JP2020100822A - Manufacturing method of polyamic acid block polymer, manufacturing method of liquid crystal orientation agent, liquid crystal orientation agent, liquid crystal orientation membrane and liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法および液晶配向剤の製造方法に関する。また、液晶配向剤、該液晶配向剤を用いて形成される液晶配向膜、そして、該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyamic acid block polymer and a method for producing a liquid crystal aligning agent. The present invention also relates to a liquid crystal aligning agent, a liquid crystal aligning film formed using the liquid crystal aligning agent, and a liquid crystal display device having the liquid crystal aligning film.
液晶配向膜は、液晶表示素子において、液晶を配向させる重要な役割を果たしている。液晶配向膜の形成には、現在、ポリアミック酸、可溶性のポリイミドもしくはポリアミック酸エステルを有機溶剤に溶解させた溶液(ワニス)が主に用いられている。液晶配向膜は、これらのワニスを基板に塗布し塗膜を形成する工程、配向処理を施して、膜を形成するポリマー鎖に方向性を付与する工程、焼成などにより塗膜を固化する工程等を経て形成させる。配向処理の方法としては、布などで配向膜の表面を擦るラビング法と、配向膜に直線偏光の紫外線を照射する光配向法が知られている。 The liquid crystal alignment film plays an important role in aligning liquid crystals in a liquid crystal display element. At present, a solution (varnish) prepared by dissolving a polyamic acid, a soluble polyimide or a polyamic acid ester in an organic solvent is mainly used for forming the liquid crystal alignment film. The liquid crystal alignment film is a process of applying these varnishes to a substrate to form a coating film, a process of performing orientation treatment to give orientation to the polymer chains forming the film, a process of solidifying the coating film by baking, etc. To be formed. As a method of alignment treatment, a rubbing method of rubbing the surface of the alignment film with a cloth or the like and a photo-alignment method of irradiating the alignment film with linearly polarized ultraviolet rays are known.
液晶表示素子の高画質化に伴い、液晶配向膜にも液晶配向性、電気特性などの複数の特性を、高いレベルで並立させることが求められてきた。このような要求に応えるために、例えば異なる特性を発現させる複数のモノマーを一時に重合させ、ランダムポリマーとする手法が提案されている。しかし、この手法では、液晶配向性と電気特性などの他の特性とがトレードオフの関係となりやすく、特性の並立が難しいことが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 With the improvement in image quality of liquid crystal display elements, it has been required for a liquid crystal alignment film to have a plurality of properties such as liquid crystal alignment and electrical properties, which are aligned at a high level. In order to meet such a demand, for example, a method has been proposed in which a plurality of monomers that express different properties are polymerized at one time to form a random polymer. However, in this method, it is known that the liquid crystal orientation and other characteristics such as electric characteristics are likely to be in a trade-off relationship, and it is difficult to arrange the characteristics in parallel (for example, see Patent Document 1).
このような問題を回避するため、予め異なる特性を発現させるために組成毎に別々に重合させておいた2種類以上のポリアミック酸を混合する手法が提案されている(例えば、特許文献2および3を参照。)。しかしながら、この手法による液晶配向剤では、保存中にポリアミック酸同士のアミド交換反応によってポリマー組成が平均化する現象が知られている(例えば、特許文献4を参照。)。その結果、調製直後の液晶配向剤から形成した液晶配向膜の特性と、室温で長期間保存した後の液晶配向剤から形成した液晶配向膜の特性とが相違することとなり、安定した品質の液晶配向膜の生産に課題があった。このような経緯から、液晶配向性、電気特性、及び室温での保存安定性を高いレベルで並立させた液晶配向剤が要求されている。 In order to avoid such a problem, there has been proposed a method of mixing two or more kinds of polyamic acids that are separately polymerized for each composition in order to express different properties (for example, Patent Documents 2 and 3). See.). However, in the liquid crystal aligning agent according to this method, it is known that the polymer composition is averaged by an amide exchange reaction between polyamic acids during storage (for example, see Patent Document 4). As a result, the characteristics of the liquid crystal alignment film formed from the liquid crystal alignment agent immediately after preparation are different from the characteristics of the liquid crystal alignment film formed from the liquid crystal alignment agent after being stored at room temperature for a long time, and a liquid crystal of stable quality is obtained. There was a problem in the production of the alignment film. From such a background, there is a demand for a liquid crystal aligning agent in which liquid crystal aligning properties, electrical properties, and storage stability at room temperature are aligned at a high level.
上記の背景技術で述べた通り、特性が異なる2種類以上のポリアミック酸を混合して液晶配向剤を調製した場合、室温での保存安定性に問題がある。アミド交換反応を抑制する方法として、ポリアミック酸の構成単位中のカルボン酸をエステル構造に転換したポリアミック酸エステルにする方法やポリアミック酸をイミド化してポリイミドとする方法がある。これらの方法は、液晶配向剤の製造段階において、エステル化反応やイミド化反応を必要とするため、製造コストが上がる問題がある。さらに、ポリマーの溶解性や液晶配向剤を基板に塗布する際の塗布性にも問題がある。
本発明の課題は、ポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤において、室温で長期間保存しても、得られる液晶配向膜の液晶配向性、得られる液晶表示素子のプレチルト角、および残像特性が変化しない、室温での保存安定性の優れた液晶配向剤を提供することである。
As described in the above background art, when a liquid crystal aligning agent is prepared by mixing two or more kinds of polyamic acids having different properties, there is a problem in storage stability at room temperature. As a method for suppressing the transamidation reaction, there are a method of converting a carboxylic acid in a constitutional unit of the polyamic acid into a polyamic acid ester obtained by converting it into an ester structure, and a method of imidizing the polyamic acid to form a polyimide. These methods require an esterification reaction or an imidization reaction at the stage of producing the liquid crystal aligning agent, and thus have a problem of increasing the production cost. Further, there are problems in the solubility of the polymer and the coatability when the liquid crystal aligning agent is coated on the substrate.
An object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning agent containing a polyamic acid block polymer, in which the liquid crystal aligning property of the obtained liquid crystal aligning film, the pretilt angle of the resulting liquid crystal display device, and the afterimage characteristic are retained even after being stored at room temperature for a long time. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal aligning agent which does not change and has excellent storage stability at room temperature.
本発明者らは組成の異なるポリアミック酸がアミド交換反応することを逆手にとり、予め製造段階でアミド交換反応をさせて、室温(25℃)で安定なポリアミック酸ブロックポリマーを製造し、室温で長時間放置しても液晶配向性および残像特性の変化が抑制された、室温での保存安定性に優れた液晶配向剤が得られることを見出した。すなわち、本発明の製造方法では、2種以上のポリアミック酸を30℃以上で加熱するだけで室温での保存安定性に優れた液晶配向剤が得られる。エステル化反応やイミド化反応のような反応のための試薬を必要としないため、精製処理も不要で、製造におけるコストや環境負荷に対してもメリットがある。
本発明の製造方法では、後述のように、2種以上のポリアミック酸をそれぞれ単独で製造した後に混合して加熱してもよいし、2種以上のポリアミック酸を同じ反応容器中で合成した後に加熱してもよい。後者の場合は、製造におけるコストや環境負荷をさらに低減することができ有用である。
さらに、本発明の製造方法によれば、製造段階のアミド交換反応が無制限に進行してランダムポリマーとなることはなく、一定の特性を維持し、室温での保存安定性に優れたポリアミック酸ブロックポリマーが得られる。
The present inventors take advantage of the fact that polyamic acids having different compositions undergo an amide exchange reaction, and preliminarily cause an amide exchange reaction in the production stage to produce a polyamic acid block polymer that is stable at room temperature (25° C.), and can be used for a long time at room temperature. It has been found that a liquid crystal aligning agent having excellent storage stability at room temperature, in which changes in liquid crystal aligning property and afterimage characteristics are suppressed even when left standing for a long time, is obtained. That is, in the production method of the present invention, a liquid crystal aligning agent having excellent storage stability at room temperature can be obtained by simply heating two or more polyamic acids at 30° C. or higher. Since no reagents for reactions such as esterification reaction and imidization reaction are required, no purification treatment is required, which is advantageous in terms of manufacturing cost and environmental load.
In the production method of the present invention, as will be described later, two or more polyamic acids may be individually produced and then mixed and heated, or after two or more polyamic acids are synthesized in the same reaction vessel. You may heat. The latter case is useful because it can further reduce the manufacturing cost and environmental load.
Furthermore, according to the production method of the present invention, the amide exchange reaction in the production stage does not proceed indefinitely to become a random polymer, maintains certain properties, and is a polyamic acid block excellent in storage stability at room temperature. A polymer is obtained.
本発明は、こうした知見に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。 The present invention has been proposed on the basis of these findings, and specifically has the following configurations.
[1]2種以上のポリアミック酸を含有する溶液を30℃以上に加熱してアミド交換反応させることを特徴とする、ポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[2] 加熱温度が30〜100℃のいずれかである、[1]に記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[3] 加熱温度が50〜100℃のいずれかである、[1]に記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[4] 加熱温度が60〜80℃のいずれかである、[1]に記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[5] 加熱時間が1〜48時間である、[1]〜[4]のいずれかに記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[6] 加熱時間が4〜30時間である、[1]〜[4]のいずれかに記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[7] 加熱時間が5〜24時間である、[1]〜[4]のいずれかに記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[8] 2種以上のポリアミック酸を含有する溶液が、2種以上のポリアミック酸をそれぞれ単独で合成した後に混合した溶液である、[1]〜[7]のいずれかに記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[9] 2種以上のポリアミック酸を含有する溶液が、最初に第1のポリアミック酸を合成し、次いでその反応容器に第2のポリアミック酸の原料であるジアミン類及びテトラカルボン酸二無水物を投入して反応させた溶液である、[1]〜[7]のいずれかに記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[10] 2種以上のポリアミック酸を含有する溶液が、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、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メチルエチルエーテル、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ブチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジイソブチルケトン、4−メチル−2−ペンタノールまたはジイソブチルカルビノールであり、より好ましくは、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、およびプロピレングリコールモノブチルエーテルからなる群から選ばれるいずれか1つ以上を含む溶液である、[1]〜[9]のいずれかに記載のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法。
[11] [1]〜[10]に記載の製造方法で製造したポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤の製造方法。
[12] [1]〜[10]に記載の製造方法で製造したポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤。
[13] [12]に記載の液晶配向剤によって形成される液晶配向膜。
[14] [13]に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
[1] A method for producing a polyamic acid block polymer, which comprises heating a solution containing two or more kinds of polyamic acids to 30° C. or higher to cause an amide exchange reaction.
[2] The method for producing a polyamic acid block polymer according to [1], wherein the heating temperature is any one of 30 to 100°C.
[3] The method for producing a polyamic acid block polymer according to [1], wherein the heating temperature is any one of 50 to 100°C.
[4] The method for producing a polyamic acid block polymer according to [1], wherein the heating temperature is 60 to 80°C.
[5] The method for producing a polyamic acid block polymer according to any one of [1] to [4], wherein the heating time is 1 to 48 hours.
[6] The method for producing a polyamic acid block polymer according to any one of [1] to [4], wherein the heating time is 4 to 30 hours.
[7] The method for producing a polyamic acid block polymer according to any one of [1] to [4], wherein the heating time is 5 to 24 hours.
[8] The polyamic acid block according to any one of [1] to [7], wherein the solution containing two or more polyamic acids is a solution obtained by synthesizing two or more polyamic acids individually and then mixed. Method for producing polymer.
[9] A solution containing two or more polyamic acids first synthesizes the first polyamic acid, and then the reaction vessel is charged with diamines and tetracarboxylic acid dianhydride, which are the raw materials of the second polyamic acid. The method for producing a polyamic acid block polymer according to any one of [1] to [7], which is a solution that is introduced and reacted.
[10] A solution containing two or more polyamic acids is ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol monobutyl ether. , Propylene glycol monomethyl ether, or dipropylene glycol monomethyl ether, diisobutyl ketone, 4-methyl-2-pentanol or diisobutylcarbinol, and more preferably ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotert-butyl ether, diethylene glycol methylethyl. The method for producing a polyamic acid block polymer according to any one of [1] to [9], which is a solution containing any one or more selected from the group consisting of ether, diethylene glycol diethyl ether, and propylene glycol monobutyl ether.
[11] A method for producing a liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer produced by the production method according to [1] to [10].
[12] A liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer produced by the production method according to [1] to [10].
[13] A liquid crystal alignment film formed of the liquid crystal alignment agent according to [12].
[14] A liquid crystal display device having the liquid crystal alignment film according to [13].
本発明の製造方法によって製造された液晶配向剤を使用することで、室温での長期間の保存後においても、得られる液晶配向膜の特性に変化がなく、その結果、残像特性が安定した液晶表示素子を得ることができる。 By using the liquid crystal aligning agent produced by the production method of the present invention, there is no change in the properties of the obtained liquid crystal alignment film even after long-term storage at room temperature, and as a result, a liquid crystal having stable afterimage properties. A display element can be obtained.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。本発明においてジアミンおよびジヒドラジドを「ジアミン類」と称することもある。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent requirements described below may be made based on typical embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present invention, diamine and dihydrazide may be referred to as “diamines”.
ポリアミック酸は、下記式(DI)で表されるジアミン類と下記式(AN)で表されるテトラカルボン酸二無水物との重合反応により合成されるポリマーであり、下記式(PAA)で表される構成単位を有する。ポリアミック酸を前駆体として、その式(PAA)で表される構成単位に脱水閉環反応を生じさせることにより、下記式(PI)で表される構成単位を有するポリイミドを製造することができる。 The polyamic acid is a polymer synthesized by a polymerization reaction of a diamine represented by the following formula (DI) and a tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (AN), and represented by the following formula (PAA). Have a structural unit that is A polyimide having a constitutional unit represented by the following formula (PI) can be produced by using a polyamic acid as a precursor and causing a dehydration ring closure reaction in the constitutional unit represented by the formula (PAA).
式(AN)、式(PAA)および式(PI)において、X1は4価の有機基を表す。式(DI)、式(PAA)および式(PI)において、X2は2価の有機基を表す。X1における4価の有機基の好ましい範囲と具体例については、下記の光反応性構造を有するテトラカルボン酸二無水物の対応する構造(−CO−O−CO−を除いた部分の構造)の好ましい範囲と具体例、および公知の光反応性構造を有さない(非感光性)テトラカルボン酸二無水物として記載したテトラカルボン酸二無水物に対応する構造を参照することができる。X2における2価の有機基の好ましい範囲と具体例については、下記の光反応性構造を有するジアミン類の対応する構造(−NH2を除いた部分の構造)の好ましい範囲と具体例、および公知の光反応性構造を有さない(非感光性)ジアミンとして記載したジアミン類の対応する構造を参照することができる。 In formula (AN), formula (PAA) and formula (PI), X 1 represents a tetravalent organic group. In formula (DI), formula (PAA) and formula (PI), X 2 represents a divalent organic group. Regarding the preferred range and specific examples of the tetravalent organic group in X 1 , the corresponding structure of tetracarboxylic dianhydride having the following photoreactive structure (structure of the part excluding —CO—O—CO—) The preferable range and specific examples thereof and the structure corresponding to the tetracarboxylic acid dianhydride described as the known (non-photosensitive) tetracarboxylic acid dianhydride having no photoreactive structure can be referred to. Regarding the preferred range and specific examples of the divalent organic group in X 2 , preferred ranges and specific examples of the corresponding structures (structures of portions excluding —NH 2 ) of diamines having the following photoreactive structure, and Reference can be made to the corresponding structures of the diamines described as known diamines having no photoreactive structure (non-photosensitive).
本発明におけるポリアミック酸ブロックポリマーとしては、例えば、上記式(PAA)においてある特定のX1とX2の組み合わせの構成単位を有するポリアミック酸溶液(PAA1)および上記式(PAA)において(PAA1)とは異なるX1とX2の組み合わせの構成単位を有するポリアミック酸溶液(PAA2)を混合して加熱することにより形成される、(PAA1)n1で表されるブロック及び(PAA2)n2で表されるブロックを含むポリアミック酸ブロックポリマーが挙げられる。ここで、n1およびn2は繰り返し単位の数である。(PAA1)n1及び(PAA2)n2におけるn1およびn2は、独立して1以上の整数であり、好ましくは独立して2以上の整数である。 Examples of the polyamic acid block polymer in the present invention include a polyamic acid solution (PAA1) having a specific structural unit of a combination of X 1 and X 2 in the formula (PAA) and (PAA1) in the formula (PAA). Is formed by mixing and heating a polyamic acid solution (PAA2) having different structural units of combinations of X 1 and X 2 , and the block represented by (PAA1) n1 and the block represented by (PAA2) n2. Examples include polyamic acid block polymers containing blocks. Here, n1 and n2 are the number of repeating units. N1 and n2 in (PAA1) n1 and (PAA2) n2 are each independently an integer of 1 or more, preferably independently an integer of 2 or more.
本発明におけるポリアミック酸ブロックポリマーの製造に用いるポリアミック酸は、ポリアミック酸であれば特に構造に制約はないが、通常は、異なる特性を発現させるために組成が異なるポリアミック酸を2種以上使用する。例えば、目的とするプレチルトを発現させるためのポリアミック酸と電荷の蓄積を抑制するためのポリアミック酸の組み合わせ、光反応性構造を有するポリアミック酸と高い電圧保持率を実現するためのポリアミック酸の組み合わせを挙げることができる。 The polyamic acid used in the production of the polyamic acid block polymer in the present invention is not particularly limited in its structure as long as it is a polyamic acid, but usually two or more polyamic acids having different compositions are used in order to express different properties. For example, a combination of a polyamic acid for expressing a target pretilt and a polyamic acid for suppressing charge accumulation, a combination of a polyamic acid having a photoreactive structure and a polyamic acid for achieving a high voltage holding ratio are used. Can be mentioned.
ポリアミック酸は、上述の通り、テトラカルボン酸二無水物とジアミン類との反応生成物の構造を有するポリマーであればよいが、テトラカルボン酸二無水物、ジアミン類以外の、他の原料をさらに用いても良い。 As described above, the polyamic acid may be a polymer having a structure of a reaction product of a tetracarboxylic acid dianhydride and a diamine, but other than the tetracarboxylic acid dianhydride and the diamine, other raw materials may be further added. You may use.
