JP2016095488A - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal display device, polymer, and compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、重合体及び化合物に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, a liquid crystal display element, a polymer, and a compound.
従来、液晶表示素子としては、電極構造や使用する液晶分子の物性、製造工程等が異なる種々の駆動方式のものが開発されており、例えばTN(Twisted Nematic)型やSTN(Super Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型、IPS型(In-Plane Switching)、FFS(fringe field switching)型等の各種液晶表示素子が知られている。これら液晶表示素子は、液晶分子を配向させるための液晶配向膜を有する。 Conventionally, as a liquid crystal display element, various drive systems having different electrode structures, properties of liquid crystal molecules to be used, manufacturing processes, and the like have been developed. For example, a TN (Twisted Nematic) type and an STN (Super Twisted Nematic) type have been developed. Various liquid crystal display elements such as VA (Vertical Alignment), IPS (In-Plane Switching), and FFS (fringe field switching) are known. These liquid crystal display elements have a liquid crystal alignment film for aligning liquid crystal molecules.
近年、液晶表示素子の表示性能の更なる向上を図るべく、種々の液晶配向剤が提案されている。例えば、残像(画像の焼き付き)の低減を目的として、イミド基以外に窒素原子を有するポリイミド又はその前駆体を含む液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献1や特許文献2参照)。 In recent years, various liquid crystal aligning agents have been proposed in order to further improve the display performance of liquid crystal display elements. For example, for the purpose of reducing afterimage (image burn-in), it has been proposed to form a liquid crystal alignment film using a liquid crystal aligning agent containing a polyimide having a nitrogen atom in addition to an imide group or a precursor thereof (for example, (See Patent Document 1 and Patent Document 2).
特許文献1には、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物と、アミド結合を有するジアミンを含むジアミンとを反応させて得られるポリアミック酸、及びテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるポリアミック酸のイミド化重合体、とを液晶配向剤に含有させること、及び液晶配向剤中におけるイミド化重合体の有するイミド環の数の割合を特定範囲とすることが提案されている。特許文献1では、こうした液晶配向剤を用いることにより電圧保持性能及び残像特性の改善を図るようにしている。 Patent Document 1 discloses a polyamic acid obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride containing 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride with a diamine containing a diamine having an amide bond, and An imidized polymer of polyamic acid obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine, and a liquid crystal aligning agent, and the number of imide rings of the imidized polymer in the liquid crystal aligning agent It has been proposed that the ratio be in a specific range. In Patent Document 1, such a liquid crystal aligning agent is used to improve voltage holding performance and afterimage characteristics.
また、特許文献2には、第三級ブトキシカルボニル基(t−BOC基)で保護されたアミノ基が1級アミノ基に対してオルト位に導入された芳香族ジアミンを用い、このジアミンを用いて得られるポリアミック酸やポリイミドを液晶配向剤に含有させることが提案されている。この技術によると、膜形成時の加熱によりt−BOC基が脱保護されてアミノ基が生成され、生成したアミノ基の分子内反応又は分子間反応(架橋反応)により複素環を形成させることで残留DC電圧の蓄積の低減を図ることが記載されている。 In Patent Document 2, an aromatic diamine in which an amino group protected with a tertiary butoxycarbonyl group (t-BOC group) is introduced in the ortho position with respect to the primary amino group is used. It has been proposed that the liquid crystal aligning agent contains polyamic acid or polyimide obtained in this manner. According to this technique, the t-BOC group is deprotected by heating during film formation to generate an amino group, and a heterocycle is formed by intramolecular reaction or intermolecular reaction (crosslinking reaction) of the generated amino group. It is described to reduce the accumulation of residual DC voltage.
垂直配向型やTN型、STN型などの液晶表示素子では、直鎖構造やメソゲン骨格などの液晶配向性基を側鎖に有する重合体を用いて液晶配向膜が形成される。この場合、液晶表示素子の焼き付き(特に交流電圧による焼き付き)を改良するためには、重合体の側鎖を剛直な構造にすることが考えられるが、その一方で、重合体の側鎖を剛直な構造にすると、重合体の溶剤に対する溶解性が低下してしまう。つまり、液晶表示素子の焼き付き低減と重合体の溶解性改善とはトレードオフの関係にあり、双方の特性を両立させることは困難であった。 In a liquid crystal display element such as a vertical alignment type, a TN type, and an STN type, a liquid crystal alignment film is formed using a polymer having a liquid crystal alignment group such as a linear structure or a mesogen skeleton in a side chain. In this case, in order to improve the image sticking of the liquid crystal display element (especially, the image sticking by the alternating voltage), it is conceivable to make the side chain of the polymer rigid. On the other hand, the polymer side chain is rigid. If it is made into a simple structure, the solubility with respect to the solvent of a polymer will fall. That is, there is a trade-off between reducing the burn-in of the liquid crystal display element and improving the solubility of the polymer, and it has been difficult to achieve both characteristics.
また、大型の液晶パネルを作製する際には、液晶配向剤を基板に印刷した後、次のプレベーク工程が行われるまで一時的に保管されることで、印刷工程とプレベーク工程との間に引き置き時間が発生することがある。このとき、重合体の溶剤に対する溶解性が良好でない場合には、引き置きによって印刷ムラやピンホールが発生しやすく、結果として表示品位の低下や製品歩留まりの低下を招くおそれがある。 Also, when manufacturing a large liquid crystal panel, after the liquid crystal aligning agent is printed on the substrate, it is temporarily stored until the next pre-baking process is performed, so that it can be drawn between the printing process and the pre-baking process. Placement time may occur. At this time, if the solubility of the polymer in the solvent is not good, printing unevenness and pinholes are likely to occur due to the placement, and as a result, the display quality and the product yield may be reduced.
本発明は、重合体成分の溶剤に対する溶解性と、液晶表示素子の焼き付き低減とを両立することが可能な液晶配向剤を提供することを一つの目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning agent capable of satisfying both solubility of a polymer component in a solvent and reduction in image sticking of a liquid crystal display element.
本発明者らは上記のような従来技術の課題を達成するべく鋭意検討し、「−NH−」を保護基で保護した構造を側鎖に有する重合体を液晶配向剤に含有させることにより、上記課題を解決可能であることを見出した。具体的には、以下の液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、重合体及び化合物が提供される。 The present inventors diligently studied to achieve the above-described problems of the prior art, and by incorporating a polymer having a structure in which “—NH—” is protected with a protecting group in the side chain into the liquid crystal aligning agent, It has been found that the above problems can be solved. Specifically, the following liquid crystal aligning agent, liquid crystal aligning film, liquid crystal display element, polymer and compound are provided.
本発明は一つの側面において、下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)を含有する液晶配向剤を提供する。 In one aspect, the present invention provides a liquid crystal aligning agent containing a polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1).
また、別の一つの側面において、上記液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を提供する。また、上記液晶配向膜を備える液晶表示素子を提供する。 In another aspect, a liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal alignment agent is provided. Moreover, a liquid crystal display element provided with the said liquid crystal aligning film is provided.
本発明は、別の一つの側面において、上記式(1)で表される部分構造を有する重合体を提供する。また、下記式(3)で表される化合物及び下記式(4)で表される化合物を提供する。 In another aspect, the present invention provides a polymer having a partial structure represented by the above formula (1). Moreover, the compound represented by the following formula (3) and the compound represented by the following formula (4) are provided.
重合体側鎖の−NH−を保護基で保護して液晶配向剤中に含有させることにより、液晶配向剤の状態では、重合体の溶剤に対する溶解性を良好にすることができる。また、液晶配向剤を基板に塗布して製膜する際には、例えば製膜時の加熱や、酸又は塩基などによって保護基が脱離して−NH−に変換されることで、製膜後には配向性の高い構造が再生され、結果として液晶表示素子の焼き付き低減(特にAC残像の低減)を図ることができる。 By protecting —NH— of the polymer side chain with a protective group and containing it in the liquid crystal aligning agent, the solubility of the polymer in the solvent can be improved in the state of the liquid crystal aligning agent. In addition, when a liquid crystal aligning agent is applied to a substrate to form a film, for example, after the film formation, the protective group is removed by conversion to -NH- by heating at the time of film formation or by acid or base. As a result, a highly oriented structure is regenerated, and as a result, the burn-in of the liquid crystal display element can be reduced (particularly, the reduction of the afterimage).
以下に、本発明に係る液晶配向剤に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。
<重合体(P)>
本発明に係る液晶配向剤は、下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)を含有する。
<Polymer (P)>
The liquid crystal aligning agent which concerns on this invention contains the polymer (P) which has a partial structure represented by following formula (1).
上記式(1)において、A1の2価の連結基は、例えば、炭素数1〜20の2価の炭化水素基;炭化水素基のメチレン基を−O−、−S−、−CO−、−COO−、−COS−、−NRa−、又は−CO−NRa−(ただし、Raは水素原子、炭素数1〜12の1価の炭化水素基又は保護基である。)等で置き換えてなる2価の基;炭化水素基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、ヨウ素原子など)、水酸基、シアノ基等で置換してなる2価の基;−CO−、−COO−、−NRa−CO−、などが挙げられる。 In the above formula (1), the divalent linking group of A 1 is, for example, a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms; a methylene group of the hydrocarbon group is —O—, —S—, —CO—. , —COO—, —COS—, —NR a —, or —CO—NR a — (wherein R a is a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a protecting group), and the like. A divalent group formed by replacing at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom of a hydrocarbon group with a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.), a hydroxyl group, a cyano group, or the like. A divalent group consisting of: —CO—, —COO—, —NR a —CO—, and the like.
ここで、本明細書において「炭化水素基」は、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。これらのうち、「鎖状炭化水素基」は、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」は、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」は、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。「有機基」とは、炭化水素基を含む基を意味し、構造中にヘテロ原子を含んでいてもよい。 Here, in the present specification, the “hydrocarbon group” means a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. Among these, the “chain hydrocarbon group” means a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group which are composed only of a chain structure without including a cyclic structure in the main chain. However, it may be saturated or unsaturated. The “alicyclic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group that includes only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure. However, it is not necessary to be comprised only by the structure of an alicyclic hydrocarbon, The thing which has a chain structure in the part is also included. “Aromatic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure. “Organic group” means a group containing a hydrocarbon group, and the structure may contain a hetero atom.
A1における炭素数1〜20の2価の炭化水素基の具体例としては、鎖状炭化水素基として、例えばメチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、ヘプタンジイル基、オクタンジイル基、ノナンジイル基、デカンジイル基、ビニレン基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等を;脂環式炭化水素基として、例えばシクロへキシレン基等を;芳香族炭化水素基として、例えばフェニレン基、ビフェニレン基等を;それぞれ挙げることができる。 Specific examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in A 1 include a chain hydrocarbon group such as methylene group, ethylene group, propanediyl group, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group, heptanediyl. Group, octanediyl group, nonanediyl group, decandiyl group, vinylene group, propenediyl group, butenediyl group, etc .; alicyclic hydrocarbon group, eg cyclohexylene group, etc .; aromatic hydrocarbon group, eg phenylene group, Biphenylene groups and the like can be mentioned respectively.
X1は、アミノ基(−NH−)を不活性な官能基に変換しておくための官能基であれば特に限定されず、例えば熱、酸又は塩基で脱離する1価の有機基などが挙げられる。X1として好ましくは、熱により脱離する1価の有機基であり、具体例としては、例えばカルバメート系保護基、アミド系保護基、イミド系保護基、スルホンアミド系保護基などが挙げられる。これらの中で、好ましくはカルバメート系保護基であり、その具体例としては、例えばt−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル−2−ハロエチルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル−2−シアノエチルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメチルカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、2−(トリメチルシリル)エトキシカルボニル基などが挙げられる。熱による脱保護が容易である点や、製膜時の加熱によって脱離したX1に由来する化合物を気体として膜外に排出可能な点で、中でもt−ブトキシカルボニル基が好ましい。 X 1 is not particularly limited as long as it is a functional group for converting an amino group (—NH—) into an inactive functional group. For example, a monovalent organic group that is eliminated by heat, acid, or base, etc. Is mentioned. X 1 is preferably a monovalent organic group that is eliminated by heat, and specific examples thereof include carbamate protecting groups, amide protecting groups, imide protecting groups, sulfonamide protecting groups, and the like. Of these, carbamate protecting groups are preferred, and specific examples thereof include, for example, t-butoxycarbonyl group, benzyloxycarbonyl group, 1,1-dimethyl-2-haloethyloxycarbonyl group, 1,1- Examples thereof include a dimethyl-2-cyanoethyloxycarbonyl group, a 9-fluorenylmethylcarbonyl group, an allyloxycarbonyl group, and a 2- (trimethylsilyl) ethoxycarbonyl group. Among them, a t-butoxycarbonyl group is preferable in that it can be easily deprotected by heat and a compound derived from X 1 desorbed by heating during film formation can be discharged out of the film as a gas.
R1は、炭素数8以上の1価の有機基である。R1の炭素数は8以上であればよいが、液晶分子の配向性を高める観点から、10以上とすることが好ましく、12以上とすることがより好ましく、15以上とすることがさらに好ましく、17以上とすることが特に好ましい。炭素数の上限は特に制限されず、例えば100以下とすることができる。R1の構造は特に制限されるものではないが、下記式(2)で表される基を好ましい具体例として挙げることができる。
上記式(2)のR3における液晶配向性基及び光配向性基は共に、液晶分子にプレチルト角を付与可能な基である。これらのうち光配向性基は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によって発現可能な基であり、液晶配向性基は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によらずに発現可能な基である。R3の液晶配向性基として具体的には、例えば炭素数8〜20のアルキル基、炭素数8〜20のフルオロアルキル基、炭素数8〜20のアルコキシ基、炭素数17〜51のステロイド骨格を有する基、及び複数の環が直接又は連結基を介して結合してなる基などが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。
ここで、炭素数8〜20のアルキル基としては、例えばオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基などを;炭素数8〜20のフルオロアルキル基としては、例えばパーフルオロオクチル基、パーフルオロオクチルエチル基、パーフルオロデシル基、パーフルオロデシルエチル基等を;炭素数8〜20のアルコキシ基として、例えばオクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ペンタデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、ヘプタデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基、ノナデシルオキシ基、エイコシルオキシ基等を;
炭素数17〜51のステロイド骨格を有する基としては、例えばコレスタニル基、コレステリル基、ラノスタニル基等を;
Both the liquid crystal aligning group and the photo aligning group in R 3 of the above formula (2) are groups capable of imparting a pretilt angle to the liquid crystal molecules. Among these, the photo-alignment group is a group that can exhibit the property of controlling the alignment of liquid crystal molecules by light irradiation, and the liquid crystal alignment group can exhibit the property of controlling the alignment of liquid crystal molecules without light irradiation. It is a group. Specific examples of the liquid crystal alignment group for R 3 include, for example, an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 8 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 8 to 20 carbon atoms, and a steroid skeleton having 17 to 51 carbon atoms. And a group in which a plurality of rings are bonded directly or via a linking group, and the like, and these may have a substituent.
Here, examples of the alkyl group having 8 to 20 carbon atoms include octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, and eicosyl group. As the fluoroalkyl group having 8 to 20 carbon atoms, for example, a perfluorooctyl group, a perfluorooctylethyl group, a perfluorodecyl group, a perfluorodecylethyl group, and the like; as an alkoxy group having 8 to 20 carbon atoms, For example, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, dodecyloxy, tridecyloxy, tetradecyloxy, pentadecyloxy, hexadecyloxy, heptadecyloxy, octadecyloxy, nonadecyloxy, eicosyloxy Group etc .;
Examples of the group having a steroid skeleton having 17 to 51 carbon atoms include a cholestanyl group, a cholesteryl group, and a lanostannyl group;
複数の環が直接又は連結基を介して結合してなる基としては、例えば下記式(L−1)〜式(L−10)
のそれぞれで表される基などを、挙げることができる。炭素数8〜20のアルキル基、フルオロアルキル基及びアルコキシ基は直鎖状でも分岐状でもよいが、直鎖状であることが好ましい。
Examples of the group formed by bonding a plurality of rings directly or via a linking group include the following formulas (L-1) to (L-10).
And groups represented by each of the above. The alkyl group, fluoroalkyl group and alkoxy group having 8 to 20 carbon atoms may be linear or branched, but is preferably linear.
上記式(L−1)〜式(L−5)において、基「CnH2n+1−」は直鎖状であることが好ましい。上記式(L−6)〜式(L−10)において、基「CmF2m+1−」及び基「−CnH2n−」は、それぞれ直鎖状であることが好ましい。nは2〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましい。mは1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい。
液晶配向性基が有していてもよい置換基としては、例えば(メタ)アクロイルオキシ基、スチリル基、マレイミド基、ビニル基、ビニルエーテル基、アリル基、ビニリデン基等の光重合性基などが挙げられる。これらのうち、光反応性が高い点で、(メタ)アクリロキシ基、スチリル基又はマレイミド基を好ましく用いることができる。なお、「(メタ)アクリロキシ」は、「アクリロキシ」及び「メタクリロキシ」を含む意味である。
A3の2価の連結基としては、例えばカルボニル基、炭素数1〜10のアルカンジイル基、「*2−CO−Rc−COO−」(ただし、Rcは炭素数1〜10のアルカンジイル基又はシクロへキシレン基である。「*2」は窒素原子との結合手を示す。)などが挙げられる。
In the above formulas (L-1) to (L-5), the group “C n H 2n + 1 —” is preferably linear. In the above formula (L-6) to formula (L-10), the group “C m F 2m + 1 —” and the group “—C n H 2n —” are preferably each linear. n is preferably from 2 to 20, and more preferably from 3 to 15. m is preferably from 1 to 15, and more preferably from 1 to 10.
