(57)【要約】  紫外線の照射による、ラジカル発生能及び塩基発生能を有する新規なジアミン、及びそれを原料とする新規なイミド系重合体を提供する。  式（１）で表されるジアミン、及び該ジアミンを原料とするポリイミド前駆体及び／又はそれをイミド化して得られるポリイミドからなるイミド系重合体。【化１】
2017038627.tif 000052
（Ｔ１、Ｔ２は、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−等の結合基；Ｇは２つの窒素原子を有する２価の複素環基；Ｒ１、Ｒ２は、炭素数１〜１０のアルキル基等；Ｑは下記の基）【化２】
2017038627.tif 000053
（Ｒは水素原子等；Ｒ３は窒素原子等）
2017038627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表されるジアミン化合物。
【化１】
2017038627.tif 000046
（Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ独立して、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨ−、−ＣＨ２Ｏ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯＮ（ＣＨ３）−、−Ｎ（ＣＨ３）ＣＯ−、又は−Ｓ−の結合基である。Ｇは２つの窒素原子を有する２価の複素環基である。Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜１０のアルキル基、ベンジル基又はアルコキシ基である。Ｑは下記から選ばれる基である。）
【化２】
2017038627.tif 000047
（Ｒは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜４のアルキル基である。Ｒ３は窒素原子又は酸素原子である。）
【請求項２】
式（１）で表されるジアミン化合物が、下記のいずれかのジアミンである、請求項１に記載のジアミン化合物。
【化３】
2017038627.tif 000048
【請求項３】
請求項１又は２に記載のジアミン化合物を含有するジアミン成分と、テトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及びそれをイミド化して得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種のイミド系重合体。
【請求項４】
前記ジアミン成分が、式（１）で表されるジアミン化合物に加えて、下記式［２］で表されるジアミンを含有する請求項３に記載のイミド系重合体。
【化４】
2017038627.tif 000049
（Ｘは、下記の式［ＩＩ−１］又は式［ＩＩ−２］を示し、ｎは１〜４の整数を示す。）
【化５】
2017038627.tif 000050
（Ｘ１は、単結合、−（ＣＨ２）ａ−（ａは１〜１５の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又はＯＣＯ−を表す。Ｘ２は、単結合又は（ＣＨ２）ｂ−（ｂは１〜１５の整数である）を表す。Ｘ３は、単結合、−（ＣＨ２）ｃ−（ｃは１〜１５の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又はＯＣＯ−を表す。Ｘ４はベンゼン環、シクロヘキサン環、及び複素環から選ばれる２価の環状基を表し、これらの環状基の任意の水素原子は、炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていてもよく、さらに、Ｘ４は、ステロイド骨格を有する炭素数１７〜５１の有機基から選ばれる２価の有機基であってもよい。Ｘ５はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる２価の環状基を表し、これらの環状基上の任意の水素原子は、炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていてもよい。ｎは０〜４の整数を表す。Ｘ６は炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数１〜１８のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜１８のアルコキシル基、又は炭素数１〜１８のフッ素含有アルコキシル基を表す。）
【化６】
2017038627.tif 000051
（Ｘ７は、単結合、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮ（ＣＨ３）−、−Ｎ（ＣＨ３）ＣＯ−、−ＣＯＯ−又はＯＣＯ−を表す。Ｘ８は、炭素
数８〜２２のアルキル基又は炭素数６〜１８のフッ素含有アルキル基を表す。）
【請求項５】
請求項３又は４に記載のイミド系重合体を含有する液晶配向剤。
【請求項６】
光重合若しくは光架橋する基を有する重合性化合物を含有する請求項５に記載の液晶配向剤。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶配向膜を備える液晶表示素子。
【請求項９】
ＰＳＡ方式の素子である請求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
請求項３又は４に記載のイミド系重合体から得られる感光性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラジカル発生能及び塩基発生能を有する新規なジアミン化合物、及び該ジアミン化合物を原料とする、液晶配向剤や感光性樹脂の材料等に用いられるイミド系重合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に対して垂直に配向している液晶分子を電界によって応答させる方式（垂直配向（ＶＡ）方式ともいう）の液晶表示素子には、その製造過程において液晶分子に電圧を印加しながら紫外線を照射する工程を含むものがある。
このような垂直配向方式の液晶表示素子では、予め液晶組成物中に光重合性化合物を添加し、かつポリイミド系などの垂直配向膜を用い、液晶セルに電圧を印加しながら紫外線を照射することで液晶の応答速度を速くするＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）方式の素子（特許文献１、非特許文献１）が知られている。【０００３】
ＰＳＡ方式の素子では、通常、電界に応答した液晶分子の傾く方向は、基板上に設けられた突起や表示用電極に設けられたスリットなどによって制御されている。この場合、液晶組成物中に光重合性化合物を添加し液晶セルに電圧を印加しながら紫外線を照射することにより、液晶分子の傾いていた方向が記憶されたポリマー構造物が液晶配向膜上に形成されるので、突起やスリットのみで液晶分子の傾き方向を制御する方法と比べて、液晶表示素子の応答速度が速くなるといわれている。【０００４】
一方、ＰＳＡ方式の素子においては、液晶に添加する重合性化合物の溶解性が低く、添加量を増やすと低温時に析出するといった問題があるが、重合性化合物の添加量を減らすと良好な配向状態が得られなくなる。また、液晶中に残留する未反応の重合性化合物は液晶中の不純物（コンタミ）となるため液晶表示素子の信頼性を低下させるといった問題もある。また、ＰＳＡ方式で必要なＵＶ照射処理はその照射量が多いと、液晶中の成分が分解し、信頼性の低下を引き起こす。
さらに、光重合性化合物を液晶組成物ではなく、液晶配向膜中に添加することによっても、液晶表示素子の応答速度が速くなることが報告されている（ＳＣ−ＰＶＡ型液晶ディスプレイ、非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０７７２０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K.Hanaoka,SID 04 DIGEST、P.1200-1202
【非特許文献２】K.H Y.-J.Lee,SID 09 DIGEST、P.666-668
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、液晶表示素子の品質向上に伴い、電圧印加に対する液晶の応答速度をさらに速くすることが望まれている。その為には、液晶中の成分の分解を伴わない長波長の紫外線照射で、重合性化合物が効率よく反応し、配向固定化能力を発揮することが必要である。さらに、紫外線の照射後に未反応の重合性化合物が残存せず、液晶表示素子の信頼性に悪影響を与えないことも必要である。【０００８】
本発明の課題は、液晶配向剤、特に、応答速度の高いＰＳＡ素子用の液晶配向剤や、感光性樹脂の材料等として好適に用いられるイミド系重合体、及び該イミド系重合体の原料である新規なジアミン化合物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の要旨を有するものである。
