JP2022031136A - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal element Download PDF

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Abstract

To provide a liquid crystal alignment agent with which a liquid crystal element superior in liquid crystal alignment and a voltage holding rate can be obtained.SOLUTION: There is provided a liquid crystal alignment agent which includes a polymer (P) having at least one kind selected from a group consisting of a partial structure represented by a formula (1) and a partial structure represented by a formula (2). In the formulas, X1 is a tetravalent organic group. X2 is a divalent organic group represented by a formula (3). At least one of A1 and A2 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. Y1 and Y2 are "-NR4-" etc. R3 is a divalent organic group obtained by substituting -NR5CO- etc., for at least one arbitrary methylene group of a C2-20 divalent saturated aliphatic hydrocarbon group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal element.

液晶素子は、テレビやモバイル機器、各種モニターなどに広く利用されている。こうした多用途化に伴い、液晶素子には更なる高品質化が求められており、駆動方式や素子構造の改良とともに、液晶素子の構成材料の1つである液晶配向膜の改良が進められている(例えば、特許文献1参照)。 Liquid crystal elements are widely used in televisions, mobile devices, various monitors, and the like. With such versatility, the liquid crystal element is required to have higher quality, and along with the improvement of the drive method and the element structure, the improvement of the liquid crystal alignment film, which is one of the constituent materials of the liquid crystal element, is being promoted. (For example, see Patent Document 1).

特許文献1には、N,N’-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)アミノ)エチル)ウレア等の窒素含有ジアミンを含むジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミック酸を液晶配向剤に含有させることにより、塗膜の光反応性やラビング耐性、液晶配向性、AC残像特性及び電圧保持率をバランス良く改善することが開示されている。 In Patent Document 1, a diamine compound containing a nitrogen-containing diamine such as N, N'-bis (2-((5-aminopyridine-2-yl) amino) ethyl) urea is reacted with a tetracarboxylic acid dianhydride. It is disclosed that the photoreactivity, rubbing resistance, liquid crystal orientation, AC afterimage characteristics, and voltage retention of the coating film are improved in a well-balanced manner by containing the polyamic acid thus obtained in the liquid crystal alignment agent.

特開2018-200439号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-200439

液晶素子としては、近年の更なる高精細化の要求を満たすべく、液晶配向性及び電圧保持率の更なる改善が求められている。 As a liquid crystal element, further improvement of liquid crystal orientation and voltage retention is required in order to meet the demand for higher definition in recent years.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液晶配向性及び電圧保持率が良好な液晶素子を得ることができる液晶配向剤を提供することを一つの目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and one object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment agent capable of obtaining a liquid crystal element having good liquid crystal orientation and voltage retention.

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means to solve the above problems.

<1> 下記式(1)で表される部分構造及び下記式(2)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体(P)を含有する、液晶配向剤。

Figure 2022031136000001
(式(1)及び式(2)中、Xは4価の有機基である。Xは、下記式(3)で表される2価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~6の1価の有機基である。)
Figure 2022031136000002
(式(3)中、A及びAは、それぞれ独立して、2価の芳香族基である。ただし、A及びAのうち少なくとも一方は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。
及びYは、それぞれ独立して、単結合、「-O-」、「-S-」、「-NR-」、「-COO-」、「-NR-CO-」、又は含窒素非芳香族複素環を有する2価の基である。
は、炭素数2~20の2価の飽和脂肪族炭化水素基における少なくとも1個の任意のメチレン基が、「-O-」、「-S-」、及び下記式(4)~式(10)
Figure 2022031136000003
のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種に置き換えられてなる2価の有機基である。ただし、Rは、上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種を合計1個以上含む。Rにおいて、「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基は互いに隣接しておらず、かつ「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基の2個の結合手は、炭化水素基、含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子にそれぞれ結合している。
及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは1価の有機基であるか、又はRとRとが互いに合わせられて、Rが結合する窒素原子及びRが結合する窒素原子と共に構成される環構造を表す。R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。
ただし、Rが上記式(5)~式(7)で表される2価の基のうちのいずれかを含む場合、Y、Y及びRのうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。
は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。「*」は結合手を示す。) <1> A liquid crystal alignment agent containing a polymer (P) having at least one selected from the group consisting of a partial structure represented by the following formula (1) and a partial structure represented by the following formula (2).
Figure 2022031136000001
(In the formulas (1) and (2), X 1 is a tetravalent organic group. X 2 is a divalent organic group represented by the following formula (3). R 1 and R 2 are. , Each independently is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms.)
Figure 2022031136000002
(In the formula (3), A 1 and A 2 are independently divalent aromatic groups, respectively. However, at least one of A 1 and A 2 is a divalent heterocycle having a nitrogen atom. It is a formula aromatic group.
Y 1 and Y 2 are independently single-bonded, "-O-", "-S-", "-NR 4- ", "-COO-", "-NR 4 -CO-", or It is a divalent group having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle.
In R3 , at least one arbitrary methylene group in the divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms is "-O-", "-S-", and the following formulas (4) to (4) to formulas. (10)
Figure 2022031136000003
It is a divalent organic group that is replaced with at least one of the groups represented by each of the above. However, R 3 contains at least one group in total among the groups represented by each of the above formulas (4) to (10). In R3 , the groups represented by "-O-", "-S-" and the above formulas (4) to (10) are not adjacent to each other, and "-O-", "-S-". And the two bonds of the groups represented by the above formulas (4) to (10) are attached to the carbon atoms constituting the hydrocarbon group, the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle, respectively. It is combined.
R 4 and R 5 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups, or R 4 and R 5 are combined with each other, and the nitrogen atom to which R 4 is bonded and R 5 are bonded. Represents a ring structure composed of nitrogen atoms. R 6 , R 7 and R 8 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups.
However, when R 3 contains any of the divalent groups represented by the above formulas (5) to (7), at least one of Y 1 , Y 2 and R 3 is a polar functional group. It has a protecting group.
A 3 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. "*" Indicates a bond. )

<2> 上記<1>の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
<3> 上記<2>の液晶配向膜を具備する液晶素子。
<4> 上記式(1)で表される部分構造及び上記式(2)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体。
<5> 下記式(22)で表される化合物。

Figure 2022031136000004
(式(22)中、A、A、Y、Y及びRは上記式(3)と同義である。) <2> A liquid crystal alignment film formed by using the liquid crystal alignment agent of <1> above.
<3> A liquid crystal element provided with the liquid crystal alignment film of <2> above.
<4> A polymer having at least one selected from the group consisting of the partial structure represented by the above formula (1) and the partial structure represented by the above formula (2).
<5> A compound represented by the following formula (22).
Figure 2022031136000004
(In the formula (22), A 1 , A 2 , Y 1 , Y 2 and R 3 are synonymous with the above formula (3)).

本発明の液晶配向剤によれば、液晶配向性及び電圧保持率が良好な液晶素子を得ることができる。特に、液晶素子を長時間駆動した場合にも、AC残像が生じにくく、かつ電圧保持率を高く維持できる液晶素子を得ることができる。 According to the liquid crystal alignment agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal element having good liquid crystal orientation and voltage retention. In particular, even when the liquid crystal element is driven for a long time, it is possible to obtain a liquid crystal element that is less likely to generate an AC afterimage and can maintain a high voltage retention rate.

以下に、本開示の液晶配向剤に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。 Hereinafter, each component contained in the liquid crystal alignment agent of the present disclosure, and other components optionally blended will be described.

なお、本明細書において「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。 In addition, in this specification, a "hydrocarbon group" means a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. The "chain hydrocarbon group" means a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group which do not contain a cyclic structure in the main chain and are composed only of a chain structure. However, it may be saturated or unsaturated. The "alicyclic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group containing only the alicyclic hydrocarbon structure as the ring structure and not containing the aromatic ring structure. However, it does not have to be composed only of the alicyclic hydrocarbon structure, and some of them have a chain structure. The "aromatic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it does not have to be composed only of an aromatic ring structure, and may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure as a part thereof.

「飽和脂肪族炭化水素基」とは、飽和鎖状炭化水素基及び飽和脂環式炭化水素基を包含する意味である。「芳香族基」とは、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素環、又は置換若しくは無置換の芳香族複素環の環部分からn個(nは整数)の水素原子を取り除いてなる基を意味する。ただし、芳香族基が環を複数個有する場合、同一の環からn個の水素原子を取り除いてなる基及び異なる環からn個の水素原子を取り除いてなる基を含む。「複素環式芳香族基」とは、芳香族複素環の環部分からn個(nは整数)の水素原子を取り除いてなる基を意味する。ただし、複素環式芳香族基が環を複数個有する場合、同一の環からn個の水素原子を取り除いてなる基及び異なる環からn個の水素原子を取り除いてなる基を含む。「保護基」とは、反応性の高い特性基を一時的に不活性な官能基に変換しておく原子団をいう。 The "saturated aliphatic hydrocarbon group" means to include a saturated chain hydrocarbon group and a saturated alicyclic hydrocarbon group. The "aromatic group" means a group obtained by removing n hydrogen atoms (n is an integer) from the ring portion of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring or a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle. do. However, when the aromatic group has a plurality of rings, it includes a group obtained by removing n hydrogen atoms from the same ring and a group obtained by removing n hydrogen atoms from different rings. The "heterocyclic aromatic group" means a group obtained by removing n hydrogen atoms (n is an integer) from the ring portion of the aromatic heterocycle. However, when the heterocyclic aromatic group has a plurality of rings, it includes a group obtained by removing n hydrogen atoms from the same ring and a group obtained by removing n hydrogen atoms from different rings. The "protecting group" refers to an atomic group that temporarily converts a highly reactive characteristic group into an inactive functional group.

本開示の液晶配向剤は、下記式(1)で表される部分構造及び下記式(2)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体(P)を含有する。

Figure 2022031136000005
(式(1)及び式(2)中、Xは4価の有機基である。Xは、下記式(3)で表される2価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~6の1価の有機基である。)
Figure 2022031136000006
(式(3)中、A及びAは、それぞれ独立して、2価の芳香族基である。ただし、A及びAのうち少なくとも一方は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。
及びYは、それぞれ独立して、単結合、「-O-」、「-S-」、「-NR-」、「-COO-」、「-NR-CO-」、又は含窒素非芳香族複素環を有する2価の基である。
は、炭素数2~20の2価の飽和脂肪族炭化水素基における少なくとも1個の任意のメチレン基が、「-O-」、「-S-」、及び下記式(4)~式(10)
Figure 2022031136000007
のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種に置き換えられてなる2価の有機基である。ただし、Rは、上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種を合計1個以上含む。Rにおいて、「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基は互いに隣接しておらず、かつ「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基の2個の結合手は、炭化水素基、含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子にそれぞれ結合している。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは1価の有機基であるか、又はRとRとが互いに合わせられて、Rが結合する窒素原子及びRが結合する窒素原子と共に構成される環構造を表す。R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。ただし、Rが上記式(5)~式(7)で表される2価の基のうちのいずれかを含む場合、Y、Y及びRのうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。Aは、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。「*」は結合手を示す。) The liquid crystal alignment agent of the present disclosure contains a polymer (P) having at least one selected from the group consisting of a partial structure represented by the following formula (1) and a partial structure represented by the following formula (2).
Figure 2022031136000005
(In the formulas (1) and (2), X 1 is a tetravalent organic group. X 2 is a divalent organic group represented by the following formula (3). R 1 and R 2 are. , Each independently is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms.)
Figure 2022031136000006
(In the formula (3), A 1 and A 2 are independently divalent aromatic groups, respectively. However, at least one of A 1 and A 2 is a divalent heterocycle having a nitrogen atom. It is a formula aromatic group.
Y 1 and Y 2 are independently single-bonded, "-O-", "-S-", "-NR 4- ", "-COO-", "-NR 4 -CO-", or It is a divalent group having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle.
In R3 , at least one arbitrary methylene group in the divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms is "-O-", "-S-", and the following formulas (4) to (4) to formulas. (10)
Figure 2022031136000007
It is a divalent organic group that is replaced with at least one of the groups represented by each of the above. However, R 3 contains at least one group in total among the groups represented by each of the above formulas (4) to (10). In R3 , the groups represented by "-O-", "-S-" and the above formulas (4) to (10) are not adjacent to each other, and "-O-", "-S-". And the two bonds of the groups represented by the above formulas (4) to (10) are attached to the carbon atoms constituting the hydrocarbon group, the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle, respectively. It is combined. R 4 and R 5 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups, or R 4 and R 5 are combined with each other, and the nitrogen atom to which R 4 is bonded and R 5 are bonded. Represents a ring structure composed of nitrogen atoms. R 6 , R 7 and R 8 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups. However, when R 3 contains any of the divalent groups represented by the above formulas (5) to (7), at least one of Y 1 , Y 2 and R 3 is a polar functional group. It has a protecting group. A 3 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. "*" Indicates a bond. )

上記式(1)及び式(2)において、Xは、テトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基である。なお、本明細書において、「テトラカルボン酸誘導体」は、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物を含む意味である。 In the above formulas (1) and (2), X 1 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative. In addition, in this specification, "tetracarboxylic acid derivative" means containing tetracarboxylic acid dianhydride, tetracarboxylic acid diester and tetracarboxylic acid diester dihalide.

を構成するテトラカルボン酸誘導体としては、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの製造において使用することができるテトラカルボン酸誘導体として公知の化合物を使用することができる。化合物の入手容易性や、重合体の製造容易性等の観点から、Xは、下記式(14)~式(21)のうちいずれかで表される4価の基であることが好ましい。光配向法により液晶配向膜を得る場合、Xは、シクロブタン環構造を有する4価の基であることが好ましく、具体的には下記式(14)又は式(15)で表される4価の基であることが特に好ましい。

Figure 2022031136000008
(式(14)~(21)中、「*」は結合手を示す。) As the tetracarboxylic acid derivative constituting X 1 , a compound known as a tetracarboxylic acid derivative that can be used in the production of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide can be used. From the viewpoint of easy availability of the compound, easy production of the polymer, and the like, X 1 is preferably a tetravalent group represented by any of the following formulas (14) to (21). When a liquid crystal alignment film is obtained by a photoalignment method, X 1 is preferably a tetravalent group having a cyclobutane ring structure, and specifically, a tetravalence represented by the following formula (14) or formula (15). It is particularly preferable that it is the basis of.
Figure 2022031136000008
(In equations (14) to (21), "*" indicates a bond.)

上記式(1)及び式(2)において、Xは、上記式(3)で表される部分構造を有するジアミン化合物(以下、「特定ジアミン」ともいう)に由来する2価の有機基である。上記式(3)において、A及びAのうち少なくとも一方は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基としては、例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、プリン環、キノリン環、カルバゾール環、ビピリジン環等の含窒素芳香族複素環を有する2価の基を挙げることができる。なお、A及びAの複素環式芳香族基には、含窒素芳香族複素環に置換基が導入されていてもよい。当該置換基としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基、保護基、ヒドロキシ基が挙げられる。 In the above formulas (1) and (2), X 2 is a divalent organic group derived from a diamine compound having a partial structure represented by the above formula (3) (hereinafter, also referred to as "specific diamine"). be. In the above formula (3), at least one of A 1 and A 2 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. Examples of the divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom include a pyrrole ring, a pyrazole ring, an imidazole ring, a triazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring. , Indole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, purine ring, quinoline ring, carbazole ring, bipyridine ring and other divalent groups having a nitrogen-containing aromatic heterocycle. In the heterocyclic aromatic groups of A 1 and A 2 , a substituent may be introduced into the nitrogen-containing aromatic heterocycle. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a protecting group, and a hydroxy group.

及びAのうち一方のみが窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である場合、他方の基の具体例としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、フルオレン環等の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を有する2価の基を挙げることができる。
及びAは、合成容易性の観点から、上記のうち、ベンゼン環又はピリジン環を有する2価の基が好ましく、フェニレン基、ピリジレン基、ビフェニレン基又はビピリジレン基がより好ましい。また、電気特性の観点から、塩基性を有する構造が好ましく、ピリジン環、イミダゾール環又はベンズイミダゾール環を有する2価の基がより好ましく、ピリジン環を有する2価の基が更に好ましく、ピリジレン基が特に好ましい。
When only one of A 1 and A 2 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom, specific examples of the other group include, for example, a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, and a furan ring. Examples thereof include divalent groups having an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle such as a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, and a fluorene ring.
Of the above, A 1 and A 2 are preferably a divalent group having a benzene ring or a pyridine ring, and more preferably a phenylene group, a pyridylene group, a biphenylene group or a bipyridylene group. Further, from the viewpoint of electrical characteristics, a basic structure is preferable, a divalent group having a pyridine ring, an imidazole ring or a benzimidazole ring is more preferable, a divalent group having a pyridine ring is further preferable, and a pyridylene group is more preferable. Especially preferable.

及びYは、それぞれ独立して、単結合、「-O-」、「-S-」、「-NR-」、「-COO-」若しくは「-NR-CO-」であるか、又は含窒素非芳香族複素環を有する2価の基である。Y及びYにおいて、含窒素非芳香族複素環を有する2価の基としては、ピペリジン-1,4-ジイル基、ピペラジン-1,4-ジイル基、-CO-B-(ただし、Bはピペリジン-1,4-ジイル基又はピペラジン-1,4-ジイル基)等が挙げられる。
及びYは、上記式(1)及び式(2)中のXがシクロブタン環構造を有する場合に重合体(P)の光反応性を高める観点から、隣接する芳香族基(Y、Y)の電子密度を高める電子供与性基が好ましく、「-O-」、「-S-」、「-NR-」又はピペリジン-1,4-ジイル基であることがより好ましく、「-NR-」又は「-O-」であることが更に好ましい。
Y 1 and Y 2 are independently single bonds, "-O-", "-S-", "-NR 4- ", "-COO-" or "-NR 4 -CO-", respectively. Or, it is a divalent group having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle. In Y 1 and Y 2 , the divalent groups having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle include piperidine-1,4-diyl group, piperazine-1,4-diyl group, and -CO-B 1- (however, however. Examples of B 1 include piperidine-1,4-diyl group or piperazine-1,4-diyl group).
Y 1 and Y 2 are adjacent aromatic groups (Y) from the viewpoint of enhancing the photoreactivity of the polymer (P) when X 1 in the above formulas (1) and (2) has a cyclobutane ring structure. An electron donating group that increases the electron density of 1 , Y 2 ) is preferable, and an "-O-", "-S-", "-NR 4- " or piperidine-1,4-diyl group is more preferable. , "-NR 4- " or "-O-" is more preferable.