Examples of the substituent that the liquid crystal aligning group may have include a photopolymerizable group such as a (meth) acryloyloxy group, a styryl group, a maleimide group, a vinyl group, a vinyl ether group, an allyl group, and a vinylidene group. Can be mentioned. Among these, a (meth) acryloxy group, a styryl group, or a maleimide group can be preferably used in terms of high photoreactivity. Note that “(meth) acryloxy” means “acryloxy” and “methacryloxy”.
Examples of the divalent linking group for A 3 include a carbonyl group, an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms, and “* 2-CO—R c —COO—” (where R c is an alkane having 1 to 10 carbon atoms). A diyl group or a cyclohexylene group, “* 2” represents a bond to a nitrogen atom.) And the like.
R3の光配向性基は、光異性化や光二量化、光分解等によって配向規制力を発現する基であり、その具体例としては、例えばアゾ化合物又はその誘導体を基本骨格として含有するアゾ含有基、桂皮酸又はその誘導体を基本骨格として含有する桂皮酸含有基、カルコン又はその誘導体を基本骨格として含有するカルコン含有基、ベンゾフェノン又はその誘導体を基本骨格として含有するベンゾフェノン含有基、クマリン又はその誘導体を基本骨格として含有するクマリン含有基、シクロブタン又はその誘導体を基本骨格として含有するシクロブタン含有基等が挙げられる。これらのうち、光配向性が良好である点及び重合体への導入しやすさの観点から、アゾ含有基又は桂皮酸含有基であることが好ましい。 The photo-alignable group of R 3 is a group that expresses alignment regulating force by photoisomerization, photodimerization, photolysis, etc., and specific examples thereof include, for example, an azo-containing compound containing an azo compound or a derivative thereof as a basic skeleton. Group, cinnamic acid-containing group containing cinnamic acid or a derivative thereof as a basic skeleton, chalcone-containing group containing chalcone or a derivative thereof as a basic skeleton, benzophenone-containing group containing benzophenone or a derivative thereof as a basic skeleton, coumarin or a derivative thereof And a coumarin-containing group containing cyclobutane or a derivative thereof as a basic skeleton. Among these, an azo-containing group or a cinnamic acid-containing group is preferable from the viewpoint of good photoalignment and ease of introduction into the polymer.
アゾ含有基としては、アゾ基(−N=N−)を有していれば特に制限されないが、例えば下記式(y−1)で表される基などが挙げられる。
式(y−1)において、A4及びA5の2価の有機基としては、例えば、炭素数1〜20の2価の炭化水素基;炭化水素基のメチレン基を−O−、−S−、−CO−、−COO−、−COS−、−NRa−、又は−CO−NRa−(ただし、Raは水素原子、炭素数1〜12の1価の炭化水素基又は保護基である。)等で置き換えてなる2価の基;炭化水素基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、ヨウ素原子など)、水酸基、シアノ基等で置換してなる2価の基、などが挙げられる。R5の液晶配向性基については、上記式(2)のR3の液晶配向性基の説明を適用することができる。
上記式(y−1)で表される基の具体例としては、例えば下記式(y−1−1)〜式(y−1−10)のそれぞれで表される基などが挙げられる。
Specific examples of the group represented by the formula (y-1) include groups represented by the following formulas (y-1-1) to (y-1-10).
桂皮酸含有基について、その具体例としては、例えば下記式(x−1)で表される基及び下記式(x−2)で表される基などが挙げられる。
上記式(x−1)で表される基の具体例としては、例えば下記式(x−1−1)〜式(x−1−13)のそれぞれで表される基などを;上記式(x−2)で表される基の具体例としては、例えば下記式(x−2−1)〜式(x−2−2)のそれぞれで表される化合物などを;挙げることができる。またその他、特開2011−133825号公報に記載の基が挙げられる。
上記式(1)で表される部分構造は、液晶表示素子の焼き付き低減の効果が高い点で、下記式(1−1)又は式(1−2)で表される基であることが好ましい。
A2の2価の有機基については、上記式(y−1)のA4及びA5の説明の例示を適用することができ、R2の1価の有機基については、上記式(1)のR1の説明の例示を適用することができる。
上記式(1)中の「*」は、重合体の主鎖に結合する結合手であることを示す。ここで、本明細書において重合体の「主鎖」とは、重合体のうち最も長い原子の連鎖からなる「幹」の部分をいい、「側鎖」とは、重合体の「幹」から分岐した部分をいう。
For the divalent organic group of A 2 , the illustrations of A 4 and A 5 in the above formula (y-1) can be applied, and for the monovalent organic group of R 2 , the above formula (1 The illustration of the description of R 1 in FIG.
“*” In the above formula (1) indicates a bond that bonds to the main chain of the polymer. Here, in the present specification, the “main chain” of the polymer refers to a “trunk” portion composed of the longest chain of atoms in the polymer, and the “side chain” refers to the “trunk” of the polymer. The branching part.
重合体(P)の主骨格は特に制限されず、例えばポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、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−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレート等からなる骨格を挙げることができる。これらの中でも、耐熱性や機械的強度、液晶との親和性などの観点から、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体であることが好ましい。なお、(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートを含むことを意味する。 The main skeleton of the polymer (P) is not particularly limited. For example, polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly (styrene-phenylmaleimide) derivative, poly A skeleton composed of (meth) acrylate and the like can be given. Among these, at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, and polyorganosiloxane is preferable from the viewpoint of heat resistance, mechanical strength, affinity with liquid crystal, and the like. In addition, (meth) acrylate means containing an acrylate and a methacrylate.
(ポリアミック酸)
重合体(P)がポリアミック酸の場合、該ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることによって得ることができる。上記式(1)で表される部分構造(以下「特定部分構造」ともいう。)を有するポリアミック酸は、特定部分構造(ただし、式(1)中の「*」は結合手を示す。モノマーについて以下同じ。)を有するテトラカルボン酸二無水物、及び特定部分構造を有するジアミンの少なくともいずれかをモノマー組成に含む重合により得ることができる。化合物の選択の自由度が高い点で、特定部分構造を有するジアミン(以下「特定ジアミン」ともいう。)を用いることが好ましい。
(Polyamic acid)
When the polymer (P) is a polyamic acid, the polyamic acid can be obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride and a diamine. The polyamic acid having a partial structure represented by the above formula (1) (hereinafter also referred to as “specific partial structure”) has a specific partial structure (however, “*” in formula (1) represents a bond. Monomer) The same shall apply hereinafter for the tetracarboxylic dianhydride having a specific partial structure and a diamine having a specific partial structure. It is preferable to use a diamine having a specific partial structure (hereinafter also referred to as “specific diamine”) in terms of a high degree of freedom in selecting a compound.
(テトラカルボン酸二無水物)
ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えばブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
(Tetracarboxylic dianhydride)
Examples of tetracarboxylic dianhydrides used for the synthesis of polyamic acid include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic dianhydrides, aromatic tetracarboxylic dianhydrides, and the like. . Specific examples of these include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as butane tetracarboxylic dianhydride;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸2:4,6:8−二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸2:3,5:6−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3−プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)などを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物などを;それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。なお、テトラカルボン酸二無水物は、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Examples of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 1,3,3a, 4, 5,9b-Hexahydro-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a, 4,5,9b- Hexahydro-8-methyl-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 3-oxabicyclo [3.2.1] octane -2,4-dione-6-spiro-3 '-(tetrahydrofuran-2', 5'-dione), 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene- No 1,2-dicarboxylic acid Product, 3,5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornane-2: 3,5: 6-dianhydride, bicyclo [3.3.0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2: 4,6: 8-dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid 2: 3,5: 6-dianhydride, 4,9-di Oxatricyclo [5.3.1.0 2,6 ] undecane-3,5,8,10-tetraone, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2 ] Oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, ethylenediaminetetraacetic acid dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bis (anhydrotrimellitate), 1 , 3-Propylene glycol bis (am Hydrotrimellitate) etc .;
Examples of the aromatic tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride and the like; respectively, and tetracarboxylic dianhydrides described in JP 2010-97188 A can be used. In addition, tetracarboxylic dianhydride can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物としては、液晶表示素子の各種特性をより良好にできる点で、上記のうち、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−8−メチル−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。これらの好ましい化合物の使用量(2種以上使用する場合にはその合計量)は、ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の全量に対して、5モル%以上とすることが好ましく、10モル%以上とすることがより好ましく、20モル%以上とすることがより好ましい。 As tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of polyamic acid, among the above, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, in that various characteristics of the liquid crystal display element can be improved. 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) -3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1 , 3-dione, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) -8-methyl-3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 3-oxabicyclo [3.2.1] octane-2,4-dione-6-spiro-3 '-(tetrahydrofuran-2', 5'-dione), 5- (2,5-dioxotetrahydro-3 -Furanyl -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 3,5,6-tricarboxy-2-carboxynorbornane-2: 3,5: 6-dianhydride, 4,9-dioxa Tricyclo [5.3.1.0 2,6 ] undecane-3,5,8,10-tetraone, bicyclo [3.3.0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic dianhydride It is preferable to contain at least one compound selected from the group consisting of cyclopentanetetracarboxylic dianhydride and pyromellitic dianhydride. The amount of these preferred compounds used (the total amount when two or more are used) is preferably 5 mol% or more based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of polyamic acid. It is more preferable to set it as 10 mol% or more, and it is more preferable to set it as 20 mol% or more.
(ジアミン)
特定ジアミンは、上記特定部分構造を有していればその余の構造は特に制限されないが、例えば下記式(3)で表される化合物等が挙げられる。
As long as the specific diamine has the specific partial structure, the remaining structure is not particularly limited, and examples thereof include a compound represented by the following formula (3).
上記式(3)のA1、R1及びX1については上記式(1)の説明を適用することができる。特定ジアミンの具体例としては、下記式(3−1)〜式(3−19)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
なお、ポリアミック酸の合成に際し、特定ジアミンは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
The explanation of the above formula (1) can be applied to A 1 , R 1 and X 1 in the above formula (3). Specific examples of the specific diamine include compounds represented by the following formulas (3-1) to (3-19).
In addition, in the synthesis | combination of a polyamic acid, specific diamine can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
重合体(P)としてのポリアミック酸の合成に使用するジアミンは、特定ジアミンのみであってもよいが、特定ジアミン以外のその他のジアミンを併用してもよい。 Although the specific diamine may be sufficient as the diamine used for the synthesis | combination of the polyamic acid as a polymer (P), other diamines other than a specific diamine may be used together.
その他のジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサンなどが挙げられる。これらの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばm−キシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンなどを;脂環式ジアミンとして、例えば1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)などを; Examples of other diamines include aliphatic diamines, alicyclic diamines, aromatic diamines, and diaminoorganosiloxanes. Specific examples of these include aliphatic diamines such as m-xylylenediamine, 1,3-propanediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane. An alicyclic diamine such as 1,4-diaminocyclohexane, 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine);
芳香族ジアミンとして、例えばドデカノキシジアミノベンゼン、テトラデカノキシジアミノベンゼン、ペンタデカノキシジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシジアミノベンゼン、オクタデカノキシジアミノベンゼン、コレスタニルオキシジアミノベンゼン、コレステリルオキシジアミノベンゼン、ジアミノ安息香酸コレスタニル、ジアミノ安息香酸コレステリル、ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6−ビス(4−アミノフェノキシ)コレスタン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ブチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェノキシ)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキサン、N−(2,4−ジアミノフェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンズアミド、下記式(E−1)又は下記式(E−2)
で表される化合物などの配向性基含有ジアミン:
Examples of aromatic diamines include dodecanoxydiaminobenzene, tetradecanoxydiaminobenzene, pentadecanoxydiaminobenzene, hexadecanoxydiaminobenzene, octadecanoxydiaminobenzene, cholestanyloxydiaminobenzene, and cholesteryloxydiaminobenzene. Cholestanyl diaminobenzoate, cholesteryl diaminobenzoate, lanostannyl diaminobenzoate, 3,6-bis (4-aminobenzoyloxy) cholestane, 3,6-bis (4-aminophenoxy) cholestane, 1,1-bis (4 -((Aminophenyl) methyl) phenyl) -4-butylcyclohexane, 1,1-bis (4-((aminophenyl) methyl) phenyl) -4-heptylcyclohexane, 1,1-bis (4-((amino Phenoxy Methyl) phenyl) -4-heptylcyclohexane, 1,1-bis (4-((aminophenyl) methyl) phenyl) -4- (4-heptylcyclohexyl) cyclohexane, N- (2,4-diaminophenyl) -4 -(4-heptylcyclohexyl) benzamide, the following formula (E-1) or the following formula (E-2)
Oriented group-containing diamine such as a compound represented by:
p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4−アミノフェニル−4’−アミノベンゾエート、4,4’−ジアミノアゾベンゼン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、ビス[2−(4−アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、N,N−ビス(4−アミノフェニル)メチルアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、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−ジアミノアクリジン、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、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−ベンジジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−N,N’−ジメチルベンジジン、1,4−ビス−(4−アミノフェニル)−ピペラジン、3,5−ジアミノ安息香酸などを;
ジアミノオルガノシロキサンとして、例えば、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサンなどを;それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。
p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate, 4,4′-diaminoazobenzene, 1,5-bis (4-amino) Phenoxy) pentane, 1,7-bis (4-aminophenoxy) heptane, bis [2- (4-aminophenyl) ethyl] hexanedioic acid, N, N-bis (4-aminophenyl) methylamine, 1,5 -Diaminonaphthalene, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 2,7-diaminofluorene, 4,4 ' -Diaminodiphenyl ether, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 9,9-bis (4-aminophenyl) Luolene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 4,4 ′-(p-phenylenediisopropylidene) Bisaniline, 4,4 ′-(m-phenylenediisopropylidene) bisaniline, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 2,6-diaminopyridine 3,4-diaminopyridine, 2,4-diaminopyrimidine, 3,6-diaminoacridine, 3,6-diaminocarbazole, N-methyl-3,6-diaminocarbazole, N-ethyl-3,6-diaminocarbazole N-phenyl-3,6-diaminocarbazole, N, N′-bis (4-aminophenyl) -benzi Emissions, N, N'-bis (4-aminophenyl) -N, N'-dimethyl-benzidine, 1,4-bis - (4-aminophenyl) - piperazine, 3,5-diaminobenzoic acid; the
Examples of the diaminoorganosiloxane include 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane; and the diamines described in JP-A 2010-97188 can be used.
上記式(E−1)における「−XI−(RI−XII)u−」で表される2価の基としては、炭素数1〜3のアルカンジイル基、*−O−、*−COO−又は*−O−C2H4−O−(ただし、「*」を付した結合手がジアミノフェニル基と結合する。)であることが好ましい。基「−CtH2t+1」及び基「−CtH2t−」は直鎖状であることが好ましい。
XIIIの光重合性基としては、(メタ)アクリロキシ基、スチリル基又はマレイミド基であることが好ましい。上記式(E−1)及び式(E−2)中のジアミノフェニル基における2つのアミノ基は、他の基に対して2,4−位又は3,5−位にあることが好ましい。
As the divalent group represented by “—X I — (R I —X II ) u —” in the above formula (E-1), an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms, * —O—, * —COO— or * —O—C 2 H 4 —O— (however, a bond marked with “*” is bonded to a diaminophenyl group) is preferred. The group “—C t H 2t + 1 ” and the group “—C t H 2t —” are preferably linear.
As the photopolymerizable group X III, is preferably a (meth) acryloxy group, a styryl group or a maleimide group. The two amino groups in the diaminophenyl group in the above formulas (E-1) and (E-2) are preferably in the 2,4-position or 3,5-position with respect to the other groups.
上記式(E−1)及び式(E−2)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(E−1−1)〜(E−1−4)及び式(E−2−1)のそれぞれで表される化合物などを挙げることができる。
その他のジアミンとしては、液晶表示素子の直流電圧による焼き付き低減の改善効果を高めることを目的として、更に、特定官能基を有するジアミンを使用することもできる。こうしたジアミンとしては、例えば、窒素含有複素環、2級アミノ基及び3級アミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種である窒素含有構造を有するジアミンや、カルボキシル基を有するジアミンなどが挙げられる。 As the other diamine, a diamine having a specific functional group can also be used for the purpose of enhancing the improvement effect of reducing the image sticking due to the direct current voltage of the liquid crystal display element. Examples of such a diamine include a diamine having a nitrogen-containing structure that is at least one selected from the group consisting of a nitrogen-containing heterocyclic ring, a secondary amino group, and a tertiary amino group, and a diamine having a carboxyl group.
