JP7800532B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display elementInfo
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Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element.
液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、テレビジョン等の表示部として幅広く用いられている。液晶表示装置は、通常、表示素子基板とカラーフィルタ基板との間に挟持された液晶層、液晶層に電界を印加する画素電極及び共通電極、液晶層の液晶分子の配向性を制御する配向膜、画素電極に供給される電気信号をスイッチングする薄膜トランジスタ(TFT)等を備えている。液晶分子の駆動方式としては、TN方式、VA方式等の縦電界方式や、IPS(In Plane Switching)駆動方式、FFS(FringeField Switching)駆動方式等の横電界方式が知られている。Liquid crystal display devices are widely used as display units in personal computers, smartphones, mobile phones, televisions, and more. Liquid crystal display devices typically include a liquid crystal layer sandwiched between a display element substrate and a color filter substrate, pixel electrodes and a common electrode that apply an electric field to the liquid crystal layer, an alignment film that controls the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, and thin-film transistors (TFTs) that switch the electrical signals supplied to the pixel electrodes. Known methods for driving liquid crystal molecules include vertical electric field methods such as the TN method and the VA method, and horizontal electric field methods such as the IPS (In Plane Switching) driving method and the FFS (Fringe Field Switching) driving method.
工業的に最も普及している液晶配向膜は、電極基板上に形成された、ポリアミック酸及び/又はこれをイミド化したポリイミドからなる膜の表面を、綿、ナイロン、ポリエステル等の布で一方向に擦る、いわゆるラビング処理を行うことで作製されている。ラビング処理は、簡便で生産性に優れた工業的に有用な方法である。しかし、液晶表示素子の高性能化、高精細化、大型化に伴い、ラビング処理で発生する配向膜の表面の傷、発塵、機械的な力や静電気による影響、更には、配向処理面内の不均一性等の種々の問題が明らかとなっている。ラビング処理に代わる配向処理方法としては、偏光された放射線を照射することにより、液晶配向能を付与する光配向法が知られている。光配向法は、光異性化反応を利用したもの、光架橋反応を利用したもの、光分解反応を利用したもの等が提案されている(例えば、非特許文献1、特許文献1、2参照)。The most widely used industrially, liquid crystal alignment films are produced by rubbing the surface of a film made of polyamic acid and/or its imidized polyimide formed on an electrode substrate in one direction with a cloth made of cotton, nylon, polyester, or other material. Rubbing is a simple, highly productive, and industrially useful method. However, as liquid crystal display devices become increasingly sophisticated, their resolution, and size increase, various problems have become apparent, including scratches on the alignment film surface, dust generation, mechanical force and static electricity, and unevenness within the alignment-treated surface. As an alternative to rubbing, photoalignment, which imparts liquid crystal alignment ability by irradiating polarized radiation, has been proposed. Photoalignment methods utilizing photoisomerization, photocrosslinking, and photodecomposition have been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2).
上記IPS駆動方式やFFS駆動方式の液晶表示素子に用いられる液晶配向膜には、長期交流駆動によって発生する残像(以下、AC残像ともいう。)を抑制するための高い配向規制力が必要とされる。また、光配向法により配向処理を行う場合、光の照射量はエネルギーコストや生産スピードに影響を与える因子となるので、少ない光照射量で配向処理できることが好ましい。
しかし、本発明者が検討したところ、例えば、光配向法により配向処理において少ない光照射量で液晶配向が実現できる液晶配向膜は、AC残像を抑制できる液晶配向膜が得られる光照射量の範囲が狭い、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキ(不均一性)が小さい液晶配向膜が得られる光照射量の範囲が狭い、などの課題を有することが明らかとなった。そのため、液晶駆動によってAC残像が発生するリスクが高くなり、コントラストに優れた高い表示品位を有する液晶表示素子を得るのが困難となることや、液晶表示素子の大画面化を図った際に得られる液晶配向膜の一部において液晶配向が不完全になり、画像表示を長時間行った際、面内の明るさにバラツキが生じ、表示品位を低下させることが懸念される。
The liquid crystal alignment film used in the above-mentioned IPS drive type or FFS drive type liquid crystal display element requires a high alignment control force to suppress afterimages (hereinafter also referred to as AC afterimages) that occur due to long-term AC drive. Furthermore, when performing alignment treatment by a photo-alignment method, the amount of light irradiation is a factor that affects energy costs and production speed, so it is preferable that the alignment treatment can be performed with a small amount of light irradiation.
However, the inventors' investigations revealed that liquid crystal alignment films that can achieve liquid crystal alignment with a small amount of light irradiation in alignment treatment using a photo-alignment method have problems, such as a narrow range of light irradiation doses that can produce a liquid crystal alignment film that can suppress AC image retention, and a narrow range of light irradiation doses that can produce a liquid crystal alignment film with small variations (non-uniformity) in the twist angle of the liquid crystal within the liquid crystal alignment film surface. As a result, there is a high risk of AC image retention occurring when the liquid crystal is driven, making it difficult to produce a liquid crystal display element with excellent contrast and high display quality. There is also concern that when the liquid crystal display element is made larger, the liquid crystal alignment may be incomplete in part of the liquid crystal alignment film, causing variations in brightness within the screen when an image is displayed for a long period of time, thereby degrading the display quality.
そこで、本発明の目的は、例えば、光配向法による配向処理における光照射量の範囲が小さい場合でも、長期交流駆動によって発生する残像を抑制することができ、また、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキ(不均一性)を小さくできるなどの高特性の液晶配向膜を効率よく得ることのできる液晶配向剤、該液晶配向膜、及び該液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element using the liquid crystal alignment film, which can efficiently produce a liquid crystal alignment film with high characteristics, such as being able to suppress image retention caused by long-term AC driving even when the range of light irradiation dose in alignment treatment using a photo-alignment method is small, and being able to reduce variation (non-uniformity) in the twist angle of the liquid crystal within the liquid crystal alignment film surface.
本発明者は、鋭意研究を進めたところ、特定の成分を含有する液晶配向剤を使用することにより、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、具体的には、下記の態様を有するものである。
The present inventors have conducted extensive research and have found that the above problems can be solved by using a liquid crystal aligning agent containing a specific component, thereby completing the present invention.
Specifically, the present invention has the following aspects.
下記式(1)で表される繰り返し単位(a1)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(A)を含有することを特徴とする液晶配向剤。
なお、本明細書において、上記「aは1~4の整数である」など、「整数」であることは自明である場合における「整数」は省略する場合がある。また、*は、いずれも場合も、結合手を表す。 In this specification, the "integer" may be omitted when it is obvious that it is an "integer," such as in the above statement, "a is an integer from 1 to 4." In addition, * represents a bond in all cases.
本発明によれば、例えば、光配向法による配向処理における光照射量の範囲が小さい場合でも、AC残像を抑制することができ、また、液晶配向膜面内での液晶のツイスト角のバラツキ(不均一性)が小さくできるなどの高特性の液晶配向膜を効率よく得ることのできる液晶配向剤、該液晶配向膜及び該液晶配向膜を用いた液晶表示素子を提供することができる。
本発明の上記効果が得られるメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下に述べることが一因と考えられる。本発明の液晶配向剤に含有される重合体(A)は、置換されたフェニレンジアミンに由来する繰り返し単位を含む。このような繰り返し単位を含むことで、熱イミド化時におけるイミド化率の調整や、重合体の分子間相互作用の調整が可能となり、配向処理時における重合体のガラス転移温度のコントロールが容易となる。したがって、配向処理時での重合体の運動性が高くなるため、配向膜の異方性が向上し、上記効果が得られたと考えられる。
According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal alignment agent that can efficiently obtain a liquid crystal alignment film with high characteristics, such as being able to suppress AC afterimages even when the range of light irradiation dose in alignment treatment by a photo-alignment method is small, and being able to reduce the variation (non-uniformity) in the twist angle of the liquid crystal within the liquid crystal alignment film plane, as well as the liquid crystal alignment film and a liquid crystal display element using the liquid crystal alignment film.
Although the mechanism by which the above-mentioned effects of the present invention are obtained is not entirely clear, the following is thought to be one of the reasons. The polymer (A) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention contains a repeating unit derived from a substituted phenylenediamine. The inclusion of such a repeating unit makes it possible to adjust the imidization rate during thermal imidization and the intermolecular interaction of the polymer, making it easier to control the glass transition temperature of the polymer during alignment treatment. Therefore, it is thought that the mobility of the polymer increases during alignment treatment, improving the anisotropy of the alignment film and thereby achieving the above-mentioned effects.
<重合体(A)>
本発明の液晶配向剤は、下記式(1)で表される繰り返し単位(a1)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(A)を含有する。尚、重合体(A)は1種類又は2種類以上で構成されてもよい。
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains at least one polymer (A) selected from the group consisting of polyimide precursors having a repeating unit (a1) represented by the following formula (1) and polyimides which are imidized products of the polyimide precursors. The polymer (A) may be composed of one type or two or more types:
上記式(1)中、R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基、又はフェニル基を表し、R1~R4の少なくとも一つは上記定義中の水素原子以外の基を表す。
R及びZはそれぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。Y1は下記式(H)で表される2価の有機基を表す。
In the above formula (1), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms and containing a fluorine atom, or a phenyl group, and at least one of R 1 to R 4 represents a group other than a hydrogen atom as defined above.
R and Z each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and Y1 represents a divalent organic group represented by the following formula (H).
上記式(H)中のRaにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、なかでもフッ素原子が好ましい。上記式(H)中のaは、本発明の効果を良好に得る観点から、好ましくは1~3であり、より好ましくは1~2である。 Examples of the halogen atom in R a in the above formula (H) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and among these, a fluorine atom is preferred. From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention well, a in the above formula (H) is preferably 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
上記式(H)で表される2価の有機基は、本発明の効果を良好に得る観点から、下記式(H’)で表される2価の有機基が好ましい。
上記R1~R4における炭素数1~6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。上記R1~R4における炭素数2~6のアルケニル基の具体例としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等が挙げられ、これらは直鎖状でも分岐状でもよい。上記R1~R4における炭素数2~6のアルキニル基の具体例としては、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基等が挙げられる。上記R1~R4におけるハロゲン原子としては、上記式(H)中のRaとして例示したハロゲン原子が挙げられる。上記R1~R4における、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基等が挙げられる。光反応性が高い観点から、R1~R4がそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、R1~R4の少なくとも1つがメチル基であることが好ましく、R1~R4の少なくとも2つがメチル基であることがより好ましい。更に好ましいのは、R1及びR4がメチル基であり、R2及びR3が水素原子である場合である。 Specific examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 1 to R 4 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, etc. Specific examples of the alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms in R 1 to R 4 include a vinyl group, a propenyl group, a butenyl group, etc., which may be linear or branched. Specific examples of the alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms in R 1 to R 4 include an ethynyl group, a 1-propynyl group, a 2-propynyl group, a 1-butynyl group, a 2-butynyl group, a 3-butynyl group, etc. Examples of the halogen atom in R 1 to R 4 include the halogen atoms exemplified as R a in formula (H) above. Examples of the fluorine atom-containing monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms in R 1 to R 4 include a fluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, and a pentafluoropropyl group. From the viewpoint of high photoreactivity, it is preferable that R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, and that at least one of R 1 to R 4 is a methyl group, and more preferable that at least two of R 1 to R 4 are methyl groups. Even more preferable is the case where R 1 and R 4 are methyl groups, and R 2 and R 3 are hydrogen atoms.
上記式(H)における1価の有機基としては、アルキル基、該アルキル基上の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子(ハロゲン原子の具体例としては、上記式(H)中のRaとして例示したハロゲン原子が挙げられる。)で置換されたハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、該アルコキシ基上の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルコキシ基、アルケニル基が挙げられる。上記炭素数1~3のアルキル基としては、上記R1~R4におけるアルキル基で例示した構造の内、炭素数が1~3のものが挙げられ、上記ハロゲン化アルキル基としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1~3の1価の有機基としては、メチル基若しくはメトキシ基が好ましい。 Examples of the monovalent organic group in formula (H) include an alkyl group, a halogenated alkyl group in which at least a portion of the hydrogen atoms on the alkyl group are substituted with halogen atoms (specific examples of halogen atoms include the halogen atoms exemplified as R a in formula (H)), an alkoxy group, a halogenated alkoxy group in which at least a portion of the hydrogen atoms on the alkoxy group are substituted with halogen atoms, and an alkenyl group. Examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms include those having 1 to 3 carbon atoms among the structures exemplified for the alkyl groups in R 1 to R 4 above, and examples of the halogenated alkyl group include a fluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, and a pentafluoropropyl group. Of these, a methyl group or a methoxy group is preferred as the monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms.
上記式(H)で表される2価の有機基としては、本発明の効果を良好に得る観点から、下記式(h-1)~(h-16)のいずれかで表される2価の有機基が好ましい。
上記式(1)におけるR、Zにおける1価の有機基としては、炭素数1~20の1価の炭化水素基、該炭化水素基のメチレン基を-O-、-S-、-CO-、-COO-、-COS-、-NR3-、-CO-NR3-、-Si(R3)2-(但し、R3は、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基であり、R3が複数ある場合、各R3は同一であっても良く、異なっていても良い。)、-SO2-等で置き換えてなる1価の基A、かかる1価の炭化水素基若しくは1価の基Aの炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個をハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、アミノ基、メルカプト基、ニトロソ基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、シラノール基、スルフィノ基、ホスフィノ基、カルボキシ基、シアノ基、スルホ基、アシル基等で置換してなる1価の基、複素環を有する1価の基、等が挙げられる。上記式(1)におけるR、Zにおける1価の有機基としては、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、tert-ブトキシカルボニル基、又は9-フルオレニルメトキシカルボニル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましく、メチル基がより一層好ましい。
R及びZは、本発明の効果を良好に得る観点から、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
The monovalent organic groups for R and Z in the above formula (1) include monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, methylene groups of the hydrocarbon groups being -O-, -S-, -CO-, -COO-, -COS-, -NR 3 -, -CO-NR 3 -, -Si(R 3 ) 2 - (wherein R 3 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and when there are multiple R 3s , each R 3 may be the same or different), -SO 2 - or the like, a monovalent group A in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom of such a monovalent hydrocarbon group or the monovalent group A is substituted with a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or the like), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, an amino group, a mercapto group, a nitroso group, an alkylsilyl group, an alkoxysilyl group, a silanol group, a sulfino group, a phosphino group, a carboxy group, a cyano group, a sulfo group, an acyl group, or the like, a monovalent group having a heterocycle, etc. The monovalent organic group for R and Z in the above formula (1) is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a tert-butoxycarbonyl group, or a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and even more preferably a methyl group.
From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention favorably, R and Z are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
上記重合体(A)は、本発明の効果を良好に得る観点から、上記式(1)で表される繰り返し単位(a1)とともに、更に下記式(2)で表される繰り返し単位(a2)を有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体であってもよい。尚、繰り返し単位(a2)は、1種類又は2種類以上で構成されてもよい。 From the viewpoint of achieving the effects of the present invention effectively, the polymer (A) may be at least one polymer selected from the group consisting of polyimide precursors having the repeating unit (a1) represented by the above formula (1) and the repeating unit (a2) represented by the following formula (2), and polyimides that are imidized products of the polyimide precursors. Furthermore, the repeating unit (a2) may be composed of one type or two or more types.
上記式(2)中、R1~R4、R、及びZは、上記式(1)における場合と同義である。Y2は下記式(O)で表される2価の有機基を表す。
上記式(O)中、上記ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。上記1価の有機基としては、例えば、炭素数1~3のアルキル基、炭素数2~3のアルケニル基、炭素数2~3のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~3の1価の有機基等が挙げられる。これらの1価の有機基の具体例として、上記R1~R4で例示したものが挙げられる。
上記式(O)で表される2価の有機基としては、液晶配向性を高める観点から、下記式(o-1)~(o-14)のいずれかで表される2価の有機基が好ましい。式(o-10)中、mは2が好ましい。(o-14)中、mは0又は2がより好ましい。
In the above formula (O), examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Examples of the monovalent organic group include an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms, and a monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms and containing a fluorine atom. Specific examples of these monovalent organic groups include those exemplified for R 1 to R 4 above.
As the divalent organic group represented by the above formula (O), a divalent organic group represented by any of the following formulae (o-1) to (o-14) is preferred from the viewpoint of improving liquid crystal alignment properties. In formula (o-10), m is preferably 2. In formula (o-14), m is more preferably 0 or 2.