本発明のポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤は、配向膜形成時の配向処理方法として、光配向法とラビング法のどちらの方法にも適用できる。本明細書において、配向膜形成時の配向処理方法として光配向法を用いる配向剤を光配向用液晶配向剤と、配向処理方法に光配向法を用いて形成した配向膜を光配向膜と称することがある。本明細書において、配向膜形成時の配向処理方法としてラビング法を用いる配向剤をラビング用液晶配向剤と、配向処理方法にラビング法を用いて形成した配向膜をラビング配向膜と称することがある。 The liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer of the present invention can be applied to both an optical alignment method and a rubbing method as an alignment treatment method for forming an alignment film. In the present specification, an alignment agent that uses a photo-alignment method as an alignment treatment method when forming an alignment film is called a liquid crystal alignment agent for photo-alignment, and an alignment film that is formed by using the photo-alignment method as an alignment treatment method is called a photo-alignment film. Sometimes. In this specification, an alignment agent that uses a rubbing method as an alignment treatment method when forming an alignment film may be referred to as a liquid crystal aligning agent for rubbing, and an alignment film that is formed by using the rubbing method as an alignment treatment method may be referred to as a rubbing alignment film. ..
本発明においては、上述の通り、光反応性構造を有するポリアミック酸を用いてもよい。光反応性構造とは、例えば、紫外線照射で異性化を起こす光異性化構造、分解を起こす光分解構造、二量化を起こす光二量化構造などを挙げることができる。具体的には、例えば前記ポリアミック酸を製造する原料モノマー中に、紫外線照射で光反応を起こす構造を有する化合物を適宜使用することができる。 In the present invention, as described above, a polyamic acid having a photoreactive structure may be used. Examples of the photoreactive structure include a photoisomerization structure that causes isomerization by ultraviolet irradiation, a photodecomposition structure that causes decomposition, and a photodimerization structure that causes dimerization. Specifically, for example, a compound having a structure that causes a photoreaction upon irradiation with ultraviolet rays can be appropriately used in the raw material monomer for producing the polyamic acid.
光反応性構造を有するポリマーから形成される配向剤の塗膜に、後述するような光配向用の偏光を照射すると、その偏光方向と概ね平行にあるポリマー主鎖の光反応性構造が選択的に光化学反応を起こして、ポリマー鎖のうちで特定の方向を向いた成分が支配的になる。この、ポリマー鎖のうちで特定の方向を向いた成分が支配的になった状態を、ポリマー鎖が配向したと表現する。この塗膜を焼成して形成した光配向膜を液晶表示素子に用いると、配向した膜の表面と液晶分子の相互作用の結果、液晶分子が一定方向に長軸を揃えて配向する。
例えば、光分解反応では、偏光方向に概ね平行にあるポリマーの主鎖が選択的に分解されることによって、膜を形成しているポリマーの主鎖は、照射した光の偏光方向に対して概ね直角方向に向いた成分が支配的になる。光異性化反応では、偏光方向に概ね平行にあるポリマーの光反応性部位が選択的に異性化されることによって、膜を形成しているポリマーの主鎖は、照射した光の偏光方向に対して概ね直角方向に向いた成分が支配的になる。光二量化反応では、偏光方向に概ね平行にあるポリマー間が偏光方向に対して概ね直角方向に架橋されることによって、膜を形成しているポリマーの鎖は、照射した光の偏光方向に対して概ね直角方向に向いた成分が支配的になる。その結果、上記の例に挙げたような光配向膜を用いた液晶表示素子において、液晶分子は、照射した光の偏光方向に対して直角の方向に長軸を揃えて配向する。
When a coating film of an aligning agent formed of a polymer having a photoreactive structure is irradiated with polarized light for photoalignment as described below, the photoreactive structure of the polymer main chain that is substantially parallel to the polarization direction is selectively A photochemical reaction occurs in the polymer, and the component of the polymer chain that faces a specific direction becomes dominant. This state in which the component of the polymer chain that faces a specific direction is dominant is referred to as the orientation of the polymer chain. When a photo-alignment film formed by firing this coating film is used for a liquid crystal display element, the liquid crystal molecules are aligned with their major axes aligned in a certain direction as a result of the interaction between the surface of the aligned film and the liquid crystal molecules.
For example, in the photolysis reaction, the main chain of the polymer that is substantially parallel to the polarization direction is selectively decomposed, so that the main chain of the polymer that forms the film is almost parallel to the polarization direction of the irradiated light. The component oriented in the perpendicular direction becomes dominant. In the photoisomerization reaction, the photoreactive sites of the polymer, which are roughly parallel to the polarization direction, are selectively isomerized, so that the main chain of the polymer forming the film is aligned with the polarization direction of the irradiated light. Thus, the component that is oriented almost at right angles becomes dominant. In the photodimerization reaction, the chains of the polymer forming the film are cross-linked with respect to the polarization direction of the irradiated light by cross-linking between the polymers that are substantially parallel to the polarization direction in the direction substantially perpendicular to the polarization direction. The components that are oriented almost at right angles become dominant. As a result, in the liquid crystal display device using the photo-alignment film described in the above example, the liquid crystal molecules are aligned with their long axes aligned in the direction perpendicular to the polarization direction of the irradiated light.
本明細書において、配向膜を形成しているポリマー鎖が特定方向に配向している状態にすることを、異方性を付与すると表現することがある。また、ポリマー鎖が特定方向により揃っていることを、大きな異方性を持つと表現することがある。 In this specification, the state in which the polymer chains forming the alignment film are oriented in a specific direction may be referred to as imparting anisotropy. Further, the fact that the polymer chains are aligned in a specific direction may be expressed as having large anisotropy.
光反応性構造を有するポリアミック酸を製造するためには、光反応性構造を有するジアミン類または光反応性構造を有するテトラカルボン酸二無水物を原料に用いることができる。光反応性構造を有するジアミン類と光反応性構造を有するテトラカルボン酸二無水物は併用してもよい。 In order to produce a polyamic acid having a photoreactive structure, a diamine having a photoreactive structure or a tetracarboxylic acid dianhydride having a photoreactive structure can be used as a raw material. The diamine having a photoreactive structure and the tetracarboxylic acid dianhydride having a photoreactive structure may be used in combination.
光反応性構造としては、下記式(P−1)の光分解構造、式(P−2)〜式(P−4)の光異性化構造、そして、式(P−5)〜式(P−7)で表される光二量化構造が挙げられる。 As the photoreactive structure, a photolytic structure represented by the following formula (P-1), a photoisomerization structure represented by formula (P-2) to formula (P-4), and a formula (P-5) to formula (P) The photodimerization structure represented by -7) is mentioned.
式(P−1)で表される光分解を起こす光反応性構造を有する化合物としては、下記式(PA−1)および式(PA−2)で表される化合物が挙げられる。 Examples of the compound having a photoreactive structure that causes photolysis represented by formula (P-1) include compounds represented by the following formulas (PA-1) and (PA-2).
式(PA−1)および式(PA−2)で表される化合物は、光異性化反応に基づく液晶配向能を利用した液晶配向剤、光二量化に基づく液晶配向能を利用した液晶配向剤、またはラビング用液晶配向剤の原料として用いる場合は、「光反応性構造を有さないテトラカルボン酸二無水物」として用いることができる。 The compounds represented by the formulas (PA-1) and (PA-2) are liquid crystal aligning agents utilizing liquid crystal aligning ability based on photoisomerization reaction, liquid crystal aligning agents utilizing liquid crystal aligning ability based on photodimerization, Alternatively, when used as a raw material for a liquid crystal aligning agent for rubbing, it can be used as a “tetracarboxylic dianhydride having no photoreactive structure”.
式(P−2)〜式(P−4)で表される光異性化を起こす光反応性構造を有する化合物としては、下記式(II−1)、式(II−2)、式(III−1)、式(III−2)、式(IV−1)、式(IV−2)、式(V−1)〜式(V−3)、式(VI−1)、および式(VI−2)で表される化合物の群から選ばれる少なくとも1つを好適に用いることができる。 Examples of the compound having a photoreactive structure that causes photoisomerization represented by Formula (P-2) to Formula (P-4) include the following Formula (II-1), Formula (II-2), and Formula (III). -1), formula (III-2), formula (IV-1), formula (IV-2), formula (V-1) to formula (V-3), formula (VI-1), and formula (VI). At least one selected from the group of compounds represented by -2) can be preferably used.
式(P1−1)および式(P1−2)において、R6a〜R8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表す。R6a〜R8aは互いに同一であっても異なっていてもよい。*は、式(V−2)におけるベンゼン環への結合位置を表す。 In formulas (P1-1) and (P1-2), R 6a to R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, or a substituted or unsubstituted Represents a substituted arylcarbonyl group. R 6a to R 8a may be the same as or different from each other. * Represents a bonding position to the benzene ring in the formula (V-2).
式(P1−1)において、R6aにおけるアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。アルキル基の好ましい炭素数は1〜10であり、より好ましくは1〜6であり、さらに好ましくは1〜4であり、さらにより好ましくは1〜3である。アルキル基の具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、1−メチルペンチル基、1−エチルブチル基等を例示することができる。 In formula (P1-1), the alkyl group for R 6a may be linear, branched, or cyclic. The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 4 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, 1 Examples thereof include a methylbutyl group, a 1-ethylpropyl group, a hexyl group, an isohexyl group, a 1-methylpentyl group and a 1-ethylbutyl group.
R6aにおけるアルカノイル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。アルカノイル基の好ましい炭素数は1〜10であり、より好ましくは1〜6であり、さらに好ましくは1〜2であり、さらにより好ましくは1である。アルカノイル基の具体例として、メタノイル基、エタノイル基、プロパノイル基、イソプロパノイル基、ブタノイル基、イソブタノイル基、sec−ブタノイル基、tert−ブタノイル基、ペンタノイル基、イソペンタノイル基、ネオペンタノイル基、tert−ペンタノイル基、1−メチルブタノイル基、1−エチルプロパノイル基、ヘキサノイル基、イソヘキサノイル基、1−メチルペンタノイル基、1−エチルブタノイル基等を例示することができる。 The alkanoyl group for R 6a may be linear, branched or cyclic. The alkanoyl group has preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 2 carbon atoms, and even more preferably 1 carbon atom. Specific examples of the alkanoyl group include a methanoyl group, an ethanoyl group, a propanoyl group, an isopropanoyl group, a butanoyl group, an isobutanoyl group, a sec-butanoyl group, a tert-butanoyl group, a pentanoyl group, an isopentanoyl group, a neopentanoyl group, Examples thereof include tert-pentanoyl group, 1-methylbutanoyl group, 1-ethylpropanoyl group, hexanoyl group, isohexanoyl group, 1-methylpentanoyl group, 1-ethylbutanoyl group and the like.
R6aにおけるアリールカルボニル基のアリール基は、単環であっても縮合環であってもよい。アリール基の好ましい炭素数は6〜22であり、より好ましくは6〜14であり、さらに好ましくは6〜10である。アリール基の具体例として、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等を例示することができる。アリールカルボニル基の具体例として、フェニルカルボニル基、1−ナフチルカルボニル基等を例示することができる。 The aryl group of the arylcarbonyl group for R 6a may be a single ring or a condensed ring. The aryl group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, and further preferably 6 to 10 carbon atoms. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group and the like. Specific examples of the arylcarbonyl group include a phenylcarbonyl group and a 1-naphthylcarbonyl group.
R6aにおけるアルキル基、アルカノイル基およびアリールカルボニル基上の水素原子は、それぞれ独立して置換基で置換されていてもよい。置換基として、水酸基、アミノ基、ハロゲノ基等を挙げることができる。 The hydrogen atom on the alkyl group, alkanoyl group and arylcarbonyl group in R 6a may be independently substituted with a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, an amino group, a halogeno group and the like.
これらのうちで、最終的に製造される液晶配向膜の配向性を良好にできる点から、R6aはメチル基、エチル基、プロピル基、水素原子、メタノイル基、フェニル基であることが好ましい。 Of these, R 6a is preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydrogen atom, a methanoyl group, or a phenyl group from the viewpoint that the orientation of the finally manufactured liquid crystal alignment film can be improved.
式(P1−2)において、R7aおよびR8aにおけるアルキル基、アルカノイル基、アリールカルボニル基およびこれらの基に置換しうる置換基の説明と好ましい範囲、具体例については、上記の式(P1−1)のR6aにおけるアルキル基、アルカノイル基、アリールカルボニル基およびこれらの基に置換しうる置換基についての説明と好ましい範囲、具体例を参照することができる。 In formula (P1-2), the alkyl group, alkanoyl group, arylcarbonyl group for R 7a and R 8a and the substituents that may be substituted on these groups, the preferred ranges, and the specific examples are described above in formula (P1- Reference can be made to the description, preferred ranges, and specific examples of the alkyl group, alkanoyl group, arylcarbonyl group and the substituents that can be substituted on these groups in R 6a in 1).
上記式(V−1)、式(V−2)および式(VI−2)で表される化合物はその感光性の点から特に好適に用いることができる。式(V−2)および式(VI−2)においては、2つのアミノ基の結合位置がいずれもパラ位である化合物が好ましい。さらに式(V−2)においては、a=0の化合物、および一方のベンゼン環上の置換基におけるaが1、もう一方のベンゼン環上の置換基におけるaが0、かつR6が式(P1−1)である化合物を、液晶配向性の点からより好適に用いることができる。 The compounds represented by the formula (V-1), the formula (V-2) and the formula (VI-2) can be particularly preferably used from the viewpoint of photosensitivity. In formula (V-2) and formula (VI-2), compounds in which the bonding positions of two amino groups are both para-positions are preferable. Further, in the formula (V-2), a in the compound in which a=0, and a in the substituent on one benzene ring is 1, a in the substituent on the other benzene ring is 0, and R 6 is represented by the formula ( The compound of P1-1) can be more preferably used from the viewpoint of liquid crystal alignment.
式(II−1)、式(II−2)、式(III−1)、式(III−2)、式(IV−1)、式(IV−2)、式(V−1)、式(V−2)、式(V−3)、式(VI−1)、式(VI−2)に示す光異性化を起こす光反応性構造を持つテトラカルボン酸二無水物またはジアミンは、下記式(II−1−1)、式(II−2−1)、式(II−2−2)、式(III−1−1)、式(III−2−1)、式(III−2−2)、式(IV−1−1)、式(IV−2−1)、式(IV−2−2)、式(V−1−1)、式(V−2−1)〜式(V−2−13)、式(V−3−1)〜式(V−3−8)、式(VI−1−1)、または式(VI−2−1)〜式(VI−2−3)で具体的に表すことができる。
Formula (II-1), Formula (II-2), Formula (III-1), Formula (III-2), Formula (IV-1), Formula (IV-2), Formula (V-1), Formula The tetracarboxylic acid dianhydride or diamine having a photoreactive structure causing photoisomerization represented by (V-2), formula (V-3), formula (VI-1) and formula (VI-2) is as follows. Formula (II-1-1), Formula (II-2-1), Formula (II-2-2), Formula (III-1-1), Formula (III-2-1), Formula (III-2) -2), formula (IV-1-1), formula (IV-2-1), formula (IV-2-2), formula (V-1-1), formula (V-2-1) to formula (V-2-13), Formula (V-3-1) to Formula (V-3-8), Formula (VI-1-1), or Formula (VI-2-1) to Formula (VI-2). -3).
これらの中でも、式(V−1−1)〜式(V−3−8)からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を用いることで、紫外線照射に対してより感度の高い光配向用液晶配向剤を得ることができる。式(V−1−1)、式(V−2−1)、式(V−2−4)〜式(V−2−13)、および式(V−3−1)〜式(V−3−8)からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を用いることで、液晶分子をより一様に配向させることができる光配向用液晶配向剤を得ることができる。式(V−2−12)および式(V−2−13)からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を用いることで、形成される光配向膜の着色がより少ない光配向用液晶配向剤を得ることができる。 Among these, by using at least one compound selected from the group consisting of formulas (V-1-1) to (V-3-8), a liquid crystal for photo-alignment having higher sensitivity to ultraviolet irradiation. An aligning agent can be obtained. Formula (V-1-1), Formula (V-2-1), Formula (V-2-4) to Formula (V-2-13), and Formula (V-3-1) to Formula (V- By using at least one compound selected from the group consisting of 3-8), a liquid crystal aligning agent for photo-alignment that can align liquid crystal molecules more uniformly can be obtained. By using at least one compound selected from the group consisting of formula (V-2-12) and formula (V-2-13), the liquid crystal aligning agent for photo-alignment in which the formed photo-alignment film is less colored. Can be obtained.
中でも、式(V−2−1)、式(V−2−12)および式(V−2−13)からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を用いると、光配向膜を形成した際により大きな異方性を持つことにより、液晶配向性をより向上させることができ好ましい。 Above all, when at least one compound selected from the group consisting of formula (V-2-1), formula (V-2-12) and formula (V-2-13) is used, when a photo-alignment film is formed It is preferable to have greater anisotropy because the liquid crystal orientation can be further improved.
光異性化構造は、本発明におけるポリマーの主鎖または側鎖のどちらに組み込んでもよいが、主鎖に組み込むことにより、横電界方式の液晶表示素子に好適に用いることができる。 The photoisomerization structure may be incorporated in either the main chain or the side chain of the polymer according to the present invention, but by incorporating it in the main chain, it can be suitably used for an in-plane switching mode liquid crystal display device.
式(P−5)〜式(P−7)で表される光二量化を起こす光反応性構造を有する化合物としては、下記式(PDI−9)〜式(PDI−14)で表される化合物が挙げられる。 The compound having a photoreactive structure that causes photodimerization represented by formula (P-5) to formula (P-7) is a compound represented by formula (PDI-9) to formula (PDI-14) below. Are listed.
上記の化合物の中でも、式(PDI−9)、式(PDI−11)、および式(PDI−14)からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を好適に用いることができる。 Among the above compounds, at least one compound selected from the group consisting of formula (PDI-9), formula (PDI-11), and formula (PDI-14) can be preferably used.
本発明に使用するポリアミック酸の原料として、上述の光反応性構造を有する化合物の他にも、公知の光反応性構造を有さないテトラカルボン酸二無水物および光反応性構造を有さないジアミン類を使用することができる。ラビング用液晶配向剤に使用するポリアミック酸の原料は、光反応性構造を有さないテトラカルボン酸二無水物および光反応性構造を有さないジアミン類のみから選択されてもよい。 As a raw material of the polyamic acid used in the present invention, in addition to the compound having a photoreactive structure described above, it does not have a known photoreactive structure tetracarboxylic dianhydride and a photoreactive structure Diamines can be used. The raw material of the polyamic acid used for the liquid crystal aligning agent for rubbing may be selected from only tetracarboxylic dianhydrides having no photoreactive structure and diamines having no photoreactive structure.