（１）下記式（１）で表されるジアミン化合物。
【化１】
2017038627.tif 000003
（Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ独立して、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨ−、−ＣＨ２Ｏ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯＮ（ＣＨ３）−、−Ｎ（ＣＨ３）ＣＯ−、又は−Ｓ−の結合基である。Ｇは２つの窒素原子を有する２価の複素環基である。Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜１０のアルキル基、ベンジル基又はアルコキシ基である。Ｑは下記から選ばれる基である。）
【化２】
2017038627.tif 000004
（Ｒは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜４のアルキル基である。Ｒ３は窒素原子又は酸素原子である。）
（２）上記（１）に記載のジアミン化合物を含有するジアミン成分と、テトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及びそれをイミド化して得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種のイミド系重合体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、紫外線の照射によりラジカル及び塩基を発生することができる新規なジアミン化合物が提供される。また、該新規なジアミン化合物を含むジアミン成分と、テトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体及び／又はこれをイミド化して得られるポリイミドからなる新規なイミド系重合体が提供される。【００１１】
本発明のイミド系重合体は、液晶配向剤や感光性樹脂の材料等に用いられる。例えば、本発明のイミド系重合体を含有する液晶配向剤では、イミド系重合体の原料であるジアミンが、紫外線の照射によりラジカル及び塩基を発生し、これが、液晶表示素子に使用される重合性化合物と反応するために、効率的にチルト角が付与され、応答速度の速い垂直配向方式の液晶表示素子、特にＰＳＡ素子が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明のイミド系重合体＞
(特定ジアミン)
本発明のイミド系重合体は、紫外線の照射によりラジカル及び塩基を発生することができる、下記の式（１）で表される新規なジアミン化合物（以下、特定ジアミンともいう。）を原料とする。
【００１３】
【化３】
2017038627.tif 000005
かかる特定ジアミンは、上記のように、汎用光である波長３６５ｎｍを含む２５０〜４２０ｎｍ、好ましくは、３００〜３８０ｎｍの紫外線の照射によりラジカル及び塩基を発生する式（１ａ）で表される側鎖（以下、特定側鎖ともいう。）を有する。
【化４】
2017038627.tif 000006
【００１４】
上記式（１）、（１ａ）において、Ｔ１、Ｔ２、Ｇ、Ａｒ、Ｒ１、Ｒ２、及びＱは、それぞれ、上記に定義したのと同じである。なかでも、Ｔ１、Ｔ２は、合成の容易性の観点から単結合が好ましく、Ｇは合成の容易性や原料の入手性の点からピペラジン構造が好ましい。
【００１５】
また、カルボニルが結合しているＡｒは紫外線の吸収波長に関与するため、長波長化する場合、ナフチレンやビフェニレンのような共役長の長い構造が好ましい。
また、Ａｒには置換基が置換していても良く、かかる置換基は、アルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基などの電子供与性の有機基が好ましい。
Ａｒは、ナフチレンやビフェニレンよりも、合成の難易度や溶解性の点から、フェニレン基が最も好ましい。紫外線の波長が２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲であれば十分な特性が得られ、原料の入手性や合成難易度の点からフェニレン基が最も好ましい。
【００１６】
また、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、ベンジル基、又はフェネチル基であり、アルキル基やアルコキシ基の場合、Ｒ１、Ｒ２で環を形成していてもよい。
【００１７】
式（Ｉ）中、Ｑは紫外線によって分解し、ラジカルおよび塩基を発生する下記のいずれかの基が好ましい。
【化５】
2017038627.tif 000007
Ｒは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜４のアルキル基である。Ｒ３は、窒素原子及び／又は酸素原子である。
原料の入手性、発生する塩基の強さや扱い易さの観点から、Ｒはメチル基、又はエチル基が好ましく、Ｒ３は酸素原子または窒素原子が好ましい。
【００１８】
特定アミンとしては、合成の容易さ、汎用性の高さ、特性などの点から、その好ましい例として、下記のものが挙げられる。
【００１９】
【化６】
2017038627.tif 000008
【００２０】
＜特定ジアミンの合成＞
特定ジアミンは、各ステップを経て得られるジニトロ体、或いは、還元工程で除去可能な保護基を施したアミノ基を有するモノニトロ体、或いは、ジアミンを合成し、通常用いる還元反応にてニトロ基をアミノ基に変換あるいは保護基を脱保護することにより得ることができる。
特定ジアミンの合成法は、例えば、紫外線照射にてラジカルが発生する部位を合成し、スペーサー部位を導入した後、ジニトロベンゼンと結合させる方法を以下に示す。
【００２１】
【化７】
2017038627.tif 000009
【００２２】
なお、使用する塩基は特に限定はされないが、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウムなどの無機塩基、ピリジン、ジメチルアミノピリジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの有機塩基などが好ましい。
ジニトロ化合物を還元する方法は、特に制限はなく、通常、パラジウムカーボン、酸化白金、ラネーニッケル、白金カーボン、ロジウム−アルミナ、硫化白金カーボンなどを触媒として用い、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アルコール系などの溶媒中、水素ガス、ヒドラジン、塩化水素などによって還元を行う方法がある。必要に応じてオートクレープなどを用いてもよい。
【００２３】
一方、ジニトロ化合物が構造に不飽和結合部位を含む場合、パラジウムカーボンや白金カーボンなどを用いると不飽和結合部位が還元されてしまい、飽和結合となってしまうおそれがあるため、還元鉄、錫、塩化錫などの遷移金属、被毒されたパラジウムカーボン、白金カーボン、鉄がドープされた白金カーボンなどを触媒として用いる還元方法などが好ましい。
また、特定ジアミンは、ベンジル基などで保護されたジアミノベンゼン誘導体からも同様に上記還元工程で脱保護することで得ることができる。
【００２４】
（垂直配向側鎖ジアミン）
本発明のイミド系重合体を液晶配向剤に使用する場合、特定ジアミンに加えて、液晶を垂直に配向させる側鎖を有する、下記の式［２］で表されるジアミン化合物（以下、垂直配向側鎖ジアミンともいう。）を原料にすることができる。
【化８】
2017038627.tif 000010
式［２］中、Ｘは、下記の式［ＩＩ−１］又は式［ＩＩ−２］で示される構造を表し、ｎは１〜４の整数を表し、特に、１が好ましい。
【００２５】
【化９】
2017038627.tif 000011
式［ＩＩ―１］において、（Ｘ１は、単結合、−（ＣＨ２）ａ−（ａは１〜１５の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又はＯＣＯ−を表す。Ｘ２は、単結合又は（ＣＨ２）ｂ−（ｂは１〜１５の整数である）を表す。Ｘ３は、単結合、−（ＣＨ２）ｃ−（ｃは１〜１５の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＯ−又はＯＣＯ−を表す。Ｘ４はベンゼン環、シクロヘキサン環、及び複素環から選ばれる２価の環状基で表し、これらの環状基の任意の水素原子は、炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていてもよく、さらに、Ｘ４は、ステロイド骨格を有する炭素数１７〜５１の有機基から選ばれる２価の有機基であってもよい。Ｘ５はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる２価の環状基を表し、これらの環状基上の任意の水素原子は、炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜３のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていてもよい。ｎは０〜４の整数を表す。Ｘ６は炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数１〜１８のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜１８のアルコキシル基、又は炭素数１〜１８のフッ素含有アルコキシル基を表す。