上記重合体(A)は、本発明の効果を良好に得る観点から、上記式(1)で表される繰り返し単位(a1)、又は上記繰り返し単位(a1)及び上記式(2)で表される繰り返し単位(a2)とともに、更に、下記式(2’)で表される繰り返し単位(a2’)及び下記式(3)で表される繰り返し単位(a3)よりなる群から選ばれる少なくとも一つを有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体であってもよい。From the viewpoint of achieving the effects of the present invention effectively, the polymer (A) may be at least one polymer selected from the group consisting of polyimide precursors having at least one repeating unit selected from the group consisting of repeating units (a1) represented by formula (1) above, or repeating units (a1) and (a2) represented by formula (2) above, and repeating units (a2') represented by formula (2') below and repeating units (a3) represented by formula (3) below, and polyimides that are imidized products of the polyimide precursors:
上記式(2’)及び式(3)中、X2’及びX3は4価の有機基を表し、Y2’は下記式(O2)で表される2価の有機基を表し、Y3は、基「-N(D)-(Dはカルバメート系保護基を表す。)」を分子内に有する炭素数6~30の2価の有機基を表す。R、及びZは、上記式(1)における場合と同義である。
上記式(O2)中、mは0~2の整数であり、Ar2’は、非置換又は置換のベンゼン環を表す。但し、mが0の場合、Ar2’は非置換のベンゼン環を表し、mが1~2の場合、Ar2’は、それぞれ独立して、非置換のベンゼン環、又は該ベンゼン環上の任意の水素原子が、ハロゲン原子若しくは1価の有機基(例えば、炭素数1~3のアルキル基、炭素数2~3のアルケニル基、炭素数2~3のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~3の1価の有機基等)で置き換えられたベンゼン環を表す。Q2’は単結合、又は-O-を表す。Ar2’、Q2’が複数存在する場合、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (O2), m is an integer of 0 to 2, and Ar 2' represents an unsubstituted or substituted benzene ring. However, when m is 0, Ar 2' represents an unsubstituted benzene ring, and when m is 1 or 2, Ar 2' each independently represent an unsubstituted benzene ring or a benzene ring in which any hydrogen atom on the benzene ring has been replaced with a halogen atom or a monovalent organic group (e.g., an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms, a monovalent organic group having 1 to 3 carbon atoms and containing a fluorine atom, etc.). Q 2' represents a single bond or -O-. When there are multiple Ar 2' and multiple Q 2' , they may be the same or different.
上記式(O2)で表される2価の有機基としては、AC残像の発生が少ない観点から下記式(o2-1)~(o2-12)のいずれかで表される2価の有機基が好ましい。
上記式(3)におけるY3のDはカルバメート系保護基を表し、カルバメート系保護基としては、例えば、tert-ブトキシカルボニル基又は9-フルオレニルメトキシカルボニル基が挙げられる。上記Y3の具体例としては、下記式(Dx)で表される2価の有機基が挙げられる。
上記式(Dx)中、Q5は単結合、-(CH2)n-(nは1~20である)、又は該-(CH2)n-の任意の-CH2-が-O-、-Si(CH3)2-、-COO-、-OCO-、-NQ9-、-NQ9-CO-、-CO-NQ9-、-NQ9-CO-NQ10-、-NQ9-COO-又は-O-COO-、で置き換えられた基であり、Q9及びQ10はそれぞれ独立して水素原子又は1価の有機基を表す。
Q6及びQ7は、それぞれ独立して、-H、-NHD、-N(D)2、-NHDを有する基、又は-N(D)2を有する基を表す。但し、m=0の場合、Q6はカルバメート系保護基を有し、m=1の場合、Q5、Q6及びQ7の少なくとも一つは基中にカルバメート系保護基を有する。また、Q6、Q7において、-NHDを有する基、又は-N(D)2を有する基を表す場合、Q6、Q7の好ましい炭素数は1~30であり、より好ましくは1~8である。
In the above formula (Dx), Q5 represents a single bond, -( CH2 ) n- (n is 1 to 20), or a group in which any -CH2- in the -( CH2 ) n- is replaced by -O-, -Si( CH3 ) 2- , -COO-, -OCO-, -NQ9- , -NQ9 -CO-, -CO- NQ9- , -NQ9 -CO- NQ10- , -NQ9-COO- or -O-COO-, and Q9 and Q10 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
Q6 and Q7 each independently represent -H, -NHD, -N(D) 2 , a group having -NHD, or a group having -N(D) 2 . However, when m=0, Q6 has a carbamate protecting group, and when m=1, at least one of Q5 , Q6 , and Q7 has a carbamate protecting group in the group. Furthermore, when Q6 or Q7 represents a group having -NHD or a group having -N(D) 2 , Q6 and Q7 preferably have 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms.
上記Q9及びQ10の1価の有機基としては、炭素数1~3のアルキル基、炭素数2~3のアルケニル基、炭素数2~3のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~3の1価の有機基が挙げられ、具体例として上記R1~R4で例示したものの内、炭素数が1~3のものが挙げられる。
Y3の好ましい具体例としては、AC残像が少ない観点から、下記式(Y3-1)~(Y3-9)のいずれかで表される2価の有機基が挙げられる。Bocは、tert-ブトキシカルボニル基を表す。
Examples of the monovalent organic group of Q9 and Q10 include an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms, and a monovalent organic group containing 1 to 3 carbon atoms and containing a fluorine atom, and specific examples include those exemplified for R1 to R4 above that have 1 to 3 carbon atoms.
Preferred examples of Y3 , from the viewpoint of reducing AC afterimages, include divalent organic groups represented by any of the following formulae (Y3-1) to (Y3-9): Boc represents a tert-butoxycarbonyl group.
上記式(2’)、式(3)におけるX2’、X3としては、下記式(g)で表される4価の有機基の他、下記式(X-1)~(X-25)のいずれかで表される4価の有機基、芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基等が挙げられる。本発明の効果を良好に得る観点から、X2’及びX3は、下記式(g)で表される4価の有機基であることがより好ましい。
上記芳香族テトラカルボン酸二無水物とは、ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香環に結合するカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。具体例を挙げると、下記式(Xa-1)~(Xa-2)のいずれかで表される4価の有機基、下記式(Xr-1)~(Xr-7)のいずれかで表される4価の有機基を挙げることができる。 The aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides are acid dianhydrides obtained by intramolecular dehydration of a carboxy group bonded to an aromatic ring such as a benzene ring or a naphthalene ring. Specific examples include tetravalent organic groups represented by any of the following formulas (Xa-1) to (Xa-2) and tetravalent organic groups represented by any of the following formulas (Xr-1) to (Xr-7).
上記式(Xa-1)若しくは(Xa-2)で表される4価の有機基は、下記式(Xa-3)~(Xa-19)のいずれかで表される構造でもよい。
上記重合体(A)は、上記繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、繰り返し単位(a3)以外に、下記式(4)で表される繰り返し単位(a4)を更に有するポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体であってもよい。
上記式(4)中、X4は4価の有機基を表し、Y4は2価の有機基を表す。R、Zは、それぞれ、上記式(1)におけるR、Zと同義である。但し、Y4は基「-N(D)-(Dはカルバメート系保護基を表す。)」を分子内に有し、Dを除く炭素数が6~30の2価の有機基及び上記式(O2)で表される2価の有機基以外の構造を表す。更にX4が上記式(g)で表される4価の有機基と同義である場合は、Y4は上記式(H)で表される2価の有機基、及び上記式(O)で表される2価の有機基以外の構造を表す。 In the above formula (4), X4 represents a tetravalent organic group, and Y4 represents a divalent organic group. R and Z are respectively synonymous with R and Z in the above formula (1). However, Y4 has a group "-N(D)- (D represents a carbamate protecting group)" in the molecule, and represents a divalent organic group having 6 to 30 carbon atoms excluding D, and a structure other than the divalent organic group represented by the above formula (O2). Furthermore, when X4 is synonymous with the tetravalent organic group represented by the above formula (g), Y4 represents a structure other than the divalent organic group represented by the above formula (H) and the divalent organic group represented by the above formula (O).
X4の具体例としては、上記X2’で例示した4価の有機基が挙げられる。本発明の効果を良好に得る観点から、X4は、上記式(g)で表される4価の有機基、又は上記式(X-1)~(X-25)のいずれかで表される4価の有機基が好ましく、上記式(g)で表される4価の有機基であることがより好ましい。 Specific examples of X 4 include the tetravalent organic groups exemplified above for X 2' . From the viewpoint of favorably achieving the effects of the present invention, X 4 is preferably a tetravalent organic group represented by the above formula (g) or a tetravalent organic group represented by any one of the above formulas (X-1) to (X-25), and more preferably a tetravalent organic group represented by the above formula (g).
Y4の2価の有機基の具体例としては、上記式(H)、上記式(O)において例示される2価の有機基の他、以下に記載するジアミン由来の2価の有機基(ジアミンから2つのアミノ基を除いた2価の有機基)が挙げられる。
4,4’-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、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン;下記式(g-1)~(g-9)で表されるジアミン等の光配向性基を有するジアミン;下記式(u-1)~(u-3)で表されるジアミン等のウレア結合を有するジアミン(但し、該ジアミンは分子内にカルバメート系保護基を有しない。);下記式(u-4)~(u-7)で表されるジアミン等のアミド結合を有するジアミン(但し、該ジアミンは分子内にカルバメート系保護基を有しない。);窒素原子含有複素環、第二級アミノ基及び第三級アミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の窒素原子含有構造(以下、窒素原子含有構造ともいう。但し、上記第二級アミノ基及び第三級アミノ基において、該アミノ基はカルバメート系保護基に結合しない。)を有するジアミン;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;2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸若しくは下記式(3b-1)~式(3b-4)で示されるジアミン化合物等のカルボキシ基を有するジアミン;4-(2-(メチルアミノ)エチル)アニリン、4-(2-アミノエチル)アニリン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、1-(4-アミノフェニル)-1,3,3-トリメチル-1H-インダン-5-アミン、1-(4-アミノフェニル)-2,3-ジヒドロ-1,3,3-トリメチル-1H-インデン-6-アミン;メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル、2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン等の光重合性基を末端に有するジアミン;コレスタニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレステニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5-ジアミノ安息香酸コレステニル、3,5-ジアミノ安息香酸ラノスタニル及び3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン等のステロイド骨格を有するジアミン;下記式(V-1)~(V-6)で表されるジアミン;1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等のシロキサン結合を有するジアミン;下記式(Ox-1)、(Ox-2)等のオキサゾリン環構造を有するジアミン;1-(4-(2,4-ジアミノフェノキシ)エトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノン、2-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノイル)フェノキシ)エチル-3,5-ジアミノベンゾエート、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等のラジカル重合開始剤機能を有するジアミン等のジアミン由来の2価の有機基、WO2018/117239号公報に記載の式(Y-1)~(Y-167)のいずれかで表される基。
Specific examples of the divalent organic group for Y4 include the divalent organic groups exemplified in the above formula (H) and formula (O), as well as divalent organic groups derived from diamines described below (divalent organic groups obtained by removing two amino groups from a diamine).
4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane; diamines having a photoalignment group such as diamines represented by the following formulas (g-1) to (g-9); diamines having a urea bond such as diamines represented by the following formulas (u-1) to (u-3) (provided that the diamine does not have a carbamate-based protecting group in the molecule); diamines having an amide bond such as diamines represented by the following formulas (u-4) to (u-7) (provided that the diamine does not have a carbamate-based protecting group in the molecule); at least one nitrogen atom-containing structure selected from the group consisting of a nitrogen atom-containing heterocycle, a secondary amino group, and a tertiary amino group (hereinafter also referred to as a nitrogen atom-containing structure) However, in the above secondary amino group and tertiary amino group, the amino group is not bonded to a carbamate-based protecting group.) diamines having; 2,4-diaminophenol, 3,5-diaminophenol, 3,5-diaminobenzyl alcohol, 2,4-diaminobenzyl alcohol, 4,6-diaminoresorcinol; diamines having a carboxy group such as 2,4-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid or diamine compounds represented by the following formulas (3b-1) to (3b-4); 4-(2-(methylamino)ethyl)aniline, 4-(2-aminoethyl)aniline, 4,4'-diaminobenzophenone, 1-(4-aminophenyl)-1,3,3-trimethyl-1H -indan-5-amine, 1-(4-aminophenyl)-2,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-1H-inden-6-amine; diamines having a photopolymerizable group at the terminal, such as 2-(2,4-diaminophenoxy)ethyl methacrylate and 2,4-diamino-N,N-diallylaniline; diamines having a steroid skeleton, such as cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene, cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene, cholestanyloxy-2,4-diaminobenzene, cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, lanostannyl 3,5-diaminobenzoate, and 3,6-bis(4-aminobenzoyloxy)cholestane; diamines having a siloxane bond such as 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane; diamines having an oxazoline ring structure such as those of the following formulae (Ox-1) and (Ox-2); divalent organic groups derived from diamines such as diamines having a radical polymerization initiator function such as 1-(4-(2,4-diaminophenoxy)ethoxy)phenyl)-2-hydroxy-2-methylpropanone, 2-(4-(2-hydroxy-2-methylpropanoyl)phenoxy)ethyl-3,5-diaminobenzoate, 4,4'-diaminobenzophenone, and 3,3'-diaminobenzophenone; and groups represented by any of formulas (Y-1) to (Y-167) described in WO2018/117239.
上記式(3b-1)中、A1は単結合、-CH2-、-C2H4-、-C(CH3)2-、-CF2-、-C(CF3)2-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CON(CH3)-又は-N(CH3)CO-を示し、m1及びm2はそれぞれ独立して、0~4であり、かつm1+m2は1~4である。
上記式(3b-2)中、m3及びm4はそれぞれ独立して、1~5である。上記式(3b-3)中、A2は炭素数1~5の直鎖又は分岐アルキル基を示し、m5は1~5である。上記式(3b-4)中、A3及びA4はそれぞれ独立して、単結合、-CH2-、-C2H4-、-C(CH3)2-、-CF2-、-C(CF3)2-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CON(CH3)-又は-N(CH3)-CO-を示し、m6は1~4である。)、
In the above formula (3b-1), A 1 represents a single bond, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C(CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —O—, —CO—, —NH—, —N(CH 3 )—, —CONH—, —NHCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —CON(CH 3 )— or —N(CH 3 )CO—; m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 4, and the sum of m1 and m2 represents an integer of 1 to 4.
In the above formula (3b-2), m3 and m4 each independently represent an integer from 1 to 5. In the above formula (3b-3), A 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and m5 represents an integer from 1 to 5. In the above formula (3b-4), A 3 and A 4 each independently represent a single bond, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C(CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —O—, —CO—, —NH—, —N(CH 3 )—, —CONH—, —NHCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —CON(CH 3 )—, or —N(CH 3 )—CO—, and m6 represents an integer from 1 to 4.
上記式(V-1)~(V-6)中、Xv1~Xv4、Xp1~Xp2は、それぞれ独立に、-(CH2)a-(aは1~15である。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-CH2O-、-CH2OCO-、-COO-、又は-OCO-を表し、Xv5は-O-、-CH2O-、-CH2OCO-、-COO-、又は-OCO-を表す。Xaは、単結合、-O-、-NH-、-O-(CH2)m-O-(mは1~6である。)、-C(CH3)2-、-CO-、-(CH2)m-(mは1~6である。)、-SO2-、-O-C(CH3)2-、-CO-(CH2)m-(mは1~6である。)、-NH-(CH2)m-(mは1~6である。)、-SO2-(CH2)m-(mは1~6を表す。)、-CONH-(CH2)m-(mは1~6である。)、-CONH-(CH2)m-NHCO-(mは1~6である。)、-COO-(CH2)m-OCO-(mは1~6である。)、-CONH-、-NH-(CH2)m-NH-(mは1~6を表す。)、又は-SO2-(CH2)m-SO2-(mは1~6である。)を示し、Rv1~Rv4、R1a~R1bは、それぞれ独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を示す。kは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formulas (V-1) to (V-6), X v1 to X v4 and X p1 to X p2 each independently represent —(CH 2 ) a — (a is 1 to 15), —CONH—, —NHCO—, —CON(CH 3 )—, —NH—, —O—, —CH 2 O—, —CH 2 OCO—, —COO—, or —OCO—; and X v5 represents —O—, —CH 2 O—, —CH 2 OCO—, —COO—, or —OCO—. Xa represents a single bond, —O—, —NH—, —O—(CH 2 ) m —O— (m is 1 to 6), —C(CH 3 ) 2 —, —CO—, —(CH 2 ) m — (m is 1 to 6), —SO 2 —, —O—C(CH 3 ) 2 —, —CO—(CH 2 ) m — (m is 1 to 6), —NH—(CH 2 ) m — (m is 1 to 6), —SO 2 —(CH 2 ) m — (m is 1 to 6), —CONH—(CH 2 ) m — (m is 1 to 6), —CONH—(CH 2 ) m —NHCO— (m is 1 to 6), or —COO—(CH 2 ) m represents —OCO— (m is 1 to 6), —CONH—, —NH—(CH 2 ) m —NH— (m is 1 to 6), or —SO 2 —(CH 2 ) m —SO 2 — (m is 1 to 6), and R v1 to R v4 and R 1a to R 1b each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms. Each k may be the same or different.