公知の光反応性構造を有さない(非感光性)テトラカルボン酸二無水物は、芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合した芳香族系(複素芳香環系を含む)、および芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合していない脂肪族系(複素環系を含む)の何れの群に属するものであってもよい。例えば、特開2016−029447や特開2016−041683に開示されているテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。好ましい例を以下に示す。 The known (non-photosensitive) tetracarboxylic dianhydride having no photoreactive structure is an aromatic system (including a heteroaromatic ring system) in which a dicarboxylic acid anhydride is directly bonded to an aromatic ring, and an aromatic ring. It may belong to any group of an aliphatic system (including a heterocyclic system) to which a dicarboxylic acid anhydride is not directly bonded. For example, the tetracarboxylic acid dianhydride disclosed in JP-A-2016-029447 and JP-A-2016-041683 can be used. Preferred examples are shown below.
使用するポリアミック酸の原料としてさらに用いる上記テトラカルボン酸二無水物において、各特性を向上させる好適な材料について述べる。 In the above tetracarboxylic dianhydride which is further used as a raw material for the polyamic acid used, suitable materials for improving the respective properties will be described.
液晶配向性を向上させることを重視する場合には、ポリマーの原料として、式(AN−1−13)、式(AN−4−5)、式(AN−4−17)、または式(AN−4−29)で表される化合物が好ましい。式(AN−4−17)においては、m=2〜12が好ましく、m=4、8がより好ましい。 When it is important to improve the liquid crystal alignment, as a raw material of the polymer, the formula (AN-1-13), the formula (AN-4-5), the formula (AN-4-17), or the formula (AN) is used. A compound represented by -4-29) is preferable. In Formula (AN-4-17), m=2 to 12 is preferable, and m=4 and 8 is more preferable.
液晶表示素子の透過率を向上させることを重視する場合には、ポリマーの原料として式(AN−1−1)、式(AN−3−1)、式(PA−1)、式(AN−4−30)、式(AN−5−1)、式(AN−7−2)、式(AN−10−1)、式(AN−16−1)、式(AN−16−3)、または式(AN−16−4)で表される化合物が好ましい。 When importance is attached to improving the transmittance of the liquid crystal display device, the formula (AN-1-1), the formula (AN-3-1), the formula (PA-1) and the formula (AN- 4-30), formula (AN-5-1), formula (AN-7-2), formula (AN-10-1), formula (AN-16-1), formula (AN-16-3), Alternatively, a compound represented by the formula (AN-16-4) is preferable.
液晶表示素子の電圧保持率(以降、VHRと略記する。)を向上させることを重視する場合には、ポリマーの原料として、式(AN−1−1)、式(AN−3−1)、式(PA−1)、式(AN−4−30)、式(AN−7−2)、式(AN−10−1)、式(AN−16−1)、式(AN−16−3)、または式(AN−16−4)で表される化合物が好ましい。 When it is important to improve the voltage holding ratio (hereinafter, abbreviated as VHR) of the liquid crystal display device, as the raw material of the polymer, the formula (AN-1-1), the formula (AN-3-1), Formula (PA-1), Formula (AN-4-30), Formula (AN-7-2), Formula (AN-10-1), Formula (AN-16-1), Formula (AN-16-3). ) Or a compound represented by the formula (AN-16-4) is preferable.
液晶配向膜の体積抵抗値を低下させることにより、配向膜中の残留電荷(残留DC)の緩和速度を向上させることが、焼き付きを防ぐ方法の1つとして有効である。この目的を重視する場合には、原料として、式(AN−1−13)、式(AN−3−2)、式(AN−4−5)、式(AN−4−21)、式(AN−4−29)、または式(AN−11−3)で表される化合物が好ましい。 Improving the relaxation rate of the residual charge (residual DC) in the alignment film by lowering the volume resistance value of the liquid crystal alignment film is effective as one of the methods for preventing image sticking. When this purpose is emphasized, the formula (AN-1-13), formula (AN-3-2), formula (AN-4-5), formula (AN-4-21), formula ( AN-4-29) or a compound represented by the formula (AN-11-3) is preferable.
本発明のポリマーの原料として、光反応性構造を有さない(非感光性)ジアミン類は公知の光反応性構造を有さない(非感光性)ジアミン類から制限されることなく選択することができる。例えば、特開2016−029447や特開2016−041683に開示されているジアミン類を用いることができる。好ましい例を以下に示す。 As the raw material of the polymer of the present invention, the diamines having no photoreactive structure (non-photosensitive) should be selected from known diamines having no photoreactive structure without limitation. You can For example, diamines disclosed in JP-A-2016-029447 and JP-A-04-041683 can be used. Preferred examples are shown below.
ポリマーの原料の1つとして用いる、上記ジアミン類において、各特性を向上させる好適な材料について述べる。 In the above-mentioned diamines used as one of the raw materials for the polymer, suitable materials for improving each property will be described.
液晶配向性をさらに向上させることを重視する場合には、ポリマーの原料として、上記のジアミン類のうち、式(DI−1−3)、式(DI−4−1)、式(DI−4−18)、式(DI−4−19)、式(DI−5−1)、式(DI−5−5)、式(DI−5−9)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、式(DI−6−7)、式(DI−7−3)、式(DI−11−2)、または式(DIH−1−2)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI−4−1)、式(DI−5−1)、式(DI−5−12)、式(DI−5−13)、式(DI−7−3)で表されるジアミンがより好ましい。式(DI−5−1)においては、m=2、4または6が好ましく、m=4がより好ましい。式(DI−5−12)においては、m=2〜6が好ましく、m=5がより好ましい。式(DI−5−13)においては、m=1、または2が好ましく、m=1がより好ましい。式(DI−7−3)においては、m=2、または3、n=1、または2が好ましく、m=3、n=1がより好ましい。式(DIH−1−2)において、p=4〜8が好ましい。 When it is important to further improve the liquid crystal alignment, among the above-mentioned diamines, the formula (DI-1-3), the formula (DI-4-1), and the formula (DI-4) are used as raw materials for the polymer. -18), formula (DI-4-19), formula (DI-5-1), formula (DI-5-5), formula (DI-5-9), formula (DI-5-12), formula A compound represented by formula (DI-5-13), formula (DI-6-7), formula (DI-7-3), formula (DI-11-2) or formula (DIH-1-2). It is preferable to use the compound of formula (DI-4-1), formula (DI-5-1), formula (DI-5-12), formula (DI-5-13) and formula (DI-7-3). The diamine represented is more preferred. In the formula (DI-5-1), m=2, 4 or 6 is preferable, and m=4 is more preferable. In formula (DI-5-12), m=2 to 6 is preferable, and m=5 is more preferable. In Formula (DI-5-13), m=1 or 2 is preferable, and m=1 is more preferable. In the formula (DI-7-3), m=2 or 3, n=1 or 2 is preferable, and m=3 and n=1 is more preferable. In the formula (DIH-1-2), p=4 to 8 is preferable.
透過率を向上させることを重視する場合には、ポリマーの原料として、上記のジアミン類のうち、式(DI−1−3)、式(DI−2−1)、式(DI−5−1)、式(DI−5−5)、または式(DI−7−3)で表される化合物を用いるのが好ましく、(DI−2−1)で表されるジアミンがより好ましい。式(DI−5−1)において、m=2、4または6が好ましく、m=4がより好ましい。式(DI−7−3)においては、m=2、または3、n=1、または2が好ましく、m=3、n=1がより好ましい。 When importance is attached to improving the transmittance, as the raw material of the polymer, among the above-mentioned diamines, the formula (DI-1-3), the formula (DI-2-1) and the formula (DI-5-1) are used. ), a compound represented by formula (DI-5-5), or a compound represented by formula (DI-7-3) is preferable, and a diamine represented by (DI-2-1) is more preferable. In formula (DI-5-1), m=2, 4 or 6 is preferable, and m=4 is more preferable. In the formula (DI-7-3), m=2 or 3, n=1 or 2 is preferable, and m=3 and n=1 is more preferable.
液晶表示素子のVHRを向上させることを重視する場合には、ポリマーの原料として、上記のジアミン類のうち、式(DI−2−1)、式(DI−4−1)、式(DI−4−2)、式(DI−4−10)、式(DI−4−22)、式(DI−5−1)、式(DI−5−28)、式(DI−5−30)、または式(DI−13−1)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI−2−1)、式(DI−5−1)、および式(DI−13−1)で表される化合物がより好ましい。式(DI−5−1)においては、m=1が好ましい。式(DI−5−30)においては、k=2が好ましい。 When importance is placed on improving the VHR of the liquid crystal display element, as the raw material of the polymer, among the above diamines, the formula (DI-2-1), the formula (DI-4-1), and the formula (DI- 4-2), formula (DI-4-10), formula (DI-4-22), formula (DI-5-1), formula (DI-5-28), formula (DI-5-30), Alternatively, it is preferable to use a compound represented by the formula (DI-13-1), which is represented by the formula (DI-2-1), the formula (DI-5-1), and the formula (DI-13-1). Are more preferred. In the formula (DI-5-1), m=1 is preferable. In the formula (DI-5-30), k=2 is preferable.
液晶配向膜の体積抵抗値を低下させることにより、配向膜中の残留電荷(残留DC)の緩和速度を向上させることが、焼き付きを防ぐ方法の1つとして有効である。この目的を重視する場合には、ポリマーの原料として、上記のジアミン類のうち、式(DI−4−1)、式(DI−4−2)、式(DI−4−10)、式(DI−4−13)、式(DI−4−15)、式(DI−4−20)、式(DI−4−21)、式(DI−5−28)、(DI−13−1)、または式(DI−16−1)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI−4−1)、式(DI−5−28)、または式(DI−13−1)で表される化合物がより好ましい。 Improving the relaxation rate of the residual charge (residual DC) in the alignment film by lowering the volume resistance value of the liquid crystal alignment film is effective as one of the methods for preventing image sticking. When this purpose is emphasized, as the raw material of the polymer, among the above diamines, the formula (DI-4-1), the formula (DI-4-2), the formula (DI-4-10), the formula (DI DI-4-13), formula (DI-4-15), formula (DI-4-20), formula (DI-4-21), formula (DI-5-28), (DI-13-1). Or a compound represented by the formula (DI-16-1) is preferably used, and represented by the formula (DI-4-1), the formula (DI-5-28), or the formula (DI-13-1). Are more preferred.
各ジアミン類において、ジアミン類に対するモノアミンの比率が20モル%以下の範囲で、ジアミン類の一部がモノアミンに置き換えられていてもよい。このような置き換えによって、ポリアミック酸を生成する際の重合反応のターミネーションを起こすことができ、それ以上の重合反応の進行を抑えることができる。そして、得られるポリアミック酸の重量平均分子量を容易に制御することができ、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。モノアミンに置き換えられるジアミン類は、本発明の効果が損なわれなければ、1種でも2種以上でもよい。前記モノアミンとしては、例えばアニリン、4−ヒドロキシアニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、およびn−エイコシルアミンが挙げられる。 In each of the diamines, a part of the diamines may be replaced with the monoamine within the range of the monoamine to diamine ratio of 20 mol% or less. By such replacement, it is possible to cause termination of the polymerization reaction when generating the polyamic acid, and to suppress the further progress of the polymerization reaction. Then, the weight average molecular weight of the obtained polyamic acid can be easily controlled, and for example, the coating characteristics of the liquid crystal aligning agent can be improved without impairing the effects of the present invention. The diamines that can be replaced with monoamines may be one type or two or more types unless the effects of the present invention are impaired. Examples of the monoamine include aniline, 4-hydroxyaniline, cyclohexylamine, n-butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n- Undecylamine, n-dodecylamine, n-tridecylamine, n-tetradecylamine, n-pentadecylamine, n-hexadecylamine, n-heptadecylamine, n-octadecylamine, and n-eicosylamine Are listed.
本発明のポリマーは、その原料にモノイソシアネート化合物をさらに含んでいてもよい。モノイソシアネート化合物を原料に含むことによって、得られるポリアミック酸の末端が修飾され、Mw(重量平均分子量)が調節される。この末端修飾型のポリアミック酸を用いることにより、例えば本発明の効果が損なわれることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。原料中のモノイソシアネート化合物の含有量は、原料中のジアミン類およびテトラカルボン酸二無水物の総量に対して1〜10モル%であることが、前記の観点から好ましい。前記モノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソシアネート、およびナフチルイソシアネートが挙げられる。 The polymer of the present invention may further contain a monoisocyanate compound as its raw material. By including the monoisocyanate compound in the raw material, the terminal of the obtained polyamic acid is modified, and the Mw (weight average molecular weight) is adjusted. By using this end-modified polyamic acid, for example, the coating properties of the liquid crystal aligning agent can be improved without impairing the effects of the present invention. From the above viewpoint, the content of the monoisocyanate compound in the raw material is preferably 1 to 10 mol% with respect to the total amount of the diamines and the tetracarboxylic dianhydride in the raw material. Examples of the monoisocyanate compound include phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate.
本発明に用いる光反応性構造を有するポリアミック酸において、光反応性構造を有さないジアミン類および光反応性構造を有するジアミン類を併用する態様においては、液晶配向膜の光に対する感度の低下を防ぐために、光反応性構造を有するポリアミック酸の原料として使用するジアミン類の全量に対して、光反応性構造を有するジアミン類を20〜100モル%用いるのが好ましく、70〜100モル%用いるのが特に好ましい。また、光に対する感度、残像特性等、前述した諸般の特性を改善するために光反応性構造を有する(感光性)ジアミン類を2つ以上併用してもよい。前記のごとく、本発明の態様にはテトラカルボン酸二無水物の全量が光反応性構造を有さない(非感光性)テトラカルボン酸二無水物類で占められる場合が含まれるが、その場合でもジアミン類の全量の最低20モル%が感光性ジアミン類であることが好ましい。 In the polyamic acid having a photoreactive structure used in the present invention, in a mode in which diamines having no photoreactive structure and diamines having a photoreactive structure are used in combination, a decrease in sensitivity of the liquid crystal alignment film to light is caused. In order to prevent, it is preferable to use diamines having a photoreactive structure in an amount of 20 to 100 mol %, preferably 70 to 100 mol% with respect to the total amount of diamines used as a raw material for the polyamic acid having a photoreactive structure. Is particularly preferable. Further, two or more (photosensitive) diamines having a photoreactive structure may be used in combination in order to improve the above-mentioned various characteristics such as sensitivity to light and afterimage characteristics. As described above, the embodiment of the present invention includes the case where the total amount of tetracarboxylic dianhydride is occupied by tetracarboxylic dianhydrides having no photoreactive structure (non-photosensitive). However, it is preferable that at least 20 mol% of the total amount of diamines is photosensitive diamines.
本発明に用いるポリアミック酸において、光に対する感度、残像特性等、前述した諸般の特性を改善するために、光反応性構造を有する(感光性)テトラカルボン酸二無水物および光反応性構造を有する(感光性)ジアミンを併用してもよく、それぞれを2つ以上併用してもよい。前記の通り、本発明の態様にはテトラカルボン酸二無水物の全量に光反応性構造を有さない(非感光性)ものを使用する場合が含まれる。このため、光反応性構造を有する(感光性)モノマーとして、光反応性構造を有する(感光性)ジアミン類を、少なくともジアミン類全体の20モル%使用することが好ましい。 The polyamic acid used in the present invention has a (photosensitive) tetracarboxylic dianhydride having a photoreactive structure and a photoreactive structure in order to improve the above-mentioned various characteristics such as sensitivity to light and afterimage characteristics. A (photosensitive) diamine may be used in combination, or two or more of each may be used in combination. As described above, the embodiment of the present invention includes the case where the total amount of the tetracarboxylic dianhydride does not have a photoreactive structure (non-photosensitive). For this reason, it is preferable to use (photosensitive) diamines having a photoreactive structure as the (photosensitive) monomer having a photoreactive structure in an amount of at least 20 mol% of all diamines.
本発明に用いるポリアミック酸の原料組成におけるテトラカルボン酸二無水物とジアミン類のモル比は、通常のポリアミック酸を合成する場合と同様のモル比で合成することができる。テトラカルボン酸二無水物とジアミン類のモル比を任意に変更することでポリマーの末端構造を制御することもできるが、本発明の製造方法は、2種類以上のポリアミック酸をアミド交換反応させてブロックポリマーを形成することを特徴としているため、加熱する前のポリアミック酸の原料組成において、あえてテトラカルボン酸二無水物とジアミン類のモル比をずらす必要はない。詳しくは、混合する一方のポリアミック酸の末端を、無水カルボン酸基を有する構造にしておき、もう一方のポリアミック酸の末端を、アミノ基を有する構造にしておく必要はない。
本発明の製造方法において、ポリアミック酸の原料組成におけるテトラカルボン酸とジアミン類のモル比は、0.9〜1.1であることが好ましい。より好ましくは、0.99〜1.01である。さらに好ましくは、0.991〜1.009である。特に好ましくは、0.999〜1.001である。さらに特に好ましくは、等モル(1.000)である。
モル比が等モルに近いほど、重合反応が進行しやすくなり、十分に高い分子量のポリアミック酸を得ることができる。十分に高い分子量のポリマーが得られれば、配向剤として基板に塗布する際のはじきやムラなどの塗布不良を抑えることができる。また、十分に高い分子量のポリアミック酸を得ることができるため、ポリマーを構成するモノマーの反応性が低い場合でも、そのようなモノマーの使用量に対する制限を緩和することができる。
The molar ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine in the raw material composition of the polyamic acid used in the present invention can be the same as that in the case of synthesizing a normal polyamic acid. The terminal structure of the polymer can be controlled by arbitrarily changing the molar ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine, but the production method of the present invention involves transamidation of two or more polyamic acids. Since it is characterized by forming a block polymer, it is not necessary to intentionally shift the molar ratio of tetracarboxylic dianhydride and diamine in the raw material composition of polyamic acid before heating. Specifically, it is not necessary that one end of the polyamic acid to be mixed has a structure having a carboxylic acid anhydride group and the other end of the polyamic acid has a structure having an amino group.
In the production method of the present invention, the molar ratio of the tetracarboxylic acid and the diamine in the raw material composition of the polyamic acid is preferably 0.9 to 1.1. More preferably, it is 0.99 to 1.01. More preferably, it is 0.991 to 1.009. Particularly preferably, it is 0.999 to 1.001. More preferably, it is equimolar (1.000).