【００２６】
なかでも、Ｘ１は、原料の入手性や合成の容易さの点から、単結合、−（ＣＨ２）ａ−（ａは１〜１５の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−又はＣＯＯ−が好ましく、より好ましくは、単結合、−（ＣＨ２）ａ−（ａは１〜１０の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−又はＣＯＯ−である。なかでも、Ｘ２は、単結合又は（ＣＨ２）ｂ−（ｂは１〜１０の整数である）が好ましい。Ｘ３は、なかでも、合成の容易さの点から、単結合、−（ＣＨ２）ｃ−（ｃは１〜１５の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−又はＣＯＯ−が好ましく、より好ましくは、単結合、−（ＣＨ２）ｃ−（ｃは１〜１０の整数である）、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−又はＣＯＯ−である。
【００２７】
なかでも、Ｘ４は、合成の容易さの点から、ベンゼン環、シクロへキサン環又はステロイド骨格を有する炭素数１７〜５１の有機基が好ましい。Ｘ５は、なかでも、ベンゼン環又はシクロへキサン環が好ましい。ｎは、なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、０〜３が好ましく、より好ましくは、０〜２である。
Ｘ６は、なかでも、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数１〜１０のフッ素含有アルキル基、炭素数１〜１８のアルコキシル基又は炭素数１〜１０のフッ素含有アルコキシル基が好ましい。より好ましくは、炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数１〜１２のアルコキシル基である。特に好ましくは、炭素数１〜９のアルキル基又は炭素数１〜９のアルコキシル基である。
【００２８】
式［ＩＩ−１］におけるＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６及びｎの好ましい組み合わせとしては、国際公開公報ＷＯ２０１１／１３２７５１（２０１１．１０．２７公開）の１３頁〜３４頁の表６〜表４７に掲載される（２−１）〜（２−６２９）と同じ組み合わせが挙げられる。なお、上記ＷＯ２０１１／１３２７５１の各表では、本発明におけるＸ１〜Ｘ６が、Ｙ１〜Ｙ６として示されているが、Ｙ１〜Ｙ６は、Ｘ１〜Ｘ６と読み替えるものとする。
また、上記ＷＯ２０１１／１３２７５１の各表に掲載される（２−６０５）〜（２−６２９）では、本発明におけるステロイド骨格を有する炭素数１７〜５１の有機基が、ステロイド骨格を有する炭素数１２〜２５の有機基と示されているが、ステロイド骨格を有する炭素数１２〜２５の有機基は、ステロイド骨格を有する炭素数１７〜５１の有機基と読み替えるものとする。
【００２９】
なかでも、（２−２５）〜（２−９６）、（２−１４５）〜（２−１６８）、（２−２１７）〜（２−２４０）、（２−２６８）〜（２−３１５）、（２−３６４）〜（２−３８７）、（２−４３６）〜（２−４８３）又は（２−６０３）〜（２−６１５）の組み合わせが好ましい。特に好ましい組み合わせは、（２−４９）〜（２−９６）、（２−１４５）〜（２−１６８）、（２−２１７）〜（２−２４０）、（２−６０３）〜（２−６０６）、（２−６０７）〜（２−６０９）、（２−６１１）、（２−６１２）又は（２−６２４）である。
【００３０】
【化１０】
2017038627.tif 000012
式［ＩＩ−２］中、Ｘ７は、単結合、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮ（ＣＨ３）−、−Ｎ（ＣＨ３）ＣＯ−、−ＣＯＯ−又はＯＣＯ−を表す。Ｘ８は、炭素数８〜２２のアルキル基又は炭素数６〜１８のフッ素含有アルキル基を表す。なかでも、Ｘ７は、単結合、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＮＨ−、−ＣＯＮ（ＣＨ３）−又はＣＯＯ−が好ましく、より好ましくは、単結合、−Ｏ−、−ＣＯＮＨ−又はＣＯＯ−である。Ｘ８は、なかでも、炭素数８〜１８のアルキル基が好ましい。
【００３１】
式［２］で示されるジアミンとしては、高くて安定な液晶の垂直配向性を得ることができる点から、下記の式［２−１］で示されるジアミンを用いることが好ましい。
【化１１】
2017038627.tif 000013
【００３２】
上記式［２−１］におけるＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、及びｎは、上記式［ＩＩ−１］におけるそれぞれで定義されたのと同じであり、また、それぞれの好ましい態様も、上記式［ＩＩ−１］におけるそれぞれで定義されたのと同じである。
なお、式［２−１］中、ｍは１〜４の整数である。好ましくは、１の整数である。
【００３３】
式［２−１］で示されるジアミンは、例えば、下記の式［２ａ−１］〜式［２ａ−３１］で示される構造が挙げられる。
【化１２】
2017038627.tif 000014
（Ｒ１は−Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＯＯＣＨ２−又はＣＨ２ＯＣＯ−を示し、Ｒ２は炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状アルコキシル基、炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状の、フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシル基である。）
【００３４】
【化１３】
2017038627.tif 000015
（Ｒ３は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−又はＣＨ２−を示し、Ｒ４は炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状アルコキシル基、炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状の、フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシル基である）。
【００３５】
【化１４】
2017038627.tif 000016
（Ｒ５は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２−、−Ｏ−又はＮＨ−を示し、Ｒ６はフッ素基、シアノ基、トリフルオロメタン基、ニトロ基、アゾ基、ホルミル基、アセチル基、アセトキシ基又は水酸基である）。
【００３６】
【化１５】
2017038627.tif 000017
（Ｒ７は炭素数３〜１２の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、１,４-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である）。
【００３７】
【化１６】
2017038627.tif 000018
（Ｒ８は炭素数３〜１２の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、１,４-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である）。
【００３８】
【化１７】
2017038627.tif 000019
（Ａ４はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数３〜２０の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、Ａ３は１，４−シクロへキシレン基又は１，４−フェニレン基であり、Ａ２は酸素原子又はＣＯＯ−＊（ただし、「＊」を付した結合手がＡ３と結合する）であり、Ａ１は酸素原子又はＣＯＯ−＊（ただし、「＊」を付した結合手が（ＣＨ２）ａ２）と結合する）である。また、ａ１は０又は１の整数であり、ａ２は２〜１０の整数であり、ａ３は０又は１の整数である）。
【００３９】
【化１８】