上記窒素原子含有複素環としては、例えば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、インドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、ナフチリジン、キノキサリン、フタラジン、トリアジン、カルバゾール、アクリジン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ヘキサメチレンイミン等が挙げられる。なかでも、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピペリジン、ピペラジン、キノリン、カルバゾール又はアクリジンが好ましい。 Examples of the nitrogen atom-containing heterocycle include pyrrole, imidazole, pyrazole, triazole, pyridine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, indole, benzimidazole, purine, quinoline, isoquinoline, naphthyridine, quinoxaline, phthalazine, triazine, carbazole, acridine, piperidine, piperazine, pyrrolidine, and hexamethyleneimine. Of these, pyridine, pyrimidine, pyrazine, piperidine, piperazine, quinoline, carbazole, and acridine are preferred.
窒素原子含有構造を有するジアミンが有していてもよい第二級アミノ基及び第三級アミノ基は、例えば、下記式(n)で表される。
上記式(n)において、Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基を表す。「*1」は、炭化水素基に結合する結合手を表す。上記式(n)中のRの1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、メチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。Rは、好ましくは水素原子又はメチル基である。 In the above formula (n), R represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. "*1" represents a bond bonded to the hydrocarbon group. Examples of monovalent hydrocarbon groups represented by R in the above formula (n) include alkyl groups such as methyl, ethyl, and propyl; cycloalkyl groups such as cyclohexyl; and aryl groups such as phenyl and methylphenyl. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
窒素原子含有構造を有するジアミンの具体例としては、例えば、2,6-ジアミノピリジン、3,4-ジアミノピリジン、2,4-ジアミノピリミジン、3,6-ジアミノカルバゾール、N-メチル-3,6-ジアミノカルバゾール、N-エチル-3,6-ジアミノカルバゾール、N-フェニル-3,6-ジアミノカルバゾール、1,4-ビス-(4-アミノフェニル)-ピペラジン、3,6-ジアミノアクリジン、下記式(Dp-1)~(Dp-8)で表される化合物、又は下記式(z-1)~式(z-13)で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of diamines having a nitrogen atom-containing structure include 2,6-diaminopyridine, 3,4-diaminopyridine, 2,4-diaminopyrimidine, 3,6-diaminocarbazole, N-methyl-3,6-diaminocarbazole, N-ethyl-3,6-diaminocarbazole, N-phenyl-3,6-diaminocarbazole, 1,4-bis-(4-aminophenyl)-piperazine, 3,6-diaminoacridine, compounds represented by the following formulas (Dp-1) to (Dp-8), or compounds represented by the following formulas (z-1) to (z-13).
本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は、繰り返し単位(a1)と該繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位との合計を全繰り返し単位の10~100モル%含むことが好ましく、15~100モル%含むことがより好ましい。なお、ここでの合計においては、繰り返し単位(a1)と繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位とのいずれかが0モル%である場合も含まれる。以下においても合計という場合、構成単位要素の1又は2以上が0モル%である場合も含まれる。
重合体(A)が繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位以外の繰り返し単位を含む場合は、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の10~95モル%含むことが好ましい。重合体(A)は、繰り返し単位(a1)と繰り返し単位(a1)のイミド化構造と単位の合計を全繰り返し単位の95モル%以下含むことが好ましく、90モル%以下含むことがより好ましく、80モル%以下含むことが更に好ましい。また、重合体(A)は、繰り返し単位(a1)と繰り返し単位(a1)のイミド化構造単位の合計を全繰り返し単位の10モル%以上含むことが好ましく、15モル%以上含むことが好ましい。
From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention satisfactorily, the polymer (A) preferably contains the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) in a total amount of 10 to 100 mol %, more preferably 15 to 100 mol %, of all repeating units. Note that this total includes cases where either the repeating unit (a1) or the imidized structural unit of the repeating unit (a1) is 0 mol %. Hereinafter, the term "total" also includes cases where one or more of the structural unit components are 0 mol %.
When polymer (A) contains a repeating unit other than the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1), the total of the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) preferably accounts for 10 to 95 mol% of all repeating units. Polymer (A) preferably contains the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) in a total amount of 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, and even more preferably 80 mol% or less of all repeating units. Furthermore, polymer (A) preferably contains the repeating unit (a1) and the imidized structural unit of the repeating unit (a1) in a total amount of 10 mol% or more, and preferably 15 mol% or more of all repeating units.
本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は、繰り返し単位(a2)と繰り返し単位(a2)のイミド化構造単位との合計を全繰り返し単位の5モル%以上含むことが好ましく、10モル%以上含むことがより好ましく、20モル%以上含むことが更に好ましく、一方、90モル%以下含むことが好ましく、85モル%以下含むことがより好ましい。また、本発明の効果を良好に得る観点から、前記重合体(A)が、前記繰り返し単位(a2)と前記繰り返し単位(a2)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の10~90モル%含むことが好ましい。 From the viewpoint of achieving the effects of the present invention favorably, the polymer (A) preferably contains the repeating unit (a2) and the imidized structural units of the repeating unit (a2) in a total amount of 5 mol % or more, more preferably 10 mol % or more, and even more preferably 20 mol % or more, of all repeating units, and preferably 90 mol % or less, and even more preferably 85 mol % or less. Furthermore, from the viewpoint of achieving the effects of the present invention favorably, the polymer (A) preferably contains the repeating unit (a2) and the imidized structural units of the repeating unit (a2) in a total amount of 10 to 90 mol % of all repeating units.
本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が全繰り返し単位の10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましい。繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及びそれらのイミド化構造以外の繰り返し単位を含む場合は、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることが更に好ましい。To obtain the effects of the present invention effectively, the total of repeating units (a1), repeating units (a2), and their imidized structural units is preferably 10 mol % or more, and more preferably 20 mol % or more, of all repeating units in polymer (A). When polymer (A) contains repeating units other than repeating units (a1), repeating units (a2), and their imidized structural units, the total of repeating units (a1), repeating units (a2), and their imidized structural units is preferably 95 mol % or less, and more preferably 90 mol % or less.
重合体(A)が繰り返し単位(a2’)と繰り返し単位(a2’)のイミド化構造単位との少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は繰り返し単位(a2’)と繰り返し単位(a2’)のイミド化構造単位との合計を、全繰り返し単位の1~50モル%含むことが好ましく、1~40モル%含むことがより好ましく、1~30モル%含むことが更に好ましい。重合体(A)が繰り返し単位(a1)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかと繰り返し単位(a2)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかとを含む場合は、繰り返し単位(a2’)と繰り返し単位(a2’)のイミド化構造単位との合計は、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることが更に好ましい。When polymer (A) contains at least one of repeating unit (a2') and imidized structural units of repeating unit (a2'), from the viewpoint of achieving the effects of the present invention favorably, polymer (A) preferably contains repeating unit (a2') and imidized structural units of repeating unit (a2') in a total amount of 1 to 50 mol %, more preferably 1 to 40 mol %, and even more preferably 1 to 30 mol % of all repeating units. When polymer (A) contains at least one of repeating unit (a1) and imidized structural units thereof and at least one of repeating unit (a2) and imidized structural units thereof, the total amount of repeating unit (a2') and imidized structural units of repeating unit (a2') is preferably 5 mol % or more, and even more preferably 10 mol % or more.
重合体(A)は、本発明の効果を良好に得る観点から、繰り返し単位(a1)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかと、繰り返し単位(a2)及びそのイミド化構造の少なくともいずれかと、繰り返し単位(a2’)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかとを含み、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が全繰り返し単位の30モル%以上であることが好ましく、40モル%以上であることがより好ましい。重合体(A)が、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、及びそれらのイミド化構造単位以外の繰り返し単位を含む場合は、繰り返し単位(a1)、繰り返し単位(a2)、繰り返し単位(a2’)、及びそれらのイミド化構造単位の合計が95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることが更に好ましい。To achieve the desired effects of the present invention, polymer (A) preferably contains at least one of repeating unit (a1) and its imidized structural unit, at least one of repeating unit (a2) and its imidized structural unit, and at least one of repeating unit (a2') and its imidized structural unit, and the sum of repeating unit (a1), repeating unit (a2), repeating unit (a2'), and their imidized structural units is preferably 30 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, of all repeating units. When polymer (A) contains repeating units other than repeating unit (a1), repeating unit (a2), repeating unit (a2'), and their imidized structural units, the sum of repeating unit (a1), repeating unit (a2), repeating unit (a2'), and their imidized structural units is preferably 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less.
重合体(A)が繰り返し単位(a3)と繰り返し単位(a3)のイミド化構造単位との少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は繰り返し単位(a3)と繰り返し単位(a3)のイミド化構造との合計を、全繰り返し単位の1~40モル%含むことが好ましく、1~30モル%含むことがより好ましく、1~25モル%含むことが更に好ましい。
重合体(A)は、繰り返し単位(a2’)、繰り返し単位(a3)、及びそれらのイミド化構造単位を含んでも良い。
When the polymer (A) contains at least one of the repeating unit (a3) and the imidized structural unit of the repeating unit (a3), from the viewpoint of favorably achieving the effects of the present invention, the polymer (A) preferably contains the repeating unit (a3) and the imidized structure of the repeating unit (a3) in total in an amount of 1 to 40 mol %, more preferably 1 to 30 mol %, and even more preferably 1 to 25 mol %, of all repeating units.
The polymer (A) may contain the repeating unit (a2'), the repeating unit (a3), and imidized structural units thereof.
重合体(A)が上記繰り返し単位(a4)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、Y4が炭素数4以上の側鎖構造を有しない2価の有機基である、繰り返し単位(a4)及びそのイミド化構造単位の少なくともいずれかで構成されることが好ましい。
上記炭素数4以上の側鎖構造を有しない2価の有機基としては、上記その他のジアミンから、メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル、2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン、上記ステロイド骨格を有するジアミン、上記式(V-1)~(V-6)で表されるジアミン、1-(4-(2,4-ジアミノフェノキシ)エトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノン、2-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロパノイル)フェノキシ)エチル-3,5-ジアミノベンゾエート、N-フェニル-3,6-ジアミノカルバゾール、(z-4)及び(z-6)で表されるジアミン等を除いたジアミンからなる群から選ばれるジアミン由来の2価の有機基が挙げられる。
重合体(A)が繰り返し単位(a4)と繰り返し単位(a4)のイミド化構造単位との少なくともいずれかを含む場合、本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(A)は繰り返し単位(a4)と繰り返し単位(a4)のイミド化構造との合計を、全繰り返し単位の1~90モル%含むことが好ましく、5~70モル%含むことがより好ましく、10~30モル%含むことが更に好ましい。
When the polymer (A) contains at least one of the repeating unit (a4) and an imidized structural unit thereof, it is preferred that the polymer (A) be composed of at least one of the repeating unit (a4) and an imidized structural unit thereof, in which Y4 is a divalent organic group having 4 or more carbon atoms and no side chain structure, in order to satisfactorily obtain the effects of the present invention.
Examples of the divalent organic group having 4 or more carbon atoms and no side chain structure include divalent organic groups derived from diamines selected from the group consisting of diamines excluding, from the other diamines, 2-(2,4-diaminophenoxy)ethyl methacrylate, 2,4-diamino-N,N-diallylaniline, the diamines having a steroid skeleton, the diamines represented by the formulas (V-1) to (V-6), 1-(4-(2,4-diaminophenoxy)ethoxy)phenyl)-2-hydroxy-2-methylpropanone, 2-(4-(2-hydroxy-2-methylpropanoyl)phenoxy)ethyl-3,5-diaminobenzoate, N-phenyl-3,6-diaminocarbazole, and the diamines represented by (z-4) and (z-6).
When the polymer (A) contains at least one of the repeating unit (a4) and the imidized structural unit of the repeating unit (a4), from the viewpoint of favorably achieving the effects of the present invention, the polymer (A) preferably contains the repeating unit (a4) and the imidized structure of the repeating unit (a4) in total in an amount of 1 to 90 mol %, more preferably 5 to 70 mol %, and even more preferably 10 to 30 mol %, of all repeating units.
<重合体(B)>
本発明の液晶配向剤は、上記重合体(A)以外に、上記繰り返し単位(a1)を分子内に有しない重合体(B)を含有してもよい。尚、重合体(B)は1種類又は2種類以上で構成されてもよい。本発明の効果を良好に得る観点から、重合体(B)としては、下記式(5)で表される繰り返し単位(b1)及び該繰り返し単位(b1)のイミド化構造単位からなる群から選ばれる少なくとも1つ繰り返し単位を有する重合体が挙げられる。また、重合体(B)を構成する繰り返し単位は1種類又は2種類以上で構成されてもよい。
The liquid crystal aligning agent of the present invention may contain, in addition to the polymer (A), a polymer (B) that does not have the repeating unit (a1) in the molecule. The polymer (B) may be composed of one type or two or more types. From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention favorably, examples of the polymer (B) include polymers having at least one repeating unit selected from the group consisting of the repeating unit (b1) represented by the following formula (5) and imidized structural units of the repeating unit (b1). The repeating units constituting the polymer (B) may be composed of one type or two or more types.
上記式(5)中、X5は4価の有機基であり、Y5は、2価の有機基である。R、Zは、それぞれ上記式(1)におけるR、Zと同義である。
上記X5における4価の有機基としては、脂肪族テトカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基、脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基又は芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する4価の有機基が挙げられ、具体例としては上記X4で例示した4価の有機基が挙げられる。本発明の効果を良好に得る観点において、上記脂肪族若しくは脂環式テトラカルボン酸二無水物は、なかでも液晶配向性を高める高い観点から、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造及びシクロヘキサン環構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種の部分構造を有するテトラカルボン酸二無水物が好ましい。より好ましいX5は、上記式(g)で表される4価の有機基、上記式(X-1)~(X-25)のいずれかで表される4価の有機基、上記式(Xa-1)~(Xa-2)で表される4価の有機基又は上記式(Xr-1)~(Xr-7)で表される4価の有機基(これらを総称して特定の4価の有機基ともいう。)である。
In the formula (5), X5 is a tetravalent organic group, Y5 is a divalent organic group, and R and Z have the same meanings as R and Z in the formula (1), respectively.
Examples of the tetravalent organic group for X5 include tetravalent organic groups derived from aliphatic tetracarboxylic dianhydrides, tetravalent organic groups derived from alicyclic tetracarboxylic dianhydrides, and tetravalent organic groups derived from aromatic tetracarboxylic dianhydrides; specific examples include the tetravalent organic groups exemplified for X4 . From the viewpoint of achieving the effects of the present invention favorably, the aliphatic or alicyclic tetracarboxylic dianhydrides are preferably tetracarboxylic dianhydrides having at least one partial structure selected from the group consisting of a cyclobutane ring structure, a cyclopentane ring structure, and a cyclohexane ring structure, in particular from the viewpoint of enhancing liquid crystal alignment properties. More preferred X5 is a tetravalent organic group represented by formula (g), a tetravalent organic group represented by any of formulas (X-1) to (X-25), a tetravalent organic group represented by formulas (Xa-1) to (Xa-2), or a tetravalent organic group represented by formulas (Xr-1) to (Xr-7) (collectively referred to as "specific tetravalent organic groups").
重合体(B)は、本発明の効果を良好に得る観点において、X5が上記特定の4価の有機基である繰り返し単位を、重合体(B)に含まれる全繰り返し単位の5モル%以上含むことが好ましく、10モル%以上含むことがより好ましい。 In order to satisfactorily obtain the effects of the present invention, the polymer (B) preferably contains repeating units in which X5 is the specific tetravalent organic group in an amount of 5 mol % or more, and more preferably 10 mol % or more, of all repeating units contained in the polymer (B).
上記Y5における2価の有機基としては、上記Y4で例示した2価の有機基が挙げられる。残留DC由来の残像が少ない観点から、重合体(B)としては、Y5が、上記ウレア結合を有するジアミン、上記アミド結合を有するジアミン、上記窒素原子含有構造を有するジアミン、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、上記カルボキシ基を有するジアミン、4,4’-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、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、p-フェニレンジアミン及びm-フェニレンジアミン由来の2価の有機基(これらを総称して特定の2価の有機基ともいう。)である繰り返し単位を含む重合体であることが好ましい。 Examples of the divalent organic group for Y5 include the divalent organic groups exemplified for Y4 . From the viewpoint of reducing afterimages resulting from residual DC, it is preferable that the polymer (B) is a polymer in which Y5 contains a repeating unit that is a divalent organic group derived from the diamine having a urea bond, the diamine having an amide bond, the diamine having a nitrogen atom-containing structure, 2,4-diaminophenol, 3,5-diaminophenol, 3,5-diaminobenzyl alcohol, 2,4-diaminobenzyl alcohol, 4,6-diaminoresorcinol, the diamine having a carboxy group, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, p-phenylenediamine, and m-phenylenediamine (these are also collectively referred to as specific divalent organic groups).