The closer the molar ratio is to equimolar, the more easily the polymerization reaction proceeds, and a polyamic acid having a sufficiently high molecular weight can be obtained. If a polymer having a sufficiently high molecular weight is obtained, it is possible to suppress application defects such as repellency and unevenness when applied to a substrate as an aligning agent. Moreover, since a polyamic acid having a sufficiently high molecular weight can be obtained, even when the reactivity of the monomer constituting the polymer is low, the restriction on the amount of such monomer used can be relaxed.
前述の通り、本発明の製造方法は、2種以上のポリアミック酸を含有するポリアミック酸溶液を30℃以上に加熱し、アミド交換反応させて得ることを特徴とする、ポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法である。 As described above, the production method of the present invention is characterized in that it is obtained by heating a polyamic acid solution containing two or more polyamic acids to 30° C. or higher and subjecting it to an amide exchange reaction. Is.
本発明において、2種のポリアミック酸溶液を混合する場合、任意の割合で混合することができるが、液晶配向膜のどの特性を重視するかによって、その割合を決めるのが良い。光反応性構造を有する光配向用液晶配向剤においては、光反応性構造をより多く有するポリアミック酸の割合を、2種のポリアミック酸の合計(重量)を1とした場合、0.2〜0.9の割合で混ぜるのが好ましく、0.4〜0.6の割合がより好ましい。プレチルト角を重視する場合には、プレチルトをコントロールするモノマーをより多く含むポリアミック酸の割合を、2種のポリアミック酸の合計(重量)を1とした場合、0.2〜0.9の割合で混ぜるのが好ましく、0.4〜0.6の割合がより好ましい。 In the present invention, when two kinds of polyamic acid solutions are mixed, they can be mixed at an arbitrary ratio, but the ratio may be determined depending on which property of the liquid crystal alignment film is important. In the liquid crystal aligning agent for photo-alignment having a photoreactive structure, the ratio of polyamic acid having a larger number of photoreactive structures is 0.2 to 0 when the total (weight) of two polyamic acids is 1. It is preferable to mix them at a ratio of 0.9, and a ratio of 0.4 to 0.6 is more preferable. When the pretilt angle is important, the ratio of the polyamic acid containing more monomers for controlling the pretilt is 0.2 to 0.9 when the total (weight) of the two polyamic acids is 1. Mixing is preferable, and a ratio of 0.4 to 0.6 is more preferable.
本発明のポリアミック酸ブロックポリマーは、例えば、2種以上のポリアミック酸をそれぞれ単独で合成した後、混合して30℃以上の温度で加熱することにより製造することができる。また、2種以上のポリアミック酸を同じ反応容器中で合成した後、30℃以上の温度で加熱することにより製造することもできる。後者の方法は、詳しくは1つの反応容器中で第1のポリアミック酸の原料モノマーを投入して重合させた後、同じ反応容器中に第2のポリアミック酸の原料モノマーを投入して重合させ、これを30℃以上の温度で加熱することで製造することができる。より詳しくは、1つの反応容器中に第1のポリアミック酸の原料モノマーである、ジアミン類、テトラカルボン酸二無水物、及びN−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を投入し、撹拌して重合させた後、同じ反応容器中に第2のポリアミック酸の原料モノマーである、ジアミン類、テトラカルボン酸二無水物、及び必要に応じてN−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を投入し、撹拌して重合させる。その後、反応容器を30℃以上の温度で加熱することで製造することができる。2種以上のポリアミック酸を混合した後、または第2のポリアミック酸を合成した後の、加熱する際の加熱温度は、好ましくは30〜100℃であり、より好ましくは50〜100℃であり、さらに好ましくは60〜80℃である。 The polyamic acid block polymer of the present invention can be produced, for example, by independently synthesizing two or more kinds of polyamic acids, mixing them, and heating at a temperature of 30° C. or higher. It can also be produced by synthesizing two or more polyamic acids in the same reaction vessel and then heating at a temperature of 30° C. or higher. Specifically, the latter method is to charge the first polyamic acid raw material monomer in one reaction vessel and polymerize the same, and then add the second polyamic acid raw material monomer into the same reaction vessel and polymerize the same. It can be manufactured by heating this at a temperature of 30° C. or higher. More specifically, an organic solvent such as a diamine, a tetracarboxylic dianhydride, and N-methyl-2-pyrrolidone, which are raw material monomers for the first polyamic acid, is charged into one reaction vessel and stirred. After the polymerization, the raw material monomer of the second polyamic acid, diamines, tetracarboxylic acid dianhydride, and, if necessary, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone were charged into the same reaction vessel. , Stir to polymerize. Then, it can manufacture by heating a reaction container at the temperature of 30 degreeC or more. After mixing two or more polyamic acids, or after synthesizing the second polyamic acid, the heating temperature during heating is preferably 30 to 100°C, more preferably 50 to 100°C. More preferably, it is 60 to 80°C.
2種以上のポリアミック酸を混合した後、または第2のポリアミック酸を合成した後の、加熱の際には、親溶剤以外の溶剤を加えることも好ましい。親溶剤以外の溶剤としては、後述の塗布性改善を目的とした他の溶剤で列挙した溶剤が挙げられる。
これらの中で好ましくは、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、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メチルエチルエーテル、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ブチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジイソブチルケトン、4−メチル−2−ペンタノールまたはジイソブチルカルビノールであり、より好ましくは、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、またはプロピレングリコールモノブチルエーテルである。
貧溶剤を加えて加熱することで、親溶剤(例えばNMP)のみを用いて加熱した場合よりもアミド交換反応を促進することができるため、好ましい。加熱の際に加える貧溶剤は、貧溶剤と親溶剤の総量に対して5〜50重量%が好ましく、10〜50重量%がより好ましい。
It is also preferable to add a solvent other than the hydrophilic solvent during heating after mixing two or more kinds of polyamic acid or after synthesizing the second polyamic acid. Examples of the solvent other than the lyophilic solvent include the solvents listed as other solvents for the purpose of improving the coatability described later.
Among these, preferably, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotert-butyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, or di Propylene glycol monomethyl ether, diisobutyl ketone, 4-methyl-2-pentanol or diisobutylcarbinol, more preferably ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, or propylene. Glycol monobutyl ether.
It is preferable to add the poor solvent and heat it, because the amide exchange reaction can be promoted as compared with the case of heating only by using the hydrophilic solvent (for example, NMP). The poor solvent added during heating is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 50% by weight, based on the total amount of the poor solvent and the hydrophilic solvent.
本発明のポリアミック酸ブロックポリマーの製造方法において、30℃以上の温度で加熱する際の時間は、1〜48時間が好ましく、4〜30時間がより好ましく、5〜24時間がさらに好ましい。低温で加熱する場合は長時間加熱することが好ましい。高温で加熱する場合は短時間の加熱でもよい。30℃以上で60℃未満での加熱の場合は、1〜30時間が好ましく、4〜30時間がより好ましく、8〜24時間がさらに好ましい。60℃以上で80℃以下での加熱の場合は、1時間〜24時間が好ましく、2〜12時間がより好ましく、2〜8時間がさらに好ましい。100℃以上で加熱する場合は、1〜30時間が好ましい。 In the method for producing a polyamic acid block polymer of the present invention, the heating time at a temperature of 30° C. or higher is preferably 1 to 48 hours, more preferably 4 to 30 hours, and further preferably 5 to 24 hours. When heating at a low temperature, it is preferable to heat for a long time. When heating at a high temperature, heating for a short time may be used. In the case of heating at 30° C. or higher and lower than 60° C., 1 to 30 hours are preferable, 4 to 30 hours are more preferable, and 8 to 24 hours are further preferable. In the case of heating at 60° C. or higher and 80° C. or lower, 1 hour to 24 hours is preferable, 2 to 12 hours is more preferable, and 2 to 8 hours is further preferable. When heating at 100° C. or higher, 1 to 30 hours is preferable.
本発明のポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤を製造した後、該液晶配向剤を基板に塗布して得られる液晶配向膜は、液晶配向性、残像特性に優れている。さらに、室温にて該液晶配向剤を長時間保存した後に、基板に塗布して得られた液晶配向膜も、液晶配向性および残像特性は、共に高い値を維持する。 A liquid crystal alignment film obtained by producing a liquid crystal alignment agent containing the polyamic acid block polymer of the present invention and then coating the liquid crystal alignment agent on a substrate has excellent liquid crystal alignment properties and afterimage characteristics. Further, the liquid crystal alignment film obtained by applying the liquid crystal aligning agent to the substrate after storing the liquid crystal aligning agent at room temperature for a long time also maintains high values of the liquid crystal aligning property and the afterimage property.
<オキサジン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサジン化合物をさらに含有していてもよい。オキサジン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサジン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
<Oxazine compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain an oxazine compound for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of the liquid crystal display element for a long period of time. The oxazine compound may be one kind of compound or two or more kinds of compounds. From the above-mentioned purpose, the content of the oxazine compound is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight, and further preferably 1 to 20% by weight with respect to the polyamic acid. More preferable.
オキサジン化合物は、ポリアミック酸を溶解させる溶媒に可溶であり、加えて、開環重合性を有するオキサジン化合物が好ましい。好ましいオキサジン化合物としては、例えば、式(OX−3−1)、式(OX−3−9)で表されるオキサジン化合物や、特開2013−242526等に開示されているオキサジン化合物を挙げることができる。 The oxazine compound is soluble in a solvent that dissolves the polyamic acid, and in addition, an oxazine compound having ring-opening polymerizability is preferable. Examples of preferable oxazine compounds include oxazine compounds represented by formula (OX-3-1) and formula (OX-3-9), and oxazine compounds disclosed in JP2013-242526A. it can.
<オキサゾリン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサゾリン化合物をさらに含有していてもよい。オキサゾリン化合物はオキサゾリン構造を有する化合物である。オキサゾリン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサゾリン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることが好ましい。または、オキサゾリン化合物の含有量は、オキサゾリン化合物中のオキサゾリン構造をオキサゾリンに換算したときに、ポリアミック酸に対して0.1〜40重量%であることが、上記の目的から好ましい。
<Oxazoline compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain an oxazoline compound for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of the liquid crystal display element for a long period of time. The oxazoline compound is a compound having an oxazoline structure. The oxazoline compound may be one kind of compound or two or more kinds of compounds. From the above-mentioned purpose, the content of the oxazoline compound is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight, and further preferably 1 to 20% by weight based on the polyamic acid. Is preferred. Alternatively, the content of the oxazoline compound is preferably 0.1 to 40% by weight based on the polyamic acid when the oxazoline structure in the oxazoline compound is converted into oxazoline.
オキサゾリン化合物としては、例えば、特開2013−242526等に開示されているオキサゾリン化合物を挙げることできる。好ましいオキサゾリン化合物としては、1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼンが挙げられる。 Examples of the oxazoline compound include the oxazoline compounds disclosed in JP2013-242526A and the like. Preferred oxazoline compounds include 1,3-bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene.
<エポキシ化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、エポキシ化合物をさらに含有していてもよい。エポキシ化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。エポキシ化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸に対して0.1〜50重量%であることが好ましく、1〜40重量%であることがより好ましく、1〜20重量%であることがさらに好ましい。
<Epoxy compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain an epoxy compound for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of the liquid crystal display device for a long period of time. The epoxy compound may be one kind of compound or two or more kinds of compounds. From the above-mentioned purpose, the content of the epoxy compound is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight, and more preferably 1 to 20% by weight with respect to the polyamic acid. Is more preferable.
エポキシ化合物としては、例えば、特開2013−242526等に開示されているエポキシ化合物を挙げることができる。好ましいエポキシ化合物としては、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピ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’,4,4’−ジエポキシ)ビシクロヘキシルが挙げられる。 Examples of the epoxy compound include the epoxy compounds disclosed in JP2013-242526A and the like. Preferred epoxy compounds include N,N,N′,N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxy. Examples thereof include silane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane, and (3,3′,4,4′-diepoxy)bicyclohexyl.
また例えば、本発明の液晶配向剤は各種添加剤をさらに含有していてもよい。各種添加剤としては、例えばポリアミック酸以外の高分子化合物、および低分子化合物が挙げられ、それぞれの目的に応じて選択して使用することができる。 Further, for example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain various additives. Examples of various additives include high molecular compounds other than polyamic acid and low molecular compounds, which can be selected and used according to their respective purposes.
例えば、前記ポリアミック酸以外の高分子化合物としては、有機溶媒に可溶性の高分子化合物が挙げられる。このような高分子化合物を本発明の液晶配向剤に添加することは、形成される液晶配向膜の電気特性や配向性を制御する観点から好ましい。該高分子化合物としては、例えばポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリエステルポリオール、シリコーン変性ポリウレタン、シリコーン変性ポリエステル、ポリイミド、及びポリアミック酸エステルが挙げられる。 For example, examples of the polymer compound other than the polyamic acid include polymer compounds soluble in an organic solvent. It is preferable to add such a polymer compound to the liquid crystal aligning agent of the present invention from the viewpoint of controlling the electrical characteristics and the orientation of the liquid crystal aligning film to be formed. Examples of the polymer compound include polyamide, polyurethane, polyurea, polyester, epoxy resin, polyester polyol, silicone-modified polyurethane, silicone-modified polyester, polyimide, and polyamic acid ester.
また、前記低分子化合物としては、例えば1)塗布性の向上を望むときにはかかる目的に沿った界面活性剤、2)帯電防止の向上を必要とするときは帯電防止剤、3)基板との密着性の向上を望むときにはシランカップリング剤やチタン系のカップリング剤、また、4)低温でイミド化を進行させる場合はイミド化触媒、が挙げられる。 Examples of the low molecular weight compound include 1) a surfactant that meets such a purpose when it is desired to improve coatability, 2) an antistatic agent when it is necessary to improve antistatic property, and 3) adhesion to a substrate. A silane coupling agent or a titanium-based coupling agent may be used to improve the properties, and 4) an imidization catalyst may be used to promote imidization at low temperature.
シランカップリング剤としては、例えば、特開2013−242526等に開示されているシランカップリング剤を挙げることができる。好ましいシランカップリング剤としては、3−アミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。また、イミド化触媒としては、特開2013−242526等に開示されているイミド化触媒を挙げることができる。 Examples of the silane coupling agent include silane coupling agents disclosed in JP 2013-242526 A and the like. A preferred silane coupling agent is 3-aminopropyltriethoxysilane. Further, examples of the imidization catalyst include the imidization catalyst disclosed in JP2013-242526A.
シランカップリング剤の添加量は、通常、ポリアミック酸の総重量の0〜20重量%であり、0.1〜10重量%であることが好ましい。 The amount of the silane coupling agent added is usually 0 to 20% by weight, and preferably 0.1 to 10% by weight, based on the total weight of the polyamic acid.
イミド化触媒の添加量は、通常、ポリアミック酸のカルボニル基に対して0.01〜5当量であり、0.05〜3当量であることが好ましい。 The imidization catalyst is usually added in an amount of 0.01 to 5 equivalents, preferably 0.05 to 3 equivalents, based on the carbonyl group of the polyamic acid.
その他の添加剤の添加量は、その用途に応じて異なるが、通常、ポリアミック酸の総重量の0〜100重量%であり、0.1〜50重量%であることが好ましい。 The amount of the other additives added varies depending on the application, but is usually 0 to 100% by weight, and preferably 0.1 to 50% by weight, based on the total weight of the polyamic acid.
また、本発明の液晶配向剤は、液晶配向剤の塗布性や前記ポリアミック酸の濃度の調整の観点から、溶剤を含有する。溶剤としては、高分子成分を溶解する能力を持った親溶剤が挙げられる。親溶剤としては、ポリアミック酸、可溶性ポリイミド等の高分子成分の製造工程や用途面で通常使用されている溶剤を広く含み、使用目的に応じて、適宜選択できる。親溶剤は1種でも2種以上の混合溶剤であってもよい。 Further, the liquid crystal aligning agent of the present invention contains a solvent from the viewpoint of adjusting the coating property of the liquid crystal aligning agent and the concentration of the polyamic acid. Examples of the solvent include a hydrophilic solvent having an ability to dissolve a polymer component. As the lyophilic solvent, a wide range of solvents that are normally used in the manufacturing process and application of polymer components such as polyamic acid and soluble polyimide are included, and can be appropriately selected according to the purpose of use. The hydrophilic solvent may be one kind or a mixed solvent of two or more kinds.
親溶剤以外の溶剤としては、本発明の液晶配向剤の塗布性改善を目的とした他の溶剤が挙げられる。 Examples of the solvent other than the lyophilic solvent include other solvents for the purpose of improving the coating property of the liquid crystal aligning agent of the present invention.
ポリアミック酸またはその誘導体に対し親溶剤である非プロトン性極性有機溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルイソブチルアミド、γ−ブチロラクトン、およびγ−バレロラクトン等が挙げられる。
これらの中で、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン、またはγ−バレロラクトンが好ましい。
As the aprotic polar organic solvent which is a hydrophilic solvent for the polyamic acid or its derivative, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethylimidazolidinone, N-methylcaprolactam, N-methylpropione is used. Examples include amide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, diethylacetamide, N,N-dimethylisobutyramide, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone. ..
Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylimidazolidinone, γ-butyrolactone, or γ-valerolactone is preferable.
塗布性改善等を目的とした他の溶剤の例としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のジエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。また、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールモノアルキル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、フェニルアセテート、およびこれらアセテート類等のエステル化合物が挙げられる。さらにマロン酸ジエチル等のマロン酸ジアルキル、乳酸アルキル、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノール、4−メチル−2−ペンタノールおよびジイソブチルカルビノールが挙げられる。 Examples of other solvents for the purpose of improving coatability include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol monoalkyl ethers such as diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether. And diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol diethyl ether and diethylene glycol butyl methyl ether. Further, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoalkyl ether such as propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monoalkyl ether such as dipropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoalkyl ether, triethylene glycol monoalkyl ether, phenyl acetate, and the like. Examples thereof include ester compounds such as acetates. Further, dialkyl malonate such as diethyl malonate, alkyl lactate, diisobutyl ketone, diacetone alcohol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 4-methyl-2-pentanol and diisobutylcarbinol can be mentioned.