2017038627.tif 000020
【００４０】
【化１９】
2017038627.tif 000021
【００４１】
【化２０】
2017038627.tif 000022
【００４２】
【化２１】
2017038627.tif 000023
【００４３】
【化２２】
2017038627.tif 000024
【００４４】
上記式［２ａ−１］〜［２ａ−３１］中、特に好ましいのは、式［２ａ−１］〜式［２ａ−６］、式［２ａ−９］〜式［２ａ−１３］又は式［２ａ−２２］〜式［２ａ−３１］である。
【００４５】
また、前記式［ＩＩ−２］で示されるジアミンとしては、下記の式［２ｂ−１］〜［２ｂ−１０］で示されるジアミンが挙げられる。
【化２３】
2017038627.tif 000025
（Ａ１は、炭素数１〜２２のアルキル基又はフッ素含有アルキル基を示す）。
【００４６】
【化２４】
2017038627.tif 000026
【００４７】
【化２５】
2017038627.tif 000027
【００４８】
【化２６】
2017038627.tif 000028
【００４９】
上記式［２ｂ−５］〜式［２ｂ−１０］中、Ａ１は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＨ２−、−Ｏ−、−ＣＯ−又はＮＨ−を示し、Ａ２は炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数１〜２２の直鎖状若しくは分岐状のフッ素含有アルキル基を示す。
【００５０】
(その他のジアミン)
本発明のイミド系重合体の原料ジアミンとしては、上記したジアミン以外のその他のジアミンをジアミン成分として併用することができる。具体的には、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、３，５−ジアミノ安息香酸、４，４’―ジアミノベンゾフェノンなど、国際公開公報ＷＯ２０１５／０３３９２１Ａ１（２０１５．３．１２公開）の段落００６３に記載されているジアミンが使用できる。
【００５１】
＜本発明のイミド系重合体の製造＞
本発明のイミド系重合体は、特定ジアミン、及び必要に応じて、液晶を垂直に配向させる側鎖を有するジアミン、上記その他のジアミンを含むジアミン成分と、テトラカルボン酸二無水物成分と、を重縮合させて製造される。
【００５２】
上記テトラカルボン酸二無水物成分は、具体的には、ピロメリット酸、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ［３，３，０］オクタン−２，４，６，８−テトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸−１，４，２，３−二無水物などの国際公開公報ＷＯ２０１５／０３３９２１Ａ１（２０１５．３．１２公開）の段落００６５に記載されているジアミンが使用できる。テトラカルボン酸二無水物は、１種類又は２種類以上併用してもよい。
【００５３】
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との反応させる場合、特定ジアミンは、ポリアミック酸の合成に用いるジアミン成分中、好ましくは１０〜１００モル％であるのが好ましく、より好ましくは２０〜６０モル％、特に好ましくは３０〜５０モル％である。
また、上記の垂直配向側鎖ジアミンは、ジアミン成分の５〜５０モル％であるのが好ましく、より好ましくはジアミン成分の１０〜４０モル％であり、特に好ましくは１５〜３０モル％である。
【００５４】
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との反応により、ポリアミック酸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とを有機溶媒中で反応させる方法である。ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との反応は、有機溶媒中で比較的容易に進行し、かつ副生成物が発生しない点で有利である。
【００５５】
上記反応に用いる有機溶媒としては、生成したポリアミック酸が溶解するものであれば特に限定されない。さらに、ポリアミック酸が溶解しない有機溶媒であっても、生成したポリアミック酸が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。なお、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、さらには生成したポリアミック酸を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
【００５６】
上記反応に用いる有機溶媒としては、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、ヘキサメチルスルホキシド、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、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、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、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、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、２−エチル−１−ヘキサノール等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独又は混合して使用してもよい。
【００５７】
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを有機溶媒中で反応させる方法は、ジアミン成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌し、テトラカルボン酸二無水物成分をそのまま、又は有機溶媒に分散あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸二無水物成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを交互に添加する方法などのいずれでもよい。また、ジアミン成分又はテトラカルボン酸二無水物成分が複数種の化合物からなる場合は、予め混合した状態で反応させてもよく、個別に順次反応させてもよく、さらに個別に反応させた低分子量体を混合反応させ高分子量体としてもよい。
【００５８】
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させる際の温度は、例えば−２０℃〜１５０℃、好ましくは−５℃〜１００℃の範囲である。また、反応は、例えば、反応液に対してジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との合計の濃度が１〜５０質量％が好ましく、５〜３０質量％がより好ましい。
【００５９】
上記の重合反応における、ジアミン成分の合計モル数に対するテトラカルボン酸二無水物成分の合計モル数の比率は、得ようとするポリアミック酸の分子量に応じて選択できる。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が１．０に近いほど生成するポリアミック酸の分子量は大きくなり、好ましい範囲を示すならば０．８〜１．２である。
【００６０】
ポリアミック酸を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、１００℃〜４００℃、好ましくは１２０℃〜２５０℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行うことが好ましい。
ポリアミック酸の触媒イミド化は、ポリアミック酸の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、−２０〜２５０℃、好ましくは０〜１８０℃で攪拌することにより行うことができる。塩基性触媒の量はアミド酸基の０．５〜３０モル倍、好ましくは２〜２０モル倍であり、酸無水物の量はアミド酸基の１〜５０モル倍、好ましくは３〜３０モル倍である。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどを挙げることができ、中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
【００６１】
＜液晶配向剤＞
本発明の液晶配向剤は上記式（１）で表される構造を側鎖に有するイミド系重合体を含有するが、かかるイミド系重合体の含有量は１〜２０質量％が好ましく、より好ましくは３〜１５質量％、特に好ましくは３〜１０質量％である。