窒素含有構造を有するジアミンとしては、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、1,4−ビス−(4−アミノフェニル)−ピペラジン、下記式(E−3−1)〜式(E−3−6)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
カルボキシル基を有するジアミンとしては、例えば3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸などのモノカルボン酸;
4,4’−ジアミノビフェニル−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノビフェニル−2,2’−ジカルボン酸、3,3’−ジアミノビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、3,3’−ジアミノビフェニル−2,4’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルメタン−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルエタン−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル−3,3’−ジカルボン酸などの多価カルボン酸;などを挙げることができる。
Examples of the diamine having a carboxyl group include monocarboxylic acids such as 3,5-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminobenzoic acid, and 2,5-diaminobenzoic acid;
4,4′-diaminobiphenyl-3,3′-dicarboxylic acid, 4,4′-diaminobiphenyl-2,2′-dicarboxylic acid, 3,3′-diaminobiphenyl-4,4′-dicarboxylic acid, 3, 3'-diaminobiphenyl-2,4'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylethane-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4 And polyvalent carboxylic acids such as' -diaminodiphenyl ether-3,3'-dicarboxylic acid;
ポリアミック酸の合成に際して使用するジアミンは、重合体の溶媒に対する溶解性の改善効果や、液晶表示素子の交流電圧による焼き付き低減の効果を十分に得る観点から、特定ジアミンの配合割合を、ジアミンの全体量に対して1モル%以上とすることが好ましく、3モル%以上とすることがより好ましく、5モル%以上とすることがさらに好ましく、10モル%以上とすることが特に好ましい。特定ジアミンの使用割合の上限は、適度なプレチルト角を発現させる観点において、70モル%以下とすることが好ましく、60モル%以下とすることがより好ましく、50モル%以下とすることがさらに好ましい。
窒素含有構造を有するジアミンの使用割合は、液晶表示素子の直流電圧による焼き付き低減の効果を十分に得る観点から、合成に使用するジアミンの全体量に対して、0.1モル%以上とすることが好ましく、1〜50モル%とすることがより好ましく、2〜30モル%とすることがさらに好ましい。カルボキシル基を有するジアミンの使用割合は、合成に使用するジアミンの全体量に対して、1モル%以上とすることが好ましく、2〜90モル%とすることがより好ましく、5〜80モル%とすることがさらに好ましい。なお、その他のジアミンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
The diamine used in the synthesis of the polyamic acid is the ratio of the specific diamine to the total amount of the diamine from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of improving the solubility of the polymer in the solvent and the effect of reducing the burn-in by the alternating voltage of the liquid crystal display element. The amount is preferably 1 mol% or more, more preferably 3 mol% or more, still more preferably 5 mol% or more, and particularly preferably 10 mol% or more. The upper limit of the use ratio of the specific diamine is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, and even more preferably 50 mol% or less, from the viewpoint of developing an appropriate pretilt angle. .
The proportion of the diamine having a nitrogen-containing structure should be 0.1 mol% or more with respect to the total amount of diamine used in the synthesis from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of reducing the burn-in due to the DC voltage of the liquid crystal display element. Is preferable, it is more preferable to set it as 1-50 mol%, and it is further more preferable to set it as 2-30 mol%. The proportion of the diamine having a carboxyl group is preferably 1 mol% or more, more preferably 2 to 90 mol%, and more preferably 5 to 80 mol% with respect to the total amount of diamine used for synthesis. More preferably. In addition, another diamine can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
(特定ジアミンの合成)
特定ジアミンは、公知の方法を適宜組み合わせることによって合成することができる。その一例としては、例えば、上記式(3)中の一級アミノ基に代えてニトロ基を有するジニトロ中間体を合成し、次いで、得られたジニトロ中間体のニトロ基を適当な還元系を用いてアミノ化する方法などが挙げられる。なお、ジニトロ中間体を合成する方法は、目的とする化合物に応じて適宜選択することができる。例えば、「−NH−」を有するジニトロ化合物と二炭酸ジ−tert−ブチルとを、ジメチルアミノピリジンなどの強塩基の存在下で反応させることにより、「−NH−」がt−ブトキシカルボニル基で保護されたジニトロ中間体を合成することができる。ただし、特定ジアミンの合成方法は上記に限定されるものではない。
(Synthesis of specific diamine)
The specific diamine can be synthesized by appropriately combining known methods. As an example, for example, a dinitro intermediate having a nitro group is synthesized in place of the primary amino group in the above formula (3), and then the nitro group of the obtained dinitro intermediate is synthesized using an appropriate reduction system. Examples include amination method. The method for synthesizing the dinitro intermediate can be appropriately selected according to the target compound. For example, by reacting a dinitro compound having “—NH—” with di-tert-butyl dicarbonate in the presence of a strong base such as dimethylaminopyridine, “—NH—” is converted into a t-butoxycarbonyl group. Protected dinitro intermediates can be synthesized. However, the method for synthesizing the specific diamine is not limited to the above.
(ポリアミック酸の合成)
ポリアミック酸は、上記のようなテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることにより得ることができる。ポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2〜2当量となる割合が好ましく、0.3〜1.2当量となる割合がより好ましい。
(Synthesis of polyamic acid)
The polyamic acid can be obtained by reacting the tetracarboxylic dianhydride and diamine as described above with a molecular weight modifier as necessary. The ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine used in the polyamic acid synthesis reaction is 0.2 to 2 for the tetracarboxylic dianhydride acid anhydride group to 1 equivalent of the amino group of the diamine. The ratio which becomes an equivalent is preferable, and the ratio which becomes 0.3-1.2 equivalent is more preferable.
分子量調整剤としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸などの酸一無水物、アニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミンなどのモノアミン化合物、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物等を挙げることができる。分子量調整剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100重量部に対して、20重量部以下とすることが好ましく、10重量部以下とすることがより好ましい。 Examples of the molecular weight modifier include acid monoanhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride and itaconic anhydride, monoamine compounds such as aniline, cyclohexylamine and n-butylamine, and monoisocyanate compounds such as phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate. Can be mentioned. The use ratio of the molecular weight modifier is preferably 20 parts by weight or less, and more preferably 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total of the tetracarboxylic dianhydride and diamine used.
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、−20℃〜150℃が好ましく、0〜100℃がより好ましい。また、反応時間は、0.1〜24時間が好ましく、0.5〜12時間がより好ましい。 The polyamic acid synthesis reaction is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature at this time is preferably -20 ° C to 150 ° C, more preferably 0 to 100 ° C. The reaction time is preferably from 0.1 to 24 hours, more preferably from 0.5 to 12 hours.
反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素などを挙げることができる。これらの有機溶媒のうち、非プロトン性極性溶媒及びフェノール系溶媒よりなる群(第一群の有機溶媒)から選択される1種以上、又は、第一群の有機溶媒から選択される1種以上と、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素よりなる群(第二群の有機溶媒)から選択される1種以上との混合物を使用することが好ましい。後者の場合、第二群の有機溶媒の使用割合は、第一群の有機溶媒及び第二群の有機溶媒の合計量に対して、好ましくは50重量%以下であり、より好ましくは40重量%以下であり、更に好ましくは30重量%以下である。 Examples of the organic solvent used in the reaction include aprotic polar solvents, phenol solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, and the like. Among these organic solvents, one or more selected from the group consisting of an aprotic polar solvent and a phenolic solvent (first group organic solvent), or one or more selected from the first group of organic solvents And a mixture of at least one selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons and hydrocarbons (second-group organic solvent). In the latter case, the proportion of the second group organic solvent used is preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight, based on the total amount of the first group organic solvent and the second group organic solvent. Or less, more preferably 30% by weight or less.
特に好ましい有機溶媒は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m−クレゾール、キシレノール及びハロゲン化フェノールよりなる群から選択される1種以上を溶媒として使用するか、あるいはこれらの1種以上と他の有機溶媒との混合物を、上記割合の範囲で使用することが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して、0.1〜50重量%になる量とすることが好ましい。 Particularly preferred organic solvents are N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphortriamide, m-cresol, xylenol. And at least one selected from the group consisting of halogenated phenols is used as a solvent, or a mixture of one or more of these and another organic solvent is preferably used in the above range. The amount of organic solvent used (a) is such that the total amount (b) of tetracarboxylic dianhydride and diamine is 0.1 to 50% by weight based on the total amount (a + b) of the reaction solution. Is preferred.
以上のようにして、ポリアミック酸を溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。ポリアミック酸の単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。 As described above, a reaction solution obtained by dissolving polyamic acid is obtained. This reaction solution may be used as it is for the preparation of the liquid crystal aligning agent, may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamic acid contained in the reaction solution, or the isolated polyamic acid was purified. You may use for preparation of a liquid crystal aligning agent. Isolation and purification of the polyamic acid can be performed according to known methods.
(ポリイミド)
重合体(P)としてのポリイミドは、例えば上記の如くして合成されたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。ポリアミック酸を脱水閉環してポリイミドとする場合には、ポリアミック酸の反応溶液をそのまま脱水閉環反応に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで脱水閉環反応に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで脱水閉環反応に供してもよい。
(Polyimide)
The polyimide as the polymer (P) can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing the polyamic acid synthesized as described above to imidize. When polyamic acid is dehydrated and cyclized into polyimide, the polyamic acid reaction solution may be subjected to dehydration and cyclization reaction as it is, or after the polyamic acid contained in the reaction solution is isolated and subjected to dehydration and cyclization reaction. Alternatively, the isolated polyamic acid may be purified and then subjected to a dehydration cyclization reaction.
ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造とが併存する部分イミド化物であってもよい。反応に使用するポリイミドは、そのイミド化率が10%以上であることが好ましく、20〜99%であることがより好ましく、30〜99%であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。 The polyimide may be a completely imidized product obtained by dehydrating and cyclizing all of the amic acid structure possessed by the polyamic acid that is the precursor, and only a part of the amic acid structure may be dehydrated and cyclized. It may be a partially imidized product in which a ring structure coexists. The polyimide used for the reaction preferably has an imidization ratio of 10% or more, more preferably 20 to 99%, and still more preferably 30 to 99%. This imidation ratio represents the ratio of the number of imide ring structures to the total of the number of polyimide amic acid structures and the number of imide ring structures in percentage. Here, a part of the imide ring may be an isoimide ring.
ポリアミック酸の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸を加熱する方法により、又はポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。このうち、後者の方法によることが好ましい。 The polyamic acid is preferably dehydrated and closed by heating the polyamic acid, or by dissolving the polyamic acid in an organic solvent, adding a dehydrating agent and a dehydrating ring-closing catalyst to the solution, and heating the solution as necessary. . Of these, the latter method is preferred.
ポリアミック酸の溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の1モルに対して0.01〜20モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン等の3級アミンを用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01〜10モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0〜180℃であり、より好ましくは10〜150℃である。反応時間は、好ましくは1.0〜120時間であり、より好ましくは2.0〜30時間である。 In the method of adding a dehydrating agent and a dehydrating ring-closing catalyst to a polyamic acid solution, as the dehydrating agent, for example, acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and trifluoroacetic anhydride can be used. It is preferable that the usage-amount of a dehydrating agent shall be 0.01-20 mol with respect to 1 mol of the amic acid structure of a polyamic acid. As the dehydration ring closure catalyst, for example, tertiary amines such as pyridine, collidine, lutidine, triethylamine and the like can be used. It is preferable that the usage-amount of a dehydration ring-closing catalyst shall be 0.01-10 mol with respect to 1 mol of dehydrating agents to be used. Examples of the organic solvent used in the dehydration ring-closing reaction include the organic solvents exemplified as those used for the synthesis of polyamic acid. The reaction temperature of the dehydration ring closure reaction is preferably 0 to 180 ° C, more preferably 10 to 150 ° C. The reaction time is preferably 1.0 to 120 hours, more preferably 2.0 to 30 hours.
このようにしてポリイミドを含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液から脱水剤及び脱水閉環触媒を除いたうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、ポリイミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリイミドを精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。これらの精製操作は公知の方法に従って行うことができる。 In this way, a reaction solution containing polyimide is obtained. This reaction solution may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent as it is, may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after removing the dehydrating agent and the dehydrating ring-closing catalyst from the reaction solution, and the liquid crystal after isolating the polyimide. You may use for preparation of an aligning agent, or you may use for preparation of a liquid crystal aligning agent, after purifying the isolated polyimide. These purification operations can be performed according to known methods.
(ポリアミック酸エステル)
重合体(P)としてのポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記特定部分構造を有する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、などによって得ることができる。
(Polyamic acid ester)
The polyamic acid ester as the polymer (P) is, for example, [I] a method of reacting the polyamic acid having the specific partial structure and an esterifying agent, [II] a method of reacting a tetracarboxylic acid diester and a diamine, [III] It can be obtained by a method of reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine.
ここで、方法[I]で使用するエステル化剤としては、例えば水酸基含有化合物、アセタール系化合物、エポキシ基含有化合物等が挙げられる。これらの具体例としては、水酸基含有化合物として、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール等のフェノール類などを;アセタール系化合物として、例えばN,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N−ジエチルホルムアミドジエチルアセタールなどを;エポキシ基含有化合物として、例えばプロピレンオキシドなどを、それぞれ挙げることができる。 Here, examples of the esterifying agent used in the method [I] include a hydroxyl group-containing compound, an acetal compound, an epoxy group-containing compound, and the like. Specific examples thereof include hydroxyl group-containing compounds such as alcohols such as methanol, ethanol and propanol; phenols such as phenol and cresol; and acetal compounds such as N, N-dimethylformamide diethyl acetal, N, N-diethylformamide diethyl acetal and the like; Examples of the epoxy group-containing compound include propylene oxide and the like.
方法[II]で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、例えば上記ポリアミック酸の合成で例示したテトラカルボン酸二無水物を、メタノールやエタノールなどのアルコール類を用いて開環することにより得ることができる。また、方法[II]で使用するジアミンとしては、ポリアミック酸の合成で例示したジアミンを挙げることができ、特定ジアミンを含むことが好ましい。方法[II]の反応は、有機溶媒中、適当な脱水触媒の存在下で行うことが好ましい。有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水触媒としては、例えば4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムハライド、カルボニルイミダゾール、リン系縮合剤などが挙げられる。 The tetracarboxylic acid diester used in the method [II] can be obtained, for example, by opening the tetracarboxylic dianhydride exemplified in the synthesis of the polyamic acid with an alcohol such as methanol or ethanol. Moreover, as a diamine used by method [II], the diamine illustrated by the synthesis | combination of polyamic acid can be mentioned, It is preferable that specific diamine is included. The reaction of Method [II] is preferably performed in an organic solvent in the presence of a suitable dehydration catalyst. As an organic solvent, the organic solvent illustrated as what is used for the synthesis | combination of a polyamic acid can be mentioned. Examples of the dehydration catalyst include 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium halide, carbonylimidazole, a phosphorus condensing agent, and the like.
方法[III]で使用するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、例えば上記の如くして得たテトラカルボン酸ジエステルを、塩化チオニル等の適当な塩素化剤と反応させることにより得ることができる。また、方法[III]で使用するジアミンとしては、ポリアミック酸の合成で例示したジアミンを挙げることができ、特定ジアミンを含むことが好ましい。方法[III]の反応は、有機溶媒中、適当な塩基の存在下で行うことが好ましい。有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。塩基としては、例えばピリジン、トリエチルアミン等の3級アミンを好ましく使用することができる。 The tetracarboxylic acid diester dihalide used in the method [III] can be obtained, for example, by reacting the tetracarboxylic acid diester obtained as described above with an appropriate chlorinating agent such as thionyl chloride. Moreover, as diamine used by method [III], the diamine illustrated by the synthesis | combination of polyamic acid can be mentioned, It is preferable that specific diamine is included. The reaction of Method [III] is preferably carried out in an organic solvent in the presence of a suitable base. As an organic solvent, the organic solvent illustrated as what is used for the synthesis | combination of a polyamic acid can be mentioned. As the base, for example, tertiary amines such as pyridine and triethylamine can be preferably used.
こうしてポリアミック酸エステルを溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸エステルを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリアミック酸エステルを精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。ポリアミック酸エステルの単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。なお、液晶配向剤に含有させるポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。 Thus, a reaction solution obtained by dissolving the polyamic acid ester is obtained. This reaction solution may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent as it is, may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamic acid ester contained in the reaction solution, or the isolated polyamic acid ester You may use for preparation of a liquid crystal aligning agent, after refine | purifying. Isolation and purification of the polyamic acid ester can be performed according to a known method. In addition, the polyamic acid ester contained in the liquid crystal aligning agent may have only an amic acid ester structure, or may be a partially esterified product in which an amic acid structure and an amic acid ester structure coexist.
重合体(P)としてのポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの溶液粘度は、これを濃度10重量%の溶液としたときに、10〜800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、重合体の溶液粘度(mPa・s)は、重合体の良溶媒(例えばγ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなど)を用いて調製した濃度10重量%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。
また、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。
The solution viscosity of the polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide as the polymer (P) preferably has a solution viscosity of 10 to 800 mPa · s when this is a 10% by weight solution, More preferably, it has a solution viscosity of 15 to 500 mPa · s. In addition, the solution viscosity (mPa · s) of the polymer is E for a polymer solution having a concentration of 10% by weight prepared using a good polymer solvent (for example, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). It is a value measured at 25 ° C. using a mold rotational viscometer.
The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 300,000. Moreover, the molecular weight distribution (Mw / Mn) represented by the ratio between Mw and the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC is preferably 15 or less, more preferably 10 or less.