重合体(B)は、透過率を高める観点から、上記式(5)で表される繰り返し単位を2種類以上有し、上記ウレア結合を有するジアミン、上記アミド結合を有するジアミン、又は上記窒素原子含有構造を有するジアミン由来の2価の有機基であるY5を有する繰り返し単位と、それ以外のジアミン由来の2価の有機基であるY5を有する繰り返し単位と、を含むことがより好ましい。 From the viewpoint of increasing transmittance, the polymer (B) more preferably has two or more types of repeating units represented by the above formula (5), and includes a repeating unit having Y5 which is a divalent organic group derived from the above diamine having a urea bond, the above diamine having an amide bond, or the above diamine having a nitrogen atom-containing structure, and a repeating unit having Y5 which is a divalent organic group derived from another diamine.
重合体(B)は、残留DC由来の残像が少ない観点において、Y5が上記特定の2価の有機基である繰り返し単位を、重合体(B)に含まれる全繰り返し単位の1モル%以上、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上含んでもよい、
残留DC由来の残像が少ない観点において、重合体(A)と重合体(B)の含有割合(重合体(A)/重合体(B)の質量比)は10/90~90/10が好ましく、20/80~90/10がより好ましく、20/80~80/20が更に好ましい。
From the viewpoint of reducing afterimages caused by residual DC, the polymer (B) may contain repeating units in which Y5 is the specific divalent organic group in an amount of 1 mol % or more, preferably 5 mol % or more, more preferably 10 mol % or more, and even more preferably 20 mol % or more of all repeating units contained in the polymer (B).
From the viewpoint of reducing afterimages resulting from residual DC, the content ratio of the polymer (A) to the polymer (B) (mass ratio of polymer (A)/polymer (B)) is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 90/10, and even more preferably 20/80 to 80/20.
<重合体(A)及び重合体(B)の製造方法>
本発明における重合体(A)及び重合体(B)であるポリイミド前駆体である、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸、及びこれらのイミド化物であるポリイミドは、例えば、WO2013/157586号公報に記載されるような既知の方法で合成できる。
具体的には、ジアミン成分と、テトラカルボン酸誘導体成分と、を溶媒中で(縮重合)反応させることにより合成される。上記テトラカルボン酸誘導体成分としては、テトラカルボン酸二無水物若しくはその誘導体(テトラカルボン酸ジハロゲン化物、テトラカルボン酸ジエステル、又はテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物)が挙げられる。重合体(A)又は(B)の一部にアミック酸構造を含む場合、例えば、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応させることにより、アミック酸構造を有する重合体(ポリアミック酸)が得られる。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。
<Method for producing polymer (A) and polymer (B)>
The polyimide precursors of the polymer (A) and polymer (B) of the present invention, i.e., polyamic acid ester, polyamic acid, and polyimide, which is an imidized product thereof, can be synthesized by known methods such as those described in WO2013/157586.
Specifically, the polymer is synthesized by reacting a diamine component with a tetracarboxylic acid derivative component in a solvent (condensation polymerization). Examples of the tetracarboxylic acid derivative component include tetracarboxylic acid dianhydrides or derivatives thereof (tetracarboxylic acid dihalides, tetracarboxylic acid diesters, or tetracarboxylic acid diester dihalides). When the polymer (A) or (B) contains an amic acid structure as a part thereof, for example, a polymer having an amic acid structure (polyamic acid) can be obtained by reacting the tetracarboxylic acid dianhydride component with a diamine component. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the resulting polymer.
重合体(A)のポリイミド前駆体を得るためのジアミン成分及びテトラカルボン酸誘導体成分は、それぞれ、重合体(A)が有する上記した式(1)、式(2)、式(2’)、式(3)、式(4)で表される繰り返し単位に応じて、かかる繰り返し単位の構造が得られるように選択して使用される。
例えば、重合体(A)が有する式(1)で表される繰り返し単位を有する場合には、ジアミン成分としては、-N(Z)-Y1-N(Z)-の構造(Y1、Zの定義は上記と同じである。)を有するジアミン(以下、特定ジアミンともいう。)が使用され、また、テトラカルボン酸誘導体成分としては、下記式(g)の構造(R1~R4の定義は上記と同じである。)を有するテトラカルボン酸誘導体が使用される。
For example, when polymer (A) has a repeating unit represented by formula (1), a diamine (hereinafter also referred to as specific diamine) having a structure of -N(Z)-Y 1 -N(Z)- (where Y 1 and Z are defined as above) is used as the diamine component, and a tetracarboxylic acid derivative having a structure of the following formula (g) (where R 1 to R 4 are defined as above) is used as the tetracarboxylic acid derivative component.
重合体(A)が有する式(2)、式(2’)、式(3)、式(4)で表される繰り返し単位を有する重合体(A)のポリイミド前駆体を得る場合に使用されるジアミン成分及びテトラカルボン酸誘導体成分は、それぞれ、上記した式(1)で表される繰り返し単位を有するポリイミド前駆体を得る場合に使用されるジアミン及びテトラカルボン酸誘導体に準じて選択し、使用される。
また、重合体(B)のポリイミド前駆体を得るためのジアミン成分及びテトラカルボン酸誘導体成分は、それぞれ、重合体(B)が有する上記した式(5)で表される繰り返し単位の構造が得られるように選択して使用される。即ち、ジアミン成分としては、-N(Z)-Y5-N(Z)-の構造(Y5、Zの定義は上記と同じである。)を有するジアミンが使用され、テトラカルボン酸誘導体成分としては、X5の構造(X5の定義は上記と同じである。)を有するテトラカルボン酸誘導体が使用される。
The diamine component and the tetracarboxylic acid derivative component used in obtaining a polyimide precursor of polymer (A) having repeating units represented by formula (2), formula (2'), formula (3), or formula (4) contained in polymer (A) are selected and used in accordance with the diamine and the tetracarboxylic acid derivative used in obtaining a polyimide precursor having the repeating unit represented by formula (1) described above, respectively.
The diamine component and tetracarboxylic acid derivative component for obtaining the polyimide precursor of polymer (B) are each selected and used so as to obtain the repeating unit structure represented by the above formula (5) that polymer (B) has. That is, as the diamine component, a diamine having the structure -N(Z) -Y - N (Z)- (where Y and Z are defined as above) is used, and as the tetracarboxylic acid derivative component, a tetracarboxylic acid derivative having the structure X (where X is defined as above) is used.
ジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分とを反応させる際の上記溶媒の具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンが挙げられる。また、重合体の溶媒溶解性が高い場合は、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、又は下記の式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒を用いることができる。 Specific examples of the solvent used when reacting the diamine component and the tetracarboxylic acid derivative component include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. Furthermore, if the polymer has high solvent solubility, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, or solvents represented by the following formulas [D-1] to [D-3] can be used.
これら溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。更に、重合体を溶解させない溶媒であっても、生成した重合体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。
ジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体成分とを溶媒中で反応させる際には、反応は任意の濃度で行うことができるが、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、溶媒を追加することもできる。
反応においては、ジアミン成分の合計モル数とテトラカルボン酸誘導体成分の合計モル数の比(テトラカルボン酸誘導体成分の合計モル数/ジアミン成分の合計モル数)は0.8~1.2であることが好ましい。通常の縮重合反応と同様、このモル比が1.0に近いほど生成する重合体(A)、重合体(B)の分子量は大きくなる。
These solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if a solvent does not dissolve the polymer, it may be mixed with the above-mentioned solvent to the extent that the produced polymer does not precipitate.
When the diamine component and the tetracarboxylic acid derivative component are reacted in a solvent, the reaction can be carried out at any concentration, preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. The reaction can be carried out at a high concentration in the initial stage, and then additional solvent can be added.
In the reaction, the ratio of the total number of moles of the diamine components to the total number of moles of the tetracarboxylic acid derivative components (total number of moles of the tetracarboxylic acid derivative components/total number of moles of the diamine components) is preferably 0.8 to 1.2. As in a typical condensation polymerization reaction, the closer this molar ratio is to 1.0, the larger the molecular weights of the produced polymers (A) and (B).
ポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記の方法で得られたポリアミック酸とエステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、等の既知の方法によって得ることができる。 Polyamic acid esters can be obtained by known methods, such as [I] reacting the polyamic acid obtained by the above method with an esterifying agent, [II] reacting a tetracarboxylic acid diester with a diamine, or [III] reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine.
ポリイミドを得る方法としては、上記反応で得られるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル等のポリイミド前駆体を含有する溶液をそのまま加熱する熱イミド化、又は上記溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。 Methods for obtaining polyimide include thermal imidization, in which a solution containing a polyimide precursor such as polyamic acid or polyamic acid ester obtained by the above reaction is heated as is, or catalytic imidization, in which a catalyst is added to the above solution.
本発明の重合体(A)におけるポリイミドは、上記ポリイミド前駆体の有する繰り返し単位が一部又は全て閉環されている。上記ポリイミドにおいて、イミド化率は好ましくは、20~95%であり、好ましくは30~95%、より好ましくは50~95%である。In the polyimide in polymer (A) of the present invention, some or all of the repeating units of the polyimide precursor are ring-closed. The imidization rate of the polyimide is preferably 20 to 95%, more preferably 30 to 95%, and even more preferably 50 to 95%.
<重合体の溶液粘度・分子量>
本発明の重合体(A)におけるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドは、これを濃度10~15質量%の溶液としたときに、例えば、10~1000mPa・sの溶液粘度を持つものが作業性の観点から好ましいが、特に限定されない。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えば、γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン等)を用いて調製した濃度10~15質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
<Polymer solution viscosity and molecular weight>
The polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide in the polymer (A) of the present invention preferably have a solution viscosity of, for example, 10 to 1,000 mPa s when prepared into a solution having a concentration of 10 to 15% by mass from the viewpoint of workability, but are not particularly limited thereto. The solution viscosity (mPa s) of the polymer is a value measured at 25°C using an E-type rotational viscometer for a polymer solution having a concentration of 10 to 15% by mass prepared using a good solvent for the polymer (e.g., γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.).
上記ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは2,000~300,000である。また、Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。この分子量範囲にあることで、液晶表示素子の良好な配向性及び安定性を確保することができる。 The polystyrene-equivalent weight-average molecular weight (Mw) of the above polyamic acids, polyamic acid esters, and polyimides, measured by gel permeation chromatography (GPC), is preferably 1,000 to 500,000, and more preferably 2,000 to 300,000. Furthermore, the molecular weight distribution (Mw/Mn), expressed as the ratio of Mw to the polystyrene-equivalent number-average molecular weight (Mn) measured by GPC, is preferably 15 or less, and more preferably 10 or less. Having the molecular weight within this range ensures good alignment and stability of liquid crystal display elements.
<末端封止剤>
本発明における重合体(A)、重合体(B)を合成するに際して、上記の如きテトラカルボン酸誘導体成分、及びジアミン成分とともに、適当な末端封止剤を用いて末端封止型の重合体としてもよい。末端封止型の重合体は、塗膜によって得られる液晶配向膜の膜硬度の向上や、シール剤と液晶配向膜の密着特性の向上という効果を有する。
本発明における重合体(A)、重合体(B)の末端の例としては、アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基又はこれらの誘導体が挙げられる。アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基、イソシアネート基は通常の縮合反応により得るか、又は以下の末端封止剤を用いて末端を封止することにより得ることができ、例えば、以下の末端封止剤を用いて、同様に得ることができる。
<End-capping agent>
In synthesizing the polymer (A) and polymer (B) of the present invention, a suitable end-capping agent may be used together with the tetracarboxylic acid derivative component and the diamine component to form an end-capping polymer. The end-capping polymer has the effect of improving the film hardness of the liquid crystal alignment film obtained by coating and improving the adhesion properties between the sealant and the liquid crystal alignment film.
Examples of the terminals of the polymer (A) and polymer (B) in the present invention include an amino group, a carboxy group, an acid anhydride group, or a derivative thereof. The amino group, the carboxy group, the acid anhydride group, and the isocyanate group can be obtained by a conventional condensation reaction or by blocking the terminals with the following terminal blocking agents, for example, they can be obtained in the same manner using the following terminal blocking agents.
末端封止剤としては、例えば、無水酢酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-ヒドロキシフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、3-(3-トリメトキシシリル)プロピル)-3,4-ジヒドロフラン-2,5-ジオン、4,5,6,7-テトラフルオロイソベンゾフラン-1,3-ジオン、4-エチニルフタル酸無水物等の酸一無水物;二炭酸ジ-tert-ブチル、二炭酸ジアリル等の二炭酸ジエステル化合物;アクリロイルクロリド、メタクリロイルクロリド、ニコチン酸クロリド等のクロロカルボニル化合物;アニリン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン等のモノアミン化合物;エチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネート、2-アクリロイルオキシエチルイソシアネ-ト及び2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネ-ト等の不飽和結合を有するイソシアネート等のモノイソシアネート化合物;エチルイソチオシアネート、アリルイソチオシアネート等のイソチオシアネート化合物等を挙げることができる。 Examples of end-capping agents include acid monoanhydrides such as acetic anhydride, maleic anhydride, nadic anhydride, phthalic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, 3-hydroxyphthalic anhydride, trimellitic anhydride, 3-(3-trimethoxysilyl)propyl)-3,4-dihydrofuran-2,5-dione, 4,5,6,7-tetrafluoroisobenzofuran-1,3-dione, and 4-ethynylphthalic anhydride; dicarbonate diester compounds such as di-tert-butyl dicarbonate and diallyl dicarbonate; chlorocarbonyl compounds such as acryloyl chloride, methacryloyl chloride, and nicotinic acid chloride; aniline, 2-aminophenol, 3-aminophenol, 4 ... monoamine compounds such as 5-aminosalicylic acid, 5-aminosalicylic acid, 6-aminosalicylic acid, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-aminobenzoic acid, cyclohexylamine, n-butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, n-heptylamine, and n-octylamine; monoisocyanate compounds such as isocyanates having an unsaturated bond, such as ethyl isocyanate, phenyl isocyanate, naphthyl isocyanate, 2-acryloyloxyethyl isocyanate, and 2-methacryloyloxyethyl isocyanate; and isothiocyanate compounds such as ethyl isothiocyanate and allyl isothiocyanate.
末端封止剤の使用割合は、使用するジアミン成分の合計100モル部に対して、0.01~20モル部が好ましく、0.01~10モル部がより好ましい。 The proportion of end-capping agent used is preferably 0.01 to 20 mol parts, more preferably 0.01 to 10 mol parts, per 100 mol parts of the total diamine components used.
<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤は、重合体(A)及び必要に応じて重合体(B)を含有する。本発明の液晶配向剤は、重合体(A)、重合体(B)に加えて、その他の重合体を含有していてもよい。その他の重合体の具体例を挙げると、ポリシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレア、ポリウレタン、ポリオルガノシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(イソブチレン-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(ビニルエーテル-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる重合体等が挙げられる。
<Liquid crystal alignment agent>
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains a polymer (A) and, if necessary, a polymer (B). The liquid crystal aligning agent of the present invention may contain other polymers in addition to the polymer (A) and the polymer (B). Specific examples of other polymers include polysiloxanes, polyesters, polyamides, polyureas, polyurethanes, polyorganosiloxanes, cellulose derivatives, polyacetals, polystyrene derivatives, poly(styrene-maleic anhydride) copolymers, poly(isobutylene-maleic anhydride) copolymers, poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymers, poly(styrene-phenylmaleimide) derivatives, and polymers selected from the group consisting of poly(meth)acrylates.
ポリ(スチレン-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、SMA1000、2000、3000(Cray Valley社製)、GSM301(岐阜セラツク製造所社製)等が挙げられ、ポリ(イソブチレン-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、イソバン-600(クラレ社製)が挙げられ、ポリ(ビニルエーテル-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、Gantrez AN-139(メチルビニルエーテル無水マレイン酸樹脂、アシュランド社製)が挙げられる。その他の重合体は、一種を単独で使用してもよく、また二種以上を組み合わせて使用してもよい。その他の重合体の含有割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100質量部に対して、90質量部以下が好ましく、10~90質量部がより好ましく、20~80質量部が更に好ましい。Specific examples of poly(styrene-maleic anhydride) copolymers include SMA1000, 2000, and 3000 (manufactured by Cray Valley) and GSM301 (manufactured by Gifu Ceramics Manufacturing Co., Ltd.). A specific example of poly(isobutylene-maleic anhydride) copolymers is ISOBAN-600 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.). A specific example of poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymers is Gantrez AN-139 (methyl vinyl ether maleic anhydride resin, manufactured by Ashland). These other polymers may be used alone or in combination. The content of these other polymers is preferably 90 parts by weight or less, more preferably 10 to 90 parts by weight, and even more preferably 20 to 80 parts by weight, per 100 parts by weight of the total polymers contained in the liquid crystal alignment agent.