これらの中で、ジイソブチルケトン、4−メチル−2−ペンタノール、ジイソブチルカルビノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、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メチルエチルエーテル、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ブチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはジプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。 Among these, diisobutyl ketone, 4-methyl-2-pentanol, diisobutyl carbinol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol butyl methyl Ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, or dipropylene glycol monomethyl ether are preferred.
本発明の液晶配向剤中のポリアミック酸の濃度は0.1〜40重量%であることが好ましい。この配向剤を基板に塗布するときには、膜厚を調整するために、さらに溶剤により希釈してもよい。本明細書中において、前記ポリマーが有機溶剤に溶解した状態のものをワニスと記載することがある。 The concentration of polyamic acid in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 0.1 to 40% by weight. When this aligning agent is applied to the substrate, it may be further diluted with a solvent in order to adjust the film thickness. In the present specification, a state in which the polymer is dissolved in an organic solvent may be referred to as a varnish.
本発明の液晶配向剤におけるポリマー固形分濃度は特に限定されるものではなく、下記の種々の塗布法に合わせ最適な値を選べばよい。通常、塗布時のムラやピンホール等を抑えるため、ワニス重量に対し、好ましくは0.1〜30重量%、より好ましくは1〜10重量%である。 The polymer solid content concentration in the liquid crystal aligning agent of the present invention is not particularly limited, and an optimum value may be selected according to various coating methods described below. Usually, it is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 10% by weight based on the weight of the varnish in order to suppress unevenness and pinholes during coating.
本発明の液晶配向剤の粘度は、塗布する方法、ポリアミック酸の濃度、使用するポリアミック酸の種類、溶剤の種類と割合によって好ましい範囲に調整することができる。例えば、印刷機を用いて塗布する場合、5〜100mPa・sの範囲であると十分な膜厚が得られ、印刷ムラを抑制させることができるため好ましく、10〜80mPa・sであることがより好ましい。スピンコート法により塗布する場合は5〜200mPa・sであることが好ましく、10〜100mPa・sであることがより好ましい。インクジェット塗布装置を用いて塗布する場合は5〜50mPa・sであることが好ましく、5〜20mPa・sであることがより好ましい。液晶配向剤の粘度は回転粘度測定法により測定され、例えば回転粘度計(東機産業製TVE−20L型)を用いて測定(測定温度:25℃)される。 The viscosity of the liquid crystal aligning agent of the present invention can be adjusted to a preferable range depending on the coating method, the concentration of polyamic acid, the type of polyamic acid used, the type and ratio of the solvent. For example, when applying using a printing machine, it is preferable that the thickness is in the range of 5 to 100 mPa·s because a sufficient film thickness can be obtained and uneven printing can be suppressed, and more preferably 10 to 80 mPa·s. preferable. When applying by spin coating, it is preferably 5 to 200 mPa·s, more preferably 10 to 100 mPa·s. When coating using an inkjet coating device, it is preferably 5 to 50 mPa·s, and more preferably 5 to 20 mPa·s. The viscosity of the liquid crystal aligning agent is measured by a rotational viscosity measuring method, for example, using a rotational viscometer (TVE-20L type manufactured by Toki Sangyo) (measurement temperature: 25° C.).
本発明の液晶配向剤は各種添加剤をさらに含有していてもよい。添加剤としては、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピ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‘,4,4’−ジエポキシ)ビシクロヘキシル、1,4−ブタンジオールグリシジルエーテル、イソシアヌル酸トリス(2,3−エポキシプロピル)、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、またはN,N,N’,N‘−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン等のエポキシ化合物、1,3−ビス(4,5−ジヒドロ−2−オキサゾリル)ベンゼン等のオキサゾリン化合物、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、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、パラアミノフェニルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、または3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のシラン化合物等が挙げられる。その他にも、例えば特開2013−242526号公報、特開2016−118753号公報等の記載を参照することができる。 The liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain various additives. As the additive, N,N,N′,N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane , 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane, (3,3',4,4'-diepoxy)bicyclohexyl, 1,4-butanediol glycidyl ether, isocyanuric acid tris(2,3-epoxy) Propyl), 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, or an epoxy compound such as N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylenediamine, 1,3-bis(4 ,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene and other oxazoline compounds, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, Examples thereof include silane compounds such as paraaminophenyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, and 3-ureidopropyltriethoxysilane. In addition, for example, the descriptions in JP2013-242526A, JP2016-118753A, and the like can be referred to.
<液晶配向膜>
本発明の液晶配向剤は、配向処理方法として光配向法を用いる光配向膜にも、ラビング法を用いるラビング配向膜にも適用することができる。
本発明の光配向膜について詳細に説明する。本発明の光配向膜は、光配向用液晶配向剤から光配向膜を作製する通常の方法によって得ることができる。本発明の光配向膜は、例えば、本発明の光配向用液晶配向剤の塗膜を形成する工程と、加熱乾燥する工程と、光を照射して異方性を付与する工程と、加熱焼成する工程を経ることによって得ることができる。本発明の光配向膜については、必要に応じて、塗膜工程、加熱乾燥工程の後に光を照射して異方性を付与してもよく、または加熱焼成工程の後に光を照射して異方性を付与してもよい。
<Liquid crystal alignment film>
The liquid crystal aligning agent of the present invention can be applied to both a photo-alignment film using a photo-alignment method as an alignment treatment method and a rubbing alignment film using a rubbing method.
The photo-alignment film of the present invention will be described in detail. The photo-alignment film of the present invention can be obtained by a usual method of producing a photo-alignment film from a photo-alignment liquid crystal aligning agent. The photo-alignment film of the present invention includes, for example, a step of forming a coating film of the liquid crystal aligning agent for photo-alignment of the present invention, a step of heating and drying, a step of irradiating light to impart anisotropy, and a heating and baking step. It can be obtained by going through the process of The photo-alignment film of the present invention may be irradiated with light to give anisotropy after the coating step and heating/drying step, or may be irradiated with light after the heating/baking step to change the optical alignment film. You may give directionality.
塗膜は、通常の液晶配向膜の作製と同様に、液晶表示素子における基板に本発明の光配向用液晶配向剤を塗布することによって形成することができる。基板には、ITO(IndiumTinOxide)、IZO(In2O3−ZnO)、IGZO(In−Ga−ZnO4)電極等の電極やカラーフィルタ等が設けられていてもよいガラス製、窒化ケイ素製、アクリル製、ポリカーボネート製、ポリイミド製等の基板が挙げられる。 The coating film can be formed by applying the liquid crystal aligning agent for photo-alignment of the present invention to a substrate in a liquid crystal display element, as in the production of a normal liquid crystal aligning film. The substrate may be provided with electrodes such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (In 2 O 3 —ZnO), IGZO (In—Ga—ZnO 4 ) electrodes, a color filter, etc., made of glass, made of silicon nitride, Substrates made of acrylic, polycarbonate, polyimide, etc. may be mentioned.
光配向用液晶配向剤を基板に塗布する方法としてはスピンナー法、印刷法、ディッピング法、滴下法、インクジェット法等が一般に知られている。これらの方法は本発明においても同様に適用可能である。 The spinner method, the printing method, the dipping method, the dropping method, the ink jet method and the like are generally known as methods for applying the liquid crystal aligning agent for photo-alignment onto the substrate. These methods are similarly applicable to the present invention.
前記加熱乾燥工程は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。加熱乾燥工程は溶剤の蒸発が可能な範囲内の温度で実施することが好ましく、加熱焼成工程における温度に対して比較的低い温度で実施することがより好ましい。具体的には加熱乾燥温度は30℃〜150℃の範囲であること、さらには50℃〜120℃の範囲であることが好ましい。 In the heat drying step, a method of heat treatment in an oven or an infrared furnace, a method of heat treatment on a hot plate, etc. are generally known. The heating and drying step is preferably carried out at a temperature within the range where the solvent can be evaporated, and more preferably at a temperature relatively lower than the temperature in the heating and baking step. Specifically, the heating and drying temperature is preferably in the range of 30°C to 150°C, and more preferably in the range of 50°C to 120°C.
前記加熱焼成工程は、前記ポリアミック酸が脱水・閉環反応を呈するのに必要な条件で行うことができる。前記塗膜の焼成は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。これらの方法も本発明において同様に適用可能である。一般に100〜300℃程度の温度で1分間〜3時間行うことが好ましく、120〜280℃がより好ましく、150〜250℃がさらに好ましい。また、異なる温度で複数回加熱焼成することができる。異なる温度に設定された複数の加熱装置を用いてもよいし、1台の加熱装置を用いて、異なる温度に順次変化させながら行ってもよい。異なる温度で2回加熱焼成を行う場合、1回目は90〜180℃、2回目は185℃以上の温度で行うのが好ましい。また、低温度から高温へと温度を連続的に変化させて焼成することができる。温度を連続的に変化させて焼成を行なう場合、初期温度は90〜180℃が好ましい。最終温度は185〜300℃が好ましく、190〜230℃がより好ましい。 The heating and firing step can be performed under the conditions necessary for the polyamic acid to undergo a dehydration/ring-closing reaction. The baking of the coating film is generally known by a method of heat treatment in an oven or an infrared furnace, a method of heat treatment on a hot plate, and the like. These methods are similarly applicable in the present invention. Generally, it is preferably carried out at a temperature of about 100 to 300° C. for 1 minute to 3 hours, more preferably 120 to 280° C., further preferably 150 to 250° C. In addition, it is possible to perform heating and firing a plurality of times at different temperatures. A plurality of heating devices set to different temperatures may be used, or one heating device may be used while sequentially changing to different temperatures. When the heating and firing are performed twice at different temperatures, it is preferable that the first heating is performed at 90 to 180° C. and the second heating is performed at a temperature of 185° C. or higher. Further, the temperature can be continuously changed from low temperature to high temperature for firing. When firing is performed by continuously changing the temperature, the initial temperature is preferably 90 to 180°C. The final temperature is preferably 185 to 300°C, more preferably 190 to 230°C.
本発明の光配向膜の形成方法において、液晶を水平および/または垂直方向に対して一方向に配向させるために、薄膜へ異方性を付与する手段として、公知の光配向法を好適に用いることができる。 In the method for forming a photo-alignment film of the present invention, a known photo-alignment method is preferably used as a means for imparting anisotropy to a thin film in order to align liquid crystals in one direction with respect to the horizontal and/or vertical directions. be able to.
光配向法による本発明の光配向膜の形成方法について、詳細に説明する。光配向法を用いた本発明の光配向膜は、塗膜を加熱乾燥した後、直線偏光または無偏光を照射することにより、薄膜に異方性を付与し、その膜を加熱焼成することにより形成することができる。または、塗膜を加熱乾燥し、加熱焼成した後に、薄膜に直線偏光または無偏光を照射することにより形成する事ができる。配向性の点から、光の照射工程は加熱焼成工程前に行うのが好ましい。 The method for forming the photo-alignment film of the present invention by the photo-alignment method will be described in detail. The photo-alignment film of the present invention using the photo-alignment method is obtained by heating and drying the coating film, and then imparting anisotropy to the thin film by irradiating it with linearly polarized light or non-polarized light, and baking the film by heating. Can be formed. Alternatively, it can be formed by irradiating the thin film with linearly polarized light or non-polarized light after the coating film is dried by heating and baked. From the viewpoint of orientation, the light irradiation step is preferably performed before the heating and firing step.
さらに、光配向膜の液晶配向能を上げるために、塗膜を加熱しながら直線偏光または無偏光を照射することもできる。光の照射は、塗膜を加熱乾燥する工程、または加熱焼成する工程で行ってもよく、加熱乾燥工程と加熱焼成工程の間に行ってもよい。該工程における加熱乾燥温度は、30℃〜150℃の範囲であること、さらには50℃〜120℃の範囲であることが好ましい。また該工程における加熱焼成温度は、30℃〜300℃の範囲であること、さらには50℃〜250℃の範囲であることが好ましい。 Further, in order to enhance the liquid crystal aligning ability of the photo-alignment film, linearly polarized light or non-polarized light may be irradiated while heating the coating film. The irradiation of light may be performed in the step of heating and drying the coating film, or in the step of heating and baking, or may be performed between the heating and drying step and the heating and baking step. The heating and drying temperature in this step is preferably in the range of 30°C to 150°C, and more preferably in the range of 50°C to 120°C. The heating and firing temperature in this step is preferably in the range of 30°C to 300°C, more preferably 50°C to 250°C.
光としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線または可視光線を用いることができるが、250〜400nmの光を含む紫外線が好ましい。また、光を直線偏光または無偏光として用いることもできる。これらの光は、前記薄膜に液晶配向能を付与することができる光であれば特に限定されないが、液晶に対して強い配向規制力を発現させたい場合、直線偏光の照射が好ましい。 As the light, for example, ultraviolet rays or visible rays containing light with a wavelength of 150 to 800 nm can be used, but ultraviolet rays containing light with a wavelength of 250 to 400 nm are preferable. The light can also be used as linearly polarized light or non-polarized light. The light is not particularly limited as long as it can impart liquid crystal aligning ability to the thin film, but irradiation of linearly polarized light is preferable when it is desired to exert a strong alignment regulating force on the liquid crystal.
本発明の液晶配向膜は、低エネルギーの光照射でも高い液晶配向能を示すことができる。前記光照射工程における直線偏光の照射量は0.05〜20J/cm2であることが好ましく、0.5〜10J/cm2がより好ましい。また直線偏光の波長は200〜400nmであることが好ましく、250〜400nmであることがより好ましい。直線偏光の膜表面に対する照射角度は特に限定されないが、液晶に対する強い配向規制力を発現させたい場合、膜表面に対してなるべく垂直であることが配向処理時間短縮の観点から好ましい。また、本発明の液晶配向膜は、直線偏光を照射することにより、直線偏光の偏光方向に対して直角方向に液晶を配向させることができる。 The liquid crystal alignment film of the present invention can exhibit a high liquid crystal alignment ability even with low energy light irradiation. Preferably the dose of linearly polarized light in the light irradiation step is 0.05~20J / cm 2, more preferably 0.5~10J / cm 2. The wavelength of linearly polarized light is preferably 200 to 400 nm, more preferably 250 to 400 nm. The irradiation angle of the linearly polarized light with respect to the film surface is not particularly limited, but when it is desired to exert a strong alignment regulating force on the liquid crystal, it is preferable to be as perpendicular as possible to the film surface from the viewpoint of shortening the alignment treatment time. Moreover, the liquid crystal alignment film of the present invention can align the liquid crystal in a direction perpendicular to the polarization direction of the linearly polarized light by irradiating the liquid crystal with the linearly polarized light.
プレチルト角を発現させたい場合に前記膜に照射する光は、前述同様直線偏光であっても無偏光であってもよい。プレチルト角を発現させたい場合に前記膜に照射される光の照射量は0.05〜20J/cm2であることが好ましく、0.5〜10J/cm2が特に好ましく、その波長は250〜400nmであることが好ましく、300〜380nmが特に好ましい。プレチルト角を発現させたい場合に前記薄膜に照射する光の前記膜表面に対する照射角度は特に限定されないが、30〜60度であることが配向処理時間短縮の観点から好ましい。 The light with which the film is irradiated when the pretilt angle is desired to be expressed may be linearly polarized light or non-polarized light as described above. Dose of light applied to the film when it is desired to express a pre-tilt angle is preferably from 0.05~20J / cm 2, particularly preferably 0.5~10J / cm 2, its wavelength is 250 It is preferably 400 nm, particularly preferably 300 to 380 nm. The irradiation angle of the light for irradiating the thin film with respect to the film surface when the pretilt angle is desired to be expressed is not particularly limited, but is preferably 30 to 60 degrees from the viewpoint of shortening the alignment treatment time.
直線偏光または無偏光を照射する工程に使用する光源には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Deep UVランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、エキシマランプ、KrFエキシマレーザー、蛍光ランプ、LEDランプ、ナトリウムランプ、マイクロウェーブ励起無電極ランプ、などを制限なく用いることができる。 Light sources used in the process of irradiating linearly polarized light or non-polarized light include ultra-high pressure mercury lamp, high pressure mercury lamp, low pressure mercury lamp, deep UV lamp, halogen lamp, metal halide lamp, high power metal halide lamp, xenon lamp, mercury xenon lamp. Excimer lamps, KrF excimer lasers, fluorescent lamps, LED lamps, sodium lamps, microwave-excited electrodeless lamps, etc. can be used without limitation.
本発明の光配向膜は、前述した工程以外の他の工程をさらに含む方法によって好適に得られる。例えば、本発明の光配向膜は焼成または光照射後の膜を洗浄液で洗浄する工程は必須としないが、必要に応じて洗浄工程を設けることができる。 The photo-alignment film of the present invention can be suitably obtained by a method further including steps other than the steps described above. For example, the photo-alignment film of the present invention does not require a step of washing the film after baking or light irradiation with a washing liquid, but a washing step can be provided if necessary.
洗浄液による洗浄方法としては、ブラッシング、ジェットスプレー、蒸気洗浄または超音波洗浄等が挙げられる。これらの方法は単独で行ってもよいし、併用してもよい。洗浄液としては純水または、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の各種アルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類を用いることができるが、これらに限定されるものではない。もちろん、これらの洗浄液は十分に精製された不純物の少ないものが用いられる。このような洗浄方法は、本発明の光配向膜の形成における前記洗浄工程にも適用することができる。 Examples of the cleaning method using a cleaning liquid include brushing, jet spraying, steam cleaning, ultrasonic cleaning and the like. These methods may be used alone or in combination. As the cleaning liquid, pure water or various alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, halogen solvents such as methylene chloride, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone are used. It can be used, but is not limited thereto. Of course, as these cleaning liquids, those which are sufficiently purified and contain few impurities are used. Such a cleaning method can also be applied to the cleaning step in the formation of the photo-alignment film of the present invention.
本発明の光配向膜の液晶配向能を高めるために、加熱焼成工程の前後、または、偏光または無偏光の光照射工程の前後に、熱や光によるアニール処理を用いることができる。該アニール処理において、アニール温度が30〜180℃、好ましくは50〜150℃であり、時間は1分〜2時間が好ましい。また、アニール処理に使用するアニール光には、UVランプ、蛍光ランプ、LEDランプなどが挙げられる。光の照射量は0.3〜10J/cm2であることが好ましい。 In order to enhance the liquid crystal aligning ability of the photo-alignment film of the present invention, an annealing treatment by heat or light can be used before and after the heating/baking step or before and after the polarized or non-polarized light irradiation step. In the annealing treatment, the annealing temperature is 30 to 180° C., preferably 50 to 150° C., and the time is preferably 1 minute to 2 hours. The annealing light used for the annealing treatment may be a UV lamp, a fluorescent lamp, an LED lamp or the like. The light irradiation amount is preferably 0.3 to 10 J/cm 2 .
