JP2023131110A - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal element - Google Patents
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Abstract
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、液晶テレビやインフォメーションディスプレイ等といった比較的大型の表示装置から、スマートフォン等の小型の表示装置まで幅広い用途に適用されている。液晶素子の性能は、液晶の配向性やプレチルト角の大きさ、電圧保持率等の各種特性により決定される。液晶素子の性能を向上させるべく、従来、液晶を一定方向に配列させるための液晶配向膜の改良が行われている。 Liquid crystal elements are used in a wide range of applications, from relatively large display devices such as liquid crystal televisions and information displays to small display devices such as smartphones. The performance of a liquid crystal element is determined by various characteristics such as the orientation of the liquid crystal, the size of the pretilt angle, and the voltage holding rate. In order to improve the performance of liquid crystal elements, improvements have been made to liquid crystal alignment films for aligning liquid crystals in a certain direction.
液晶素子への電圧の印加により液晶セル内に電荷が蓄積されると、観察者に残像(DC残像)として視認され、液晶素子の表示品位が低下してしまうことがある。そのため、液晶配向膜に対して要求される特性の1つとして電荷の蓄積が少ないことが挙げられる。 When a charge is accumulated in a liquid crystal cell due to the application of a voltage to a liquid crystal element, it may be visually recognized by an observer as an afterimage (DC afterimage), and the display quality of the liquid crystal element may deteriorate. Therefore, one of the characteristics required of the liquid crystal alignment film is that there is little charge accumulation.
そこで従来、液晶セル内における電荷の蓄積を抑制し、液晶素子の表示品位を改善するための技術が種々提案されている(例えば、特許文献1や特許文献2参照)。特許文献1には、N4,N4’-ビス(4-アミノフェニル)-ベンジジンのような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蓄積電荷の低減を図ることが開示されている。特許文献2には、カルバゾール構造とベンゼン環とがアミノ基により結合した構造を有するジアミンから得られる重合体を液晶配向剤に含有させることにより蓄積電荷の緩和が速い液晶配向膜を得ることが開示されている。 Therefore, various techniques have been proposed in the past for suppressing the accumulation of charges in liquid crystal cells and improving the display quality of liquid crystal elements (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Patent Document 1 describes that a polyamic acid obtained by reacting a diamine compound containing a nitrogen-containing diamine such as N4,N4'-bis(4-aminophenyl)-benzidine with a tetracarboxylic dianhydride is used as a liquid crystal aligning agent. It is disclosed that the amount of accumulated charge can be reduced by incorporating the compound into the compound. Patent Document 2 discloses that a liquid crystal alignment film in which accumulated charges are quickly relaxed is obtained by incorporating a polymer obtained from a diamine having a structure in which a carbazole structure and a benzene ring are bonded via an amino group into a liquid crystal alignment agent. has been done.
液晶素子の更なる高品質化の要求に伴い、残像が一層生じにくい液晶素子を開発することが求められている。残像の発生を抑制して液晶素子の高品質化を図るには、電圧を印加した場合にも液晶セルに電荷が蓄積しにくく(以下、「DC蓄積特性」ともいう)、かつ蓄積した電荷が速やかに緩和される(以下、「DC緩和特性」ともいう)ことが求められる。また、高品質な液晶素子を得るためには、液晶素子の基本特性の1つである液晶配向性を良好に維持しながら、DC蓄積特性及びDC緩和特性の両方が良好であることが望ましい。 With the demand for higher quality liquid crystal elements, there is a need to develop liquid crystal elements that are less likely to cause afterimages. In order to suppress the occurrence of afterimages and improve the quality of liquid crystal elements, it is necessary to make it difficult for charge to accumulate in the liquid crystal cell even when a voltage is applied (hereinafter also referred to as "DC accumulation characteristic"), and to prevent the accumulated charge from accumulating in the liquid crystal cell. It is required to be relaxed quickly (hereinafter also referred to as "DC relaxation characteristics"). Furthermore, in order to obtain a high-quality liquid crystal element, it is desirable that both the DC accumulation property and the DC relaxation property be good while maintaining good liquid crystal orientation, which is one of the basic properties of a liquid crystal element.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液晶配向性が良好であって、かつDC蓄積特性及びDC緩和特性が良好であり残像が生じにくい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1つの目的とする。 The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and provides a liquid crystal aligning agent that can obtain a liquid crystal element that has good liquid crystal alignment properties, good DC accumulation characteristics and DC relaxation characteristics, and is less likely to cause afterimages. One purpose is to
本発明によれば、以下の手段が提供される。 According to the present invention, the following means are provided.
<1> 重合体(P)を含有し、前記重合体(P)は、下記式(1)で表される部分構造と、下記式(2)で表される部分構造、下記式(3)で表される部分構造及び下記式(4)で表される部分構造のうちいずれか1つ以上とを同一分子内に含み、かつ、下記式(1)で表される部分構造を含む分子が、下記式(2)で表される部分構造、下記式(3)で表される部分構造及び下記式(4)で表される部分構造のうちいずれか2つ以上を同一分子内又は異なる分子内に含む、液晶配向剤。
<2> 前記重合体(P)は、同一分子内に、上記式(1)で表される部分構造と、上記式(2)で表される部分構造、上記式(3)で表される部分構造及び上記式(4)で表される部分構造のうちいずれか2つ以上とを含む、上記<1>に記載の液晶配向剤。
<3> 前記重合体(P)は、芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位を含む、上記<1>又は<2>に記載の液晶配向剤。
<4> 前記重合体(P)とは異なる重合体(Q)を更に含有する、上記<1>~<3>のいずれかに記載の液晶配向剤。
<5> 前記重合体(Q)として、下記式(5)で表される部分構造及び下記式(6)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種を含む重合体を含有する、上記<4>に記載の液晶配向剤。
<3> The liquid crystal aligning agent according to <1> or <2>, wherein the polymer (P) contains a structural unit derived from aromatic tetracarboxylic dianhydride.
<4> The liquid crystal aligning agent according to any one of <1> to <3> above, further comprising a polymer (Q) different from the polymer (P).
<5> The polymer (Q) contains a polymer containing at least one selected from the group consisting of a partial structure represented by the following formula (5) and a partial structure represented by the following formula (6). The liquid crystal aligning agent as described in said <4>.
<6> 前記脂環式構造は、置換又は無置換のシクロブタン環構造である、上記<5>に記載の液晶配向剤。
<7> オキシラニル基、オキセタニル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基及び重合性炭素-炭素二重結合基よりなる群から選択される少なくとも1種を1分子内に3個以上有する化合物を更に含有する、上記<1>~<6>のいずれかに記載の液晶配向剤。
<8> トリアルコキシシリル基を有する化合物を更に含有する、上記<1>~<7>のいずれかに記載の液晶配向剤。
<9> 上記<1>~<8>のいずれかに記載の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
<10> 上記<9>に記載の液晶配向膜を備える液晶素子。
<6> The liquid crystal aligning agent according to <5> above, wherein the alicyclic structure is a substituted or unsubstituted cyclobutane ring structure.
<7> Further contains a compound having three or more in one molecule at least one selected from the group consisting of oxiranyl group, oxetanyl group, hydroxy group, mercapto group, amino group, and polymerizable carbon-carbon double bond group. The liquid crystal aligning agent according to any one of the above <1> to <6>.
<8> The liquid crystal aligning agent according to any one of <1> to <7> above, further containing a compound having a trialkoxysilyl group.
<9> A liquid crystal aligning film formed using the liquid crystal aligning agent according to any one of <1> to <8> above.
<10> A liquid crystal element comprising the liquid crystal alignment film according to <9> above.
本発明の液晶配向剤によれば、良好な液晶配向性を維持しながら、DC蓄積特性及びDC緩和特性が良好であり、電荷の蓄積に起因する残像が共に生じにくい液晶素子を得ることができる。 According to the liquid crystal aligning agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal element that maintains good liquid crystal alignment, has good DC accumulation characteristics and DC relaxation characteristics, and is less likely to cause afterimages due to charge accumulation. .
《液晶配向剤》
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。なお、各成分については、特に言及しない限り、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
《Liquid crystal alignment agent》
Each component contained in the liquid crystal aligning agent of the present disclosure and other components optionally blended as necessary will be explained below. In addition, unless otherwise mentioned, each component may be used alone or in combination of two or more.
ここで、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、鎖状炭化水素基は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、脂環式炭化水素基は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、芳香族炭化水素基は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。「芳香環」は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環を含む意味である。「有機基」とは、炭素を含む化合物(すなわち有機化合物)から任意の水素原子を取り除いてなる原子団をいう。 Here, in this specification, the term "hydrocarbon group" includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The term "chain hydrocarbon group" refers to a straight chain hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group that do not contain a cyclic structure in the main chain and are composed only of a chain structure. However, the chain hydrocarbon group may be saturated or unsaturated. "Alicyclic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group containing only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and not containing an aromatic ring structure. However, the alicyclic hydrocarbon group does not need to be composed only of an alicyclic hydrocarbon structure, and includes those having a chain structure as a part thereof. "Aromatic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, the aromatic hydrocarbon group does not need to be composed only of an aromatic ring structure, and may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure as a part thereof. "Aromatic ring" is meant to include aromatic hydrocarbon rings and aromatic heterocycles. The term "organic group" refers to an atomic group obtained by removing any hydrogen atoms from a carbon-containing compound (ie, an organic compound).
重合体の「主鎖」とは、重合体のうち最も長い原子の連鎖からなる「幹」の部分をいう。この「幹」の部分が環構造を含むことは許容される。例えば、「特定構造を主鎖に有する」とは、その特定構造が主鎖の一部分を構成することをいう。「側鎖」とは、重合体の「幹」から分岐した部分をいう。「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。 The ``main chain'' of a polymer refers to the ``trunk'' portion of the polymer consisting of the longest chain of atoms. It is permissible for this "trunk" portion to include a ring structure. For example, "having a specific structure in the main chain" means that the specific structure constitutes a part of the main chain. "Side chain" refers to a portion branched from the "trunk" of the polymer. The term "tetracarboxylic acid derivative" includes tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic diester, and tetracarboxylic diester dihalide.
本開示の液晶配向剤は重合体(P)を含有する。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択される少なくとも1種であり、分子内に部分構造(U1)を含む高分子の集合体である。また、重合体(P)を構成する分子は、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうちいずれか1つ以上と、部分構造(U1)とを同一分子内に含み、部分構造(U1)を含む分子は、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうちいずれか2つ以上を同一分子内又は異なる分子内に含む。各部分構造について、部分構造(U1)は、重合体にホール輸送性を付与する特定の窒素含有構造を有する。部分構造(U2-1)は、重合体の主鎖に水素結合性を付与する構造を有する。部分構造(U2-2)は酸性官能基を有し、部分構造(U2-3)は含窒素複素環を有する。 The liquid crystal aligning agent of the present disclosure contains a polymer (P). The polymer (P) is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, and is an aggregate of polymers containing a partial structure (U1) in the molecule. In addition, the molecules constituting the polymer (P) include any one or more of the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3), and the partial structure (U1). and a molecule containing partial structure (U1) in the same molecule, any two or more of partial structure (U2-1), partial structure (U2-2), and partial structure (U2-3) are the same. Contained within a molecule or within a different molecule. For each substructure, substructure (U1) has a specific nitrogen-containing structure that imparts hole transport properties to the polymer. The partial structure (U2-1) has a structure that imparts hydrogen bonding properties to the main chain of the polymer. The partial structure (U2-2) has an acidic functional group, and the partial structure (U2-3) has a nitrogen-containing heterocycle.
ここで、部分構造(U1)を含む分子が「部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうちいずれか2つ以上」を同一分子内又は異なる分子内に含むとは、高分子の集合体である重合体(P)中に、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)の3つの部分構造のうちいずれか2つを含むか、又は3つ全部を含むことを意味する。具体的には、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)の3つの部分構造のうちいずれか2つを重合体(P)が含む場合、重合体(P)(すなわち、部分構造(U1)を含む高分子の集合体)は、同一分子内又は異なる分子内に、部分構造(U2-1)と部分構造(U2-2)とを含むか、部分構造(U2-1)と部分構造(U2-3)とを含むか、又は部分構造(U2-2)と部分構造(U2-2)とを含む。また、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)の3つ全部を重合体(P)が含む場合、重合体(P)は、同一分子内又は異なる分子内に、部分構造(U2-1)と部分構造(U2-2)と部分構造(U2-3)とを含む。重合体(P)の具体的態様としては、以下の<1>~<4>が挙げられる。 Here, the molecule containing the partial structure (U1) has "any two or more of the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3)" in the same molecule or in different Contained in the molecule means three partial structures, partial structure (U2-1), partial structure (U2-2), and partial structure (U2-3), in the polymer (P), which is an aggregate of polymers. It means to include any two or all three of them. Specifically, when the polymer (P) contains any two of the three partial structures: partial structure (U2-1), partial structure (U2-2), and partial structure (U2-3), the polymer Does the coalescence (P) (i.e., the aggregate of polymers containing the partial structure (U1)) include the partial structure (U2-1) and the partial structure (U2-2) in the same molecule or in different molecules? , includes a partial structure (U2-1) and a partial structure (U2-3), or includes a partial structure (U2-2) and a partial structure (U2-2). In addition, when the polymer (P) contains all three of the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3), the polymer (P) is contained in the same molecule or Different molecules include a partial structure (U2-1), a partial structure (U2-2), and a partial structure (U2-3). Specific embodiments of the polymer (P) include the following <1> to <4>.
<1> 部分構造(U1)を含む分子が、部分構造(U2-1)と部分構造(U2-2)とを同一分子内又は異なる分子内に含む。
<2> 部分構造(U1)を含む分子が、部分構造(U2-1)と部分構造(U2-3)とを同一分子内又は異なる分子内に含む。
<3> 部分構造(U1)を含む分子が、部分構造(U2-2)と部分構造(U2-3)とを同一分子内又は異なる分子内に含む。
<4> 部分構造(U1)を含む分子が、部分構造(U2-1)と部分構造(U2-2)と部分構造(U2-3)とを同一分子内又は異なる分子内に含む重合体。
<1> A molecule containing the partial structure (U1) contains the partial structure (U2-1) and the partial structure (U2-2) in the same molecule or in different molecules.
<2> A molecule containing the partial structure (U1) contains the partial structure (U2-1) and the partial structure (U2-3) in the same molecule or in different molecules.
<3> The molecule containing the partial structure (U1) contains the partial structure (U2-2) and the partial structure (U2-3) in the same molecule or in different molecules.
<4> A polymer in which the molecule containing the partial structure (U1) contains the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3) in the same molecule or in different molecules.
なお、上記<1>~<4>の各重合体は、部分構造(U1)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。上記<1>、<2>及び<4>の各重合体は、部分構造(U2-1)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。上記<1>、<3>及び<4>の各重合体は、部分構造(U2-2)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。上記<2>~<4>の各重合体は、部分構造(U2-3)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。 Note that each of the polymers <1> to <4> above may contain only one type of partial structure (U1), or may contain two or more types. Each of the above polymers <1>, <2> and <4> may contain only one type of partial structure (U2-1), or may contain two or more types. Each of the polymers <1>, <3> and <4> above may contain only one type of partial structure (U2-2), or may contain two or more types. Each of the polymers <2> to <4> above may contain only one type of partial structure (U2-3), or may contain two or more types.
