アゾ化合物、光配向膜用組成物、光配向膜及び液晶表示素子
【課題】 良好な液晶配向性を示し、液晶表示素子を長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化のない配向膜を提供する。
【解決手段】 一般式（１）で表されるアゾ化合物、及び該アゾ化合物を使用した光配向膜用組成物、光配向膜、液晶表示素子。
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して重合性官能基を表す。Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１が重合性官能基の場合連結基を表し、Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子等を表す。Ｒ５およびＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。）
【解決手段】 一般式（１）で表されるアゾ化合物、及び該アゾ化合物を使用した光配向膜用組成物、光配向膜、液晶表示素子。
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して重合性官能基を表す。Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１が重合性官能基の場合連結基を表し、Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子等を表す。Ｒ５およびＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶配向膜に関し、更に詳しくは、異方性を有する光を基板上に設けた塗膜に照射して液晶配向性を付与する、光配向法により得た液晶配向膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶表示素子は、内面に配向処理が行われた二枚の基板の間隙に液晶を注入することで液晶を特定の方向に配向させた状態で、基板間に電場を印加し、液晶の分子配列を変化させて表示を行う。この配向処理としては、従来、ポリイミド等の膜に対してラビングを行う方法が用いられてきた。
しかしラビング法は、製造工程において静電気や埃が発生するため、配向処理後の洗浄工程が必要となる。また、特に近年多く用いられているＴＦＴ方式の液晶セルでは、ラビング時の摩擦により静電気が 発生し、あらかじめ基板に設けられたＴＦＴ素子が破壊されることもあり、これが製造における歩留まり低下の原因にもなっている。
【０００３】
ラビング法に代わる配向処理法としては、斜方蒸着法、ＬＢ（ラングミュアー−ブロジェット）膜法、フォトリソグラフィ法、光配向法等が知られている。中でも光配向法は、配向処理後の洗浄工程が不必要であることから盛んに研究が行われている。
【０００４】
光配向法は、異方性を有する光を、光配向機能を発現させる光配向性基（例えばアゾ基、シンナモイル基、クマリン基、カルコン基、ベンゾフェノン基、ポリイミド樹脂等）を有する光配向性層に照射することで、液晶配向性を生じさせる方法である（以下、光配向法により得た液晶配向膜を、光配向膜と略す）。中でもアゾ化合物を使用する光配向膜は、高感度でかつ大きなアンカリング力が得られることから実用化が期待されている。
光配向膜材料として知られているアゾ化合物は、例えば、式（Ａ）で表されるアゾ化合物が知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、アゾ化合物の分子の配列状態を固定しより安定性の高い光配向膜を得る目的で、アゾ化合物に重合性官能基を付加した、例えば式（Ｂ）で表されるアゾ化合物も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
これらのアゾ化合物は、基板に対する成膜性や密着性を考慮して、ガラス基板やＩＴＯ等の酸化物透明電極に対し高い親和性を示すような、カルボキシ基やスルホ基、もしくはこれらのアルカリ金属塩等の極性基を有している。しかし、これらのアゾ化合物による配向膜を用いた液晶表示素子は、初期は高い電圧保持率など良好な電気特性が得られるものの、長期間使用していると次第に電気特性が劣化する場合があるということが判明した。
【０００６】
【化１】
【０００７】
【化２】
【非特許文献１】Molecular Crystals and Liquid Crystals, 2000 (352), p27, 同誌 2001 (360), p81及びliquid Crystals, 2002(29), p1321
【特許文献１】特開２００２−２５０９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、良好な液晶配向性を示すと同時に、液晶表示素子を長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化のない配向膜を得るためのアゾ化合物、及び、該アゾ化合物を使用した光配向膜用組成物、液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記アゾ化合物からなる配向膜を用いた液晶表示素子は、長期間使用中に外部から水分が侵入することで、前記カルボキシ基やスルホ基、もしくはこれらのアルカリ金属塩等の極性基からイオンが生じ、これが液晶中に溶出するために電気特性劣化が生じることを見いだした。しかしこれらの極性基は液晶配向性に寄与しており、極性基のないアゾ化合物では高い液晶配向性が得られない。
本発明者らは、アゾ化合物の置換基として、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を導入すると、長時間使用しても電気特性の劣化のない液晶表示素子が得られることを見いだし、上記課題を解決した。
【００１０】
即ち、本発明は一般式（１）で示されるアゾ化合物を提供する。
【００１１】
【化３】
【００１２】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して、ヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表す。
Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１が（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基の場合、−（Ａ１−Ｂ１）ｍ−で表される連結基を表し、Ｘ２は、Ｒ２がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ２が重合性官能基の場合、−（Ａ２−Ｂ２）ｎ−で表される連結基を表す。なお、Ｂ１はＲ１と結合し、Ｂ２はＲ２と結合するものとする。ここで、Ａ１及びＡ２は各々独立して単結合、又は二価の炭化水素基を表し、Ｂ１及びＢ２は各々独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−、又は−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−を表すが、Ｒ１及びＲ２の結合において、−Ｏ−Ｏ−結合を形成することはない。
ｍ及びｎは各々独立して０〜４の整数を表す。但し、ｍ又はｎが２以上のとき、複数あるＡ１、Ｂ１、Ａ２、及びＢ２は同じであっても異なっていても良い。但し、二つのＢ１又はＢ２の間に挟まれたＡ１又はＡ２は、単結合でないものとする。Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基又は水酸基、−ＯＲ７（但し、Ｒ７は、炭素原子数２〜６のアルキル基、炭素原子数３〜６のシクロアルキル基、または炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６のアルキル基を表す）、炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基、または−ＣＯＮＲ８Ｒ９（Ｒ８及びＲ９は、各々独立して水素原子または炭素原子数１〜６の低級アルキル基を表す）、またはメトキシカルボニル基を表す。
Ｒ５およびＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。）
【００１３】
また本発明は、前記一般式（１）で表されるアゾ化合物を含有する光配向膜用組成物を提供する。
【００１４】
また本発明は、前記記載の光配向膜用組成物を基板上に塗布した後、異方性を有する光により一般式（１）で表されるアゾ化合物を配向させて得る光配向膜を提供する。
【００１５】
また本発明は、前記記載の光配向膜を使用する液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアゾ化合物は、置換基としてカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有する。これらの基は極性基であるので、ガラス基板やＩＴＯ等の酸化物透明電極に対し高い親和性を示し、塗布法により均一な塗膜を得ることができ、得られた光配向膜は良好な液晶配向性を示す。しかもこれらの基は、水分等でイオンを生じないため、本発明のアゾ化合物を材料とした光配向膜を用いた液晶表示素子は、長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
前記一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２は、各々独立して、ヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表す。Ｒ１、Ｒ２は重合性官能基であると、光配向膜への光照射により液晶配向性を付与した後に重合を行うことで得られる配向膜は、光や熱に対する配向安定性が優れるため好ましい。重合性官能基の中では（メタ）アクリロイルオキシ基が特に好ましい。
【００１８】
Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１がヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基の場合、−（Ａ１−Ｂ１）ｍ−で表される連結基を表し、Ｘ２は、Ｒ２がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ２が重合性官能基の場合、−（Ａ２−Ｂ２）ｎ−で表される連結基を表す。なお、Ｂ１はＲ１と結合し、Ｂ２はＲ２と結合するものとする。
ここで、Ａ１及びＡ２は各々独立して単結合、又は二価の炭化水素基を表す。Ａ１及びＡ２で表される二価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基の如き炭素数１〜１８の直鎖状アルキレン基；１−メチルエチレン基、１−メチルトリエチレン基、２−メチルトリエチレン基、１−メチルテトラエチレン基、２−メチルテトラエチレン基、１−メチルペンタメチレン基、２−メチルペンタメチレン基、３メチルペンタメチレン基の如き炭素数１〜１８の分枝状アルキレン基；ｐ−フェニレン基の如きフェニレン基；２−メトキシ−１，４−フェニレン基、３−メトキシ−１，４−フェニレン基、２−エトキシ１，４−フェニレン基、３−エトキシ−１，４−フェニレン基、２，３，５−トリメトキシ−１，４−フェニレン基の如き炭素数１〜１８の直鎖状又は分枝状アルコキシ基を有するフェニレン基；２，６−ナフタレンジイル基の如きアリーレン基が挙げられる。
【００１９】