(ポリオルガノシロキサン)
重合体(P)としてのポリオルガノシロキサン(以下、「特定基含有ポリオルガノシロキサン」ともいう。)は、例えば、
[1]エポキシ基を有する加水分解性のシラン化合物(ms−1)、又は当該シラン化合物(ms−1)とその他のシラン化合物との混合物を加水分解縮合して得られる重合体(以下、「エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン」ともいう。)と、上記特定部分構造を有するカルボン酸(以下「特定カルボン酸」ともいう。)と、を反応させる方法;
[2]上記特定部分構造を有する加水分解性のシラン化合物、又は当該シラン化合物とその他のシラン化合物との混合物を加水分解縮合させる方法;
などを挙げることができる。これらのうち、特定部分構造を高い効率で導入可能な点で上記[1]の方法が好ましい。
(Polyorganosiloxane)
The polyorganosiloxane (hereinafter also referred to as “specific group-containing polyorganosiloxane”) as the polymer (P) is, for example,
[1] Hydrolyzable silane compound having an epoxy group (ms-1) or a polymer obtained by hydrolytic condensation of a mixture of the silane compound (ms-1) and another silane compound (hereinafter referred to as “ A method of reacting an epoxy group-containing polyorganosiloxane ”with a carboxylic acid having the specific partial structure (hereinafter also referred to as“ specific carboxylic acid ”);
[2] A method of hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane compound having the specific partial structure or a mixture of the silane compound and another silane compound;
And so on. Among these, the method [1] is preferable in that the specific partial structure can be introduced with high efficiency.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの合成に使用するシラン化合物(ms−1)の具体例としては、例えば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トリエトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、2−グリシドキシエチルジメチルメトキシシラン、2−グリシドキシエチルジメチルエトキシシラン、4−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、4−グリシドキシブチルメチルジメトキシシラン、4−グリシドキシブチルメチルジエトキシシラン、4−グリシドキシブチルジメチルメトキシシラン、4−グリシドキシブチルジメチルエトキシシラン、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、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシランなどを挙げることができる。シラン化合物(ms−1)としては、これらのうちの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Specific examples of the silane compound (ms-1) used for the synthesis of the epoxy group-containing polyorganosiloxane include, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxy Propylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2-glycidoxyethyltrimethoxysilane, 2-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, 2-glycidoxyethyldimethylmethoxysilane, 2-glycid Xylethyldimethylethoxysilane, 4-glycidoxybutyltrimethoxysilane, 4-glycidoxybutylmethyldimethoxysilane, 4-glycidoxybutylmethyldiethoxysilane, 4-glycidoxybutyldimethylmethoxysilane, 4-glycidyl Sidoxybutyl Methylethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 3- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane, etc. Can be mentioned. As the silane compound (ms-1), one of these can be used alone, or two or more can be used in combination.
その他のシラン化合物は、加水分解性を示すシラン化合物である限り特に限定されず、液晶表示素子の駆動モードなどに応じて適宜選択することができる。その他のシラン化合物の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のアルコキシシラン化合物;
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−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、N−(3−シクロヘキシルアミノ)プロピルトリメトキシシラン等の窒素・硫黄含有アルコキシシラン化合物;
3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン等の不飽和結合含有アルコキシシラン化合物;
トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、ケイ素−ケイ素結合を有するアルコキシシラン化合物、などを挙げることができる。その他のシラン化合物は、これらのうちの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Other silane compounds are not particularly limited as long as they are hydrolyzable silane compounds, and can be appropriately selected according to the driving mode of the liquid crystal display element. Specific examples of other silane compounds include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, and the like. Alkoxysilane compounds;
3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptomethyltrimethoxysilane, mercaptomethyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxy Nitrogen / sulfur-containing alkoxysilane compounds such as silane and N- (3-cyclohexylamino) propyltrimethoxysilane;
3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane, vinyl Unsaturated-silane-containing alkoxysilane compounds such as trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane;
Examples include trimethoxysilylpropyl succinic anhydride, alkoxysilane compounds having a silicon-silicon bond, and the like. Other silane compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記特定部分構造を重合体の側鎖に十分に導入することを可能にしつつ、エポキシ基が過剰量であることに起因する副反応を抑制する観点において、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンのエポキシ当量は、80〜10,000g/モルであることが好ましく、100〜1,000g/モルであることがより好ましい。したがって、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを合成するにあたっては、シラン化合物(ms−1)とその他のシラン化合物との使用割合を、得られるポリオルガノシロキサンのエポキシ当量が上記範囲となるように調整することが好ましい。 From the viewpoint of suppressing side reactions caused by an excessive amount of epoxy groups while allowing the specific partial structure to be sufficiently introduced into the side chain of the polymer, the epoxy equivalent of the epoxy group-containing polyorganosiloxane is 80 to 10,000 g / mol, more preferably 100 to 1,000 g / mol. Therefore, when synthesizing an epoxy group-containing polyorganosiloxane, the use ratio of the silane compound (ms-1) and other silane compounds should be adjusted so that the epoxy equivalent of the resulting polyorganosiloxane is within the above range. Is preferred.
シラン化合物の加水分解・縮合反応は、上記の如きシラン化合物の1種又は2種以上と水とを、好ましくは適当な触媒及び有機溶媒の存在下で反応させることにより行う。加水分解・縮合反応に際し、水の使用割合は、シラン化合物(合計量)1モルに対して、好ましくは0.5〜100モルであり、より好ましくは1〜30モルである。 The hydrolysis / condensation reaction of the silane compound is carried out by reacting one or more of the above silane compounds with water, preferably in the presence of an appropriate catalyst and an organic solvent. In the hydrolysis / condensation reaction, the proportion of water used is preferably 0.5 to 100 mol, more preferably 1 to 30 mol, per 1 mol of the silane compound (total amount).
加水分解・縮合反応の際に使用する触媒としては、例えば酸、アルカリ金属化合物、有機塩基、チタン化合物、ジルコニウム化合物などを挙げることができる。有機塩基は、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ジアザビシクロウンデセンの如き3級の有機アミン:テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの如き4級の有機アミンが好ましい。
上記触媒としては、エポキシ基の開環などの副反応を抑制できる点や、加水分解縮合速度を速くできる点、保存安定性に優れている点などにおいて、これらの中でもアルカリ金属化合物又は有機塩基が好ましく、有機塩基がより好ましい。
有機塩基の使用量は、有機塩基の種類、温度などの反応条件などにより異なり、適宜に設定されるべきであるが、全シラン化合物に対して、好ましくは0.01〜3倍モルであり、より好ましくは0.05〜1倍モルである。
Examples of the catalyst used in the hydrolysis / condensation reaction include acids, alkali metal compounds, organic bases, titanium compounds, zirconium compounds and the like. Organic bases are tertiary organic amines such as triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, diazabicycloundecene: quaternary organic amines such as tetramethylammonium hydroxide. Organic amines are preferred.
Examples of the catalyst include alkali metal compounds or organic bases, in that side reactions such as ring opening of epoxy groups can be suppressed, hydrolysis condensation rate can be increased, and storage stability is excellent. Preferably, an organic base is more preferable.
The amount of the organic base used varies depending on the reaction conditions such as the type of organic base and temperature, and should be set as appropriate. More preferably, it is 0.05-1 times mole.
加水分解・縮合反応の際に使用する有機溶媒としては、例えば炭化水素、ケトン、エステル、エーテル、アルコールなどを挙げることができる。それらの具体例としては、炭化水素として、例えばトルエン、キシレンなどを;ケトンとして、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn−アミルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどを;エステルとして、例えば酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチルなどを;エーテルとして、例えば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、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどを;アルコールとして、例えば1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルなどを;それぞれ挙げることができる。これらのうち非水溶性の有機溶媒を用いることが好ましい。なお、これらの有機溶媒は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
加水分解縮合反応における有機溶媒の使用割合は、反応に使用する全シラン化合物100重量部に対して、好ましくは10〜10,000重量部であり、より好ましくは50〜1,000重量部である。
Examples of the organic solvent used in the hydrolysis / condensation reaction include hydrocarbons, ketones, esters, ethers, alcohols and the like. Specific examples thereof include hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-amyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone and cyclopentanone; esters such as ethyl acetate. N-butyl acetate, i-amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate and the like; ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like; alcohols; For example, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethyl Glycol mono -n- propyl ether, ethylene glycol monobutyl -n- butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono -n- propyl ether and the like; may be mentioned, respectively. Of these, it is preferable to use a water-insoluble organic solvent. In addition, these organic solvents can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
The use ratio of the organic solvent in the hydrolytic condensation reaction is preferably 10 to 10,000 parts by weight, more preferably 50 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total silane compounds used in the reaction. .
加水分解・縮合反応は、上記の如きシラン化合物を有機溶媒に溶解し、この溶液を有機塩基及び水と混合して、例えば油浴などにより加熱して実施することが好ましい。加水分解・縮合反応時には、加熱温度を130℃以下とすることが好ましく、40〜100℃とすることがより好ましい。加熱時間は、0.5〜12時間とすることが好ましく、1〜8時間とすることがより好ましい。加熱中は、混合液を撹拌してもよいし、還流下に置いてもよい。反応終了後、反応液から分取した有機溶媒層を水で洗浄することが好ましい。この洗浄に際しては、少量の塩を含む水(例えば、0.2重量%程度の硝酸アンモニウム水溶液など)を用いて洗浄することにより、洗浄操作が容易になる点で好ましい。洗浄は、洗浄後の水層が中性になるまで行い、その後、有機溶媒層を、必要に応じて無水硫酸カルシウム、モレキュラーシーブなどの乾燥剤で乾燥した後、溶媒を除去することにより、目的とするポリオルガノシロキサンを得ることができる。 The hydrolysis / condensation reaction is preferably carried out by dissolving the silane compound as described above in an organic solvent, mixing this solution with an organic base and water, and heating the solution with, for example, an oil bath. In the hydrolysis / condensation reaction, the heating temperature is preferably 130 ° C. or lower, more preferably 40 to 100 ° C. The heating time is preferably 0.5 to 12 hours, and more preferably 1 to 8 hours. During heating, the mixture may be stirred or placed under reflux. After completion of the reaction, the organic solvent layer separated from the reaction solution is preferably washed with water. In this washing, washing with water containing a small amount of salt (for example, an aqueous ammonium nitrate solution of about 0.2% by weight) is preferable in that the washing operation is facilitated. Washing is performed until the aqueous layer after washing becomes neutral, and then the organic solvent layer is dried with a desiccant such as anhydrous calcium sulfate or molecular sieve as necessary, and then the solvent is removed to remove the solvent. The polyorganosiloxane can be obtained.
上記[1]の方法では、上記反応により得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを、次いで、特定カルボン酸と反応させる。これにより、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基とカルボン酸とが反応して、上記特定部分構造を側鎖に有するポリオルガノシロキサンを得ることができる。 In the method [1] above, the epoxy group-containing polyorganosiloxane obtained by the above reaction is then reacted with a specific carboxylic acid. As a result, the epoxy group of the epoxy group-containing polyorganosiloxane reacts with the carboxylic acid to obtain a polyorganosiloxane having the specific partial structure in the side chain.
合成に使用する特定カルボン酸としては、上記特定部分構造を有していればその余の構造は特に制限されないが、例えば下記式(4)で表される化合物等が挙げられる。
上記式(4)のA4は、上記式(1)のA1の2価の有機基の説明を適用することができ、好ましくは2価の炭化水素基である。R1及びX1については、上記式(1)の説明を適用することができる。特定カルボン酸の具体例としては、下記式(4−1)〜式(4−19)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
なお、特定カルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
A 4 in the above formula (4) can apply the description of the divalent organic group of A 1 in the above formula (1), and is preferably a divalent hydrocarbon group. For R 1 and X 1, the description of the above formula (1) can be applied. Specific examples of the specific carboxylic acid include compounds represented by the following formulas (4-1) to (4-19).
In addition, specific carboxylic acid can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
特定カルボン酸の合成方法は特に限定されず、従来公知の方法を組み合わせて合成することができる。合成方法の一例としては、例えば、「−NHR1」を有するハロゲン化物と二炭酸ジ−tert−ブチルとを、ジメチルアミノピリジンなどの強塩基の存在下で反応させることにより、「−NH−」がt−ブトキシカルボニル基で保護された化合物を合成し、次いで、得られた化合物と、ハロゲン原子と反応可能な官能基を有するカルボン酸とを反応させる方法などが挙げられる。ただし、特定カルボン酸の合成方法は上記に限定されるものではない。 The method for synthesizing the specific carboxylic acid is not particularly limited, and it can be synthesized by combining conventionally known methods. As an example of the synthesis method, for example, by reacting a halide having “—NHR 1 ” with di-tert-butyl dicarbonate in the presence of a strong base such as dimethylaminopyridine, “—NH—” And a method in which a compound protected with a t-butoxycarbonyl group is synthesized, and then the obtained compound is reacted with a carboxylic acid having a functional group capable of reacting with a halogen atom. However, the method for synthesizing the specific carboxylic acid is not limited to the above.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとの反応に使用するカルボン酸は、特定カルボン酸のみであってもよいが、特定カルボン酸以外のその他のカルボン酸を併用してもよい。
その他のカルボン酸は、上記特定部分構造を有さないカルボン酸であればよく、その具体例としては、例えばカプロン酸、ラウリン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸等の炭素数6〜20の脂肪酸、下記式(5−1)〜式(5−9)のそれぞれで表される化合物等を挙げることができる。
なお、その他のカルボン酸としては、これらのうちから選択される1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Only the specific carboxylic acid may be used for the reaction with the epoxy group-containing polyorganosiloxane, but other carboxylic acids other than the specific carboxylic acid may be used in combination.
The other carboxylic acid may be a carboxylic acid having no specific partial structure, and specific examples thereof include, for example, caproic acid, lauric acid, pentadecylic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, vaccenic acid, linol. Examples thereof include fatty acids having 6 to 20 carbon atoms such as acid, linolenic acid and arachidic acid, and compounds represented by the following formulas (5-1) to (5-9).
In addition, as another carboxylic acid, 1 type selected from these can be used individually or in combination of 2 or more types.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと反応させるカルボン酸の使用割合は、ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基の合計1モルに対して、0.001〜1.5モルとすることが好ましく、0.01〜1.0モルとすることがより好ましい。
また、特定カルボン酸の使用割合は、ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基の合計1モルに対して、0.01〜0.8モルとすることが好ましい。当該使用割合を0.01モル未満とすると特定部分構造の導入量が少なく、液晶配向性や焼き付き低減、溶解性のなどの改善効果が得られにくい。一方、0.8モルを超えると重合体の溶解性が劣る傾向にある。好ましくは0.03〜0.6モルであり、さらに好ましくは0.05〜0.4モルである。
The proportion of the carboxylic acid to be reacted with the epoxy group-containing polyorganosiloxane is preferably 0.001 to 1.5 mol, based on 1 mol of the total epoxy groups of the polyorganosiloxane, 0.01 to 1 More preferably, it is 0.0 mol.
Moreover, it is preferable that the usage-amount of specific carboxylic acid shall be 0.01-0.8 mol with respect to a total of 1 mol of the epoxy group which polyorganosiloxane has. When the use ratio is less than 0.01 mol, the amount of the specific partial structure introduced is small, and it is difficult to obtain improvement effects such as liquid crystal alignment, burn-in reduction, and solubility. On the other hand, when it exceeds 0.8 mol, the solubility of the polymer tends to be inferior. Preferably it is 0.03-0.6 mol, More preferably, it is 0.05-0.4 mol.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとカルボン酸との反応は、好ましくは触媒及び有機溶媒の存在下で行うことができる。
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとカルボン酸との反応において使用する触媒としては、例えば酸、アルカリ金属化合物、有機塩基、チタン化合物、ジルコニウム化合物などを挙げることができる。これらの中でも有機塩基が好ましい。触媒の使用割合は、カルボン酸と反応させるポリオルガノシロキサン100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、より好ましくは0.01〜100重量部、更に好ましくは0.1〜20重量部である。
The reaction between the epoxy group-containing polyorganosiloxane and the carboxylic acid can be preferably carried out in the presence of a catalyst and an organic solvent.
Examples of the catalyst used in the reaction between the epoxy group-containing polyorganosiloxane and the carboxylic acid include acids, alkali metal compounds, organic bases, titanium compounds, zirconium compounds and the like. Of these, organic bases are preferred. The ratio of the catalyst used is preferably 100 parts by weight or less, more preferably 0.01 to 100 parts by weight, and still more preferably 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyorganosiloxane to be reacted with the carboxylic acid. is there.
上記反応において使用する有機溶媒としては、例えば炭化水素、エーテル、エステル、ケトン、アミド、アルコール等を挙げることができる。これらのうち、原料及び生成物の溶解性並びに生成物の精製のしやすさの観点から、エーテル、エステル、ケトンが好ましく、特に好ましい溶媒の具体例として、2−ブタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン及び酢酸ブチル等を挙げることができる。当該有機溶媒は、固形分濃度(反応溶液中の溶媒以外の成分の合計重量が、溶液の全重量に対して占める割合)が、0.1重量%以上となる割合で使用することが好ましく、5〜50重量%となる割合で使用することがより好ましい。 Examples of the organic solvent used in the above reaction include hydrocarbons, ethers, esters, ketones, amides, alcohols and the like. Of these, ethers, esters, and ketones are preferred from the viewpoints of solubility of raw materials and products, and ease of purification of the products. Specific examples of particularly preferred solvents include 2-butanone, 2-hexanone, and methylisobutyl. Examples thereof include ketones and butyl acetate. The organic solvent is preferably used in such a ratio that the solid content concentration (the ratio of the total weight of components other than the solvent in the reaction solution to the total weight of the solution) is 0.1% by weight or more, It is more preferable to use it at a ratio of 5 to 50% by weight.