「-NR-」中のRは、水素原子若しくは1価の有機基であるか、又は、上記式(4)~式(7)中のRと互いに合わせられて、Rが結合する窒素原子及びRが結合する窒素原子と共に環構造を構成している。当該環構造としては、ピペラジン-1,4-ジイル基等が挙げられる。
重合体(P)の溶解性を高める観点から、Rは、保護基又は炭素数1~6の1価の飽和脂肪族炭化水素基であることが好ましく、保護基又は炭素数1~3のアルキル基であることが好ましく、保護基であることが更に好ましい。
R 4 in "-NR 4- " is a hydrogen atom or a monovalent organic group, or is combined with R 5 in the above formulas (4) to (7), and R 4 is bonded. It constitutes a ring structure together with the nitrogen atom to which it is bonded and the nitrogen atom to which R5 is bonded. Examples of the ring structure include piperazine-1,4-diyl groups and the like.
From the viewpoint of enhancing the solubility of the polymer (P), R4 is preferably a protecting group or a monovalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and is preferably a protecting group or a monovalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms. It is preferably an alkyl group, more preferably a protecting group.

が保護基である場合、当該保護基は、熱及び光のうち少なくともいずれかにより脱離する脱離性基であることが好ましく、熱脱離性基であることがより好ましい。Rが熱脱離性基である場合、液晶配向剤を基板に塗布し加熱して液晶配向膜を形成する過程において保護基を脱離させることができる。このため、脱保護のための工程を別途設けなくてもよく、プロセスの簡略化を図ることができる点で好ましい。液晶配向膜を形成する過程で脱保護する観点から、熱脱離性基は、120~300℃の温度において分解し、水素原子に置き換わる基であることが特に好ましい。 When R 4 is a protecting group, the protecting group is preferably a desorbing group that is desorbed by at least one of heat and light, and more preferably a thermal desorbing group. When R 4 is a thermally desorbable group, the protecting group can be desorbed in the process of applying the liquid crystal alignment agent to the substrate and heating to form the liquid crystal alignment film. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for deprotection, which is preferable in that the process can be simplified. From the viewpoint of deprotection in the process of forming the liquid crystal alignment film, the thermally desorbing group is particularly preferably a group that decomposes at a temperature of 120 to 300 ° C. and replaces a hydrogen atom.

は、炭素数2~20の2価の飽和脂肪族炭化水素基における少なくとも1個の任意のメチレン基が、「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種に置き換えられてなる2価の有機基である。Rにおいて、上記2価の脂肪族炭化水素基は、重合体(P)の液晶配向性の観点から、1価の鎖状炭化水素基が好ましく、炭素数2~12のアルキレン基がより好ましく、炭素数4~12のアルキレン基が更に好ましく、炭素数4~8のアルキレン基が特に好ましい。 In R3 , at least one arbitrary methylene group in the divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms is "-O-", "-S-" and the above formulas (4) to (4). It is a divalent organic group that is replaced with at least one of the groups represented by each of 10). In R3 , the divalent aliphatic hydrocarbon group is preferably a monovalent chain hydrocarbon group, more preferably an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, from the viewpoint of the liquid crystal orientation of the polymer (P). , An alkylene group having 4 to 12 carbon atoms is more preferable, and an alkylene group having 4 to 8 carbon atoms is particularly preferable.

は、上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基(以下、「特定窒素含有基」ともいう)のうち少なくとも一種を合計1個以上含む。ここで、上記式(8)~式(10)中のAについて、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基の具体例としては、A及びAの説明で例示した基が挙げられる。これらのうち、Aは、電気特性及び力学特性の観点から、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環又はプリン環を有し、分子間で水素結合を形成する2価の基が好ましい。合成容易性及び電気特性の観点から、これらの中でも、ピリジン環を有する2価の基がより好ましく、ピリジレン基が特に好ましい。なお、Aは、複素環部分に置換基を有していてもよい。当該置換基としては、例えば、炭素数1~5のアルキル基、ヒドロキシ基等が挙げられる。 R 3 contains at least one of the groups represented by each of the above formulas (4) to (10) (hereinafter, also referred to as “specific nitrogen-containing group”) in total of one or more. Here, with respect to A3 in the above formulas (8) to (10) , specific examples of the divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom include the groups exemplified in the description of A1 and A2 . Can be mentioned. Of these, A3 has a pyridine ring , a pyrimidine ring, a triazine ring, an imidazole ring, a benzimidazole ring or a purine ring from the viewpoint of electrical and mechanical properties, and is a divalent ring that forms a hydrogen bond between molecules. The group is preferred. Among these, a divalent group having a pyridine ring is more preferable, and a pyridylene group is particularly preferable, from the viewpoint of ease of synthesis and electrical properties. In addition, A3 may have a substituent in the heterocyclic portion. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxy group and the like.

重合体(P)の溶解性の観点からすると、Rが有する特定窒素含有基は、上記式(4)及び式(8)~(10)のうちいずれかで表される基であることが好ましい。また、重合体(P)の電気特性の観点からすると、Rが有する特定窒素含有基は、上記式(4)~(7)のうちいずれかで表される基であることが好ましい。Rが有する特定窒素含有基の数は特に限定されず、特定窒素含有基の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、Rが有する特定窒素含有基が上記式(4)で表される基である場合、特定窒素含有基の数は2個以上が好ましく、2又は3個がより好ましい。Rが有する特定窒素含有基が上記式(5)~(10)のうちいずれかで表される基の場合、特定窒素含有基の数は1個であることが好ましい。 From the viewpoint of the solubility of the polymer (P), the specific nitrogen-containing group contained in R 3 may be a group represented by any of the above formulas (4) and (8) to (10). preferable. Further, from the viewpoint of the electrical characteristics of the polymer (P), the specific nitrogen-containing group contained in R 3 is preferably a group represented by any of the above formulas (4) to (7). The number of specific nitrogen-containing groups possessed by R 3 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the type of the specific nitrogen-containing group and the like. For example, when the specific nitrogen-containing group contained in R 3 is a group represented by the above formula (4), the number of the specific nitrogen-containing groups is preferably 2 or more, and more preferably 2 or 3. When the specific nitrogen-containing group contained in R 3 is a group represented by any of the above formulas (5) to (10), the number of specific nitrogen-containing groups is preferably one.

が上記構造であることにより、ラビング法により液晶配向膜を形成する場合には、ラビング処理での重合体(P)の分子鎖の延伸を促すことができる。また、光配向法により液晶配向膜を形成する場合には、露光後の熱処理での重合体(P)の分子鎖の熱再配列(自己組織的な異方性増幅)を促すことができる。これにより、優れた液晶配向性を有する液晶配向膜を得ることができる。さらに、Rが有する特定窒素含有基が分子間で水素結合を形成することにより、力学特性や電気特性に優れた液晶配向膜を得ることができる。なお、上記式Rにおいて、特定窒素含有基における2個の結合手はいずれも、炭化水素基含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子に結合している。すなわち、Rが有する特定窒素含有基の2個の結合手は、炭化水素基、含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子のみに結合している。 Since R 3 has the above structure, when the liquid crystal alignment film is formed by the rubbing method, it is possible to promote the extension of the molecular chain of the polymer (P) in the rubbing treatment. Further, when the liquid crystal alignment film is formed by the photo-alignment method, thermal rearrangement (self-organizing anisotropic amplification) of the molecular chains of the polymer (P) in the heat treatment after exposure can be promoted. This makes it possible to obtain a liquid crystal alignment film having excellent liquid crystal alignment. Further, the specific nitrogen-containing group of R 3 forms a hydrogen bond between the molecules, so that a liquid crystal alignment film having excellent mechanical properties and electrical properties can be obtained. In the above formula R3 , both of the two bonds in the specific nitrogen-containing group are bonded to the carbon atom constituting the hydrocarbon group , the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle. .. That is, the two bonds of the specific nitrogen-containing group of R 3 are bonded only to the carbon atoms constituting the hydrocarbon group, the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle.

、R、R及びRにおける1価の有機基は、重合体(P)の溶解性を高める観点から、保護基又は炭素数1~6の1価の飽和脂肪族炭化水素基であることが好ましく、保護基又は炭素数1~3のアルキル基であることが好ましく、保護基であることが更に好ましい。なお、保護基についての説明は、上記Rにおける保護基の説明を援用することができる。 The monovalent organic group in R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a protecting group or a monovalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms from the viewpoint of enhancing the solubility of the polymer (P). It is preferably a protecting group or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a protecting group. The description of the protecting group can be referred to the description of the protecting group in R4 above.

は、極性官能基の保護基を有していることが好ましい。Xが有する極性官能基の保護基は、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の保護基とすることができる。当該保護基は、熱及び光のうち少なくともいずれかにより脱離する脱離性基であることが好ましく、熱脱離性基であることがより好ましい。液晶配向膜を形成する過程において脱保護を行わせる観点から、Xが有する極性官能基の保護基は、120~300℃の温度において分解し、水素原子に置き換わる基であることが特に好ましい。 X 2 preferably has a polar functional group protecting group. The protecting group of the polar functional group of X 2 can be a protecting group such as an amino group, a hydroxy group and a carboxy group. The protecting group is preferably a desorbable group that is desorbed by at least one of heat and light, and more preferably a thermal desorbable group. From the viewpoint of deprotecting in the process of forming the liquid crystal alignment film, it is particularly preferable that the protecting group of the polar functional group of X 2 is a group that decomposes at a temperature of 120 to 300 ° C. and replaces a hydrogen atom.

電気特性を高める観点から、Xは、アミノ基、アミド基、ウレア結合、オキサリルジアミド結合及びジアシルヒドラジド結合よりなる群から選択される少なくとも一種を不活性にしておくための官能基を極性官能基の保護基として有していることが好ましい。例えば、Xがアミノ基の保護基を含む場合、脱離反応により塩基性の1級又は2級アミンが発生し、ポリアミック酸のイミド化反応を促進すること、液晶中に存在する酸性不純物を捕捉すること、分子間で非共有結合性の架橋を形成すること等が想定される。 From the viewpoint of enhancing electrical properties, X 2 is a polar functional group for inactivating at least one selected from the group consisting of an amino group, an amide group, a urea bond, an oxalyldiamide bond and a diacylhydrazide bond. It is preferable to have it as a protecting group. For example, when X 2 contains an amino-protecting group, the desorption reaction generates a basic primary or secondary amine to promote the imidization reaction of polyamic acid, and to remove acidic impurities present in the liquid crystal. Capturing, forming non-covalent bridges between molecules, etc. are envisioned.

が極性官能基の保護基を有する場合、A、A、Y、Y及びRのうちいずれが極性官能基の保護基を有していてもよく、また、X中における保護基の数も特に限定されない。ただし、Rが上記式(5)~式(7)で表される2価の基のいずれかを含む場合、Y、Y及びRのうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有し、好ましくは、R~Rのうち少なくとも1個が保護基である。
液晶配向剤の状態では重合体(P)の溶解性を高め、かつ液晶配向膜の形成後には電気特性を高くする観点から、Xは、極性官能基の保護基を2個以上有することが好ましい。Xにおいて、極性官能基の保護基の数は、重合体(P)の製造容易性及び液晶配向膜の力学特性の観点から4個以下が好ましい。
When X 2 has a polar functional group protecting group, any one of A 1 , A 2 , Y 1 , Y 2 and R 3 may have a polar functional group protecting group, and in X 2 The number of protecting groups in the above is also not particularly limited. However, when R 3 contains any of the divalent groups represented by the above formulas (5) to (7), at least one of Y 1 , Y 2 and R 3 is a protecting group for polar functional groups. , And preferably at least one of R4 to R8 is a protecting group.
From the viewpoint of increasing the solubility of the polymer (P) in the state of the liquid crystal alignment agent and enhancing the electrical properties after the formation of the liquid crystal alignment film, X 2 may have two or more protecting groups of polar functional groups. preferable. In X2, the number of protecting groups of the polar functional group is preferably 4 or less from the viewpoint of ease of production of the polymer (P) and the mechanical properties of the liquid crystal alignment film.

熱脱離性基の具体例としては、メトキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、n-ペンチルオキシカルボニル基、n-へキシルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメトキシカルボニル基等を挙げることができる。これらのうち、液晶配向膜の焼成温度(好ましくは、120~300℃)で効率よく脱離反応が進行する構造が好ましく、tert-ブトキシカルボニル基又は9-フルオレニルメトキシカルボニル基がより好ましく、tert-ブトキシカルボニル基(Boc基)が特に好ましい。 Specific examples of the thermally desorbing group include a methoxycarbonyl group, a trifluoromethoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, a tert-butoxycarbonyl group, and sec-. Examples thereof include a butoxycarbonyl group, an n-pentyloxycarbonyl group, an n-hexyloxycarbonyl group, a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group and the like. Of these, a structure in which the desorption reaction proceeds efficiently at the firing temperature (preferably 120 to 300 ° C.) of the liquid crystal alignment film is preferable, and a tert-butoxycarbonyl group or a 9-fluorenylmethoxycarbonyl group is more preferable. A tert-butoxycarbonyl group (Boc group) is particularly preferred.

は、上記においてA、A、Y、Y及びRの各説明で例示した基を適宜組み合わせることにより形成される2価の基である。液晶配向性、電気特性及び力学特性により優れた液晶素子を得ることができる点で、Xは、下記式(11)で表される基、下記式(12)で表される基又は下記式(13)で表される基であることが好ましい。

Figure 2022031136000009
(式(11)~式(13)中、Y及びYは、それぞれ独立して「*-NR-CO-」又は「-NR-CO-*」である。「*」は、「-(CH-」との結合手を示す。R、R10、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。ただし、式(12)中、Y、Y、R10及びR11のうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。rは1~6の整数である。s及びtは、それぞれ独立して0~6の整数である。ただし、1≦r+s+t≦12を満たす。v、w、e及びfは、それぞれ独立して1~6の整数である。uは0~2の整数である。A、A、Y、及びYは、上記式(3)と同義である。「*」は結合手を示す。) X 2 is a divalent group formed by appropriately combining the groups exemplified in the above description of A 1 , A 2 , Y 1 , Y 2 and R 3 . X 2 is a group represented by the following formula (11), a group represented by the following formula (12), or a group represented by the following formula, in that a liquid crystal element having excellent liquid crystal orientation, electrical characteristics, and mechanical characteristics can be obtained. It is preferably the group represented by (13).
Figure 2022031136000009
(In equations (11) to (13), Y 3 and Y 4 are independently "* 1 -NR 9 -CO-" or "-NR 9 - CO- * 1 ", respectively. Indicates a bond with "-(CH 2 ) r- ". R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are independently hydrogen atoms or monovalent organic substances. However, in formula (12), at least one of Y 1 , Y 2 , R 10 and R 11 has a protective group for a polar functional group. R is an integer of 1 to 6. S and t is an independently integer of 0 to 6. However, 1 ≦ r + s + t ≦ 12 is satisfied. V, w, e and f are independently integers of 1 to 6. u is 0 to 6. It is an integer of 2. A 1 , A 2 , Y 1 and Y 2 are synonymous with the above equation (3). “*” Indicates a bond.)

上記式(11)~式(13)において、R、R10、R11、R12、R13及びR14の1価の有機基の具体例及び好ましい例の説明は、上記Rの説明を援用することができる。
s及びtは、液晶素子の液晶配向性を高める観点から1以上が好ましく、2以上が好ましい。また、液晶素子の電気特性を確保する観点から、s及びtは4以下が好ましい。rは1~4が好ましい。
In the above formulas (11) to (13), specific examples and preferable examples of the monovalent organic groups of R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are described in the above R 4 . Can be used.
The s and t are preferably 1 or more, and preferably 2 or more, from the viewpoint of enhancing the liquid crystal orientation of the liquid crystal element. Further, from the viewpoint of ensuring the electrical characteristics of the liquid crystal element, s and t are preferably 4 or less. r is preferably 1 to 4.

v、w、e及びfは、液晶素子の液晶配向性を高める観点から2以上が好ましく、液晶素子の電気特性を確保する観点から4以下が好ましい。
、A、Y、及びYについては、上記式(3)のA、A、Y、及びYの具体例及び好ましい例の説明を援用することができる。
The values of v, w, e and f are preferably 2 or more from the viewpoint of enhancing the liquid crystal orientation of the liquid crystal element, and preferably 4 or less from the viewpoint of ensuring the electrical characteristics of the liquid crystal element.
For A 1 , A 2 , Y 1 , and Y 2 , the description of specific examples and preferable examples of A 1 , A 2 , Y 1 , and Y 2 in the above formula (3) can be incorporated.

は特に、下記式(11-1)で表される2価の基又は下記式(12-1)で表される2価の基であることが、液晶素子の液晶配向性(特にAC残像の低減)及び電気特性(特に長期信頼性)の改善効果が高い点で好適である。なお、AC残像は、交流電圧の印加に伴う残像であり、液晶素子の長時間の駆動に伴い液晶の初期配向方向が製造当初の方向からずれてくることに起因して生じる残像である。

Figure 2022031136000010
(式(11-1)及び式(12-1)中、R15、R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6の1価の脂肪族炭化水素基又は熱脱離性基である。ただし、式(12-1)中、R15、R16、R17及びR18のうち少なくともいずれかは熱脱離性基である。pは1~4の整数である。「*」は結合手を示す。) In particular, the fact that X 2 is a divalent group represented by the following formula (11-1) or a divalent group represented by the following formula (12-1) is the liquid crystal orientation of the liquid crystal element (particularly AC). It is suitable because it has a high effect of reducing afterimages) and improving electrical characteristics (particularly long-term reliability). The AC afterimage is an afterimage caused by the application of an AC voltage, and is an afterimage caused by the initial orientation direction of the liquid crystal being deviated from the direction at the time of manufacture due to the long-time driving of the liquid crystal element.
Figure 2022031136000010
(In the formula (11-1) and the formula (12-1), R 15 , R 16 , R 17 and R 18 are independently hydrogen atoms and monovalent aliphatic hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms. It is a group or a thermally desorbing group. However, in the formula ( 12-1), at least one of R15, R16 , R17 and R18 is a thermally desorbing group. P is 1 to 4 It is an integer of. "*" Indicates a bond.)

上記式(11-1)において、重合体(P)の溶解性、液晶配向性及び電圧保持率の観点から、R15、R16、R17及びR18のうち少なくともいずれかは熱脱離性基であることが好ましく、2個以上が熱脱離性基であることがより好ましい。また、同様の理由から、上記式(12-1)において、R15、R16、R17及びR18のうち2個以上が熱脱離性基であることが好ましい。 In the above formula (11-1), at least one of R 15 , R 16 , R 17 and R 18 is thermally desorbable from the viewpoint of solubility, liquid crystal orientation and voltage retention of the polymer (P). It is preferably a group, and more preferably two or more are heat-removable groups. Further, for the same reason, in the above formula (12-1), it is preferable that two or more of R 15 , R 16 , R 17 and R 18 are thermally desorbing groups.

重合体(P)は、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種である。重合体(P)は、テトラカルボン酸誘導体に由来する部分構造と、特定ジアミンに由来する部分構造とを有する。重合体(P)の合成方法は特に限定されず、有機化学の定法を適宜組み合わせることにより得ることができる。 The polymer (P) is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide. The polymer (P) has a partial structure derived from a tetracarboxylic acid derivative and a partial structure derived from a specific diamine. The method for synthesizing the polymer (P) is not particularly limited, and it can be obtained by appropriately combining conventional methods of organic chemistry.