重合体(P)が、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうちいずれか2つ以上を異なる分子内に含む場合の具体例としては、例えば上記<1>の場合、重合体(P)が、部分構造(U1)及び部分構造(U2-1)を同一分子内に有する重合体と、部分構造(U1)及び部分構造(U2-2)を同一分子内に有する重合体とを含む態様が挙げられる。上記<4>の場合、重合体(P)が、部分構造(U1)及び部分構造(U2-1)を同一分子内に有する重合体と、部分構造(U1)及び部分構造(U2-2)を同一分子内に有する重合体と、部分構造(U1)及び部分構造(U2-3)を同一分子内に有する重合体とを含む態様;部分構造(U1)、部分構造(U2-1)及び部分構造(U2-2)を同一分子内に有する重合体と、部分構造(U1)及び部分構造(U2-3)を同一分子内に有する重合体とを含む態様;部分構造(U1)及び部分構造(U2-1)を同一分子内に有する重合体と、部分構造(U1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)を同一分子内に有する重合体とを含む態様;等が挙げられる。 Specific examples of the case where the polymer (P) contains any two or more of the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3) in different molecules include: For example, in the case of <1> above, the polymer (P) has the partial structure (U1) and the partial structure (U2-1) in the same molecule, and the polymer (P) has the partial structure (U1) and the partial structure (U2-2) in the same molecule. ) in the same molecule. In the case of <4> above, the polymer (P) is a polymer having the partial structure (U1) and the partial structure (U2-1) in the same molecule, and the partial structure (U1) and the partial structure (U2-2). An embodiment including a polymer having in the same molecule a polymer having partial structure (U1) and partial structure (U2-3) in the same molecule; partial structure (U1), partial structure (U2-1) and Embodiment including a polymer having the partial structure (U2-2) in the same molecule and a polymer having the partial structure (U1) and the partial structure (U2-3) in the same molecule; partial structure (U1) and the moiety An embodiment including a polymer having the structure (U2-1) in the same molecule, and a polymer having the partial structure (U1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3) in the same molecule; etc.
液晶配向剤を構成する成分の数を極力少なくしつつ、DC蓄積特性及びDC緩和特性が良好であることにより残像が少ない液晶素子を得ることができる点において、重合体(P)は、同一分子内に、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうちいずれか2つ以上と、部分構造(U1)とを含むことが好ましい。 The polymer (P) has the same molecular structure in that it is possible to obtain a liquid crystal element with less afterimage due to good DC accumulation characteristics and DC relaxation characteristics while minimizing the number of components constituting the liquid crystal aligning agent. It is preferable that the structure includes at least two of the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3), and the partial structure (U1).
以下、部分構造(U1)、部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)の詳細について説明する。 The details of the partial structure (U1), partial structure (U2-1), partial structure (U2-2), and partial structure (U2-3) will be described below.
<部分構造(U1)>
部分構造(U1)は、下記式(1)で表される構造単位である。
The partial structure (U1) is a structural unit represented by the following formula (1).
上記式(1)において、Y1は、上記式(Y-1)で表される構造から2個の水素原子を取り除いてなる部分構造を有するジアミン(以下、「特定ジアミン(D1)」ともいう)に由来する基である。上記式(Y-1)中のA1及びA2が、芳香族炭化水素環をそれぞれ有し、A1及びA2が有する芳香族炭化水素環が式(Y-1)中の窒素原子に単結合で結合している場合、A1及びA2中の芳香族炭化水素環は単環でも多環でもよい。A1及びA2中の芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられる。これらのうち、A1及びA2中の芳香族炭化水素環は、ベンゼン環又はナフタレン環であることが好ましく、ベンゼン環であることがより好ましい。A1及びA2中の芳香族炭化水素環は置換基を有していてもよい。当該置換基としてはメチル基、エチル基、ハロゲン原子等が挙げられる。 In the above formula (1), Y 1 is a diamine having a partial structure obtained by removing two hydrogen atoms from the structure represented by the above formula (Y-1) (hereinafter also referred to as "specific diamine (D1)"). ) is a group derived from A 1 and A 2 in the above formula (Y-1) each have an aromatic hydrocarbon ring, and the aromatic hydrocarbon ring that A 1 and A 2 have is attached to the nitrogen atom in the formula (Y-1). When bonded through a single bond, the aromatic hydrocarbon rings in A 1 and A 2 may be monocyclic or polycyclic. Examples of the aromatic hydrocarbon ring in A 1 and A 2 include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and the like. Among these, the aromatic hydrocarbon ring in A 1 and A 2 is preferably a benzene ring or a naphthalene ring, and more preferably a benzene ring. The aromatic hydrocarbon rings in A 1 and A 2 may have a substituent. Examples of the substituent include a methyl group, an ethyl group, and a halogen atom.
A1及びA2が、互いに合わせられてA1及びA2が結合する窒素原子と共に構成される窒素含有縮合複素環構造を表す場合、当該窒素含有縮合複素環構造としては、インドリン構造、インドール構造、1,2,3,4-テトラヒドロキノリン構造、1,2-ジヒドロキノリン構造、1,2-ジヒドロイソキノリン構造、カルバゾール構造、フェノキサジン構造、フェノチアジン構造等が挙げられる。これらの複素環構造は、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メチル基、エチル基、ハロゲン原子等が挙げられる。A1及びA2が互いに合わせられて構成される窒素含有縮合複素環構造は、これらの中でも、インドリン構造、インドール構造、1,2,3,4-テトラヒドロキノリン構造、1,2-ジヒドロキノリン構造、1,2-ジヒドロイソキノリン構造、カルバゾール構造が好ましい。 When A 1 and A 2 are combined with each other to represent a nitrogen-containing fused heterocyclic structure constituted with the nitrogen atom to which A 1 and A 2 are bonded, the nitrogen-containing fused heterocyclic structure includes an indoline structure, an indole structure, , 1,2,3,4-tetrahydroquinoline structure, 1,2-dihydroquinoline structure, 1,2-dihydroisoquinoline structure, carbazole structure, phenoxazine structure, phenothiazine structure, and the like. These heterocyclic structures may have a substituent on the ring portion. Examples of the substituent include a methyl group, an ethyl group, and a halogen atom. The nitrogen-containing fused heterocyclic structure formed by combining A 1 and A 2 with each other includes an indoline structure, an indole structure, a 1,2,3,4-tetrahydroquinoline structure, and a 1,2-dihydroquinoline structure. , 1,2-dihydroisoquinoline structure, and carbazole structure are preferred.
A3が1価の有機基である場合、当該1価の有機基としては、炭素数1~10の1価の炭化水素基及び熱脱離性基等が挙げられる。1価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1~10のアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数6~10のアリール基が挙げられる。 When A 3 is a monovalent organic group, examples of the monovalent organic group include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a thermally releasable group, and the like. Examples of the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
熱脱離性基は、液晶配向膜の形成時等に液晶配向剤に付与される熱により脱離して水素原子に置き換わる置換基である。熱脱離性基としては、例えば、カルバメート系保護基、アミド系保護基、イミド系保護基、スルホンアミド系保護基等が挙げられる。これらのうち、熱による脱離性が高い点で、カルバメート系保護基が好ましい。その具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、1,1-ジメチル-2-ハロエチルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、2-(トリメチルシリル)エトキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基等が挙げられる。熱による脱離性に優れ、かつ脱保護した部分の膜中の残存量を少なくできる点で、これらの中でも特に、tert-ブトキシカルボニル基(Boc基)が好ましい。 A thermally releasable group is a substituent that is removed by heat applied to a liquid crystal aligning agent during formation of a liquid crystal aligning film and replaced with a hydrogen atom. Examples of the thermally releasable group include carbamate-based protecting groups, amide-based protecting groups, imide-based protecting groups, and sulfonamide-based protecting groups. Among these, carbamate-based protecting groups are preferred in view of their high thermal removability. Specific examples include tert-butoxycarbonyl group, benzyloxycarbonyl group, 1,1-dimethyl-2-haloethyloxycarbonyl group, allyloxycarbonyl group, 2-(trimethylsilyl)ethoxycarbonyl group, 9-fluorenyl group. Examples include methyloxycarbonyl group and allyloxycarbonyl group. Among these, a tert-butoxycarbonyl group (Boc group) is particularly preferable because it has excellent thermal removability and can reduce the amount of the deprotected portion remaining in the film.
A1及びA2が上記窒素含有縮合複素環構造を表す場合、A1及びA2により表される窒素含有縮合複素環構造は2個以上の芳香族炭化水素環を有し、当該窒素含有縮合複素環構造が有する2個の芳香族炭化水素環が式(Y-1)中の窒素原子を共有して結合した縮合環構造(以下、「縮合環構造Cp」ともいう)を有するか、又は、A3が芳香族炭化水素環を有し、当該芳香族炭化水素環が式(Y-1)中の窒素原子に結合している。縮合環構造Cpとしては、カルバゾール構造、フェノキサジン構造、フェノチアジン構造等が挙げられ、カルバゾール構造が好ましい。 When A 1 and A 2 represent the nitrogen-containing fused heterocyclic structure, the nitrogen-containing fused heterocyclic structure represented by A 1 and A 2 has two or more aromatic hydrocarbon rings, and the nitrogen-containing fused heterocyclic structure has two or more aromatic hydrocarbon rings. The heterocyclic structure has a fused ring structure (hereinafter also referred to as "fused ring structure Cp") in which two aromatic hydrocarbon rings are bonded together by covalently bonding the nitrogen atom in formula (Y-1), or , A 3 has an aromatic hydrocarbon ring, and the aromatic hydrocarbon ring is bonded to the nitrogen atom in formula (Y-1). Examples of the condensed ring structure Cp include a carbazole structure, a phenoxazine structure, a phenothiazine structure, and the like, with a carbazole structure being preferred.
上記式(1)中のY1は、上記式(Y-1)で表される構造から2個の水素原子を取り除いてなる部分構造を有していればよい。上記式(Y-1)で表される構造から取り除かれる水素原子は、A1、A2及びA3のいずれが有する水素原子であってもよい。具体的には、上記式(1)中のY1は、A1とA2から水素原子を1個ずつ取り除いた部分構造を有する2価の基であってもよいし、A1とA3から水素原子を1個ずつ取り除いた部分構造を有する2価の基であってもよい。 Y 1 in the above formula (1) may have a partial structure obtained by removing two hydrogen atoms from the structure represented by the above formula (Y-1). The hydrogen atom removed from the structure represented by the above formula (Y-1) may be a hydrogen atom possessed by any of A 1 , A 2 and A 3 . Specifically, Y 1 in the above formula (1) may be a divalent group having a partial structure in which one hydrogen atom is removed from A 1 and A 2 , or A 1 and A 3 It may also be a divalent group having a partial structure in which hydrogen atoms are removed one by one.
Y1は、液晶素子において発生する残像の低減を十分に図る観点から、上記式(Y-1)に由来する部分構造を主鎖中に有することが好ましい。Y1中における上記式(Y-1)に由来する部分構造の数は1個でもよく、2個以上であってもよい。 Y 1 preferably has a partial structure derived from the above formula (Y-1) in its main chain from the viewpoint of sufficiently reducing afterimages generated in a liquid crystal element. The number of partial structures derived from the above formula (Y-1) in Y 1 may be one or two or more.
Y1で表される2価の有機基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられる。
重合体(P)において、特定ジアミン(D1)に由来する構造単位の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、3モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましい。また、特定ジアミン(D1)に由来する構造単位の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、90モル%以下であることが好ましく、80モル%以下であることがより好ましい。特定ジアミン(D1)に由来する構造単位の含有割合を上記範囲にすることにより、液晶素子のDC残像特性(特にDC緩和特性)を改善でき、DC残像の発生を十分に低減することができる。 In the polymer (P), the content of structural units derived from the specific diamine (D1) is preferably 3 mol% or more based on the total amount of structural units derived from diamines possessed by the polymer (P). , more preferably 5 mol% or more. Further, the content ratio of structural units derived from the specific diamine (D1) is preferably 90 mol% or less, and 80 mol% or less, based on the total amount of structural units derived from diamines that the polymer (P) has. It is more preferable that By setting the content of the structural unit derived from the specific diamine (D1) within the above range, the DC afterimage characteristics (particularly the DC relaxation characteristics) of the liquid crystal element can be improved, and the occurrence of DC afterimages can be sufficiently reduced.
なお、重合体(P)が、単量体組成が異なる2種以上の高分子を含む場合、特定ジアミン(D1)に由来する構造単位の割合は、重合体(P)を構成するジアミンに由来する構造単位の全量に対する割合をいう。例えば、本開示の液晶配向剤が、重合体(P)として、単量体組成が互いに異なる第1重合体と第2重合体とを含む場合、特定ジアミン(D1)に由来する構造単位の割合は、第1重合体を構成する全ジアミンに由来する構造単位と第2重合体を構成する全ジアミンに由来する構造単位との合計量に対する、第1重合体を構成する特定ジアミン(D1)に由来する構造単位及び第2重合体を構成する特定ジアミン(D1)に由来する構造単位の合計量の割合を表す(以下の構造単位についても同じ)。 In addition, when the polymer (P) contains two or more types of polymers with different monomer compositions, the proportion of structural units derived from the specific diamine (D1) is determined by the proportion of structural units derived from the diamine constituting the polymer (P). The ratio of structural units to the total amount. For example, when the liquid crystal aligning agent of the present disclosure includes a first polymer and a second polymer having different monomer compositions as the polymer (P), the proportion of structural units derived from the specific diamine (D1) is the specific diamine (D1) constituting the first polymer relative to the total amount of structural units derived from all diamines constituting the first polymer and structural units derived from all diamines constituting the second polymer. It represents the ratio of the total amount of the derived structural units and the structural units derived from the specific diamine (D1) constituting the second polymer (the same applies to the following structural units).
<部分構造(U2-1)>
部分構造(U2-1)は、下記式(2)で表される構造単位である。
The partial structure (U2-1) is a structural unit represented by the following formula (2).
上記式(2)において、Y2は、鎖状炭化水素構造と「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「*1-NR1-CO-NR2-」又は「*1-CO-NR1-NR2-CO-」とが隣接した部分構造を主鎖に含むジアミン(以下、「特定ジアミン(D2-1)」ともいう)に由来する基である。Y2が有する鎖状炭化水素構造は、飽和でも不飽和でもよい。Y2が有する鎖状炭化水素構造は、直鎖状でも分岐状でもよいが、直鎖状の飽和又は不飽和の炭化水素基であることが好ましく、具体的には、直鎖状のアルカンジイル基及びアルケンジイル基が挙げられる。「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「-NR1-CO-NR2-」又は「-CO-NR1-NR2-CO-」に隣接する鎖状炭化水素構造1個あたりの炭素数は、1~10が好ましく、2~8がより好ましく、2~5が更に好ましい。 In the above formula (2), Y 2 has a chain hydrocarbon structure and "* 1 -NR 1 -CO-", "* 1 -CO-NR 1 -", "* 1 -NR 1 -CO-NR 2 -" or "* 1 -CO-NR 1 -NR 2 -CO-" is a group derived from a diamine containing an adjacent partial structure in the main chain (hereinafter also referred to as "specific diamine (D2-1)"). be. The chain hydrocarbon structure that Y 2 has may be saturated or unsaturated. The chain hydrocarbon structure possessed by Y 2 may be linear or branched, but is preferably a linear saturated or unsaturated hydrocarbon group, specifically a linear alkanediyl group. and alkenediyl groups. Adjacent to "* 1 -NR 1 -CO-", "* 1 -CO-NR 1 -", "-NR 1 -CO-NR 2 -" or "-CO-NR 1 -NR 2 -CO-" The number of carbon atoms per chain hydrocarbon structure is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 8, and even more preferably 2 to 5.