上記反応における反応温度は、好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃である。反応時間は、好ましくは0.1〜50時間であり、より好ましくは0.5〜20時間である。また、反応終了後においては、反応液から分取した有機溶媒層を水で洗浄することが好ましい。水洗後、有機溶媒層を、必要に応じて適当な乾燥剤で乾燥した後、溶媒を除去することにより、上記特定部分構造を側鎖に有するポリオルガノシロキサンを得ることができる。 The reaction temperature in the above reaction is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C. The reaction time is preferably 0.1 to 50 hours, more preferably 0.5 to 20 hours. Moreover, after completion | finish of reaction, it is preferable to wash | clean the organic-solvent layer fractionated from the reaction liquid with water. After washing with water, the organic solvent layer is dried with an appropriate desiccant as necessary, and then the solvent is removed to obtain a polyorganosiloxane having the specific partial structure in the side chain.
以上のようにして得られる特定基含有ポリオルガノシロキサンは、これを濃度10重量%の溶液としたときに、1〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、3〜200mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。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N−メチル−2−ピロリドンなど)を用いて調製した濃度10重量%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。
特定基含有ポリオルガノシロキサンについて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、形成される液晶配向膜の液晶配向性を良好にするとともに、その液晶配向性の経時的安定性を確保するといった観点から、1,000〜50,000であることが好ましく、3,000〜30,000であることがより好ましい。
The specific group-containing polyorganosiloxane obtained as described above preferably has a solution viscosity of 1 to 500 mPa · s when it is made into a solution having a concentration of 10% by weight, and 3 to 200 mPa · s. It is more preferable to have a solution viscosity of In addition, the solution viscosity (mPa · s) of the above polymer is an E-type rotation with respect to a polymer solution having a concentration of 10% by weight prepared using a good solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone) of the polymer. It is a value measured at 25 ° C. using a viscometer.
For the specific group-containing polyorganosiloxane, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography improves the liquid crystal alignment of the liquid crystal alignment film to be formed, and the liquid crystal alignment over time. From the viewpoint of ensuring stability, it is preferably 1,000 to 50,000, and more preferably 3,000 to 30,000.
<その他の成分>
本発明に係る液晶配向剤は、必要に応じて重合体(P)以外のその他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば重合体(P)以外のその他の重合体、分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する化合物(以下、「エポキシ基含有化合物」という。)、官能性シラン化合物等が挙げられる。
<Other ingredients>
The liquid crystal aligning agent which concerns on this invention may contain other components other than a polymer (P) as needed. Examples of other components include other polymers other than the polymer (P), compounds having at least one epoxy group in the molecule (hereinafter referred to as “epoxy group-containing compound”), functional silane compounds, and the like. It is done.
[その他の重合体]
上記その他の重合体は、溶液特性や電気特性等の各種特性を改善することを目的として使用することができる。かかるその他の重合体は上記特定部分構造を有さない重合体であり、例えばポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、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−フェニルマレイミド)誘導体、又はポリ(メタ)アクリレートを主骨格とする重合体等が挙げられる。その他の重合体としては、これらの中でも、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体を好ましく使用することができる。
その他の重合体を液晶配向剤に配合する場合、その配合割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計(重合体(P)とその他の重合体との合計)100重量部に対して、50重量部以下とすることが好ましく、0.1〜40重量部とすることがより好ましく、0.2〜30重量部とすることが更に好ましい。
[Other polymers]
The above other polymers can be used for the purpose of improving various properties such as solution properties and electrical properties. Such other polymers are polymers having no specific partial structure, such as polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly (styrene-phenyl). Maleimide) derivatives or polymers having poly (meth) acrylate as the main skeleton. Among these, at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, and polyorganosiloxane can be preferably used.
When other polymers are blended in the liquid crystal aligning agent, the blending ratio is 100 parts by weight of the total of the polymers contained in the liquid crystal aligning agent (the sum of the polymer (P) and the other polymer). 50 parts by weight or less, more preferably 0.1 to 40 parts by weight, still more preferably 0.2 to 30 parts by weight.
[エポキシ基含有化合物]
エポキシ基含有化合物は、液晶配向膜における基板表面との接着性や電気特性を向上させるために使用することができる。このようなエポキシ基含有化合物としては、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、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−ジグリシジル−ベンジルアミン、N,N−ジグリシジル−アミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジル−シクロヘキシルアミン等を好ましいものとして挙げることができる。その他、エポキシ基含有化合物の例としては、国際公開第2009/096598号記載のエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを用いることができる。
エポキシ基含有化合物を液晶配向剤に配合する場合、その配合割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して、40重量部以下とすることが好ましく、0.1〜30重量部とすることがより好ましい。
[Epoxy group-containing compound]
The epoxy group-containing compound can be used to improve the adhesion and electrical properties with the substrate surface in the liquid crystal alignment film. Examples of such epoxy group-containing compounds include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1 , 6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, 2,2-dibromoneopentyl glycol diglycidyl ether, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-m-xylylene diene Amine, 1,3-bis (N, N-diglycidylaminomethyl) cyclohexane, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-diamy Diphenylmethane, N, N-diglycidyl - benzylamine, N, N-diglycidyl - aminomethyl cyclohexane, N, N-diglycidyl - may be mentioned as being preferred and cyclohexylamine. In addition, as an example of the epoxy group-containing compound, an epoxy group-containing polyorganosiloxane described in International Publication No. 2009/096598 can be used.
When the epoxy group-containing compound is blended with the liquid crystal aligning agent, the blending ratio is preferably 40 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight of the polymer contained in the liquid crystal aligning agent. More preferably, it is 30 parts by weight.
[官能性シラン化合物]
官能性シラン化合物は、液晶配向剤の印刷性の向上を目的として使用することができる。このような官能性シラン化合物としては、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、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノナン酸メチル、N−ベンジル−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メトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
その他の官能性シラン化合物を液晶配向剤に配合する場合、その配合割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して、2重量部以下とすることが好ましく、0.02〜0.2重量部とすることがより好ましい。
[Functional silane compounds]
The functional silane compound can be used for the purpose of improving the printability of the liquid crystal aligning agent. Examples of such functional silane compounds include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl). ) -3-Aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3- Aminopropyltrimethoxysilane, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, 10-trimethoxysilyl-1,4,7-triazadecane, 9-trimethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, 9-trimethoxysilyl -3,6- Methyl azananoate, N-benzyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltrimethoxysilane, 2-glycidoxyethyltrimethoxysilane, 3-glycid And xylpropyltrimethoxysilane.
When other functional silane compounds are blended in the liquid crystal aligning agent, the blending ratio is preferably 2 parts by weight or less with respect to a total of 100 parts by weight of the polymer contained in the liquid crystal aligning agent. It is more preferable to set it as 02-0.2 weight part.
なお、その他の成分としては、上記のほか、分子内に少なくとも一つのオキセタニル基を有する化合物や酸化防止剤、金属キレート化合物、硬化促進剤、界面活性剤、充填剤、分散剤、光増感剤などを挙げることができる。 As other components, in addition to the above, compounds having at least one oxetanyl group in the molecule, antioxidants, metal chelate compounds, curing accelerators, surfactants, fillers, dispersants, photosensitizers And so on.
本発明に係る液晶配向剤は、重合体成分として1種の重合体のみを含有していてもよいし、2種以上の重合体を含有していてもよい。重合体成分の好ましい態様としては、例えば以下の[1]〜[5]などが挙げられる。
[1]重合体成分として重合体(P)のみを含有し、かつ重合体(P)が、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種である態様。
[2]重合体成分として重合体(P)のみを含有し、かつ重合体(P)がポリオルガノシロキサンである態様。
[3]重合体成分として重合体(P)のみを含有し、かつ重合体(P)として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種と、ポリオルガノシロキサンとを含む態様。
[4]重合体成分として重合体(P)とその他の重合体とを含有し、かつ重合体(P)及びその他の重合体が、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種である態様。
[5]重合体成分として重合体(P)とその他の重合体とを含有し、かつ重合体(P)が、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる一種であり、その他の重合体がポリオルガノシロキサンである態様。
The liquid crystal aligning agent which concerns on this invention may contain only 1 type of polymer as a polymer component, and may contain 2 or more types of polymers. As a preferable aspect of a polymer component, the following [1]-[5] etc. are mentioned, for example.
[1] An embodiment containing only the polymer (P) as a polymer component, and the polymer (P) is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide.
[2] An embodiment in which only the polymer (P) is contained as a polymer component, and the polymer (P) is a polyorganosiloxane.
[3] An embodiment containing only the polymer (P) as the polymer component, and containing, as the polymer (P), at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide, and polyorganosiloxane .
[4] At least selected from the group consisting of a polyamic acid, a polyamic acid ester, and a polyimide, wherein the polymer (P) and the other polymer are contained as a polymer component, and the polymer (P) and the other polymer are included. One aspect.
[5] The polymer (P) and other polymers are contained as a polymer component, and the polymer (P) is a kind selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide, An embodiment in which the polymer is a polyorganosiloxane.
これらのうち、[4]及び[5]では、保護基の導入効果で重合体(P)の疎水性が増し、保護基を有さない重合体との間で極性差が大きくなることで、液晶配向膜中で重合体(P)が上層に、その他の重合体が下層に偏在させることができるものと推測される。[4]及び[5]において、その他の重合体としては、液晶表示素子の直流電圧による焼き付き低減効果を高くできる点で、窒素含有複素環、2級アミノ基及び3級アミノ基よりなる群から選ばれる少なくとも一種である窒素含有構造を有する重合体、カルボキシル基を有する重合体、並びに上記窒素含有構造とカルボキシル基とを有する重合体のうちの1種又は2種以上を好ましく使用することができる。
液晶配向剤の固形分(液晶配向剤の溶媒以外の成分)に対する重合体(P)の配合割合は、固形分の合計重量100重量部に対して、40重量部以上とすることが好ましく、50重量部以上とすることが好ましく、60重量部以上とすることがさらに好ましい。
Among these, in [4] and [5], the hydrophobicity of the polymer (P) increases due to the introduction effect of the protecting group, and the polarity difference between the polymer and the polymer having no protecting group increases. It is presumed that the polymer (P) can be unevenly distributed in the upper layer and other polymers can be unevenly distributed in the lower layer in the liquid crystal alignment film. In [4] and [5], the other polymer is selected from the group consisting of a nitrogen-containing heterocyclic ring, a secondary amino group, and a tertiary amino group in that the effect of reducing the burn-in due to direct current voltage of the liquid crystal display element can be increased. One or two or more of polymers having a nitrogen-containing structure, a polymer having a carboxyl group, and a polymer having a nitrogen-containing structure and a carboxyl group can be preferably used. .
The blending ratio of the polymer (P) with respect to the solid content of the liquid crystal aligning agent (component other than the solvent of the liquid crystal aligning agent) is preferably 40 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the total weight of the solid content. The amount is preferably at least part by weight, more preferably at least 60 parts by weight.
<溶剤>
本発明に係る液晶配向剤は、重合体(P)及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは適当な溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。
<Solvent>
The liquid crystal aligning agent according to the present invention is prepared as a liquid composition in which the polymer (P) and other components used as necessary are preferably dispersed or dissolved in an appropriate solvent.
使用する有機溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、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メチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Examples of the organic solvent to be used include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, Ethylene glycol monomethyl ether, butyl lactate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether , Ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol Recall diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diisobutyl ketone, isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, diisopentyl ether, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc. be able to. These can be used alone or in admixture of two or more.
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重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1〜10重量%の範囲である。すなわち、液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより、液晶配向膜である塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、固形分濃度が1重量%未満である場合には、塗膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜が得にくくなる。一方、固形分濃度が10重量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜が得にくく、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布性が低下する傾向にある。 The solid content concentration in the liquid crystal aligning agent (the ratio of the total weight of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total weight of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc. It is in the range of 1 to 10% by weight. That is, the liquid crystal aligning agent is applied to the substrate surface as will be described later, and preferably heated to form a coating film that is a liquid crystal alignment film or a coating film that becomes a liquid crystal alignment film. At this time, when the solid content concentration is less than 1% by weight, the film thickness of the coating film becomes too small, and it becomes difficult to obtain a good liquid crystal alignment film. On the other hand, when the solid content concentration exceeds 10% by weight, it is difficult to obtain a good liquid crystal alignment film because the film thickness is excessive, and the viscosity of the liquid crystal aligning agent increases and the applicability decreases. There is a tendency.
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。例えばスピンナー法により基板に塗布する場合には、固形分濃度(液晶配向剤中の溶媒以外の全成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)が1.5〜4.5重量%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重量%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重量%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。液晶配向剤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 particularly preferable range of the solid content concentration varies depending on the method used when the liquid crystal aligning agent is applied to the substrate. For example, when applied to a substrate by the spinner method, the solid content concentration (the ratio of the total weight of all components other than the solvent in the liquid crystal aligning agent to the total weight of the liquid crystal aligning agent) is 1.5 to 4.5% by weight. It is particularly preferable that the range is In the case of the printing method, it is particularly preferable that the solid content concentration is in the range of 3 to 9% by weight, and thereby the solution viscosity is in the range of 12 to 50 mPa · s. In the case of the inkjet method, it is particularly preferable that the solid content concentration is in the range of 1 to 5% by weight, and thereby the solution viscosity is in the range of 3 to 15 mPa · s. The temperature when preparing the liquid crystal aligning agent is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
<液晶表示素子>
本発明に係る液晶表示素子は、上記で説明した液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を具備する。液晶表示素子の動作モードは特に限定せず、例えばTN型、STN型、VA型(VA−MVA型、VA−PVA型などを含む。)、IPS型、FFS型、OCB(Optically Compensated Bend)型など種々の動作モードに適用することができる。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element according to the present invention includes a liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal aligning agent described above. The operation mode of the liquid crystal display element is not particularly limited, and for example, TN type, STN type, VA type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), IPS type, FFS type, OCB (Optically Compensated Bend) type. It can be applied to various operation modes.
液晶表示素子は、例えば以下の工程(1)〜(3)を含む工程により製造することができる。工程(1)は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程(2)及び工程(3)は各動作モード共通である。 A liquid crystal display element can be manufactured by the process containing the following processes (1)-(3), for example. In step (1), the substrate to be used varies depending on the desired operation mode. Step (2) and step (3) are common to each operation mode.
[工程(1):塗膜の形成]
先ず基板上に液晶配向剤を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。
(1−A)例えばTN型、STN型又はVA型の液晶表示素子を製造する場合、まず、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In2O3−SnO2)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後、フォト・エッチングによりパターンを形成する方法;透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法;などによることができる。液晶配向剤の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性をさらに良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
[Step (1): Formation of coating film]
First, a liquid crystal aligning agent is applied on the substrate, and then the coating surface is heated to form a coating film on the substrate.
(1-A) For example, when manufacturing a TN type, STN type, or VA type liquid crystal display element, first, a pair of two substrates provided with patterned transparent conductive films is formed, and each transparent conductive film is formed. On the surface, a liquid crystal aligning agent is preferably applied by an offset printing method, a spin coating method, a roll coater method or an ink jet printing method, respectively. As the substrate, for example, glass such as float glass or soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, poly (cycloaliphatic olefin) can be used. As a transparent conductive film provided on one surface of the substrate, an NESA film (registered trademark of PPG, USA) made of tin oxide (SnO 2 ), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 ), etc. Can be used. In order to obtain a patterned transparent conductive film, for example, after forming a transparent conductive film without a pattern, a method of forming a pattern by photo-etching; a method of using a mask having a desired pattern when forming a transparent conductive film; And so on. When applying the liquid crystal aligning agent, in order to further improve the adhesion between the substrate surface and the transparent conductive film and the coating film, a functional silane compound or a functional titanium compound is formed on the surface of the substrate surface on which the coating film is formed. It is also possible to perform a pretreatment to apply the above in advance.
液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30〜200℃であり、より好ましくは40〜150℃であり、特に好ましくは40〜100℃である。プレベーク時間は、好ましくは0.25〜10分であり、より好ましくは0.5〜5分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80〜300℃であり、より好ましくは120〜250℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5〜200分であり、より好ましくは10〜100分である。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001〜1μmであり、より好ましくは0.005〜0.5μmである。 After applying the liquid crystal aligning agent, preheating (pre-baking) is preferably performed for the purpose of preventing dripping of the applied liquid crystal aligning agent. The pre-baking temperature is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 40 to 150 ° C, and particularly preferably 40 to 100 ° C. The pre-bake time is preferably 0.25 to 10 minutes, and more preferably 0.5 to 5 minutes. Then, a baking (post-baking) process is implemented for the purpose of removing a solvent completely and heat imidating the amic acid structure which exists in a polymer as needed. The firing temperature (post-bake temperature) at this time is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 120 to 250 ° C. The post-bake time is preferably 5 to 200 minutes, more preferably 10 to 100 minutes. The thickness of the film thus formed is preferably 0.001 to 1 μm, more preferably 0.005 to 0.5 μm.