<ポリアミック酸>
重合体(P)がポリアミック酸である場合、当該ポリアミック酸(以下、「ポリアミック酸(P)」ともいう)は、例えば、テトラカルボン酸二無水物と、特定ジアミンを含むジアミン化合物と、を反応させることにより得ることができる。
<Polyamic acid>
When the polymer (P) is a polyamic acid, the polyamic acid (hereinafter, also referred to as “polyamic acid (P)”) reacts, for example, a tetracarboxylic dianhydride with a diamine compound containing a specific diamine. It can be obtained by letting it.

(テトラカルボン酸二無水物)
ポリアミック酸(P)の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物は特に限定されないが、例えば、脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
(Tetracarboxylic dianhydride)
The tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of the polyamic acid (P) is not particularly limited, and for example, an aliphatic tetracarboxylic dianhydride, an alicyclic tetracarboxylic dianhydride, and an aromatic tetracarboxylic dianhydride are used. Things etc. can be mentioned.

これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物等を;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチルシクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,5,6-トリカルボキシ-2-カルボキシメチルノルボルナン-2:3,5:6-二無水物、2,4,6,8-テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン-2:4,6:8-二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等を;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、p-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3-プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-ビフタル酸二無水物等を;それぞれ挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。
Specific examples of these include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride and ethylenediaminetetraacetic acid dianhydride;
Examples of the alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,3-dimethylcyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid dianhydride, and the like. 2,3,5-tricarboxycyclopentylactanhydride, 5- (2,5-dioxotetrachloride-3-yl) -3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1 , 3-Dione, 5- (2,5-dioxotetrahydride-3-yl) -8-methyl-3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-franyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, 3,5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornan-2: 3,5: 6-dianhydride, 2,4,6,8-tetracarboxybicyclo [3.3.0] octane-2: 4,6: 8-anhydride, cyclohexanetetracarboxylic acid dianhydride, Cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride, etc.;
Aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides include, for example, pyromellitic acid dianhydride, 4,4'-(hexafluoroisopropyridene) diphthalic acid anhydride, p-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), ethylene glycol. Bis (anhydrotrimeritate), 1,3-propylene glycol bis (anhydrotrimeritate), 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-biphthalic acid dianhydride Anhydrides and the like can be mentioned, and the tetracarboxylic acid dianhydrides described in JP-A-2010-97188 can be used.

特定ジアミンとの組み合わせにおいて液晶配向性及び電気特性をより良好にできる点で、ポリアミック酸(P)の合成に際して使用するテトラカルボン酸二無水物としては、上記の中でも、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチルシクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、及び4,4’-ビフタル酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(以下、「特定酸無水物」ともいう)が好ましい。 Among the above, 1, 2, 3, 4 are the tetracarboxylic acid dianhydrides used in the synthesis of polyamic acid (P) in that the liquid crystal orientation and electrical characteristics can be improved in combination with a specific diamine. -Cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,3-dimethylcyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid dianhydride, cyclopentanetetra From the group consisting of carboxylic acid dianhydride, cyclohexanetetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetichydride dianhydride, pyromellitic acid dianhydride, and 4,4'-biphthalic acid dianhydride. At least one selected compound (hereinafter, also referred to as "specific acid anhydride") is preferable.

ポリアミック酸(P)の合成に際して特定酸無水物を用いる場合、特定酸無水物の使用割合は、合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の合計量に対して、10モル%以上とすることが好ましい。より好ましくは30モル%以上であり、更に好ましくは50モル%以上であり、より更に好ましくは70モル%以上である。なお、重合体(P)の合成に際し、テトラカルボン酸二無水物としては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 When a specific acid anhydride is used in the synthesis of polyamic acid (P), the ratio of the specific acid anhydride used may be 10 mol% or more with respect to the total amount of the tetracarboxylic acid dianhydride used in the synthesis. preferable. It is more preferably 30 mol% or more, further preferably 50 mol% or more, still more preferably 70 mol% or more. In the synthesis of the polymer (P), one type of tetracarboxylic dianhydride may be used alone or two or more types may be used in combination.

(ジアミン化合物)
特定ジアミンとしては、下記式(22)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2022031136000011
(式(22)中、A、A、Y、Y及びRは、それぞれ、上記式(3)中のA、A、Y、Y及びRと同義である。) (Diamine compound)
Examples of the specific diamine include compounds represented by the following formula (22).
Figure 2022031136000011
(In equation (22), A 1 , A 2 , Y 1 , Y 2 and R 3 are synonymous with A 1 , A 2 , Y 1 , Y 2 and R 3 in the above equation (3), respectively. .)

上記式(22)中のA、A、Y、Y及びRの具体例及び好ましい例については、上記式(3)の説明をそれぞれ援用することができる。特定ジアミンの具体例としては、例えば下記式(d-1)~式(d-112)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。 For specific examples and preferable examples of A 1 , A 2 , Y 1 , Y 2 and R 3 in the above formula (22), the description of the above formula (3) can be incorporated respectively. Specific examples of the specific diamine include compounds represented by the following formulas (d-1) to (d-112).

Figure 2022031136000012
Figure 2022031136000012
Figure 2022031136000013
Figure 2022031136000013

Figure 2022031136000014
Figure 2022031136000014
Figure 2022031136000015
Figure 2022031136000015

Figure 2022031136000016
Figure 2022031136000016
Figure 2022031136000017
Figure 2022031136000017
Figure 2022031136000018
Figure 2022031136000018

Figure 2022031136000019
Figure 2022031136000019
Figure 2022031136000020
Figure 2022031136000020
Figure 2022031136000021
Figure 2022031136000021

Figure 2022031136000022
Figure 2022031136000022
Figure 2022031136000023
Figure 2022031136000023
Figure 2022031136000024
Figure 2022031136000024

Figure 2022031136000025
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Figure 2022031136000026
Figure 2022031136000026
Figure 2022031136000027
Figure 2022031136000027

Figure 2022031136000028
Figure 2022031136000028
Figure 2022031136000029
Figure 2022031136000029
Figure 2022031136000030
Figure 2022031136000030

特定ジアミンとしては、これらのうち、上記式(d-1)~式(d-3)、式(d-5)、式(d-7)、式(d-9)~式(d-11)、式(d-13)~式(d-15)、式(d-17)、式(d-19)~式(d-24)、式(d-27)、式(d-29)~式(d-38)、式(d-41)、式(d-42)、式(d-51)~式(d-53)、式(d-55)~式(d-60)、式(d-67)、式(d-77)、及び式(d-107)~式(d-112)のそれぞれで表される化合物が好ましく、上記式(d-1)~式(d-3)、式(d-5)、式(d-7)、式(d-13)~式(d-15)、式(d-17)、式(d-22)~式(d-24)、式(d-51)~式(d-53)、式(d-55)、式(d-56)、及び式(d-107)~式(d-112)のそれぞれで表される化合物が特に好ましい。なお、特定ジアミンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Among these, the specific diamines include the above formulas (d-1) to (d-3), formulas (d-5), formulas (d-7), and formulas (d-9) to formulas (d-11). ), Formula (d-13) to formula (d-15), formula (d-17), formula (d-19) to formula (d-24), formula (d-27), formula (d-29). -Formula (d-38), Formula (d-41), Formula (d-42), Formula (d-51) -Formula (d-53), Formula (d-55) -Formula (d-60), Compounds represented by the formulas (d-67), (d-77), and formulas (d-107) to (d-112) are preferable, and the above formulas (d-1) to (d-) are preferable. 3), formula (d-5), formula (d-7), formula (d-13) to formula (d-15), formula (d-17), formula (d-22) to formula (d-24). ), Formula (d-51) to formula (d-53), formula (d-55), formula (d-56), and formula (d-107) to formula (d-112). Compounds are particularly preferred. The specific diamine may be used alone or in combination of two or more.

ポリアミック酸(P)の合成に際しては、ジアミン化合物として特定ジアミンのみを用いてもよいが、特定ジアミンと共に、特定ジアミンとは異なるジアミン化合物(以下、「その他のジアミン」ともいう)を使用してもよい。 In the synthesis of the polyamic acid (P), only the specific diamine may be used as the diamine compound, but a diamine compound different from the specific diamine (hereinafter, also referred to as “other diamine”) may be used together with the specific diamine. good.

その他のジアミンとしては、上記式(3)で表される基を有しないジアミン化合物であれば特に限定されず、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン及びジアミノオルガノシロキサン等が挙げられる。これらの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばメタキシリレンジアミン、エチレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等を;
脂環式ジアミンとして、例えばp-シクロヘキサンジアミン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等を;
芳香族ジアミンとして、例えばドデカノキシジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシジアミノベンゼン、オクタデカノキシジアミノベンゼン、コレスタニルオキシジアミノベンゼン、コレステリルオキシジアミノベンゼン、ジアミノ安息香酸コレスタニル、ジアミノ安息香酸コレステリル、ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6-ビス(4-アミノフェノキシ)コレスタン、1,1-ビス(4-((アミノフェニル)メチル)フェニル)-4-ブチルシクロヘキサン、2,5-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン、下記式(E-1)

Figure 2022031136000031
(式(E-1)中、XI及びXIIは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-COO-又は-OCO-であり、Rは炭素数1~3のアルカンジイル基であり、RIIは単結合又は炭素数1~3のアルカンジイル基であり、aは0又は1であり、bは0~2の整数であり、cは1~20の整数であり、dは0又は1である。ただし、a及びbが同時に0になることはない。)
で表される化合物等の側鎖型ジアミン:
パラフェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-エチレンジアニリン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、N,N’-ジ(4-アミノフェニル)-N,N’-ジメチルエチレンジアミン、ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、ビス(4-アミノフェニル)アミン、N,N-ビス(4-アミノフェニル)メチルアミン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)-ピペラジン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-ベンジジン、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-(フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4-(4-アミノフェノキシカルボニル)-1-(4-アミノフェニル)ピペリジン、4,4’-[4,4’-プロパン-1,3-ジイルビス(ピペリジン-1,4-ジイル)]ジアニリン等の非側鎖型ジアミンを;
ジアミノオルガノシロキサンとして、例えば、1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等を;それぞれ挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のジアミン化合物を用いることができる。なお、ポリアミック酸(P)の合成に際し、その他のジアミンとしては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。 The other diamine is not particularly limited as long as it is a diamine compound having no group represented by the above formula (3), and examples thereof include aliphatic diamines, alicyclic diamines, aromatic diamines and diaminoorganosiloxanes. .. Specific examples of these include, as aliphatic diamines, for example, metaxylylenediamine, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine and the like;
As the alicyclic diamine, for example, p-cyclohexanediamine, 4,4'-methylenebis (cyclohexylamine) and the like;
Examples of aromatic diamines include dodecanoxidiaminobenzene, hexadecanoxidiaminobenzene, octadecanoxidiaminobenzene, cholestanoloxydiaminobenzene, cholesteryloxydiaminobenzene, cholestanol diaminobenzoate, cholesteryl diaminobenzoate, and diaminobenzoic acid. Ranostanyl, 3,6-bis (4-aminobenzoyloxy) cholesterol, 3,6-bis (4-aminophenoxy) cholesterol, 1,1-bis (4-((aminophenyl) methyl) phenyl) -4-butyl Cyclohexane, 2,5-diamino-N, N-diallylaniline, the following formula (E-1)
Figure 2022031136000031
(In formula (E-1), X I and X II are independently single-bonded, -O-, -COO- or -OCO- , and RI is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms. Yes, R II is a single bond or an alkanediyl group with 1 to 3 carbon atoms, a is 0 or 1, b is an integer of 0 to 2, c is an integer of 1 to 20, and d is an integer of 1 to 20. It is 0 or 1. However, a and b cannot be 0 at the same time.)
Side chain diamines such as compounds represented by:
Paraphenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-ethylenedianiline, 4,4'-diaminodiphenylamine, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, 4 , 4'-diaminoazobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,2-bis (4-aminophenoxy) ethane, 1,5-bis (4-aminophenoxy) pentane, N, N'-di (4-) Aminophenyl) -N, N'-dimethylethylenediamine, bis [2- (4-aminophenyl) ethyl] hexane diic acid, bis (4-aminophenyl) amine, N, N-bis (4-aminophenyl) methylamine , 1,4-Bis (4-aminophenyl) -piperazine, N, N'-bis (4-aminophenyl) -benzidine, 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis (trifluoromethyl)- 4,4'-Diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 4,4'-(phenylenediisopropyridene) bisaniline, 1,4 -Bis (4-aminophenoxy) benzene, 4- (4-aminophenoxycarbonyl) -1- (4-aminophenyl) piperidine, 4,4'-[4,4'-propane-1,3-diylbis (piperidine) -1,4-diyl)] Non-side chain diamine such as dianiline;
Examples of the diaminoorganosiloxane include 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane; and the diamine compound described in JP-A-2010-97188 can be used. .. In synthesizing the polyamic acid (P), as the other diamine, one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

特定ジアミンの使用割合は、本開示の効果を十分に得る観点から、ポリアミック酸(P)の合成に際して使用するジアミン化合物の合計量に対して、10モル%以上とすることが好ましい。より好ましくは20モル%以上であり、更に好ましくは30モル%以上であり、より更に好ましくは40モル%以上である。 From the viewpoint of sufficiently obtaining the effects of the present disclosure, the ratio of the specific diamine used is preferably 10 mol% or more with respect to the total amount of the diamine compounds used in the synthesis of the polyamic acid (P). It is more preferably 20 mol% or more, further preferably 30 mol% or more, still more preferably 40 mol% or more.

特定ジアミンは、有機化学の定法を適宜組み合わせることによって得ることができる。その一例としては、上記式(21)中の一級アミノ基に代えてニトロ基を有するジニトロ中間体を合成し、次いで、得られたジニトロ中間体のニトロ基を適当な還元系を用いてアミノ化する方法などが挙げられる。 The specific diamine can be obtained by appropriately combining the conventional methods of organic chemistry. As an example thereof, a dinitro intermediate having a nitro group instead of the primary amino group in the above formula (21) is synthesized, and then the nitro group of the obtained dinitro intermediate is amination using an appropriate reducing system. How to do it.

ジニトロ中間体を合成する方法は、目的とする化合物に応じて適宜選択することができる。例えば、構造「-Y-A-NO」(AはA又はRであり、YはY又はYである)を有するアミン化合物と、構造Rを有するジカルボン酸又はジカルボン酸クロリドとを反応させる方法;構造「-Y-A-NO」(AはA又はRであり、YはY又はYである)を有するカルボン酸と、構造Rを有するジアミン化合物とを反応させる方法;構造Rを有するジアミン化合物と構造Aを有するハロゲン化合物とを反応させる方法;構造「-Y-A-NO」を有するアミン化合物と炭酸ビス(4-ニトロフェニル)とを反応させる方法;等が挙げられる。ただし、特定ジアミンの合成方法は上記に限定されるものではない。 The method for synthesizing the dinitro intermediate can be appropriately selected depending on the target compound. For example, an amine compound having the structure "-YA-NO 2 " (A is A 1 or R 2 and Y is Y 1 or Y 2 ) and a dicarboxylic acid or dicarboxylic acid chloride having the structure R 3 . Method of reacting with; a carboxylic acid having the structure "-YA-NO 2 " (A is A 1 or R 2 and Y is Y 1 or Y 2 ) and a diamine compound having the structure R 3 . A method of reacting a diamine compound having a structure R 3 with a halogen compound having a structure A; an amine compound having a structure "-YA-NO 2 " and a bis carbonate (4-nitrophenyl). Methods of reacting; etc. However, the method for synthesizing the specific diamine is not limited to the above.

(ポリアミック酸の合成)
ポリアミック酸(P)は、上記の如きテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを、必要に応じて分子量調整剤(末端封止剤ともいう)とともに反応させることによって得ることができる。分子量調整剤としては、例えば、酸一無水物、モノアミン化合物、モノイソシアネート化合物等が挙げられる。ポリアミック酸(P)の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との使用割合は、ジアミン化合物のアミノ基1モル当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2~2モル当量となる割合が好ましい。
(Synthesis of polyamic acid)
The polyamic acid (P) can be obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride as described above with a diamine compound, if necessary, with a molecular weight adjusting agent (also referred to as an end-capping agent). Examples of the molecular weight adjusting agent include acid monoanhydrides, monoamine compounds, monoisocyanate compounds and the like. The ratio of the tetracarboxylic acid dianhydride and the diamine compound used in the synthesis reaction of the polyamic acid (P) is the acid anhydride group of the tetracarboxylic acid dianhydride with respect to 1 molar equivalent of the amino group of the diamine compound. Is preferably 0.2 to 2 mol equivalents.

ポリアミック酸(P)の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は-20℃~150℃が好ましく、反応時間は0.1~24時間が好ましい。反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等が挙げられる。特に好ましい有機溶媒は、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m-クレゾール、キシレノール及びハロゲン化フェノールよりなる群から選択される1種以上を溶媒として使用するか、あるいはこれらの1種以上と、他の有機溶媒(例えばブチルセロソルブ、ジエチレングリコールジエチルエーテル等)との混合物である。有機溶媒の使用量は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の合計量が、反応溶液の全量に対して、0.1~50質量%になる量とすることが好ましい。ポリアミック酸(P)を溶解してなる反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸(P)を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。 The synthetic reaction of the polyamic acid (P) is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature at this time is preferably −20 ° C. to 150 ° C., and the reaction time is preferably 0.1 to 24 hours. Examples of the organic solvent used in the reaction include aprotonic polar solvents, phenolic solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons and the like. Particularly preferred organic solvents are N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphortriamide, m-cresol, xylenol. And one or more selected from the group consisting of halogenated phenol is used as a solvent, or one or more of these is mixed with other organic solvents (for example, butyl cellosolve, diethylene glycol diethyl ether, etc.). The amount of the organic solvent used is preferably such that the total amount of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound is 0.1 to 50% by mass with respect to the total amount of the reaction solution. The reaction solution obtained by dissolving the polyamic acid (P) may be used as it is for the preparation of the liquid crystal alignment agent, or the polyamic acid (P) contained in the reaction solution is isolated and then used for the preparation of the liquid crystal alignment agent. You may.

<ポリアミック酸エステル>
重合体(P)としてのポリアミック酸エステルは、上記式(1)で表される部分構造において、R及びRの少なくとも一方が炭素数1~6の1価の有機基である構造単位を有する重合体である。当該ポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記で得られたポリアミック酸(P)とエステル化剤(例えばメタノールやエタノール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール等)とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルと、特定ジアミンを含むジアミン化合物とを、好ましくは有機溶媒中、適当な脱水触媒(例えば4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムハライド、カルボニルイミダゾール、リン系縮合剤等)の存在下で反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物と、特定ジアミンを含むジアミン化合物とを、好ましくは有機溶媒中、適当な塩基(例えばピリジン、トリエチルアミン等の3級アミンや、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属類)の存在下で反応させる方法、等によって得ることができる。
<Polyamic acid ester>
The polyamic acid ester as the polymer (P) has a structural unit in which at least one of R 1 and R 2 is a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms in the partial structure represented by the above formula (1). It is a polymer having. The polyamic acid ester is, for example, [I] a method of reacting the polyamic acid (P) obtained above with an esterifying agent (for example, methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide diethylacetal, etc.), [II]. The tetracarboxylic acid diester and the diamine compound containing the specific diamine are preferably in an organic solvent with a suitable dehydration catalyst (eg 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine-2-yl) -4. -Method of reacting in the presence of methylmorpholinium halide, carbonyl imidazole, phosphorus-based condensing agent, etc., [III] Tetracarboxylic acid diester dihalide and a diamine compound containing a specific diamine, preferably in an organic solvent, By a method of reacting in the presence of an appropriate base (for example, a tertiary amine such as pyridine or triethylamine, or an alkali metal such as sodium hydride, potassium hydride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium or potassium), etc. Obtainable.