Ｂ１及びＢ２は各々独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−、又は−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−を表すが、Ｒ１及びＲ２の結合において、−Ｏ−Ｏ−結合を形成することはない。
ｍ及びｎは各々独立して０〜４の整数を表す。但し、ｍ又はｎが２以上のとき、複数あるＡ１、Ｂ１、Ａ２、及びＢ２は同じであっても異なっていても良い。但し、二つのＢ１又はＢ２の間に挟まれたＡ１又はＡ２は、単結合でないものとする。
【００２０】
一般式（１）におけるＸ１及びＸ２は下記式（１ａ）で表される構造が、高いアンカリング力を得るために、より好ましい。
【００２１】
【化４】
（式中、ｐは１〜１８の整数を示す）
【００２２】
前記一般式（１）において、Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基又は水酸基、−ＯＲ７（但し、Ｒ７は、炭素原子数２〜６のアルキル基、炭素原子数３〜６のシクロアルキル基、または炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６のアルキル基を表す）、炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基、−ＣＯＮＲ８Ｒ９（Ｒ８及びＲ９は、各々独立して水素原子または炭素原子数１〜６の低級アルキル基を表す）、またはメトキシカルボニル基を表す。
【００２３】
ハロゲン原子としては、フッ素原子や塩素原子が挙げられる。ハロゲン化メチル基としては、トリクロロメチル基やトリフルオロメチル基が挙げられる。ハロゲン化メトキシ基としては、クロロメトキシ基やトリフルオロメトキシ基が挙げられる。
Ｒ７の炭素原子数１〜６の低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、１−メチルエチル基等が挙げられる。Ｒ７で表される炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６の低級アルキル基としては、メトキシメチル基、１−エトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基等が挙げられる。
【００２４】
炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、１−ヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、１−ヒドロキシブチル基等が挙げられる。
Ｒ８、及びＲ９で表される炭素原子数１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、１−メチルエチル基等が挙げられる。
これらの中でも、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシメチル基、カルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、シアノ基が好ましく、ヒドロキシメチル基、またはトリフルオロメチル基は良好な配向性が得られる点で特に好ましい。
また、Ｒ３及びＲ４は、４，４’−ビス（フェニルアゾ）ビフェニル骨格の両端のフェニレン基のメタ位に置換していると、アンカリング力の大きな光配向膜が得られ、特に好ましい。
【００２５】
前記一般式（１）において、Ｒ５及びＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。これらの基は極性基であるので、ガラス基板やＩＴＯ等の酸化物透明電極に対し高い親和性を示し、塗布法により均一な塗膜を得ることができ、得られた光配向膜は良好な液晶配向性を示す。しかもこれらの基は、水分等でイオンを生じないため、本発明のアゾ化合物を材料とした光配向膜を用いた液晶表示素子は、長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化がない。Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基は、４，４’−ビス（フェニルアゾ）ビフェニル骨格の２，２’位に置換していると、アンカリング力の大きな光配向膜が得られ、特に好ましい。
【００２６】
（製造法）
前記一般式（１）で表されるアゾ化合物は、後述のスキームに代表されるような、公知の方法で合成することが出来る。例えば、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有する一般式（２）で表されるベンジジン誘導体と亜硝酸ナトリウムとのジアゾ化反応により、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有する一般式（３）で表されるジアゾニウム塩を合成する。次いで前工程で得られたジアゾニウム塩混合物を一般式（４）で表されるフェノール誘導体と反応させて、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有し、両末端にヒドロキシル基を有する、一般式（５）で表されるアゾ化合物を得ることができる。
必要に応じて、一般式（５）で表されるアゾ化合物のヒドロキシル基に、公知の方法により、一般式（６）で表される重合性官能基を有するカルボン酸無水物、などを反応させることにより、一般式（７）で表されるような、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有し、且つ重合性官能基を有するアゾ化合物を得ることが可能である。
【００２７】
【００２８】
（式中、Ｒ３〜Ｒ６は一般式（１）における定義と同様であり、ｐは１〜１８の整数を示し、Ｌ１は水酸基、塩素原子、ピバロイル基等を表す。）
【００２９】
（光配向膜用組成物）
本発明の光配向膜用組成物は、一般式（１）で表されるアゾ化合物を含有すること以外は特に限定はなく、一般式（１）で表されるアゾ化合物のみからなるものであってもよく、または組成物として、例えば、基板に対する塗布性を上げるための溶剤や、重合開始剤、該組成物の粘度を調整するための高分子材料や重合性モノマー等を含有するものであってもよい。
本発明の光配向膜用組成物に使用できる溶剤は、一般式（１）で表されるアゾ化合物を溶解するものであれば特に限定はないが、中でも、Ｎ−メチルピロリドン、２−ブトキシエタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、２−ピロリドン、メトキシエトキシエタノール、フェノキシエタノール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、水などが好適に用いられる。中でもＮ−メチルピロリドン、２−ブトキシエタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドの溶液はガラスやＩＴＯ成膜基板等への塗れ性が良好で、塗布、乾燥後に均一な膜が得られることから好ましい。これらの溶剤は、基板への塗れ性、乾燥時の揮発速度や均一性を考慮して選択することが好ましく、２種類以上を混合して使用することもできる。
溶剤は基板への塗工後、加熱等により揮発除去されるので、乾燥後の光配向膜の膜厚を考慮すると、使用の際は一般式（１）で表されるアゾ化合物の濃度は少なくとも０．２質量％以上となることが必要である。特に、０．５〜１０質量％の範囲が特に好ましい。
一般式（１）で表されるアゾ化合物がＲ１又はＲ２として重合性官能基を有する場合は、効率的に重合を行う目的で、少量の熱重合開始剤や光重合開始剤を添加することが好ましい。これらの重合開始剤としては公知のものを使用することができる。添加量は多すぎると液晶表示素子としての性能が劣化する可能性があるため、溶液中の固形分濃度に対して５％以下にとどめておくことが好ましい。
【００３０】
（光配向膜の製造方法）
本発明の光配向膜は、前記光配向膜組成物を、必要に応じて前述の溶剤や高分子材料等で粘度を調整した後、基板上に塗布、製膜後、異方性を有する光を照射し、一般式（１）で表されるアゾ化合物を配向させることで、光配向膜を得ることを特徴とする。また、重合性基を有する場合や、重合性モノマーを併用する場合には、光配向処理後、加熱又は光照射により重合性基を重合させる。
【００３１】
本発明に使用する基板は、液晶配向膜を有する液晶表示素子に通常使用する基板であって、特に液晶表示素子製造時の加熱に耐えうる耐熱性を有するものが好ましい。このような基板としてはガラスや耐熱性のポリマーからなる基板が挙げられる。多くの場合、これらの基板にはＩＴＯ等からなる透明電極を設けて使用される。
【００３２】
本発明においては、まず基板上に、スピンコーティング、印刷、ダイコーティング、ディッピング、ロールコート、インクジェット等の方法によって本発明の光配向膜用組成物を塗布し、加熱などによる乾燥を行って得られた塗膜に配向処理のための光照射を行う。中でも印刷法、インクジェット法は量産性に優れており、特に好ましい。
膜厚は、乾燥後の膜厚として、少なくとも５nm以上であれば、液晶配向能を発現できる。好ましくは１０nm以上である。一方、上限としては特に限定はないが、２００nmを越えてくると、着色する場合があるので、あまり厚膜としないことが好ましい。
【００３３】
次いで、本発明の光配向膜用組成物を基板上に塗布、乾燥して得られる塗膜について光配向処理を行う。具体的には、塗膜面に直線偏光や楕円偏光等の偏光、もしくは膜面に対して斜め方向から入射する非偏光である平行光を照射する。
偏光は直線偏光、楕円偏光のいずれでもよいが、効率よく光配向を行うためには消光比の高い直線偏光を用いることが好ましい。
また光照射装置で偏光を生成する際には、偏光フィルタを使用するので、光配向膜面での光強度が減衰するが、膜面に対して斜め方向から非偏光を照射する方法では、偏光フィルタを必要とせず、比較的大きな照射強度が得られ、光配向のための照射時間を短縮できるという利点がある。このときの非偏光の入射角は、基板面法線に対し、１０°〜８０°の範囲が好ましく、照射面における照射エネルギーの均一性、得られるプレチルト角、配向効率を考慮すると、３０°〜６０°の範囲が最も好ましい。
【００３４】
照射する光は、一般式（１）で表されるアゾ化合物が吸収帯を有する波長領域の光であり、具体的にはアゾベンゼンのπ→π＊遷移による強い吸収がある波長３００〜５００ｎｍの範囲の紫外線もしくは可視光線が好ましい。
照射光の光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、ＹＡＧレーザー等の紫外線レーザー等が挙げられる。特に超高圧水銀ランプは、一般式（１）で表されるアゾ化合物の吸収極大波長に近い３６５ｎｍの紫外線の発光強度が大きいことから特に好ましい。
【００３５】
一般式（１）で表されるアゾ化合物のＲ１およびＲ２が重合性基である場合、前記光配向処理のあと、重合処理を行う。
重合処理を熱重合により行う場合は、前記のように光配向膜組成物を塗布、光配向処理を行った基板を加熱することで行われる。加熱温度は１００〜３００℃の範囲が好ましく、１００〜２００℃の範囲がより好ましい。
一方、重合処理を光照射で行う場合は、既に光配向処理を行った光配向膜の分子配列状態を乱さないようにアゾベンゼン骨格が吸収しない波長、具体的には２００〜３２０ｎｍの波長の紫外光を照射するか、もしくは非偏光、かつ拡散光である紫外光を照射することが好ましい。
このように、重合処理を行うことによって更に安定な光配向膜が得られるため、該光配向膜を使用することで高い電圧保持率を有する液晶表示素子を得ることができる。