液晶配向剤が有するイミド系重合体の分子量は、液晶配向剤を塗布して得られる液晶配向膜の強度及び、塗膜形成時の作業性、塗膜の均一性を考慮した場合、ＧＰＣ（Gel  Permeation  Chromatography）法で測定した重量平均分子量で５，０００〜１，０００，０００が好ましく、１０，０００〜１５０，０００がより好ましい。
【００６２】
液晶配向剤が含有する溶媒は、特に限定はなく、上記式（１）で表される構造を側鎖に有する重合体、及び、必要に応じて含有される、２つ以上の末端に光重合又は光架橋する基をそれぞれ有する重合性化合物等の含有成分を溶解又は分散できるものであればよい。例えば、上記のポリアミック酸の合成で例示したような有機溶媒を挙げることができる。なかでも、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、Ｎ−エチル−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などは、溶解性の点から好ましい。もちろん２種類以上の混合溶媒でもよい。
【００６３】
また、塗膜の均一性や平滑性を向上させる溶媒を、液晶配向剤の含有成分の溶解性が高い溶媒に混合して使用すると好ましい。
かかる溶媒としては、例えば、国際公開公報ＷＯ２０１５／０３３９２１Ａ１（２０１５．３．１２公開）の段落００９４に記載されているものが使用できる。
【００６４】
＜重合性化合物＞
本発明の液晶配向剤には、必要に応じ、２つ以上の末端に光重合又は光架橋する基を有する重合性化合物を含有しても良い。かかる重合性化合物は、光重合又は光架橋する基を有する末端を２つ以上持っている化合物である。ここで、光重合する基を有する重合性化合物とは、光を照射することにより重合を生じさせる官能基を有する化合物である。また、光架橋する基を有する化合物とは、光を照射することにより、重合性化合物の重合体や、ポリイミド前駆体、及び、このポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも一種の重合体と反応してこれらと架橋することができる官能基を有する化合物である。なお、光架橋する基を有する化合物は、光架橋する基を有する化合物同士でも反応する。
【００６５】
かかる重合性化合物を含有する場合、その含有量は、イミド系重合体１００質量部に対して、１〜５０質量部が好ましく、より好ましくは５〜３０質量部である。
上記重合性化合物を含有させた液晶配向剤を、ＳＣ−ＰＶＡ型液晶ディスプレイなどの垂直配向方式の液晶表示素子に用いることにより、この液晶を垂直に配向させる側鎖及び光反応性の側鎖を有する重合体や、この重合性化合物を単独で用いた場合と比較して、応答速度を顕著に向上させることができ、少ない重合性化合物の添加量でも応答速度を十分に向上させることができる。
【００６６】
光重合又は光架橋する基としては、下記式（ＩＶ）で表される一価の基が挙げられる。
【化２７】
2017038627.tif 000029
（Ｒ１２は、水素原子、又は炭素数１〜４のアルキル基を表す。Ｚ１は、炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数１〜１２のアルコキシル基によって置換されていてもよい２価の芳香環若しくは複素環を表す。Ｚ２は炭素数１〜１２のアルキル基又は炭素数１〜１２のアルコキシル基によって置換されていてもよい１価の芳香環若しくは複素環を表す。）
【００６７】
重合性化合物の具体例としては、下記式（Ｖ）で表される２つの末端のそれぞれに光重合する基を有する化合物、下記式（ＶＩ）で表される光重合する基を有する末端と光架橋する基を有する末端を有する化合物や、下記式（ＶＩＩ）で表される２つの末端のそれぞれに光架橋する基を有する化合物が挙げられる。
【００６８】
なお、下記式（Ｖ）〜（ＶＩＩ）において、Ｒ１２、Ｚ１及びＺ２は上記式（ＩＶ）におけるＲ１２、Ｚ１及びＺ２の定義と同じであり、Ｑ１は２価の有機基である。Ｑ１は、フェニレン基（−Ｃ６Ｈ４−）、ビフェニレン基（−Ｃ６Ｈ４−Ｃ６Ｈ４−）、シクロヘキシレン基（−Ｃ６Ｈ１０−）等の環構造を有していることが好ましい。液晶との相互作用が大きくなりやすいためである。
【００６９】
【化２８】
2017038627.tif 000030
【００７０】
【化２９】
2017038627.tif 000031
【００７１】
【化３０】
2017038627.tif 000032
【００７２】
式（Ｖ）で表される重合性化合物の具体例は、下記式（４）で表される重合性化合物が挙げられる。下記式（４）において、Ｖ、Ｗは、単結合、又は−Ｒ１Ｏ−で表され、Ｒ１は直鎖状若しくは分岐状の炭素数１〜１０のアルキレン基であり、好ましくは、−Ｒ１Ｏ−で表され、Ｒ１は直鎖状若しくは分岐状の炭素数２〜６のアルキレン基である。なお、Ｖ、Ｗは、同一でも異なっていてもよいが、同一であると合成が容易である。
【００７３】
【化３１】
2017038627.tif 000033
【００７４】
なお、光重合又は光架橋する基として、α−メチレン−γ−ブチロラクトン基ではなく、アクリレート基やメタクリレート基を有する重合性化合物であっても、このアクリレート基やメタクリレート基がオキシアルキレン基等のスペーサーを介してフェニレン基と結合している構造を有する重合性化合物は、上記両末端にα−メチレン−γ−ブチロラクトン基を有する重合性化合物と同様に、応答速度を特に大幅に向上させることができる。また、アクリレート基やメタクリレート基がオキシアルキレン基等のスペーサーを介してフェニレン基と結合している構造を有する重合性化合物は、熱に対する安定性が向上し、高温、例えば、２００℃以上の焼成温度に十分耐えることができる。
【００７５】
上記重合性化合物の製造方法は、特に限定されず、国際公開公報ＷＯ２０１５／０３３９２１Ａ１（２０１５．３．１２公開）の段落００７６〜００８２に記載されている製造方法が使用できる。
【００７６】
液晶配向剤には、上記以外の成分を含有してもよい。その例としては、液晶配向剤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、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物などが挙げられる。
【００７７】
この液晶配向剤を基板上に塗布して焼成することにより、液晶を垂直に配向させる液晶配向膜を形成することができる。本発明の液晶配向剤の使用により、得られる液晶配向膜を用いた液晶表示素子の応答速度を速いものとすることができる。また、本発明の液晶配向剤中に含有してもよい、上記重合性化合物は、液晶配向剤に含有させずに、又は液晶配向剤とともに、液晶中に含有させることにより、所謂、ＰＳＡモードにおいても光反応が高感度化し、少ない紫外線の照射量でもチルト角を付与することができる。
【００７８】
例えば、本発明の液晶配向剤を、基板に塗布した後、必要に応じて乾燥し、焼成を行うことで得られる硬化膜を、そのまま液晶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したり、偏光又は特定の波長の光等を照射したり、イオンビーム等の処理をしたり、ＰＳＡ用配向膜として液晶充填後の液晶表示素子に電圧を印加した状態でＵＶを照射することも可能である。特に、ＰＳＡ用配向膜として使用することが有用である。
【００７９】
この際、用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス板、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリレートなどを用いることができる。また、液晶駆動のためのＩＴＯ電極などが形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の観点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子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物でも使用でき、この場合の電極はアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。
【００８０】
液晶配向剤の塗布方法は特に限定されず、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷等の印刷法、インクジェット法、スプレー法、ロールコート法や、ディップ、ロールコーター、スリットコーター、スピンナー等が挙げられる。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。
上記の方法で液晶配向剤を塗布して形成される塗膜は、焼成して硬化膜とすることができる。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、乾燥工程を行うことが好ましい。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。例えば、温度４０℃〜１５０℃、好ましくは６０℃〜１００℃のホットプレート上で、０．５分〜３０分、好ましくは１分〜５分乾燥させる方法が挙げられる。
