 弱アンカリング液晶配向剤、及び液晶表示素子
WO2023219075A1 (ja) * 2022-05-10 2023-11-16 日産化学株式会社 弱アンカリング配向膜付き基板の製造方法、及び液晶表示素子の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016170389A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法
JP2018028621A (ja) * 2016-08-18 2018-02-22 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法
US20200310201A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display panel and method for manufacturing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2902740B2 (ja) 1990-06-21 1999-06-07 株式会社東芝 磁気共鳴映像装置
JP2013231757A (ja) 2012-04-27 2013-11-14 Lg Display Co Ltd ゼロ面アンカリング液晶配向法及びそれを利用した非接触液晶配向法、並びに液晶表示装置
KR20200023307A (ko) 2017-06-30 2020-03-04 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 제로면 앵커링막의 제조 방법 및 액정 표시 소자

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016170389A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法
JP2018028621A (ja) * 2016-08-18 2018-02-22 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法
US20200310201A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display panel and method for manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023106365A1 (ja) * 2021-12-10 2023-06-15 日産化学株式会社 液晶配向剤、及び液晶表示素子
WO2023140322A1 (ja) * 2022-01-20 2023-07-27 日産化学株式会社 弱アンカリング液晶配向剤、及び液晶表示素子
WO2023157879A1 (ja) * 2022-02-17 2023-08-24 日産化学株式会社 弱アンカリング液晶配向剤、及び液晶表示素子
WO2023219075A1 (ja) * 2022-05-10 2023-11-16 日産化学株式会社 弱アンカリング配向膜付き基板の製造方法、及び液晶表示素子の製造方法

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