(1−B)IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、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の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板及び透明導電膜の材質、塗布方法、塗布後の加熱条件、透明導電膜又は金属膜のパターニング方法、基板の前処理、並びに形成される塗膜の好ましい膜厚については上記(1−A)と同様である。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。 (1-B) When manufacturing an IPS type or FFS type liquid crystal display element, an electrode forming surface of a substrate provided with an electrode made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb shape, and an electrode are provided. A liquid crystal aligning agent is apply | coated to one surface of the counter substrate which is not formed, respectively, Then, each coating surface is heated, and a coating film is formed. Regarding the material used for the substrate and the transparent conductive film, the coating method, the heating conditions after coating, the patterning method for the transparent conductive film or the metal film, the pretreatment of the substrate, and the preferred film thickness of the coating film to be formed Same as (1-A). As the metal film, for example, a film made of a metal such as chromium can be used.
上記(1−A)及び(1−B)のいずれの場合も、基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって、液晶配向膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、液晶配向剤に含有される重合体が、ポリアミック酸であるか、ポリアミック酸エステルであるか、又はイミド環構造とアミック酸構造とを有するイミド化重合体を含む場合には、塗膜形成後に更に加熱することによって脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。 In both cases (1-A) and (1-B), a liquid crystal alignment film or a coating film that becomes a liquid crystal alignment film is formed by applying a liquid crystal aligning agent on the substrate and then removing the organic solvent. Is done. At this time, when the polymer contained in the liquid crystal aligning agent is a polyamic acid, a polyamic acid ester, or an imidized polymer having an imide ring structure and an amic acid structure, a coating film It is good also as a more imidized coating film by advancing the dehydration ring-closing reaction by further heating after formation.
[工程(2):配向処理]
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1)で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理(配向処理)を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向処理としては、塗膜を例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦ることによって塗膜に液晶配向能を付与するラビング処理、基板上に形成した塗膜に光照射を行って塗膜に液晶配向能を付与する光配向処理などが挙げられる。一方、垂直配向型液晶表示素子を製造する場合には、上記工程(1)で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対し配向処理を施してもよい。
[Step (2): Orientation treatment]
When manufacturing a TN type, STN type, IPS type, or FFS type liquid crystal display element, the process (orientation process) which provides liquid crystal aligning ability to the coating film formed at the said process (1) is implemented. Thereby, the orientation ability of a liquid crystal molecule is provided to a coating film, and it becomes a liquid crystal aligning film. As the alignment treatment, for example, a rubbing treatment that imparts liquid crystal alignment ability to the coating film by rubbing the coating film in a certain direction with a roll wrapped with a cloth made of fibers such as nylon, rayon, cotton, etc., a coating film formed on the substrate And a photo-alignment treatment for imparting liquid crystal alignment ability to the coating film. On the other hand, when manufacturing a vertical alignment type liquid crystal display element, the coating film formed in the above step (1) can be used as it is as a liquid crystal alignment film, but the coating film may be subjected to an alignment treatment. .
光配向処理における光照射は、(1a)ポストベーク後の塗膜に対して照射する方法、(2a)プレベーク後であってポストベーク前の塗膜に対して照射する方法、(3a)プレベーク及びポストベークの少なくともいずれかにおいて塗膜の加熱中に塗膜に対して照射する方法、などにより行うことができる。 The light irradiation in the photo-alignment treatment includes (1a) a method of irradiating a coating film after post-baking, (2a) a method of irradiating a coating film after pre-baking and before post-baking, (3a) pre-baking and It can be performed by a method of irradiating the coating film during heating of the coating film in at least one of post-baking.
塗膜に照射する光は、偏光又は非偏光の放射線とすることができる。放射線としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向とする。
使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター、回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量は、好ましくは100〜50,000J/m2であり、より好ましくは300〜20,000J/m2である。また、塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。加温の際の温度は、通常30〜250℃であり、好ましくは40〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃である。
The light applied to the coating film can be polarized or non-polarized radiation. As the radiation, for example, ultraviolet rays and visible rays including light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used. When the radiation is polarized light, it may be linearly polarized light or partially polarized light. When the radiation used is linearly polarized light or partially polarized light, irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, an oblique direction, or a combination thereof. When non-polarized radiation is irradiated, the irradiation direction is an oblique direction.
As a light source to be used, for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used. Ultraviolet rays in a preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter or a diffraction grating. The amount of light irradiation is preferably 100 to 50,000 J / m 2 , more preferably 300 to 20,000 J / m 2 . Moreover, you may perform light irradiation with respect to a coating film, heating a coating film, in order to improve the reactivity. The temperature at the time of heating is 30-250 degreeC normally, Preferably it is 40-200 degreeC, More preferably, it is 50-150 degreeC.
なお、ラビング処理後の液晶配向膜に対して更に、液晶配向膜の一部に放射線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成した上で先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにしてもよい。この場合、得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。 Note that the liquid crystal alignment film after the rubbing treatment is further subjected to a treatment for changing the pretilt angle of a part of the liquid crystal alignment film by irradiating a part of the liquid crystal alignment film, or a surface of the liquid crystal alignment film. A resist film is formed on the part, and a rubbing process is performed in a direction different from the previous rubbing process, followed by a process of removing the resist film, so that the liquid crystal alignment film has different liquid crystal alignment capabilities for each region. . In this case, it is possible to improve the visibility characteristics of the obtained liquid crystal display element.
PSA(Polymer sustained alignment)型の液晶表示素子を製造する場合には、上記工程(1)で形成した塗膜をそのまま用いて以下の工程(3)を実施してもよいが、液晶分子の倒れ込みを制御し、配向分割を簡易な方法で行う目的で弱いラビング処理等の配向処理を行ってもよい。VA型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜はPSA型の液晶表示素子にも好適に用いることができる。 When manufacturing a PSA (Polymer sustained alignment) type liquid crystal display element, the following step (3) may be carried out using the coating film formed in the above step (1) as it is, but the liquid crystal molecules fall down. In order to control the alignment and perform alignment division by a simple method, an alignment process such as a weak rubbing process may be performed. A liquid crystal alignment film suitable for a VA liquid crystal display element can also be suitably used for a PSA liquid crystal display element.
[工程(3):液晶セルの構築]
(3−A)上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法である。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し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより液晶セルを製造する。また、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、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、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ことにより液晶セルを製造する。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、用いた液晶が等方相をとる温度まで更に加熱した後、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。
[Step (3): Construction of liquid crystal cell]
(3-A) Two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed as described above are prepared, and a liquid crystal cell is manufactured by disposing a liquid crystal between the two substrates facing each other. In order to manufacture a liquid crystal cell, the following two methods are mentioned, for example. The first method is a conventionally known method. First, two substrates are arranged opposite to each other through a gap (cell gap) so that the respective liquid crystal alignment films are opposed to each other, and the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealant, and the substrate surface and the sealant are bonded. A liquid crystal cell is manufactured by injecting and filling the liquid crystal into the cell gap partitioned by the step of sealing the injection hole. The second method is a method called an ODF (One Drop Fill) method. For example, an ultraviolet light curable sealant is applied to a predetermined location on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed, and liquid crystal is dropped at predetermined locations on the liquid crystal alignment film surface. After that, the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment films face each other and the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate, and then the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light to cure the sealant, thereby manufacturing a liquid crystal cell. . Regardless of which method is used, the liquid crystal cell manufactured as described above is further heated to a temperature at which the liquid crystal used takes an isotropic phase, and then slowly cooled to room temperature, thereby removing the flow alignment at the time of filling the liquid crystal. It is desirable to do.
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などを用いることができる。また、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く、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などを用いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶;商品名「C−15」、「CB−15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤;p−デシロキシベンジリデン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶などを、添加して使用してもよい。 As the sealing agent, for example, an epoxy resin containing a curing agent and aluminum oxide spheres as a spacer can be used. Examples of the liquid crystal include nematic liquid crystals and smectic liquid crystals. Among them, nematic liquid crystals are preferable. For example, Schiff base liquid crystals, azoxy liquid crystals, biphenyl liquid crystals, phenyl cyclohexane liquid crystals, ester liquid crystals, terphenyl liquid crystals. Biphenylcyclohexane liquid crystal, pyrimidine liquid crystal, dioxane liquid crystal, bicyclooctane liquid crystal, cubane liquid crystal, and the like can be used. Further, cholesteric liquid crystals such as cholestyl chloride, cholesteryl nonate, and cholesteryl carbonate; chiral agents such as those sold under the trade names “C-15” and “CB-15” (manufactured by Merck & Co., Inc.). A ferroelectric liquid crystal such as p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate may be added and used.
(3−B)PSA型液晶表示素子を製造する場合には、液晶と共に光重合性化合物を注入又は滴下する点以外は上記(3−A)と同様にして液晶セルを構築する。その後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する。ここで印加する電圧は、例えば5〜50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができるが、300〜400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。なお、上記の好ましい波長領域の紫外線は、光源を、例えばフィルター回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量としては、好ましくは1,000J/m2以上200,000J/m2未満であり、より好ましくは1,000〜100,000J/m2である。 (3-B) When manufacturing a PSA type liquid crystal display element, a liquid crystal cell is constructed in the same manner as in the above (3-A) except that a photopolymerizable compound is injected or dropped together with a liquid crystal. Thereafter, the liquid crystal cell is irradiated with light while a voltage is applied between the conductive films of the pair of substrates. The voltage applied here can be, for example, 5 to 50 V direct current or alternating current. Moreover, as light to irradiate, the ultraviolet-ray and visible light which contain light with a wavelength of 150-800 nm can be used, for example, However, The ultraviolet-ray containing light with a wavelength of 300-400 nm is preferable. As a light source of irradiation light, for example, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used. In addition, the ultraviolet rays in the above preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter diffraction grating. The irradiation dose of light, preferably less than 1,000 J / m 2 or more 200,000 J / m 2, more preferably from 1,000~100,000J / m 2.
(3−C)重合体(P)の側鎖に光重合性基を導入した場合、又は重合体(P)とは別に光重合性基含有化合物を液晶配向剤中に含む場合、上記(3−A)と同様にして液晶セルを構築し、その後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する工程を経ることにより液晶表示素子を製造する方法を採用してもよい。この方法によれば、PSAモードのメリットを少なく光照射量で実現可能である。印加する電圧や、照射する光の条件は上記(3−B)の説明を適用することができる。 (3-C) When a photopolymerizable group is introduced into the side chain of the polymer (P), or when a photopolymerizable group-containing compound is contained in the liquid crystal aligning agent separately from the polymer (P), the above (3 -A) A liquid crystal cell is constructed in the same manner as described above, and then a method of manufacturing a liquid crystal display element through a process of irradiating the liquid crystal cell with light while applying a voltage between conductive films of a pair of substrates is adopted. May be. According to this method, the PSA mode can be realized with a small amount of light irradiation. The description of (3-B) above can be applied to the voltage to be applied and the conditions of the light to be irradiated.
そして、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。 And a liquid crystal display element can be obtained by sticking a polarizing plate on the outer surface of a liquid crystal cell. As a polarizing plate to be bonded to the outer surface of the liquid crystal cell, a polarizing film or an H film itself in which a polarizing film called an “H film” in which iodine is absorbed while stretching and aligning polyvinyl alcohol is sandwiched between cellulose acetate protective films The polarizing plate which consists of can be mentioned.
本発明の液晶表示素子は種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置に用いることができる。 The liquid crystal display element of the present invention can be effectively applied to various devices, such as watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, cellular phones, smartphones, various types. It can be used for various display devices such as a monitor, a liquid crystal television, and an information display.
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下の例において、重合体の重量平均分子量Mw、イミド化率、重合体溶液の溶液粘度及びエポキシ当量は以下の方法により測定した。なお、以下では、式Xで表される化合物を単に「化合物X」と記すことがある。
[重合体の重量平均分子量Mw]
Mwは、以下の条件におけるGPCにより測定したポリスチレン換算値である。
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGRCXLII
溶剤:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm2
[重合体のイミド化率]
ポリイミドを含有する溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温で1H−NMRを測定した。得られた1H−NMRスペクトルから、下記数式(1)を用いてイミド化率を求めた。
イミド化率(%)=(1−A1/A2×α)×100 …(1)
(数式(1)中、A1は化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、A2はその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
[エポキシ当量]
エポキシ当量は、JIS C 2105に記載の塩酸−メチルエチルケトン法により測定した。
In the following examples, the weight average molecular weight Mw of the polymer, the imidization rate, the solution viscosity of the polymer solution, and the epoxy equivalent were measured by the following methods. Hereinafter, the compound represented by Formula X may be simply referred to as “Compound X”.
[Weight average molecular weight Mw of polymer]
Mw is a polystyrene equivalent value measured by GPC under the following conditions.
Column: Tosoh Co., Ltd., TSKgelGRCXLII
Solvent: Tetrahydrofuran Temperature: 40 ° C
Pressure: 68 kgf / cm 2
[Imidation rate of polymer]
A solution containing polyimide is poured into pure water, and the resulting precipitate is sufficiently dried at room temperature under reduced pressure, then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide, and 1 H-NMR is measured at room temperature using tetramethylsilane as a reference substance. did. From the obtained 1 H-NMR spectrum, the imidation ratio was determined using the following mathematical formula (1).
Imidation ratio (%) = (1-A 1 / A 2 × α) × 100 (1)
(In Formula (1), A 1 is a peak area derived from protons of NH groups appearing near a chemical shift of 10 ppm, A 2 is a peak area derived from other protons, and α is a precursor of a polymer (polyamic acid). The number ratio of other protons to one proton of NH group in)
[Epoxy equivalent]
The epoxy equivalent was measured by the hydrochloric acid-methyl ethyl ketone method described in JIS C 2105.
<化合物の合成>
[合成例1−1:化合物(a−1)の合成]
下記スキーム1に従って化合物(a−1)を合成した。
[Synthesis Example 1-1: Synthesis of Compound (a-1)]
Compound (a-1) was synthesized according to the following scheme 1.
・化合物(a−1−1)の合成
攪拌子を入れた2000mL三つ口フラスコに4−(4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸27.4g、3,5−ジニトロアニリン18.3gを取り、ジクロロメタン1200gを加えて攪拌した。その後、0℃に冷却し、そこに1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩23.0g、及びN,N−ジメチルアミノピリジン2.44gを加え、室温で20時間攪拌した。その後、反応液を水800mLで3回分液洗浄した後、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータにより内容量が200gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(a−1−1)を37.4 g得た。
-Synthesis | combination of compound (a-1-1) 27.4g of 4- (4-pentyl cyclohexyl) benzoic acid and 18.3g of 3, 5- dinitro anilines are taken to a 2000 mL three necked flask containing a stir bar, and 1200 g of dichloromethane is obtained. Was added and stirred. Thereafter, the mixture was cooled to 0 ° C., 23.0 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and 2.44 g of N, N-dimethylaminopyridine were added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 20 hours. . Thereafter, the reaction solution was separated and washed three times with 800 mL of water, and then the organic layer was dried over magnesium sulfate. Then, it concentrated slowly until the internal volume became 200g with a rotary evaporator, and collect | recovered the white solid which precipitated on the way by filtration. This white solid was vacuum-dried to obtain 37.4 g of compound (a-1-1).
・化合物(a−1−2)の合成
攪拌子を入れた500mL三口フラスコに化合物(a−1−1)を26.4g取り、アセトニトリル300gを加えて撹拌した。その後、0℃に冷却し,そこに二炭酸ジ−tert−ブチル14.4g、及びN,N−ジメチルアミノピリジン0.73gを加え、室温で6時間撹拌した。その後、反応液を100gになるまでロータリーエバポレータにより濃縮した後、水500g中に注ぎ、析出した白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(a−1−2)を25.9g得た。
-Synthesis | combination of compound (a-1-2) 26.4g of compounds (a-1-1) were taken to the 500 mL three necked flask which put the stirrer, 300 g of acetonitrile was added and stirred. Thereafter, the mixture was cooled to 0 ° C., and 14.4 g of di-tert-butyl dicarbonate and 0.73 g of N, N-dimethylaminopyridine were added thereto, followed by stirring at room temperature for 6 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated by a rotary evaporator until 100 g was reached, poured into 500 g of water, and the precipitated white solid was collected by filtration. This white solid was vacuum-dried to obtain 25.9 g of compound (a-1-2).
・化合物(a−1)の合成
攪拌子を入れた300mL三つ口フラスコに化合物(a−2−1)を21.6g、亜鉛52.3g、及び塩化アンモニウム8.56gを加え、窒素置換を3回行った。その後、反応容器を0℃に冷却し、窒素バブリングしたテトラヒドロフランを150g、及びエタノール20gを加えて撹拌し、更に水10gを滴下により加え、室温で撹拌した。3時間後、反応液をセライト濾過し、濾液に酢酸エチル300gを加え、水200mLで3回分液洗浄した。その後、有機層をロータリーエバポレータにより濃縮して乾固した。得られた残渣をエタノールにより再結晶することで化合物(a−1)を13.4g得た。
-Synthesis | combination of compound (a-1) 21.6g of compound (a-2-1), zinc 52.3g, and ammonium chloride 8.56g were added to the 300 mL three necked flask containing the stirring element, and nitrogen substitution was carried out. 3 times. Thereafter, the reaction vessel was cooled to 0 ° C., 150 g of nitrogen bubbled tetrahydrofuran and 20 g of ethanol were added and stirred, and 10 g of water was further added dropwise, followed by stirring at room temperature. After 3 hours, the reaction solution was filtered through Celite, and 300 g of ethyl acetate was added to the filtrate, followed by separation and washing three times with 200 mL of water. Thereafter, the organic layer was concentrated to dryness by a rotary evaporator. The obtained residue was recrystallized from ethanol to obtain 13.4 g of compound (a-1).