【００８１】
液晶配向剤を塗布することにより形成された塗膜の焼成温度は限定されず、例えば１００〜３５０℃、好ましくは１２０〜３００℃であり、さらに好ましくは１５０℃〜２５０℃である。焼成時間は５分〜２４０分、好ましくは１０分〜９０分であり、より好ましくは２０分〜９０分である。加熱は、通常公知の方法、例えば、ホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などで行うことができる。
また、焼成して得られる液晶配向膜の厚みは特に限定されないが、好ましくは５〜３００ｎｍ、より好ましくは１０〜１００ｎｍである。
【００８２】
＜液晶表示素子＞
本発明の液晶表示素子は、上記の方法により、基板に液晶配向膜を形成した後、公知の方法で液晶セルを作製できる。液晶表示素子の具体例としては、対向するように配置された２枚の基板と、基板間に設けられた液晶層と、基板と液晶層との間に設けられ本発明の液晶配向剤により形成された上記液晶配向膜とを有する液晶セルを具備する垂直配向方式の液晶表示素子である。具体的には、本発明の液晶配向剤を２枚の基板上に塗布して焼成することにより液晶配向膜を形成し、この液晶配向膜が対向するように２枚の基板を配置し、この２枚の基板の間に液晶で構成された液晶層を挟持し、すなわち、液晶配向膜に接触させて液晶層を設け、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することで作製される液晶セルを具備する垂直配向方式の液晶表示素子である。
【００８３】
本発明の液晶配向剤により形成された液晶配向膜を用い、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射して、重合性化合物を重合させると共に、重合体が有する光反応性の側鎖同士や、重合体が有する光反応性の側鎖と重合性化合物を反応させることにより、より効率的に液晶の配向が固定化され、応答速度が顕著に優れた液晶表示素子となる。
【００８４】
本発明の液晶表示素子に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、通常は、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である。具体例としては、上記液晶配向膜で記載した基板と同様のものを挙げることができる。従来の電極パターンや突起パターンが設けられた基板を用いてもよいが、本発明の液晶表示素子においては、上記本発明の液晶配向剤を用いているため、片側基板に例えば１から１０μｍのライン／スリット電極パターンを形成し、対向基板にはスリットパターンや突起パターンを形成していない構造においても動作可能であり、この構造の液晶表示素子によって、製造時のプロセスを簡略化でき、高い透過率を得ることができる。
【００８５】
また、ＴＦＴ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の場合は、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。
【００８６】
本発明の液晶表示素子の液晶層を構成する液晶材料は特に限定されず、従来の垂直配向方式で使用される液晶材料、例えば、メルク社製のＭＬＣ−６６０８やＭＬＣ−６６０９などのネガ型の液晶を用いることができる。また、ＰＳＡモードでは、例えば下記式で表されるような重合性化合物含有の液晶を使用することができる。
【化３２】
2017038627.tif 000034
【００８７】
本発明において、液晶層を２枚の基板の間に挟持させる方法としては、公知の方法を挙げることができる。例えば、液晶配向膜が形成された１対の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜上にビーズ等のスペーサーを散布し、液晶配向膜が形成された側の面が内側になるようにしてもう一方の基板を貼り合わせ、液晶を減圧注入して封止する方法が挙げられる。また、液晶配向膜が形成された１対の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜上にビーズ等のスペーサーを散布した後に液晶を滴下し、その後液晶配向膜が形成された側の面が内側になるようにしてもう一方の基板を貼り合わせて封止を行う方法でも液晶セルを作製できる。上記スペーサーの厚みは、好ましくは１〜３０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。
【００８８】
液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射することにより液晶セルを作製する工程は、例えば基板上に設置されている電極間に電圧をかけることで液晶配向膜及び液晶層に電界を印加し、この電界を保持したまま紫外線を照射する方法が挙げられる。ここで、電極間にかける電圧としては、例えば５〜３０Ｖｐ−ｐ、好ましくは５〜２０Ｖｐ−ｐである。紫外線は、汎用光である波長３６５ｎｍを含む２５０〜４２０ｎｍ、好ましくは３００〜３８０ｎｍが使用できる。その照射量は、例えば１〜６０Ｊ/ｃｍ２、好ましくは４０Ｊ/ｃｍ２以下であり、紫外線照射量が少ない方が、液晶表示素子を構成する部材の破壊により生じる信頼性低下を抑制でき、かつ紫外線照射時間を減らせることで製造効率が上がるので好適である。
【００８９】
上記のように、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射すると、重合性化合物が反応して重合体を形成し、この重合体により液晶分子が傾く方向が記憶されることで、得られる液晶表示素子の応答速度を速くすることができる。また、液晶配向膜及び液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射すると、液晶を垂直に配向させる側鎖と、光反応性の側鎖とを有するポリイミド前駆体、及び、このポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド〜選択される少なくとも一種の重合体が有する光反応性の側鎖同士や、重合体が有する光反応性の側鎖と重合性化合物が反応するため、得られる液晶表示素子の応答速度を速くすることができる。
【実施例】
【００９０】
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
「アミンの合成」
この合成で使用した分析装置および分析条件は、下記のとおりである。
（１Ｈ−ＮＭＲの測定）
装置：Ｖａｒｉａｎ  ＮＭＲ  Ｓｙｓｔｅｍ  ４００ＮＢ（４００ＭＨｚ）（Ｖａｒｉａｎ製）
測定溶媒：ＣＤＣｌ３（重水素化クロロホルム），ＤＭＳＯ−ｄ６（重水素化ジメチルスルホキシド）
基準物質：ＴＭＳ（テトラメチルシラン）（δ：０．０ｐｐｍ，１Ｈ），ＣＤＣｌ３（δ：７７．０ｐｐｍ，１３Ｃ）【００９１】
＜合成例＞
国際特許公開ＷＯ２０１１／００１９２８ Ａ１に記載される方法に従い、以下に記載する方法によりＤＡ−１を合成した。
【化３３】
2017038627.tif 000035
【００９２】
フルオロベンゼン(９６．１ｇ，１０００ｍｍｏｌ)と塩化アルミニウム(２４０ｇ，１８００ｍｍｏｌ)を加えたジクロロエタン溶液（９６０ｇ）に、氷冷条件下でイソブチリルクロリド（１２８ｇ，１２００ｍｍｏｌ)を2時間かけて滴下した。室温にて終夜撹拌した後、反応液を大量の氷水に投入し、2時間撹拌した。その後水層を除き、更に純水（１０００ｇ）にて有機相を３回洗浄した後、濃縮することで、Ｍ１を得た。(収量：１３３ｇ，収率：８０％)
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：８．０１−７．９７（ｍ，２Ｈ），７．１６−７．１１（ｍ，２Ｈ），３．５５−３．４８（ｍ，１Ｈ），１．２３−１．２１（ｍ，６Ｈ）．【００９３】
【化３４】
2017038627.tif 000036
【００９４】
Ｍ１(８３．１ｇ，５００ｍｍｏｌ)を加えたクロロホルム溶液（１６６ｇ）に、室温にて臭素（９５．９ｇ，６００ｍｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、終夜撹拌した。得られた反応液に飽和炭酸水素ナトリウム溶液（１６０ｇ）を加え２時間撹拌した。その後水層を除き、更に純水（１６０ｇ）にて有機相を３回洗浄し、濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（酢酸エチル：ヘキサン＝１：１０）を行い、Ｍ２を得た。(収量：５５．０ｇ，収率：４５％)
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：８．２３−８．１８（ｍ，２Ｈ），７．１２−７．０８（ｍ，２Ｈ），２．０２（ｓ，６Ｈ）．【００９５】