【００３６】
以下に、本発明の製造方法を用いて光配向膜を作製し、該光配向膜を使用して液晶表示素子を得る方法の一例を示す。例えば、偏光膜、位相差膜、反射膜、ＩＴＯ等を設けた透明基板上の電極面に、本発明の光配向膜用組成物である有機溶媒溶液を塗布し、乾燥させた後に光配向処理を行う。続いて、必要に応じて重合性官能基の重合を行うことで光配向膜を作製する。次に、このようにして得られた基板の光配向膜を設けた面を内側にし、光配向のために照射した偏光または非偏光の、偏光面又は入射面が互いに直行するように対向させ、スペーサーを介して公知の方法により貼り合わせることで液晶セルを作製する。このようにして得られた液晶セルの二枚の基板の間隙に液晶を注入するとこで液晶表示素子を製造することができる。
【実施例】
【００３７】
次に本発明を実施例及び比較例によって説明するが、もとより本発明はこれらに限定されるものではない。
（合成例１）
化合物（ａ）の合成
【００３８】
【化５】
【００３９】
２００ｇのＴＨＦに溶解した３−ニトロベンゼンスルホン酸クロライド１１０．７ｇ（０．５ｍｏｌ）の溶液を、２６％アンモニア水２７２ｇ（４．１６ｍｏｌ）に滴下し、２時間反応させた。その後反応溶液に１２００ｍｌの純水を加え、４時間撹拌し７８．２ｇのｍ−スルファモイルニトロベンゼンの白色固体を得た。
このようにして得たｍ−スルファモイルニトロベンゼンと１００．０ｇの亜鉛粉末（１．５３ｍｏｌ）の混合物に３５１．９ｇの蒸留水を加え、さらに４０５．５ｇの２６％アンモニア水を加えて８４℃に加熱し、３０分間反応を行った。反応終了後、少量の水及びＴＨＦで希釈し、溶液が透明になるまで酢酸を添加した。不要の亜鉛粉末を濾別後、濾液より目的物を抽出して得た粗生成物をエタノールから再結晶することで、淡黄色の固形物を得た。
上記の淡黄色の固形物２４．８ｇと濃塩酸１２０ｍｌを混合し、２２時間０℃に保持することで、反応を行った。反応終了後、反応容器に多量の水を加えて濾過した後、乾固し、得られた固体をＴＨＦにて洗浄することで白色の固形物を得た。これを再結晶することで、２，２’−ジスルファモイルベンジジンの淡紫色の結晶８ｇを得た。
８．５ｇの濃塩酸（８３．８ｍｍｏｌ）を６８ｇの水で希釈し、ここへ上記の２，２’−ジスルファモイルベンジジン５．２ｇ（１２．５ｍｍｏｌ）添加した。この混合物を一旦４０℃に加熱することで混合溶解し、次に氷浴を用いて０〜５℃に冷却した。この混合液を５℃以下に保ちながら、５〜１０ｇの水に溶解した１．８２ｇの亜硝酸ナトリウムを１０分かけて滴下し、さらに１時間撹拌下反応し黄色の溶液を得た。ここに、アミド硫酸０．４ｇを６ｇの水に溶解した溶液を添加し、過剰の亜硝酸ナトリウムを分解し、ジアゾニウム塩溶液を得た。このようにして得られたジアゾニウム塩混合物を９．９ｇの炭酸ナトリウム（９３．４ｍｍｏｌ）、９０ｇの水、および４．８ｇの２−トリフルオロメチルフェノール（２９．６ｍｍｏｌ）からなる混合溶液に１５〜２０℃の温度を保ちつつ、２時間かけて滴下した。反応後、酸析で得られた沈殿物をエタノール及び水で再結晶を行い、６．２ｇの化合物（ａ）の黄色粉末を得た。
【００４０】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
11.74(2H, w), 8.50(2H,s), 8.14(4H,s), 8.06(2H,d), 7.56(2H,d), 7.36(2H,s), 7.28(2H,d), LC-MS : m/z=688
【００４１】
（合成例２）
化合物（ｂ）の合成
【００４２】
【化６】
【００４３】
２，２’−ビフェニルジカルボン酸に３０．５ｇに４００ｇの濃硫酸を加え、反応液を氷浴で−５〜０℃に冷却した。次に３０ｍｌの濃硝酸を５５分かけて滴下し、続いて１０℃以下で２時間撹拌下反応した。その後、反応混合物を２０００ｍｌの氷水に注ぐことで得た沈殿物を濾過することで４，４’−ジニトロ−ビフェニル−２，２’―ジカルボン酸の淡黄色の固体５１．３ｇを得た。
次に、１３．８ｇの４，４’−ジニトロ−ビフェニル−２，２’―ジカルボン酸、１２．０ｇの塩化チオニル、２００ｍｌのＴＨＦ、および０．５６ｇのＤＭＦを混合し、２時間環流し、黄色の溶液を得た。過剰の塩化チオニルとＴＨＦは減圧蒸留で除き、残留物を５００ｇの２５％アンモニア水に０±２℃に保ちながら４０分かけて滴下し、２時間後に白色沈殿物を得た。濾別、乾燥によって１２．０ｇ、ＨＰＬＣ純度９０％の４，４’−ジニトロ−２，２’―ジベンズアミドを得た。
次にこの４，４’−ジニトロ−２，２’―ジベンズアミド１２．０ｇ、還元鉄１３．０ｇ、塩化アンモニウム１．３ｇ、エタノール４０ｍｌおよび水２２０ｍｌを混合し、１００℃で２時間反応を行った。得られた反応混合物から不要物を濾別して得られた濾液を濃塩酸でｐＨを１〜２に調整した。減圧濃縮した後、大量のＴＨＦを沈殿物に加え、これを濾過することで、１２．５ｇの４，４’−ジアミノ−２，２’−ジベンズアミドの塩酸塩を得た。
３７．６３ｇの濃塩酸を４００ｍｌの水に希釈し、これに１９．０ｇの４，４’−ジアミノ−２，２’−ジベンズアミド塩酸塩を加え、氷浴で０〜５℃に冷却した。ここへ、８．０２６ｇの亜硝酸ナトリウムを１００ｍｌの水に溶かした水溶液を１０分間で滴下し、その後１時間撹拌することでジアゾニウム反応を行った。次に、このジアゾニウム塩溶液を１４０ｇの炭酸ナトリウム、６００ｍｌの水、および２１．５５ｇの２−トリフルオロメチルフェノールからなる溶液に滴下し、カップリング反応を１０℃で１時間かけて行った。その後、温度を室温にまで２時間かけて戻し、０．１Ｎの希塩酸を加え、ｐＨ＝７とした。濾過することで２４ｇの粗生成物を得た。これを２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、酢酸エチルで洗浄後、再度ｐＨ７に調整し溶媒を留去した。さらに、ＴＨＦに溶解後トルエンを加えて再沈殿を行い、化合物（ｂ）の赤褐色の固体を得た。
【００４４】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
8.120 (s, 4H), 8.108 (d, 2H), 7.997 (s, 2H), 7.954 (dd, 2H), 7.550 (s, 2H), 7.352 (d, 2H), 7.236 (d, 2H)
【００４５】
（合成例３）
化合物（ｃ）の合成
【００４６】
【化７】
【００４７】
４−ヒドロキシ安息香酸１３．８ｇ、ヨウ化カリウム２．５ｇに、４４ｍｌのエタノールと８．４ｇの水酸化ナトリウムを溶解させた水４４ｍｌを加え撹拌し溶解させた。これに６−クロロ−１−ヘキサノール１３．６ｇを徐々に滴下し、１６時間環流した。冷却後、撹拌しながら希塩酸を加えて中和し、得られた沈殿物を濾別し、水で洗浄、乾燥することで、４−（６−ヒドロキシヘキシルオキシ）安息香酸２２ｇを得た。
次に、４−（６−ヒドロキシヘキシルオキシ）安息香酸１１ｇ、アクリル酸１３．３ｇ、トルエン４２ｍｌ、ｎ−ヘキサン１８ｍｌ、テトラヒドロフラン２６ｍｌ、ヒドロキノン０．６ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸２．７ｇを仕込み、撹拌しながら加熱し、生成する水を分離しながら、５時間環流させた。室温まで冷却後、水１００ｍｌで洗浄し、酢酸エチル５０ｍｌを加えた。次に飽和炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、水相が中性になるまで水で洗浄し、最後に有機溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をトルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶することにより、４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸１１ｇを得た。
化合物（ａ）１ｇ、０．０９ｇのジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、２ｇの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）−カルボイミド塩酸塩（ＷＳＣ）、および０．８５ｇの４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸を５０ｍｌの塩化メチレンに溶解し、室温で３時間の反応を行った。反応終了後、４０ｍｌの飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および水で有機層を洗浄し、濃縮した。得られた反応生成物はクロロホルム９０体積％、アセトニトリル１０体積％の混合溶媒を溶離液として、カラムクロマトグラフィにて精製を行い、０．５ｇの化合物（ｃ）を得た。ＨＰＬＣによる純度は８５％であった。
【００４８】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
8.609 (s, 2H), 8.394 (d, 2H), 8.357 (s, 2H), 8.169 (dd, 2H), 8.106 (d, 4H), 7.923 (d, 2H), 7.628 (d, 2H), 7.419 (s, 4H), 7.184 (d, 4H), 6.331 (dd, 2H), 6.178 (dd, 2H), 5.937 (dd, 2H), 4.130 (t, 8H), 1.781 (m, 4H), 1.659 (m, 4H), 1.446 (m, 8H)
【００４９】
（合成例４）
化合物（ｄ）の合成
【００５０】
【化８】
【００５１】
化合物（ｂ）１．０ｇ、０．１ｇのＤＭＡＰ、２．１７ｇのＷＳＣ、および１．０ｇの４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸を５０ｍｌの塩化メチレンに溶解し、室温で３時間の反応を行った。反応終了後、飽和炭酸ナトリウム及び水で洗浄後、有機層を濃縮乾固し、３０ｍｌのメタノールで洗浄した。得られた粗生成物はクロロホルム８０％、アセトニトリル２０％の混合溶媒を移動層として、カラムクロマトグラフィにて精製を行い、０．８ｇの化合物（ｄ）を得た。ＨＰＬＣによる純度は８７％であった。
【００５２】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
8.367(d, 2H), 8.353 (s, 2H), 8.171 (s, 2H), 8.127 (s, 2H), 8.103 (d, 4H), 8.098 (dd, 2H), 7.898 (d, 2H), 7.615 (s, 2H), 7.437 (d, 2H), 7.179 (d, 4H), 6.331 (dd, 2H), 6.178 (dd, 2H), 5.937 (dd, 2H), 4.129 (t, 8H), 1.781 (m, 4H), 1.659 (m, 4H), 1.445 (m, 8H)
【００５３】
（合成例５）
化合物（ｅ）の合成
【００５４】
【化９】
【００５５】
３−ニトロ安息香酸メチル６９．４ｇと１００．０ｇの亜鉛粉末（１．５３ｍｏｌ）の混合物に３５１．９ｇの蒸留水を加え、さらに４０５．５ｇの２６％アンモニア水を加え、８４℃に加熱し、３０分間反応を行った。その後、溶媒を留去することで、淡黄色の固形物を得た。
上記の淡黄色の固形物２１．８ｇと濃塩酸１２０ｍｌを混合し、０℃で２２時間保持し、反応を行った。反応終了後、反応容器に多量の水を加えて濾過した後、乾固し、得られた固体をＴＨＦにて洗浄することで白色の固形物を得た。これを再結晶することで、２，２’−ジメトキシカルボニルベンジジンの淡紫色の結晶７．０ｇを得た。