本発明の光配向膜の膜厚は、特に限定されないが、10〜300nmであることが好ましく、30〜150nmであることがより好ましい。本発明の光配向膜の膜厚は、段差計やエリプソメータ等の公知の膜厚測定装置によって測定することができる。 The film thickness of the photo-alignment film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 300 nm, more preferably 30 to 150 nm. The film thickness of the photo-alignment film of the present invention can be measured by a known film thickness measuring device such as a step meter or an ellipsometer.
本発明の光配向膜は特に大きな配向の異方性を持つことを特徴とする。このような異方性の大きさは特開2005−275364等に記載の偏光赤外吸収スペクトル(偏光IR)を用いた方法で評価する事ができる。また以下に示すようにエリプソメトリーを用いた方法によっても評価することができる。詳しくは、分光エリプソメータによって光配向膜のリタデーション値を測定することができる。膜のリタデーション値はポリマー主鎖の配向度に比例して大きくなる。すなわち、大きなリタデーション値を持つポリマーの膜は、大きな配向度を持ち、液晶配向膜として使用した場合、より大きな異方性を持つ配向膜が液晶組成物に対し大きな配向規制力を持つと考えられる。 The photo-alignment film of the present invention is characterized by having a particularly large anisotropy of alignment. The magnitude of such anisotropy can be evaluated by a method using a polarized infrared absorption spectrum (polarized IR) described in JP-A-2005-275364 and the like. It can also be evaluated by a method using ellipsometry as shown below. Specifically, the retardation value of the photo-alignment film can be measured by a spectroscopic ellipsometer. The retardation value of the film increases in proportion to the degree of orientation of the polymer main chain. That is, a polymer film having a large retardation value has a large degree of alignment, and when used as a liquid crystal alignment film, an alignment film having a larger anisotropy is considered to have a large alignment regulating force with respect to the liquid crystal composition. ..
本発明の光配向膜は横電界方式の液晶表示素子に好適に用いることができる。横電界方式の液晶表示素子に用いる場合、プレチルト角が小さいほど、また液晶配向能が高いほど暗状態での黒表示レベルは高くなり、コントラストが向上する。プレチルト角は0.1°以下が好ましい。 The photo-alignment film of the present invention can be suitably used for a horizontal electric field type liquid crystal display device. When used in a horizontal electric field type liquid crystal display element, the smaller the pretilt angle and the higher the liquid crystal alignment ability, the higher the black display level in the dark state and the higher the contrast. The pretilt angle is preferably 0.1° or less.
本発明の光配向膜は、スマートフォン、タブレット、車載モニター、テレビ等、液晶ディスプレイ用の液晶組成物の配向制御に用いることができる。液晶ディスプレイ用の液晶組成物の配向用途以外に、光学補償材やその他すべての液晶材料の配向制御に用いることができる。また本発明の光配向膜は大きな光学的異方性を有するので、単独で光学補償材用途に使用することができる。
本発明の液晶配向剤から、ラビング法を用いて配向膜を形成する場合は、例えば国際公開2019/031604に記載の方法を参照することができる。
The photo-alignment film of the present invention can be used for controlling the alignment of liquid crystal compositions for liquid crystal displays such as smartphones, tablets, in-vehicle monitors and televisions. It can be used for alignment control of optical compensators and all other liquid crystal materials, in addition to the alignment application of liquid crystal compositions for liquid crystal displays. Further, since the photo-alignment film of the present invention has a large optical anisotropy, it can be used alone as an optical compensator.
When an alignment film is formed from the liquid crystal aligning agent of the present invention by a rubbing method, the method described in International Publication 2019/031604 can be referred to, for example.
<液晶表示素子>
本発明の液晶表示素子について詳細に説明する。本発明は、対向配置されている一対の基板と、前記一対の基板それぞれの対向している面の一方または両方に形成されている電極と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に形成された液晶層とを有する液晶表示素子において、前記液晶配向膜が本発明の配向膜である液晶表示素子を提供する。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element of the present invention will be described in detail. According to the present invention, a pair of substrates that are arranged to face each other, an electrode that is formed on one or both of the faces that face each other of the pair of substrates, and a pair of substrates that face each other are formed. A liquid crystal display device having the liquid crystal alignment film formed as described above and a liquid crystal layer formed between the pair of substrates, wherein the liquid crystal alignment film is the alignment film of the present invention.
前記電極は、基板の一面に形成される電極であれば特に限定されない。このような電極には、例えばITOや金属の蒸着膜等が挙げられる。また電極は、基板の一方の面の全面に形成されていてもよいし、例えばパターン化されている所望の形状に形成されていてもよい。電極の前記所望の形状には、例えば櫛型またはジグザグ構造等が挙げられる。電極は、一対の基板のうちの一方の基板に形成されていてもよいし、両方の基板に形成されていてもよい。電極の形成の形態は液晶表示素子の種類に応じて異なり、例えばIPS型液晶表示素子の場合は前記一対の基板の一方に電極が配置され、その他の液晶表示素子の場合は前記一対の基板の双方に電極が配置される。前記基板または電極の上に前記液晶配向膜が形成される。 The electrode is not particularly limited as long as it is an electrode formed on one surface of the substrate. Examples of such an electrode include an ITO film and a metal vapor deposition film. In addition, the electrode may be formed on the entire surface of one surface of the substrate, or may be formed in a desired patterned shape, for example. Examples of the desired shape of the electrode include a comb shape or a zigzag structure. The electrodes may be formed on one of the pair of substrates, or may be formed on both substrates. The form of formation of electrodes differs depending on the type of liquid crystal display element. For example, in the case of an IPS type liquid crystal display element, the electrodes are arranged on one of the pair of substrates, and in the case of other liquid crystal display elements, the pair of substrates is formed. Electrodes are arranged on both sides. The liquid crystal alignment film is formed on the substrate or the electrode.
前記液晶層は、液晶配向膜が形成された面が対向している前記一対の基板によって液晶組成物が挟持される形で形成される。液晶層の形成では、微粒子や樹脂シート等の、前記一対の基板の間に介在して適当な間隔を形成するスペーサを必要に応じて用いることができる。 The liquid crystal layer is formed such that the liquid crystal composition is sandwiched between the pair of substrates whose surfaces on which the liquid crystal alignment film is formed face each other. In the formation of the liquid crystal layer, spacers such as fine particles and a resin sheet that intervene between the pair of substrates and form an appropriate interval can be used as necessary.
液晶層の形成方法としては、例えば、真空注入法やODF(One Drop Fill)法を用いることができる。基板の張り合わせに用いられるシール剤としては、例えば、UV硬化型や熱硬化型のシール剤を用いることができる。シール剤の印刷には、例えば、スクリーン印刷法を用いることができる。 As a method of forming the liquid crystal layer, for example, a vacuum injection method or an ODF (One Drop Fill) method can be used. As the sealant used for bonding the substrates, for example, a UV-curable or thermosetting sealant can be used. Screen printing can be used for printing the sealant, for example.
液晶組成物には、特に制限はなく、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を用いることができる。誘電率異方性が正の好ましい液晶組成物には、特許3086228、特許2635435、特表平5−501735、特開平8−157826、特開平8−231960、特開平9−241644(EP885272A1)、特開平9−302346(EP806466A1)、特開平8−199168(EP722998A1)、特開平9−235552、特開平9−255956、特開平9−241643(EP885271A1)、特開平10−204016(EP844229A1)、特開平10−204436、特開平10−231482、特開2000−087040、特開2001−48822等に開示されている液晶組成物が挙げられる。 The liquid crystal composition is not particularly limited, and various liquid crystal compositions having a positive or negative dielectric anisotropy can be used. Preferred liquid crystal compositions having a positive dielectric anisotropy include JP3086228, JP2635435, JP-A-5-501735, JP-A-8-157826, JP-A-8-231960, JP-A-9-241644 (EP885272A1), and JP Kaihei 9-302346 (EP806466A1), JP-A-8-199168 (EP722998A1), JP-A-9-235552, JP-A-9-2559596, JP-A-9-241643 (EP885271A1), JP-A-10-201416 (EP844229A1), JP-A-10-1041. Liquid crystal compositions disclosed in, for example, -204436, JP-A-10-231482, JP-A-2000-0887040, and JP-A-2001-48822.
前記負の誘電率異方性を有する液晶組成物の好ましい例として、特開昭57−114532、特開平2−4725、特開平4−224885、特開平8−40953、特開平8−104869、特開平10−168076、特開平10−168453、特開平10−236989、特開平10−236990、特開平10−236992、特開平10−236993、特開平10−236994、特開平10−237000、特開平10−237004、特開平10−237024、特開平10−237035、特開平10−237075、特開平10−237076、特開平10−237448(EP967261A1)、特開平10−287874、特開平10−287875、特開平10−291945、特開平11−029581、特開平11−080049、特開2000−256307、特開2001−019965、特開2001−072626、特開2001−192657、特開2010−037428、国際公開2011/024666、国際公開2010/072370、特表2010−537010、特開2012−077201、特開2009−084362等に開示されている液晶組成物が挙げられる。誘電率異方性が正または負の液晶組成物に1種以上の光学活性化合物を添加して使用することも何ら差し支えない。 Preferred examples of the liquid crystal composition having the negative dielectric anisotropy include JP-A-57-114532, JP-A-2-4725, JP-A-4-224885, JP-A-8-40953, and JP-A-8-104869. Kaihei 10-168076, JP-A-10-168453, JP-A-10-236989, JP-A-10-236990, JP-A-10-236992, JP-A-10-236993, JP-A-10-236994, JP-A-10-237000, JP-A-10-237000. -237004, JP-A-10-237024, JP-A-10-237035, JP-A-10-237075, JP-A-10-237076, JP-A-10-237448 (EP9672661A1), JP-A-10-287874, JP-A-10-287875, and JP-A-10-287875. 10-291945, JP-A-11-029581, JP-A-11-080049, JP-A-2000-256307, JP-A-2001-019965, JP-A-2001-072626, JP-A-2001-192657, JP-A-2010-037428, International Publication 2011/ Liquid crystal compositions disclosed in 024666, International Publication 2010/072370, Japanese Patent Publication No. 2010-5370010, JP 2012-077201, JP 2009-084362 and the like can be mentioned. There is no problem in using one or more optically active compounds added to a liquid crystal composition having a positive or negative dielectric anisotropy.
また例えば、本発明の液晶表示素子に用いる液晶組成物は、例えば配向性を向上させる観点から、添加物をさらに添加してもよい。このような添加物は、光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤などである。好ましい光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤には、国際公開第2015/146330号公報等に開示されている化合物が挙げられる。 In addition, for example, the liquid crystal composition used for the liquid crystal display element of the present invention may further contain an additive from the viewpoint of improving the orientation, for example. Such additives are photopolymerizable monomers, optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, defoamers, polymerization initiators, polymerization inhibitors and the like. Preferred photopolymerizable monomers, optically active compounds, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, defoamers, polymerization initiators and polymerization inhibitors are compounds disclosed in WO 2015/146330. Are listed.
PSA(polymer sustained alignment)モードの液晶表示素子に適合させるために重合可能な化合物を液晶組成物に混合することができる。重合可能な化合物の好ましい例はアクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。好ましい化合物には、国際公開第2015/146330号公報等に開示されている化合物が挙げられる。 A polymerizable compound may be mixed with the liquid crystal composition in order to adapt to a liquid crystal display device of PSA (polymer sustained alignment) mode. Preferred examples of the polymerizable compound are compounds having a polymerizable group such as acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxirane, oxetane) and vinyl ketone. Preferred compounds include compounds disclosed in WO 2015/146330 and the like.
以下、本発明を実施例により説明する。なお、実施例において用いる評価法および化合物は次の通りである。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. The evaluation methods and compounds used in the examples are as follows.
<評価法> <Evaluation method>
1.重量平均分子量(Mw)
ポリアミック酸の重量平均分子量は、2695セパレーションモジュール・2414示差屈折計(Waters製)を用いてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。得られたポリアミック酸をリン酸−DMF混合溶液(リン酸/DMF=0.6/100:重量比)で、ポリアミック酸濃度が約2重量%になるように希釈した。カラムはHSPgel RT MB−M(Waters製)を使用し、前記混合溶液を展開剤として、カラム温度50℃、流速0.40mL/minの条件で測定を行った。標準ポリスチレンは東ソー(株)製TSK標準ポリスチレンを用いた。
2.AC残像測定
後述する液晶表示素子の輝度−電圧特性(B−V特性)を測定した。これをストレス印加前の輝度−電圧特性:B(before)とする。次に、素子に5.5V、30Hzの交流を20分間印加した後、1秒間ショートし、再び輝度−電圧特性(B−V特性)を測定した。これをストレス印加後の輝度−電圧特性:B(after)とする。これらの値をもとに、輝度変化率ΔB(%)を、
ΔB(%)=[[B(after)−B(before)]/B(before)]×100 (式1)
の式を用いて見積もった。これらの測定は国際公開2000/43833号パンフレットを参考に行った。なお、電圧1.35VにおけるΔB(%)の値が小さいほど、配向性起因で発生するAC残像の発生を抑制できるといえ、10.0%未満で使用可能レベルといえる。
また、残像特性が良いほど、配向性も良いといえる。
1. Weight average molecular weight (Mw)
The weight average molecular weight of the polyamic acid was measured by the GPC method using a 2695 Separation Module/2414 differential refractometer (manufactured by Waters) and determined by converting to polystyrene. The obtained polyamic acid was diluted with a phosphoric acid-DMF mixed solution (phosphoric acid/DMF=0.6/100: weight ratio) so that the polyamic acid concentration was about 2% by weight. As the column, HSPgel RT MB-M (manufactured by Waters) was used, and the mixed solution was used as a developing agent, and the measurement was performed at a column temperature of 50° C. and a flow rate of 0.40 mL/min. As the standard polystyrene, TSK standard polystyrene manufactured by Tosoh Corporation was used.
2. AC afterimage measurement The luminance-voltage characteristics (BV characteristics) of the liquid crystal display element described later were measured. This is defined as the brightness-voltage characteristic before stress application: B(before). Next, an alternating current of 5.5 V and 30 Hz was applied to the device for 20 minutes, then short-circuited for 1 second, and the luminance-voltage characteristic (B-V characteristic) was measured again. This is defined as the brightness-voltage characteristic after stress application: B (after). Based on these values, the brightness change rate ΔB (%) is
ΔB(%)=[[B(after)−B(before)]/B(before)]×100 (Equation 1)
It estimated using the formula of. These measurements were performed with reference to the pamphlet of International Publication No. 2000/43833. It can be said that the smaller the value of ΔB (%) at a voltage of 1.35 V, the more the generation of AC afterimage that occurs due to the orientation can be suppressed, and it can be said to be a usable level at less than 10.0%.
It can also be said that the better the afterimage characteristic, the better the orientation.
3.プレチルト角(Pt角)
中央精機(株)製の液晶評価装置(OMS−CA3)にて、室温で測定した。
3. Pretilt angle (Pt angle)
It was measured at room temperature with a liquid crystal evaluation device (OMS-CA3) manufactured by Chuo Seiki Co., Ltd.
<テトラカルボン酸二無水物> <Tetracarboxylic acid dianhydride>
<ジアミン> <Diamine>
<溶剤>
NMP: N−メチル−2−ピロリドン
BC: ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
BP: プロピレングリコールモノブチルエーテル
EDM: ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
<Solvent>
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone BC: Butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ether)
BP: Propylene glycol monobutyl ether EDM: Diethylene glycol ethyl methyl ether
[合成例1]
[第1段の重合]
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mLの褐色四つ口フラスコに式(DI−4−1)で表される化合物0.9514gと脱水NMP20.0gを入れ、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。次いで、式(PA−1)で表される化合物1.7254g、さらに脱水NMP10.0gを入れ、室温で6時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸の溶液を得た。この反応溶液を採取し、上述の方法で生成したポリアミック酸のMwを測定したところ、第1のポリアミック酸のMwは90,000であった。
[第2段の重合]
第1段の重合を行ったフラスコに、式(V−2−1)で表される化合物1.2449g、式(AN−1−1)で表される化合物0.2905g、式(AN−4−17,m=8)で表される化合物1.7878g、さらに脱水NMP34.0gを入れ、室温で24時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸と第2のポリアミック酸の混合溶液を得た。この反応溶液を採取し、Mwを上述の方法で測定したところ、高分子量側(Mw:90,000付近)と低分子量側(Mw:30,000付近)にピークが確認できた。第2のポリアミック酸のMwは30,000程度と推測された。この反応溶液にBC30.0gを加えて、60℃に加熱しながら、8時間攪拌を行い、ポリマー固形分濃度が6重量%のポリアミック酸ブロックポリマー溶液を得た。このポリアミック酸ブロックポリマー溶液をワニスA1とする。
[Synthesis example 1]
[First-stage polymerization]
A 200 mL brown four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a raw material charging inlet and a nitrogen gas inlet was charged with 0.9514 g of the compound represented by the formula (DI-4-1) and 20.0 g of dehydrated NMP, and dried. It was dissolved under stirring in a nitrogen stream. Next, 1.7254 g of the compound represented by the formula (PA-1) and 10.0 g of dehydrated NMP were added, and stirring was continued at room temperature for 6 hours to obtain a solution of the first polyamic acid. When this reaction solution was sampled and the Mw of the polyamic acid produced by the above method was measured, the Mw of the first polyamic acid was 90,000.
[Second-stage polymerization]
In a flask in which the first-stage polymerization was performed, 1.2449 g of the compound represented by the formula (V-2-1), 0.2905 g of the compound represented by the formula (AN-1-1), and formula (AN-4). -17, m=8) of the compound represented by 1.778 g and dehydrated NMP of 34.0 g were added, and stirring was continued at room temperature for 24 hours to obtain a mixed solution of the first polyamic acid and the second polyamic acid. When this reaction solution was sampled and Mw was measured by the above method, peaks were confirmed on the high molecular weight side (Mw: around 90,000) and the low molecular weight side (Mw: around 30,000). The Mw of the second polyamic acid was estimated to be about 30,000. BC (30.0 g) was added to this reaction solution, and the mixture was stirred for 8 hours while heating at 60°C to obtain a polyamic acid block polymer solution having a polymer solid content concentration of 6% by weight. This polyamic acid block polymer solution is called varnish A1.