上記[II]で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、テトラカルボン酸二無水物をアルコール類などで開環することにより得ることができる。上記[III]で使用するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、上記の如くして得たテトラカルボン酸ジエステルを、塩化チオニル等の適当な塩素化剤と反応させることにより得ることができる。
ポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。なお、上記反応によりポリアミック酸エステルを溶液として得た場合、該溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸エステルを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
The tetracarboxylic dianhydride used in [II] above can be obtained by ring-opening the tetracarboxylic dianhydride with alcohols or the like. The tetracarboxylic diandies dihalide used in the above [III] can be obtained by reacting the tetracarboxylic dianide obtained as described above with an appropriate chlorinating agent such as thionyl chloride.
The polyamic acid ester may have only an amic acid ester structure, or may be a partial esterified product in which an amic acid structure and an amic acid ester structure coexist. When the polyamic acid ester is obtained as a solution by the above reaction, the solution may be used as it is for the preparation of the liquid crystal alignment agent, or the polyamic acid ester contained in the reaction solution is isolated and then the liquid crystal alignment agent is used. It may be used for preparation.

<ポリイミド>
重合体(P)としてのポリイミドは、上記式(2)で表される部分構造を有する重合体である。当該ポリイミドは、例えば上記の如くして合成されたポリアミック酸(P)を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸(P)が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造とが併存する部分イミド化物であってもよい。該ポリイミドは、そのイミド化率が40~100%であることが好ましく、60~90%であることがより好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
<Polyimide>
The polyimide as the polymer (P) is a polymer having a partial structure represented by the above formula (2). The polyimide can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing the polyamic acid (P) synthesized as described above to imidize it. The polyimide may be a completely imidized product in which all of the amic acid structure possessed by the precursor polyamic acid (P) is dehydrated and ring-closed, and only a part of the amic acid structure is dehydrated and ring-closed to form an amic acid. It may be a partially imidized product in which the structure and the imide ring structure coexist. The polyimide has a preferably imidization ratio of 40 to 100%, more preferably 60 to 90%. This imidization ratio is expressed as a percentage of the ratio of the number of imide ring structures to the total number of amic acid structures and the number of imide ring structures of polyimide. Here, a part of the imide ring may be an isoimide ring.

ポリアミック酸(P)の脱水閉環は、ポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われることが好ましい。脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸等の酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の1モルに対して0.01~20モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン等の3級アミンを用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01~10モルとすることが好ましい。使用する有機溶媒としては、ポリアミック酸(P)の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0~180℃であり、反応時間は、好ましくは1.0~120時間である。こうして得られたポリイミドを含有する反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、ポリイミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。 The dehydration ring closure of the polyamic acid (P) is preferably carried out by dissolving the polyamic acid in an organic solvent, adding a dehydrating agent and a dehydration ring closure catalyst to this solution, and heating as necessary. As the dehydrating agent, acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and trifluoroacetic anhydride can be used. The amount of the dehydrating agent used is preferably 0.01 to 20 mol per 1 mol of the amic acid structure of the polyamic acid. As the dehydration ring closure catalyst, for example, tertiary amines such as pyridine, collagen, lutidine, and triethylamine can be used. The amount of the dehydration ring closure catalyst used is preferably 0.01 to 10 mol with respect to 1 mol of the dehydrating agent used. Examples of the organic solvent used include organic solvents exemplified as those used for the synthesis of polyamic acid (P). The reaction temperature of the dehydration ring closure reaction is preferably 0 to 180 ° C., and the reaction time is preferably 1.0 to 120 hours. The reaction solution containing the polyimide thus obtained may be used as it is for the preparation of the liquid crystal alignment agent, or may be used for the preparation of the liquid crystal alignment agent after isolating the polyimide.

重合体(P)の溶液粘度は、濃度10質量%の溶液としたときに10~800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15~500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、溶液粘度(mPa・s)は、重合体(P)の良溶媒(例えばγ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン等)を用いて調製した濃度10質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
重合体(P)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは5,000~100,000である。Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。なお、液晶配向剤に含有させる重合体(P)は1種のみでもよく、又は2種以上を組み合わせてもよい。
The solution viscosity of the polymer (P) is preferably 10 to 800 mPa · s, preferably 15 to 500 mPa · s, when a solution having a concentration of 10% by mass is used. Is more preferable. The solution viscosity (mPa · s) is E for a polymer solution having a concentration of 10% by mass prepared using a good solvent of the polymer (P) (for example, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). It is a value measured at 25 ° C. using a type rotary viscosity meter.
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (P) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 100,000. Is. The molecular weight distribution (Mw / Mn) represented by the ratio of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC is preferably 15 or less, more preferably 10 or less. The polymer (P) contained in the liquid crystal alignment agent may be only one kind or a combination of two or more kinds.

≪その他の成分≫
本開示の液晶配向剤は、重合体(P)以外の成分(以下、「その他の成分」ともいう)を更に含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、上記式(1)で表される部分構造及び上記式(2)で表される部分構造をいずれも有さない重合体(以下、「他の重合体」ともいう)、分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物、官能性シラン化合物、分子内に1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、酸化防止剤、金属キレート化合物、硬化促進剤、界面活性剤、充填剤、分散剤、光増感剤、酸発生剤、塩基発生剤、ラジカル発生剤等が挙げられる。これらの配合割合は、本開示の効果を損なわない範囲で、各化合物に応じて適宜選択することができる。
≪Other ingredients≫
The liquid crystal alignment agent of the present disclosure may further contain a component other than the polymer (P) (hereinafter, also referred to as “other component”). As other components, for example, a polymer having neither a partial structure represented by the above formula (1) nor a partial structure represented by the above formula (2) (hereinafter, also referred to as “another polymer”). ), Compounds with one or more epoxy groups in the molecule, functional silane compounds, compounds with one or more (meth) acryloyl groups in the molecule, antioxidants, metal chelate compounds, cure accelerators, surface activity Examples thereof include agents, fillers, dispersants, photosensitizers, acid generators, base generators, radical generators and the like. These blending ratios can be appropriately selected according to each compound as long as the effects of the present disclosure are not impaired.

<他の重合体>
他の重合体の主骨格は特に限定されないが、例えば、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどを主骨格とする重合体が挙げられる。他の重合体は、これらのうち、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
<Other polymers>
The main skeleton of other polymers is not particularly limited, but for example, polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly (styrene-phenylmaleimide) derivative, poly (meth). ) Examples thereof include polymers having acrylate or the like as a main skeleton. The other polymer is preferably at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide.

本開示の液晶配向剤の重合体成分を重合体(P)と他の重合体とにより構成する場合、重合体(P)が有するアミノ基やアミド基等の水素結合性基のうち少なくとも1個は保護基により保護されていることが好ましい。水素結合性基に保護基を導入することにより重合体(P)が低極性となり、液晶配向膜を形成した際に重合体(P)が空気界面側に偏在しやすくなる結果、液晶配向性及び電圧保持率を良化できる点で好適である。 When the polymer component of the liquid crystal alignment agent of the present disclosure is composed of the polymer (P) and another polymer, at least one of the hydrogen-binding groups such as amino groups and amide groups of the polymer (P). Is preferably protected by a protective group. By introducing a protecting group into the hydrogen-bonding group, the polymer (P) becomes low in polarity, and when the liquid crystal alignment film is formed, the polymer (P) tends to be unevenly distributed on the air interface side. It is preferable in that the voltage retention rate can be improved.

他の重合体を液晶配向剤に配合する場合、他の重合体の含有割合は、重合体(P)の配合による効果を十分に得る観点から、液晶配向剤中の重合体成分の全量に対して、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。なお、他の重合体としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 When another polymer is blended in the liquid crystal alignment agent, the content ratio of the other polymer is based on the total amount of the polymer components in the liquid crystal alignment agent from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of blending the polymer (P). Therefore, 95% by mass or less is preferable, and 90% by mass or less is more preferable. As the other polymer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

<溶剤>
本開示の液晶配向剤は、重合体(P)及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは、適当な溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。
使用する有機溶媒としては、例えばN-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,2-ジメチル-2-イミダゾリジノン、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタム、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン(ダイアセトンアルコール)、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ-ト、エチルエトキシプロピオネ-ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
<Solvent>
The liquid crystal alignment agent of the present disclosure is prepared as a liquid composition in which the polymer (P) and other components used as necessary are preferably dispersed or dissolved in a suitable solvent.
Examples of the organic solvent used include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,2-dimethyl-2-imidazolidinone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N, N-dimethylformamide. , N, N-dimethylacetamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol), ethylene glycol monomethyl ether, butyl lactate, butyl acetate, methylmethoxypropionate, ethylethoxypropionate, Ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol Diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diisobutyl ketone, isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, diisopentyl ether, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc. Can be done. These can be used alone or in admixture of two or more.

液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1~10質量%の範囲である。すなわち、液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより、液晶配向膜である塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、固形分濃度が1質量%以上であると塗膜の膜厚を十分に確保でき、良好な液晶配向膜を得やすい点で好適である。また、固形分濃度が10質量%以下であると、塗膜の膜厚が過大となりすぎず良好な液晶配向膜を得ることができるとともに、液晶配向剤の粘性を適度に確保でき、塗布性を良好にすることができる。 The solid content concentration in the liquid crystal alignment agent (the ratio of the total mass of the components other than the solvent of the liquid crystal alignment agent to the total mass of the liquid crystal alignment agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc., but is preferable. It is in the range of 1 to 10% by mass. That is, the liquid crystal alignment agent is applied to the surface of the substrate as described later and preferably heated to form a coating film which is a liquid crystal alignment film or a coating film which becomes a liquid crystal alignment film. At this time, when the solid content concentration is 1% by mass or more, the film thickness of the coating film can be sufficiently secured, which is preferable in that a good liquid crystal alignment film can be easily obtained. Further, when the solid content concentration is 10% by mass or less, the film thickness of the coating film does not become excessive and a good liquid crystal alignment film can be obtained, and the viscosity of the liquid crystal alignment agent can be appropriately secured to improve the coatability. Can be good.

液晶配向剤中の重合体(P)の含有割合は、重合体(P)の配合による効果を十分に得る観点から、液晶配向剤中の固形成分(溶媒以外の成分)の合計100質量部に対して、好ましくは2質量部以上であり、より好ましくは5質量部以上である。 The content ratio of the polymer (P) in the liquid crystal alignment agent is 100 parts by mass in total of the solid components (components other than the solvent) in the liquid crystal alignment agent from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of blending the polymer (P). On the other hand, it is preferably 2 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more.

≪液晶配向膜及び液晶素子≫
本開示の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成される。また、本開示の液晶素子は、上記で説明した液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を備える。液晶素子における液晶の動作モードは特に限定されず、例えばTN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型(VA-MVA型、VA-PVA型等を含む)、IPS(In-Plane Switching)型、FFS(fringe field switching)型、OCB(Optically Compensated Bend)型等といった種々のモードに適用することができる。液晶素子は、例えば以下の工程1~工程3を含む方法により製造することができる。工程1は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程2及び工程3は各動作モード共通である。
≪Liquid crystal alignment film and liquid crystal element≫
The liquid crystal alignment film of the present disclosure is formed by the liquid crystal alignment agent prepared as described above. Further, the liquid crystal element of the present disclosure includes a liquid crystal alignment film formed by using the liquid crystal alignment agent described above. The operation mode of the liquid crystal in the liquid crystal element is not particularly limited, and for example, TN (Twisted Nematic) type, STN (Super Twisted Nematic) type, VA (Vertical Alignment) type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), It can be applied to various modes such as IPS (In-Plane Switching) type, FFS (fringe field switching) type, OCB (Optically Compensated Bend) type and the like. The liquid crystal element can be manufactured, for example, by a method including the following steps 1 to 3. In step 1, the substrate used differs depending on the desired operation mode. Steps 2 and 3 are common to each operation mode.

(工程1:塗膜の形成)
先ず、基板上に液晶配向剤を塗布し、好ましくは塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)等のプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一方の面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In-SnO)からなるITO膜などを用いることができる。TN型、STN型又はVA型の液晶素子を製造する場合には、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板2枚を用いる。一方、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合には、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板と、電極が設けられていない対向基板とを用いる。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。基板への液晶配向剤の塗布は、電極形成面上に、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法により行う。
(Step 1: Formation of coating film)
First, a liquid crystal alignment agent is applied on the substrate, and preferably the coated surface is heated to form a coating film on the substrate. As the substrate, for example, glass such as float glass and soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether sulfone, polycarbonate, and poly (aliphatic olefin) can be used. As the transparent conductive film provided on one surface of the substrate, a NESA film made of tin oxide (SnO 2 ) (registered trademark of PPG, USA) and an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ) are used. Etc. can be used. When manufacturing a TN type, STN type or VA type liquid crystal element, two substrates provided with a patterned transparent conductive film are used. On the other hand, in the case of manufacturing an IPS type or FFS type liquid crystal element, a substrate provided with an electrode made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb tooth shape and a facing substrate not provided with an electrode are used. Is used. As the metal film, a film made of a metal such as chromium can be used. The liquid crystal alignment agent is applied to the substrate on the electrode forming surface, preferably by an offset printing method, a spin coating method, a roll coater method, or an inkjet printing method.

液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、プレベーク時間は、好ましくは0.25~10分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて、重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80~300℃であり、ポストベーク時間は、好ましくは5~200分である。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmである。基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって、液晶配向膜、又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。 After the liquid crystal alignment agent is applied, preheating is preferably performed for the purpose of preventing the applied liquid crystal alignment agent from dripping. The prebake temperature is preferably 30 to 200 ° C., and the prebake time is preferably 0.25 to 10 minutes. Then, a firing (post-baking) step is carried out for the purpose of completely removing the solvent and, if necessary, thermally imidizing the amic acid structure present in the polymer. The firing temperature (post-baking temperature) at this time is preferably 80 to 300 ° C., and the post-baking time is preferably 5 to 200 minutes. The film thickness of the film thus formed is preferably 0.001 to 1 μm. By applying the liquid crystal alignment agent on the substrate and then removing the organic solvent, a liquid crystal alignment film or a coating film to be a liquid crystal alignment film is formed.

(工程2:配向処理)
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合、上記工程1で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理(配向処理)を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向処理としては、基板上に形成した塗膜の表面をコットン等で擦るラビング処理、又は塗膜に光照射を行って液晶配向能を付与する光配向処理を用いることが好ましい。垂直配向型の液晶素子を製造する場合には、上記工程1で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用してもよく、液晶配向能をさらに高めるために該塗膜に対し配向処理を施してもよい。
(Step 2: Orientation treatment)
When manufacturing a TN type, STN type, IPS type or FFS type liquid crystal element, a treatment (alignment treatment) for imparting a liquid crystal alignment ability to the coating film formed in the above step 1 is performed. As a result, the alignment ability of the liquid crystal molecules is imparted to the coating film to form a liquid crystal alignment film. As the alignment treatment, it is preferable to use a rubbing treatment in which the surface of the coating film formed on the substrate is rubbed with cotton or the like, or a photoalignment treatment in which the coating film is irradiated with light to impart a liquid crystal alignment ability. When manufacturing a vertically oriented liquid crystal element, the coating film formed in step 1 may be used as it is as a liquid crystal alignment film, and the coating film is subjected to an alignment treatment in order to further enhance the liquid crystal alignment ability. You may.

光配向処理における光照射は、ポストベーク工程後の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程後であってポストベーク工程前の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程及びポストベーク工程の少なくともいずれかにおいて塗膜の加熱中に塗膜に対して照射する方法、等により行うことができる。光配向処理において、塗膜に照射する放射線としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。好ましくは、200~400nmの波長の光を含む紫外線である。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向とする。 The light irradiation in the photoalignment process includes a method of irradiating the coating film after the post-baking step, a method of irradiating the coating film after the pre-baking step and before the post-baking step, and at least the pre-baking step and the post-baking step. In any of these methods, the method of irradiating the coating film while heating the coating film can be used. In the photo-alignment treatment, as the radiation to irradiate the coating film, for example, ultraviolet rays including light having a wavelength of 150 to 800 nm and visible light can be used. Preferably, it is ultraviolet light containing light having a wavelength of 200 to 400 nm. When the radiation is polarized, it may be linearly polarized or partially polarized. When the radiation to be used is linearly polarized light or partially polarized radiation, the irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, may be performed from an oblique direction, or may be performed in combination thereof. When irradiating unpolarized radiation, the direction of irradiation is diagonal.

使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。放射線の照射量は、好ましくは400~20,000J/mであり、より好ましくは1,000~5,000J/mである。塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。 As the light source to be used, for example, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a deuterium hydrogen lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excima laser and the like can be used. The irradiation amount of radiation is preferably 400 to 20,000 J / m 2 , and more preferably 1,000 to 5,000 J / m 2 . The light irradiation on the coating film may be performed while heating the coating film in order to enhance the reactivity.

液晶配向膜の製造に際し、光照射処理が施された塗膜を120℃以上280℃以下の温度範囲内で加熱してもよい。こうした加熱処理により、液晶配向性が更に改善され(加熱再配向)、AC残像がより低減された液晶素子を得ることができる点で好ましい。この加熱は、ポストベークであってもよく、ポストベークとは別にポストベーク後に行う加熱処理であってもよい。加熱温度は、加熱による分子鎖の再配向を促進させる観点から、140℃以上とすることが好ましく、150℃~250℃とすることがより好ましい。加熱時間は、好ましくは5分~200分、より好ましくは10分~60分である。 In the production of the liquid crystal alignment film, the coating film subjected to the light irradiation treatment may be heated within a temperature range of 120 ° C. or higher and 280 ° C. or lower. Such heat treatment is preferable in that the liquid crystal orientation is further improved (heat reorientation) and a liquid crystal element with a further reduced AC afterimage can be obtained. This heating may be post-baking, or may be a heat treatment performed after post-baking separately from post-baking. The heating temperature is preferably 140 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. to 250 ° C., from the viewpoint of promoting the reorientation of the molecular chains by heating. The heating time is preferably 5 minutes to 200 minutes, more preferably 10 minutes to 60 minutes.