８．５ｇの濃塩酸（８３．８ｍｍｏｌ）を６８ｇの水で希釈し、ここへ上記の２，２’−ジメトキシカルボニルベンジジン４．６ｇ（１２．５ｍｍｏｌ）添加した。この混合物を一旦４０℃に加熱することで混合溶解し、次に氷浴を用いて０〜５℃に冷却した。この混合液を５℃以下に保ちながら、５〜１０ｇの水に溶解した１．８２ｇの亜硝酸ナトリウムを１０分かけて滴下しすることで黄色の溶液を得た。このようにして得られたジアゾニウム塩混合物を９．９ｇの炭酸ナトリウム（９３．４ｍｍｏｌ）、９０ｇの水、および４．８ｇの２−トリフルオロメチルフェノール（２９．６ｍｍｏｌ）からなる混合溶液に１５〜２０℃の温度を保ちつつ、２時間かけて滴下した。沈殿物を濾別することで５．８ｇの化合物（ｅ）の黄色粉末を得た。
【００５６】
（合成例６）
化合物（ｆ）の合成
【００５７】
【化１０】
【００５８】
合成例１に記載されている方法で合成した２，２’−ジスルファモイルベンジジン１ｇを、１．６ｇ塩酸を４０ｇの水に溶かして得られた希塩酸に加え、この溶液を氷浴で０〜５℃に冷却した。０．４５ｇの亜硝酸ナトリウムを１０ｇの水に溶かした水溶液を上記の溶液に滴下し、５℃以下で３０分間ジアゾ化反応を行った。得られたジアゾニウム塩混合液を、３．５ｇの炭酸カリウム、８０ｍｌの水、および０．９ｇの２−ヒドロキシベンジルアルコールからなる溶液に滴下、１０℃で１時間、さらに室温に上げ、２時間カップリング反応を行った。その後、０．１Ｎの塩酸でｐＨ＝３に調整し、濾過に続き２０ｍｌのアセトニトリルで洗浄することで１．２ｇの淡赤色の化合物（ｆ）（ＨＰＬＣによる純度９５．６％）を得た。
【００５９】
（比較合成例１）
化合物（ｇ）の合成
【００６０】
【化１１】
【００６１】
２，２’−ベンジジンジスルホン酸５．１７ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）を３．３％（ｗ／ｖ）水酸化ナトリウム水溶液７５ｍｌに溶解し、０〜５℃で撹拌した。この温度を保ちつつ、水６５ｍｌに溶解した亜硝酸ナトリウム２．２８ｇ（３３．０ｍｍｏｌ）を加え、次いで８Ｎ塩酸水溶液２２．５ｍｌをゆっくり滴下した。滴下反応後、反応液温度を保ちつつ３時間撹拌を続け、ジアゾニウム塩を調整した。次にｏ−トリフルオロメチルフェノール４．８７ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）を３．３％（ｗ／ｖ）水酸化ナトリウム水溶液１５０ｍｍｏｌに溶解し、０〜５℃に冷却し、撹拌しつつ上記方法で得られたジアゾニウム塩混合物を徐々に滴下した。滴下終了後、反応駅温度を保ちつつ一晩撹拌を続けた。反応液に、塩化ナトリウム７５ｇを加え、室温でしばらく撹拌し、生じた沈殿を濾別して粗生成物を得た。得られた粗生成物は減圧下乾燥後、熱したアセトンで洗浄し、６．１ｇの式（ｇ）で表されるアゾ化合物を得た。次いでエタノールと酢酸エチルの混合溶剤より再結晶を行った。
【００６２】
（比較合成例２）
化合物（ｈ）の合成
【００６３】
【化１２】
【００６４】
式（ｇ）で表される化合物２．００ｇ（２．７０ｍｍｏｌ）、４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸１．７４ｇ（５．９４ｍｍｏｌ）、１−エチル−３−（３’−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩１．３０ｇ（６．７７ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２０ｍｌに溶解し、氷浴で冷却しながら撹拌し、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ピリジン２３０ｍｇ（１．８９ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド４ｍｌに溶かした溶液をゆっくり加えた。氷浴を外し、室温で３時間撹拌後、反応液を氷−１Ｎ塩酸水に注ぎ、ジクロロメタンで抽出した。有機層は水、飽和炭酸水素ナトリウム水、次いで飽和食塩水で順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。有機層を濾過し、濾液を減圧か濃縮して得られた残部をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液 ジクロロメタン／メタノール／酢酸＝４０／１／１／〜２０／１／１）で精製し、目的物を含むフラクションを集め、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水で洗浄後、溶剤を減圧留去した。残部をｎ−ヘキサンで洗浄し、式（ｈ）で表されるアゾ化合物１．６ｇを得た。
【００６５】
（実施例１〜４、比較例１）
実施例１、２，３，４および比較例１はそれぞれ化合物（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）を用い、以下の方法で光配向膜を作製した。
化合物１．０重量部にＮ−メチル−ピロリドン４９．５重量部、２−ブトキシエタノール４９．５重量部を加え、溶解させた。得られた溶液を０．４５μｍのメンブランフィルターで加圧濾過して、光配向膜用溶液を得た。次に得られた光配向膜用溶液をスピンコーターでＩＴＯ電極付きのガラス基板に塗布し、１００℃で１分間乾燥した。次に超高圧水銀ランプの光からバンドパスフィルターにより中心波長３６５ｎｍの光を得、球面ミラーを用いて平行光とした後に、偏光フィルターを通すことで得た偏光紫外線を得られた塗膜面に垂直に照射した。この時の積算露光量は１Ｊ／ｃｍ２であった。
上記作製方法にて得られた光配向膜付きガラス基板の周囲に直径１０μｍのシリカビーズを含んだエポキシ系接着剤で液晶注入口を残して塗布し、８０℃で３０分間予備硬化した後、接着剤が塗布されていない光配向膜付きガラス基板と配向面を対向させ、配向方向が上下で直交する用に重ね合わせて圧着し、１５０℃で９０分保持することで接着剤を硬化させた。続いて、ＴＦＴ−ＬＣＤ用液晶組成物を真空下で液晶注入口より注入充填し、液晶注入口を封孔することで、評価用のＴＮ液晶セルを得た。
【００６６】
（実施例５，６、比較例２）
実施例５、６および比較例２には、それぞれ化合物（ｃ）、（ｄ）、（ｈ）を用い、以下の方法で光配向膜を作製した。
化合物１．０重量部にＮ−メチル−ピロリドン４９．５重量部、２−ブトキシエタノール４９．５重量部を加え、さらに、０．０４重量部の熱重合開始剤を加えて溶解させた。得られた溶液を０．４５μｍのメンブランフィルターで加圧濾過して、光配向膜用溶液を得た。次に得られた光配向膜用溶液をスピンコーターでＩＴＯ電極付きのガラス基板に塗布し、１００℃で１分間乾燥した。次に超高圧水銀ランプの光からバンドパスフィルターにより中心波長３６５ｎｍの光を得、球面ミラーを用いて平行光とした後に、偏光フィルターを通すことで得た偏光紫外線を得られた塗膜面に垂直に照射した。この時の積算露光量は１Ｊ／ｃｍ２であった。次に得られた光配向膜を窒素雰囲気下、１５０℃で１時間加熱することによって熱重合を行った。
このようにして得られた光配向膜付きガラス基板を用いて、実施例１〜３および比較例１と同様の方法で評価用のＴＮ液晶セルを得た。
【００６７】
（光配向膜の評価方法）
（液晶配向性）
液晶配向性は、ＣＣＤセンサーを取り付けた偏光顕微鏡を使用し、コントラスト比によって評価を行った。ここで、偏光顕微鏡のタングステンランプ光源からの光を完全に遮断した時の透過率を０％、偏光子と検光子の偏光方向を平行とし、評価用試料を置かない状態での透過率を１００％となるようＣＣＤセンサーからの出力を換算した。上記で作製したＴＮ液晶表示素子を、電圧を印加しない状態で最も透過率が大きくなるような方向に配置し、ＴＮ液晶表示素子の電極間に０Ｖから５Ｖの電圧を印加、掃引することで、電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）曲線を測定した。なお、コントラスト比は次式で表した。
【００６８】
【数１】
【００６９】
（電圧保持率）
作製したＴＮ液晶表示素子に６４μｓｅｃ、５Ｖの電圧パルスを印加し、２００ｍｓｅｃ後における電極間の電圧と印加電圧の比によって表した。
【００７０】
（高温高湿度耐久性試験）
作製したＴＮ液晶表示素子を温度６０℃、湿度９０％の条件下で１０００時間放置した後の電圧保持率を測定した。電圧保持率の測定は、上記の評価方法に従った。高温高湿度試験前後の電圧保持率の差から、初期値に対する変化率を計算した。
【００７１】
（評価結果）
表に各化合物による光配向膜のコントラスト比、電圧保持率、及び高温高湿度耐久性の評価結果を示す。表から、実施例１〜６のＴＮ液晶表示素子はコントラスト比が高く良好な配向性、約９８％以上の高い電圧保持率を示すとともに、高温高湿度耐久性試験後も９５％以上の高い電圧保持率を維持していることが分かる。
【００７２】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶配向膜に関し、更に詳しくは、異方性を有する光を基板上に設けた塗膜に照射して液晶配向性を付与する、光配向法により得た液晶配向膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶表示素子は、内面に配向処理が行われた二枚の基板の間隙に液晶を注入することで液晶を特定の方向に配向させた状態で、基板間に電場を印加し、液晶の分子配列を変化させて表示を行う。この配向処理としては、従来、ポリイミド等の膜に対してラビングを行う方法が用いられてきた。
しかしラビング法は、製造工程において静電気や埃が発生するため、配向処理後の洗浄工程が必要となる。また、特に近年多く用いられているＴＦＴ方式の液晶セルでは、ラビング時の摩擦により静電気が 発生し、あらかじめ基板に設けられたＴＦＴ素子が破壊されることもあり、これが製造における歩留まり低下の原因にもなっている。
【０００３】
ラビング法に代わる配向処理法としては、斜方蒸着法、ＬＢ（ラングミュアー−ブロジェット）膜法、フォトリソグラフィ法、光配向法等が知られている。中でも光配向法は、配向処理後の洗浄工程が不必要であることから盛んに研究が行われている。
【０００４】
光配向法は、異方性を有する光を、光配向機能を発現させる光配向性基（例えばアゾ基、シンナモイル基、クマリン基、カルコン基、ベンゾフェノン基、ポリイミド樹脂等）を有する光配向性層に照射することで、液晶配向性を生じさせる方法である（以下、光配向法により得た液晶配向膜を、光配向膜と略す）。中でもアゾ化合物を使用する光配向膜は、高感度でかつ大きなアンカリング力が得られることから実用化が期待されている。
光配向膜材料として知られているアゾ化合物は、例えば、式（Ａ）で表されるアゾ化合物が知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、アゾ化合物の分子の配列状態を固定しより安定性の高い光配向膜を得る目的で、アゾ化合物に重合性官能基を付加した、例えば式（Ｂ）で表されるアゾ化合物も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
これらのアゾ化合物は、基板に対する成膜性や密着性を考慮して、ガラス基板やＩＴＯ等の酸化物透明電極に対し高い親和性を示すような、カルボキシ基やスルホ基、もしくはこれらのアルカリ金属塩等の極性基を有している。しかし、これらのアゾ化合物による配向膜を用いた液晶表示素子は、初期は高い電圧保持率など良好な電気特性が得られるものの、長期間使用していると次第に電気特性が劣化する場合があるということが判明した。