液晶配向剤は、液晶配向膜を作製するために用いられるものであり、均一な薄膜を形成させるという観点から、塗布液の形態をとる。本発明の液晶配向剤においても上記した重合体成分と、有機溶媒とを含有する塗布液であることが好ましい。その際、液晶配向剤中の重合体の濃度は、形成させようとする塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができる。均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から、1質量%以上が好ましく、溶液の保存安定性の点からは、10質量%以下が好ましい。特に好ましい重合体の濃度は、2~8質量%である。 Liquid crystal aligning agents are used to prepare liquid crystal alignment films, and are in the form of a coating liquid from the viewpoint of forming a uniform thin film. The liquid crystal aligning agent of the present invention is also preferably a coating liquid containing the above-mentioned polymer component and an organic solvent. In this case, the polymer concentration in the liquid crystal aligning agent can be adjusted appropriately depending on the thickness of the coating film to be formed. From the viewpoint of forming a uniform, defect-free coating film, a concentration of 1% by mass or more is preferred, and from the viewpoint of the storage stability of the solution, a concentration of 10% by mass or less is preferred. A particularly preferred polymer concentration is 2 to 8% by mass.
液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例としては、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-ジメチルラクトアミド、N,N-ジメチルプロピオンアミド、テトラメチル尿素、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、3-メトキシ-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、N-(n-プロピル)-2-ピロリドン、N-イソプロピル-2-ピロリドン、N-(n-ブチル)-2-ピロリドン、N-(tert-ブチル)-2-ピロリドン、N-(n-ペンチル)-2-ピロリドン、N-メトキシプロピル-2-ピロリドン、N-エトキシエチル-2-ピロリドン、N-メトキシブチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン(これらを総称して「良溶媒」ともいう)が挙げられる。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-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又はγ-ブチロラクトンが好ましい。良溶媒の含有量は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~80質量%であることが特に好ましい。The organic solvent contained in the liquid crystal alignment agent is not particularly limited as long as it dissolves the polymer components uniformly. Specific examples include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethyllactamide, N,N-dimethylpropionamide, tetramethylurea, N,N-diethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, tetramethylurea, N,N-diethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, methyl ethyl ketone ... Examples of good solvents include panamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, N-(n-propyl)-2-pyrrolidone, N-isopropyl-2-pyrrolidone, N-(n-butyl)-2-pyrrolidone, N-(tert-butyl)-2-pyrrolidone, N-(n-pentyl)-2-pyrrolidone, N-methoxypropyl-2-pyrrolidone, N-ethoxyethyl-2-pyrrolidone, N-methoxybutyl-2-pyrrolidone, and N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (collectively referred to as "good solvents"). Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, and γ-butyrolactone are preferred. The content of the good solvent is preferably 20 to 99% by mass, more preferably 20 to 90% by mass, and particularly preferably 30 to 80% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent.
また、液晶配向剤に含有される有機溶媒は、上記溶媒に加えて液晶配向剤を塗布する際の塗布性や塗膜の表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう。)を併用した混合溶媒の使用が好ましい。貧溶媒の含有量は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の1~80質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が特に好ましい。貧溶媒の種類及び含有量は、液晶配向剤の塗布装置、塗布条件、塗布環境等に応じて適宜選択される。 The organic solvent contained in the liquid crystal aligning agent is preferably a mixed solvent that combines the above-mentioned solvent with a solvent (also called a poor solvent) that improves the coatability and surface smoothness of the coating film when applying the liquid crystal aligning agent. The content of the poor solvent is preferably 1 to 80% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent, more preferably 10 to 80% by mass, and particularly preferably 20 to 70% by mass. The type and content of the poor solvent are selected appropriately depending on the application device, application conditions, application environment, etc. of the liquid crystal aligning agent.
上記貧溶媒の具体例を下記するが、これらに限定されない。
ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソブチルカルビノール(2,6-ジメチル-4-ヘプタノール)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、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、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、3-エトキシブチルアセタート、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(2-ブトキシエトキシ)-2-プロパノール、2-(2-ブトキシエトキシ)-1-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールジアセテート、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ジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、プロピレングリコールジアセテート、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、酢酸シクロヘキシル、酢酸4-メチル-2-ペンチル、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エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、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、乳酸n-ブチル、乳酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)等を挙げることができる。
Specific examples of the poor solvent are listed below, but the poor solvent is not limited to these.
Diisopropyl ether, diisobutyl ether, diisobutyl carbinol (2,6-dimethyl-4-heptanol), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, 1,2-butoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 3-ethoxybutyl acetate, 1-methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, propylene carbonate, ethylene carbonate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisoamyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, 1-(2-butoxyethoxy)-2-propanol, 2-(2-butoxyethoxy)- 1-propanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol diacetate, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate, diethylene glycol Examples of suitable esters include glycerol acetate, propylene glycol diacetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexyl acetate, 4-methyl-2-pentyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, n-butyl lactate, isoamyl lactate, diethylene glycol monoethyl ether, and diisobutyl ketone (2,6-dimethyl-4-heptanone).
貧溶媒としては、なかでも、ジイソブチルカルビノール、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ジアセテート、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メチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、又はジイソブチルケトンが好ましい。 Among the poor solvents, diisobutyl carbinol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol diacetate, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, or diisobutyl ketone are preferred.
良溶媒と貧溶媒との好ましい溶媒の組み合わせとしては、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールジアセテート、N,N-ジメチルラクトアミドとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチル、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとジエチレングリコールモノプロピルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチルとジエチレングリコールモノプロピルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、N-エチル-2-ピロリドンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールモノエチルエーテルとブチルセロソルブアセテート、N-メチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールモノメチルエーテルとブチルセロソルブアセテート、N,N-ジメチルラクトアミドとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとN-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、γ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジイソブチルケトン、γ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールジアセテート、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソプロピルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルカルビノール、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールジエチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルケトン、N-エチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジイソブチルケトン、N-エチル-2-ピロリドンとN,N-ジメチルラクトアミドとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、γ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタートとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタートとプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと酢酸4-メチル-2-ペンチルとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと酢酸シクロヘキシルとジアセトンアルコールシクロヘキサノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロペンタノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとシクロヘキサノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル等を挙げることができる。 Preferred solvent combinations of good and poor solvents include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol diacetate, N,N-dimethyl lactamide and diisobutyl ketone, and N-methyl-2-pyrrolidone. N-ethyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate, dipropylene glycol monomethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate and diethylene glycol monopropyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate and diethylene glycol monopropyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether acetate, N-ethyl-2-pyrrolidone and dipropylene glycol dimethyl ether, N,N-dimethyl lactamide and ethylene glycol monobutyl ether, N,N-dimethyl lactamide and propylene glycol diacetate, N-ethyl-2-pyrrolidone and diethylene glycol diethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and diethylene glycol monoethyl ether and butyl cellosolve acetate, N-methyl-2-pyrrolidone and diethylene glycol monomethyl ether and butyl cellosolve acetate, N,N-dimethyl lactamide and diethylene glycol diethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and gamma -butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and diethylene glycol diethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and diisobutyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and dipropylene glycol monomethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and dipropylene glycol monomethyl ether N-ethyl-2-pentanone and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and propylene glycol diacetate, N-ethyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and dipropylene glycol dimethyl ether, γ-butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and diisobutyl ketone, γ-butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and propylene glycol diacetate, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether and diisobutyl ketone N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether, and diisopropyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether, and diisobutylcarbinol, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and dipropylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol dimethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, diethylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol diacetate; N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and diisobutyl ketone; N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and diisobutyl ketone; N-ethyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethyl lactamide, and diisobutyl ketone; N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether acetate; butyl ether acetate and dipropylene glycol dimethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol monobutyl ether acetate and propylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-methyl-2-pentyl acetate and ethylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, cyclohexyl acetate, diacetone alcohol, cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether, cyclopentanone and propylene glycol monomethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether, and the like.
本発明の液晶配向剤は、重合体成分及び有機溶媒以外の成分(以下、添加剤成分ともいう。)を追加的に含有してもよい。このような添加剤成分としては、液晶配向膜と基板との密着性や液晶配向膜とシール剤との密着性を高めるための密着助剤、液晶配向膜の強度を高めるための化合物(以下、架橋性化合物ともいう。)、イミド化を促進するための化合物、液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための誘電体や導電物質等が挙げられる。The liquid crystal aligning agent of the present invention may additionally contain components (hereinafter also referred to as additive components) other than the polymer component and the organic solvent. Such additive components include adhesion aids for improving adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate or between the liquid crystal alignment film and the sealant, compounds for increasing the strength of the liquid crystal alignment film (hereinafter also referred to as cross-linking compounds), compounds for promoting imidization, and dielectrics or conductive substances for adjusting the dielectric constant or electrical resistance of the liquid crystal alignment film.
上記架橋性化合物としては、AC残像に対して良好な耐性を発現し、膜強度の改善が高い観点から、オキシラニル基、オキセタニル基、保護イソシアネート基、保護イソチオシアネート基、オキサゾリン環構造を含む基、メルドラム酸構造を含む基、シクロカーボネート基、及び下記式(d)で表される基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物、又は下記式(e)で表される化合物が挙げられる。 The crosslinkable compound may be a compound having at least one group selected from the group consisting of an oxiranyl group, an oxetanyl group, a protected isocyanate group, a protected isothiocyanate group, a group containing an oxazoline ring structure, a group containing a Meldrum's acid structure, a cyclocarbonate group, and a group represented by the following formula (d), or a compound represented by the following formula (e), from the viewpoint of exhibiting good resistance to AC image retention and significantly improving film strength.
オキシラニル基を有する化合物の具体例としては、日本特開平10-338880号公報の[0037]に記載の化合物や、WO2017/170483号公報に記載のトリアジン環を骨格にもつ化合物等の、2個以上のオキシラニル基を有する化合物が挙げられる。これらのうち、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、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、下記式(r-1)~(r-3)で表される化合物等の窒素原子を含有する化合物であってもよい。Specific examples of compounds containing an oxiranyl group include compounds containing two or more oxiranyl groups, such as the compound described in paragraph [0037] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-338880 and compounds having a triazine ring skeleton described in WO 2017/170483. Among these, compounds containing nitrogen atoms, such as N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylylenediamine, 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-p-phenylenediamine, and compounds represented by the following formulas (r-1) to (r-3), may also be used.
オキセタニル基を有する化合物の具体例としては、WO2011/132751号公報の[0170]~[0175]に記載の2個以上のオキセタニル基を有する化合物等が挙げられる。 Specific examples of compounds having an oxetanyl group include compounds having two or more oxetanyl groups, such as those described in [0170] to [0175] of WO 2011/132751.
保護イソシアネート基を有する化合物の具体例としては、日本特開2014-224978号公報の[0046]~[0047]に記載の2個以上の保護イソシアネート基を有する化合物、WO2015/141598号公報の[0119]~[0120]に記載の3個以上の保護イソシアネート基を有する化合物等が挙げられ、下記式(bi-1)~(bi-3)で表される化合物であってもよい。 Specific examples of compounds having a protected isocyanate group include compounds having two or more protected isocyanate groups described in [0046] to [0047] of JP 2014-224978 A, and compounds having three or more protected isocyanate groups described in [0119] to [0120] of WO 2015/141598 A, and may also be compounds represented by the following formulas (bi-1) to (bi-3).
保護イソチオシアネート基を有する化合物の具体例としては、日本特開2016-200798号公報に記載の、2個以上の保護イソチオシアネート基を有する化合物が挙げられる。
オキサゾリン環構造を含む基を有する化合物の具体例としては、日本特開2007-286597号公報の[0115]に記載の、2個以上のオキサゾリン環構造を含む化合物が挙げられる。
Specific examples of compounds having a protected isothiocyanate group include compounds having two or more protected isothiocyanate groups described in JP 2016-200798 A.
Specific examples of compounds having a group containing an oxazoline ring structure include compounds containing two or more oxazoline ring structures described in [0115] of JP-A No. 2007-286597.
メルドラム酸構造を含む基を有する化合物の具体例としては、WO2012/091088号公報に記載の、メルドラム酸構造を2個以上有する化合物が挙げられる。
シクロカーボネート基を有する化合物の具体例としては、WO2011/155577号公報に記載の化合物が挙げられる。
上記式(d)で表される基のR2、R3の炭素数1~3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。
Specific examples of compounds having a group containing a Meldrum's acid structure include compounds having two or more Meldrum's acid structures described in WO2012/091088.
Specific examples of the compound having a cyclocarbonate group include the compounds described in WO2011/155577.
Examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms for R 2 and R 3 in the group represented by the above formula (d) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group.
上記式(d)で表される基を有する化合物の具体例としては、WO2015/072554号公報や、日本特開2016-118753号公報の[0058]に記載の、上記式(d)で表される基を2個以上有する化合物、日本特開2016-200798号公報に記載の化合物等が挙げられ、下記式(hd-1)~(hd-8)で表される化合物であってもよい。 Specific examples of compounds having a group represented by formula (d) include compounds having two or more groups represented by formula (d) described in WO 2015/072554 and [0058] of JP 2016-118753, and compounds described in JP 2016-200798, and may also be compounds represented by the following formulas (hd-1) to (hd-8).
上記式(e)のAにおける芳香環を有する(m+n)価の有機基としては、炭素数6~30の(m+n)価の芳香族炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が直接又は連結基を介して結合した(m+n)価の有機基、芳香族複素環を有する(m+n)価の基が挙げられる。上記芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼン、ナフタレン等が挙げられる。芳香族複素環としては、上記窒素原子含有複素環で例示した構造の内、ピリジン環に代表される芳香族複素環が挙げられる。上記連結基としては、炭素数1~10のアルキレン基、-NR-(Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基)、又は上記アルキレン基から水素原子を一つ除いた基、2価又は3価のシクロヘキサン環等が挙げられる。尚、上記アルキレン基の任意の水素原子は、炭素数1~6のアルキル基、フッ素原子又はトリフルオロメチル基等の有機基で置換されてもよい。上記式(e)のR、R’における炭素数1~5のアルキル基としては、上記式(1)におけるR1~R4で例示したアルキル基の具体例が挙げられる。 Examples of the (m+n)-valent organic group having an aromatic ring for A in formula (e) include an (m+n)-valent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, an (m+n)-valent organic group to which an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms is bonded directly or via a linking group, and an (m+n)-valent group having an aromatic heterocycle. Examples of the aromatic hydrocarbon group include benzene and naphthalene. Examples of the aromatic heterocycle include aromatic heterocycles such as pyridine rings, which are among the structures exemplified for the nitrogen-containing heterocycle. Examples of the linking group include alkylene groups having 1 to 10 carbon atoms, -NR- (R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), groups obtained by removing one hydrogen atom from the alkylene groups, and divalent or trivalent cyclohexane rings. Any hydrogen atom in the alkylene group may be substituted with an organic group such as an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms for R and R' in the above formula (e) include the alkyl groups exemplified as R 1 to R 4 in the above formula (1).
上記式(e)の具体例としては、WO2010/074269号公報に記載の化合物、下記式(e-1)~(e-10)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
上記例示の化合物は架橋性化合物の一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、WO2015/060357号公報の53頁[0105]~55頁[0116]に開示されているもの等が挙げられる。また、架橋性化合物は、2種類以上組み合わせてもよい。
本発明の液晶配向剤における、架橋性化合物の含有量は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して、0.5~20質量部であることが好ましく、架橋反応が進行し、かつAC残像に対して良好な耐性を発現する観点から、より好ましくは1~15質量部である。
The above-mentioned compounds are examples of crosslinkable compounds, and the crosslinkable compounds are not limited thereto. For example, the compounds disclosed on pages 53 [0105] to 55 [0116] of WO2015/060357 may be used. Two or more crosslinkable compounds may be used in combination.
The content of the crosslinkable compound in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 0.5 to 20 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal aligning agent, and more preferably 1 to 15 parts by mass from the viewpoint of proceeding with the crosslinking reaction and exhibiting good resistance to AC afterimages.
上記密着助剤としては、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、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラン、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-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、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。
シランカップリング剤を使用する場合は、AC残像に対して良好な耐性を発現する観点から、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、0.1~20質量部であることがより好ましい。
Examples of the adhesion aid include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and 3-glycidyltriethoxysilane. Examples of silane coupling agents include silane coupling agents such as hydroxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, tris-(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and 3-isocyanatepropyltriethoxysilane.