液晶配向膜の製造に際し、光照射処理が施された塗膜を、水、水溶性有機溶媒、又は水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に接触させる接触工程を更に含んでいてもよい。水溶性有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノンが挙げられる。塗膜と溶媒との接触方法としては、例えば噴霧(スプレー)処理、シャワー処理、浸漬処理、液盛り処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。塗膜と溶媒との接触時間は特に限定されないが、例えば5秒~15分である。接触工程の後に塗膜の加熱処理を行ってもよい。 In the production of the liquid crystal alignment film, a contact step of contacting the coating film subjected to the light irradiation treatment with water, a water-soluble organic solvent, or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent may be further included. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclopentanone. Examples of the contact method between the coating film and the solvent include, but are not limited to, a spray treatment, a shower treatment, a dipping treatment, and a liquid filling treatment. The contact time between the coating film and the solvent is not particularly limited, but is, for example, 5 seconds to 15 minutes. The coating film may be heat-treated after the contact step.

(工程3:液晶セルの構築)
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば、(1)液晶配向膜が対向するように間隙(スペーサー)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止する方法、(2)液晶配向膜を形成した一方の基板上の所定の場所にシール剤を塗布し、更に液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げる方法(ODF方式)等が挙げられる。製造した液晶セルに対し更に、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷する処理を行うことにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
(Step 3: Construction of LCD cell)
A liquid crystal cell is manufactured by preparing two substrates on which a liquid crystal alignment film is formed as described above and arranging the liquid crystal between the two substrates arranged opposite to each other. In order to manufacture a liquid crystal cell, for example, (1) two substrates are arranged facing each other through a gap (spacer) so that the liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral portion of the two substrates is used with a sealing agent. A method of sealing the injection holes after laminating, injecting and filling the liquid crystal in the surface of the substrate and the cell gap partitioned by the sealing agent, (2) Sealing at a predetermined place on one of the substrates on which the liquid crystal alignment film is formed. A method in which an agent is applied, liquid crystal is further dropped onto a predetermined number of places on the liquid crystal alignment film surface, the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment film faces each other, and the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate (ODF method). ) Etc. can be mentioned. It is desirable to remove the flow orientation at the time of filling the liquid crystal by further heating the manufactured liquid crystal cell to a temperature at which the used liquid crystal has an isotropic phase and then slowly cooling it to room temperature.

シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。スペーサーとしては、フォトスペーサー、ビーズスペーサー等を用いることができる。 As the sealing agent, for example, an epoxy resin containing a curing agent and aluminum oxide spheres as a spacer can be used. As the spacer, a photo spacer, a bead spacer, or the like can be used.

液晶としては、ポジ型及びネガ型のいずれを用いてもよい。IPS型及びFFS型の液晶素子においてネガ型液晶を用いた場合、電極上部での透過損失を小さくでき、コントラスト向上を図ることができる点で好ましい。また、液晶としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましい。ネマチック液晶としては、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶等を用いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレステリック液晶、カイラル剤、強誘電性液晶などを添加して使用してもよい。 As the liquid crystal display, either a positive type or a negative type may be used. When a negative type liquid crystal is used in the IPS type and FFS type liquid crystal elements, it is preferable in that the transmission loss at the upper part of the electrode can be reduced and the contrast can be improved. Examples of the liquid crystal include a nematic liquid crystal and a smectic liquid crystal, and among them, the nematic liquid crystal is preferable. Examples of the nematic liquid crystal include a shift-based liquid crystal, an azoxy-based liquid crystal, a biphenyl-based liquid crystal, a phenylcyclohexane-based liquid crystal, an ester-based liquid crystal, a terphenyl-based liquid crystal, a biphenylcyclohexane-based liquid crystal, a pyrimidine-based liquid crystal, a dioxane-based liquid crystal, and a bicyclooctane-based liquid crystal. A Cuban liquid crystal or the like can be used. Further, for example, a cholesteric liquid crystal, a chiral agent, a ferroelectric liquid crystal or the like may be added to these liquid crystals for use.

続いて、必要に応じて液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせる。偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板が挙げられる。これにより液晶素子が得られる。 Subsequently, if necessary, a polarizing plate is attached to the outer surface of the liquid crystal cell. Examples of the polarizing plate include a polarizing plate in which a polarizing film called "H film" in which polyvinyl alcohol is stretched and oriented and iodine is absorbed is sandwiched between a cellulose acetate protective film, or a polarizing plate made of the H film itself. As a result, a liquid crystal element can be obtained.

本開示の液晶素子は種々の用途に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム機、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイ等の各種表示装置や、調光フィルム等に用いることができる。また、本開示の液晶配向剤を用いて形成された液晶素子は、位相差フィルム等の光学フィルムに適用することもできる。 The liquid crystal elements of the present disclosure can be effectively applied to various applications, for example, watches, portable game machines, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcoders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, and various types. It can be used for various display devices such as monitors, liquid crystal televisions and information displays, and dimming films. Further, the liquid crystal element formed by using the liquid crystal alignment agent of the present disclosure can also be applied to an optical film such as a retardation film.

以下、実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

以下の例で使用した主な化合物の構造と略号は以下の通りである。
(テトラカルボン酸二無水物)
TA-1;1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
TA-2;(1R,2R,3S,4S)-1,3-ジメチルシクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物
TA-3;2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
TA-4;ピロメリット酸二無水物
TA-5;4,4’-ビフタル酸二無水物

Figure 2022031136000032
The structures and abbreviations of the main compounds used in the following examples are as follows.
(Tetracarboxylic dianhydride)
TA-1; 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride TA-2; (1R, 2R, 3S, 4S) -1,3-dimethylcyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid Acid dianhydride TA-3; 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride TA-4; pyromellitic acid dianhydride TA-5; 4,4'-biphthalic acid dianhydride
Figure 2022031136000032

(ジアミン)
DA-1;N,N-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)アミノ)エチル)スクシンアミド
DA-2;N,N-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)(tert-ブトキシカルボニル)アミノ)エチル)スクシンアミド
DA-3;N,N’-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)アミノ)エチル)ウレア
DA-4;N,N’-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)(tert-ブトキシカルボニル)アミノ)エチル)ウレア
DA-5;N,N-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)アミノ)エチル)ピリジン-2,6-ジアミン
DA-6;N,N-ビス(2-((5-アミノピリジン-2-イル)(tert-ブトキシカルボニル)アミノ)エチル)-N,N-ジ(tert-ブトキシカルボニル)ピリジン-2,6-ジアミン
DA-7;N,N’-ビス(5-アミノピリジン-2-イル)-N,N’-ジ(tert-ブトキシカルボニル)エチレンジアミン
DA-8;N,N-ビス(4-アミノフェネチル)-N,N-ジ(tert-ブトキシカルボニル)アジパミド
DA-9;p-フェニレンジアミン
DA-10;3,5-ジアミノ安息香酸
DA-11;2,2’-ジメチルベンジジン
DA-12;4,4’-ジアミノジフェニルメタン
DA-13;N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-N,N’-ジメチルベンジジン
DA-14;N,N-ビス(5-アミノピリジン-2-イル)スクシンアミド
DA-15;N,N-ビス(5-アミノピリジン-2-イル)-N,N-ジメチルスクシンアミド
(Diamine)
DA-1; N 1 , N 4 -bis (2-((5-aminopyridine-2-yl) amino) ethyl) succinamide DA-2; N 1 , N 4 -bis (2-((5-aminopyridine) amino) ethyl) -2-yl) (tert-butoxycarbonyl) amino) ethyl) succinamide DA-3; N, N'-bis (2-((5-aminopyridine-2-yl) amino) ethyl) urea DA-4; N , N'-bis (2-((5-aminopyridine-2-yl) (tert-butoxycarbonyl) amino) ethyl) urea DA-5; N 2 , N 6 -bis (2-((5-aminopyridine) amino) ethyl) -2-yl) amino) ethyl) pyridine-2,6-diamine DA- 6 ; N2 , N6-bis (2-((5-aminopyridine-2-yl) (tert-butoxycarbonyl) amino) ethyl ) -N 2 , N 6 -di (tert-butoxycarbonyl) pyridine-2,6-diamine DA-7; N, N'-bis (5-aminopyridine-2-yl) -N, N'-di ( tert-butoxycarbonyl) ethylenediamine DA-8; N1, N6-bis ( 4 - aminophenethyl) -N1 , N6 - di (tert-butoxycarbonyl) adipamide DA-9; p-phenylenediamine DA-10; 3,5-Diaminobenzoic acid DA-11; 2,2'-dimethylbenzidine DA-12; 4,4'-diaminodiphenylmethane DA-13; N 4 , N 4' -bis (4-aminophenyl) -N 4 , N 4' -dimethylbenzidine DA-14; N 1 , N 4 -bis (5-aminopyridine-2-yl) succinamide DA-15; N 1 , N 4 -bis (5-aminopyridine-2-yl) -N 1 , N 4 -dimethylsuccinamide

Figure 2022031136000033
Figure 2022031136000033
Figure 2022031136000034
Figure 2022031136000034
Figure 2022031136000035
Figure 2022031136000035

(末端封止剤)
EC-1;N-(tert-ブトキシカルボニル)-エチレンジアミン
EC-2;無水マレイン酸
EC-3;4-アミノ安息香酸

Figure 2022031136000036
(End sealant)
EC-1; N- (tert-butoxycarbonyl) -ethylenediamine EC-2; maleic anhydride EC-3; 4-aminobenzoic acid
Figure 2022031136000036

(添加剤)
AD-1;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
AD-2;3-グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン
AD-3;ジペンタエリスリトール ヘキサアクリレート

Figure 2022031136000037
(Additive)
AD-1; N, N, N', N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane AD-2; 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane AD-3; dipentaerythritol hexaacrylate
Figure 2022031136000037

(溶剤)
NMP;N-メチル-2-ピロリドン
BC;ブチルセロソルブ
THF;テトラヒドロフラン
EDC;1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩
(solvent)
NMP; N-methyl-2-pyrrolidone BC; butyl cellosolve THF; tetrahydrofuran EDC; 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride

<化合物の合成>
[合成例1]
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、エチレンジアミン(100mL)、炭酸ナトリウム(120mmol)を入れた。窒素下で2-クロロ-5-ニトロピリジン(120mmol)のTHF溶液を滴下し、50℃で6時間撹拌した。反応終了後、減圧濃縮し、濃縮残渣にNMPを加えて溶解させた。得られた溶液をろ過して不溶の塩を除去することにより、N-(5-ニトロピリジン-2-イル)エチレンジアミンのNMP溶液を得た。

Figure 2022031136000038
<Compound synthesis>
[Synthesis Example 1]
Ethylenediamine (100 mL) and sodium carbonate (120 mmol) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube. A THF solution of 2-chloro-5-nitropyridine (120 mmol) was added dropwise under nitrogen, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the mixture was concentrated under reduced pressure, and NMP was added to the concentrated residue to dissolve it. The obtained solution was filtered to remove insoluble salts to obtain an NMP solution of N- (5-nitropyridin-2-yl) ethylenediamine.
Figure 2022031136000038

窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、こはく酸(10mmol)、EDC(22mmol)、NMP(20mL)を入れて30分間撹拌し、N-(5-ニトロピリジン-2-イル)エチレンジアミン(22mmol)のNMP溶液を加えた後、室温で4時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を水に注いで生成物を沈殿させた。沈殿をろ過し、水により洗浄することにより、ジニトロ体(N,N-ビス(2-((5-ニトロピリジン-2-イル)アミノ)エチル)スクシンアミド)を得た(収率83%)。
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、上記ジニトロ体(5.0mmol)、二炭酸ジ-tert-ブチル(11mmol)、NMP(10mL)を入れ、室温で8時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルを加え、水により分液洗浄した。有機相を減圧濃縮することにより、Boc保護ジニトロ体(N,N-ビス(2-((5-ニトロピリジン-2-イル)(tert-ブトキシカルボニル)アミノ)エチル)スクシンアミド)を得た(収率57%)。
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、上記Boc保護ジニトロ体(2.0mmol)、Pd/C(0.1g)、ヒドラジン一水和物(20mmol)、エタノール(10mL)を入れ、室温で4時間撹拌した。反応終了後、反応溶液をセライトろ過して、酢酸エチルを加え、水により分液洗浄した。有機相を減圧濃縮することにより、上記式(DA-2)で表されるジアミンを得た(収率28%)。

Figure 2022031136000039
In a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, succinic acid (10 mmol), EDC (22 mmol), and NMP (20 mL) were placed and stirred for 30 minutes, and N- (5-nitropyridin-2-yl) ethylenediamine (22 mmol) was added. ) Was added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into water to precipitate the product. The precipitate was filtered and washed with water to give a dinitro compound (N1, N4-bis ( 2 -((5-nitropyridin- 2 -yl) amino) ethyl) succinamide) (yield 83%). ).
The above dinitro compound (5.0 mmol), di-tert-butyl dicarbonate (11 mmol), and NMP (10 mL) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, and the mixture was stirred at room temperature for 8 hours. After completion of the reaction, ethyl acetate was added, and the mixture was washed separately with water. The organic phase was concentrated under reduced pressure to give a Boc-protected dinitro compound (N1, N4-bis ( 2 -((5-nitropyridin- 2 -yl) (tert-butoxycarbonyl) amino) ethyl) succinamide). (Yield 57%).
The Boc-protected dinitro compound (2.0 mmol), Pd / C (0.1 g), hydrazine monohydrate (20 mmol), and ethanol (10 mL) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube at room temperature. The mixture was stirred for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered through Celite, ethyl acetate was added, and the mixture was washed separately with water. The organic phase was concentrated under reduced pressure to obtain a diamine represented by the above formula (DA-2) (yield 28%).
Figure 2022031136000039

[合成例2]
上記式(DA-1)で表されるジアミンを以下の合成スキームに従い合成した。

Figure 2022031136000040
[Synthesis Example 2]
The diamine represented by the above formula (DA-1) was synthesized according to the following synthesis scheme.
Figure 2022031136000040

[合成例3]
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、N-(5-ニトロピリジン-2-イル)エチレンジアミン(30mmol)のNMP溶液、炭酸ビス(4-ニトロフェニル)(10mmol)を入れ、室温で4時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を1晩静置することにより生成物が沈殿した。沈殿をろ過し、水により洗浄することにより、ジニトロ体(N,N’-ビス(2-((5-ニトロピリジン-2-イル)アミノ)エチル)ウレア)を得た(収率78%)。
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、上記ジニトロ体(4.4mmol)、二炭酸ジ-tert-ブチル(9.7mmol)、DMAP(0.44mmol)、NMP(10mL)を入れ、室温で6時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルを加え、水により分液洗浄した。有機相を減圧濃縮することにより、Boc保護ジニトロ体(N,N’-ビス(2-((5-ニトロピリジン-2-イル)(tert-ブトキシカルボニル)アミノ)エチル)ウレア)を得た(収率86%)。
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、上記Boc保護ジニトロ体(2.0mmol)、Pd/C(0.1g)、ヒドラジン一水和物(20mmol)、エタノール(10mL)を入れ、室温で4時間撹拌した。反応終了後、反応溶液をセライトろ過して、酢酸エチルを加え、水により分液洗浄した。有機相を減圧濃縮することにより、上記式(DA-4)で表されるジアミンを得た(収率23%)。

Figure 2022031136000041
[Synthesis Example 3]
A NMP solution of N- (5-nitropyridin-2-yl) ethylenediamine (30 mmol) and bis carbonate (4-nitrophenyl) (10 mmol) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, and the mixture was placed at room temperature for 4 hours. Stirred. After completion of the reaction, the reaction solution was allowed to stand overnight to precipitate the product. The precipitate was filtered and washed with water to give a dinitro compound (N, N'-bis (2-((5-nitropyridin-2-yl) amino) ethyl) urea) (yield 78%). ..
The above dinitro compound (4.4 mmol), di-tert-butyl dicarbonate (9.7 mmol), DMAP (0.44 mmol), and NMP (10 mL) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube at room temperature. The mixture was stirred for 6 hours. After completion of the reaction, ethyl acetate was added, and the mixture was washed separately with water. The organic phase was concentrated under reduced pressure to give a Boc-protected dinitro compound (N, N'-bis (2-((5-nitropyridin-2-yl) (tert-butoxycarbonyl) amino) ethyl) urea) ( Yield 86%).
The Boc-protected dinitro compound (2.0 mmol), Pd / C (0.1 g), hydrazine monohydrate (20 mmol), and ethanol (10 mL) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube at room temperature. The mixture was stirred for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered through Celite, ethyl acetate was added, and the mixture was washed separately with water. The organic phase was concentrated under reduced pressure to obtain a diamine represented by the above formula (DA-4) (yield 23%).
Figure 2022031136000041

[合成例4]
上記式(DA-3)で表されるジアミンを以下の合成スキームに従い合成した。

Figure 2022031136000042
[Synthesis Example 4]
The diamine represented by the above formula (DA-3) was synthesized according to the following synthesis scheme.
Figure 2022031136000042

[合成例5]
上記式(DA-6)で表されるジアミンを以下の合成スキームに従い合成した。

Figure 2022031136000043
[Synthesis Example 5]
The diamine represented by the above formula (DA-6) was synthesized according to the following synthesis scheme.
Figure 2022031136000043

[合成例6]
上記式(DA-5)で表されるジアミンを以下の合成スキームに従い合成した。

Figure 2022031136000044
[Synthesis Example 6]
The diamine represented by the above formula (DA-5) was synthesized according to the following synthesis scheme.
Figure 2022031136000044

[合成例7]
上記式(DA-14)で表されるジアミンを以下の合成スキームに従い合成した。

Figure 2022031136000045
[Synthesis Example 7]
The diamine represented by the above formula (DA-14) was synthesized according to the following synthesis scheme.
Figure 2022031136000045

[合成例8]
上記式(DA-15)で表されるジアミンを以下の合成スキームに従い合成した。

Figure 2022031136000046
[Synthesis Example 8]
The diamine represented by the above formula (DA-15) was synthesized according to the following synthesis scheme.
Figure 2022031136000046

<重合体の合成>
[合成例9]
ジアミン((DA-1)50モル部及び(DA-11)50モル部)、末端封止剤((EC-1)10モル部)をNMPに溶解し、ジアミン合計量に対して0.95モル当量のテトラカルボン酸二無水物(合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量100モル部に対して(TA-2)100モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、ポリアミック酸の溶液を得た。得られた溶液に、脱水剤として、ポリアミック酸のカルボキシル基に対して0.75モル当量の1-メチルピペリジン及び無水酢酸を加え、60℃で3時間加熱撹拌した。得られた溶液に対して、減圧濃縮とNMPによる希釈を繰り返して、下記式(PI-1)で表される部分構造を有するポリイミド(PI-1)の10質量%溶液を得た。ポリイミド(PI-1)のH-NMRスペクトル(DMSO-d,400MHz)を測定し、芳香族プロトン(δ6.4~9.0ppm)、主鎖アミドプロトン(δ9.8~10.3ppm)の積分比よりイミド化率を計算したところ、イミド化率は76%であった。

Figure 2022031136000047
<Synthesis of polymer>
[Synthesis Example 9]
Diamine (50 mol parts of (DA-1) and 50 mol parts of (DA-11)) and a terminal encapsulant (10 mol parts of (EC-1)) were dissolved in NMP and 0.95 with respect to the total amount of diamine. A molar equivalent of tetracarboxylic acid dianhydride (100 mol parts of (TA-2) to 100 mol parts of the total amount of tetracarboxylic acid dianhydride used in the synthesis) was added, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours to carry out a polyamic reaction. A solution of acid was obtained. To the obtained solution, 0.75 molar equivalents of 1-methylpiperidine and acetic anhydride were added as a dehydrating agent to the carboxyl group of the polyamic acid, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 3 hours. The obtained solution was repeatedly concentrated under reduced pressure and diluted with NMP to obtain a 10% by mass solution of polyimide (PI-1) having a partial structure represented by the following formula (PI-1). 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6 , 400 MHz) of polyimide (PI-1) was measured, and aromatic protons (δ6.4 to 9.0 ppm) and main chain amide protons (δ9.8 to 10.3 ppm) were measured. When the imidization rate was calculated from the integral ratio of, the imidization rate was 76%.
Figure 2022031136000047

[合成例10~16]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例9と同様にしてポリイミド(PI-2~PI-8)をそれぞれ得た。なお、表1中の数値は、テトラカルボン酸二無水物については、合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量(100モル%)に対する各化合物の使用割合(モル%)を示し、ジアミンについては、合成に使用したジアミンの合計量(100モル%)に対する各化合物の使用割合(モル%)を示す。脱水剤については、ポリアミック酸のカルボキシル基量(100モル%)に対する使用割合(モル%)を示す。
[Synthesis Examples 10 to 16]
Polyimides (PI-2 to PI-8) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 9, except that the types and molar ratios of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine were changed as shown in Table 1 below. The numerical values in Table 1 indicate the ratio (mol%) of each compound to the total amount (100 mol%) of the tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis for the tetracarboxylic dianhydride. The ratio (mol%) of each compound to the total amount (100 mol%) of the diamine used for the synthesis is shown. For the dehydrating agent, the ratio (mol%) of the polyamic acid to be used with respect to the amount of carboxyl groups (100 mol%) is shown.