【０００６】
【化１】
【０００７】
【化２】
【非特許文献１】Molecular Crystals and Liquid Crystals, 2000 (352), p27, 同誌 2001 (360), p81及びliquid Crystals, 2002(29), p1321
【特許文献１】特開２００２−２５０９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、良好な液晶配向性を示すと同時に、液晶表示素子を長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化のない配向膜を得るためのアゾ化合物、及び、該アゾ化合物を使用した光配向膜用組成物、液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記アゾ化合物からなる配向膜を用いた液晶表示素子は、長期間使用中に外部から水分が侵入することで、前記カルボキシ基やスルホ基、もしくはこれらのアルカリ金属塩等の極性基からイオンが生じ、これが液晶中に溶出するために電気特性劣化が生じることを見いだした。しかしこれらの極性基は液晶配向性に寄与しており、極性基のないアゾ化合物では高い液晶配向性が得られない。
本発明者らは、アゾ化合物の置換基として、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を導入すると、長時間使用しても電気特性の劣化のない液晶表示素子が得られることを見いだし、上記課題を解決した。
【００１０】
即ち、本発明は一般式（１）で示されるアゾ化合物を提供する。
【００１１】
【化３】
【００１２】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して、ヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表す。
Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１が（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基の場合、−（Ａ１−Ｂ１）ｍ−で表される連結基を表し、Ｘ２は、Ｒ２がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ２が重合性官能基の場合、−（Ａ２−Ｂ２）ｎ−で表される連結基を表す。なお、Ｂ１はＲ１と結合し、Ｂ２はＲ２と結合するものとする。ここで、Ａ１及びＡ２は各々独立して単結合、又は二価の炭化水素基を表し、Ｂ１及びＢ２は各々独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−、又は−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−を表すが、Ｒ１及びＲ２の結合において、−Ｏ−Ｏ−結合を形成することはない。
ｍ及びｎは各々独立して０〜４の整数を表す。但し、ｍ又はｎが２以上のとき、複数あるＡ１、Ｂ１、Ａ２、及びＢ２は同じであっても異なっていても良い。但し、二つのＢ１又はＢ２の間に挟まれたＡ１又はＡ２は、単結合でないものとする。Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基又は水酸基、−ＯＲ７（但し、Ｒ７は、炭素原子数２〜６のアルキル基、炭素原子数３〜６のシクロアルキル基、または炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６のアルキル基を表す）、炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基、または−ＣＯＮＲ８Ｒ９（Ｒ８及びＲ９は、各々独立して水素原子または炭素原子数１〜６の低級アルキル基を表す）、またはメトキシカルボニル基を表す。
Ｒ５およびＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。）
【００１３】
また本発明は、前記一般式（１）で表されるアゾ化合物を含有する光配向膜用組成物を提供する。
【００１４】
また本発明は、前記記載の光配向膜用組成物を基板上に塗布した後、異方性を有する光により一般式（１）で表されるアゾ化合物を配向させて得る光配向膜を提供する。
【００１５】
また本発明は、前記記載の光配向膜を使用する液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアゾ化合物は、置換基としてカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有する。これらの基は極性基であるので、ガラス基板やＩＴＯ等の酸化物透明電極に対し高い親和性を示し、塗布法により均一な塗膜を得ることができ、得られた光配向膜は良好な液晶配向性を示す。しかもこれらの基は、水分等でイオンを生じないため、本発明のアゾ化合物を材料とした光配向膜を用いた液晶表示素子は、長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
前記一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２は、各々独立して、ヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表す。Ｒ１、Ｒ２は重合性官能基であると、光配向膜への光照射により液晶配向性を付与した後に重合を行うことで得られる配向膜は、光や熱に対する配向安定性が優れるため好ましい。重合性官能基の中では（メタ）アクリロイルオキシ基が特に好ましい。
【００１８】
Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１がヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基の場合、−（Ａ１−Ｂ１）ｍ−で表される連結基を表し、Ｘ２は、Ｒ２がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ２が重合性官能基の場合、−（Ａ２−Ｂ２）ｎ−で表される連結基を表す。なお、Ｂ１はＲ１と結合し、Ｂ２はＲ２と結合するものとする。
ここで、Ａ１及びＡ２は各々独立して単結合、又は二価の炭化水素基を表す。Ａ１及びＡ２で表される二価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基の如き炭素数１〜１８の直鎖状アルキレン基；１−メチルエチレン基、１−メチルトリエチレン基、２−メチルトリエチレン基、１−メチルテトラエチレン基、２−メチルテトラエチレン基、１−メチルペンタメチレン基、２−メチルペンタメチレン基、３メチルペンタメチレン基の如き炭素数１〜１８の分枝状アルキレン基；ｐ−フェニレン基の如きフェニレン基；２−メトキシ−１，４−フェニレン基、３−メトキシ−１，４−フェニレン基、２−エトキシ１，４−フェニレン基、３−エトキシ−１，４−フェニレン基、２，３，５−トリメトキシ−１，４−フェニレン基の如き炭素数１〜１８の直鎖状又は分枝状アルコキシ基を有するフェニレン基；２，６−ナフタレンジイル基の如きアリーレン基が挙げられる。
【００１９】
Ｂ１及びＢ２は各々独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−、又は−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−を表すが、Ｒ１及びＲ２の結合において、−Ｏ−Ｏ−結合を形成することはない。
ｍ及びｎは各々独立して０〜４の整数を表す。但し、ｍ又はｎが２以上のとき、複数あるＡ１、Ｂ１、Ａ２、及びＢ２は同じであっても異なっていても良い。但し、二つのＢ１又はＢ２の間に挟まれたＡ１又はＡ２は、単結合でないものとする。
【００２０】
一般式（１）におけるＸ１及びＸ２は下記式（１ａ）で表される構造が、高いアンカリング力を得るために、より好ましい。
【００２１】
【化４】
（式中、ｐは１〜１８の整数を示す）
【００２２】
前記一般式（１）において、Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基又は水酸基、−ＯＲ７（但し、Ｒ７は、炭素原子数２〜６のアルキル基、炭素原子数３〜６のシクロアルキル基、または炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６のアルキル基を表す）、炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基、−ＣＯＮＲ８Ｒ９（Ｒ８及びＲ９は、各々独立して水素原子または炭素原子数１〜６の低級アルキル基を表す）、またはメトキシカルボニル基を表す。
【００２３】
ハロゲン原子としては、フッ素原子や塩素原子が挙げられる。ハロゲン化メチル基としては、トリクロロメチル基やトリフルオロメチル基が挙げられる。ハロゲン化メトキシ基としては、クロロメトキシ基やトリフルオロメトキシ基が挙げられる。
Ｒ７の炭素原子数１〜６の低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、１−メチルエチル基等が挙げられる。Ｒ７で表される炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６の低級アルキル基としては、メトキシメチル基、１−エトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基等が挙げられる。
【００２４】
炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、１−ヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、１−ヒドロキシブチル基等が挙げられる。
Ｒ８、及びＲ９で表される炭素原子数１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、１−メチルエチル基等が挙げられる。
これらの中でも、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシメチル基、カルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、シアノ基が好ましく、ヒドロキシメチル基、またはトリフルオロメチル基は良好な配向性が得られる点で特に好ましい。
また、Ｒ３及びＲ４は、４，４’−ビス（フェニルアゾ）ビフェニル骨格の両端のフェニレン基のメタ位に置換していると、アンカリング力の大きな光配向膜が得られ、特に好ましい。
【００２５】
前記一般式（１）において、Ｒ５及びＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。これらの基は極性基であるので、ガラス基板やＩＴＯ等の酸化物透明電極に対し高い親和性を示し、塗布法により均一な塗膜を得ることができ、得られた光配向膜は良好な液晶配向性を示す。しかもこれらの基は、水分等でイオンを生じないため、本発明のアゾ化合物を材料とした光配向膜を用いた液晶表示素子は、長期間使用しても電圧保持率などの電気特性の劣化がない。Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基は、４，４’−ビス（フェニルアゾ）ビフェニル骨格の２，２’位に置換していると、アンカリング力の大きな光配向膜が得られ、特に好ましい。