【化３５】
2017038627.tif 000037
ナトリウムメトキサイド（１５．７ｇ，２９１ｍｍｏｌ）を加えた、メタノール溶液（９５．０ｇ）に、４０℃条件下でＭ２（１５．７ｇ，１９４ｍｍｏｌ）を４時間かけて滴下し、終夜撹拌した。その後、ろ過により不溶物を除去し、酢酸エチル（５００ｇ）で希釈した後、有機相を水（２００ｇ）で３回洗浄し、濃縮することでＭ３を得た。(収量：１７．３ｇ，収率：４５％)
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：７．４２−７．３９（ｍ，２Ｈ），７．０６−７．０２（ｍ，２Ｈ），３．１７（ｔ，３Ｈ）,１．５１（ｓ，３Ｈ），０．９７（ｓ，３Ｈ）．【００９６】
【化３６】
2017038627.tif 000038
【００９７】
Ｍ３（１７．３ｇ，８８．２ｍｍｏｌ）にモルホリン（１１．５ｇ，１３３ｍｍｏｌ）を加え、１３０℃で終夜撹拌した。得られた反応液を酢酸エチル（１１５ｇ）で希釈し、純水（１１５ｇ）で有機相を３回洗浄した。有機相を濃縮し、得られた粗物にシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行うことで、Ｍ４を得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：８．６２−８．５８（ｍ，２Ｈ），７．０８−７．０４（ｍ，２Ｈ），３．６７（ｔ，４Ｈ）,２．５５（ｔ，４Ｈ），１．２９（ｓ，６Ｈ）．【００９８】
【化３７】
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Ｍ４にピペラジンを加え、１５０℃で終夜撹拌した。得られた反応液にクロロホルムで希釈し、純水で有機相を３回洗浄した。有機相を濃縮し、Ｍ５を得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：８．５５−８．５１（ｍ，２Ｈ），６．８３−６．８０（ｍ，２Ｈ），３．６８−３．６６（ｍ，４Ｈ）,３．３２−３．２９（ｍ，４Ｈ），３．０２−２．９９（ｍ，４Ｈ），２．５６−２．５４（ｍ，４Ｈ），１．２９（ｓ，６Ｈ）．【００９９】
【化３８】
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【０１００】
Ｍ５(４１．６ｇ，１３１ｍｍｏｌ)とトリエチルアミン（１８．６ｇ，１８３ｍｍｏｌ）を加えたＴＨＦ溶液（４５０ｇ）に、ジニトロフルオロベンゼン（２９．２ｇ，１５７ｍｍｏｌ）を滴下し、室温で１８時間反応させた。この溶液を、純水（２５００ｇ）に投入し、析出した固体をろ過により回収した後、アセトニトリル（４００ｇ）で再結晶を行い、Ｍ６を得た(収量：３９．１ｇ，収率：６１％)
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：８．７３（ｄ，１Ｈ），８．５７（ｄ，１Ｈ），８．２９（ｄｄ，１Ｈ），７．１３（ｄ，１Ｈ），６．８１（ｄ，２Ｈ），３．６９−３．６６（ｍ，４Ｈ），３．６０−３．５７（ｍ，４Ｈ），３．４９−３．４６（ｍ，４Ｈ），２．５６（ｔ，４Ｈ），１．２３（ｓ，６Ｈ）．【０１０１】
【化３９】
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【０１０２】
Ｍ６(２０．０ｇ，４１．３ｍｍｏｌ)と３％プラチナカーボン（２．０ｇ）を加えたＴＨＦ溶液（１００ｇ）を、０．４MPaの水素雰囲気下にて、４０℃で４時間反応させた。得られた反応液を、メンブレンフィルターを用いてろ過を行うことで、プラチナカーボンの除去を行った。ろ液を濃縮しＴＨＦを除去した後、ＩＰＡ（２００ｇ）にて再結晶を行い、ＤＡ−１を得た(収量：１６．４ｇ，収率：９３％)。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δｐｐｍ）：８．７３（ｄ，１Ｈ），８．５７（ｄ，１Ｈ），８．２９（ｄｄ，１Ｈ），７．１３（ｄ，１Ｈ），６．８１（ｄ，２Ｈ），３．６９−３．６６（ｍ，４Ｈ），３．６０−３．５７（ｍ，４Ｈ），３．４９−３．４６（ｍ，４Ｈ），２．５６（ｔ，４Ｈ），１．２３（ｓ，６Ｈ）．【０１０３】
＜液晶配向剤の製造＞
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
ＢＣＳ：ブチルセロソルブ
ＢＯＤＡ：ビシクロ[３，３，０]オクタン−２，４，６，８−テトラカルボン酸二無水物
ＣＢＤＡ：１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物【０１０４】
ＰＤＡ：p-フェニレンジアミン
３−ＡＭＰ：３−ピコリルアミン
３−ＡＭＰＤＡ：３，５−ジアミノ−N−(ピリジン−３−イルメチル)ベンズアミド
【化４０】
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【０１０５】
【化４１】
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【０１０６】
〔ポリイミドの分子量の測定〕
装置：センシュー科学社製  常温ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）装置（ＳＳＣ−７２００）、
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ社製カラム（ＫＤ−８０３、ＫＤ−８０５）
カラム温度：５０℃
溶離液：Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（添加剤として、臭化リチウム−水和物（ＬｉＢｒ・Ｈ２Ｏ）が３０ｍｍｏｌ／Ｌ、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：東ソー社製  ＴＳＫ  標準ポリエチレンオキサイド（分子量約９０００，０００、１５０，０００、１００，０００、３０，０００）、および、ポリマーラボラトリー社製  ポリエチレングリコール（分子量  約１２，０００、４，０００、１，０００）。【０１０７】
〔ポリイミドのイミド化率の測定〕
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−ｄ６、０．０５％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ＮＭＲ測定器（ＪＮＷ−ＥＣＡ５００、日本電子データム社製）にて５００ＭＨｚのプロトンＮＭＲを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、９．５〜１０．０ｐｐｍ付近に現れるアミック酸のＮＨ基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。なお下記式において、ｘはアミック酸のＮＨ基由来のプロトンピーク積算値、ｙは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミック酸（イミド化率が０％）の場合におけるアミック酸のＮＨ基のプロトン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【０１０８】
（実施例１）
ＢＯＤＡ（１．３０ｇ、５．２ｍｍｏｌ）、３ＡＭＰＤＡ（０．６３ｇ、２．６ｍｍｏｌ）、ＤＡ−１（２．２０ｇ、５．２ｍｍｏｌ）、及びＤＡ−２（１．９８ｇ、５．２ｍｍｏｌ）をＮＭＰ（２２．８ｇ）中で溶解し、６０℃で５時間反応させたのち、ＣＢＤＡ（１．５０ｇ、７．７ｍｍｏｌ）とＮＭＰ（７．６ｇ）を加え、４０℃で１０時間反応させポリアミック酸溶液を得た。【０１０９】
このポリアミック酸溶液（３４ｇ）にＮＭＰを加え６．５質量％に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸（５．９ｇ）、及びピリジン（１．８ｇ）を加え、７０℃で３時間反応させた。この反応溶液をメタノール（５００ｍｌ）に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、１００℃で減圧乾燥しポリイミド粉末（Ａ）を得た。このポリイミドのイミド化率は７６％であり、数平均分子量は１３０００、重量平均分子量は４８０００であった。
得られたポリイミド粉末（Ａ）（３．０ｇ）にＮＭＰ（２２．０ｇ）を加え、７０℃にて２０時間攪拌して溶解させた。この溶液に３ＡＭＰ(１質量％NMP溶液)３．０ｇ、NMP(２．０ｇ)、ＢＣＳ（２０．０ｇ）を加え、室温で５時間攪拌することにより液晶配向剤（Ａ１）を得た。【０１１０】
＜液晶セルの作製＞
実施例１で得られた液晶配向剤（A１）を用いて下記に示すような手順で液晶セルの作製を行った。実施例１で得られた液晶配向剤（A１）を、画素サイズが１００μｍ×３００μｍでライン／スペースがそれぞれ５μｍのＩＴＯ電極パターンが形成されているＩＴＯ電極基板のＩＴＯ面にスピンコートし、８０℃のホットプレートで９０秒間乾燥した後、２００℃の熱風循環式オーブンで３０分間焼成を行い、膜厚１００ｎｍの液晶配向膜を形成した。