[合成例17]
ジアミン((DA-4)50モル部及び(DA-9)50モル部)をNMPに溶解し、ジアミン合計量に対して0.95モル当量のテトラカルボン酸二無水物(合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量100モル部に対して(TA-2)75モル部及び(TA-1)25モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、ポリアミック酸の溶液を得た。得られた溶液に、ポリアミック酸のカルボキシル基に対して0.50モル当量の1-メチルピペリジン及び無水酢酸を加え、60℃で3時間加熱撹拌した。得られた溶液に対して、減圧濃縮とNMPによる希釈を繰り返して、下記式(PI-9)で表される部分構造を有するポリイミド(PI-9)の10質量%溶液を得た。ポリイミド(PI-9)のH-NMRスペクトル(DMSO-d,400MHz)を測定し、芳香族プロトン(δ6.4~9.0ppm)、主鎖アミドプロトン(δ9.8~10.3ppm)、アセチル末端アミドプロトン(δ9.6~9.8ppm)の積分比よりイミド化率を計算したところ、イミド化率は52%であった。

Figure 2022031136000048
[Synthesis Example 17]
Diamine (50 mol parts (DA-4) and 50 mol parts (DA-9)) was dissolved in NMP and 0.95 mol equivalents of tetracarboxylic acid dianhydride (tetra used for synthesis) with respect to the total amount of diamine. 75 mol parts (TA-2) and 25 mol parts (TA-1) were added to 100 mol parts of the total amount of carboxylic acid dianhydride, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours to obtain a polyamic acid solution. .. To the obtained solution, 0.50 molar equivalents of 1-methylpiperidine and acetic anhydride were added to the carboxyl group of the polyamic acid, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 3 hours. The obtained solution was repeatedly concentrated under reduced pressure and diluted with NMP to obtain a 10% by mass solution of polyimide (PI-9) having a partial structure represented by the following formula (PI-9). 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6,400 MHz) of polyimide (PI-9) was measured, and aromatic protons (δ6.4 to 9.0 ppm) and main chain amide protons (δ9.8 to 10.3 ppm) were measured. When the imidization rate was calculated from the integral ratio of the acetyl terminal amide proton (δ9.6 to 9.8 ppm), the imidization rate was 52%.
Figure 2022031136000048

[合成例18]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例17と同様にしてポリイミド(PI-10)を得た。
[Synthesis Example 18]
Polyimide (PI-10) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 17, except that the types and molar ratios of tetracarboxylic dianhydride and diamine were changed as shown in Table 1 below.

[合成例19]
ジアミン((DA-2)50モル部及び(DA-11)50モル部)をNMPに溶解し、ジアミン合計量に対して0.95モル当量のテトラカルボン酸二無水物(合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量100モル部に対して(TA-2)100モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、下記式(PI-11)で表される部分構造を有するポリアミック酸(PI-11)の15質量%溶液を得た。

Figure 2022031136000049
[Synthesis Example 19]
Diamine (50 mol parts (DA-2) and 50 mol parts (DA-11)) was dissolved in NMP and 0.95 mol equivalents of tetracarboxylic acid dianhydride (tetra used for synthesis) with respect to the total amount of diamine. (TA-2) 100 mol parts) is added to 100 mol parts of the total amount of carboxylic acid dianhydride, and the reaction is carried out at room temperature for 6 hours. A 15% by weight solution of acid (PI-11) was obtained.
Figure 2022031136000049

[合成例20]
窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、テトラカルボン酸二無水物(TA-2)(40mmol)、NMP(40mL)を入れて100℃で30分間撹拌し、ジアミン(DA-11)(20mmol)のNMP溶液を滴下した後、100℃で1時間撹拌した。さらに、無水酢酸(60mmol)、N-メチルピペリジン(10mmol)を加えて、100℃で1時間撹拌した。反応終了後、反応溶液をろ過し、水に注いで生成物を沈殿させた。沈殿をろ過し、沸騰水中で撹拌洗浄し、60℃で真空乾燥した。得られた固体を過剰の無水酢酸/酢酸中で無水化することにより、下記式(PI-12-1)で表される中間体(PI-12-1)を得た。
続いて、中間体(PI-12-1)をNMPに溶解し、中間体に対して1.0モル当量のジアミン(合成に使用したジアミンの合計量100モル部に対して(DA-2)50モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、下記式(PI-12)で表される部分構造を有するポリイミド(PI-12)の10質量%溶液を得た。

Figure 2022031136000050
[Synthesis Example 20]
Tetracarboxylic dianhydride (TA-2) (40 mmol) and NMP (40 mL) were placed in a three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and stirred at 100 ° C. for 30 minutes to diamine (DA-11) (20 mmol). ) Was added dropwise, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 1 hour. Further, acetic anhydride (60 mmol) and N-methylpiperidine (10 mmol) were added, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered and poured into water to precipitate the product. The precipitate was filtered, stirred and washed in boiling water and vacuum dried at 60 ° C. The obtained solid was anhydrous in excess acetic anhydride / acetic acid to obtain an intermediate (PI-12-1) represented by the following formula (PI-12-1).
Subsequently, the intermediate (PI-12-1) was dissolved in NMP, and 1.0 mol equivalent of diamine was added to the intermediate (100 mol parts of the total amount of diamine used in the synthesis (DA-2). 50 mol parts) was added, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours to obtain a 10% by mass solution of polyimide (PI-12) having a partial structure represented by the following formula (PI-12).
Figure 2022031136000050

[合成例21]
ジアミン((DA-2)75モル部及び(DA-11)25モル部)をNMPに溶解し、ジアミン合計量に対して0.95モル当量のテトラカルボン酸二無水物(合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量100モル部に対して(TA-1)75モル部及び(TA-3)25モル部)を加え、室温で6時間反応を行った。さらに末端封止剤((EC-2)10モル部)を加えて室温で3時間反応を行い、下記式(PI-13)で表される部分構造を有するポリアミック酸(PI-13)の15質量%溶液を得た。

Figure 2022031136000051
[Synthesis Example 21]
Diamine (75 mol parts (DA-2) and 25 mol parts (DA-11)) was dissolved in NMP and 0.95 mol equivalents of tetracarboxylic acid dianhydride (tetra used for synthesis) with respect to the total amount of diamine. 75 mol parts (TA-1) and 25 mol parts (TA-3) were added to 100 mol parts of the total amount of carboxylic acid dianhydride, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours. Further, an end-capping agent (10 mol parts of (EC-2)) was added and the reaction was carried out at room temperature for 3 hours, and 15 of the polyamic acid (PI-13) having a partial structure represented by the following formula (PI-13). A mass% solution was obtained.
Figure 2022031136000051

[合成例22~25]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例21と同様にしてポリアミック酸(PI-14~PI-17)をそれぞれ得た。
[合成例26]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例17と同様にしてポリイミド(PI-18)を得た。
[Synthesis Examples 22 to 25]
Polyamic acids (PI-14 to PI-17) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 21 except that the types and molar ratios of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine were changed as shown in Table 1 below.
[Synthesis Example 26]
Polyimide (PI-18) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 17, except that the types and molar ratios of tetracarboxylic dianhydride and diamine were changed as shown in Table 1 below.

[合成例27]
ジアミン((DA-2)50モル部及び(DA-8)50モル部)をNMPに溶解し、ジアミン合計量に対して0.95モル当量のテトラカルボン酸二無水物(合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量100モル部に対して(TA-4)50モル部及び(TA-3)50モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、ポリアミック酸(PI-19)の15質量%溶液を得た。
[Synthesis Example 27]
Diamine (50 mol parts (DA-2) and 50 mol parts (DA-8)) was dissolved in NMP and 0.95 mol equivalents of tetracarboxylic acid dianhydride (tetra used for synthesis) with respect to the total amount of diamine. (TA-4) 50 mol parts and (TA-3) 50 mol parts) were added to 100 mol parts of the total amount of carboxylic acid dianhydride, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours to carry out polyamic acid (PI-19). A 15% by mass solution of the above was obtained.

[合成例28~30]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例27と同様にしてポリアミック酸(PI-20~PI-22)をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 28 to 30]
Polyamic acids (PI-20 to PI-22) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 27, except that the types and molar ratios of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine were changed as shown in Table 1 below.

[合成例31]
ジアミン((DA-10)75モル部及び(DA-12)25モル部)、末端封止剤((EC-3)10モル部)をNMPに溶解し、ジアミン合計量に対して0.95モル当量のテトラカルボン酸二無水物(合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計量100モル部に対して(TA-3)75モル部及び(TA-1)25モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、ポリアミック酸(PI-23)の15質量%溶液を得た。
[Synthesis Example 31]
Diamine (75 mol parts of (DA-10) and 25 mol parts of (DA-12)) and terminal encapsulant (10 mol parts of (EC-3)) were dissolved in NMP and 0.95 with respect to the total amount of diamine. To a molar equivalent of tetracarboxylic acid dianhydride (75 mol parts of (TA-3) and 25 mol parts of (TA-1) to 100 mol parts of the total amount of tetracarboxylic acid dianhydride used in the synthesis) was added. The reaction was carried out at room temperature for 6 hours to obtain a 15% by mass solution of polyamic acid (PI-23).

[合成例32~34]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例31と同様にしてポリアミック酸(PI-24~PI-26)をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 32 to 34]
Polyamic acids (PI-24 to PI-26) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 31 except that the types and molar ratios of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine were changed as shown in Table 1 below.

[合成例35、36]
テトラカルボン酸二無水物とジアミンの種類及びモル比、及び脱水剤のモル比をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は合成例17と同様にしてポリイミド(PI-27、PI-28)をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 35 and 36]
Polyimide (PI-27, PI-28) are the same as in Synthesis Example 17, except that the types and molar ratios of tetracarboxylic dianhydride and diamine, and the molar ratio of dehydrating agent are changed as shown in Table 1 below. ) Was obtained respectively.

Figure 2022031136000052
Figure 2022031136000052

<液晶配向剤の調製及び評価>
[実施例1:光配向FFS型液晶表示素子]
(1)液晶配向剤の調製
重合体(固形分換算:(PI-1)100質量部)をNMP及びブチルセロソルブ(BC)により希釈することにより、固形分濃度が4.0質量%、溶剤組成比がNMP:BC=70:30(質量比)となる溶液を得た。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(R-1)を調製した。
<Preparation and evaluation of liquid crystal alignment agent>
[Example 1: Optical alignment FFS type liquid crystal display element]
(1) Preparation of liquid crystal aligning agent By diluting the polymer (solid content equivalent: (PI-1) 100 parts by mass) with NMP and butyl cellosolve (BC), the solid content concentration is 4.0% by mass and the solvent composition ratio. Obtained a solution having NMP: BC = 70: 30 (mass ratio). A liquid crystal alignment agent (R-1) was prepared by filtering this solution with a filter having a pore size of 0.2 μm.

(2)溶解性の評価
上記(1)において重合体の溶解性の評価を併せて行った。重合体を希釈でき、その溶液をフィルターで濾過したときに十分量の濾液を回収できる場合を「良好」とし、重合体を希釈した際に懸濁又は凝集等が発生し、その溶液をフィルターで濾過したときに十分量の濾液を回収できない場合を「不良」とした。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(2) Evaluation of Solubility In the above (1), the solubility of the polymer was also evaluated. "Good" is when the polymer can be diluted and a sufficient amount of filtrate can be recovered when the solution is filtered through a filter. When the polymer is diluted, suspension or aggregation occurs, and the solution is filtered. The case where a sufficient amount of the filtrate could not be recovered when filtered was regarded as "defective". As a result, it was evaluated as "good" in this example.

(3)光配向法による液晶配向膜の形成
平板電極、絶縁層及び櫛歯状電極がこの順で片面に積層されたガラス基板と、電極が設けられていない対向ガラス基板とのそれぞれの面上に、上記(1)で調製した液晶配向剤(R-1)を、スピンナーを用いて塗布し、80℃のホットプレートで1分間乾燥した後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間乾燥を行い、平均膜厚0.1μmの塗膜を形成した。この塗膜表面に、Hg-Xeランプを用いて、直線偏光された254nmの輝線を含む紫外線300mJ/cmを基板法線方向から照射して光配向処理を行った。上記光配向処理が施された塗膜を、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分加熱して熱処理を行い、液晶配向膜を形成した。
(3) Formation of liquid crystal alignment film by photoalignment method On each surface of a glass substrate in which a flat plate electrode, an insulating layer and a comb-shaped electrode are laminated on one side in this order, and a facing glass substrate on which no electrode is provided. The liquid crystal alignment agent (R-1) prepared in (1) above was applied using a spinner, dried on a hot plate at 80 ° C. for 1 minute, and then the inside of the refrigerator was replaced with nitrogen in a 230 ° C. oven at 30 ° C. Drying was carried out for a minute to form a coating film having an average thickness of 0.1 μm. The surface of this coating film was subjected to photoalignment treatment by irradiating the surface of the coating film with ultraviolet rays of 300 mJ / cm 2 containing a linearly polarized 254 nm emission line from the normal direction of the substrate using an Hg-Xe lamp. The coating film subjected to the photo-alignment treatment was heated in an oven at 230 ° C. in which the inside of the refrigerator was replaced with nitrogen for 30 minutes to perform heat treatment to form a liquid crystal alignment film.

(4)液晶表示素子の製造
上記(3)で作製した液晶配向膜を有する一対の基板について、液晶配向膜を形成した面の縁に液晶注入口を残して直径3.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をディスペンサー塗布した後、基板を重ね合わせて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、一対の基板間に液晶注入口よりネガ型ネマチック液晶(Merck社製、MJ20195NCMP)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、120℃で加熱してから室温まで徐冷した。
(4) Manufacture of liquid crystal display element With respect to the pair of substrates having the liquid crystal alignment film produced in (3) above, aluminum oxide spheres having a diameter of 3.5 μm are contained, leaving a liquid crystal injection port on the edge of the surface on which the liquid crystal alignment film is formed. After applying the epoxy resin adhesive to the dispenser, the substrates were overlapped and pressure-bonded, and the adhesive was heat-cured at 150 ° C. for 1 hour. Next, a negative nematic liquid crystal (MJ2015NCMP manufactured by Merck) was filled between the pair of substrates from the liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an epoxy adhesive. Further, in order to remove the flow orientation at the time of liquid crystal injection, the mixture was heated at 120 ° C. and then slowly cooled to room temperature.

(5)液晶配向性(AC残像特性)の評価
上記(4)で製造した液晶表示素子について、複屈折計(AXOMETRICS社製、AXOSTEP高精度ミュラー行列イメージングポラリメータ)により、交流電圧12Vで7日間駆動させた前後での液晶方位角の変化を測定した。液晶方位角の変化が、1度未満を「良好」とし、1度以上を「不良」とした。液晶方位角の変化が小さいほど、液晶表示素子を長時間駆動した場合にもAC残像が生じにくく、液晶配向性が良好であるといえる。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(6)電圧保持率(長期信頼性)の評価
ガラス基板をECB(Electrically Controlled Birefringence)に変更した以外は上記(3)及び(4)と同様にしてECB型液晶表示素子を製造した。この液晶表示素子について、バックライト上に7日間静置した後、70℃のオーブンで加熱した状態で、電圧保持率測定装置(東陽テクニカ社製、VHR-1)により電圧保持率を測定した。1秒周期で1Vの電圧を60マイクロ秒印加し、印加解除から1秒後の電圧保持率が90%以上を「良好」とし、90%未満を「不良」とした。電圧保持率の測定値が高いほど、液晶表示素子の信頼性が高いといえる。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(5) Evaluation of liquid crystal orientation (AC afterimage characteristics) For the liquid crystal display element manufactured in (4) above, a birefringence meter (AXOSTEP high-precision Muller matrix imaging polarimeter manufactured by AXOMETRICS) was used for 7 days at an AC voltage of 12 V. The change in the liquid crystal azimuth before and after driving was measured. A change in the liquid crystal azimuth of less than 1 degree was regarded as "good", and a change of 1 degree or more was regarded as "poor". It can be said that the smaller the change in the liquid crystal azimuth, the less likely the AC afterimage occurs even when the liquid crystal display element is driven for a long time, and the better the liquid crystal orientation. As a result, it was evaluated as "good" in this example.
(6) Evaluation of Voltage Retention Rate (Long-term Reliability) An ECB type liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in (3) and (4) above except that the glass substrate was changed to ECB (Electrically Controlled Birefringence). The liquid crystal display element was allowed to stand on a backlight for 7 days and then heated in an oven at 70 ° C., and the voltage retention was measured by a voltage retention measuring device (VHR-1 manufactured by Toyo Corporation). A voltage of 1 V was applied for 60 microseconds in a cycle of 1 second, and a voltage holding ratio of 90% or more 1 second after the application was released was regarded as "good", and less than 90% was regarded as "bad". It can be said that the higher the measured value of the voltage holding ratio, the higher the reliability of the liquid crystal display element. As a result, it was evaluated as "good" in this example.