[合成例1−2:化合物(a−2)の合成]
下記スキーム2に従って化合物(a−2)を合成した。
Compound (a-2) was synthesized according to the following scheme 2.
・化合物(a−2−1)の合成
出発物質として4−ブロモ安息香酸及び4−(4−ペンチルシクロヘキシル)アニリンを用いて、化合物(a−1−1)と同様の合成処方により化合物(a−2−1)を得た。
・化合物(a−2−2)の合成
化合物(a−1−1)に代えて化合物(a−2−1)を用い、化合物(a−1−2)と同様の合成処方により化合物(a−2−2)を得た。
・化合物(a−2)の合成
攪拌子を入れた500mL三つ口フラスコに化合物(a−2−2)を21.1g、4−カルボキシフェニルボロン酸を6.63g、酢酸パラジウム(II)を0.225g、炭酸カリウムを27.6g、及び1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンを0.797g加え、窒素置換を3回行った。そこに窒素バブリングしたテトラヒドロフランを80g、水を80g加え、60℃で3時間撹拌させた。反応液をセライト濾過し、濾液に酢酸エチル200gを加え、水150mLで3回分液洗浄した。その後、ロータリーエバポレータによる濃縮により内容量が50gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(a−2)を15.9g得た。
Synthesis of Compound (a-2-1) Compound (a-1-1) was synthesized according to the same synthetic formulation as compound (a-1-1) using 4-bromobenzoic acid and 4- (4-pentylcyclohexyl) aniline as starting materials. 2-1) was obtained.
-Synthesis | combination of compound (a-2-2) It replaces with a compound (a-1-1), and a compound (a-2-1) is used, and a compound (a 2-2) was obtained.
-Synthesis | combination of compound (a-2) 21.1g of compounds (a-2-2), 6.63g of 4-carboxyphenyl boronic acid, palladium acetate (II) were put into a 500 mL three necked flask containing a stirrer. 0.225 g, 27.6 g of potassium carbonate, and 0.797 g of 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane were added, and nitrogen substitution was performed three times. 80 g of tetrahydrofuran and 80 g of water were bubbled with nitrogen, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 3 hours. The reaction solution was filtered through Celite, 200 g of ethyl acetate was added to the filtrate, and the mixture was washed with 150 mL of water three times. Then, it concentrated slowly by concentration by a rotary evaporator until the internal volume became 50g, and collect | recovered the white solid which precipitated in the middle by filtration. This white solid was vacuum-dried to obtain 15.9 g of compound (a-2).
[合成例1−3:化合物(a−3)の合成]
下記スキーム3に従って化合物(a−3)を合成した。
Compound (a-3) was synthesized according to the following scheme 3.
出発物質として4−ブロモアニリン及び4−(4−オクチルシクロヘキシル)安息香酸を用いて、化合物(a−2)と同様の合成処方により化合物(a−3−1)、化合物(a−3−2)及び化合物(a−3)を合成した。 Using 4-bromoaniline and 4- (4-octylcyclohexyl) benzoic acid as starting materials, compound (a-3-1) and compound (a-3-2) were synthesized according to the same synthetic formulation as compound (a-2). ) And compound (a-3) were synthesized.
[合成例1−4:化合物(a−4)の合成]
下記スキーム4に従って化合物(a−4)を合成した。
Compound (a-4) was synthesized according to the following scheme 4.
・化合物(a−4−1)の合成
攪拌子を入れた500mL三つ口フラスコに2,5−ジニトロアニリン18.3g、無水コハク酸10.0gを取り、アセトニトリルを250g加え、10時間還流した。その後、ロータリーエバポレータで反応液を濃縮、乾固させ、化合物(a−4−1)を25.3g得た。
・化合物(a−4−2)の合成
出発物質としてβ−コレスタノール及び化合物(a−4−1)を用いて、化合物(a−1−1)と同様の合成処方により化合物(a−4−2)を得た。
・化合物(a−4−3)の合成
攪拌子を入れた300mL三つ口フラスコに化合物(a−4−2)を26.2g取り、そこにテトラヒドロフラン120gを加え、0℃に冷却した。そこに、クロロギ酸メチル3.97gを滴下し、室温で3時間撹拌した。反応液に酢酸エチル200gを加え、1mol/Lの塩酸150mL、及び水150mLで3回分液洗浄した後、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータにより濃縮し、真空乾燥にて乾固することで、黄色固体の化合物(a−4−3)を27.1g得た。
・化合物(a−4)の合成
出発物質として化合物(a−4−3)を用いて、化合物(a−1)と同様の合成処方により化合物(a−4)を得た。
-Synthesis | combination of compound (a-4-1) 2,5-dinitroaniline 18.3g and 10.0g of succinic anhydrides were taken to the 500 mL three necked flask containing the stirring element, 250g of acetonitrile was added, and it recirculate | refluxed for 10 hours. . Thereafter, the reaction solution was concentrated and dried by a rotary evaporator to obtain 25.3 g of compound (a-4-1).
-Synthesis | combination of compound (a-4-2) Compound (a-4) is prepared by the same synthesis formulation as compound (a-1-1) using β-cholestanol and compound (a-4-1) as starting materials. -2) was obtained.
-Synthesis | combination of compound (a-4-3) 26.2g of compounds (a-4-2) were taken to the 300 mL three necked flask which put the stirring element, 120 g of tetrahydrofuran was added there, and it cooled to 0 degreeC. Thereto, 3.97 g of methyl chloroformate was added dropwise and stirred at room temperature for 3 hours. After adding 200 g of ethyl acetate to the reaction solution and separating and washing three times with 150 mL of 1 mol / L hydrochloric acid and 150 mL of water, the organic layer was dried over magnesium sulfate. Then, 27.1g of yellow solid compound (a-4-3) was obtained by concentrating with a rotary evaporator and making it dry by vacuum drying.
-Synthesis | combination of compound (a-4) Compound (a-4) was obtained by the synthetic | combination prescription | regulation similar to compound (a-1) using compound (a-4-3) as a starting material.
[合成例1−5:化合物(a−5)の合成]
下記スキーム5に従って化合物(a−5)を合成した。
Compound (a-5) was synthesized according to the following scheme 5.
・化合物(a−5−1)の合成
攪拌子を入れた300mLナスフラスコに4−(4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシルカルボン酸25.2gを加え、塩化チオニル200g、及びDMF0.25gを加え、80℃で2時間攪拌した。その後、過剰の塩化チオニルをアスピレータで除去し、残渣をジクロロメタン500gに溶解させた。これを溶液Aとした。
撹拌子を入れた2000mL三口フラスコに4−ヒドロキシ桂皮酸16.4g、水酸化ナトリウム8gを取り、更に水を500g加え、0℃に冷却した。そこに、溶液Aを30分かけて滴下し、室温で5時間撹拌させた。その後、反応液を水400mLで3回分液洗浄した後、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータによる濃縮により、内容量が50gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた白色固体を濾過により回収した。この白色固体を真空乾燥することで化合物(a−5−1)を31.9g得た。
・化合物(a−5−2)の合成
出発物質として化合物(a−5−1)及び3,5−ジニトロアニリンを用いて、化合物(a−1−1)と同様の合成処方により化合物(a−5−2)を得た。
・化合物(a−5−3)の合成
出発物質として化合物(a−5−2)を用いて、化合物(a−1−2)と同様の合成処方により化合物(a−5−3)を得た。
・化合物(a−5)の合成
出発物質として化合物(a−5−3)を用いて、化合物(a−1)と同様の合成処方により化合物(a−5)を得た。
-Synthesis | combination of compound (a-5-1) 4- (4-propyl cyclohexyl) cyclohexyl carboxylic acid 25.2g is added to a 300 mL eggplant-shaped flask containing a stirrer, 200 g of thionyl chloride and 0.25 g of DMF are added, and 80 ° C is added. For 2 hours. Thereafter, excess thionyl chloride was removed with an aspirator, and the residue was dissolved in 500 g of dichloromethane. This was designated as Solution A.
To a 2000 mL three-necked flask containing a stirrer, 16.4 g of 4-hydroxycinnamic acid and 8 g of sodium hydroxide were taken, 500 g of water was further added, and the mixture was cooled to 0 ° C. The solution A was dripped there over 30 minutes, and it was made to stir at room temperature for 5 hours. Thereafter, the reaction solution was separated and washed with 400 mL of water three times, and then the organic layer was dried over magnesium sulfate. Then, it concentrated slowly by the concentration by a rotary evaporator until the internal volume became 50g, and collect | recovered the white solid which precipitated on the way by filtration. This white solid was vacuum-dried to obtain 31.9 g of compound (a-5-1).
-Synthesis of compound (a-5-2) Compound (a-5-1) and 3,5-dinitroaniline were used as starting materials and compound (a-1-1) was synthesized according to the same synthetic formulation as compound (a-1-1). -5-2) was obtained.
-Synthesis | combination of compound (a-5-3) Compound (a-5-3) is obtained by the same synthesis prescription as compound (a-1-2) using compound (a-5-2) as a starting material. It was.
-Synthesis | combination of compound (a-5) Compound (a-5) was obtained by the same synthesis prescription as compound (a-1) using compound (a-5-3) as a starting material.
[合成例1−6:化合物(a−6)の合成]
下記スキーム6に従って化合物(a−6)を合成した。
Compound (a-6) was synthesized according to the following scheme 6.
出発物質として4−(4’−ペンチル−[1,1’−ビス(シクロヘキサン)]−4−イル)安息香酸、及び4’−ヒドロキシアゾベンゼン−4−カルボン酸を用いて、化合物(a−5)と同様の合成処方により化合物(a−6)を得た。 Using 4- (4′-pentyl- [1,1′-bis (cyclohexane)]-4-yl) benzoic acid and 4′-hydroxyazobenzene-4-carboxylic acid as starting materials, compound (a-5 The compound (a-6) was obtained by the same synthetic formulation as in (1).
[合成例1−7;化合物(a−7)の合成]
下記スキーム7に従って化合物(a−7)を合成した。
Compound (a-7) was synthesized according to the following scheme 7.
・化合物(a−7−1)の合成
攪拌子を入れた2000mLナスフラスコに4−フルオロ−1,3−ジニトロベンゼン18.6g、及び4−(4−ペンチルシクロヘキシル)アニリン24.5gを取り、テトラヒドロフラン1000g、及びトリエチルアミン15.2gを加え、10時間還流した。反応液に酢酸エチル1200gを加え、水1000mLで3回分液洗浄した。その後、ロータリーエバポレータによる濃縮により、内容量が200gになるまでゆっくり濃縮し、途中で析出してきた黄色固体を濾過により回収した。この黄色固体を真空乾燥することで化合物(a−7−1)を38.3g得た。
・化合物(a−7−2)の合成
出発物質として化合物(a−7−1)を用いて、化合物(a−1−2)と同様の合成処方により化合物(a−7−2)を得た。
・化合物(a−7)の合成
出発物質として化合物(a−7−2)を用いて、化合物(a−1)と同様の合成処方により化合物(a−7)を得た。
Synthesis of compound (a-7-1) Take 18.6 g of 4-fluoro-1,3-dinitrobenzene and 24.5 g of 4- (4-pentylcyclohexyl) aniline in a 2000 mL eggplant flask containing a stir bar, Tetrahydrofuran 1000g and triethylamine 15.2g were added and it recirculate | refluxed for 10 hours. Ethyl acetate 1200g was added to the reaction liquid, and liquid separation washing | cleaning was carried out 3 times with water 1000mL. Then, it concentrated slowly by the concentration by a rotary evaporator until the internal volume became 200g, and the yellow solid which precipitated on the way was collect | recovered by filtration. This yellow solid was vacuum-dried to obtain 38.3 g of compound (a-7-1).
-Synthesis | combination of compound (a-7-2) Compound (a-7-2) is obtained by the synthetic | combination prescription similar to compound (a-1-2) using compound (a-7-1) as a starting material. It was.
-Synthesis | combination of compound (a-7) Compound (a-7) was obtained by the synthetic | combination prescription similar to compound (a-1) using compound (a-7-2) as a starting material.
[合成例1−8;化合物(a−9)の合成]
出発物質として化合物4−(4,4,4−トリフルオロブチル)シクロヘキサンカルボン酸を用いて、スキーム5の化合物(a−5)と同様の合成処方により化合物(a−9)を得た。
Using compound 4- (4,4,4-trifluorobutyl) cyclohexanecarboxylic acid as a starting material, compound (a-9) was obtained by the same synthetic recipe as compound (a-5) in scheme 5.
<重合体の合成>
[合成例2−1:重合体(PA−1)の合成]
テトラカルボン酸二酸無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物100モル部、並びにジアミンとして化合物(a−1)20モル部、及びp−フェニレンジアミン80モル部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解し、室温で6時間反応を行い、ポリアミック酸を20重量%含有する溶液を得た。ここで得られたポリアミック酸を重合体(PA−1)とした。
<Synthesis of polymer>
[Synthesis Example 2-1: Synthesis of Polymer (PA-1)]
100 mol parts of 2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic acid dianhydride as tetracarboxylic dianhydride, 20 mol parts of compound (a-1) as diamine, and 80 mol parts of p-phenylenediamine, N- It was dissolved in methyl-2-pyrrolidone (NMP) and reacted at room temperature for 6 hours to obtain a solution containing 20% by weight of polyamic acid. The polyamic acid obtained here was used as a polymer (PA-1).
[合成例2−2〜合成例2−11、2−19]
使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び量を下記表1のとおり変更した以外は上記合成例2−1と同様にしてポリアミック酸をそれぞれ合成した。得られたポリアミック酸をそれぞれ、重合体(PA−2)〜(PA−7)及び(Ra−1)〜(Ra−5)とした。
[Synthesis Example 2-2 to Synthesis Examples 2-11 and 2-19]
Polyamic acids were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the types and amounts of tetracarboxylic dianhydride and diamine used were changed as shown in Table 1 below. The obtained polyamic acids were referred to as polymers (PA-2) to (PA-7) and (Ra-1) to (Ra-5), respectively.
表1中、ジアミン及び酸二無水物の()内の数値は、重合体の合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計100モル部に対する使用割合[モル部]を表す。表1中の酸無水物及びジアミンの略称はそれぞれ以下の化合物を表す。
<酸二無水物>
t−1:2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
t−2:ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸2:4,6:8−二無水物
t−3:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
t−4:ピロメリット酸二無水物
<ジアミン>
a−8:下記式(a−8)で表される化合物
b−1:下記式(b−1)で表される化合物
b−2:下記式(b−2)で表される化合物
b−3:下記式(b−3)で表される化合物
b−5:下記式(b−5)で表される化合物
b−6:下記式(b−6)で表される化合物
b−7:下記式(b−7)で表される化合物
b−8:下記式(b−8)で表される化合物
b−9:下記式(b−9)で表される化合物
d−1:p−フェニレンジアミン
d−2:3,5−ジアミノ安息香酸
d−3:下記式(d−3)で表される化合物
<Acid dianhydride>
t-1: 2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic acid dianhydride t-2: bicyclo [3.3.0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2: 4,6: 8- Dianhydride t-3: 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride t-4: pyromellitic dianhydride <diamine>
a-8: Compound b-1 represented by the following formula (a-8): Compound b-2 represented by the following formula (b-1): Compound b- represented by the following formula (b-2) 3: Compound b-5 represented by the following formula (b-3): Compound b-6 represented by the following formula (b-5): Compound b-7 represented by the following formula (b-6): Compound b-8 represented by the following formula (b-7): Compound b-9 represented by the following formula (b-8): Compound d-1 represented by the following formula (b-9): p- Phenylenediamine d-2: 3,5-diaminobenzoic acid d-3: compound represented by the following formula (d-3)
[合成例2−12:重合体(PI−1)の合成]
使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び量を上記表1のとおり変更した以外は上記合成例2−1と同様にしてポリアミック酸を合成した。次いで、得られたポリアミック酸溶液にピリジン及び無水酢酸を添加し、化学イミド化を行った。化学イミド化後の反応溶液は濃縮し、濃度が10重量%となるようにNMPにて調製した。得られた重合体(PI−1)のイミド化率は約30%であった。
[Synthesis Example 2-12: Synthesis of Polymer (PI-1)]
A polyamic acid was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the types and amounts of tetracarboxylic dianhydride and diamine used were changed as shown in Table 1 above. Next, pyridine and acetic anhydride were added to the obtained polyamic acid solution to perform chemical imidization. The reaction solution after chemical imidation was concentrated and prepared with NMP so that the concentration was 10% by weight. The imidation ratio of the obtained polymer (PI-1) was about 30%.
[合成例2−13:エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(EPS−1)の合成]
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、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100.0g、メチルイソブチルケトン500g及びトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水100gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、還流下で混合しつつ、80℃で6時間反応させた。反応終了後、有機層を取り出し、0.2重量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄したのち、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(EPS−1)を粘調な透明液体として得た。
このポリオルガノシロキサン(EPS−1)について、1H−NMR分析を行ったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にオキシラニル基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。ポリオルガノシロキサン(EPS−1)のMwは2,200、エポキシ当量は186g/モルであった。
[Synthesis Example 2-13: Synthesis of Epoxy Group-Containing Polyorganosiloxane (EPS-1)]
A reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, dropping funnel and reflux condenser was charged with 100.0 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 500 g of methyl isobutyl ketone and 10.0 g of triethylamine, and room temperature. Mixed with. Next, 100 g of deionized water was dropped from the dropping funnel over 30 minutes, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours while mixing under reflux. After completion of the reaction, the organic layer was taken out and washed with 0.2 wt% ammonium nitrate aqueous solution until the water after washing became neutral. 1) was obtained as a viscous transparent liquid.