なお、Y2は、鎖状炭化水素構造と「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「*1-NR1-CO-NR2-」又は「*1-CO-NR1-NR2-CO-」とが隣接した部分構造を主鎖に有している限り、環状構造を更に有していてもよい。Y2が有していてもよい環状構造は特に限定されない。Y2が有していてもよい環状構造の具体例としては、シクロアルカンジイル基、シクロアルケンジイル基等の脂環式基;フェニレン基等の芳香族炭化水素基;ピペリジンジイル基、ピペラジンジイル基、ピリジンジイル基、ピリダジンジイル基等の複素環基が挙げられる。 In addition, Y 2 has a chain hydrocarbon structure and "* 1 -NR 1 -CO-", "* 1 -CO-NR 1 -", "* 1 -NR 1 -CO-NR 2 -" or "* 1 -CO-NR 1 -NR 2 -CO-" as long as the main chain has an adjacent partial structure, it may further have a cyclic structure. The cyclic structure that Y 2 may have is not particularly limited. Specific examples of the cyclic structure that Y 2 may have include alicyclic groups such as cycloalkanediyl groups and cycloalkenediyl groups; aromatic hydrocarbon groups such as phenylene groups; piperidinediyl groups and piperazinediyl groups. , pyridinediyl group, pyridazinediyl group, and other heterocyclic groups.
「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「*1-NR1-CO-NR2-」又は「*1-CO-NR1-NR2-CO-」で表される基において、R1及びR2が1価の有機基である場合、R1及びR2の具体例としては、炭素数1~10の1価の炭化水素基及び熱脱離性基が挙げられる。R1及びR2が1価の炭化水素基である場合、当該1価の炭化水素基は、炭素数1~3のアルキル基又はフェニル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。熱脱離性基の具体例としては、上記式(1)中のA3の説明においてA3が熱脱離性基である場合の具体例として例示した基と同様の基が挙げられる。熱による脱離性に優れ、かつ脱保護した部分の膜中の残存量を少なくできる点で、これらの中でも特に、tert-ブトキシカルボニル基(Boc基)が好ましい。 "* 1 -NR 1 -CO-", "* 1 -CO-NR 1 -", "* 1 -NR 1 -CO-NR 2 -" or "* 1 -CO-NR 1 -NR 2 -CO-""In the group represented by ", when R 1 and R 2 are monovalent organic groups, specific examples of R 1 and R 2 include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and a thermally desorbed group. Examples include sexual groups. When R 1 and R 2 are monovalent hydrocarbon groups, the monovalent hydrocarbon group is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. . Specific examples of the heat-eliminating group include the same groups as those exemplified as specific examples when A 3 is a heat-eliminating group in the explanation of A 3 in formula (1) above. Among these, a tert-butoxycarbonyl group (Boc group) is particularly preferable because it has excellent thermal removability and can reduce the amount of the deprotected portion remaining in the film.
R1及びR2は、上記のうち、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又は熱脱離性基が好ましく、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はtert-ブトキシカルボニル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。 Among the above, R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a thermally releasable group, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a tert-butoxycarbonyl group. Preferably, a hydrogen atom is more preferable.
「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「*1-NR1-CO-NR2-」又は「*1-CO-NR1-NR2-CO-」において、「*1」側には鎖状炭化水素構造が結合している。「*1」とは反対側には、鎖状炭化水素構造が隣接していてもよく、鎖状炭化水素構造とは異なる構造(具体的には、環状炭化水素基や複素環基)が隣接していてもよい。また、「*1」とは反対側に隣接する基は、ハロゲン原子や水酸基等の置換基を有していてもよい。 "* 1 -NR 1 -CO-", "* 1 -CO-NR 1 -", "* 1 -NR 1 -CO-NR 2 -" or "* 1 -CO-NR 1 -NR 2 -CO-" ”, a chain hydrocarbon structure is bonded to the “* 1 ” side. On the side opposite to "* 1 ", a chain hydrocarbon structure may be adjacent, and a structure different from the chain hydrocarbon structure (specifically, a cyclic hydrocarbon group or a heterocyclic group) may be adjacent. You may do so. Further, the adjacent group on the opposite side to "* 1 " may have a substituent such as a halogen atom or a hydroxyl group.
Y2の好ましい例としては、下記式(y2-1)で表される2価の基が挙げられる。
*-Ar1-R3-Z1-(R4-Z2)n-R5-Ar2-* …(y2-1)
(式(y2-1)中、Ar1及びAr2は、それぞれ独立して2価の芳香環基又は脂環式基である。Z1及びZ2は、それぞれ独立して、「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「*1-NR1-CO-NR2-」又は「*1-CO-NR1-NR2-CO-」である。「*1」は鎖状炭化水素構造との結合手を表す。R3及びR5は、それぞれ独立して、単結合又は2価の鎖状炭化水素基である。R4は2価の有機基である。ただし、R3が単結合の場合、Z1に結合するR4は2価の鎖状炭化水素基である。R5が単結合の場合、Ar2に隣接するZ2に結合するR4は2価の鎖状炭化水素基である。nは0~2の整数である。「*」は結合手を表す。)
A preferred example of Y 2 is a divalent group represented by the following formula (y2-1).
*-Ar 1 -R 3 -Z 1 -(R 4 -Z 2 ) n -R 5 -Ar 2 -*...(y2-1)
(In formula (y2-1), Ar 1 and Ar 2 are each independently a divalent aromatic ring group or alicyclic group. Z 1 and Z 2 are each independently "* 1 - NR 1 -CO-", "* 1 -CO-NR 1 -", "* 1 -NR 1 -CO-NR 2 -", or "* 1 -CO-NR 1 -NR 2 -CO-". "* 1 " represents a bond with a chain hydrocarbon structure. R 3 and R 5 are each independently a single bond or a divalent chain hydrocarbon group. R 4 is a divalent organic group.However, when R 3 is a single bond, R 4 bonded to Z 1 is a divalent chain hydrocarbon group. When R 5 is a single bond, it is bonded to Z 2 adjacent to Ar 2 . R 4 is a divalent chain hydrocarbon group. n is an integer from 0 to 2. "*" represents a bond.)
上記式(y2-1)において、Ar1又はAr2で表される2価の芳香環基は、芳香環の環部分から2個の水素原子を取り除いた基である。当該芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリミジン環等が挙げられる。Ar1又はAr2で表される2価の脂環式基は、シクロヘキサン環等の脂肪族環の環部分から2個の水素原子を取り除いた基である。Ar1又はAr2で表される2価の芳香環基又は脂環式基は、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、メチレン基、エチレン基、ハロゲン原子等が挙げられる。Ar1及びAr2は、良好な液晶配向性を示す液晶配向膜を形成する観点から、これらの中でもフェニレン基であることが好ましい。 In the above formula (y2-1), the divalent aromatic ring group represented by Ar 1 or Ar 2 is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the ring portion of an aromatic ring. Examples of the aromatic ring include a benzene ring, a naphthalene ring, a pyridine ring, and a pyrimidine ring. The divalent alicyclic group represented by Ar 1 or Ar 2 is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the ring portion of an aliphatic ring such as a cyclohexane ring. The divalent aromatic ring group or alicyclic group represented by Ar 1 or Ar 2 may have a substituent on the ring portion. Examples of the substituent include a methylene group, an ethylene group, a halogen atom, and the like. Among them, Ar 1 and Ar 2 are preferably phenylene groups from the viewpoint of forming a liquid crystal alignment film exhibiting good liquid crystal alignment.
R3及びR5が2価の鎖状炭化水素基である場合、R3及びR5としては、直鎖状のアルカンジイル基及びアルケンジイル基が挙げられる。R3及びR5で表される2価の鎖状炭化水素基は、直鎖状のアルカンジイル基が好ましく、炭素数1~5の直鎖状のアルカンジイル基であることがより好ましい。 When R 3 and R 5 are divalent chain hydrocarbon groups, examples of R 3 and R 5 include linear alkanediyl groups and alkenediyl groups. The divalent chain hydrocarbon group represented by R 3 and R 5 is preferably a linear alkanediyl group, more preferably a linear alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms.
R4で表される2価の有機基としては、2価の炭化水素基及び複素環基が挙げられる。2価の炭化水素基としては、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が挙げられる。R4で表される2価の有機基の具体例としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、シクロアルカンジイル基、シクロアルケンジイル基、フェニレン基、ピペリジンジイル基、ピペラジンジイル基、ピリジンジイル基、ピリダジンジイル基等が挙げられる。 The divalent organic group represented by R 4 includes a divalent hydrocarbon group and a heterocyclic group. Examples of the divalent hydrocarbon group include a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. Specific examples of the divalent organic group represented by R4 include alkanediyl group, alkenediyl group, cycloalkanediyl group, cycloalkenediyl group, phenylene group, piperidinediyl group, piperazinediyl group, pyridinediyl group, and pyridazine. Examples include diyl group.
Y2で表される2価の有機基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられる。
重合体(P)が特定ジアミン(D2-1)に由来する構造単位を含む場合、その含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、特定ジアミン(D2-1)に由来する構造単位の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、90モル%以下であることが好ましく、80モル%以下であることがより好ましい。特定ジアミン(D2-1)に由来する構造単位の含有割合を上記範囲にすることにより、液晶素子のDC残像特性(特にDC蓄積特性)を改善でき、DC残像の発生を十分に低減することができる。 When the polymer (P) contains a structural unit derived from the specific diamine (D2-1), the content thereof is 5 mol% or more based on the total amount of the structural unit derived from the diamine possessed by the polymer (P). It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 10 mol% or more. Further, the content ratio of structural units derived from the specific diamine (D2-1) is preferably 90 mol% or less, and 80 mol% or less, based on the total amount of structural units derived from diamines possessed by the polymer (P). % or less is more preferable. By setting the content ratio of the structural unit derived from the specific diamine (D2-1) within the above range, the DC afterimage characteristics (especially DC accumulation characteristics) of the liquid crystal element can be improved, and the occurrence of DC afterimages can be sufficiently reduced. can.
<部分構造(U2-2)>
部分構造(U2-2)は、下記式(3)で表される構造単位である。
The partial structure (U2-2) is a structural unit represented by the following formula (3).
上記式(3)において、Y3は、カルボン酸基又はスルホン酸基を有するジアミン(以下、「特定ジアミン(D2-2)」ともいう)に由来する基である。Y3中のカルボン酸基又はスルホン酸基は、鎖状構造に結合していてもよく、環構造に結合していてもよい。Y3は、カルボン酸基又はスルホン酸基が芳香環構造に直接又は2価の連結基を介して結合していることが好ましく、芳香環構造に直接結合していることがより好ましい。カルボン酸基又はスルホン酸基が芳香環構造に2価の連結基を介して結合している場合、2価の連結基としては、例えば、炭素数1~3のアルカンジイル基、炭素数2~4のアルカンジイル基における任意のメチレン基が-O-、-CO-、-COO-、-NR6-又は-CO-NR6-に置き換えられてなる2価の基(R6は、水素原子又は1価の有機基)等が挙げられる。Y3が有するカルボン酸基又はスルホン酸基の数は特に限定されず、例えば1~4個、好ましくは1又は2個である。 In the above formula (3), Y 3 is a group derived from a diamine having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group (hereinafter also referred to as "specific diamine (D2-2)"). The carboxylic acid group or sulfonic acid group in Y 3 may be bonded to a chain structure or may be bonded to a ring structure. In Y 3 , a carboxylic acid group or a sulfonic acid group is preferably bonded directly to the aromatic ring structure or via a divalent linking group, and more preferably directly bonded to the aromatic ring structure. When a carboxylic acid group or a sulfonic acid group is bonded to an aromatic ring structure via a divalent linking group, examples of the divalent linking group include an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms, and an alkanediyl group having 2 to 3 carbon atoms. A divalent group in which any methylene group in the alkanediyl group of 4 is replaced with -O-, -CO-, -COO-, -NR 6 - or -CO-NR 6 - (R 6 is a hydrogen atom or a monovalent organic group). The number of carboxylic acid groups or sulfonic acid groups that Y 3 has is not particularly limited, and is, for example, 1 to 4, preferably 1 or 2.
Y3で表される2価の基の具体例としては、下記式で表される基が挙げられる。
重合体(P)が特定ジアミン(D2-2)に由来する構造単位を含む場合、その含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、特定ジアミン(D2-2)に由来する構造単位の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、90モル%以下であることが好ましく、60モル%以下であることがより好ましい。特定ジアミン(D2-2)に由来する構造単位の含有割合を上記範囲にすることにより、液晶素子のDC残像特性(特にDC蓄積特性)を改善でき、DC残像の発生を十分に低減することができる。 When the polymer (P) contains a structural unit derived from the specific diamine (D2-2), the content thereof is 5 mol% or more based on the total amount of the structural unit derived from the diamine possessed by the polymer (P). It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 10 mol% or more. Further, the content ratio of structural units derived from the specific diamine (D2-2) is preferably 90 mol% or less, and 60 mol% or less, based on the total amount of structural units derived from diamines possessed by the polymer (P). % or less is more preferable. By setting the content of the structural unit derived from the specific diamine (D2-2) within the above range, the DC afterimage characteristics (especially DC accumulation characteristics) of the liquid crystal element can be improved, and the occurrence of DC afterimages can be sufficiently reduced. can.
<部分構造(U2-3)>
部分構造(U2-3)は、下記式(4)で表される構造単位である。
The partial structure (U2-3) is a structural unit represented by the following formula (4).