【００２６】
（製造法）
前記一般式（１）で表されるアゾ化合物は、後述のスキームに代表されるような、公知の方法で合成することが出来る。例えば、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有する一般式（２）で表されるベンジジン誘導体と亜硝酸ナトリウムとのジアゾ化反応により、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有する一般式（３）で表されるジアゾニウム塩を合成する。次いで前工程で得られたジアゾニウム塩混合物を一般式（４）で表されるフェノール誘導体と反応させて、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有し、両末端にヒドロキシル基を有する、一般式（５）で表されるアゾ化合物を得ることができる。
必要に応じて、一般式（５）で表されるアゾ化合物のヒドロキシル基に、公知の方法により、一般式（６）で表される重合性官能基を有するカルボン酸無水物、などを反応させることにより、一般式（７）で表されるような、Ｒ５及びＲ６で表されるカルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を有し、且つ重合性官能基を有するアゾ化合物を得ることが可能である。
【００２７】
【００２８】
（式中、Ｒ３〜Ｒ６は一般式（１）における定義と同様であり、ｐは１〜１８の整数を示し、Ｌ１は水酸基、塩素原子、ピバロイル基等を表す。）
【００２９】
（光配向膜用組成物）
本発明の光配向膜用組成物は、一般式（１）で表されるアゾ化合物を含有すること以外は特に限定はなく、一般式（１）で表されるアゾ化合物のみからなるものであってもよく、または組成物として、例えば、基板に対する塗布性を上げるための溶剤や、重合開始剤、該組成物の粘度を調整するための高分子材料や重合性モノマー等を含有するものであってもよい。
本発明の光配向膜用組成物に使用できる溶剤は、一般式（１）で表されるアゾ化合物を溶解するものであれば特に限定はないが、中でも、Ｎ−メチルピロリドン、２−ブトキシエタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、２−ピロリドン、メトキシエトキシエタノール、フェノキシエタノール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、水などが好適に用いられる。中でもＮ−メチルピロリドン、２−ブトキシエタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドの溶液はガラスやＩＴＯ成膜基板等への塗れ性が良好で、塗布、乾燥後に均一な膜が得られることから好ましい。これらの溶剤は、基板への塗れ性、乾燥時の揮発速度や均一性を考慮して選択することが好ましく、２種類以上を混合して使用することもできる。
溶剤は基板への塗工後、加熱等により揮発除去されるので、乾燥後の光配向膜の膜厚を考慮すると、使用の際は一般式（１）で表されるアゾ化合物の濃度は少なくとも０．２質量％以上となることが必要である。特に、０．５〜１０質量％の範囲が特に好ましい。
一般式（１）で表されるアゾ化合物がＲ１又はＲ２として重合性官能基を有する場合は、効率的に重合を行う目的で、少量の熱重合開始剤や光重合開始剤を添加することが好ましい。これらの重合開始剤としては公知のものを使用することができる。添加量は多すぎると液晶表示素子としての性能が劣化する可能性があるため、溶液中の固形分濃度に対して５％以下にとどめておくことが好ましい。
【００３０】
（光配向膜の製造方法）
本発明の光配向膜は、前記光配向膜組成物を、必要に応じて前述の溶剤や高分子材料等で粘度を調整した後、基板上に塗布、製膜後、異方性を有する光を照射し、一般式（１）で表されるアゾ化合物を配向させることで、光配向膜を得ることを特徴とする。また、重合性基を有する場合や、重合性モノマーを併用する場合には、光配向処理後、加熱又は光照射により重合性基を重合させる。
【００３１】
本発明に使用する基板は、液晶配向膜を有する液晶表示素子に通常使用する基板であって、特に液晶表示素子製造時の加熱に耐えうる耐熱性を有するものが好ましい。このような基板としてはガラスや耐熱性のポリマーからなる基板が挙げられる。多くの場合、これらの基板にはＩＴＯ等からなる透明電極を設けて使用される。
【００３２】
本発明においては、まず基板上に、スピンコーティング、印刷、ダイコーティング、ディッピング、ロールコート、インクジェット等の方法によって本発明の光配向膜用組成物を塗布し、加熱などによる乾燥を行って得られた塗膜に配向処理のための光照射を行う。中でも印刷法、インクジェット法は量産性に優れており、特に好ましい。
膜厚は、乾燥後の膜厚として、少なくとも５nm以上であれば、液晶配向能を発現できる。好ましくは１０nm以上である。一方、上限としては特に限定はないが、２００nmを越えてくると、着色する場合があるので、あまり厚膜としないことが好ましい。
【００３３】
次いで、本発明の光配向膜用組成物を基板上に塗布、乾燥して得られる塗膜について光配向処理を行う。具体的には、塗膜面に直線偏光や楕円偏光等の偏光、もしくは膜面に対して斜め方向から入射する非偏光である平行光を照射する。
偏光は直線偏光、楕円偏光のいずれでもよいが、効率よく光配向を行うためには消光比の高い直線偏光を用いることが好ましい。
また光照射装置で偏光を生成する際には、偏光フィルタを使用するので、光配向膜面での光強度が減衰するが、膜面に対して斜め方向から非偏光を照射する方法では、偏光フィルタを必要とせず、比較的大きな照射強度が得られ、光配向のための照射時間を短縮できるという利点がある。このときの非偏光の入射角は、基板面法線に対し、１０°〜８０°の範囲が好ましく、照射面における照射エネルギーの均一性、得られるプレチルト角、配向効率を考慮すると、３０°〜６０°の範囲が最も好ましい。
【００３４】
照射する光は、一般式（１）で表されるアゾ化合物が吸収帯を有する波長領域の光であり、具体的にはアゾベンゼンのπ→π＊遷移による強い吸収がある波長３００〜５００ｎｍの範囲の紫外線もしくは可視光線が好ましい。
照射光の光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、ＹＡＧレーザー等の紫外線レーザー等が挙げられる。特に超高圧水銀ランプは、一般式（１）で表されるアゾ化合物の吸収極大波長に近い３６５ｎｍの紫外線の発光強度が大きいことから特に好ましい。
【００３５】
一般式（１）で表されるアゾ化合物のＲ１およびＲ２が重合性基である場合、前記光配向処理のあと、重合処理を行う。
重合処理を熱重合により行う場合は、前記のように光配向膜組成物を塗布、光配向処理を行った基板を加熱することで行われる。加熱温度は１００〜３００℃の範囲が好ましく、１００〜２００℃の範囲がより好ましい。
一方、重合処理を光照射で行う場合は、既に光配向処理を行った光配向膜の分子配列状態を乱さないようにアゾベンゼン骨格が吸収しない波長、具体的には２００〜３２０ｎｍの波長の紫外光を照射するか、もしくは非偏光、かつ拡散光である紫外光を照射することが好ましい。
このように、重合処理を行うことによって更に安定な光配向膜が得られるため、該光配向膜を使用することで高い電圧保持率を有する液晶表示素子を得ることができる。
【００３６】
以下に、本発明の製造方法を用いて光配向膜を作製し、該光配向膜を使用して液晶表示素子を得る方法の一例を示す。例えば、偏光膜、位相差膜、反射膜、ＩＴＯ等を設けた透明基板上の電極面に、本発明の光配向膜用組成物である有機溶媒溶液を塗布し、乾燥させた後に光配向処理を行う。続いて、必要に応じて重合性官能基の重合を行うことで光配向膜を作製する。次に、このようにして得られた基板の光配向膜を設けた面を内側にし、光配向のために照射した偏光または非偏光の、偏光面又は入射面が互いに直行するように対向させ、スペーサーを介して公知の方法により貼り合わせることで液晶セルを作製する。このようにして得られた液晶セルの二枚の基板の間隙に液晶を注入するとこで液晶表示素子を製造することができる。
【実施例】
【００３７】
次に本発明を実施例及び比較例によって説明するが、もとより本発明はこれらに限定されるものではない。
（合成例１）
化合物（ａ）の合成
【００３８】
【化５】
【００３９】
２００ｇのＴＨＦに溶解した３−ニトロベンゼンスルホン酸クロライド１１０．７ｇ（０．５ｍｏｌ）の溶液を、２６％アンモニア水２７２ｇ（４．１６ｍｏｌ）に滴下し、２時間反応させた。その後反応溶液に１２００ｍｌの純水を加え、４時間撹拌し７８．２ｇのｍ−スルファモイルニトロベンゼンの白色固体を得た。
このようにして得たｍ−スルファモイルニトロベンゼンと１００．０ｇの亜鉛粉末（１．５３ｍｏｌ）の混合物に３５１．９ｇの蒸留水を加え、さらに４０５．５ｇの２６％アンモニア水を加えて８４℃に加熱し、３０分間反応を行った。反応終了後、少量の水及びＴＨＦで希釈し、溶液が透明になるまで酢酸を添加した。不要の亜鉛粉末を濾別後、濾液より目的物を抽出して得た粗生成物をエタノールから再結晶することで、淡黄色の固形物を得た。
上記の淡黄色の固形物２４．８ｇと濃塩酸１２０ｍｌを混合し、２２時間０℃に保持することで、反応を行った。反応終了後、反応容器に多量の水を加えて濾過した後、乾固し、得られた固体をＴＨＦにて洗浄することで白色の固形物を得た。これを再結晶することで、２，２’−ジスルファモイルベンジジンの淡紫色の結晶８ｇを得た。
８．５ｇの濃塩酸（８３．８ｍｍｏｌ）を６８ｇの水で希釈し、ここへ上記の２，２’−ジスルファモイルベンジジン５．２ｇ（１２．５ｍｍｏｌ）添加した。この混合物を一旦４０℃に加熱することで混合溶解し、次に氷浴を用いて０〜５℃に冷却した。この混合液を５℃以下に保ちながら、５〜１０ｇの水に溶解した１．８２ｇの亜硝酸ナトリウムを１０分かけて滴下し、さらに１時間撹拌下反応し黄色の溶液を得た。ここに、アミド硫酸０．４ｇを６ｇの水に溶解した溶液を添加し、過剰の亜硝酸ナトリウムを分解し、ジアゾニウム塩溶液を得た。このようにして得られたジアゾニウム塩混合物を９．９ｇの炭酸ナトリウム（９３．４ｍｍｏｌ）、９０ｇの水、および４．８ｇの２−トリフルオロメチルフェノール（２９．６ｍｍｏｌ）からなる混合溶液に１５〜２０℃の温度を保ちつつ、２時間かけて滴下した。反応後、酸析で得られた沈殿物をエタノール及び水で再結晶を行い、６．２ｇの化合物（ａ）の黄色粉末を得た。
【００４０】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
11.74(2H, w), 8.50(2H,s), 8.14(4H,s), 8.06(2H,d), 7.56(2H,d), 7.36(2H,s), 7.28(2H,d), LC-MS : m/z=688
【００４１】
（合成例２）
化合物（ｂ）の合成
【００４２】
【化６】
【００４３】
２，２’−ビフェニルジカルボン酸に３０．５ｇに４００ｇの濃硫酸を加え、反応液を氷浴で−５〜０℃に冷却した。次に３０ｍｌの濃硝酸を５５分かけて滴下し、続いて１０℃以下で２時間撹拌下反応した。その後、反応混合物を２０００ｍｌの氷水に注ぐことで得た沈殿物を濾過することで４，４’−ジニトロ−ビフェニル−２，２’―ジカルボン酸の淡黄色の固体５１．３ｇを得た。