When this polyorganosiloxane (EPS-1) was subjected to 1 H-NMR analysis, a peak based on the oxiranyl group was obtained in the vicinity of chemical shift (δ) = 3.2 ppm according to the theoretical intensity. It was confirmed that no side reaction occurred. Mw of the polyorganosiloxane (EPS-1) was 2,200, and the epoxy equivalent was 186 g / mol.
[合成例2−14:特定基含有ポリオルガノシロキサン(PS−1)の合成]
100mLの三口フラスコに、上記合成例2−13で合成したポリオルガノシロキサン(EPS−1)を2.3g、シクロペンタノン11.1g、化合物(a−2)1.1g(ポリオルガノシロキサン(EPS−1)の有する珪素原子に対して30モル%に相当)、及びテトラブチルアンモニウムフルオリド0.03gを仕込み、90℃で36時間反応させた。反応終了後、反応混合物にメタノールを加えて沈殿を生成させ、この沈殿物を酢酸エチルに溶解して得た溶液を3回水洗した後、溶剤を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(PS−1)の白色粉末を得た。ポリオルガノシロキサン(PS−1)の重量平均分子量は2,700であった。
[Synthesis Example 2-14: Synthesis of specific group-containing polyorganosiloxane (PS-1)]
In a 100 mL three-necked flask, 2.3 g of polyorganosiloxane (EPS-1) synthesized in Synthesis Example 2-13, 11.1 g of cyclopentanone, 1.1 g of compound (a-2) (polyorganosiloxane (EPS) -1)), and 0.03 g of tetrabutylammonium fluoride was charged and reacted at 90 ° C. for 36 hours. After completion of the reaction, methanol was added to the reaction mixture to form a precipitate. A solution obtained by dissolving the precipitate in ethyl acetate was washed with water three times, and the solvent was distilled off to remove polyorganosiloxane (PS- A white powder of 1) was obtained. The weight average molecular weight of the polyorganosiloxane (PS-1) was 2,700.
[合成例2−15〜合成例2−18]
使用する化合物の種類及び量を下記の表2の通りとした以外は、上記合成例2−14と同様の合成処方により特定基含有ポリオルガノシロキサン(PS−2)〜(PS−4)及び(Rs−1)をそれぞれ合成した。
[Synthesis Example 2-15 to Synthesis Example 2-18]
The specific group-containing polyorganosiloxanes (PS-2) to (PS-4) and (PS-4) and (PS-4) were synthesized according to the same synthesis formulation as in Synthesis Example 2-14 except that the types and amounts of the compounds used were as shown in Table 2 below. Rs-1) was synthesized respectively.
表2中、カルボン酸の配合量の数値は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有する珪素原子に対する仕込み量[モル%]を示す。
表2中の化合物の略称は以下の通りである。
b−4;上記式(b−4)で表される化合物
In Table 2, the numerical value of the blending amount of carboxylic acid indicates the amount [mol%] charged with respect to the silicon atom of the epoxy group-containing polyorganosiloxane.
Abbreviations of the compounds in Table 2 are as follows.
b-4; a compound represented by the above formula (b-4)
[実施例1]
(1)液晶配向剤の調製
重合体として上記合成例2−1で得た重合体(PA−1)に、有機溶媒としてNMP及びブチルセロソルブ(BC)を加え、溶媒組成がNMP:BC=50:50(重量比)、固形分濃度5.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターを用いてろ過することにより液晶配向剤(D−1)を調製した。
(2)液晶表示素子の製造
一対の基板として、ITO膜からなる2系統の透明電極(電極A及び電極B)を片面に有するガラス基板を用い、この一対のガラス基板上に、上記で調製した液晶配向剤(D−1)をスピンナーにより塗布し、80℃のホットプレート上で1分間のプレベークを行った後、230℃のホットプレート上で10分間ポストベークして、膜厚約0.08μmの塗膜を形成した。続いて、どちらか一方の基板の液晶配向膜を有する面の外縁に、直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、間隙を介して2枚の基板を対向配置し、外縁部同士を当接して圧着して接着剤を硬化した。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、ネマチック液晶(メルク社製、MLC−6608)を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止した。
[Example 1]
(1) Preparation of liquid crystal aligning agent NMP and butyl cellosolve (BC) are added as an organic solvent to the polymer (PA-1) obtained in Synthesis Example 2-1 as a polymer, and the solvent composition is NMP: BC = 50: The solution was 50 (weight ratio) and the solid content concentration was 5.0% by weight. A liquid crystal aligning agent (D-1) was prepared by filtering this solution using a filter having a pore size of 1 μm.
(2) Manufacture of liquid crystal display element As a pair of substrates, a glass substrate having two transparent electrodes (electrode A and electrode B) made of ITO film on one side was prepared on the pair of glass substrates as described above. The liquid crystal aligning agent (D-1) was applied by a spinner, pre-baked on a hot plate at 80 ° C. for 1 minute, and then post-baked on a hot plate at 230 ° C. for 10 minutes to obtain a film thickness of about 0.08 μm. The coating film was formed. Subsequently, after applying an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 5.5 μm to the outer edge of the surface of one of the substrates having the liquid crystal alignment film, the two substrates are arranged to face each other with a gap between them. The outer edges were brought into contact with each other and pressed to cure the adhesive. Next, a nematic liquid crystal (MLC-6608, manufactured by Merck & Co., Inc.) was filled between the pair of substrates from the liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an acrylic photo-curing adhesive.
(3)焼き付き特性(AC残像特性)の評価
上記で製造した液晶表示素子を25℃、1気圧の環境下におき、電極Bには電圧をかけずに、電極Aに交流電圧3.5Vと直流電圧5Vの合成電圧を2時間印加した。その直後、電極A及び電極Bの双方に交流4Vの電圧を印加した。両電極に交流4Vの電圧を印加し始めた時点から電極A及び電極Bの光透過性の差が目視で確認できなくなるまでの時間を測定した。この時間が20秒未満であったとき焼き付き特性「良好1(◎)」、20秒以上60秒未満であったとき焼き付き特性「良好2(○)」、60秒以上100秒未満であったとき焼き付き特性「可1(△)」、100秒以上150秒未満であったとき焼き付き特性「可2(△△)」、そして150秒を超えた場合を焼き付き特性「不良(×)」と評価したところ、この液晶表示素子の焼き付き特性は「良好1(◎)」であった。
(3) Evaluation of image sticking characteristics (AC afterimage characteristics) The liquid crystal display device manufactured as described above was placed in an environment of 25 ° C. and 1 atm, no voltage was applied to electrode B, and an AC voltage of 3.5 V was applied to electrode A. A combined voltage of DC voltage 5V was applied for 2 hours. Immediately thereafter, an AC voltage of 4 V was applied to both electrode A and electrode B. The time from when the voltage of 4V AC was started to be applied to both electrodes until the difference in light transmittance between the electrodes A and B could not be visually confirmed was measured. When this time is less than 20 seconds, the image sticking property “good 1 (◎)”, when it is 20 seconds or more and less than 60 seconds, the image sticking property “good 2 (◯)”, when it is 60 seconds or more and less than 100 seconds The seizure property “possible 1 (Δ)”, the seizure property “possible 2 (ΔΔ)” when it is 100 seconds or more and less than 150 seconds, and the seizure property “bad (×)” is evaluated when it exceeds 150 seconds. However, the image sticking characteristic of this liquid crystal display element was “Good 1 (◎)”.
(4)引き置き時間経過後の印刷性の評価
上記で調製した液晶配向剤(D−1)を、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて、ITO膜からなる透明電極付きガラス基板の透明電極面に塗布した。30分間引き置きをした後、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した。その後、200℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚0.06μmの塗膜を形成した。この塗膜を倍率20倍の顕微鏡で観察して印刷ムラ及びピンホールの有無を調べた。なお、重合体の溶剤に対する溶解性が低いほど、引き置き時間中に印刷ムラ及びピンホールが発生しやすくなる。評価は、引き置き時間の経過後において、印刷ムラ及びピンホールが殆ど観察されなかった場合を印刷性「良好(○)」、印刷ムラ及びピンホールが僅かに観察された場合を印刷性「可(△)」、印刷ムラ及びピンホールの少なくともいずれかが明確に観察された場合を印刷性「不良(×)」とした。その結果、この実施例では印刷性「良好(○)」の結果であった。
(4) Evaluation of printability after elapse of holding time The liquid crystal aligning agent (D-1) prepared above is transparent made of an ITO film using a liquid crystal alignment film printer (Nissha Printing Co., Ltd.). It apply | coated to the transparent electrode surface of the glass substrate with an electrode. After leaving for 30 minutes, the solvent was removed by heating (prebaking) on an 80 ° C. hot plate for 1 minute. Then, it heated for 10 minutes on a 200 degreeC hotplate (post-baking), and formed the coating film with an average film thickness of 0.06 micrometer. This coating film was observed with a microscope with a magnification of 20 times to examine the presence or absence of printing unevenness and pinholes. Note that the lower the solubility of the polymer in the solvent, the more easily printing unevenness and pinholes occur during the holding time. The evaluation is that the printability is “good (○)” when printing unevenness and pinholes are hardly observed after the lapse of the holding time, and the printability is “good” when printing unevenness and pinholes are slightly observed. (Δ) ”, a case in which at least one of printing unevenness and pinholes was clearly observed was defined as printability“ defect (x) ”. As a result, in this example, the printability was “good (◯)”.
[実施例2〜9、11及び比較例1〜6]
使用する重合体の種類及び量を下記表3に記載の通りとした点以外は上記実施例1と同様にして液晶配向剤をそれぞれ調製した。また、調製した液晶配向剤を用いて上記実施例1と同様にして各種評価を行った。それらの結果を下記表3に示した。
[Examples 2 to 9, 11 and Comparative Examples 1 to 6]
Liquid crystal aligning agents were prepared in the same manner as in Example 1 except that the types and amounts of the polymers used were as shown in Table 3 below. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1 using the prepared liquid crystal aligning agent. The results are shown in Table 3 below.
表3中、重合体の配合比の数値は、液晶配向剤の調製に使用した重合体成分の合計100重量部に対する各重合体の配合割合[重量部]を示す。 In Table 3, the numerical value of the blending ratio of the polymer indicates the blending ratio [parts by weight] of each polymer with respect to 100 parts by weight in total of the polymer components used for preparing the liquid crystal aligning agent.
[実施例10]
(1)液晶配向剤の調製
重合体として上記合成例2−5で得た重合体(PA−5)に、有機溶媒としてNMP及びブチルセロソルブ(BC)を加え、溶媒組成がNMP:BC=50:50(重量比)、固形分濃度5.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径1μmのフィルターを用いてろ過することにより液晶配向剤(D−10)を調製した。
(2)液晶表示素子の製造
上記で調製した液晶配向剤(D−10)を、図1に示したようなスリット状にパターニングされ、複数の領域に区画された2系統のITO電極(電極A及び電極B)をそれぞれ有する一対のガラス基板の各電極面上に、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用い塗布し、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、200℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚600Åの塗膜を形成した。その後、超純水中で1分間超音波洗浄を行い、次いで100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより液晶配向膜を有する基板を得た。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。
次に、上記一対の基板のうちの1枚につき、液晶配向膜を有する面の外縁に直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、一対の基板を液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化させた。次いで、液晶注入口より、一対の基板間にネマチック液晶(メルク社製、MLC−6608)を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより液晶セルを製造した。得られた液晶セルにつき、電極間に周波数60Hzの交流10Vを印加し、液晶が駆動している状態で、光源にメタルハライドランプを使用した紫外線照射装置を用いて、紫外線を10,000J/m2の照射量にて照射した。なお、この照射量は、波長365nm基準で計測される光量計を用いて計測した値である。
[Example 10]
(1) Preparation of liquid crystal aligning agent As a polymer, NMP and butyl cellosolve (BC) are added as an organic solvent to the polymer (PA-5) obtained in Synthesis Example 2-5, and the solvent composition is NMP: BC = 50: The solution was 50 (weight ratio) and the solid content concentration was 5.0% by weight. A liquid crystal aligning agent (D-10) was prepared by filtering this solution using a filter having a pore size of 1 μm.
(2) Manufacture of liquid crystal display element The liquid crystal aligning agent (D-10) prepared above is patterned into a slit shape as shown in FIG. And a liquid crystal alignment film printer (manufactured by Nissha Printing Co., Ltd.) on each electrode surface of a pair of glass substrates each having an electrode B) and heated on a hot plate at 80 ° C. for 1 minute (pre-baking) Then, after removing the solvent, it was heated (post-baked) for 10 minutes on a 200 ° C. hot plate to form a coating film having an average film thickness of 600 mm. Thereafter, ultrasonic cleaning was performed in ultrapure water for 1 minute, and then drying was performed in a 100 ° C. clean oven for 10 minutes to obtain a substrate having a liquid crystal alignment film. This operation was repeated to obtain a pair (two) of substrates having a liquid crystal alignment film.
Next, after applying an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 5.5 μm to the outer edge of the surface having the liquid crystal alignment film for one of the pair of substrates, the liquid crystal alignment film surface is placed on the pair of substrates. The adhesives were cured by overlapping and pressing so as to face each other. Next, after filling nematic liquid crystal (MLC-6608, manufactured by Merck & Co., Inc.) between a pair of substrates from the liquid crystal injection port, the liquid crystal injection port was sealed with an acrylic photocuring adhesive to produce a liquid crystal cell. With respect to the obtained liquid crystal cell, an alternating current of 10 Hz is applied between the electrodes and the liquid crystal is driven, and an ultraviolet ray irradiation device using a metal halide lamp as a light source is used to emit ultraviolet rays of 10,000 J / m 2. Irradiation was performed at a dose of. In addition, this irradiation amount is the value measured using the light meter measured on the basis of wavelength 365nm.
(3)焼き付き特性(AC残像特性)の評価
上記で製造した液晶表示素子を25℃、1気圧の環境下に置き、電極Bには電圧をかけずに、電極Aに交流電圧10Vを300時間印加した。300時間が経過した後、直ちに電極A及び電極Bの双方に交流3Vの電圧を印加して、両電極間の光透過率の差ΔT[%]を測定した。このとき、ΔTが2%未満であった場合をAC残像特性「良好1(◎)」、2%以上3%未満であった場合を残像特性「良好2(○)」、3%以上4%未満であった場合を残像特性「可(△)」、4%以上であった場合を残像特性「不良(×)」と評価した。その結果、この実施例では「良好1」の評価であった。
(4)引き置き時間経過後の印刷性の評価
上記で調製した液晶配向剤(D−10)を用いて、上記実施例1と同様にして、引き置き時間が経過した後の印刷性を評価した。その結果、この実施例では印刷性「良好(○)」の結果であった。
(3) Evaluation of image sticking characteristics (AC afterimage characteristics) The liquid crystal display device manufactured as described above was placed in an environment of 25 ° C. and 1 atm, no voltage was applied to electrode B, and AC voltage 10 V was applied to electrode A for 300 hours. Applied. Immediately after 300 hours, an AC voltage of 3 V was applied to both the electrode A and the electrode B, and the difference ΔT [%] in light transmittance between the electrodes was measured. At this time, when ΔT is less than 2%, the AC afterimage characteristic “good 1 (◎)”, and when it is 2% or more and less than 3%, the afterimage characteristic “good 2 (◯)”, 3% or more and 4% The afterimage characteristic “possible (Δ)” was 4% or more, and the afterimage characteristic “bad (×)” was evaluated. As a result, in this example, the evaluation was “Good 1”.
(4) Evaluation of printability after elapse of holding time Using the liquid crystal aligning agent (D-10) prepared above, the printability after elapse of the holding time was evaluated in the same manner as in Example 1. did. As a result, in this example, the printability was “good (◯)”.
これら実施例1〜11の結果から、上記特定部分構造を有する重合体を含有する液晶配向剤では、基板への塗布後に30分間の引き置き時間を設けた場合にも印刷性が良好であった。これは、重合体(P)の溶剤に対する溶解性が高いことを示唆している。
また、液晶表示素子の焼き付き特性(AC残像特性)も良好であった。この結果から、重合体に導入した保護基がポストベーク時の加熱により脱離することで、ポストベーク後には重合体側鎖が剛直な構造を有するものとなり、液晶表示素子のAC残像を十分に低減することができたものと推測される。これに対し、比較例では、焼き付き特性及び印刷性のいずれかが実施例のものよりも劣っていた。
From these results of Examples 1 to 11, in the liquid crystal aligning agent containing the polymer having the specific partial structure, the printability was good even when a holding time of 30 minutes was provided after application to the substrate. . This suggests that the solubility of the polymer (P) in the solvent is high.
Further, the image sticking characteristic (AC afterimage characteristic) of the liquid crystal display element was also good. From this result, the protecting group introduced into the polymer is eliminated by heating during post-baking, so that the polymer side chain has a rigid structure after post-baking, and the AC afterimage of the liquid crystal display element is sufficiently reduced. It is speculated that it was possible. On the other hand, in the comparative example, either the image sticking property or the printability was inferior to that of the example.
A,B:ガラス基板 A, B: Glass substrate
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