上記式(4)において、Y4は、含窒素複素環、「-R3-NR4-R5-」及び「-R6-NR7R8」よりなる群から選択される少なくとも1種の部分構造(以下、「含窒素構造Ny」ともいう)を有するジアミン(以下、「特定ジアミン(D2-3)」ともいう)に由来する基である。Y4が含窒素複素環を有する場合、当該含窒素複素環は、芳香族複素環であってもよく、非芳香族複素環であってもよい。また、Y4中の含窒素複素環は、単環であってもよく縮合環であってもよい。Y4中の含窒素複素環の具体例としては、含窒素芳香族複素環として、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、キノリン環、ベンゾイミダゾール環、カルバゾール環及びピラジン環、並びにこれらの環に置換基(例えば、メチル基、エチル基等)を有する複素環が挙げられる。含窒素非芳香族複素環としては、例えば、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環及びヘキサメチレンイミン環、並びにこれらの環に置換基(例えば、メチル基、エチル基等)が導入された複素環が挙げられる。これらのうち、Y4中の含窒素複素環は、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、キノリン環、ベンゾイミダゾール環及びカルバゾール環よりなる群から選ばれる少なくとも1種を有する構造が好ましい。 In the above formula (4), Y 4 is at least one member selected from the group consisting of a nitrogen-containing heterocycle, "-R 3 -NR 4 -R 5 -" and "-R 6 -NR 7 R 8 ". It is a group derived from a diamine (hereinafter also referred to as "specific diamine (D2-3)") having a partial structure (hereinafter also referred to as "nitrogen-containing structure Ny"). When Y 4 has a nitrogen-containing heterocycle, the nitrogen-containing heterocycle may be an aromatic heterocycle or a non-aromatic heterocycle. Further, the nitrogen-containing heterocycle in Y 4 may be a monocyclic ring or a condensed ring. Specific examples of nitrogen-containing heterocycles in Y4 include nitrogen-containing aromatic heterocycles such as pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, pyridine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, quinoline ring, and benzimidazole. ring, a carbazole ring, a pyrazine ring, and a heterocycle having a substituent (eg, methyl group, ethyl group, etc.) on these rings. Examples of nitrogen-containing non-aromatic heterocycles include piperidine rings, piperazine rings, morpholine rings, hexamethyleneimine rings, and heterocycles in which substituents (for example, methyl groups, ethyl groups, etc.) are introduced into these rings. Can be mentioned. Among these, the nitrogen-containing heterocycle in Y 4 has a structure having at least one member selected from the group consisting of a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, a quinoline ring, a benzimidazole ring, and a carbazole ring. is preferred.
R3、R5又はR6で表される2価の脂肪族炭化水素基としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、シクロアルカンジイル基等が挙げられる。R3、R5又はR6で表される2価の脂肪族炭化水素基は、これらのうちアルカンジイル基が好ましい。
R4、R7又はR8で表される1価の脂肪族炭化水素基は、アルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。
R4、R7又はR8で表される熱脱離性基の具体例としては、上記式(1)中のA3の説明においてA3が熱脱離性基である場合の具体例として例示した基と同様の基が挙げられる。これらの中でも特に、tert-ブトキシカルボニル基(Boc基)が好ましい。
Examples of the divalent aliphatic hydrocarbon group represented by R 3 , R 5 or R 6 include an alkanediyl group, an alkenediyl group, a cycloalkanediyl group, and the like. The divalent aliphatic hydrocarbon group represented by R 3 , R 5 or R 6 is preferably an alkanediyl group.
The monovalent aliphatic hydrocarbon group represented by R 4 , R 7 or R 8 is preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
Specific examples of the thermally releasable group represented by R 4 , R 7 or R 8 are as follows when A 3 in the above formula (1) is a thermally releasable group. Groups similar to the exemplified groups can be mentioned. Among these, a tert-butoxycarbonyl group (Boc group) is particularly preferred.
Y4は、含窒素構造Nyを重合体の主鎖に有していてもよく、側鎖に有していてもよく、主鎖及び側鎖の両方に有していてもよい。残像が十分に低減された液晶素子を得る観点から、Y4は、含窒素構造Nyを重合体の側鎖に有していることが好ましい。Y4が有する含窒素構造Nyの数は特に限定されず、例えば1~4個であり、好ましくは1~3個である。 Y 4 may have the nitrogen-containing structure Ny in the main chain of the polymer, in the side chain, or in both the main chain and the side chain. From the viewpoint of obtaining a liquid crystal element with sufficiently reduced afterimage, it is preferable that Y4 has a nitrogen-containing structure Ny in the side chain of the polymer. The number of nitrogen-containing structures Ny that Y 4 has is not particularly limited, and is, for example, 1 to 4, preferably 1 to 3.
Y4は、含窒素複素環のみからなる基であってもよく、含窒素複素環と共に、含窒素複素環とは異なる環構造や鎖状構造を有していてもよい。また、これらの環構造及び鎖状構造は、重合体の主鎖にあってもよく、側鎖にあってもよい。鎖状構造としては、炭素数1~10のアルカンジイル基、アルカンジイル基における任意のメチレン基が-O-、-CO-、-COO-、-NR7-又は-CO-NR7-に置き換えられてなる2価の基(R7は、水素原子又は1価の有機基)等が挙げられる。含窒素複素環とは異なる環構造としては、芳香族炭化水素環(ベンゼン環、ナフタレン環等)が挙げられる。 Y 4 may be a group consisting only of a nitrogen-containing heterocycle, or may have a ring structure or a chain structure different from the nitrogen-containing heterocycle together with the nitrogen-containing heterocycle. Moreover, these ring structures and chain structures may be present in the main chain of the polymer or in the side chains. As a chain structure, an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms, any methylene group in the alkanediyl group is replaced with -O-, -CO-, -COO-, -NR 7 - or -CO-NR 7 - (R 7 is a hydrogen atom or a monovalent organic group), and the like. Ring structures different from the nitrogen-containing heterocycle include aromatic hydrocarbon rings (benzene ring, naphthalene ring, etc.).
ただし、Y4は、上記式(2)が有するY2とは異なる基である。すなわち、特定ジアミン(D2-3)は特定ジアミン(D2-1)とは異なる化合物であり、Y4は、鎖状炭化水素構造と「*1-NR1-CO-」、「*1-CO-NR1-」、「*1-NR1-CO-NR2-」又は「*1-CO-NR1-NR2-CO-」とが隣接した部分構造を主鎖に有しない2価の基である。なお、重合体(P)を構成する特定ジアミン(D1)、特定ジアミン(D2-1)、特定ジアミン(D2-2)、及び特定ジアミン(D2-3)は、互いに異なる化合物である。 However, Y 4 is a group different from Y 2 in the above formula (2). That is, the specific diamine (D2-3) is a different compound from the specific diamine (D2-1), and Y 4 has a chain hydrocarbon structure and "* 1 -NR 1 -CO-", "* 1 -CO -NR 1 -", "* 1 -NR 1 -CO-NR 2 -" or "* 1 -CO-NR 1 -NR 2 -CO-" is a divalent compound that does not have an adjacent partial structure in its main chain. It is the basis. Note that the specific diamine (D1), the specific diamine (D2-1), the specific diamine (D2-2), and the specific diamine (D2-3) that constitute the polymer (P) are mutually different compounds.
Y4で表される2価の有機基の具体例としては、含窒素構造Nyを主鎖に有する基として下記式で表される基が挙げられる。
また、Y4で表される2価の有機基の具体例としては、含窒素構造Nyを側鎖に有する基として下記式で表される基が挙げられる。
重合体(P)が特定ジアミン(D2-3)に由来する構造単位を含む場合、その含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、3モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましい。また、特定ジアミン(D2-3)に由来する構造単位の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、90モル%以下であることが好ましく、60モル%以下であることがより好ましい。特定ジアミン(D2-3)に由来する構造単位の含有割合を上記範囲にすることにより、液晶素子のDC残像特性(特にDC蓄積特性)を改善でき、DC残像の発生を十分に低減することができる。 When the polymer (P) contains a structural unit derived from the specific diamine (D2-3), the content thereof is 3 mol% or more based on the total amount of the structural unit derived from the diamine possessed by the polymer (P). It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 5 mol% or more. Further, the content ratio of structural units derived from the specific diamine (D2-3) is preferably 90 mol% or less, and 60 mol% or less, based on the total amount of structural units derived from diamines possessed by the polymer (P). % or less is more preferable. By setting the content of the structural unit derived from the specific diamine (D2-3) within the above range, the DC afterimage characteristics (especially DC accumulation characteristics) of the liquid crystal element can be improved, and the occurrence of DC afterimages can be sufficiently reduced. can.
重合体(P)において、特定ジアミン(D2-1)に由来する構造単位、特定ジアミン(D2-2)に由来する構造単位及び特定ジアミン(D2-3)に由来する構造単位の合計の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましい。また、特定ジアミン(D2-1)に由来する構造単位、特定ジアミン(D2-2)に由来する構造単位及び特定ジアミン(D2-3)に由来する構造単位の合計の含有割合は、重合体(P)が有するジアミンに由来する構造単位の全量に対して、97モル%以下であることが好ましく、95モル%以下であることがより好ましい。 In the polymer (P), the total content of structural units derived from the specific diamine (D2-1), structural units derived from the specific diamine (D2-2), and structural units derived from the specific diamine (D2-3) is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, based on the total amount of structural units derived from diamines that the polymer (P) has. In addition, the total content ratio of the structural unit derived from the specific diamine (D2-1), the structural unit derived from the specific diamine (D2-2), and the structural unit derived from the specific diamine (D2-3) is It is preferably 97 mol% or less, more preferably 95 mol% or less, based on the total amount of structural units derived from diamines contained in P).
上記式(1)中のX1、上記式(2)中のX2、上記式(3)中のX3及び上記式(4)中のX4で表される4価の基は、テトラカルボン酸無水物に由来する構造単位である。テトラカルボン酸無水物としては、例えば、脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族テトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、鎖状テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。 The tetravalent group represented by X 1 in the above formula (1), X 2 in the above formula (2), X 3 in the above formula (3), and X 4 in the above formula ( 4 ) is a tetravalent group represented by It is a structural unit derived from carboxylic acid anhydride. Examples of the tetracarboxylic anhydride include aliphatic tetracarboxylic dianhydride and aromatic tetracarboxylic dianhydride. Examples of aliphatic tetracarboxylic dianhydrides include chain tetracarboxylic dianhydrides and alicyclic tetracarboxylic dianhydrides.
鎖状テトラカルボン酸二無水物としては、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が挙げられる。脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、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-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、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等、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-2:3,5:6-二無水物が挙げられる。芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、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、エチレングリコールビスアンヒドロトリメート、4,4’-カルボニルジフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Examples of the chain tetracarboxylic dianhydride include 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, ethylenediaminetetraacetic dianhydride, and the like. Examples of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic dianhydride, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1 ,3-dione, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-8-methyl-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 2,4,6,8-tetracarboxybicyclo[3.3.0]octane-2:4,6:8-dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, etc. 3,5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornane-2:3,5:6-dianhydride is mentioned. Examples of the aromatic tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, ethylene glycol bisanhydrotrimate, and 4,4'-carbonyl diphthalate. Examples include acid anhydride, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and the like.
各部分構造(U1)、(U2-1)~(U2-3)を構成するテトラカルボン酸二無水物は、液晶素子のDC緩和特性の改善効果が高く、残像の発生が十分に低減された液晶素子を得ることができる点において、芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位を含むことが好ましい。重合体(P)において、芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位の割合は、重合体(P)を構成するテトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位の全量に対して、10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましく、30モル%以上であることが更に好ましい。 The tetracarboxylic dianhydride constituting each partial structure (U1), (U2-1) to (U2-3) had a high effect of improving the DC relaxation characteristics of the liquid crystal element, and the occurrence of afterimages was sufficiently reduced. It is preferable that a structural unit derived from an aromatic tetracarboxylic dianhydride is included in that a liquid crystal element can be obtained. In the polymer (P), the proportion of structural units derived from aromatic tetracarboxylic dianhydride is 10 to the total amount of structural units derived from tetracarboxylic dianhydride constituting the polymer (P). It is preferably at least mol %, more preferably at least 20 mol %, even more preferably at least 30 mol %.
〔その他のジアミン〕
重合体(P)の合成に際しては、特定ジアミン(D1)、特定ジアミン(D2-1)、特定ジアミン(D2-2)、及び特定ジアミン(D2-3)とは異なるジアミン(以下、「その他のジアミン」ともいう)を併用してもよい。その他のジアミン化合物としては、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサン等が挙げられる。脂肪族ジアミンとしては、鎖状ジアミン及び脂環式ジアミンが挙げられる。
[Other diamines]
When synthesizing the polymer (P), specific diamine (D1), specific diamine (D2-1), specific diamine (D2-2), and diamines different from specific diamine (D2-3) (hereinafter referred to as "other diamines") (also referred to as "diamine") may be used in combination. Other diamine compounds include aliphatic diamines, aromatic diamines, diaminoorganosiloxanes, and the like. Aliphatic diamines include chain diamines and alicyclic diamines.
その他のジアミンの具体例としては、鎖状ジアミンとして、メタキシリレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。脂環式ジアミンとしては、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等が挙げられる。 Specific examples of other diamines include metaxylylene diamine, hexamethylene diamine, and the like as chain diamines. Examples of the alicyclic diamine include 1,4-diaminocyclohexane and 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine).
芳香族ジアミンとしては、p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエタン、4-アミノフェニル-4-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、1,6-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘキサン、6,6’-(ペンタメチレンジオキシ)ビス(3-アミノピリジン)、ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、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、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-(フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン等の主鎖型ジアミン;
ヘキサデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ-2,4-ジアミノベンゼン、オクタデカノキシ-2,5-ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレステリルオキシ-3,5-ジアミノベンゼン、コレスタニルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、コレステリルオキシ-2,4-ジアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル、3,5-ジアミノ安息香酸コレステリル、3,5-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、4-(4’-トリフルオロメトキシベンゾイロキシ)シクロヘキシル-3,5-ジアミノベンゾエート、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、3,5-ジアミノ安息香酸=5ξ-コレスタン-3-イル、下記式(E-1)
で表される化合物等の側鎖型ジアミン等を、
ジアミノオルガノシロキサンとして、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。
Examples of aromatic diamines include p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylethane, 4-aminophenyl-4-aminobenzoate, 4,4'-diaminoazobenzene, 1,5- Bis(4-aminophenoxy)pentane, 1,2-bis(4-aminophenoxy)ethane, 1,3-bis(4-aminophenoxy)propane, 1,6-bis(4-aminophenoxy)hexane, 6, 6'-(pentamethylenedioxy)bis(3-aminopyridine), bis[2-(4-aminophenyl)ethyl]hexanedioic acid, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2-bis[4-( 4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl , 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-(phenylene diisopropylidene) bisaniline, and other main chain diamines;
Hexadecanoxy-2,4-diaminobenzene, octadecanoxy-2,4-diaminobenzene, octadecanoxy-2,5-diaminobenzene, cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene, cholesteryloxy-3,5-diaminobenzene, cholestanil Oxy-2,4-diaminobenzene, cholesteryloxy-2,4-diaminobenzene, cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, cholesteryl 3,5-diaminobenzoate, lanostanil 3,5-diaminobenzoate, 3,6-diaminobenzoate Bis(4-aminobenzoyloxy)cholestane, 3,6-bis(4-aminophenoxy)cholestane, 4-(4'-trifluoromethoxybenzoyloxy)cyclohexyl-3,5-diaminobenzoate, 1,1-bis (4-((aminophenyl)methyl)phenyl)-4-butylcyclohexane, 3,5-diaminobenzoic acid = 5ξ-cholestan-3-yl, following formula (E-1)
Side chain type diamines such as compounds represented by
Examples of the diaminoorganosiloxane include 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane and the like.
式(E-1)で表される化合物としては、例えば下記式(E-1-1)~式(E-1-4)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
重合体(P)の合成に際し、その他のジアミンの使用割合は、重合体(P)の合成に使用するジアミンの全量に対して、75モル%以下であることが好ましく、65モル%以下であることがより好ましい。 When synthesizing the polymer (P), the proportion of other diamines used is preferably 75 mol% or less, and preferably 65 mol% or less, based on the total amount of diamines used in the synthesis of the polymer (P). It is more preferable.