When a silane coupling agent is used, from the viewpoint of exhibiting good resistance to AC afterimages, the amount is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal alignment agent.
上記イミド化促進するための化合物としては、塩基性の部位(例:第一級アミノ基、脂肪族ヘテロ環(例:ピロリジン骨格)、芳香族ヘテロ環(例:イミダゾール環、インドール環)、又はグアニジノ基等)を有する化合物(但し、上記架橋性化合物及び密着助剤は除く。)、又は、焼成時に上記塩基性の部位が発生する化合物が好ましい。より好ましくは、焼成時に上記塩基性の部位が発生する化合物であり、具体例を挙げると、下記式(B-1)~(B-17)で表される化合物が挙げられる。イミド化促進するための化合物の含有量は、重合体(A)が有するアミック酸、又はアミック酸エステル部位1モルに対して、好ましくは2モル以下、より好ましくは1モル以下、更に好ましくは0.5モル以下が良好である。The imidization-promoting compound is preferably a compound having a basic moiety (e.g., a primary amino group, an aliphatic heterocycle (e.g., a pyrrolidine skeleton), an aromatic heterocycle (e.g., an imidazole ring, an indole ring), or a guanidino group, etc.) (excluding the crosslinkable compounds and adhesion aids described above), or a compound that generates the basic moiety upon baking. More preferred are compounds that generate the basic moiety upon baking, and specific examples include the compounds represented by the following formulas (B-1) to (B-17). The content of the imidization-promoting compound is preferably 2 moles or less, more preferably 1 mole or less, and even more preferably 0.5 moles or less, per mole of amic acid or amic acid ester moiety in polymer (A).
本発明の液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性等を考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1~10質量%の範囲である。
特に好ましい固形分濃度の範囲は、基板に液晶配向剤を塗布する際に用いる方法によって異なる。後述の工程(1)で記載されているように、基板に液晶配向剤を塗布する方法としては、例えば、ロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等が挙げられる。ロールコーター法を用いる場合には、固形分濃度が4~10質量%の範囲であることが特に好ましい。スピンコート法を用いる場合には、固形分濃度が1.5~4.5質量%の範囲であることが特に好ましい。印刷法による場合には、固形分濃度を3~9質量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12~50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1~5質量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3~15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。重合体組成物を調製する際の温度は、好ましくは10~50℃であり、より好ましくは20~30℃である。
The solid content concentration in the liquid crystal aligning agent of the present invention (the ratio of the total mass of the components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total mass of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc., and is preferably in the range of 1 to 10 mass%.
The particularly preferred range of solid content concentration varies depending on the method used when applying the liquid crystal aligning agent to the substrate. As described in step (1) below, examples of methods for applying the liquid crystal aligning agent to the substrate include a roll coater method, a spin coater method, a printing method, and an inkjet method. When using a roll coater method, a solid content concentration in the range of 4 to 10 mass% is particularly preferred. When using a spin coater method, a solid content concentration in the range of 1.5 to 4.5 mass% is particularly preferred. When using a printing method, a solid content concentration in the range of 3 to 9 mass% is particularly preferred, thereby resulting in a solution viscosity in the range of 12 to 50 mPa·s. When using an inkjet method, a solid content concentration in the range of 1 to 5 mass% is particularly preferred, thereby resulting in a solution viscosity in the range of 3 to 15 mPa·s. The temperature when preparing the polymer composition is preferably 10 to 50°C, more preferably 20 to 30°C.
<液晶配向膜>
本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤から得られる。本発明の液晶配向膜は、水平配向型若しくは垂直配向型(VA型)の液晶配向膜に用いることができるが、中でもIPS駆動方式又はFFS駆動方式等の水平配向型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜である。また、光配向処理法用の液晶配向膜により好ましく用いられる。その他、種々の技術用途に有効に適用することができ、例えば上記用途以外の液晶配向膜(位相差フィルム用の液晶配向膜、走査アンテナや液晶アレイアンテナ用の液晶配向膜又は透過散乱型の液晶調光素子用の液晶配向膜)、或いは、その他の用途、例えば、保護膜(例:カラーフィルタ用の保護膜)、スペーサー膜、層間絶縁膜、反射防止膜、配線被覆膜、帯電防止フィルム、電動機絶縁膜(フレキシブルディスプレイのゲート絶縁膜)等にも適用できる。
<Liquid crystal alignment film>
The liquid crystal alignment film of the present invention is obtained from the liquid crystal aligning agent. The liquid crystal alignment film of the present invention can be used for horizontal alignment type or vertical alignment type (VA type) liquid crystal alignment films, and is particularly suitable for horizontal alignment type liquid crystal display elements such as IPS drive system or FFS drive system. It is also preferably used as a liquid crystal alignment film for a photo-alignment treatment method. It can also be effectively applied to various other technical applications, such as liquid crystal alignment films other than those mentioned above (liquid crystal alignment films for retardation films, liquid crystal alignment films for scanning antennas or liquid crystal array antennas, or liquid crystal alignment films for transmissive/scattering liquid crystal dimming elements), or other applications such as protective films (e.g., protective films for color filters), spacer films, interlayer insulating films, antireflection films, wiring covering films, antistatic films, and motor insulating films (gate insulating films for flexible displays).
本発明の液晶配向膜は、例えば、以下の工程(1)~(3)、好ましくは、工程(1)~(4)を含む方法により製造することができる。
<工程(1):液晶配向剤を基板上に塗布する工程>
パターニングされた透明導電膜が設けられている基板の一面に、本発明の液晶配向剤を、例えば、ロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等の適宜の塗布方法により塗布する。ここで基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板とともに、アクリル基板、ポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることもできる。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、この場合の電極にはアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。また、IPS駆動方式又はFFS駆動方式の液晶表示素子を製造する場合には、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板と、電極が設けられていない対向基板とを用いる。
液晶配向剤を基板に塗布し、成膜する方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット法、又はスプレー法等が挙げられる。なかでも、インクジェット法により塗布し、成膜する方法が好適に使用できる。
The liquid crystal alignment film of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (1) to (3), preferably steps (1) to (4).
<Step (1): Step of applying liquid crystal alignment agent onto substrate>
The liquid crystal aligning agent of the present invention is applied to one side of a substrate having a patterned transparent conductive film by an appropriate application method, such as a roll coater method, a spin coat method, a printing method, or an inkjet method. The substrate is not particularly limited as long as it is highly transparent, and plastic substrates such as acrylic substrates and polycarbonate substrates can be used in addition to glass substrates and silicon nitride substrates. In addition, in a reflective liquid crystal display element, an opaque material such as a silicon wafer can be used for only one substrate, and in this case, a light-reflecting material such as aluminum can also be used for the electrode. Furthermore, when manufacturing an IPS or FFS drive liquid crystal display element, a substrate having an electrode made of a comb-shaped patterned transparent conductive film or metal film and an opposing substrate having no electrode are used.
Examples of a method for applying the liquid crystal aligning agent to a substrate and forming a film include screen printing, offset printing, flexographic printing, an inkjet method, and a spray method. Among these, the method for applying the agent by the inkjet method and forming a film is preferably used.
<工程(2):塗布した液晶配向剤を焼成する工程>
工程(2)は、基板上に塗布した液晶配向剤を焼成し、膜を形成する工程である。液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン又はIR(赤外線)型オーブン等の加熱手段により、溶媒を蒸発させたり、ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルの熱イミド化を行ったりすることができる。本発明の液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができ、複数回行ってもよい。焼成温度としては、例えば40~180℃で行うことができる。プロセスを短縮する観点で、40~150℃で行ってもよい。焼成時間としては特に限定されないが、1~10分、好ましくは1~5分が挙げられる。ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルの熱イミド化を行う場合には、上記焼成工程の後、例えば150~300℃、好ましくは150~250℃の温度範囲で焼成する工程を行うことができる。焼成時間としては特に限定されないが、5~40分、好ましくは、5~30分の焼成時間が挙げられる。
焼成後の膜状物は、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5~300nmが好ましく、10~200nmがより好ましい。
<Step (2): Step of baking the applied liquid crystal alignment agent>
Step (2) is a step of baking the liquid crystal aligning agent applied to the substrate to form a film. After applying the liquid crystal aligning agent to the substrate, the solvent can be evaporated or the polyamic acid or polyamic acid ester can be thermally imidized using a heating means such as a hot plate, a heat circulation oven, or an IR (infrared) oven. The drying and baking steps after applying the liquid crystal aligning agent of the present invention can be performed at any temperature and for any time, and may be performed multiple times. The baking temperature can be, for example, 40 to 180°C. To shorten the process, the baking can be performed at 40 to 150°C. The baking time is not particularly limited, but is 1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes. When thermally imidizing the polyamic acid or polyamic acid ester, a baking step can be performed after the baking step, for example, at a temperature range of 150 to 300°C, preferably 150 to 250°C. The baking time is not particularly limited, but is 5 to 40 minutes, preferably 5 to 30 minutes.
If the film-like substance after baking is too thin, the reliability of the liquid crystal display device may be reduced, so the thickness is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 200 nm.
<工程(3):工程(2)で得られた膜に配向処理する工程>
工程(3)は、必要に応じて工程(2)で得られた膜に配向処理する工程である。即ち、IPS駆動方式又はFFS駆動方式等の水平配向型の液晶表示素子では、該塗膜に対し配向能付与処理を行う。一方、VA方式又はPSAモード等の垂直配向型の液晶表示素子では、形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対し配向能付与処理を施してもよい。液晶配向膜の配向処理方法としては、ラビング処理法、光配向処理法が挙げられ、光配向処理法がより好適である。光配向処理法としては、上記膜状物の表面に、一定方向に偏向された放射線を照射し、場合により、好ましくは、150~250℃の温度で加熱処理を行い、液晶配向性(液晶配向能ともいう)を付与する方法が挙げられる。放射線としては、100~800nmの波長を有する紫外線又は可視光線を用いることができる。なかでも、好ましくは100~400nm、より好ましくは、200~400nmの波長を有する紫外線である。
<Step (3): Step of subjecting the film obtained in step (2) to alignment treatment>
Step (3) is a step of optionally performing an alignment treatment on the film obtained in step (2). That is, in horizontal alignment-type liquid crystal display devices such as IPS drive systems or FFS drive systems, the coating film is subjected to an alignment ability imparting treatment. On the other hand, in vertical alignment-type liquid crystal display devices such as VA mode or PSA mode, the formed coating film can be used as a liquid crystal alignment film as is, but the coating film may also be subjected to an alignment ability imparting treatment. Alignment treatment methods for liquid crystal alignment films include rubbing treatment and photo-alignment treatment, with photo-alignment treatment being more preferred. Photo-alignment treatment methods include irradiating the surface of the film-like material with radiation polarized in a certain direction, and optionally performing a heat treatment at a temperature preferably between 150 and 250°C to impart liquid crystal alignment (also referred to as liquid crystal alignment ability). The radiation can be ultraviolet light or visible light having a wavelength of 100 to 800 nm. Among these, ultraviolet light having a wavelength of 100 to 400 nm is preferred, and more preferably between 200 and 400 nm.
上記放射線の照射量は、1~10,000mJ/cm2が好ましく、100~5,000mJ/cm2がより好ましく、100~1,500mJ/cm2が更に好ましく、100~1,000mJ/cm2が特に好ましく、100~400mJ/cm2がより一層好ましい。従来、液晶配向剤を使用した場合には、配向処理における光照射量は、100~5,000mJ/cm2であるが、本発明の液晶配向剤においては、配向処理における光照射量を低減させても、液晶配向膜面内での液晶配向性のバラツキ(不均一性)が抑制された液晶配向膜を得ることができる。
また、放射線を照射する場合、液晶配向性を改善するために、上記膜状物を有する基板を、50~250℃で加熱しながら照射してもよい。このようにして作製した上記液晶配向膜は、液晶分子を一定の方向に安定して配向させることができる。
更に、上記の方法で、偏光された放射線を照射した液晶配向膜に、水や溶媒を用いて、接触処理するか、放射線を照射した液晶配向膜を加熱処理することもできる。
The radiation dose is preferably 1 to 10,000 mJ/cm 2 , more preferably 100 to 5,000 mJ/cm 2 , even more preferably 100 to 1,500 mJ/cm 2 , particularly preferably 100 to 1,000 mJ/cm 2 , and even more preferably 100 to 400 mJ/cm 2. Conventionally, when a liquid crystal aligning agent is used, the light irradiation dose in the alignment treatment is 100 to 5,000 mJ/cm 2 , but with the liquid crystal aligning agent of the present invention, even if the light irradiation dose in the alignment treatment is reduced, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film in which the variation (non-uniformity) of the liquid crystal alignment property within the liquid crystal alignment film plane is suppressed.
In addition, when irradiating with radiation, in order to improve the liquid crystal alignment, the substrate having the film-like material may be irradiated while being heated at 50 to 250° C. The liquid crystal alignment film thus produced can stably align liquid crystal molecules in a certain direction.
Furthermore, the liquid crystal alignment film irradiated with polarized radiation by the above method can be contact-treated with water or a solvent, or the liquid crystal alignment film irradiated with radiation can be heat-treated.
上記接触処理に使用する溶媒としては、放射線の照射によって膜状物から生成した分解物を溶解する溶媒であれば、特に限定されるものではない。具体例としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、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エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル等が挙げられる。なかでも、汎用性や溶媒の安全性の点から、水、2-プロパンール、1-メトキシ-2-プロパノール又は乳酸エチルが好ましい。より好ましいのは、水、1-メトキシ-2-プロパノール又は乳酸エチルである。溶媒は、1種類でも、2種類以上組み合わせてもよい。The solvent used in the contact treatment is not particularly limited, as long as it dissolves the decomposition products produced from the film-like material by irradiation. Specific examples include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, methyl lactate, diacetone alcohol, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, propyl acetate, butyl acetate, and cyclohexyl acetate. Among these, water, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol, or ethyl lactate are preferred from the standpoint of versatility and solvent safety. Water, 1-methoxy-2-propanol, or ethyl lactate are more preferred. The solvent may be used alone or in combination of two or more types.
<工程(4):工程(3)で配向処理された膜に対して50~300℃の加熱処理を行う工程>
上記の放射線を照射した塗膜に対して加熱処理を行ってもよい。かかる加熱処理の温度は、50~300℃が好ましく、120~250℃がより好ましい。加熱処理の時間としては、それぞれ1~30分とすることが好ましい。
<Step (4): Step of Heating the Film Aligned in Step (3) at 50 to 300° C.>
The coating film irradiated with the radiation may be subjected to a heat treatment. The temperature for such heat treatment is preferably 50 to 300° C., more preferably 120 to 250° C. The time for the heat treatment is preferably 1 to 30 minutes.
<液晶表示素子>
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向膜を具備するもので、下記するようにして製造される。上記のようにして得られる液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置する。具体的には以下の2つの方法が挙げられる。
第一の方法は、先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置する。次いで、2枚の基板の周辺部同士を、シール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶組成物を、注入孔を通じて充填して膜面に接触した後、注入孔を封止する。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element of the present invention is equipped with the liquid crystal alignment film of the present invention and is manufactured as follows. Two substrates each having the liquid crystal alignment film formed thereon obtained as described above are prepared, and a liquid crystal is disposed between the two substrates arranged opposite each other. Specifically, the following two methods can be mentioned.
In the first method, two substrates are placed opposite each other with a gap (cell gap) between them so that their liquid crystal alignment films face each other, and then the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealant. A liquid crystal composition is filled into the cell gap defined by the substrate surfaces and the sealant through an injection hole so that the liquid crystal composition comes into contact with the film surface, and the injection hole is then sealed.
第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、更に液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶組成物を滴下する。その後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせて液晶組成物を基板の全面に押し広げて膜面に接触させる。次いで、基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化する。
上記のいずれの方法による場合でも、更に、用いた液晶組成物が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
The second method is called the ODF (One Drop Fill) method. For example, a UV-curable sealant is applied to a predetermined location on one of two substrates on which a liquid crystal alignment film has been formed, and a liquid crystal composition is then dropped onto several predetermined locations on the liquid crystal alignment film surface. The other substrate is then attached so that the liquid crystal alignment film faces the other substrate, and the liquid crystal composition is spread over the entire surface of the substrate and brought into contact with the film surface. Next, the entire surface of the substrate is irradiated with UV light to cure the sealant.
In any of the above methods, it is further preferable to heat the liquid crystal composition used to a temperature at which it assumes an isotropic phase, and then slowly cool it to room temperature to remove flow alignment that occurs during liquid crystal filling.