[合成例2]
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを表1に記載の組み合わせに変更した以外は、合成例1に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニスA2を調製した。
[Synthesis example 2]
A varnish A2 having a polymer solid content concentration of 6% by weight was prepared according to Synthesis Example 1 except that the combination of tetracarboxylic dianhydride and diamine was changed to those shown in Table 1.
[合成例3]
[第1段の重合]
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mLの褐色四つ口フラスコに式(DI−4−1)で表される化合物1.0139gと脱水NMP20.0gを入れ、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。次いで、式(PA−1)で表される化合物1.8389g、さらに脱水NMP10.0gを入れ、室温で3時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸の溶液を得た。
[第2段の重合]
第1段の重合を行ったフラスコに、式(V−2−1)で表される化合物1.3267g、式(AN−1−1)で表される化合物0.3096g、式(AN−4−17,m=2)で表される化合物1.5108g、さらに脱水NMP34.0gを入れ、室温で24時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸と第2のポリアミック酸の混合溶液を得た。この反応溶液にBC30.0gを加えて、30℃に加熱しながら、24時間攪拌を行い、ポリマー固形分濃度が6重量%のポリアミック酸ブロックポリマー溶液を得た。このポリアミック酸ブロックポリマー溶液をワニスA3とする。
[Synthesis example 3]
[First-stage polymerization]
A 200 mL brown four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a raw material charging inlet and a nitrogen gas inlet was charged with 1.0139 g of the compound represented by the formula (DI-4-1) and 20.0 g of dehydrated NMP, and dried. It was dissolved under stirring in a nitrogen stream. Next, 1.8389 g of the compound represented by the formula (PA-1) and 10.0 g of dehydrated NMP were added, and stirring was continued at room temperature for 3 hours to obtain a solution of the first polyamic acid.
[Second-stage polymerization]
In a flask subjected to the first-stage polymerization, 1.3267 g of the compound represented by the formula (V-2-1), 0.3096 g of the compound represented by the formula (AN-1-1), and the formula (AN-4). -17, m=2) of the compound (1.5108 g) and dehydrated NMP (34.0 g) were added, and stirring was continued at room temperature for 24 hours to obtain a mixed solution of the first polyamic acid and the second polyamic acid. BC (30.0 g) was added to this reaction solution, and the mixture was stirred for 24 hours while heating at 30° C. to obtain a polyamic acid block polymer solution having a polymer solid content concentration of 6% by weight. This polyamic acid block polymer solution is called varnish A3.
[合成例4]
[第1段の重合]
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mLの褐色四つ口フラスコに式(DI−4−1)で表される化合物0.4257g、式(DI−13−1)で表される化合物1.0564gと脱水NMP20.0gを入れ、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。次いで、式(PA−1)で表される化合物1.5440g、さらに脱水NMP10.0gを入れ、室温で3時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸の溶液を得た。
[第2段の重合]
第1段の重合を行ったフラスコに、式(V−2−1)で表される化合物1.1140g、式(AN−4−17,m=8)で表される化合物1.5999g、式(AN−1−1)で表される化合物0.2600g、さらに脱水NMP34.0gを入れ、室温で24時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸と第2のポリアミック酸の混合溶液を得た。この反応溶液にBP15.0gおよびEDM15.0gを加えて、40℃に加熱しながら、12時間攪拌を行い、ポリマー固形分濃度が6重量%のポリアミック酸ブロックポリマー溶液を得た。このポリアミック酸ブロックポリマー溶液をワニスA4とする。
[Synthesis example 4]
[First-stage polymerization]
In a 200 mL brown four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a raw material charging inlet and a nitrogen gas inlet, 0.4257 g of a compound represented by the formula (DI-4-1), a formula (DI-13-1). 1.0564 g of the compound represented by and 20.0 g of dehydrated NMP were added, and the mixture was stirred and dissolved under a stream of dry nitrogen. Next, 1.5440 g of the compound represented by the formula (PA-1) and 10.0 g of dehydrated NMP were added, and stirring was continued at room temperature for 3 hours to obtain a solution of the first polyamic acid.
[Second-stage polymerization]
1.1140 g of a compound represented by the formula (V-2-1), 1.5999 g of a compound represented by the formula (AN-4-17, m=8), a formula 0.2600 g of the compound represented by (AN-1-1) and 34.0 g of dehydrated NMP were added, and stirring was continued at room temperature for 24 hours to obtain a mixed solution of the first polyamic acid and the second polyamic acid. BP (15.0 g) and EDM (15.0 g) were added to this reaction solution, and the mixture was stirred for 12 hours while heating at 40°C to obtain a polyamic acid block polymer solution having a polymer solid content concentration of 6% by weight. This polyamic acid block polymer solution is called varnish A4.
[合成例5]
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを表1に記載の組み合わせに変更した以外は、合成例4に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニスA5を調製した。
[Synthesis example 5]
A varnish A5 having a polymer solid content concentration of 6% by weight was prepared according to Synthesis Example 4 except that the combination of tetracarboxylic dianhydride and diamine was changed to the combination shown in Table 1.
[合成例6]
[第1段の重合]
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mLの褐色四つ口フラスコに式(DI−4−1)で表される化合物0.9028gと脱水NMP20.0gを入れ、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。次いで、式(PA−1)で表される化合物1.0915g、式(AN−1−1)で表される化合物0.5513g、さらに脱水NMP10.0gを入れ、室温で3時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸の溶液を得た。
[第2段の重合]
第1段の重合を行ったフラスコに、式(V−2−13)で表される化合物1.5046g、式(AN−4−17,m=4)で表される化合物1.9498g、さらに脱水NMP34.0gを入れ、室温で24時間攪拌を続け、第1のポリアミック酸と第2のポリアミック酸の混合溶液を得た。この反応溶液にBC30.0gを加えて、80℃に加熱しながら、4時間攪拌を行い、ポリマー固形分濃度が6重量%のポリアミック酸ブロックポリマー溶液を得た。このポリアミック酸ブロックポリマー溶液をワニスA6とする。
[Synthesis example 6]
[First-stage polymerization]
A 200 mL brown four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a raw material charging inlet and a nitrogen gas inlet was charged with 0.9028 g of the compound represented by the formula (DI-4-1) and 20.0 g of dehydrated NMP, and dried. It was dissolved under stirring in a nitrogen stream. Then, 1.0915 g of the compound represented by the formula (PA-1), 0.5513 g of the compound represented by the formula (AN-1-1), and 10.0 g of dehydrated NMP are added, and stirring is continued at room temperature for 3 hours. A solution of the first polyamic acid was obtained.
[Second-stage polymerization]
1.5046 g of the compound represented by the formula (V-2-13), 1.9498 g of the compound represented by the formula (AN-4-17, m=4), and Dehydrated NMP (34.0 g) was added and stirring was continued at room temperature for 24 hours to obtain a mixed solution of the first polyamic acid and the second polyamic acid. BC (30.0 g) was added to this reaction solution, and the mixture was stirred for 4 hours while heating at 80°C to obtain a polyamic acid block polymer solution having a polymer solid content concentration of 6% by weight. This polyamic acid block polymer solution is called varnish A6.
[合成例7]
テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを表1に記載の組み合わせに変更した以外は、合成例6に準拠して、ポリマー固形分濃度が6重量%のワニスA7を調製した。
[Synthesis example 7]
Varnish A7 having a polymer solid content concentration of 6% by weight was prepared according to Synthesis Example 6 except that the combination of tetracarboxylic dianhydride and diamine was changed to the combination shown in Table 1.
合成例1〜7に使用したジアミン、テトラカルボン酸二無水物、及びそれらのモル比、並びにワニス合成時の加熱温度及び加熱時間を表1に示す。 Table 1 shows the diamine used in Synthesis Examples 1 to 7, the tetracarboxylic dianhydride, the molar ratio thereof, and the heating temperature and heating time during varnish synthesis.
表1において、[]内の数値は各モノマーのモル比を表す。
In Table 1, the numerical value in [] represents the molar ratio of each monomer.
[実施例1]液晶配向剤の調製、FFS液晶表示素子の作製およびAC残像測定
50mLナスフラスコにワニスA1を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0gおよびブチルセロソルブ5.0gを加え室温で1時間攪拌し、樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤B1を得た。また、調製した液晶配向剤B1を褐色ビンに分取し、室温で7日間保存した。この保存した液晶配向剤を液晶配向剤B1’とした。液晶配向剤B1をSiNx/ITO櫛歯電極付き基板および対向側基板にスピンナーで塗布した。なお、形成される配向膜が下記の膜厚になるよう塗布にした。塗布後、ホットプレート(アズワン株式会社製、ECホットプレート(EC−1200N))上で60℃にて80秒間加熱乾燥した。次いで、ウシオ電機(株)製マルチライトML−501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT−150(受光器UVD−S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで2.0±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。続いて、クリーンオーブン(エスペック株式会社、PVHC−231)中で、230℃にて15分間加熱処理して、膜厚100±10nmの光配向膜を形成した。また、液晶配向剤B1の代わりに液晶配向剤B1’を用いて、B1と同様に光配向膜を形成した基板を作製した。
[Example 1] Preparation of liquid crystal aligning agent, preparation of FFS liquid crystal display device and measurement of AC afterimage 10.0 g of varnish A1 was weighed in a 50 mL round-bottomed flask, and 5.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone and butyl cellosolve 5. 0 g was added and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to obtain a liquid crystal aligning agent B1 having a resin content concentration of 3% by weight. The prepared liquid crystal aligning agent B1 was dispensed into a brown bottle and stored at room temperature for 7 days. This stored liquid crystal aligning agent was designated as liquid crystal aligning agent B1′. The liquid crystal aligning agent B1 was applied to the substrate with the SiNx/ITO comb-teeth electrode and the opposite substrate by a spinner. The alignment film formed was applied so as to have the following film thickness. After coating, it was heated and dried at 60° C. for 80 seconds on a hot plate (EC hot plate (EC-1200N, manufactured by As One Co., Ltd.)). Then, using Ushio Denki Co., Ltd. Multi Light ML-501C/B, the substrate was irradiated with linearly polarized ultraviolet rays from the vertical direction through a polarizing plate. The exposure energy at this time is 2.0±0.1 J/cm 2 at a wavelength of 365 nm by measuring the light amount using a UVT photometer UIT-150 (light receiver UVD-S365) manufactured by USHIO INC. So that the exposure time was adjusted. Then, it heat-processed at 230 degreeC for 15 minutes in a clean oven (Espec Co., Ltd. PVHC-231), and formed the photo-alignment film with a film thickness of 100±10 nm. Further, a liquid crystal aligning agent B1′ was used instead of the liquid crystal aligning agent B1, and a substrate on which a photo-alignment film was formed was prepared in the same manner as B1.
液晶配向剤B1を用いて光配向膜を形成したSiNx/ITO櫛歯電極付き基板および対向側基板を用意し、光配向膜を形成した面にシール剤を塗布した。各基板において、それぞれ照射された紫外線の偏光方向が平行になるように、光配向膜が形成された面を対向させ、液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせ、セル厚4μmの空FFSセルを作製した。作製した空FFSセルにネガ型液晶組成物Aを真空注入して、FFS液晶表示素子1を作製した。
<ネガ型液晶組成物A>
A substrate with a SiNx/ITO comb-tooth electrode on which a photo-alignment film was formed using the liquid crystal aligning agent B1 and a counter-side substrate were prepared, and a sealant was applied to the surface on which the photo-alignment film was formed. In each of the substrates, the surfaces on which the photo-alignment film was formed are made to face each other so that the polarization directions of the irradiated ultraviolet rays are parallel to each other, and a space for injecting the liquid crystal composition is provided and the substrates are bonded to each other. An empty FFS cell was prepared. The negative type liquid crystal composition A was vacuum-injected into the prepared empty FFS cell to prepare an FFS liquid crystal display element 1.
<Negative liquid crystal composition A>
作製したFFS液晶表示素子1を用いて、AC残像測定を行なったところ、1.35VにおけるΔBは1.5%であった。この値を保存前の残像値とした。また、液晶配向剤B1’においても同様に、FFS液晶表示素子1’を作製し、AC残像測定を行なったところ、1.35VにおけるΔBは1.5%であった。この値を保存後の残像値とした。保存前後の残像特性変化率を、下記式(式2)より求めた。
(式2);
残像特性変化率(%)=[(保存後の残像値−保存前の残像値)/保存前の残像値]×100
残像特性変化率が30%未満であれば室温での保存安定性が良好であり、10%未満であれば特に良好である。本実施例の残像特性変化率は0.0%であり、特に良好であった。
When AC afterimage was measured using the manufactured FFS liquid crystal display element 1, ΔB at 1.35 V was 1.5%. This value was used as the afterimage value before storage. Similarly, with the liquid crystal aligning agent B1′, when an FFS liquid crystal display element 1′ was prepared and subjected to AC afterimage measurement, ΔB at 1.35 V was 1.5%. This value was used as the afterimage value after storage. The rate of change in afterimage characteristics before and after storage was obtained from the following equation (Equation 2).
(Formula 2);
Afterimage characteristic change rate (%)=[(afterimage value after storage−afterimage value before storage)/afterimage value before storage]×100
When the afterimage characteristic change rate is less than 30%, the storage stability at room temperature is good, and when it is less than 10%, it is particularly good. The rate of change in afterimage characteristics of this example was 0.0%, which was particularly good.
[実施例2〜6]
使用するワニスをA1から、A2〜A6に変更した以外は、実施例1に示した方法に準拠して、液晶配向剤B2〜B6および液晶配向剤B2’〜B6’を調製した。具体的には、ワニスA2〜A6を用い、実施例1と同様の方法でN−メチル−2−ピロリドンおよびブチルセロソルブを加えて、樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤B2〜B6を得た。さらに、B2〜B6を褐色ビンに分取し、室温で7日間保存して液晶配向剤B2’〜B6’を得た。B2〜B6及びB2’〜B6’を用いて、実施例1に準拠してFFS液晶表示素子を作製し、AC残像測定を行い、残像特性変化率を求めた。
A2〜A6のワニスとこれらを溶剤で希釈して作成した液晶配向剤B2〜B6及び、これらを室温保存したB2’〜B6’の関係を表2に示す。
[Examples 2 to 6]
Liquid crystal aligning agents B2 to B6 and liquid crystal aligning agents B2' to B6' were prepared according to the method shown in Example 1 except that the varnish used was changed from A1 to A2 to A6. Specifically, using varnishes A2 to A6, N-methyl-2-pyrrolidone and butyl cellosolve were added in the same manner as in Example 1 to obtain liquid crystal aligning agents B2 to B6 having a resin content concentration of 3% by weight. Further, B2 to B6 were separated into brown bottles and stored at room temperature for 7 days to obtain liquid crystal aligning agents B2' to B6'. An FFS liquid crystal display element was manufactured according to Example 1 using B2 to B6 and B2′ to B6′, and AC afterimage was measured to obtain the afterimage characteristic change rate.
Table 2 shows the relationship between the varnishes A2 to A6, the liquid crystal aligning agents B2 to B6 prepared by diluting them with a solvent, and B2′ to B6′ stored at room temperature.
[実施例7]
液晶配向剤の調製、FFS液晶表示素子の作製、AC残像測定、プレチルト角測定用液晶セルの作製、およびプレチルト角測定
攪拌翼、窒素導入管を装着した50mLナスフラスコに合成例7で合成したワニスA7を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0g、およびブチルセロソルブ5.0gを加え室温で1時間攪拌し樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤B7を得た。また、調製した液晶配向剤B7を褐色ビンに分取し、室温で7日間保存した。この保存した液晶配向剤を液晶配向剤B7’とする。この液晶配向剤B7をFFS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板にスピンナー法により塗布した(2,000rpm、15秒)。塗膜後80℃にて約3分間予備焼成した後、230℃にて30分間焼成処理を行い膜厚およそ100nmの液晶配向膜を形成した。得られた液晶配向膜を株式会社飯沼ゲージ製作所製のラビング処理装置を用いて、ラビング布(毛足長2.8mm:コットン)の毛足押し込み量0.40mm、ステージ移動速度を20mm/sec、ローラー回転速度を1000rpmの条件で、ラビング処理した。得られた基板を超純水にて表面を洗浄してからオーブン中120℃で30分間乾燥した。次いで、これらの液晶配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜のラビング方向が平行になるようにした。これらのセルにネガ型液晶組成物Aを真空注入し、注入口を光硬化剤で封止して、セル厚4μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。AC残像測定を行なったところ、1.35VにおけるΔBは2.0%であった。また、プレチルト角は2.3°であった。液晶配向剤B7’においても同様に、FFS液晶表示素子を作製し、AC残像測定を行なったところ、1.35VにおけるΔBは2.1%であった。また、プレチルト角は2.3°であった。保存前後のプレチルト角の変化率を、下記式(式3)より求めた。
(式3);
プレチルト角変化率(%)=[(保存後のプレチルト角−保存前のプレチルト角)/保存前のプレチルト角]×100
プレチルト角変化率が30%未満であれば室温での保存安定性が良好であり、10%未満であれば特に良好である。本実施例のプレチルト角変化率は0.0%であり、特に良好であった。
[Example 7]
Preparation of liquid crystal alignment agent, preparation of FFS liquid crystal display element, measurement of AC afterimage, preparation of liquid crystal cell for pretilt angle measurement, and varnish synthesized in Synthesis Example 7 in a 50 mL eggplant flask equipped with a pretilt angle measurement stirring blade and a nitrogen introducing tube. 10.0 g of A7 was weighed, 5.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 5.0 g of butyl cellosolve were added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to obtain a liquid crystal aligning agent B7 having a resin content concentration of 3% by weight. Further, the prepared liquid crystal aligning agent B7 was dispensed into a brown bottle and stored at room temperature for 7 days. This stored liquid crystal aligning agent is referred to as liquid crystal aligning agent B7'. This liquid crystal aligning agent B7 was applied to a glass substrate with an FFS electrode and a glass substrate with a column spacer by a spinner method (2,000 rpm, 15 seconds). After coating, pre-baking was performed at 80° C. for about 3 minutes, and then baking was performed at 230° C. for 30 minutes to form a liquid crystal alignment film having a film thickness of about 100 nm. The obtained liquid crystal alignment film was rubbed with a rubbing treatment apparatus manufactured by Iinuma Gauge Manufacturing Co., Ltd., with a rubbing cloth (foot length 2.8 mm: cotton) pushing amount of hair of 0.40 mm, stage moving speed of 20 mm/sec, The rubbing treatment was performed under the condition that the roller rotation speed was 1000 rpm. The surface of the obtained substrate was washed with ultrapure water and then dried in an oven at 120° C. for 30 minutes. Next, the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed are made to face each other with the surfaces on which the liquid crystal alignment film is formed, and a space for injecting a liquid crystal composition is provided between the opposed liquid crystal alignment films. Pasted together. At this time, the rubbing directions of the respective liquid crystal alignment films were made parallel to each other. The negative type liquid crystal composition A was vacuum-injected into these cells, and the injection port was sealed with a photo-curing agent to prepare a liquid crystal cell (liquid crystal display element) having a cell thickness of 4 μm. When an AC afterimage was measured, ΔB at 1.35 V was 2.0%. The pretilt angle was 2.3°. Similarly, with the liquid crystal aligning agent B7′, an FFS liquid crystal display device was prepared and subjected to AC afterimage measurement. As a result, ΔB at 1.35 V was 2.1%. The pretilt angle was 2.3°. The rate of change of the pretilt angle before and after storage was obtained from the following formula (Formula 3).