〔重合体(P)の合成〕
・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、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることにより得ることができる。
[Synthesis of polymer (P)]
・Polyamic acid When the polymer (P) is a polyamic acid, the polyamic acid (hereinafter also referred to as "polyamic acid (P)") is prepared by adjusting the molecular weight of a tetracarboxylic dianhydride and a diamine as necessary. It can be obtained by reacting with an agent.
ポリアミック酸(P)の合成反応において、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2~2当量となる割合が好ましい。分子量調整剤としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸等の酸一無水物;アニリン、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミン等のモノアミン化合物;フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネート等のモノイソシアネート化合物等を挙げることができる。分子量調整剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましい。 In the synthesis reaction of polyamic acid (P), the ratio of tetracarboxylic dianhydride and diamine used is 0.2 to 0.2 to 1 equivalent of the amino group of the diamine. A ratio of 2 equivalents is preferred. Examples of molecular weight modifiers include acid monoanhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and itaconic anhydride; monoamine compounds such as aniline, cyclohexylamine, and n-butylamine; and monoisocyanate compounds such as phenyl isocyanate and naphthylisocyanate. can be mentioned. The proportion of the molecular weight regulator used is preferably 20 parts by mass or less based on the total of 100 parts by mass of the tetracarboxylic dianhydride and diamine used.
ポリアミック酸(P)の合成反応において、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、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等を挙げることができる。これらのうち、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種以上を反応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)との混合物を使用することが好ましい。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。 In the synthesis reaction of polyamic acid (P), the reaction temperature 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 aprotic polar solvents, phenol solvents, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, etc. . Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphorotriamide, m-cresol, xylenol and halogen It is possible to use one or more selected from the group consisting of chemical phenols as a reaction solvent, or to use a mixture of one or more of these and other organic solvents (for example, butyl cellosolve, diethylene glycol diethyl ether, etc.). preferable. The amount of organic solvent used is preferably such that the total amount of the tetracarboxylic dianhydride and diamine compound is 0.1 to 50% by mass based on the total amount of the reaction solution.
上記重合によりポリアミック酸(P)を溶解してなる重合体溶液を得た場合、この重合体溶液をそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、重合体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。 When a polymer solution obtained by dissolving polyamic acid (P) is obtained by the above polymerization, this polymer solution may be used as it is for preparing a liquid crystal aligning agent, and the polyamic acid (P) contained in the polymer solution may be used as is. may be isolated and then used for preparing a liquid crystal aligning agent.
・ポリアミック酸エステル
重合体(P)がポリアミック酸エステルである場合、当該ポリアミック酸エステルは、例えば、[I]ポリアミック酸(P)とエステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、等によって得ることができる。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。ポリアミック酸エステル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用いられてもよい。また、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、単離したポリアミック酸エステルを液晶配向剤の調製に用いてもよい。
- Polyamic acid ester When the polymer (P) is a polyamic acid ester, the polyamic acid ester can be prepared by, for example, [I] a method of reacting polyamic acid (P) with an esterifying agent, [II] a tetracarboxylic acid diester and diamine, or [III] tetracarboxylic acid diester dihalide and diamine, etc. The polyamic acid ester may have only an amic acid ester structure, or may be a partially esterified product in which an amic acid structure and an amic acid ester structure coexist. The reaction solution obtained by dissolving the polyamic acid ester may be used as it is for preparing a liquid crystal aligning agent. Alternatively, the polyamic acid ester contained in the reaction solution may be isolated and the isolated polyamic acid ester may be used for preparing a liquid crystal aligning agent.
・ポリイミド
重合体(P)がポリイミドである場合、当該ポリイミド(以下「ポリイミド(P)」ともいう)は、例えば、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(P)は、イミド化率が20~99%であることが好ましく、30~90%であることがより好ましい。なお、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。
- Polyimide When the polymer (P) is a polyimide, the polyimide (hereinafter also referred to as "polyimide (P)") can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing polyamic acid (P) and imidizing it. The imidization rate of polyimide (P) is preferably 20 to 99%, more preferably 30 to 90%. The imidization rate is 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, expressed as a percentage.
ポリアミック酸(P)の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸(P)を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し、必要に応じて加熱する方法により行われる。この方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸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(P)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。 Dehydration and ring closure of polyamic acid (P) is preferably carried out by dissolving polyamic acid (P) in an organic solvent, adding a dehydrating agent and a dehydration ring closure catalyst to this solution, and heating as necessary. In this method, as the dehydrating agent, for example, 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 (P). As the dehydration ring-closing catalyst, for example, tertiary amines such as pyridine, collidine, lutidine, and triethylamine can be used. The amount of the dehydration ring-closing catalyst used is preferably 0.01 to 10 moles per mole of the dehydrating agent used.
脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸(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℃である。反応時間は、好ましくは1.0~120時間である。なお、ポリイミド(P)を含有する反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に用いられてもよい。また、反応溶液中からポリイミド(P)を単離し、単離したポリイミド(P)を液晶配向剤の調製に用いてもよい。ポリイミド(P)は、ポリアミック酸エステルの脱水閉環により得ることもできる。 Examples of the organic solvent used in the dehydration ring closure reaction include the organic solvents exemplified as those used in the synthesis of polyamic acid (P). The reaction temperature of the dehydration ring closure reaction is preferably 0 to 180°C. The reaction time is preferably 1.0 to 120 hours. In addition, the reaction solution containing polyimide (P) may be used for preparation of a liquid crystal aligning agent as it is. Alternatively, polyimide (P) may be isolated from the reaction solution, and the isolated polyimide (P) may be used for preparing a liquid crystal aligning agent. Polyimide (P) can also be obtained by dehydration ring closure of polyamic acid ester.
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。 The solution viscosity of the polymer (P) is preferably one having a solution viscosity of 10 to 800 mPa·s, and 15 to 500 mPa·s when the solution has a concentration of 10% by mass. It is more preferable. Note that the solution viscosity (mPa・s) is for a polymer solution with a concentration of 10% by mass prepared using a good solvent for the polymer (P) (for example, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). This is a value measured at 25°C using an E-type rotational viscometer.
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)により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは2,000~300,000である。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7以下であり、より好ましくは5以下である。 The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (P) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 300, It is 000. The molecular weight distribution (Mw/Mn) represented by the ratio of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene measured by GPC is preferably 7 or less, more preferably 5 or less.
液晶配向剤中における重合体(P)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる固形分の全量(すなわち、液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計質量)に対して、20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましい。 The content ratio of the polymer (P) in the liquid crystal aligning agent is preferably 20% by mass or more with respect to the total amount of solid content contained in the liquid crystal aligning agent (i.e., the total mass of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent). , more preferably 40% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more.
<その他の成分>
液晶配向剤は、重合体(P)のほか、必要に応じて、重合体(P)とは異なる成分(以下、「その他の成分」ともいう)を含有していてもよい。
<Other ingredients>
In addition to the polymer (P), the liquid crystal aligning agent may contain a component different from the polymer (P) (hereinafter also referred to as "other components") as necessary.
・重合体(Q)
本開示の液晶配向剤は、重合体(P)とは異なる重合体(Q)を更に含有していてもよい。重合体(P)と共に重合体(Q)を配合することにより、液晶配向性が良好であり、信頼性の高い液晶素子を与える液晶配向膜を形成することができる。
・Polymer (Q)
The liquid crystal aligning agent of the present disclosure may further contain a polymer (Q) different from the polymer (P). By blending the polymer (Q) with the polymer (P), it is possible to form a liquid crystal alignment film that has good liquid crystal alignment and provides a highly reliable liquid crystal element.
重合体(Q)の主骨格は特に限定されない。重合体(Q)としては、例えば、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリエナミン、ポリウレア、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリベンゾオキサゾール、セルロース誘導体、ポリアセタール、付加重合体(例えば、(メタ)アクリル系重合体、スチレン系重合体、マレイミド系重合体、スチレン-マレイミド系共重合体)等が挙げられる。これらのうち、重合体(Q)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択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、重合体(Q)がポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも1種である場合、重合体(Q)は部分構造(U1)を有しない重合体である。 The main skeleton of the polymer (Q) is not particularly limited. Examples of the polymer (Q) include polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyorganosiloxane, polyester, polyenamine, polyurea, polyamide, polyamideimide, polybenzoxazole precursor, polybenzoxazole, cellulose derivative, polyacetal, and Examples include polymers (eg, (meth)acrylic polymers, styrene polymers, maleimide polymers, styrene-maleimide copolymers), and the like. Among these, the polymer (Q) is preferably at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide. In addition, when the polymer (Q) is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, the polymer (Q) is a polymer that does not have the partial structure (U1).
本開示の液晶配向剤は、重合体(Q)として、下記式(5)で表される部分構造及び下記式(6)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種を有する重合体(以下、「重合体(Q-1)」ともいう)を含有することが好ましい。重合体(P)と共に重合体(Q-1)を液晶配向剤に含有させることにより、重合体成分の層分離を促進させることができ、液晶配向性を高めることができる点で好適である。
上記式(5)及び式(6)において、X5及びX6で表される4価の基は、脂環式構造を有するテトラカルボン酸二無水物(すなわち、脂環式テトラカルボン酸二無水物)に由来する基である。脂環式テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、重合体(P)を構成する脂環式テトラカルボン酸二無水物として例示した化合物と同様の化合物が挙げられる。X5及びX6が有する脂環式構造は、置換又は無置換のシクロブタン環構造であることが好ましい。 In formulas (5) and (6) above, the tetravalent groups represented by X 5 and X 6 are tetracarboxylic dianhydrides having an alicyclic structure (i.e., alicyclic tetracarboxylic dianhydrides It is a group derived from Specific examples of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride include the same compounds as those exemplified as the alicyclic tetracarboxylic dianhydride constituting the polymer (P). The alicyclic structure of X 5 and X 6 is preferably a substituted or unsubstituted cyclobutane ring structure.
置換されたシクロブタン環構造において、置換基としては、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。これらのうち、シクロブタン環構造が有する置換基は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、又はハロゲン原子であることが好ましく、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のフルオロアルキル基又はフッ素原子であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。 In the substituted cyclobutane ring structure, substituents include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a halogenated group having 1 to 6 carbon atoms. Examples include an alkoxy group and a halogen atom. Among these, the substituents that the cyclobutane ring structure has are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, halogenated alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms, and halogenated groups having 1 to 3 carbon atoms. An alkoxy group or a halogen atom is preferred, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom is more preferred, and a methyl group is particularly preferred.
X5及びX6で表される4価の基を構成するテトラカルボン酸二無水物の具体例としては、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1-メチル-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-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3-トリメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1-エチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジエチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1-エチル-3-メチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメトキシ-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジエトキシ-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1-トリフルオロメチル-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(トリフルオロメチル)-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(トリフルオロメトキシ)-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3-トリ(トリフルオロメチル)-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-テトラ(トリフルオロメチル)-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのうち、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及び1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物よりなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。 Specific examples of the tetracarboxylic dianhydride constituting the tetravalent group represented by X 5 and X 6 include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1-methyl-1, 2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl-1,2,3,4- Cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3-trimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4 -Cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1-ethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-diethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride , 1-ethyl-3-methyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethoxy-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3 -diethoxy-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1-trifluoromethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-di(trifluoromethyl )-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-di(trifluoromethoxy)-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3 -Tri(trifluoromethyl)-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetra(trifluoromethyl)-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid Examples include acid dianhydrides. Among these, at least one selected from the group consisting of 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride. Seeds are preferred.
Y5及びY6で表される2価の有機基は、窒素原子に熱脱離性基が結合した部分構造(以下、「部分構造(Np)」ともいう)を有するジアミンに由来する基である。部分構造Npが有する熱脱離性基の具体例としては、上記式(1)中のA3の説明においてA3が熱脱離性基である場合の具体例として例示した基と同様の基が挙げられる。部分構造Npが有する熱脱離性基は、中でも、tert-ブトキシカルボニル基が好ましい。 The divalent organic group represented by Y 5 and Y 6 is a group derived from a diamine having a partial structure in which a thermally releasable group is bonded to a nitrogen atom (hereinafter also referred to as "partial structure (Np)"). be. Specific examples of the thermally releasable group that the partial structure Np has include the same groups as those exemplified as specific examples when A3 is a thermally releasable group in the explanation of A3 in formula (1) above. can be mentioned. Among the thermally releasable groups possessed by the partial structure Np, a tert-butoxycarbonyl group is particularly preferable.
重合体(Q-1)は、部分構造Npを主鎖に有していてもよく、側鎖に有していてもよく、その両方に有していてもよい。部分構造Npの具体例としては、下記式(Np-1)で表される1価の基及び式(Np-2)で表される2価の基が挙げられる。
部分構造(Np)を有するジアミンの具体例としては、下記式で表される化合物等が挙げられる。
重合体(Q)を液晶配向剤に含有させる場合、重合体(Q)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体(P)と重合体(Q)との合計量100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、重合体(Q)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体(P)と重合体(Q)との合計量100質量部に対して、80質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。 When the polymer (Q) is contained in the liquid crystal aligning agent, the content ratio of the polymer (Q) is based on 100 parts by mass of the total amount of the polymer (P) and the polymer (Q) contained in the liquid crystal aligning agent. The amount is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more. Moreover, the content ratio of the polymer (Q) is preferably 80 parts by mass or less, and 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer (P) and the polymer (Q) contained in the liquid crystal aligning agent. The following is more preferable, and 40% by mass or less is even more preferable.
重合体(Q-1)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体(P)と重合体(Q)との合計量100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、重合体(Q-1)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体(P)と重合体(Q)との合計量100質量部に対して、80質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。 The content ratio of the polymer (Q-1) is preferably 5 parts by mass or more, and 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the total amount of the polymer (P) and polymer (Q) contained in the liquid crystal aligning agent. The above is more preferable. Further, the content ratio of the polymer (Q-1) is preferably 80 parts by mass or less, and 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polymer (P) and the polymer (Q) contained in the liquid crystal aligning agent. It is more preferably at most parts by mass, and even more preferably at most 40% by mass.
・架橋剤
本開示の液晶配向剤には、膜の力学的強度を向上させること等を目的として、架橋剤が配合されていてもよい。架橋剤としては、オキシラニル基、オキセタニル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基及び重合性炭素-炭素二重結合基よりなる群から選択される少なくとも1種の架橋性基を1分子内に3個以上有する化合物(以下、「化合物(Z)」ともいう)を好ましく使用できる。化合物(Z)が有する架橋性基の数は、膜の力学的強度の向上を図りながら膜の靭性を確保する観点から、3~10個が好ましく、3~6個がより好ましい。
-Crosslinking agent The liquid crystal aligning agent of the present disclosure may contain a crosslinking agent for the purpose of improving the mechanical strength of the film. The crosslinking agent includes at least one crosslinking group selected from the group consisting of oxiranyl group, oxetanyl group, hydroxyl group, mercapto group, amino group, and polymerizable carbon-carbon double bond group, three in one molecule. Compounds having the above (hereinafter also referred to as "compound (Z)") can be preferably used. The number of crosslinkable groups possessed by the compound (Z) is preferably 3 to 10, more preferably 3 to 6, from the viewpoint of ensuring the toughness of the membrane while improving the mechanical strength of the membrane.