なお、塗膜に対してラビング処理を行った場合には、2枚の基板は、各塗膜におけるラビング方向が互いに所定の角度、例えば、直交又は逆平行となるように対向配置される。
シール剤としては、例えば、硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂等を用いることができる。液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましい。
上記液晶組成物としては、特に制限はなく、少なくとも一種の液晶化合物(液晶分子)を含む組成物であって、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を用いることができる。なお、以下では、誘電率異方性が正の液晶組成物を、ポジ型液晶ともいい、誘電異方性が負の液晶組成物を、ネガ型液晶ともいう。
液晶組成物としては、ネマチック相を呈する液晶組成物、スメクチック相を呈する液晶組成物及びコレステリック相を呈する液晶組成物を挙げることができ、その中でもネマチック相を呈する液晶組成物が好ましい。
上記液晶組成物は、フッ素原子、ヒドロキシ基、アミノ基、フッ素原子含有基(例えば、トリフルオロメチル基)、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、イソチオシアネート基、複素環、シクロアルカン、シクロアルケン、ステロイド骨格、ベンゼン環、又はナフタレン環を有する液晶化合物を含んでもよく、分子内に液晶性を発現する剛直な部位(メソゲン骨格)を2つ以上有する化合物(例えば、剛直な二つのビフェニル構造、又はターフェニル構造がアルキル基で連結されたバイメソゲン化合物)を含んでもよい。
上記液晶組成物は、液晶配向性を向上させる観点から、添加物をさらに添加してもよい。このような添加物は、重合性基を有する化合物などの光重合性モノマー;光学活性な化合物(例:メルク(株)社製のS-811など);酸化防止剤;紫外線吸収剤;色素;消泡剤;重合開始剤;又は重合禁止剤などが挙げられる。
ポジ型液晶としては、メルク社製のZLI-2293、ZLI-4792、MLC-2003、MLC-2041、MLC-3019、又はMLC-7081などが挙げられる。
ネガ型液晶としては、例えばメルク社製のMLC-6608、MLC-6609、MLC-6610、又はMLC-7026-100などが挙げられる。
また、重合性基を有する化合物を含有する液晶として、メルク社製のMLC-3023が挙げられる。
そして、必要に応じて液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。
When the coating films are subjected to rubbing treatment, the two substrates are arranged opposite each other so that the rubbing directions of the coating films are at a predetermined angle, for example, perpendicular or antiparallel to each other.
The sealing agent may be, for example, an epoxy resin containing a hardener and aluminum oxide spheres as spacers. The liquid crystal may be a nematic liquid crystal or a smectic liquid crystal, with a nematic liquid crystal being preferred.
The liquid crystal composition is not particularly limited, and any liquid crystal composition containing at least one liquid crystal compound (liquid crystal molecule) and having positive or negative dielectric anisotropy can be used. Note that, hereinafter, a liquid crystal composition having positive dielectric anisotropy is also referred to as a positive liquid crystal, and a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy is also referred to as a negative liquid crystal.
Examples of the liquid crystal composition include a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase, a liquid crystal composition exhibiting a smectic phase, and a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase, and among these, a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase is preferred.
The liquid crystal composition may contain a liquid crystal compound having a fluorine atom, a hydroxy group, an amino group, a fluorine atom-containing group (e.g., a trifluoromethyl group), a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, an isothiocyanate group, a heterocycle, a cycloalkane, a cycloalkene, a steroid skeleton, a benzene ring, or a naphthalene ring, or may contain a compound having two or more rigid moieties (mesogenic skeletons) that exhibit liquid crystallinity within the molecule (e.g., a bimesogenic compound in which two rigid biphenyl structures or terphenyl structures are linked by an alkyl group).
The liquid crystal composition may further contain additives from the viewpoint of improving the liquid crystal alignment property, such as photopolymerizable monomers such as compounds having a polymerizable group, optically active compounds (e.g., S-811 manufactured by Merck Ltd.), antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, antifoaming agents, polymerization initiators, or polymerization inhibitors.
Examples of the positive liquid crystal include ZLI-2293, ZLI-4792, MLC-2003, MLC-2041, MLC-3019, and MLC-7081 manufactured by Merck.
Examples of negative liquid crystals include MLC-6608, MLC-6609, MLC-6610, and MLC-7026-100 manufactured by Merck.
Furthermore, an example of a liquid crystal containing a compound having a polymerizable group is MLC-3023 manufactured by Merck.
A liquid crystal display element can be obtained by attaching a polarizing plate to the outer surface of the liquid crystal cell as needed. Examples of the polarizing plate to be attached to the outer surface of the liquid crystal cell include a polarizing film called an "H film" made by stretching and aligning polyvinyl alcohol and absorbing iodine, sandwiched between cellulose acetate protective films, and a polarizing plate made of the H film itself.
IPS方式(モード)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(モード)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。
An IPS substrate, which is a comb-tooth electrode substrate used in the IPS system (mode), has a base material, a plurality of linear electrodes formed on the base material and arranged in a comb-tooth pattern, and a liquid crystal alignment film formed on the base material so as to cover the linear electrodes.
The FFS substrate, which is a comb-tooth electrode substrate used in the FFS method (mode), has a base material, a surface electrode formed on the base material, an insulating film formed on the surface electrode, a plurality of linear electrodes formed on the insulating film and arranged in a comb-tooth shape, and a liquid crystal alignment film formed on the insulating film so as to cover the linear electrodes.
図1は、本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備するIPSモードの横電界液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
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上に形成された液晶配向膜4aとを有している。液晶配向膜2cは、本発明の液晶配向膜である。液晶配向膜4cも同様に本発明の液晶配向膜である。
図1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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an IPS mode in-plane switching liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention.
In the IPS LCD element 1 illustrated in Fig. 1, liquid crystal 3 is sandwiched between a comb-shaped electrode substrate 2 having a liquid crystal alignment film 2c and a counter substrate 4 having a liquid crystal alignment film 4a. The comb-shaped electrode substrate 2 has a base material 2a, a plurality of linear electrodes 2b formed on the base material 2a and arranged in a comb-like pattern, and a liquid crystal alignment film 2c formed on the base material 2a so as to cover the linear electrodes 2b. 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 2c is a liquid crystal alignment film of the present invention. The liquid crystal alignment film 4c is also a liquid crystal alignment film of the present invention.
In the IPS LCD element 1 shown in FIG. 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 force lines L.
図2は、本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜を具備するFFSモードの横電界液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
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2hは、本発明の液晶配向膜である。液晶配向膜4aも同様に本発明の液晶配向膜である。
図2の横電界液晶表示素子1においては、面電極2e及び線状電極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及び線状電極2g間で電界が発生する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an FFS mode in-plane switching liquid crystal display device having a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention.
In the IPS LCD element 1 illustrated in Figure 2, liquid crystal 3 is sandwiched between a comb-shaped electrode substrate 2 having a liquid crystal alignment film 2h and a counter substrate 4 having a liquid crystal alignment film 4a. The comb-shaped electrode substrate 2 has a base material 2d, a surface electrode 2e formed on the base material 2d, an insulating film 2f formed on the surface electrode 2e, a plurality of linear electrodes 2g formed on the insulating film 2f and arranged in a comb-like pattern, and a liquid crystal alignment film 2h formed on the insulating film 2f so as to cover the linear electrodes 2g. 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 2h is a liquid crystal alignment film of the present invention. The liquid crystal alignment film 4a is also a liquid crystal alignment film of the present invention.
In the IPS LCD element 1 shown in FIG. 2, when a voltage is applied to the surface electrodes 2e and the linear electrodes 2g, an electric field is generated between the surface electrodes 2e and the linear electrodes 2g as indicated by electric force lines L.
以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下における化合物の略号及び各特性の測定方法は、次のとおりである。The present invention will be explained in more detail below with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. The abbreviations for the compounds and the methods for measuring their properties are as follows:
Boc:tert-ブトキシカルボニル基
Fmoc:、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基
(特定ジアミン)
(その他のジアミン)
(テトラカルボン酸二無水物)
(添加剤)
(溶媒)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
(solvent)
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone BCS: Ethylene glycol monobutyl ether
(分子量の測定)
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(KD-803,KD-805)(昭和電工社製)を用いて、以下の条件で分子量を測定した。
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・H2O)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)。
(Measurement of molecular weight)
The molecular weight was measured under the following conditions using a room temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (GPC-101) (manufactured by Showa Denko K.K.) and columns (KD-803, KD-805) (manufactured by Showa Denko K.K.).
Column temperature: 50°C
Eluent: N,N-dimethylformamide (additives: lithium bromide monohydrate (LiBr·H 2 O) 30 mmol/L (liter), phosphoric acid anhydrous crystal (o-phosphoric acid) 30 mmol/L, tetrahydrofuran (THF) 10 mL/L)
Flow rate: 1.0 ml/min. Standard samples for preparing a calibration curve: TSK standard polyethylene oxide (molecular weight: approximately 900,000, 150,000, 100,000, and 30,000) (manufactured by Tosoh Corporation) and polyethylene glycol (molecular weight: approximately 12,000, 4,000, and 1,000) (manufactured by Polymer Laboratory Co., Ltd.).
(粘度の測定)
E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE-1(1°34’、R24)を用いて、温度25℃で測定した。
(Viscosity Measurement)
Measurement was carried out at 25°C using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) with a sample volume of 1.1 mL and a cone rotor TE-1 (1°34', R24).
<重合体の合成>
(合成例1)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-1(1.02g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(93.9g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-1)の溶液(粘度:401mPa・s)を得た。このポリアミック酸の数平均分子量(Mn)は12,939、重量平均分子量(Mw)は38,921であった。
<Synthesis of Polymer>
(Synthesis Example 1)
A1 (0.811 g, 7.50 mmol), WA-1 (1.02 g, 7.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (93.9 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-1) with a solids concentration of 12% by mass (viscosity: 401 mPa s). The number average molecular weight (Mn) of this polyamic acid was 12,939, and the weight average molecular weight (Mw) was 38,921.
(合成例2)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-1(2.04g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(95.5g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-2)の溶液(粘度:373mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,813、Mwは37,191であった。
(Synthesis Example 2)
WA-1 (2.04 g, 15.0 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (95.5 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-2) (viscosity: 373 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 11,813 and the Mw was 37,191.
(合成例3)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-2(0.946g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.46g、28.8mmol)及びNMP(93.9g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-3)の溶液(粘度:399mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,191、Mwは38,811であった。
(Synthesis Example 3)
A1 (0.811 g, 7.50 mmol), WA-2 (0.946 g, 7.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.46 g, 28.8 mmol), and NMP (93.9 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40°C for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-3) with a solids concentration of 12% by mass (viscosity: 399 mPa s). The Mn of this polyamic acid was 12,191 and the Mw was 38,811.
(合成例4)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-2(1.89g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.46g、28.8mmol)及びNMP(94.9g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-4)の溶液(粘度:369mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,304、Mwは37,191であった。
(Synthesis Example 4)
WA-2 (1.89 g, 15.0 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.46 g, 28.8 mmol), and NMP (94.9 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-4) (viscosity: 369 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 11,304 and the Mw was 37,191.
(合成例5)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-3(1.04g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(94.1g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-5)の溶液(粘度:372mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,492、Mwは40,113であった。
(Synthesis Example 5)
A1 (0.811 g, 7.50 mmol), WA-3 (1.04 g, 7.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (94.1 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40°C for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-5) with a solids concentration of 12% by mass (viscosity: 372 mPa s). The Mn of this polyamic acid was 12,492 and the Mw was 40,113.
(合成例6)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-3(2.07g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(95.7g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-6)の溶液(粘度:385mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは13,012、Mwは40,200であった。
(Synthesis Example 6)
WA-3 (2.07 g, 15.0 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (95.7 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-6) (viscosity: 385 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 13,012 and the Mw was 40,200.
(合成例7)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.811g、7.50mmol)、WA-4(1.26g、7.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(95.7g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-7)の溶液(粘度:370mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,028、Mwは37,190であった。
(Synthesis Example 7)
A1 (0.811 g, 7.50 mmol), WA-4 (1.26 g, 7.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (95.7 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40°C for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-7) (viscosity: 370 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 11,028 and the Mw was 37,190.
(合成例8)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-4(2.52g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(99.0g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-8)の溶液(粘度:360mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは10,221、Mwは36,821であった。
(Synthesis Example 8)
WA-4 (2.52 g, 15.0 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (99.0 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-8) (viscosity: 360 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 10,221 and the Mw was 36,821.
(合成例9)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.487g、4.50mmol)、WA-1(0.613g、4.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.42g、28.7mmol)及びNMP(102g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-9)の溶液(粘度:409mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは13,001、Mwは40,012であった。
(Synthesis Example 9)
A1 (0.487 g, 4.50 mmol), WA-1 (0.613 g, 4.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), A3 (1.92 g, 6.00 mmol), B1 (6.42 g, 28.7 mmol), and NMP (102 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-9) with a solids concentration of 12% by mass (viscosity: 409 mPa s). The Mn of this polyamic acid was 13,001 and the Mw was 40,012.
(合成例10)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-1(1.23g、9.00mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.46g、28.8mmol)及びNMP(104g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-10)の溶液(粘度:415mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,948、Mwは40,889であった。
(Synthesis Example 10)
WA-1 (1.23 g, 9.00 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), A3 (1.92 g, 6.00 mmol), B1 (6.46 g, 28.8 mmol), and NMP (104 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40°C for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-10) (viscosity: 415 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 12,948 and the Mw was 40,889.
(合成例11)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.487g、4.50mmol)、WA-3(0.622g、4.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.42g、28.7mmol)及びNMP(102g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-11)の溶液(粘度:419mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,978、Mwは41,048であった。
(Synthesis Example 11)
A1 (0.487 g, 4.50 mmol), WA-3 (0.622 g, 4.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), A3 (1.92 g, 6.00 mmol), B1 (6.42 g, 28.7 mmol), and NMP (102 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-11) with a solids concentration of 12% by mass (viscosity: 419 mPa s). The Mn of this polyamic acid was 12,978 and the Mw was 41,048.
(合成例12)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-3(1.24g、9.00mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.42g、28.7mmol)及びNMP(103g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-12)の溶液(粘度:401mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,992、Mwは39,171であった。
(Synthesis Example 12)
WA-3 (1.24 g, 9.00 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), A3 (1.92 g, 6.00 mmol), B1 (6.42 g, 28.7 mmol), and NMP (103 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-12) (viscosity: 401 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 11,992 and the Mw was 39,171.
(合成例13)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(0.487g、4.50mmol)、WA-4(0.757g、4.50mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(103g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-13)の溶液(粘度:398mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは12,091、Mwは42,039であった。
(Synthesis Example 13)
A1 (0.487 g, 4.50 mmol), WA-4 (0.757 g, 4.50 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), A3 (1.92 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (103 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-13) with a solids concentration of 12% by mass (viscosity: 398 mPa s). The Mn of this polyamic acid was 12,091 and the Mw was 42,039.
(合成例14)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、WA-4(1.51g、9.00mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、A3(1.92g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(103g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、固形分濃度12質量%のポリアミック酸(A-14)の溶液(粘度:366mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは10,208、Mwは35,029であった。
(Synthesis Example 14)
WA-4 (1.51 g, 9.00 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), A3 (1.92 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (103 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40°C for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-14) (viscosity: 366 mPa s) with a solids concentration of 12% by mass. The Mn of this polyamic acid was 10,208 and the Mw was 35,029.
(合成例15)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A6(4.78g、24.0mmol)、A1(0.649g、6.00mmol)、B2(5.59g、28.5mmol)及びNMP(99.2g)を加えて、室温で5時間撹拌することで、固形分濃度10質量%のポリアミック酸(A-15)の溶液(粘度:200mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは14,101、Mwは43,911であった。
(Synthesis Example 15)
A6 (4.78 g, 24.0 mmol), A1 (0.649 g, 6.00 mmol), B2 (5.59 g, 28.5 mmol), and NMP (99.2 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-15) (viscosity: 200 mPa s) with a solids concentration of 10% by mass. The polyamic acid had an Mn of 14,101 and an Mw of 43,911.
(合成例16)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A5(5.37g、18.0mmol)、A1(1.30g、12.0mmol)、B2(5.41g、27.6mmol)及びNMP(68.5g)を加えて、室温で5時間撹拌することで、固形分濃度15質量%のポリアミック酸(A-16)の溶液(粘度:751mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは11,038、Mwは37,102であった。
(Synthesis Example 16)
A5 (5.37 g, 18.0 mmol), A1 (1.30 g, 12.0 mmol), B2 (5.41 g, 27.6 mmol), and NMP (68.5 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-16) (viscosity: 751 mPa s) with a solids concentration of 15% by mass. The polyamic acid had an Mn of 11,038 and an Mw of 37,102.