[実施例2~13、比較例1~3]
上記実施例1において、液晶配向剤に含有させる重合体及び添加剤を下記表2に示す通りに変更した以外は実施例1と同様にして、液晶配向剤を調製して光配向法により液晶配向膜を形成するとともに、液晶表示素子を製造して各種評価を行った。評価結果を下記表2に示した。
[Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 3]
In Example 1, the liquid crystal alignment agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polymer and the additive contained in the liquid crystal alignment agent were changed as shown in Table 2 below, and the liquid crystal alignment was performed by the photoalignment method. Along with forming a film, a liquid crystal display element was manufactured and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 2 below.

Figure 2022031136000053
Figure 2022031136000053

表2に示すように、重合体(P)を含む実施例1~13の液晶配向剤は、重合体の溶解性が良好であり、光配向法により液晶配向膜を形成してFFS型液晶表示素子を製造した際に、液晶配向性(AC残像特性)及び電圧保持率(長期信頼性)が共に「良好」であった。これに対して、重合体(P)を含まない比較例1~3の液晶配向剤は、重合体の溶解性、液晶配向性及び電圧保持率のうち少なくともいずれかが実施例よりも劣っていた。 As shown in Table 2, the liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 13 containing the polymer (P) have good solubility of the polymer, and a liquid crystal alignment film is formed by a photoalignment method to display an FFS type liquid crystal display. When the device was manufactured, both the liquid crystal orientation (AC afterimage characteristic) and the voltage retention rate (long-term reliability) were "good". On the other hand, the liquid crystal alignment agents of Comparative Examples 1 to 3 containing no polymer (P) were inferior to the examples in at least one of the solubility, the liquid crystal orientation, and the voltage retention rate of the polymer. ..

ここで、実施例1~13、比較例1~3の結果について考察すると、重合体の溶解性に関しては、実施例1~13はいずれも「良好」であり、比較例1は「不良」であった。分子間で強く相互作用する水素結合性基を有する重合体は溶媒への溶解性が低いことが課題として挙げられるが、重合体(P)は、特定のスペーサー構造(-Y-R-Y-)及びこのスペーサー構造に結合する含窒素芳香族環を有しているため、重合体の溶解性が良好であったと推測される。 Here, considering the results of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3, all of Examples 1 to 13 are "good" and Comparative Example 1 is "poor" in terms of the solubility of the polymer. there were. A polymer having a hydrogen-bonding group that strongly interacts between molecules has a problem of low solubility in a solvent, but the polymer (P) has a specific spacer structure ( -Y1 - R3-". Since it has Y 2- ) and a nitrogen-containing aromatic ring bonded to this spacer structure, it is presumed that the solubility of the polymer was good.

具体的には、熱脱離性基(嵩高い置換基は重合体の溶解性を改善できるが、膜表面に存在すると液晶配向を乱すため、熱で脱離することが望ましい)を有する例では、水素結合性基を有する場合にも重合体の溶解性が良好であった。例えば、実施例3では、重合体(P)がウレア結合を有するとともに保護基としてBoc基を2個有しており、重合体の溶解性が改善されたと推測される。なお、溶解性が改善された他の要因として、アミノ基が保護されることにより重合体の塩基性が低下し、残存するポリアミック酸部位との相互作用が抑制されることによる影響も考えられる。
一方、比較例1では、重合体がウレア結合を有しているが、熱脱離性基を有していないため、重合体の溶解性(特に、貧溶媒であるBCへの溶解性)が不良であったと推測される。
Specifically, in the case of an example having a thermally desorbable group (a bulky substituent can improve the solubility of the polymer, but if it is present on the surface of the film, it disturbs the liquid crystal orientation, so it is desirable to desorb by heat). The solubility of the polymer was good even when it had a hydrogen-binding group. For example, in Example 3, the polymer (P) has a urea bond and two Boc groups as protecting groups, and it is presumed that the solubility of the polymer is improved. As another factor for improving the solubility, it is considered that the protection of the amino group reduces the basicity of the polymer and suppresses the interaction with the remaining polyamic acid moiety.
On the other hand, in Comparative Example 1, although the polymer has a urea bond, it does not have a thermal desorption group, so that the solubility of the polymer (particularly, the solubility in BC which is a poor solvent) is high. It is presumed that it was defective.

液晶配向性に関しては、実施例1~13はいずれも「良好」であり、比較例3は「不良」であった。これは、実施例1~13では、Y、Yが結合した芳香族環がイミド基に連結しているため、ジアミン部分構造からシクロブタン環への光誘起電子移動(電子移動増感反応)により、シクロブタン環のレトロ[2+2]反応による光分解が促進されたものと推測される。さらに、実施例1~13では、重合体(P)が2価の飽和脂肪族炭化水素基を有しており、分子鎖の柔軟性が高く、露光後の熱処理工程において、分子運動による分子鎖の自己組織的な配向が誘起され、異方性が増大したと推測される。それらの結果として実施例1~13では、少ない露光量で分子配向の異方性が効率よく発現し、液晶配向性が良好であったと推察される。一方、比較例3では、光分解反応が十分に起こっていなかったため、液晶配向性が不良であったと推測される。 Regarding the liquid crystal orientation, all of Examples 1 to 13 were "good", and Comparative Example 3 was "poor". This is because in Examples 1 to 13, the aromatic ring to which Y 1 and Y 2 are bonded is linked to the imide group, so that the photoinduced electron transfer from the diamine partial structure to the cyclobutane ring (electron transfer sensitization reaction) It is presumed that the photolysis by the retro [2 + 2] reaction of the cyclobutane ring was promoted. Further, in Examples 1 to 13, the polymer (P) has a divalent saturated aliphatic hydrocarbon group, the molecular chain has high flexibility, and the molecular chain due to molecular motion is generated in the heat treatment step after exposure. It is speculated that the self-organizing orientation of the is induced and the anisotropy is increased. As a result, it is presumed that in Examples 1 to 13, the anisotropy of the molecular orientation was efficiently exhibited with a small exposure amount, and the liquid crystal orientation was good. On the other hand, in Comparative Example 3, it is presumed that the liquid crystal orientation was poor because the photodecomposition reaction did not occur sufficiently.

電圧保持率に関しては、実施例1~13はいずれも「良好」であり、比較例2及び3は「不良」であった。実施例1~13では、重合体(P)は水素結合性基(アミド結合、ウレア結合又は2,6-ジアミノピリジン骨格)を有しているため、分子間で多点水素結合が形成されることで、液晶表示素子の使用温度領域での分子運動性が抑制され、液晶配向膜の誘電分極が抑制されるとともに、液晶配向膜に捕捉された不純物の移動や拡散が抑制され、電圧保持率が向上したと推測される。さらに、重合体(P)は塩基性基(2-アミノピリジン骨格)を有しているため、液晶中に存在する不純物(ネガ型ネマチック液晶由来の不純物及び熱/光分解物、液晶シール剤から液晶への溶出物等)のうち、酸性成分(ギ酸等)を効率よく捕捉することができ、電圧保持率が向上したと推測される。また更に、重合体(P)が塩基性基を有することで、重合体(P)や他の重合体、添加剤等に含まれる酸性基(カルボキシル基等)と分子間で相互作用することにより物理架橋を形成でき、電圧保持率がより向上したと推察される。 Regarding the voltage holding ratio, all of Examples 1 to 13 were "good", and Comparative Examples 2 and 3 were "poor". In Examples 1 to 13, since the polymer (P) has a hydrogen-bonding group (amide bond, urea bond or 2,6-diaminopyridine skeleton), a multipoint hydrogen bond is formed between the molecules. As a result, the molecular motility of the liquid crystal display element in the operating temperature range is suppressed, the dielectric polarization of the liquid crystal alignment film is suppressed, and the movement and diffusion of impurities trapped in the liquid crystal alignment film are suppressed, and the voltage retention rate is suppressed. Is presumed to have improved. Furthermore, since the polymer (P) has a basic group (2-aminopyridine skeleton), it is derived from impurities (impurities derived from negative nematic liquid crystals, thermal / photodegradants, and liquid crystal sealants) present in the liquid crystal. It is presumed that the acidic components (formic acid, etc.) among the eluates to the liquid crystal display could be efficiently captured, and the voltage retention rate was improved. Furthermore, since the polymer (P) has a basic group, it interacts with the acidic group (carboxyl group, etc.) contained in the polymer (P), other polymers, additives, etc. between the molecules. It is presumed that physical cross-linking could be formed and the voltage retention rate was further improved.

なお、長期間の駆動後においても電圧保持率が良好であると、液晶表示素子を長期間使用した際に発生する液晶中不純物に由来する種々の表示欠陥(例えば線残像;白黒の市松パターン表示をした後に全面をグレイスケール表示に切り替えた際に観察されるパターン境界に発生する線状の残像現象)を抑制でき、長期信頼性に優れた液晶表示素子を得ることができる傾向にある。 If the voltage retention rate is good even after long-term driving, various display defects (for example, line afterimage; black-and-white checkered pattern display) caused by impurities in the liquid crystal display generated when the liquid crystal display element is used for a long period of time are displayed. It is possible to suppress the linear afterimage phenomenon that occurs at the pattern boundary observed when the entire surface is switched to grayscale display after the above, and there is a tendency to obtain a liquid crystal display element having excellent long-term reliability.

実施例12及び13の重合体(P)は、モノマー組成は同一であるが重合シーケンスが異なる。実施例12の重合体(P)は重合シーケンスが制御されていないランダム共重合体(PI-11)であるのに対し、実施例13の重合体(P)は重合シーケンスが制御された交互共重合体(PI-12)であり、ジアミン(DA-2)及び(DA-11)由来の繰り返し単位がそれぞれ交互に連結された構造を有している。液晶配向性に関しては、実施例12及び13のいずれも「良好」であったが、実施例13は液晶方位角の変化が実施例12よりも小さく、液晶配向性がより良好であることが分かった。 The polymers (P) of Examples 12 and 13 have the same monomer composition but different polymerization sequences. The polymer (P) of Example 12 is a random copolymer (PI-11) whose polymerization sequence is not controlled, whereas the polymer (P) of Example 13 is an alternating copolymer whose polymerization sequence is controlled. It is a polymer (PI-12) and has a structure in which repeating units derived from diamine (DA-2) and (DA-11) are alternately linked. Regarding the liquid crystal orientation, both Examples 12 and 13 were "good", but it was found that the change in the liquid crystal azimuth of Example 13 was smaller than that of Example 12 and the liquid crystal orientation was better. rice field.

これは、交互共重合体(PI-12)では、一つのシクロブタン環部位に対し、光反応性が高くスペーサー構造(アルキレン基等)を有するジアミン及びメソゲン構造(芳香族環が相対的に多く含まれる構造)を有するジアミンが両方結合しており、重合体の光反応性や分子運動性が分子内で均一となっていることによるものと推測される。そのため、光反応によって生じる構造変化がメソゲン部位の分子配向の変化をより直接的に促すことができたと推測される。一方、ランダム共重合体(PI-11)では、一つのシクロブタン環部位に、光反応性が高くスペーサー構造を有するジアミン及びメソゲン構造を有するジアミンのいずれか一方のみが二つ結合している部分構造を含み、重合体の光反応性や分子運動性が分子内で不均一となっていると推測される。そのため、特に焼成温度が高い場合には、分子運動性が局所的に高くなり、光反応によって生じる構造変化に伴う分子配向の異方性が緩和しやすいと推測される。なお、比較例2の重合体(P)はランダム共重合体であるが、重合シーケンスが制御された交互共重合体とした場合には、同様に液晶配向性が改善されることが分かっている。 This is because the alternate copolymer (PI-12) contains a relatively large amount of diamine and mesogen structures (aromatic rings, etc.) having a spacer structure (alkylene group, etc.) with high photoreactivity with respect to one cyclobutane ring site. It is presumed that both diamines having the above-mentioned structure are bonded to each other, and the photoreactivity and molecular motility of the polymer are uniform in the molecule. Therefore, it is presumed that the structural change caused by the photochemical reaction could more directly promote the change in the molecular orientation of the mesogen site. On the other hand, in the random copolymer (PI-11), a partial structure in which only one of a diamine having a highly photoreactive property and a spacer structure and a diamine having a mesogen structure are bonded to one cyclobutane ring site. It is presumed that the photoreactivity and molecular motility of the polymer are non-uniform within the molecule. Therefore, especially when the firing temperature is high, the molecular motility is locally increased, and it is presumed that the anisotropy of the molecular orientation due to the structural change caused by the photochemical reaction is easily alleviated. Although the polymer (P) of Comparative Example 2 is a random copolymer, it is known that the liquid crystal orientation is similarly improved when an alternating copolymer having a controlled polymerization sequence is used. ..

[実施例14]
重合体(P)は、水素結合性基及び塩基性基を有しているため高極性となりやすく、そのため、表面自由エネルギーの低い低極性の他の重合体と混合して塗膜を形成すると、空気界面側よりも基板界面側に偏在しやすいと考えられる。そこで、重合体(P)と他の重合体とのポリマーブレンドによる効果を検証するために、下記表3に示す配合処方に変更した点以外は実施例1と同様にして液晶配向剤を調製して光配向法により液晶配向膜を形成するとともに、液晶表示素子を製造して各種評価を行い、上記実施例1~13の結果と比較した。
[Example 14]
Since the polymer (P) has a hydrogen-bonding group and a basic group, it tends to be highly polar. Therefore, when the polymer (P) is mixed with another low-polarity polymer having a low surface free energy to form a coating film, It is considered that it is more likely to be unevenly distributed on the substrate interface side than on the air interface side. Therefore, in order to verify the effect of the polymer blend of the polymer (P) and other polymers, a liquid crystal alignment agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that the formulation was changed to the formulation shown in Table 3 below. A liquid crystal alignment film was formed by the optical alignment method, and various evaluations were performed by manufacturing a liquid crystal display element, and the results were compared with the results of Examples 1 to 13.

Figure 2022031136000054
Figure 2022031136000054

その結果、実施例14では、他の重合体を配合しなかった実施例1に比べて液晶配向性及び電圧保持率が低下した。この結果は、重合体(PI-1)が基板界面側に偏在しやすいことに起因すると推測される。 As a result, in Example 14, the liquid crystal orientation and the voltage retention rate were lower than those in Example 1 in which no other polymer was blended. It is presumed that this result is due to the fact that the polymer (PI-1) tends to be unevenly distributed on the interface side of the substrate.

一方、重合体(P)がアミノ基等の極性官能基の保護基として熱脱離性基を有する場合は、他の重合体を配合した場合にも、実施例14に比べて液晶配向性及び電圧保持率が良好であった(実施例2,3,5~13)。これは、重合体(P)がアミノ基等の極性官能基の保護基として熱脱離性基を有する場合は相対的に低極性となり、他の重合体とのポリマーブレンドとして塗膜を形成しても、重合体(P)が空気界面側に偏在しやすくなり、その結果、良好な液晶配向性及び電圧保持率を発現できたと推測される。 On the other hand, when the polymer (P) has a thermal desorption group as a protecting group for a polar functional group such as an amino group, even when another polymer is blended, the liquid crystal orientation and liquid crystal orientation are higher than those in Example 14. The voltage holding ratio was good (Examples 2, 3, 5 to 13). This is relatively low when the polymer (P) has a thermal desorption group as a protective group for a polar functional group such as an amino group, and forms a coating film as a polymer blend with other polymers. However, it is presumed that the polymer (P) tends to be unevenly distributed on the air interface side, and as a result, good liquid crystal orientation and voltage retention can be exhibited.

[実施例15:ラビング配向FFS型液晶表示素子]
(1)液晶配向剤の調製
重合体(固形分換算:(PI-11)10質量部、(PI-19)45質量部、(PI-21)45質量部)及び添加剤((AD-1)5質量部)をNMP及びBCにより希釈することにより、固形分濃度が4.0質量%、溶剤組成比がNMP:BC=70:30(質量比)となる溶液を得た。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(R-15)を調製した。
[Example 15: rubbing orientation FFS type liquid crystal display element]
(1) Preparation of liquid crystal alignment agent Polymer (solid content conversion: (PI-11) 10 parts by mass, (PI-19) 45 parts by mass, (PI-21) 45 parts by mass) and additives ((AD-1) ) 5 parts by mass) was diluted with NMP and BC to obtain a solution having a solid content concentration of 4.0% by mass and a solvent composition ratio of NMP: BC = 70: 30 (mass ratio). A liquid crystal alignment agent (R-15) was prepared by filtering this solution with a filter having a pore size of 0.2 μm.

(2)溶解性の評価
上記(1)において重合体の溶解性の評価を併せて行った。重合体を希釈でき、その溶液をフィルターで濾過できる場合を「良好」とし、重合体を希釈した際に懸濁又は凝集等が発生し、その溶液をフィルターで濾過できない場合を「不良」とした。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(2) Evaluation of Solubility In the above (1), the solubility of the polymer was also evaluated. The case where the polymer can be diluted and the solution can be filtered with a filter is regarded as "good", and the case where suspension or aggregation occurs when the polymer is diluted and the solution cannot be filtered with a filter is regarded as "poor". .. As a result, it was evaluated as "good" in this example.

(3)ラビング法による液晶配向膜の形成
平板電極、絶縁層及び櫛歯状電極がこの順で片面に積層されたガラス基板と、電極が設けられていない対向ガラス基板とのそれぞれの面上に、上記(1)で調製した液晶配向剤(R-15)を、スピンナーを用いて塗布し、80℃のホットプレートで1分間乾燥した後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間乾燥を行い、平均膜厚0.1μmの塗膜を形成した。この塗膜表面に、ナイロン製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンを用いて、ロール回転数1000rpm、ステージ移動速度30mm/秒、毛足押し込み長さ0.3mmにて2回ラビング処理を行った。上記ラビング配向処理が施された塗膜を、超純水中で1分間超音波洗浄した後、100℃のオーブンで10分間乾燥を行い、液晶配向膜を形成した。
(3) Formation of liquid crystal alignment film by rubbing method On each surface of a glass substrate in which a flat plate electrode, an insulating layer and a comb-shaped electrode are laminated on one side in this order, and a facing glass substrate on which no electrode is provided. The liquid crystal alignment agent (R-15) prepared in (1) above was applied using a spinner, dried on a hot plate at 80 ° C. for 1 minute, and then the inside of the refrigerator was replaced with nitrogen in an oven at 230 ° C. for 30 minutes. Drying was performed to form a coating film having an average thickness of 0.1 μm. Using a rubbing machine having a roll wrapped with a nylon cloth on the surface of this coating film, the rubbing treatment was performed twice at a roll rotation speed of 1000 rpm, a stage moving speed of 30 mm / sec, and a hair-foot pushing length of 0.3 mm. rice field. The coating film subjected to the rubbing alignment treatment was ultrasonically washed in ultrapure water for 1 minute and then dried in an oven at 100 ° C. for 10 minutes to form a liquid crystal alignment film.