化合物(Z)を液晶配向剤に含有させる場合、化合物(Z)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分の合計量(重合体(P)と重合体(Q)との合計量)100質量部に対して、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、化合物(Z)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分の合計量100質量部に対して、15質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。 When compound (Z) is contained in a liquid crystal aligning agent, the content ratio of compound (Z) is the total amount of polymer components contained in the liquid crystal aligning agent (total amount of polymer (P) and polymer (Q)). ) It is preferably 0.5 part by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, per 100 parts by mass. Moreover, the content ratio of the compound (Z) is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total amount of polymer components contained in the liquid crystal aligning agent.
・密着助剤
本開示の液晶配向剤には、液晶配向膜の密着性を改善することを目的として、密着助剤が配合されていてもよい。密着助剤としては、トリアルコキシシリル基を有する化合物(以下、「化合物(Y)」ともいう)を好ましく使用できる。化合物(Y)は、オキシラニル基、オキセタニル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基及び重合性炭素-炭素二重結合基よりなる群から選択される少なくとも1種の反応性官能基を有する化合物であることが好ましい。このような化合物(Y)としては、上記の反応性官能基を有する公知のシランカップリング剤を適宜使用できる。
- Adhesion aid The liquid crystal alignment agent of the present disclosure may contain an adhesion aid for the purpose of improving the adhesion of the liquid crystal alignment film. As the adhesion aid, a compound having a trialkoxysilyl group (hereinafter also referred to as "compound (Y)") can be preferably used. Compound (Y) is a compound having at least one reactive functional group selected from the group consisting of oxiranyl group, oxetanyl group, hydroxy group, mercapto group, amino group, and polymerizable carbon-carbon double bond group. It is preferable. As such a compound (Y), a known silane coupling agent having the above-mentioned reactive functional group can be used as appropriate.
化合物(Y)を液晶配向剤に含有させる場合、化合物(Y)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分の合計量(重合体(P)と重合体(Q)との合計量)100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましい。また、化合物(Y)の含有割合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分の合計量100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 When compound (Y) is contained in a liquid crystal aligning agent, the content ratio of compound (Y) is the total amount of polymer components contained in the liquid crystal aligning agent (the total amount of polymer (P) and polymer (Q)). ) It is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.3 part by mass or more, per 100 parts by mass. Moreover, the content ratio of the compound (Y) is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total amount of polymer components contained in the liquid crystal aligning agent.
・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。
-Solvent The liquid crystal aligning agent of the present disclosure is preferably prepared as a liquid composition in which the polymer (P) and other components used as necessary are dispersed or dissolved in a suitable solvent.
溶剤としては有機溶媒が好ましく使用される。その具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,2-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、フェノール、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、ジアセトンアルコール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、プロパン-1,2-ジオール、3-メトキシ-1-ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸エチル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ジエチレングリコールジエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールジアセテート、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等を挙げることができる。溶剤としては、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 As the solvent, organic solvents are preferably used. Specific examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,2-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, phenol, γ- Butyrolactone, γ-butyrolactam, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol, 1-hexanol, 2-hexanol, propane-1,2- Diol, 3-methoxy-1-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethyl propionate, methylmethoxypropionone ethyl ethoxypropionate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene Glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol 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, Examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, propylene glycol monomethyl ether (PGME), diethylene glycol diethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol diacetate, cyclopentanone, and cyclohexanone. As the solvent, one type can be used alone or two or more types can be used in combination.
液晶配向剤に配合するその他の成分としては、上記のほか、例えば、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、光増感剤等が挙げられる。その他の成分の配合割合は、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。 In addition to the above, other components to be added to the liquid crystal aligning agent include, for example, antioxidants, metal chelate compounds, hardening accelerators, surfactants, fillers, dispersants, photosensitizers, and the like. The blending ratio of other components can be appropriately selected depending on each compound within a range that does not impair the effects of the present disclosure.
液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性等を考慮して適宜に選択される。液晶配向剤の固形分濃度は、好ましくは1~10質量%の範囲である。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、より良好な液晶配向性を示す液晶配向膜を得ることができる点で好適である。一方、固形分濃度が10質量%以下であると、塗膜を適度な厚みとすることができ、良好な液晶配向性を示す液晶配向膜が得られやすく、また、液晶配向剤の粘性が適度となり塗布性を良好にできる傾向がある。 The solid concentration in the liquid crystal aligning agent (the ratio of the total mass of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total mass of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc. The solid content concentration of the liquid crystal aligning agent is preferably in the range of 1 to 10% by mass. It is suitable that the solid content concentration is 1% by mass or more because a sufficient thickness of the coating film can be ensured and a liquid crystal alignment film exhibiting better liquid crystal alignment properties can be obtained. On the other hand, when the solid content concentration is 10% by mass or less, the coating film can be made to have an appropriate thickness, a liquid crystal alignment film that exhibits good liquid crystal alignment properties is easily obtained, and the viscosity of the liquid crystal alignment agent is moderate. This tends to improve coating properties.
≪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製造される。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具備する。液晶素子における液晶の駆動方式は特に限定されず、例えばTN型、STN型、VA型(VA-MVA型、VA-PVA型などを含む。)、IPS型、FFS型、OCB(Optically Compensated Bend)型、PSA型(Polymer Sustained Alignment)等の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 aligning film of the present disclosure is manufactured using the liquid crystal aligning agent prepared as described above. Moreover, the liquid crystal element of this indication comprises the liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal alignment agent demonstrated above. The driving method of the liquid crystal in the liquid crystal element is not particularly limited, and includes, for example, TN type, STN type, VA type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), IPS type, FFS type, and OCB (Optically Compensated Bend). It can be applied to various modes such as type, PSA type (Polymer Sustained Alignment), etc. A liquid crystal element can be manufactured, for example, by a method including steps 1 to 3 below. 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>
まず、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、ソーダガラス等のガラス;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(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In2O3-SnO2)からなるITO膜等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。
<Step 1: Formation of coating film>
First, a liquid crystal aligning agent is applied onto a substrate, and a coating film is formed on the substrate, preferably by heating the applied surface. As the substrate, for example, a transparent substrate made of glass such as float glass or soda glass; or plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether sulfone, polycarbonate, or poly(alicyclic olefin) can be used. The transparent conductive film provided on one side of the substrate includes a NESA film (registered trademark of PPG, USA) made of tin oxide (SnO 2 ) and an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ). etc. can be used. When manufacturing a TN type, STN type, or VA type liquid crystal element, two substrates each having a patterned transparent conductive film are used. On the other hand, when manufacturing an IPS type or FFS type liquid crystal element, a substrate provided with comb-shaped patterned electrodes and a counter substrate provided with no electrodes are used.
基板への液晶配向剤の塗布方法は特に限定されない。基板への液晶配向剤の塗布は、例えば、スピンコート方式、印刷方式(例えば、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式等)、インクジェット方式、スリットコート方式、バーコーター方式、エクストリューションダイ方式、ダイレクトグラビアコーター方式、チャンバードクターコーター方式、オフセットグラビアコーター方式、含浸コーター方式、MBコーター方式法等により行うことができる。 The method of applying the liquid crystal alignment agent to the substrate is not particularly limited. The liquid crystal alignment agent can be applied to the substrate using, for example, a spin coat method, a printing method (e.g. offset printing method, flexo printing method, etc.), an inkjet method, a slit coat method, a bar coater method, an extrusion die method, or a direct gravure method. This can be carried out by a coater method, a chamber doctor coater method, an offset gravure coater method, an impregnation coater method, an MB coater method, or the like.
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80~280℃であり、より好ましくは80~250℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5~200分である。形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmである。 After applying the liquid crystal aligning agent, preheating (prebaking) is preferably performed for the purpose of preventing the applied liquid crystal aligning agent from dripping. The prebake temperature is preferably 30 to 200°C, and the prebake time is preferably 0.25 to 10 minutes. Thereafter, a calcination (post-bake) step is performed 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-bake temperature) at this time is preferably 80 to 280°C, more preferably 80 to 250°C. Post-bake time is preferably 5 to 200 minutes. The thickness of the formed film is preferably 0.001 to 1 μm.
<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で形成した塗膜に対し、液晶配向能を付与する処理(配向処理)が施される。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やナイロ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、液晶配向能を更に高めるために該塗膜に対し配向処理を施してもよい。垂直配向型の液晶素子に好適な液晶配向膜はPSA型の液晶素子にも好ましく用いることができる。
<Step 2: Orientation treatment>
When manufacturing a TN-type, STN-type, IPS-type, or FFS-type liquid crystal element, the coating film formed in step 1 is subjected to a treatment (orientation treatment) that imparts liquid crystal alignment ability. Thereby, the ability to orient liquid crystal molecules is imparted to the coating film, and it becomes 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, nylon, etc., or a photoalignment treatment in which the coating film is irradiated with light to impart liquid crystal alignment ability. When manufacturing a vertically aligned liquid crystal element, the coating film formed in step 1 above may be used as it is as a liquid crystal alignment film, or the coating film may be subjected to an alignment treatment in order to further enhance the liquid crystal alignment ability. It's okay. A liquid crystal alignment film suitable for a vertical alignment type liquid crystal element can also be preferably used for a PSA type liquid crystal element.
光配向のための光照射は、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。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。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。非偏光の放射線の場合の照射方向は斜め方向とする。 Light irradiation for photo-alignment can be performed by irradiating the coating film after the post-bake process, by irradiating the coating film after the pre-bake process but before the post-bake process, or by irradiating the coating film after the pre-bake process but before the post-bake process. At least one of these methods can be carried out by irradiating the coating film while the coating film is being heated. As the radiation irradiated to the coating film, for example, ultraviolet rays and visible light including light with a wavelength of 150 to 800 nm can be used. Preferably, it is ultraviolet light containing light with a wavelength of 200 to 400 nm. If the radiation is polarized, it may be linearly polarized or partially polarized. When the radiation used is linearly polarized or partially polarized, the irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, from an oblique direction, or a combination thereof. In the case of non-polarized radiation, the irradiation direction is oblique.
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、エキシマーレーザー等が挙げられる。放射線の照射量は、好ましくは200~30,000J/m2であり、より好ましくは500~10,000J/m2である。配向能付与のための光照射後において、基板表面を、例えば水、有機溶媒(例えば、メタノール、イソプロピルアルコール、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、乳酸エチル等)又はこれらの混合物を用いて洗浄する処理や、基板を加熱する処理を行ってもよい。 Examples of the light source used include a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, and an excimer laser. The radiation dose is preferably 200 to 30,000 J/m 2 , more preferably 500 to 10,000 J/m 2 . After light irradiation for imparting alignment ability, the substrate surface is treated with water, an organic solvent (e.g., methanol, isopropyl alcohol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, etc.), or a mixture thereof. A cleaning process or a process of heating the substrate may also be performed.
<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、液晶配向膜が対向するように間隙を介して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により貼り合わせ、基板表面とシール剤で囲まれたセルギャップ内に液晶を注入充填し注入孔を封止する方法、ODF方式による方法等が挙げられる。シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂等を用いることができる。液晶としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶を挙げることができ、中でもネマチック液晶が好ましい。
<Step 3: Construction of liquid crystal cell>
A liquid crystal cell is manufactured by preparing two substrates on which liquid crystal alignment films are formed as described above, and disposing a liquid crystal between the two substrates that are arranged facing each other. To manufacture a liquid crystal cell, for example, two substrates are placed facing each other with a gap in between so that the liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral parts of the two substrates are bonded together using a sealant, and the surface of the substrate and the sealant are bonded together. Examples include a method in which liquid crystal is injected into a cell gap surrounded by , and the injection hole is sealed, a method using an ODF method, and the like. As the sealant, for example, an epoxy resin containing a hardening agent and aluminum oxide spheres as spacers can be used. Examples of liquid crystals include nematic liquid crystals and smectic liquid crystals, with nematic liquid crystals being preferred.
PSAモードでは、液晶とともに重合性化合物(例えば、多官能(メタ)アクリレート化合物等)をセルギャップ内に充填するとともに、液晶セルの構築後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する処理を行う。PSA型の液晶素子の製造に際し、重合性化合物の使用割合は、液晶の合計100質量部に対して、例えば0.01~3質量部、好ましくは0.05~1質量部である。 In the PSA mode, a polymerizable compound (for example, a polyfunctional (meth)acrylate compound, etc.) is filled into the cell gap together with liquid crystal, and after the liquid crystal cell is constructed, a voltage is applied between the conductive films of a pair of substrates. In this step, the liquid crystal cell is irradiated with light. When producing a PSA type liquid crystal element, the proportion of the polymerizable compound used is, for example, 0.01 to 3 parts by weight, preferably 0.05 to 1 part by weight, based on a total of 100 parts by weight of the liquid crystal.
液晶表示装置を製造する場合、続いて、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。 When manufacturing a liquid crystal display device, a polarizing plate is then bonded 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 absorbs iodine is sandwiched between cellulose acetate protective films, or a polarizing plate made of the H film itself.
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る。具体的には、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、調光装置、位相差フィルム等として用いることができる。 The liquid crystal element of the present disclosure can be effectively applied to various uses. Specifically, for example, various display devices such as watches, portable game consoles, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, various monitors, LCD televisions, information displays, etc. , a light control device, a retardation film, etc.
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 explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<化合物の構造と略号>
以下の例で使用した主な化合物の構造と略号は以下のとおりである。
<Compound structure and abbreviation>
The structures and abbreviations of the main compounds used in the examples below are as follows.
[テトラカルボン酸二無水物]
化合物(TA-1)~化合物(TA-7);下記式(TA-1)~式(TA-7)のそれぞれで表される化合物
Compound (TA-1) to Compound (TA-7); Compounds represented by the following formulas (TA-1) to (TA-7), respectively
[ジアミン]
化合物(DA-1)~化合物(DA-6);下記式(DA-1)~式(DA-6)のそれぞれで表される化合物
Compound (DA-1) to Compound (DA-6); Compounds represented by the following formulas (DA-1) to (DA-6), respectively
化合物(DB-1)~化合物(DB-6);下記式(DB-1)~式(DB-6)のそれぞれで表される化合物
化合物(DC-1)、(DC-2);下記式(DC-1)又は式(DC-2)で表される化合物
化合物(DD-1)~化合物(DD-4);下記式(DD-1)~式(DD-4)のそれぞれで表される化合物
化合物(DE-1)~化合物(DE-13);下記式(DE-1)~式(DE-13)のそれぞれで表される化合物
[添加剤]
化合物(AD-1)~化合物(AD-4);下記式(AD-1)~式(AD-4)のそれぞれで表される化合物
Compounds (AD-1) to Compounds (AD-4); Compounds represented by the following formulas (AD-1) to (AD-4), respectively
[溶剤]
NMP;N-メチル-2-ピロリドン
BC;ブチルセロソルブ
[solvent]
NMP; N-methyl-2-pyrrolidone BC; butyl cellosolve
<重合体の合成及び評価>
以下の合成例1~52において重合体をそれぞれ合成した。なお、以下の例において、重合体溶液中のポリイミドのイミド化率は以下の方法により測定した。
[ポリイミドのイミド化率]
ポリイミドの溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温で1H-NMRを測定した。得られた1H-NMRスペクトル(400MHz)から、下記数式(1)によりイミド化率[%]を求めた。
イミド化率[%]=(1-(A1/(A2×α)))×100 …(1)
(数式(1)中、A1は化学シフト10ppm付近に現れるアミド基のプロトン由来のピーク面積であり、A2は化学シフト6~9ppm付近に現れる芳香族基のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるアミド基のプロトン1個に対する芳香族基のプロトンの個数割合である。)
<Synthesis and evaluation of polymer>
Polymers were synthesized in Synthesis Examples 1 to 52 below. In addition, in the following examples, the imidization rate of polyimide in the polymer solution was measured by the following method.