次に、１３．８ｇの４，４’−ジニトロ−ビフェニル−２，２’―ジカルボン酸、１２．０ｇの塩化チオニル、２００ｍｌのＴＨＦ、および０．５６ｇのＤＭＦを混合し、２時間環流し、黄色の溶液を得た。過剰の塩化チオニルとＴＨＦは減圧蒸留で除き、残留物を５００ｇの２５％アンモニア水に０±２℃に保ちながら４０分かけて滴下し、２時間後に白色沈殿物を得た。濾別、乾燥によって１２．０ｇ、ＨＰＬＣ純度９０％の４，４’−ジニトロ−２，２’―ジベンズアミドを得た。
次にこの４，４’−ジニトロ−２，２’―ジベンズアミド１２．０ｇ、還元鉄１３．０ｇ、塩化アンモニウム１．３ｇ、エタノール４０ｍｌおよび水２２０ｍｌを混合し、１００℃で２時間反応を行った。得られた反応混合物から不要物を濾別して得られた濾液を濃塩酸でｐＨを１〜２に調整した。減圧濃縮した後、大量のＴＨＦを沈殿物に加え、これを濾過することで、１２．５ｇの４，４’−ジアミノ−２，２’−ジベンズアミドの塩酸塩を得た。
３７．６３ｇの濃塩酸を４００ｍｌの水に希釈し、これに１９．０ｇの４，４’−ジアミノ−２，２’−ジベンズアミド塩酸塩を加え、氷浴で０〜５℃に冷却した。ここへ、８．０２６ｇの亜硝酸ナトリウムを１００ｍｌの水に溶かした水溶液を１０分間で滴下し、その後１時間撹拌することでジアゾニウム反応を行った。次に、このジアゾニウム塩溶液を１４０ｇの炭酸ナトリウム、６００ｍｌの水、および２１．５５ｇの２−トリフルオロメチルフェノールからなる溶液に滴下し、カップリング反応を１０℃で１時間かけて行った。その後、温度を室温にまで２時間かけて戻し、０．１Ｎの希塩酸を加え、ｐＨ＝７とした。濾過することで２４ｇの粗生成物を得た。これを２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、酢酸エチルで洗浄後、再度ｐＨ７に調整し溶媒を留去した。さらに、ＴＨＦに溶解後トルエンを加えて再沈殿を行い、化合物（ｂ）の赤褐色の固体を得た。
【００４４】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
8.120 (s, 4H), 8.108 (d, 2H), 7.997 (s, 2H), 7.954 (dd, 2H), 7.550 (s, 2H), 7.352 (d, 2H), 7.236 (d, 2H)
【００４５】
（合成例３）
化合物（ｃ）の合成
【００４６】
【化７】
【００４７】
４−ヒドロキシ安息香酸１３．８ｇ、ヨウ化カリウム２．５ｇに、４４ｍｌのエタノールと８．４ｇの水酸化ナトリウムを溶解させた水４４ｍｌを加え撹拌し溶解させた。これに６−クロロ−１−ヘキサノール１３．６ｇを徐々に滴下し、１６時間環流した。冷却後、撹拌しながら希塩酸を加えて中和し、得られた沈殿物を濾別し、水で洗浄、乾燥することで、４−（６−ヒドロキシヘキシルオキシ）安息香酸２２ｇを得た。
次に、４−（６−ヒドロキシヘキシルオキシ）安息香酸１１ｇ、アクリル酸１３．３ｇ、トルエン４２ｍｌ、ｎ−ヘキサン１８ｍｌ、テトラヒドロフラン２６ｍｌ、ヒドロキノン０．６ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸２．７ｇを仕込み、撹拌しながら加熱し、生成する水を分離しながら、５時間環流させた。室温まで冷却後、水１００ｍｌで洗浄し、酢酸エチル５０ｍｌを加えた。次に飽和炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、水相が中性になるまで水で洗浄し、最後に有機溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をトルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶することにより、４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸１１ｇを得た。
化合物（ａ）１ｇ、０．０９ｇのジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、２ｇの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）−カルボイミド塩酸塩（ＷＳＣ）、および０．８５ｇの４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸を５０ｍｌの塩化メチレンに溶解し、室温で３時間の反応を行った。反応終了後、４０ｍｌの飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および水で有機層を洗浄し、濃縮した。得られた反応生成物はクロロホルム９０体積％、アセトニトリル１０体積％の混合溶媒を溶離液として、カラムクロマトグラフィにて精製を行い、０．５ｇの化合物（ｃ）を得た。ＨＰＬＣによる純度は８５％であった。
【００４８】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
8.609 (s, 2H), 8.394 (d, 2H), 8.357 (s, 2H), 8.169 (dd, 2H), 8.106 (d, 4H), 7.923 (d, 2H), 7.628 (d, 2H), 7.419 (s, 4H), 7.184 (d, 4H), 6.331 (dd, 2H), 6.178 (dd, 2H), 5.937 (dd, 2H), 4.130 (t, 8H), 1.781 (m, 4H), 1.659 (m, 4H), 1.446 (m, 8H)
【００４９】
（合成例４）
化合物（ｄ）の合成
【００５０】
【化８】
【００５１】
化合物（ｂ）１．０ｇ、０．１ｇのＤＭＡＰ、２．１７ｇのＷＳＣ、および１．０ｇの４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸を５０ｍｌの塩化メチレンに溶解し、室温で３時間の反応を行った。反応終了後、飽和炭酸ナトリウム及び水で洗浄後、有機層を濃縮乾固し、３０ｍｌのメタノールで洗浄した。得られた粗生成物はクロロホルム８０％、アセトニトリル２０％の混合溶媒を移動層として、カラムクロマトグラフィにて精製を行い、０．８ｇの化合物（ｄ）を得た。ＨＰＬＣによる純度は８７％であった。
【００５２】
1H-NMR (Dimethyl sulfoxide-d6) δppm
8.367(d, 2H), 8.353 (s, 2H), 8.171 (s, 2H), 8.127 (s, 2H), 8.103 (d, 4H), 8.098 (dd, 2H), 7.898 (d, 2H), 7.615 (s, 2H), 7.437 (d, 2H), 7.179 (d, 4H), 6.331 (dd, 2H), 6.178 (dd, 2H), 5.937 (dd, 2H), 4.129 (t, 8H), 1.781 (m, 4H), 1.659 (m, 4H), 1.445 (m, 8H)
【００５３】
（合成例５）
化合物（ｅ）の合成
【００５４】
【化９】
【００５５】
３−ニトロ安息香酸メチル６９．４ｇと１００．０ｇの亜鉛粉末（１．５３ｍｏｌ）の混合物に３５１．９ｇの蒸留水を加え、さらに４０５．５ｇの２６％アンモニア水を加え、８４℃に加熱し、３０分間反応を行った。その後、溶媒を留去することで、淡黄色の固形物を得た。
上記の淡黄色の固形物２１．８ｇと濃塩酸１２０ｍｌを混合し、０℃で２２時間保持し、反応を行った。反応終了後、反応容器に多量の水を加えて濾過した後、乾固し、得られた固体をＴＨＦにて洗浄することで白色の固形物を得た。これを再結晶することで、２，２’−ジメトキシカルボニルベンジジンの淡紫色の結晶７．０ｇを得た。
８．５ｇの濃塩酸（８３．８ｍｍｏｌ）を６８ｇの水で希釈し、ここへ上記の２，２’−ジメトキシカルボニルベンジジン４．６ｇ（１２．５ｍｍｏｌ）添加した。この混合物を一旦４０℃に加熱することで混合溶解し、次に氷浴を用いて０〜５℃に冷却した。この混合液を５℃以下に保ちながら、５〜１０ｇの水に溶解した１．８２ｇの亜硝酸ナトリウムを１０分かけて滴下しすることで黄色の溶液を得た。このようにして得られたジアゾニウム塩混合物を９．９ｇの炭酸ナトリウム（９３．４ｍｍｏｌ）、９０ｇの水、および４．８ｇの２−トリフルオロメチルフェノール（２９．６ｍｍｏｌ）からなる混合溶液に１５〜２０℃の温度を保ちつつ、２時間かけて滴下した。沈殿物を濾別することで５．８ｇの化合物（ｅ）の黄色粉末を得た。
【００５６】
（合成例６）
化合物（ｆ）の合成
【００５７】
【化１０】
【００５８】
合成例１に記載されている方法で合成した２，２’−ジスルファモイルベンジジン１ｇを、１．６ｇ塩酸を４０ｇの水に溶かして得られた希塩酸に加え、この溶液を氷浴で０〜５℃に冷却した。０．４５ｇの亜硝酸ナトリウムを１０ｇの水に溶かした水溶液を上記の溶液に滴下し、５℃以下で３０分間ジアゾ化反応を行った。得られたジアゾニウム塩混合液を、３．５ｇの炭酸カリウム、８０ｍｌの水、および０．９ｇの２−ヒドロキシベンジルアルコールからなる溶液に滴下、１０℃で１時間、さらに室温に上げ、２時間カップリング反応を行った。その後、０．１Ｎの塩酸でｐＨ＝３に調整し、濾過に続き２０ｍｌのアセトニトリルで洗浄することで１．２ｇの淡赤色の化合物（ｆ）（ＨＰＬＣによる純度９５．６％）を得た。
【００５９】
（比較合成例１）
化合物（ｇ）の合成
【００６０】
【化１１】
【００６１】
２，２’−ベンジジンジスルホン酸５．１７ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）を３．３％（ｗ／ｖ）水酸化ナトリウム水溶液７５ｍｌに溶解し、０〜５℃で撹拌した。この温度を保ちつつ、水６５ｍｌに溶解した亜硝酸ナトリウム２．２８ｇ（３３．０ｍｍｏｌ）を加え、次いで８Ｎ塩酸水溶液２２．５ｍｌをゆっくり滴下した。滴下反応後、反応液温度を保ちつつ３時間撹拌を続け、ジアゾニウム塩を調整した。次にｏ−トリフルオロメチルフェノール４．８７ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）を３．３％（ｗ／ｖ）水酸化ナトリウム水溶液１５０ｍｍｏｌに溶解し、０〜５℃に冷却し、撹拌しつつ上記方法で得られたジアゾニウム塩混合物を徐々に滴下した。滴下終了後、反応駅温度を保ちつつ一晩撹拌を続けた。反応液に、塩化ナトリウム７５ｇを加え、室温でしばらく撹拌し、生じた沈殿を濾別して粗生成物を得た。得られた粗生成物は減圧下乾燥後、熱したアセトンで洗浄し、６．１ｇの式（ｇ）で表されるアゾ化合物を得た。次いでエタノールと酢酸エチルの混合溶剤より再結晶を行った。
【００６２】
（比較合成例２）
化合物（ｈ）の合成
【００６３】
【化１２】
【００６４】
式（ｇ）で表される化合物２．００ｇ（２．７０ｍｍｏｌ）、４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）安息香酸１．７４ｇ（５．９４ｍｍｏｌ）、１−エチル−３−（３’−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩１．３０ｇ（６．７７ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２０ｍｌに溶解し、氷浴で冷却しながら撹拌し、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ピリジン２３０ｍｇ（１．８９ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド４ｍｌに溶かした溶液をゆっくり加えた。氷浴を外し、室温で３時間撹拌後、反応液を氷−１Ｎ塩酸水に注ぎ、ジクロロメタンで抽出した。有機層は水、飽和炭酸水素ナトリウム水、次いで飽和食塩水で順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。有機層を濾過し、濾液を減圧か濃縮して得られた残部をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液 ジクロロメタン／メタノール／酢酸＝４０／１／１／〜２０／１／１）で精製し、目的物を含むフラクションを集め、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水で洗浄後、溶剤を減圧留去した。残部をｎ−ヘキサンで洗浄し、式（ｈ）で表されるアゾ化合物１．６ｇを得た。