(4)液晶表示素子の製造
上記(3)で作製した液晶配向膜を有する一対の基板について、実施例1と同様にしてFFS型液晶表示素子を製造した。
(5)液晶配向性(AC残像特性)の評価
上記(4)で製造した液晶表示素子について、実施例1と同様にして液晶配向性(AC残像特性)の評価を行った。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(6)電圧保持率(長期信頼性)の評価
ガラス基板をECBに変更した以外は上記(3)及び(4)と同様にしてECB型液晶表示素子を製造した。この液晶表示素子について、実施例1と同様にして電圧保持率(長期信頼性)の評価を行った。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(4) Manufacture of Liquid Crystal Display Element The FFS type liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in Example 1 for the pair of substrates having the liquid crystal alignment film produced in (3) above.
(5) Evaluation of Liquid Crystal Orientation (AC Afterimage Characteristics) The liquid crystal display element manufactured in (4) above was evaluated for liquid crystal orientation (AC afterimage characteristics) in the same manner as in Example 1. As a result, it was evaluated as "good" in this example.
(6) Evaluation of Voltage Retention Rate (Long-Term Reliability) An ECB type liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in (3) and (4) above except that the glass substrate was changed to ECB. The voltage retention rate (long-term reliability) of this liquid crystal display element was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, it was evaluated as "good" in this example.

[実施例16~21、比較例4~5]
上記実施例15において、液晶配向剤に含有させる重合体及び添加剤を下記表4に示す通りに変更した以外は実施例15と同様にして、液晶配向剤を調製してラビング法により液晶配向膜を形成するとともに、液晶表示素子を製造して各種評価を行った。評価結果を下記表4に示した。
[Examples 16 to 21, Comparative Examples 4 to 5]
In Example 15, the liquid crystal alignment agent was prepared in the same manner as in Example 15 except that the polymer and the additive contained in the liquid crystal alignment agent were changed as shown in Table 4 below, and the liquid crystal alignment film was prepared by a rubbing method. And manufactured a liquid crystal display element for various evaluations. The evaluation results are shown in Table 4 below.

Figure 2022031136000055
Figure 2022031136000055

表4に示すように、重合体(P)を含む実施例15~21の液晶配向剤は、重合体の溶解性が良好であった。また、ラビング法により液晶配向膜を形成してFFS型液晶表示素子を製造した際に、液晶配向性(AC残像特性)及び電圧保持率(長期信頼性)が共に「良好」であった。これに対して、重合体(P)を含まない比較例4及び5の液晶配向剤は、電圧保持率が実施例よりも劣っていた。 As shown in Table 4, the liquid crystal alignment agents of Examples 15 to 21 containing the polymer (P) had good solubility of the polymer. Further, when the FFS type liquid crystal display element was manufactured by forming the liquid crystal alignment film by the rubbing method, both the liquid crystal orientation (AC afterimage characteristic) and the voltage retention rate (long-term reliability) were "good". On the other hand, the liquid crystal alignment agents of Comparative Examples 4 and 5 containing no polymer (P) had a lower voltage retention rate than that of the examples.

ここで、実施例15~21、比較例4、5の結果について考察すると、重合体の溶解性に関しては、実施例15~21はいずれも「良好」であった。これは、実施例15~21の重合体(P)は特定のスペーサー構造を有しており、上述の通り、水素結合性基を有するにもかかわらず重合体の溶解性はいずれも良好であった。 Here, considering the results of Examples 15 to 21 and Comparative Examples 4 and 5, all of Examples 15 to 21 were "good" with respect to the solubility of the polymer. This is because the polymers (P) of Examples 15 to 21 have a specific spacer structure, and as described above, the solubility of the polymers is good even though they have hydrogen-bonding groups. rice field.

液晶配向性に関しては、実施例15~21はいずれも「良好」であった。これは、実施例15~21の重合体(P)は2価の飽和脂肪族炭化水素基を有しており、分子鎖の柔軟性が高く、ラビング法により膜にせん断応力が印加された際に膜が延伸されやすいため、分子鎖の配向が効率よく誘起されるためであると推測される。 Regarding the liquid crystal orientation, all of Examples 15 to 21 were "good". This is because the polymers (P) of Examples 15 to 21 have a divalent saturated aliphatic hydrocarbon group, have high flexibility of the molecular chain, and when shear stress is applied to the membrane by the rubbing method. It is presumed that this is because the orientation of the molecular chain is efficiently induced because the film is easily stretched.

電圧保持率(長期信頼性)に関しては、実施例15~21はいずれも「良好」であり、比較例4及び5は「不良」であった。実施例15~21の重合体(P)は水素結合性基と塩基性基とを有しており、上述の通り電圧保持率が良好であったと推測される。一方、比較例4及び5で用いた重合体は、水素結合性基及び塩基性基の一方又は両方を有していないため、電圧保持率が不良であったと推測される。なお、本考察はあくまでも推測であり、本開示の内容を何ら限定するものではない。 Regarding the voltage holding ratio (long-term reliability), Examples 15 to 21 were all "good", and Comparative Examples 4 and 5 were "poor". The polymers (P) of Examples 15 to 21 have a hydrogen-bonding group and a basic group, and it is presumed that the voltage retention rate was good as described above. On the other hand, since the polymers used in Comparative Examples 4 and 5 do not have one or both of a hydrogen-bonding group and a basic group, it is presumed that the voltage retention rate was poor. It should be noted that this consideration is only speculation and does not limit the content of this disclosure in any way.

[実施例22及び23]
上記実施例1において、液晶配向剤に含有させる重合体を下記表5に示す通りに変更し、光配向処理における紫外線の照射量を500mJ/cmに変更した以外は実施例1と同様にして、液晶配向剤を調製して光配向法により液晶配向膜を形成するとともに、液晶表示素子を製造して各種評価を行った。評価結果を下記表5に示した。
[Examples 22 and 23]
In Example 1 above, the polymer contained in the liquid crystal alignment agent was changed as shown in Table 5 below, and the irradiation amount of ultraviolet rays in the photoalignment treatment was changed to 500 mJ / cm 2 in the same manner as in Example 1. , A liquid crystal alignment agent was prepared to form a liquid crystal alignment film by a photoalignment method, and a liquid crystal display element was manufactured and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 5 below.

Figure 2022031136000056
Figure 2022031136000056

表5に示すように、重合体(P)を含む実施例22及び23の液晶配向剤は、重合体の溶解性が良好であった。また、得られた液晶表示素子は、液晶配向性(AC残像特性)及び電圧保持率(長期信頼性)が共に「良好」であった。 As shown in Table 5, the liquid crystal alignment agents of Examples 22 and 23 containing the polymer (P) had good solubility of the polymer. Further, the obtained liquid crystal display element had both "good" liquid crystal orientation (AC afterimage characteristics) and voltage retention rate (long-term reliability).

以上により、重合体(P)を含む本開示の液晶配向剤によれば、液晶配向性及び電圧保持率が良好な液晶素子を得ることができることが分かった。 From the above, it was found that the liquid crystal alignment agent of the present disclosure containing the polymer (P) can obtain a liquid crystal element having good liquid crystal orientation and voltage retention.

Claims (10)

下記式(1)で表される部分構造及び下記式(2)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体(P)を含有する、液晶配向剤。
Figure 2022031136000057
(式(1)及び式(2)中、Xは4価の有機基である。Xは、下記式(3)で表される2価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~6の1価の有機基である。)
Figure 2022031136000058
(式(3)中、A及びAは、それぞれ独立して、2価の芳香族基である。ただし、A及びAのうち少なくとも一方は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。
及びYは、それぞれ独立して、単結合、「-O-」、「-S-」、「-NR-」、「-COO-」、「-NR-CO-」、又は含窒素非芳香族複素環を有する2価の基である。
は、炭素数2~20の2価の飽和脂肪族炭化水素基における少なくとも1個の任意のメチレン基が、「-O-」、「-S-」、及び下記式(4)~式(10)
Figure 2022031136000059
のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種に置き換えられてなる2価の有機基である。ただし、Rは、上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種を合計1個以上含む。Rにおいて、「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基は互いに隣接しておらず、かつ「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基の2個の結合手は、炭化水素基、含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子にそれぞれ結合している。
及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは1価の有機基であるか、又はRとRとが互いに合わせられて、Rが結合する窒素原子及びRが結合する窒素原子と共に構成される環構造を表す。R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。
ただし、Rが上記式(5)~式(7)で表される2価の基のうちのいずれかを含む場合、Y、Y及びRのうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。
は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。「*」は結合手を示す。)
A liquid crystal alignment agent containing a polymer (P) having at least one selected from the group consisting of a partial structure represented by the following formula (1) and a partial structure represented by the following formula (2).
Figure 2022031136000057
(In the formulas (1) and (2), X 1 is a tetravalent organic group. X 2 is a divalent organic group represented by the following formula (3). R 1 and R 2 are. , Each independently is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms.)
Figure 2022031136000058
(In the formula (3), A 1 and A 2 are independently divalent aromatic groups, respectively. However, at least one of A 1 and A 2 is a divalent heterocycle having a nitrogen atom. It is a formula aromatic group.
Y 1 and Y 2 are independently single-bonded, "-O-", "-S-", "-NR 4- ", "-COO-", "-NR 4 -CO-", or It is a divalent group having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle.
In R3 , at least one arbitrary methylene group in the divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms is "-O-", "-S-", and the following formulas (4) to (4) to formulas. (10)
Figure 2022031136000059
It is a divalent organic group that is replaced with at least one of the groups represented by each of the above. However, R 3 contains at least one group in total among the groups represented by each of the above formulas (4) to (10). In R3 , the groups represented by "-O-", "-S-" and the above formulas (4) to (10) are not adjacent to each other, and "-O-", "-S-". And the two bonds of the groups represented by the above formulas (4) to (10) are attached to the carbon atoms constituting the hydrocarbon group, the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle, respectively. It is combined.
R 4 and R 5 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups, or R 4 and R 5 are combined with each other, and the nitrogen atom to which R 4 is bonded and R 5 are bonded. Represents a ring structure composed of nitrogen atoms. R 6 , R 7 and R 8 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups.
However, when R 3 contains any of the divalent groups represented by the above formulas (5) to (7), at least one of Y 1 , Y 2 and R 3 is a polar functional group. It has a protecting group.
A 3 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. "*" Indicates a bond. )
前記Xは、極性官能基の保護基を有する、請求項1に記載の液晶配向剤。 The liquid crystal alignment agent according to claim 1, wherein X 2 has a protecting group for a polar functional group. 前記Xは、2個以上の極性官能基の保護基を有する、請求項1又は2に記載の液晶配向剤。 The liquid crystal alignment agent according to claim 1 or 2, wherein X 2 has two or more polar functional group protecting groups. 前記Xが有する極性官能基の保護基は、tert-ブトキシカルボニル基である、請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶配向剤。 The liquid crystal alignment agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the polar functional group protecting group of X 2 is a tert-butoxycarbonyl group. 前記Xは、下記式(11)で表される基、下記式(12)で表される基、又は下記式(13)で表される基である、請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
Figure 2022031136000060
(式(11)~式(13)中、Y及びYは、それぞれ独立して「*-NR-CO-」又は「-NR-CO-*」である。「*」は、「-(CH-」との結合手を示す。R、R10、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。ただし、式(12)中、Y、Y、R10及びR11のうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。rは1~6の整数である。s及びtは、それぞれ独立して0~6の整数である。ただし、1≦r+s+t≦12を満たす。v、w、e及びfは、それぞれ独立して1~6の整数である。uは0~2の整数である。A、A、Y、及びYは、上記式(3)と同義である。「*」は結合手を示す。)
The X 2 is any one of claims 1 to 4, which is a group represented by the following formula (11), a group represented by the following formula (12), or a group represented by the following formula (13). The liquid crystal alignment agent according to the section.
Figure 2022031136000060
(In equations (11) to (13), Y 3 and Y 4 are independently "* 1 -NR 9 -CO-" or "-NR 9 - CO- * 1 ", respectively. Indicates a bond with "-(CH 2 ) r- ". R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are independently hydrogen atoms or monovalent organic substances. However, in formula (12), at least one of Y 1 , Y 2 , R 10 and R 11 has a protective group for a polar functional group. R is an integer of 1 to 6. S and t is an independently integer of 0 to 6. However, 1 ≦ r + s + t ≦ 12 is satisfied. V, w, e and f are independently integers of 1 to 6. u is 0 to 6. It is an integer of 2. A 1 , A 2 , Y 1 and Y 2 are synonymous with the above equation (3). “*” Indicates a bond.)
前記Xは、下記式(14)~式(21)のうちいずれかで表される4価の基である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶配向剤。
Figure 2022031136000061
(式(14)~(21)中、「*」は結合手を示す。)
The liquid crystal alignment agent according to any one of claims 1 to 5, wherein X 1 is a tetravalent group represented by any of the following formulas (14) to (21).
Figure 2022031136000061
(In equations (14) to (21), "*" indicates a bond.)
請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。 A liquid crystal alignment film formed by using the liquid crystal alignment agent according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の液晶配向膜を備える液晶素子。 A liquid crystal element comprising the liquid crystal alignment film according to claim 7. 下記式(1)で表される部分構造及び下記式(2)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体。
Figure 2022031136000062
(式(1)及び式(2)中、Xは4価の有機基である。Xは、下記式(3)で表される2価の有機基である。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~6の1価の有機基である。)
Figure 2022031136000063
(式(3)中、A及びAは、それぞれ独立して、2価の芳香族基である。ただし、A及びAのうち少なくとも一方は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。
及びYは、それぞれ独立して、単結合、「-O-」、「-S-」、「-NR-」、「-COO-」、「-NR-CO-」、又は含窒素非芳香族複素環を有する2価の基である。
は、炭素数2~20の2価の飽和脂肪族炭化水素基における少なくとも1個の任意のメチレン基が、「-O-」、「-S-」、及び下記式(4)~式(10)
Figure 2022031136000064
のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種に置き換えられてなる2価の有機基である。ただし、Rは、上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種を合計1個以上含む。Rにおいて、「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基は互いに隣接しておらず、かつ「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基の2個の結合手は、炭化水素基、含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子にそれぞれ結合している。
及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは1価の有機基であるか、又はRとRとが互いに合わせられて、Rが結合する窒素原子及びRが結合する窒素原子と共に構成される環構造を表す。R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。
ただし、Rが上記式(5)~式(7)で表される2価の基のうちのいずれかを含む場合、Y、Y及びRのうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。
は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。「*」は結合手を示す。)
A polymer having at least one selected from the group consisting of a partial structure represented by the following formula (1) and a partial structure represented by the following formula (2).
Figure 2022031136000062
(In the formulas (1) and (2), X 1 is a tetravalent organic group. X 2 is a divalent organic group represented by the following formula (3). R 1 and R 2 are. , Each independently is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms.)
Figure 2022031136000063
(In the formula (3), A 1 and A 2 are independently divalent aromatic groups, respectively. However, at least one of A 1 and A 2 is a divalent heterocycle having a nitrogen atom. It is a formula aromatic group.
Y 1 and Y 2 are independently single-bonded, "-O-", "-S-", "-NR 4- ", "-COO-", "-NR 4 -CO-", or It is a divalent group having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle.
In R3 , at least one arbitrary methylene group in the divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms is "-O-", "-S-", and the following formulas (4) to (4) to formulas. (10)
Figure 2022031136000064
It is a divalent organic group that is replaced with at least one of the groups represented by each of the above. However, R 3 contains at least one group in total among the groups represented by each of the above formulas (4) to (10). In R3 , the groups represented by "-O-", "-S-" and the above formulas (4) to (10) are not adjacent to each other, and "-O-", "-S-". And the two bonds of the groups represented by the above formulas (4) to (10) are attached to the carbon atoms constituting the hydrocarbon group, the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle, respectively. It is combined.
R 4 and R 5 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups, or R 4 and R 5 are combined with each other, and the nitrogen atom to which R 4 is bonded and R 5 are bonded. Represents a ring structure composed of nitrogen atoms. R 6 , R 7 and R 8 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups.
However, when R 3 contains any of the divalent groups represented by the above formulas (5) to (7), at least one of Y 1 , Y 2 and R 3 is a polar functional group. It has a protecting group.
A 3 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. "*" Indicates a bond. )
下記式(22)で表される化合物。
Figure 2022031136000065
(式(22)中、A及びAは、それぞれ独立して、2価の芳香族基である。ただし、A及びAのうち少なくとも一方は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。
及びYは、それぞれ独立して、単結合、「-O-」、「-S-」、「-NR-」、「-COO-」、「-NR-CO-」、又は含窒素非芳香族複素環を有する2価の基である。
は、炭素数2~20の2価の飽和脂肪族炭化水素基における少なくとも1個の任意のメチレン基が、「-O-」、「-S-」、及び下記式(4)~式(10)
Figure 2022031136000066
のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種に置き換えられてなる2価の有機基である。ただし、Rは、上記式(4)~式(10)のそれぞれで表される基のうち少なくとも一種を合計1個以上含む。Rにおいて、「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基は互いに隣接しておらず、かつ「-O-」、「-S-」及び上記式(4)~式(10)で表される基の2個の結合手は、炭化水素基、含窒素非芳香族複素環又は含窒素芳香族複素環を構成する炭素原子にそれぞれ結合している。
及びRは、それぞれ独立して、水素原子若しくは1価の有機基であるか、又はRとRとが互いに合わせられて、Rが結合する窒素原子及びRが結合する窒素原子と共に構成される環構造を表す。R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。
ただし、Rが上記式(5)~式(7)で表される2価の基のうちのいずれかを含む場合、Y、Y及びRのうち少なくともいずれかは極性官能基の保護基を有する。
は、窒素原子を有する2価の複素環式芳香族基である。「*」は結合手を示す。)
A compound represented by the following formula (22).
Figure 2022031136000065
(In the formula (22), A 1 and A 2 are independently divalent aromatic groups, respectively. However, at least one of A 1 and A 2 is a divalent heterocycle having a nitrogen atom. It is a formula aromatic group.
Y 1 and Y 2 are independently single-bonded, "-O-", "-S-", "-NR 4- ", "-COO-", "-NR 4 -CO-", or It is a divalent group having a nitrogen-containing non-aromatic heterocycle.
In R3 , at least one arbitrary methylene group in the divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms is "-O-", "-S-", and the following formulas (4) to (4) to formulas. (10)
Figure 2022031136000066
It is a divalent organic group that is replaced with at least one of the groups represented by each of the above. However, R 3 contains at least one group in total among the groups represented by each of the above formulas (4) to (10). In R3 , the groups represented by "-O-", "-S-" and the above formulas (4) to (10) are not adjacent to each other, and "-O-", "-S-". And the two bonds of the groups represented by the above formulas (4) to (10) are attached to the carbon atoms constituting the hydrocarbon group, the nitrogen-containing non-aromatic heterocycle or the nitrogen-containing aromatic heterocycle, respectively. It is combined.
R 4 and R 5 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups, or R 4 and R 5 are combined with each other, and the nitrogen atom to which R 4 is bonded and R 5 are bonded. Represents a ring structure composed of nitrogen atoms. R 6 , R 7 and R 8 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups.
However, when R 3 contains any of the divalent groups represented by the above formulas (5) to (7), at least one of Y 1 , Y 2 and R 3 is a polar functional group. It has a protecting group.
A 3 is a divalent heterocyclic aromatic group having a nitrogen atom. "*" Indicates a bond. )
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