[Imidization rate of polyimide]
A polyimide solution was poured into pure water, and the resulting precipitate was thoroughly dried under reduced pressure at room temperature, then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide, and 1 H-NMR was measured at room temperature using tetramethylsilane as a reference substance. From the obtained 1 H-NMR spectrum (400 MHz), the imidization rate [%] was determined using the following formula (1).
Imidization rate [%] = (1 - (A 1 / (A 2 × α))) × 100 ... (1)
(In formula (1), A 1 is the peak area derived from the proton of the amide group that appears around the chemical shift of 10 ppm, A 2 is the peak area derived from the proton of the aromatic group that appears around the chemical shift of 6 to 9 ppm, α is the ratio of the number of aromatic group protons to one amide group proton in the polymer precursor (polyamic acid).)
[合成例1]
ジアミン(全ジアミン100モル部に対して、ジアミン(DA-1)10モル部、ジアミン(DB-2)40モル部、ジアミン(DC-1)20モル部、及びジアミン(DE-3)30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(全テトラカルボン酸二無水物100モル部に対して、酸二無水物(TA-1)40モル部、及び酸二無水物(TA-5)60モル部)を加え、室温で6時間反応を行い、ポリアミック酸(これを重合体(PA-1)とする)の15質量%溶液を得た。
[Synthesis example 1]
Diamine (relative to 100 moles of total diamine, 10 moles of diamine (DA-1), 40 moles of diamine (DB-2), 20 moles of diamine (DC-1), and 30 moles of diamine (DE-3) part) in NMP, 0.95 molar equivalent of tetracarboxylic dianhydride based on the total amount of diamine (acid dianhydride (TA-1) based on 100 molar parts of total tetracarboxylic dianhydride). 40 mol parts and 60 mol parts of acid dianhydride (TA-5) were added, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours to form a 15% by mass solution of polyamic acid (this will be referred to as polymer (PA-1)). Obtained.
[合成例2~32]
テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表1に記載のとおりに変更した以外は合成例1と同様にしてポリアミック酸(重合体(PA-2)~重合体(PA-32))をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 2 to 32]
Polyamic acids (polymer (PA-2) to polymer (PA- 32)) were obtained.
[合成例33~38]
テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表2に記載のとおりに変更した以外は合成例1と同様にしてポリアミック酸(重合体(PA-32)~重合体(PA-38))をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 33 to 38]
Polyamic acids (polymer (PA-32) to polymer (PA- 38)) were obtained.
[合成例39]
ジアミン(全ジアミン100モル部に対して、ジアミン(DE-11)50モル部、ジアミン(DE-12)30モル部、及びジアミン(DE-2)20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(TA-2)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、ポリイミド(これを重合体(PI-1)とする)の10質量%溶液を得た。ポリイミド(PI-1)のイミド化率は78%であった。
[Synthesis example 39]
Diamine (50 mole parts of diamine (DE-11), 30 mole parts of diamine (DE-12), and 20 mole parts of diamine (DE-2) based on 100 mole parts of total diamine) was dissolved in NMP, and the total diamine 0.95 molar equivalent of tetracarboxylic dianhydride (TA-2) was added thereto, and the reaction was carried out at room temperature for 6 hours to obtain a solution of polyamic acid. To the resulting solution were added 1-methylpiperidine and acetic anhydride in an amount of 0.75 molar equivalent to the carboxy group of the polyamic acid as a dehydrating agent, 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 (this will be referred to as polymer (PI-1)). The imidization rate of polyimide (PI-1) was 78%.
[合成例40]
テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表2に記載のとおりに変更した以外は合成例39と同様にしてポリイミド(これを重合体(PI-2)とする)を得た。
[Synthesis example 40]
A polyimide (this is referred to as a polymer (PI-2)) was obtained in the same manner as Synthesis Example 39, except that the types and molar ratios of the tetracarboxylic dianhydride and diamine were changed as shown in Table 2 below. Ta.
[合成例41~51]
テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及びモル比をそれぞれ下記表3に記載のとおりに変更した以外は合成例1と同様にしてポリアミック酸(重合体(PA-39)~重合体(PA-49))をそれぞれ得た。
[合成例52]
脱水剤のモル比を0.40モル当量に変更した以外は合成例39と同様にしてポリイミドである重合体(PI-3)の10質量%溶液を得た。重合体(PI-3)のイミド化率は50%であった。
[Synthesis Examples 41 to 51]
Polyamic acids (Polymer (PA-39) to Polymer (PA- 49)) were obtained.
[Synthesis example 52]
A 10% by mass solution of a polyimide polymer (PI-3) was obtained in the same manner as Synthesis Example 39 except that the molar ratio of the dehydrating agent was changed to 0.40 molar equivalent. The imidization rate of the polymer (PI-3) was 50%.
表1~3中の数値は、酸二無水物については、合成に使用した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。 For acid dianhydrides, the values in Tables 1 to 3 indicate the usage ratio (mol%) of each compound relative to the total amount of acid dianhydride used in the synthesis (100 mol%), and for diamines, the ratio of each compound used in the synthesis is The usage ratio (mol%) of each compound with respect to the total amount (100mol%) of diamine used in is shown.
<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
重合体成分(固形分換算:重合体(PI-1)20質量部、重合体(PA-1)80質量部)、架橋剤(N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジパミド(上記式(AD-1)で表される化合物))5質量部、及び密着助剤(3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン(上記式(AD-4)で表される化合物))1質量部をNMP及びBCによって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(AL-1)を調製した。
<Preparation and evaluation of liquid crystal alignment agent>
[Example 1: Photoalignment FFS type liquid crystal display element]
(1) Preparation of liquid crystal alignment agent Polymer components (solid content equivalent: 20 parts by mass of polymer (PI-1), 80 parts by mass of polymer (PA-1)), crosslinking agent (N, N, N', N 5 parts by mass of '-tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamide (a compound represented by the above formula (AD-1))), and an adhesion aid (3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (a compound represented by the above formula (AD-4)); By diluting 1 part by mass of the compound represented by )) with NMP and BC, a solution with a solid content concentration of 4.0% by mass and a solvent composition ratio of NMP:BC = 70:30 (mass ratio) is prepared. Obtained. A liquid crystal aligning agent (AL-1) was prepared by filtering this solution through a filter with a pore size of 0.2 μm.
(2)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(AL-1)を、スピンコーターを用いて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間加熱した後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間加熱を行い、平均膜厚100nm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200mJ/cm2を、基板法線方向から照射して光配向処理を行った。この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分間加熱して熱処理を行い、液晶配向膜を形成した。
(2) Formation of liquid crystal alignment film by photoalignment method A glass substrate on which a flat electrode, an insulating layer, and a comb-shaped electrode are laminated in this order on one side, and a counter glass substrate on which no electrodes are provided, respectively. The liquid crystal aligning agent (AL-1) prepared in (1) above was applied using a spin coater, heated for 1 minute on a hot plate at 80°C, and then placed in an oven at 230°C with the interior replaced with nitrogen. Heating was performed for 30 minutes to form a coating film with an average thickness of 100 nm. The surface of this coating film was subjected to photo-alignment treatment by irradiating 200 mJ/cm 2 of ultraviolet light containing a linearly polarized bright line of 254 nm from the normal direction of the substrate using a Hg-Xe lamp. The coating film subjected to this photo-alignment treatment was heat-treated by heating for 30 minutes in an oven at 230° C. in which the inside of the oven was replaced with nitrogen, to form a liquid crystal alignment film.
(3)FFS型液晶表示素子の製造
上記(2)で作製した基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面の外周に、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、一対の基板の液晶配向膜を有する面を対向させ、各基板の配向処理方向が逆平行となるように圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、液晶注入口より基板間の間隙に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。次に、基板の外側両面に、偏光板を、その偏光方向が互いに直交し、かつ、液晶配向膜の配向処理方向と45°の角度をなすように貼り合わせることによりFFS型液晶表示素子を製造した。
(3) Manufacture of FFS type liquid crystal display element A liquid crystal injection hole is left on the outer periphery of one of the substrates prepared in (2) above on the surface having a liquid crystal alignment film, and an epoxy resin containing aluminum oxide spheres with a diameter of 3.5 μm is After applying the resin adhesive with a dispenser, the surfaces of the pair of substrates with the liquid crystal alignment film are placed opposite each other, and the substrates are pressed together so that the alignment direction of each substrate is antiparallel, and the adhesive is heated at 150°C for 1 hour. hardened. Next, a negative nematic liquid crystal (manufactured by Merck, MJ20195NCMP) was filled into the gap between the substrates through a liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an epoxy adhesive. Furthermore, in order to remove the fluid orientation during injection of the liquid crystal, it was heated at 120° C. and then slowly cooled to room temperature. Next, an FFS type liquid crystal display element is manufactured by pasting polarizing plates on both outer sides of the substrate so that their polarization directions are perpendicular to each other and form an angle of 45° with the alignment treatment direction of the liquid crystal alignment film. did.
(4)液晶配向性の評価
上記(4)で製造した液晶表示素子について、5Vの電圧をON・OFF(印加・解除)したときの明暗の変化における異常ドメインの有無を顕微鏡によって倍率50倍で観察した。評価は、異常ドメインが観察されなかった場合を「良好」、異常ドメインが観察された場合を「不良」とした。その結果、本実施例では「良好」の評価であった。
(4) Evaluation of liquid crystal orientation Regarding the liquid crystal display element manufactured in (4) above, the presence or absence of abnormal domains in the change in brightness when a voltage of 5V is turned on and off (applied/removed) was examined using a microscope at a magnification of 50x. Observed. The evaluation was evaluated as "good" when no abnormal domain was observed, and "poor" when an abnormal domain was observed. As a result, this example was evaluated as "good".
(5)室温長期残像(DC緩和特性)の評価
上記(4)で製造した液晶表示素子を25℃、1気圧の環境下においた。周波数30Hzの交流矩形波(AC)により相対透過率100%で駆動させて任意の2画素の間の輝度差を0に設定した後、バックライト照射下でAC駆動させつつ片方の画素のみに直流(DC)0.5Vを30分間印加して電荷を蓄積させた。DC0.5Vの印加を終了して、相対透過率が50%となるACのみの駆動に戻すと、蓄積された電荷によって2画素の間に輝度差ΔLが生じた。この輝度差ΔLの経時変化を観測し、DC0.5Vの印加を終了してから輝度差ΔLが初期値の36.8%以下になるまでの時間を残像消去時間とした。なお、この時間が短いほど蓄積された電荷による残像が消えやすく、DC緩和特性が良好といえる。評価は、残像消去時間が10分未満であった場合を「優」、10分以上20分未満であった場合を「良」、20分以上30分未満であった場合を「可」、30分以上であった場合を「不可」とした。その結果、本実施例では「良」の評価であった。
(5) Evaluation of long-term afterimage at room temperature (DC relaxation characteristics) The liquid crystal display element manufactured in (4) above was placed in an environment of 25° C. and 1 atm. After driving with an alternating current rectangular wave (AC) with a frequency of 30 Hz at a relative transmittance of 100% and setting the luminance difference between any two pixels to 0, DC driving is applied to only one pixel while AC driving under backlight illumination. (DC) 0.5V was applied for 30 minutes to accumulate charge. When the application of DC 0.5 V was terminated and the drive was returned to AC only with a relative transmittance of 50%, a luminance difference ΔL occurred between the two pixels due to the accumulated charge. The change over time of this luminance difference ΔL was observed, and the time from the end of the application of DC 0.5 V until the luminance difference ΔL became 36.8% or less of the initial value was defined as the afterimage erasing time. It should be noted that the shorter this time, the easier the afterimage caused by the accumulated charges disappears, and it can be said that the DC relaxation characteristics are better. The evaluation is "Excellent" if the afterimage removal time is less than 10 minutes, "Good" if it is 10 minutes or more and less than 20 minutes, "Acceptable" if it is 20 minutes or more and less than 30 minutes. If the time was longer than 1 minute, it was classified as "unacceptable". As a result, this example was evaluated as "good".
(6)高温短期残像(DC蓄積特性)の評価
上記(4)で製造した液晶表示素子を60℃、1気圧の環境下においた。周波数30Hzの交流矩形波(AC)により相対透過率100%で駆動させて任意の2画素の間の輝度差を0に設定した後、バックライト照射下でAC駆動させつつ片方の画素のみに直流(DC)0.2Vを30分間印加して電荷を蓄積させた。DC0.2Vの印加を終了して、相対透過率が50%となるACのみの駆動に戻すと、蓄積された電荷によって2画素の間に輝度差ΔLが生じた。なお、この輝度差が少ないほど電荷を蓄積しにくく、DC蓄積特性が良好といえる。この輝度差ΔLを2画素の輝度の平均値で割った値が1%未満であった場合を「優」、1%以上2%未満であった場合を「良」、2%以上3%未満であった場合を「可」、3%以上であった場合を「不可」とした。その結果、本実施例では「可」の評価であった。
(6) Evaluation of high-temperature short-term afterimage (DC accumulation characteristics) The liquid crystal display element manufactured in (4) above was placed in an environment of 60° C. and 1 atm. After driving with an alternating current rectangular wave (AC) with a frequency of 30 Hz at a relative transmittance of 100% and setting the luminance difference between any two pixels to 0, DC driving is applied to only one pixel while AC driving under backlight illumination. (DC) 0.2V was applied for 30 minutes to accumulate charge. When the application of DC 0.2 V was terminated and the drive was returned to AC only with a relative transmittance of 50%, a brightness difference ΔL occurred between the two pixels due to the accumulated charge. Note that the smaller the luminance difference, the more difficult it is to accumulate charges, and the better the DC accumulation characteristics. If the value obtained by dividing this brightness difference ΔL by the average value of the brightness of two pixels is less than 1%, it is ``excellent'', and if it is 1% or more and less than 2%, it is ``good'', which is 2% or more and less than 3%. If it was 3% or more, it was considered "acceptable", and if it was 3% or more, it was "impossible". As a result, this example was evaluated as "fair".