【００６５】
（実施例１〜４、比較例１）
実施例１、２，３，４および比較例１はそれぞれ化合物（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）を用い、以下の方法で光配向膜を作製した。
化合物１．０重量部にＮ−メチル−ピロリドン４９．５重量部、２−ブトキシエタノール４９．５重量部を加え、溶解させた。得られた溶液を０．４５μｍのメンブランフィルターで加圧濾過して、光配向膜用溶液を得た。次に得られた光配向膜用溶液をスピンコーターでＩＴＯ電極付きのガラス基板に塗布し、１００℃で１分間乾燥した。次に超高圧水銀ランプの光からバンドパスフィルターにより中心波長３６５ｎｍの光を得、球面ミラーを用いて平行光とした後に、偏光フィルターを通すことで得た偏光紫外線を得られた塗膜面に垂直に照射した。この時の積算露光量は１Ｊ／ｃｍ２であった。
上記作製方法にて得られた光配向膜付きガラス基板の周囲に直径１０μｍのシリカビーズを含んだエポキシ系接着剤で液晶注入口を残して塗布し、８０℃で３０分間予備硬化した後、接着剤が塗布されていない光配向膜付きガラス基板と配向面を対向させ、配向方向が上下で直交する用に重ね合わせて圧着し、１５０℃で９０分保持することで接着剤を硬化させた。続いて、ＴＦＴ−ＬＣＤ用液晶組成物を真空下で液晶注入口より注入充填し、液晶注入口を封孔することで、評価用のＴＮ液晶セルを得た。
【００６６】
（実施例５，６、比較例２）
実施例５、６および比較例２には、それぞれ化合物（ｃ）、（ｄ）、（ｈ）を用い、以下の方法で光配向膜を作製した。
化合物１．０重量部にＮ−メチル−ピロリドン４９．５重量部、２−ブトキシエタノール４９．５重量部を加え、さらに、０．０４重量部の熱重合開始剤を加えて溶解させた。得られた溶液を０．４５μｍのメンブランフィルターで加圧濾過して、光配向膜用溶液を得た。次に得られた光配向膜用溶液をスピンコーターでＩＴＯ電極付きのガラス基板に塗布し、１００℃で１分間乾燥した。次に超高圧水銀ランプの光からバンドパスフィルターにより中心波長３６５ｎｍの光を得、球面ミラーを用いて平行光とした後に、偏光フィルターを通すことで得た偏光紫外線を得られた塗膜面に垂直に照射した。この時の積算露光量は１Ｊ／ｃｍ２であった。次に得られた光配向膜を窒素雰囲気下、１５０℃で１時間加熱することによって熱重合を行った。
このようにして得られた光配向膜付きガラス基板を用いて、実施例１〜３および比較例１と同様の方法で評価用のＴＮ液晶セルを得た。
【００６７】
（光配向膜の評価方法）
（液晶配向性）
液晶配向性は、ＣＣＤセンサーを取り付けた偏光顕微鏡を使用し、コントラスト比によって評価を行った。ここで、偏光顕微鏡のタングステンランプ光源からの光を完全に遮断した時の透過率を０％、偏光子と検光子の偏光方向を平行とし、評価用試料を置かない状態での透過率を１００％となるようＣＣＤセンサーからの出力を換算した。上記で作製したＴＮ液晶表示素子を、電圧を印加しない状態で最も透過率が大きくなるような方向に配置し、ＴＮ液晶表示素子の電極間に０Ｖから５Ｖの電圧を印加、掃引することで、電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）曲線を測定した。なお、コントラスト比は次式で表した。
【００６８】
【数１】
【００６９】
（電圧保持率）
作製したＴＮ液晶表示素子に６４μｓｅｃ、５Ｖの電圧パルスを印加し、２００ｍｓｅｃ後における電極間の電圧と印加電圧の比によって表した。
【００７０】
（高温高湿度耐久性試験）
作製したＴＮ液晶表示素子を温度６０℃、湿度９０％の条件下で１０００時間放置した後の電圧保持率を測定した。電圧保持率の測定は、上記の評価方法に従った。高温高湿度試験前後の電圧保持率の差から、初期値に対する変化率を計算した。
【００７１】
（評価結果）
表に各化合物による光配向膜のコントラスト比、電圧保持率、及び高温高湿度耐久性の評価結果を示す。表から、実施例１〜６のＴＮ液晶表示素子はコントラスト比が高く良好な配向性、約９８％以上の高い電圧保持率を示すとともに、高温高湿度耐久性試験後も９５％以上の高い電圧保持率を維持していることが分かる。
【００７２】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で表されることを特徴とするアゾ化合物。
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して、ヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表す。
Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１が（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基の場合、−（Ａ１−Ｂ１）ｍ−で表される連結基を表し、Ｘ２は、Ｒ２がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ２が重合性官能基の場合、−（Ａ２−Ｂ２）ｎ−で表される連結基を表す。なお、Ｂ１はＲ１と結合し、Ｂ２はＲ２と結合するものとする。ここで、Ａ１及びＡ２は各々独立して単結合、又は二価の炭化水素基を表し
、Ｂ１及びＢ２は各々独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−、又は−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−を表すが、Ｒ１及びＲ２の結合において、−Ｏ−Ｏ−結合を形成することはない。
ｍ及びｎは各々独立して０〜４の整数を表す。但し、ｍ又はｎが２以上のとき、複数あるＡ１、Ｂ１、Ａ２、及びＢ２は同じであっても異なっていても良い。但し、二つのＢ１又はＢ２の間に挟まれたＡ１又はＡ２は、単結合でないものとする。Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基又は水酸基、−ＯＲ７（但し、Ｒ７は、炭素原子数２〜６のアルキル基、炭素原子数３〜６のシクロアルキル基、または炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６のアルキル基を表す）、炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基、または−ＣＯＮＲ８Ｒ９（Ｒ８及びＲ９は、各々独立して水素原子または炭素原子数１〜６の低級アルキル基を表す）、またはメトキシカルボニル基を表す。
Ｒ５およびＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表されるアゾ化合物を含有することを特徴とする光配向膜用組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の光配向膜用組成物を基板上に塗布した後、異方性を有する光により一般式（１）で表されるアゾ化合物を配向させて得ることを特徴とする光配向膜。
【請求項４】
請求項３に記載の光配向膜を使用することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１】
一般式（１）で表されることを特徴とするアゾ化合物。
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して、ヒドロキシル基、又は（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表す。
Ｘ１はＲ１がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ１が（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニル基、ビニルオキシ基、及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基の場合、−（Ａ１−Ｂ１）ｍ−で表される連結基を表し、Ｘ２は、Ｒ２がヒドロキシル基の場合、単結合を表し、Ｒ２が重合性官能基の場合、−（Ａ２−Ｂ２）ｎ−で表される連結基を表す。なお、Ｂ１はＲ１と結合し、Ｂ２はＲ２と結合するものとする。ここで、Ａ１及びＡ２は各々独立して単結合、又は二価の炭化水素基を表し
、Ｂ１及びＢ２は各々独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−、又は−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−を表すが、Ｒ１及びＲ２の結合において、−Ｏ−Ｏ−結合を形成することはない。
ｍ及びｎは各々独立して０〜４の整数を表す。但し、ｍ又はｎが２以上のとき、複数あるＡ１、Ｂ１、Ａ２、及びＢ２は同じであっても異なっていても良い。但し、二つのＢ１又はＢ２の間に挟まれたＡ１又はＡ２は、単結合でないものとする。Ｒ３およびＲ４は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基又は水酸基、−ＯＲ７（但し、Ｒ７は、炭素原子数２〜６のアルキル基、炭素原子数３〜６のシクロアルキル基、または炭素原子数１〜６の低級アルコキシ基で置換された炭素原子数１〜６のアルキル基を表す）、炭素原子数１〜４のヒドロキシアルキル基、または−ＣＯＮＲ８Ｒ９（Ｒ８及びＲ９は、各々独立して水素原子または炭素原子数１〜６の低級アルキル基を表す）、またはメトキシカルボニル基を表す。
Ｒ５およびＲ６は各々独立して、カルバモイル基、スルファモイル基、又はアルコキシカルボニル基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表されるアゾ化合物を含有することを特徴とする光配向膜用組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の光配向膜用組成物を基板上に塗布した後、異方性を有する光により一般式（１）で表されるアゾ化合物を配向させて得ることを特徴とする光配向膜。
【請求項４】
請求項３に記載の光配向膜を使用することを特徴とする液晶表示素子。
【公開番号】特開２００７−１３８１３８（Ｐ２００７−１３８１３８Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７０００１（Ｐ２００６−１７０００１）
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（０００００２８８６）大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（０００００２８８６）大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
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