(合成例17)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A5(7.16g、24.0mmol)、A7(1.19g、6.00mmol)、B2(5.41g、27.6mmol)及びNMP(78.0g)を加えて、室温で5時間撹拌することで、固形分濃度15質量%のポリアミック酸(A-17)の溶液(粘度:761mPa・s)を得た。このポリアミック酸のMnは10,951、Mwは38,322であった。
(Synthesis Example 17)
A5 (7.16 g, 24.0 mmol), A7 (1.19 g, 6.00 mmol), B2 (5.41 g, 27.6 mmol), and NMP (78.0 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-17) (viscosity: 761 mPa s) with a solids concentration of 15% by mass. The Mn of this polyamic acid was 10,951 and the Mw was 38,322.
(合成例18(比較))
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、A1(1.62g、15.0mmol)、A2(2.20g、9.00mmol)、A4(2.39g、6.00mmol)、B1(6.39g、28.5mmol)及びNMP(92.4g)を加えて、40℃で20時間撹拌することで、ポリアミック酸(RA-1)の溶液を得た。
(Synthesis Example 18 (Comparative))
A1 (1.62 g, 15.0 mmol), A2 (2.20 g, 9.00 mmol), A4 (2.39 g, 6.00 mmol), B1 (6.39 g, 28.5 mmol), and NMP (92.4 g) were added to a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and the mixture was stirred at 40° C. for 20 hours to obtain a solution of polyamic acid (RA-1).
<液晶配向剤の調製>
(実施例1)
合成例1で得られたポリアミック酸(A-1)溶液(6.67g)に、NMP(9.33g)、BCS(4.00g)、及びAD-2(0.112g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-1)を得た。
<Preparation of Liquid Crystal Alignment Agent>
Example 1
To the polyamic acid (A-1) solution (6.67 g) obtained in Synthesis Example 1, NMP (9.33 g), BCS (4.00 g), and AD-2 (0.112 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-1).
(実施例2~14)
使用するポリアミック酸の溶液を(A-2)~(A-14)の溶液とした以外は、実施例1と同様に操作することで、液晶配向剤(V-2)~(V-14)を得た。
(Examples 2 to 14)
Except that the solution of polyamic acid used was the solution of (A-2) to (A-14), the same operation as in Example 1 was carried out to obtain liquid crystal alignment agents (V-2) to (V-14).
(実施例15)
合成例9で得られたポリアミック酸(A-9)溶液(5.30g)に、合成例15で得られたポリアミック酸(A-15)溶液(9.54g)、NMP(3.78g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-15)を得た。
Example 15
To the polyamic acid (A-9) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 9, the polyamic acid (A-15) solution (9.54 g) obtained in Synthesis Example 15, NMP (3.78 g), BCS (9.00 g), a 10 mass % NMP diluted solution of AD-1 (0.800 g), and a 1 mass % NMP diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-15).
(実施例16)
合成例10で得られたポリアミック酸(A-10)溶液(5.30g)に、合成例15で得られたポリアミック酸(A-15)溶液(9.54g)、NMP(3.78g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-16)を得た。
Example 16
To the polyamic acid (A-10) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 10, the polyamic acid (A-15) solution (9.54 g) obtained in Synthesis Example 15, NMP (3.78 g), BCS (9.00 g), a 10 mass % NMP diluted solution of AD-1 (0.800 g), and a 1 mass % NMP diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-16).
(実施例17)
合成例9で得られたポリアミック酸(A-9)溶液(5.30g)に、合成例16で得られたポリアミック酸(A-16)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-17)を得た。
(Example 17)
To the polyamic acid (A-9) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 9, the polyamic acid (A-16) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 16, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), a 10 mass % NMP diluted solution of AD-1 (0.800 g), and a 1 mass % NMP diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-17).
(実施例18)
合成例9で得られたポリアミック酸(A-9)溶液(5.30g)に、合成例17で得られたポリアミック酸(A-17)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-18)を得た。
(Example 18)
To the polyamic acid (A-9) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 9, the polyamic acid (A-17) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 17, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), a 10 mass % NMP diluted solution of AD-1 (0.800 g), and a 1 mass % NMP diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-18).
(実施例19)
合成例10で得られたポリアミック酸(A-10)溶液(5.30g)に、合成例16で得られたポリアミック酸(A-16)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-19)を得た。
Example 19
To the polyamic acid (A-10) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 10, the polyamic acid (A-16) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 16, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), a 10 mass % NMP diluted solution of AD-1 (0.800 g), and a 1 mass % NMP diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-19).
(実施例20)
合成例10で得られたポリアミック酸(A-10)溶液(5.30g)に、合成例17で得られたポリアミック酸(A-17)溶液(6.36g)、NMP(6.96g)、BCS(9.00g)、AD-1のNMP10質量%希釈溶液(0.800g)及びAD-3のNMP1質量%希釈溶液(1.59g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(V-20)を得た。
(Example 20)
To the polyamic acid (A-10) solution (5.30 g) obtained in Synthesis Example 10, the polyamic acid (A-17) solution (6.36 g) obtained in Synthesis Example 17, NMP (6.96 g), BCS (9.00 g), a 10 mass % NMP diluted solution of AD-1 (0.800 g), and a 1 mass % NMP diluted solution of AD-3 (1.59 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (V-20).
(比較例1)
合成例18で得られたポリアミック酸(RA-1)溶液(6.67g)に、NMP(9.33g)及びBCS(4.00g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(RV-1)を得た。
(Comparative Example 1)
NMP (9.33 g) and BCS (4.00 g) were added to the polyamic acid (RA-1) solution (6.67 g) obtained in Synthesis Example 18, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (RV-1).
(比較例2)
合成例18で得られたポリアミック酸(RA-1)溶液(6.67g)に、NMP(9.33g)、BCS(4.00g)、及びAD-2(0.112g)を加え、室温で2時間撹拌して、液晶配向剤(RV-2)を得た。
(Comparative Example 2)
NMP (9.33 g), BCS (4.00 g), and AD-2 (0.112 g) were added to the polyamic acid (RA-1) solution (6.67 g) obtained in Synthesis Example 18, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (RV-2).
上記で得られた液晶配向剤を用いて以下に示す手順でFFS駆動液晶セルを作製し、各種評価を行った。
<FFS駆動液晶セルの構成>
FFSモード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製した。
始めに、電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×50mmの長方形で、厚みが0.7mmのガラス基板である。基板上には第1層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたITO電極が形成されている。第1層目の対向電極の上には第2層目として、CVD(化学蒸着)法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は300nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてITO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第1画素及び第2画素の2つの画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mm、横5mmある。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により電気的に絶縁されている。
Using the liquid crystal alignment agent obtained above, an FFS drive liquid crystal cell was produced according to the following procedure, and various evaluations were carried out.
<Configuration of FFS Drive Liquid Crystal Cell>
A liquid crystal cell having the structure of an FFS mode liquid crystal display element was fabricated.
First, a substrate with electrodes was prepared. The substrate was a rectangular glass substrate measuring 30 mm x 50 mm and 0.7 mm thick. A solid-patterned ITO electrode, which constituted the counter electrode as the first layer, was formed on the substrate. A SiN (silicon nitride) film deposited by CVD (chemical vapor deposition) was formed on the first counter electrode as the second layer. The second SiN film had a thickness of 300 nm and functioned as an interlayer insulating film. A comb-shaped pixel electrode, formed by patterning an ITO film as the third layer, was placed on the second SiN film, forming two pixels, the first and second pixels. Each pixel measured 10 mm long and 5 mm wide. The first counter electrode and the third pixel electrode were electrically insulated by the action of the second SiN film.
第3層目の画素電極は、中央部分が内角160°で屈曲した幅3μmの電極要素が6μmの間隔を開けて平行になるように複数配列された櫛歯形状を有しており、1つの画素は、複数の電極要素の屈曲部を結ぶ線を境に第1領域と第2領域を有している。
次に、上記で得られた液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板(第1のガラス基板)と裏面にITO膜が成膜されている高さ4μmの柱状スペーサーを有するガラス基板(第2のガラス基板)に、スピンコート法にて塗布した。80℃のホットプレート上で2分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線をそれぞれの表に示す照射量分を照射して配向処理を施し、液晶配向膜付き基板を得た。なお、上記電極付き基板に形成する液晶配向膜は、画素屈曲部の内角を等分する方向と液晶の配向方向とが直交するように配向処理し、第2のガラス基板に形成する液晶配向膜は、液晶セルを作製した時に第1のガラス基板上の液晶の配向方向と第2のガラス基板上の液晶の配向方向とが一致するように配向処理する。上記2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤(三井化学社製 XN-1500T)を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合う配向方向が0°になるようにして張り合わせた。その後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC-3019(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、FFS駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、一晩放置してから評価に使用した。
The pixel electrode in the third layer has a comb-like shape in which multiple electrode elements, each 3 μm wide and bent at an interior angle of 160° in the center, are arranged in parallel at intervals of 6 μm, and each pixel has a first region and a second region separated by a line connecting the bent portions of the multiple electrode elements.
Next, the liquid crystal alignment agent obtained above was filtered through a filter with a pore size of 1.0 μm, and then spin-coated onto the prepared electrode-attached substrate (first glass substrate) and a glass substrate (second glass substrate) having a 4 μm-high columnar spacer and an ITO film formed on the backside. After drying for 2 minutes on a hot plate at 80 ° C, it was baked for 30 minutes in a hot air circulating oven at 230 ° C to form a coating film with a thickness of 100 nm. The coating surface was subjected to an alignment treatment by irradiating the ultraviolet light with a wavelength of 254 nm, linearly polarized with an extinction ratio of 26:1 through a polarizer, at the dose shown in each table, to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. The liquid crystal alignment film formed on the electrode-attached substrate was aligned so that the direction dividing the interior angle of the pixel bends was perpendicular to the alignment direction of the liquid crystal. The liquid crystal alignment film formed on the second glass substrate was aligned so that the alignment direction of the liquid crystal on the first glass substrate would coincide with the alignment direction of the liquid crystal on the second glass substrate when the liquid crystal cell was fabricated. The two substrates were combined into a pair, and a sealant (Mitsui Chemicals, Inc., XN-1500T) was printed on one substrate. The other substrate was then attached so that the alignment direction of the liquid crystal alignment film faces was 0°. The sealant was then cured to prepare an empty cell. Liquid crystal MLC-3019 (Merck) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain an FFS-driven liquid crystal cell. The resulting liquid crystal cell was then heated at 120°C for 1 hour and left overnight before being used for evaluation.
<コントラストの面内均一性の評価>
AXOMETRICS社製AxoStepを用いて液晶セルのツイスト角のばらつきの評価を行った。上記で作製した液晶セルを測定ステージに設置し、電圧無印加の状態で、画素面内のCircular Retardanceの分布を測定して標準偏差σの3倍である3σを算出した。面内均一性は、この3σの値が小さいほど良好であると言える。評価基準として、上記3σ値が、1.00未満の場合を「優良」、1.00以上で1.15以下の場合を「良好」、1.15より大きい場合を「不良」とした。
上記実施例及び比較例の各液晶配向剤を使用する液晶表示素子に関して実施した評価結果を表3に示す。
<Evaluation of in-plane contrast uniformity>
The variation in the twist angle of the liquid crystal cell was evaluated using an AxoStep manufactured by AXOMETRICS. The liquid crystal cell prepared as described above was placed on a measurement stage, and the distribution of circular retardance within the pixel plane was measured with no voltage applied, and 3σ, which is three times the standard deviation σ, was calculated. The smaller the 3σ value, the better the in-plane uniformity. As evaluation criteria, a 3σ value of less than 1.00 was rated as "excellent," a value of 1.00 to 1.15 was rated as "good," and a value of more than 1.15 was rated as "poor."
Table 3 shows the results of evaluations carried out on the liquid crystal display devices using the liquid crystal alignment agents of the above Examples and Comparative Examples.
<液晶配向の安定性の評価>
上記で作製したFFS駆動液晶セルに対し、60℃の恒温環境下、周波数60Hz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。上記の処理を行った液晶セルに関して、電圧無印加状態における、画素の第1領域の液晶の配向方向と第2領域の液晶の配向方向とのずれを角度として算出した。具体的には、偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に液晶セルを設置し、バックライトを点灯させ、画素の第1領域の透過光強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、次に画素の第2領域の透過光強度が最も小さくなるように液晶セルを回転させたときに要する回転角度を求めた。液晶配向の安定性は、この回転角度の値が小さいほど良好であると言える。評価基準として、0.10以下の場合を「優良」、0.10より大きく0.30以下の場合を「良」、0.30より大きい場合を「不良」とした。
上記実施例及び比較例の各液晶配向剤を使用する液晶表示素子に関して実施した評価結果を表3に示す。
<Evaluation of Liquid Crystal Alignment Stability>
An AC voltage of ±5 V at a frequency of 60 Hz was applied to the FFS-driven liquid crystal cell prepared above for 120 hours at a constant temperature of 60°C. The pixel electrode and counter electrode of the liquid crystal cell were then shorted and left at room temperature for one day. For the liquid crystal cell subjected to the above treatment, the deviation between the alignment direction of the liquid crystal in the first region of the pixel and the alignment direction of the liquid crystal in the second region was calculated as an angle when no voltage was applied. Specifically, the liquid crystal cell was placed between two polarizing plates arranged so that their polarization axes were perpendicular to each other. A backlight was turned on, and the alignment angle of the liquid crystal cell was adjusted to minimize the transmitted light intensity in the first region of the pixel. The rotation angle required to rotate the liquid crystal cell to minimize the transmitted light intensity in the second region of the pixel was then calculated. The smaller the rotation angle, the better the liquid crystal alignment stability. The evaluation criteria were: 0.10 or less was "excellent," 0.10 to 0.30 was "good," and 0.30 or more was "poor."
Table 3 shows the results of evaluations carried out on the liquid crystal display devices using the liquid crystal alignment agents of the above Examples and Comparative Examples.
上記の表3からわかるように、特定ジアミンWA-1~WA-4を用いた液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、特定ジアミンを含まないジアミン成分で構成される液晶配向剤から得られる液晶配向膜に比べて、光照射量の広い範囲で、高い面内均一性や高い液晶配向の安定性の少なくともいずれかの特性を示した。 As can be seen from Table 3 above, liquid crystal alignment films obtained from liquid crystal alignment agents using specific diamines WA-1 to WA-4 exhibited at least one of the following characteristics over a wide range of light exposure doses: high in-plane uniformity and high liquid crystal alignment stability, compared to liquid crystal alignment films obtained from liquid crystal alignment agents composed of diamine components that do not contain specific diamines.
本発明の液晶配向剤を用いることにより、IPS駆動方式、FFS駆動方式の液晶表示素子において、長期交流駆動により生じる残像が抑制された液晶配向膜を得ることができる。そのため、高い表示品位が求められる液晶表示素子における利用が期待できる。そして、これらの素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイ、光の透過と遮断を制御する調光窓、光シャッター等においても有用である。 By using the liquid crystal aligning agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film in which image retention caused by long-term AC driving is suppressed in IPS-driven and FFS-driven liquid crystal display elements. Therefore, it is expected to be used in liquid crystal display elements that require high display quality. These elements are also useful in liquid crystal displays for display purposes, dimming windows that control the transmission and blocking of light, optical shutters, etc.
なお、2021年2月16日に出願された日本特許出願2021-022830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。 The entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2021-022830, filed on February 16, 2021, are hereby incorporated by reference as part of the disclosure of the specification of the present invention.
1: 横電界液晶表示素子、2: 櫛歯電極基板、2a: 基材、2b: 線状電極、2c: 液晶配向膜、2d: 基材、2e: 面電極、2f: 絶縁膜、2g: 線状電極、2h: 液晶配向膜、3: 液晶、4: 対向基板、4a: 液晶配向膜、4b: 基材、L: 電気力線1: In-plane switching liquid crystal display element, 2: Comb electrode substrate, 2a: Base material, 2b: Linear electrode, 2c: Liquid crystal alignment film, 2d: Base material, 2e: Planar electrode, 2f: Insulating film, 2g: Linear electrode, 2h: Liquid crystal alignment film, 3: Liquid crystal, 4: Counter substrate, 4a: Liquid crystal alignment film, 4b: Base material, L: Electric field lines
Claims (20)
R及びZは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表す。Y1は下記式(H)で表される2価の有機基を表す。)
R and Z each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group. Y represents a divalent organic group represented by the following formula (H):
工程(1):請求項1~13のいずれか一項に記載の液晶配向剤を基板上に塗布する工程
工程(2):塗布した液晶配向剤を焼成する工程
工程(3):工程(2)で得られた膜に、必要に応じて、配向処理する工程 A method for producing a liquid crystal alignment film for a liquid crystal display element, comprising the following steps (1) to (3):
Step (1): A step of applying the liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 13 onto a substrate; Step (2): A step of baking the applied liquid crystal aligning agent; Step (3): A step of performing an alignment treatment on the film obtained in Step (2) as needed.
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