また、液晶配向剤（A１）を電極パターンが形成されていないＩＴＯ面にスピンコートし、８０℃のホットプレートで９０秒乾燥させた後、２００℃の熱風循環式オーブンで３０分間焼成を行い、膜厚１００ｎｍの液晶配向膜を形成した。【０１１１】
上記の２枚の基板について一方の基板の液晶配向膜上に４μｍのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤（溶剤型熱硬化タイプのエポキシ樹脂）を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルにPSA用重合性化合物含有液晶MLC-3023（メルク社製商品名）を減圧注入法によって注入し、液晶セルを作製した。【０１１２】
得られた液晶セルの応答速度を、下記方法により測定した。その後、この液晶セルに１５ＶのDC電圧を印加した状態で、この液晶セルの外側から波長３６５ｎｍのバンドパスフィルターを通したＵＶを６Ｊ／ｃｍ２照射した。なお、ＵＶの照度は、ＯＲＣ社製ＵＶ−ＭＯ３Ａを用いて測定した。その後、液晶セル中に残存している未反応の重合性化合物を失活させる目的で、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分間照射した。その後、再び応答速度を測定し、ＵＶ照射前後での応答速度を比較した。また、UV照射後のセルについて画素部分のプレチルト角を測定した。
結果を表に示す。【０１１３】
「応答速度の測定方法」
まず、バックライト、クロスニコルの状態にした一組の偏光版、光量検出器の順で構成される測定装置において、一組の偏光版の間に液晶セルを配置した。このときライン／スペースが形成されているＩＴＯ電極のパターンがクロスニコルに対して４５°の角度になるようにした。そして、上記の液晶セルに電圧±７Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波を印加し、光量検出器によって観測される輝度が飽和するまでの変化をオシロスコープにて取り込み、電圧を印加していない時の輝度を０％、±７Ｖの電圧を印加し、飽和した輝度の値を１００％として、輝度が１０％から９０％まで変化するのにかかる時間を応答速度とした。
「プレチルト角の測定」
名菱テクニカ製LCDアナライザーLCA-LUV42Aを使用した。【０１１４】
（比較例１）
ＢＯＤＡ（１．３ｇ、５．２ｍｍｏｌ）、３ＡＭＰＤＡ（０．６３ｇ、２．６ｍｍｏｌ）、ＰＤＡ（０．５６ｇ、５．２ｍｍｏｌ）、及びＤＡ−２（１．９８ｇ、５．２ｍｍｏｌ）をＮＭＰ（１７．９ｇ）中で溶解し、６０℃で５時間反応させたのち、ＣＢＤＡ（１．４８ｇ、７．５ｍｍｏｌ）とＮＭＰ（６．ｇ）を加え、４０℃で１０時間反応させポリアミック酸溶液を得た。
このポリアミック酸溶液（２５ｇ）にＮＭＰを加え６．５質量％に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸（４．６４ｇ）、およびピリジン（１．４４ｇ）を加え、７０℃で３時間反応させた。この反応溶液をメタノール（３３０ｍｌ）に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、１００℃で減圧乾燥しポリイミド粉末（Ｂ）を得た。このポリイミドのイミド化率は７１％であり、数平均分子量は１２０００、重量平均分子量は３２０００であった。【０１１５】
得られたポリイミド粉末（Ｂ）（３．０ｇ）にＮＭＰ（２２．０ｇ）を加え、７０℃にて２０時間攪拌して溶解させた。この溶液に３ＡＭＰ（１質量％NMP溶液)３．０ｇ、NMP(２．０ｇ)、ＢＣＳ（２０．０ｇ）を加え、室温で５時間攪拌することにより液晶配向剤（Ｂ１）を得た。
液晶配向剤として液晶配向剤（Ｂ１）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行い応答速度、プレチルト角を測定した。【０１１６】
【表１】
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【０１１７】
上記の結果から、ＤＡ−１を含有する液晶配向剤（Ａ１）は３６５ｎｍの長波長の紫外線照射でも効率的にチルト角が付与できることがわかった。これは液晶中に含まれている重合性化合物がＤＡ−１から発生したラジカルによって効率的に反応したためであると考えられる。一方、ＤＡ−１が含まれていない液晶配向剤Ｂ１ではチルト角が付与できず応答速度がほとんど向上しなかった。これは照射に用いた紫外線が長波長であったため、重合性化合物の重合がほとんど進行しなかったためであると考えられる。【０１１８】
（実施例２）
グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）（７．１１g、５０．０mmol）、及びメチルメタクリレート（ＭＭＡ）（５．０１g、５０．０mmol）をＮＭＰ（１１６．４g）中に溶解し、ダイアフラムポンプで５分間脱気を行なった後、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）（０．８２ｇ、５．０mmol）を加え再び５分間脱気を行なった。この後６０℃で３０時間反応させＧＭＡとＭＭＡの１：１共重合体を得た。このポリマー溶液にブチルセロソルブ（ＢＣＳ）（８６．２ｇ）を加え６質量％のポリメタクリレート溶液（Ｃ）を得た。このポリマーの数平均分子量は６８００、重量平均分子量は１０８００であった。
この溶液（Ｃ）（１０．０ｇ）に対してＤＡ−１（４２．３ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を添加し溶解させポリメタクリレート溶液（Ｃ１）を得た。【０１１９】
「光塩基発生能の確認」
上記で得られたポリメタクリレート溶液（Ｃ１）をＩＴＯ電極基板のＩＴＯ面にスピンコートし、８０℃のホットプレートで９０秒間乾燥することで、膜厚１００ｎｍのポリメタクリレート薄膜付きのＩＴＯ電極基板を作製した。
この基板の膜面に対して、波長３１３ｎｍのバンドパスフィルターを通した紫外線（ＵＶ）を３Ｊ/ｃｍ２照射し、１４０℃のホットプレートで５分間焼成を行った。続いて得られた基板をテトラヒドロフランに３０秒間浸漬した後、純水で１０秒間洗浄し、基板表面のポリメタクリレートが不溶化しているかどうかを目視にて判別した。
また、ＵＶ未照射および未焼成の塗布基板、ＵＶ照射のみの塗布基板、焼成のみの塗布基板をそれぞれ作製し、上記と同様の方法でポリメタクリレートが不溶化するかを判別した。評価結果を表２に示す。【０１２０】
（比較例２）
ＤＡ−１を添加しなかった以外は実施例２と同様の操作を行いポリメタクリレートが不溶化するかを判別した。【０１２１】
（比較例３）
ＤＡ−１の代わりにＤＡ−２（３８．１ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）を添加した以外は実施例２と同様の操作を行いポリメタクリレートが不溶化するかを判別した。【０１２２】
【表２】
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【０１２３】
比較例２に示すように、ＤＡ−１又はＤＡ−２の添加しない場合、実施例２及び比較例２、３のいずれの場合でもＴＨＦに不溶化しないことが確認された。これはポリマー中のグリシジル基が架橋反応していないことを示している。
また、比較例３や、実施例２のＵＶ照射なしの場合、ＤＡ−１又はＤＡ−２を添加しただけではポリメタクリレートは不溶化しないことが確認された。この場合では、窒素原子上の孤立電子対がベンゼン環によって非局在化していることや、側鎖の立体障害などによってジアミン部位の求核性が弱くポリマー中のグリシジル基を架橋させられないことを示している。【０１２４】
一方、ＤＡ−１を使用した実施例２では、ＵＶ照射とその後の焼成によってポリメタクリレート薄膜が不溶化することが確認された。これはＵＶ照射によってＤＡ−１からモルホリンが発生し、その後の加熱によってポリメタクリレートに含まれるグリシジル基を架橋させたためであると考えられる。【０１２５】
上記した実施例１、２の結果からして、ＤＡ−１は光照射によってラジカル発生能と塩基発生能を有していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の新規なジアミン化合物を原料とするイミド系重合体は、液晶配向剤、特にＰＳＡ型液晶表示素子の液晶配向剤、感光性樹脂組成物、高感度の光硬化材料、及びレジスト材料等に広範に用いることが可能である。【０１２７】
なお、２０１５年８月２８日に出願された日本特許出願２０１５−１６９５５７号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【国際調査報告】
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