(Formula 3);
Pretilt angle change rate (%)=[(pretilt angle after saving−pretilt angle before saving)/pretilt angle before saving]×100
When the pretilt angle change rate is less than 30%, the storage stability at room temperature is good, and when it is less than 10%, it is particularly good. The pretilt angle change rate in this example was 0.0%, which was particularly good.
[比較例1]
[第1のポリアミック酸の合成]
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mLの褐色四つ口フラスコに式(DI−4−1)で表される化合物0.9514gと脱水NMP20.0gを入れ、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。次いで、式(PA−1)で表される化合物1.7254g、さらに脱水NMP10.0gを入れ、室温で6時間攪拌を続けた。その後、BCを11.94g入れて均一になるまで撹拌して、ポリマー固形分濃度6wt%のポリアミック酸溶液を得た。この反応溶液を採取し、上述の方法で生成したポリアミック酸のMwを測定したところ、Mwは90,000であった。このポリアミック酸溶液をワニスCA1とする。ワニスCA1の原料組成は、実施例1における第1のポリアミック酸の原料組成と同一である。
[第2のポリアミック酸の合成]
上記とは別に、温度計、攪拌機、原料投入仕込み口および窒素ガス導入口を備えた200mLの褐色四つ口フラスコに式(V−2−1)で表される化合物1.2449gと脱水NMP20.0gを入れ、乾燥窒素気流下攪拌溶解した。次いで、式(AN−1−1)で表される化合物0.2905g、式(AN−4−17,m=8)で表される化合物1.7878g、さらに脱水NMP14.0gを入れ、室温で24時間攪拌を続けた。その後、BCを18.06g入れて均一になるまで撹拌して、ポリマー固形分濃度6wt%のポリアミック酸溶液を得た。この反応溶液を採取し、上述の方法で生成したMwを上述の方法で測定したところ、Mwは30,000であった。このポリアミック酸溶液をワニスCB1とする。ワニスCB1の原料組成は、実施例1における第2のポリアミック酸の原料組成と同一である。
[液晶配向剤の調製]
ワニスCA1とワニスCB1を溶液の重量比でワニスCA1:ワニスCB1=6:4の割合で混合することによってワニスC1を得た。このワニスC1は、混合後に加熱処理を行っていないワニスである。50mLナスフラスコにワニスC1を10.0g秤取り、そこにN−メチル−2−ピロリドン5.0gおよびブチルセロソルブ5.0gを加え室温で1時間攪拌し、樹脂分濃度3重量%の液晶配向剤C1を得た。また、調製した液晶配向剤C1を褐色ビンに分取し、室温で7日間保存した。この保存した液晶配向剤を液晶配向剤C1’とした。
[物性の測定]
液晶配向剤C1および液晶配向剤C1’それぞれを用いて、実施例1に準拠して、FFS液晶表示素子を作製し、AC残像測定を行い、残像特性変化率を求めた。
[Comparative Example 1]
[Synthesis of First Polyamic Acid]
A 200 mL brown four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a raw material charging inlet and a nitrogen gas inlet was charged with 0.9514 g of the compound represented by the formula (DI-4-1) and 20.0 g of dehydrated NMP, and dried. It was dissolved under stirring in a nitrogen stream. Next, 1.7254 g of the compound represented by the formula (PA-1) and 10.0 g of dehydrated NMP were added, and stirring was continued at room temperature for 6 hours. Then, 11.94 g of BC was added and stirred until uniform, to obtain a polyamic acid solution having a polymer solid content concentration of 6 wt %. When this reaction solution was collected and the Mw of the polyamic acid produced by the above method was measured, the Mw was 90,000. This polyamic acid solution is called varnish CA1. The raw material composition of the varnish CA1 is the same as the raw material composition of the first polyamic acid in Example 1.
[Synthesis of Second Polyamic Acid]
Separately from the above, in a 200 mL brown four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a raw material charging inlet and a nitrogen gas inlet, 1.2449 g of the compound represented by the formula (V-2-1) and dehydrated NMP20. 0 g was added, and the mixture was dissolved with stirring under a stream of dry nitrogen. Next, 0.2905 g of the compound represented by the formula (AN-1-1), 1.7787 g of the compound represented by the formula (AN-4-17, m=8), and 14.0 g of dehydrated NMP were added, and the mixture was stirred at room temperature. Stirring was continued for 24 hours. Then, 18.06 g of BC was added and stirred until it became uniform to obtain a polyamic acid solution having a polymer solid content concentration of 6 wt %. When this reaction solution was sampled and the Mw produced by the above method was measured by the above method, the Mw was 30,000. This polyamic acid solution is called varnish CB1. The raw material composition of the varnish CB1 is the same as the raw material composition of the second polyamic acid in Example 1.
[Preparation of liquid crystal aligning agent]
Varnish C1 was obtained by mixing varnish CA1 and varnish CB1 at a weight ratio of the solution of varnish CA1:varnish CB1=6:4. This varnish C1 is a varnish that has not been heat-treated after mixing. 10.0 g of varnish C1 was weighed in a 50 mL eggplant flask, 5.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 5.0 g of butyl cellosolve were added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to prepare a liquid crystal aligning agent C1 having a resin content of 3% by weight. Got Further, the prepared liquid crystal aligning agent C1 was dispensed into a brown bottle and stored at room temperature for 7 days. This stored liquid crystal aligning agent was designated as liquid crystal aligning agent C1′.
[Measurement of physical properties]
Using the liquid crystal aligning agent C1 and the liquid crystal aligning agent C1′, respectively, an FFS liquid crystal display device was manufactured according to Example 1 and subjected to AC afterimage measurement to determine the afterimage characteristic change rate.
[比較例2〜7]
使用する原料および組成比を変更した以外は、比較例1に示した方法に準拠して、第1のポリアミック酸(ワニスCA2〜CA7)を、第2のポリアミック酸(ワニスCB2〜CB7)を合成した。ここでワニスCA2〜CA7の原料組成は、それぞれ実施例2〜7における第1のポリアミック酸の原料組成と同一であり、ワニスCB2〜CB7の原料組成は、それぞれ実施例2〜7における第2のポリアミック酸の原料組成と同一である。
使用するワニスをCA1およびCB1から、CA2〜CA7およびCB2〜CB7に変更した以外は、比較例1に示した方法に準拠して、液晶配向剤C2〜C7およびこれらを室温で7日間保存した液晶配向剤C2’〜C7’を調製した。具体的には、ワニスCA2〜CA7およびCB2〜CB7を用い、比較例1と同様の方法で混合してワニスC2〜C7を得た。これらのワニスは、混合後に加熱処理を行っていないワニスである。次いで、比較例1に準拠して、ワニスC2〜C7から液晶配向剤C2〜C7を調製し、さらに調製した液晶配向剤C2〜C7を褐色ビンに分取し、室温で7日間保存し、液晶配向剤C2’〜C7’を得た。
比較例1〜7で合成したポリアミック酸溶液(CA1〜CA7、CB1〜CB7)と、これらを混合して調製したポリアミック酸溶液(C1〜C7)の関係を表3に示す
[Comparative Examples 2 to 7]
A first polyamic acid (varnishes CA2 to CA7) and a second polyamic acid (varnishes CB2 to CB7) were synthesized according to the method shown in Comparative Example 1 except that the raw materials used and the composition ratio were changed. did. Here, the raw material composition of the varnishes CA2 to CA7 is the same as the raw material composition of the first polyamic acid in Examples 2 to 7, respectively, and the raw material composition of the varnishes CB2 to CB7 is the same as that of the second polyamic acid in Examples 2 to 7, respectively. It is the same as the raw material composition of the polyamic acid.
A liquid crystal aligning agent C2 to C7 and a liquid crystal thereof stored at room temperature for 7 days in accordance with the method shown in Comparative Example 1 except that the varnish used was changed from CA1 and CB1 to CA2 to CA7 and CB2 to CB7. Orienting agents C2' to C7' were prepared. Specifically, varnishes CA2 to CA7 and CB2 to CB7 were used and mixed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain varnishes C2 to C7. These varnishes are varnishes that have not been heat-treated after mixing. Then, in accordance with Comparative Example 1, liquid crystal aligning agents C2 to C7 were prepared from the varnishes C2 to C7, and the prepared liquid crystal aligning agents C2 to C7 were fractionated in a brown bottle and stored at room temperature for 7 days, and the liquid crystal Alignment agents C2' to C7' were obtained.
Table 3 shows the relationship between the polyamic acid solutions (CA1 to CA7, CB1 to CB7) synthesized in Comparative Examples 1 to 7 and the polyamic acid solutions (C1 to C7) prepared by mixing these.
液晶配向剤C2〜C6および液晶配向剤C2’〜C6’を用いて、比較例1に準拠してFFS液晶表示素子を作製し、AC残像測定を行い、残像特性変化率を求めた。
液晶配向剤C7および液晶配向剤C7’を用いて、実施例7に準拠してFFS液晶表示素子を作製し、AC残像測定およびプレチルト角測定を行い、残像特性変化率およびプレチルト角変化率を求めた。
実施例1〜7、及び比較例1〜7の結果を併せて、表4に示す。
Using the liquid crystal aligning agents C2 to C6 and the liquid crystal aligning agents C2′ to C6′, an FFS liquid crystal display element was produced according to Comparative Example 1, and AC afterimage measurement was performed to obtain the afterimage characteristic change rate.
Using liquid crystal aligning agent C7 and liquid crystal aligning agent C7′, an FFS liquid crystal display device was manufactured according to Example 7, and AC afterimage measurement and pretilt angle measurement were performed to obtain the afterimage characteristic change rate and the pretilt angle change rate. It was
The results of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7 are shown together in Table 4.
実施例1〜7では、本発明のポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤を用いて作製した液晶表示素子のAC残像変化率およびプレチルト角変化率は、共に0〜5%と非常に小さな値となった。すなわち、前記液晶配向剤の室温での保存安定性が良好であることが分かった。一方、比較例1〜7では、AC残像変化率は63〜120%、比較例7においては、プレチルト角変化率は、41%と高い変化率であり、室温での保存安定性が悪いことが分かった。
また、本発明のポリアミック酸ブロックポリマーを製造するにあたり、その加熱温度を30〜80℃までの温度条件で製造しても、AC残像変化率およびプレチルト角変化率は共に0〜5%と非常に小さな値となり、該液晶配向剤は室温での保存安定性が良好であることが分かった。30〜80℃の広い加熱温度条件でも、良好な結果を得られたことより、ワニスの粘度調整、すなわち、ポリマーのMwの調整を、広い温度範囲で行っても、室温での保存安定性が良好な液晶配向剤を製造することができることが分かった。また、このことは、本発明におけるポリアミック酸に用いる原料において、反応性が良いモノマーを用いて合成される高いMwのポリアミック酸でも、反応性が悪いモノマーを用いて合成されるMwが低いポリアミック酸でも有用なことを意味し、反応性の異なるモノマーを制限なく使用できることを意味している。
In Examples 1 to 7, both the AC afterimage change rate and the pretilt angle change rate of liquid crystal display devices produced using the liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer of the present invention were very small values of 0 to 5%. Became. That is, it was found that the storage stability of the liquid crystal aligning agent at room temperature was good. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7, the AC afterimage change rate was 63 to 120%, and in Comparative Example 7, the pretilt angle change rate was 41%, which was a high change rate, and the storage stability at room temperature was poor. Do you get it.
Further, in producing the polyamic acid block polymer of the present invention, even if the heating temperature is produced under the temperature condition of 30 to 80° C., the AC afterimage change rate and the pretilt angle change rate are both 0 to 5%, which are very high. The value was small, and it was found that the liquid crystal aligning agent had good storage stability at room temperature. Since good results were obtained even under a wide heating temperature condition of 30 to 80° C., even if the viscosity of the varnish, that is, the Mw of the polymer was adjusted in a wide temperature range, the storage stability at room temperature was high. It has been found that a good liquid crystal aligning agent can be produced. This also means that, in the raw material used for the polyamic acid in the present invention, even a polyamic acid having a high Mw synthesized using a monomer having good reactivity is a polyamic acid having a low Mw synthesized using a monomer having poor reactivity. However, it means usefulness and means that monomers having different reactivity can be used without limitation.
ここで、合成例1で製造したポリアミック酸ブロックポリマー溶液(ワニスA1)と、比較例1で調製したワニスCA1とCB1の混合溶液(ワニスC1)のGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)スペクトルを図1に示す。GPCの紫外可視検出器(365nm)によって、365nmに吸収を有するポリマーのスペクトルを確認することができ、すなわち、式(V−2−1)のようなアゾ基を有する原料を用いたポリマーのスペクトルを確認することができる。合成例1において、加熱前、加熱温度が80℃に達してから3時間経過後、加熱温度が80℃に達してから10時間経過後のスペクトルをそれぞれ示す。また、比較例1で調製したワニス(ワニスC1)のスペクトルを併せて示す。 Here, the GPC (gel permeation chromatography) spectra of the polyamic acid block polymer solution (varnish A1) prepared in Synthesis Example 1 and the mixed solution (varnish C1) of varnishes CA1 and CB1 prepared in Comparative Example 1 are shown in FIG. Show. The UV-visible detector (365 nm) of GPC can confirm the spectrum of the polymer having an absorption at 365 nm, that is, the spectrum of the polymer using a raw material having an azo group as represented by formula (V-2-1). Can be confirmed. In Synthesis Example 1, spectra are shown before heating, 3 hours after the heating temperature reaches 80° C., and 10 hours after the heating temperature reaches 80° C., respectively. The spectrum of the varnish prepared in Comparative Example 1 (varnish C1) is also shown.
図1において、比較例1では、2種のポリアミック酸の混合後に加熱をしていないため、アミド交換反応が起きていないと考えられ、ピークはシンプルに一つ確認できた。このピークは、式(V−2−1)に由来する吸収である。合成例1において、第2のポリアミック酸合成後、加熱する前のスペクトルを比較例のスペクトルと比較すると、メインピークのリテンションタイムはほぼ変わらないが、左に広がっており、高分子量側に肩ピークが出ていることがわかった。80℃で加熱3時間後のスペクトル、80℃で加熱10時間後のスペクトルにおいては、その変化が顕著であり、高分子量側の面積が増えていることが分かった。合成例1における第1のポリアミック酸のMwは90,000程度であり、第2のポリアミック酸のMwは30,000程度と、第1のポリアミック酸の方がMwは大きい。第2のポリアミック酸、すなわち、式(V−2−1)に由来する構造を有するポリアミック酸のMwが高分子量側にシフトしていることは、式(V−2−1)由来の構造が高分子量ポリマー、第1のポリアミック酸に組み込まれたことを意味し、すなわち、アミド交換反応が進行し、ポリアミック酸ブロックポリマーが合成されたことを示唆していると言える。 In Comparative Example 1, since heating was not performed after mixing two kinds of polyamic acid in FIG. 1, it is considered that the transamidation reaction did not occur, and one peak could be simply confirmed. This peak is an absorption derived from the formula (V-2-1). In Synthesis Example 1, after the synthesis of the second polyamic acid and before heating, when compared with the spectrum of the comparative example, the retention time of the main peak is almost unchanged, but it spreads to the left, and the shoulder peak on the high molecular weight side. I found out that. It was found that the change was remarkable in the spectrum after heating for 3 hours at 80° C. and the spectrum after heating for 10 hours at 80° C., and the area on the high molecular weight side increased. The Mw of the first polyamic acid in Synthesis Example 1 is about 90,000, and the Mw of the second polyamic acid is about 30,000, which means that the first polyamic acid has a larger Mw. The Mw of the second polyamic acid, that is, the polyamic acid having a structure derived from the formula (V-2-1) is shifted to the higher molecular weight side because the structure derived from the formula (V-2-1) is It can be said that the high molecular weight polymer is incorporated into the first polyamic acid, that is, it means that the transamidation reaction proceeds and the polyamic acid block polymer is synthesized.
実施例の結果より、本発明のポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤を用いて形成した光配向膜およびラビング配向膜を有する液晶表示素子においては、比較例と比べて室温保存の前後での残像特性変化率が大幅に低減し、さらにラビング配向膜を有する液晶表示素子においては、室温保存の前後でのプレチルト角変化率が大幅に低減したことが分かった。本発明の製造方法による、ポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤は、良好な室温での保存安定性を示した。 From the results of the examples, in the liquid crystal display device having the photo-alignment film and the rubbing alignment film formed by using the liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer of the present invention, before and after storage at room temperature as compared with Comparative Example. It was found that the rate of change in afterimage characteristics was significantly reduced, and in the liquid crystal display device having the rubbing alignment film, the rate of change in pretilt angle before and after storage at room temperature was significantly reduced. The liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer according to the production method of the present invention showed good storage stability at room temperature.
本発明の製造方法によるポリアミック酸ブロックポリマーを含有する液晶配向剤は、室温で長時間保存されても、該液晶配向剤より形成される液晶配向膜の特性悪化を低減することができる。また、該液晶配向膜を有する液晶表示素子のプレチルト角の変化および残像特性の悪化も、抑制することができる。 The liquid crystal aligning agent containing the polyamic acid block polymer according to the production method of the present invention can reduce the deterioration of the characteristics of the liquid crystal aligning film formed from the liquid crystal aligning agent, even if it is stored at room temperature for a long time. Further, it is possible to suppress the change in the pretilt angle and the deterioration of the afterimage characteristic of the liquid crystal display device having the liquid crystal alignment film.
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