[実施例2~17、実施例26~29]
上記実施例1において、液晶配向剤に含有させる重合体成分の種類及び量を下記表4に示すとお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、FFS型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。なお、直線偏光された紫外線の露光量は、実施例2~4、実施例10~11、実施例13~17、実施例26、実施例28~29においては200mJ/cm2、その他の実施例においては500mJ/cm2とした。
[Examples 2 to 17, Examples 26 to 29]
In Example 1 above, a liquid crystal aligning agent was prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and amount of the polymer component to be contained in the liquid crystal aligning agent were changed as shown in Table 4 below. While forming a liquid crystal alignment film, an FFS type liquid crystal display element was manufactured and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 4 below. The exposure amount of linearly polarized ultraviolet light was 200 mJ/cm 2 in Examples 2 to 4, Examples 10 to 11, Examples 13 to 17, Examples 26 and 28 to 29, and 200 mJ/cm 2 in other examples. In this case, it was set to 500 mJ/cm 2 .
[比較例1~14]
上記実施例1において、液晶配向剤に含有させる重合体成分の種類及び量を下記表5に示すとお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、FFS型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。なお、直線偏光された紫外線の露光量は、比較例1~12においては200mJ/cm2、比較例13、14においては500mJ/cm2とした。
[Comparative Examples 1 to 14]
In the above Example 1, a liquid crystal aligning agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of the polymer component to be contained in the liquid crystal aligning agent were changed as shown in Table 5 below. While forming a liquid crystal alignment film, an FFS type liquid crystal display element was manufactured and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 5 below. The exposure amount of linearly polarized ultraviolet light was 200 mJ/cm 2 in Comparative Examples 1 to 12, and 500 mJ/cm 2 in Comparative Examples 13 and 14.
[実施例18:ラビング配向FFS型液晶表示素子]
(1)液晶配向剤の調製
重合体成分(固形分換算:重合体(PI-2)20質量部、重合体(PA-1)80質量部)、架橋剤(N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジパミド(上記式(AD-1)で表される化合物))5質量部、及び密着助剤(3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン(上記式(AD-4)で表される化合物))1質量部をNMP及びBCによって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(AL-18)を調製した。
[Example 18: Rubbing alignment FFS type liquid crystal display element]
(1) Preparation of liquid crystal aligning agent Polymer components (solid content equivalent: 20 parts by mass of polymer (PI-2), 80 parts by mass of polymer (PA-1)), crosslinking agent (N, N, N', N 5 parts by mass of '-tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamide (a compound represented by the above formula (AD-1))), and an adhesion aid (3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (a compound represented by the above formula (AD-4)); By diluting 1 part by mass of the compound represented by )) with NMP and BC, a solution with a solid content concentration of 4.0% by mass and a solvent composition ratio of NMP:BC = 70:30 (mass ratio) is prepared. Obtained. A liquid crystal aligning agent (AL-18) was prepared by filtering this solution through a filter with a pore size of 0.2 μm.
(2)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(AL-18)を、スピンコーターを用いて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間加熱した後、庫内を窒素置換した230℃のオーブンで30分間加熱を行い、平均膜厚100nm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。この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。
(2) Formation of liquid crystal alignment film by rubbing method A glass substrate on which a flat plate electrode, an insulating layer, and a comb-shaped electrode are laminated in this order on one side, and a counter glass substrate on which no electrodes are provided are formed on each side. The liquid crystal aligning agent (AL-18) prepared in (1) above was applied using a spin coater, heated for 1 minute on a hot plate at 80 °C, and then heated in an oven at 230 °C with the interior replaced with nitrogen. Heating was performed for 30 minutes to form a coating film with an average thickness of 100 nm. The coating surface was rubbed twice using a rubbing machine with a roll wrapped with nylon cloth at a roll rotation speed of 1000 rpm, a stage movement speed of 30 mm/sec, and a nap length of 0.3 mm. Ta. The coating film subjected to this rubbing alignment treatment was ultrasonically cleaned 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.
(3)FFS型液晶表示素子の製造
液晶配向膜を有する基板として、上記(2)でラビング法により作製した液晶配向膜を有する一対の基板を用いた以外は、実施例1と同様にしてFFS型液晶表示素子を製造した。
(3) Manufacture of FFS type liquid crystal display element FFS was produced in the same manner as in Example 1, except that the pair of substrates having liquid crystal alignment films produced by the rubbing method in (2) above were used as the substrates having liquid crystal alignment films. A type liquid crystal display device was manufactured.
(4)液晶配向性の評価
上記(3)で製造したFFS型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の評価を行った。その結果、本実施例では「良好」の評価であった。
(4) Evaluation of liquid crystal orientation The FFS type liquid crystal display element manufactured in (3) above was evaluated for liquid crystal orientation in the same manner as in Example 1. As a result, this example was evaluated as "good".
(5)室温長期残像(DC緩和特性)の評価
上記(3)で製造したFFS型液晶表示素子について、実施例1と同様にしてDC緩和特性の評価を行った。その結果、本実施例では「良」の評価であった。
(5) Evaluation of long-term afterimage at room temperature (DC relaxation characteristics) The DC relaxation characteristics of the FFS liquid crystal display element manufactured in (3) above were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, this example was evaluated as "good".
(6)高温短期残像(DC蓄積特性)の評価
上記(3)で製造したFFS型液晶表示素子について、実施例1と同様にしてDC蓄積特性の評価を行った。その結果、本実施例では「可」の評価であった。
(6) Evaluation of high temperature short-term afterimage (DC accumulation characteristics) The DC accumulation characteristics of the FFS liquid crystal display element manufactured in (3) above were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, this example was evaluated as "fair".
[実施例19~25]
上記実施例18において、液晶配向剤に含有させる重合体成分の種類及び量を下記表4に示すとおりに変更した以外は実施例18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、FFS型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 19 to 25]
In the above Example 18, a liquid crystal aligning agent was prepared in the same manner as in Example 18, except that the type and amount of the polymer component to be contained in the liquid crystal aligning agent were changed as shown in Table 4 below. Along with forming an alignment film, an FFS type liquid crystal display element was manufactured and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 4 below.
表4及び表5中、液晶配向剤の各重合体の質量比は、液晶配向剤の調製に使用した重合体成分の合計100質量部に対する各重合体の配合割合(質量部)を示す。各例の液晶配向剤には、架橋剤(N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジパミド(上記式(AD-1)で表される化合物))及び密着助剤(3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン(上記式(AD-4)で表される化合物))をそれぞれ、重合体成分の合計100質量部に対して5質量部、1質量部ずつ配合した。 In Tables 4 and 5, the mass ratio of each polymer in the liquid crystal aligning agent indicates the blending ratio (parts by mass) of each polymer with respect to the total of 100 parts by mass of the polymer components used for preparing the liquid crystal aligning agent. The liquid crystal aligning agent in each example includes a crosslinking agent (N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamide (a compound represented by the above formula (AD-1))) and an adhesion aid ( 5 parts by weight and 1 part by weight of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (compound represented by the above formula (AD-4)) were added to 100 parts by weight of the polymer components in total.
表4に示すように、重合体(P)を含有する実施例1~29の液晶配向剤は、液晶表示素子の液晶配向性が「良好」であり、室温長期残像(DC緩和特性)及び高温短期残像(DC蓄積特性)がいずれも「優」、「良」、又は「可」であり、各種特性のバランスが取れていた。これに対して、重合体(P)を含有しない比較例1~14の液晶配向剤は、液晶表示素子のDC緩和特性及びDC蓄積特性のいずれかが「不可」であり、実施例よりも劣っていた。 As shown in Table 4, the liquid crystal aligning agents of Examples 1 to 29 containing the polymer (P) had "good" liquid crystal alignment properties in liquid crystal display elements, and showed long-term afterimages at room temperature (DC relaxation characteristics) and high temperature. The short-term afterimages (DC accumulation characteristics) were all rated "excellent", "good", or "fair", and the various characteristics were well balanced. On the other hand, the liquid crystal alignment agents of Comparative Examples 1 to 14 that do not contain the polymer (P) are inferior to the examples, with either the DC relaxation property or the DC accumulation property of the liquid crystal display element being "unsatisfactory". was.
実施例1~29において、液晶表示素子の残像特性が改善されたメカニズムは定かではないが、以下のように推測される。 Although the mechanism by which the afterimage characteristics of the liquid crystal display elements were improved in Examples 1 to 29 is not clear, it is presumed as follows.
実施例1~29の液晶配向剤に含まれる重合体は、部分構造(U1)(ホール輸送性を有する部分構造)を有し、かつ、部分構造(U2-1)(水素結合性を有する部分構造)、部分構造(U2-2)(酸性官能基を有する部分構造)、及び部分構造(U2-3)(塩基性官能基を有する部分構造)の3つの部分構造のうちいずれか2つ又は全部を有している。それに対して、比較例1~4の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U1)を有さず、比較例5~7の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)をいずれも有さず、比較例8~14の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)の3つの部分構造のうちいずれか1つしか有していない。 The polymers contained in the liquid crystal aligning agents of Examples 1 to 29 have a partial structure (U1) (a partial structure having a hole transport property) and a partial structure (U2-1) (a part having a hydrogen bonding property). structure), partial structure (U2-2) (partial structure having an acidic functional group), and partial structure (U2-3) (partial structure having a basic functional group), or It has everything. On the other hand, in the liquid crystal aligning agents of Comparative Examples 1 to 4, the polymer does not have the partial structure (U1), and in the liquid crystal aligning agents of Comparative Examples 5 to 7, the polymer has the partial structure (U2-1), In the liquid crystal aligning agents of Comparative Examples 8 to 14, which have neither the partial structure (U2-2) nor the partial structure (U2-3), the polymer has the partial structure (U2-1) and the partial structure (U2-2). ) and partial structure (U2-3).
室温長期残像(DC緩和特性)の観点では、重合体がホール輸送性を示す部分構造を有していることが好ましく、更に芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する部分構造を有していることが好ましい。実施例1~29の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U1)を有しており、DC緩和特性の評価が「可」以上であったのに対して、比較例1~4の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U1)を有していないため、DC緩和特性の評価が「不可」となったと考えられる。 From the viewpoint of long-term afterimage at room temperature (DC relaxation characteristics), it is preferable that the polymer has a partial structure exhibiting hole transport properties, and further has a partial structure derived from aromatic tetracarboxylic dianhydride. It is preferable. In the liquid crystal aligning agents of Examples 1 to 29, the polymer had a partial structure (U1), and the evaluation of DC relaxation properties was "fair" or higher, whereas the liquid crystal aligning agents of Comparative Examples 1 to 4 It is thought that the evaluation of the DC relaxation property of the alignment agent was "unsatisfactory" because the polymer did not have the partial structure (U1).
高温短期残像(DC蓄積特性)の観点では、高温かつバックライト下において、液晶配向膜の物性や電気特性が変化しにくく安定的であることが好ましく、更に液晶セル中でのイオン性不純物の移動や偏在が抑制されていることが好ましい。実施例1~29の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうち2つ又は全部の構造単位を有しており、DC蓄積特性の評価が「可」以上であったのに対して、比較例5~14の液晶配向剤は、重合体が部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうち1つしか有しないか、いずれも有しないため、DC蓄積特性の評価が「不可」となったと考えられる。 From the viewpoint of high-temperature short-term afterimages (DC accumulation characteristics), it is preferable that the physical properties and electrical properties of the liquid crystal alignment film are stable and difficult to change at high temperatures and under backlight, and furthermore, it is preferable that the movement of ionic impurities in the liquid crystal cell be prevented. It is preferable that maldistribution and maldistribution are suppressed. In the liquid crystal aligning agents of Examples 1 to 29, the polymer has two or all structural units among the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3). However, in the liquid crystal aligning agents of Comparative Examples 5 to 14, the polymer had partial structure (U2-1), partial structure (U2-2) and It is considered that the evaluation of the DC accumulation property was "unsatisfactory" because it had only one or none of the partial structures (U2-3).
この点に関して、重合体が部分構造(U2-1)、部分構造(U2-2)及び部分構造(U2-3)のうち2つ又は全部の構造単位を有することにより、液晶配向膜中の重合体同士の分子間相互作用が強まり、液晶膨潤や熱膨張が抑制されたことで、高温かつバックライト下での物性や電気特性の変動が抑制されたこと、更に、液晶配向膜中に捕捉されているイオン性不純物の液晶層への拡散や電場による移動が抑制されたことが考えられる。 In this regard, since the polymer has two or all of the structural units of the partial structure (U2-1), the partial structure (U2-2), and the partial structure (U2-3), The intermolecular interaction between the molecules was strengthened, and liquid crystal swelling and thermal expansion were suppressed, which suppressed fluctuations in physical properties and electrical properties at high temperatures and under backlight. This is thought to be due to the fact that diffusion of ionic impurities into the liquid crystal layer and movement due to the electric field were suppressed.
また、重合体(P)においては、部分構造(U2-1)中のアミド結合又はウレア結合が水素結合ドナー及びアクセプターとして、部分構造(U2-2)中のカルボン酸基又はスルホン酸基が水素結合ドナー及びアクセプターとして、部分構造(U2-3)中の塩基性官能基が水素結合アクセプターとして働くことができると考えられる。さらに、酸性官能基と塩基性官能基が共存する場合は、酸塩基相互作用(イオン性相互作用)によっても分子間相互作用を形成し得ると考えられる。 In addition, in the polymer (P), the amide bond or urea bond in the partial structure (U2-1) acts as a hydrogen bond donor and acceptor, and the carboxylic acid group or sulfonic acid group in the partial structure (U2-2) acts as a hydrogen bond donor and acceptor. As a bond donor and acceptor, it is believed that the basic functional group in the substructure (U2-3) can act as a hydrogen bond acceptor. Furthermore, when an acidic functional group and a basic functional group coexist, it is considered that intermolecular interactions can also be formed by acid-base interactions (ionic interactions).
液晶配向性の観点では、重合体(P)と重合体(Q)とを含み、液晶配向性の付与及び改善を主に担う重合体(Q)と電気特性の付与及び改善を主に担う重合体(P)とがそれぞれ上下に層分離していることが好ましい。重合体(P)と共に、重合体(Q)として、Boc基で保護された極性基を有する重合体(Q-1)を含む液晶配向剤とした場合、重合体(Q)の疎水性が高まり、重合体(P)に対して膜表面に偏在しやすくなり、液晶配向性を発現しやすくなるといえる。さらに、Boc基が熱脱離して極性基が生じることによって、重合体同士の架橋や分子間相互作用に寄与し得ることも考えられる。 From the viewpoint of liquid crystal alignment, the polymer (P) and polymer (Q) are mainly responsible for imparting and improving liquid crystal alignment, and the polymer (Q) is primarily responsible for imparting and improving electrical properties. It is preferable that the combined layer (P) and the combined layer (P) are separated into upper and lower layers. When used as a liquid crystal aligning agent containing a polymer (Q-1) having a polar group protected by a Boc group as a polymer (Q) together with the polymer (P), the hydrophobicity of the polymer (Q) increases. , it can be said that it tends to be unevenly distributed on the film surface with respect to the polymer (P), and it can be said that it becomes easier to express liquid crystal orientation. Furthermore, it is also considered that the Boc group is thermally eliminated to generate a polar group, which may contribute to crosslinking between polymers and intermolecular interaction.
また、実施例26~29の液晶配向剤は、構造単位(U1)及び構造単位(U2-2)を有さず、かつ重合体(P)及び重合体(Q-1)よりも基板界面側に偏在しやすい重合体(第3の重合体)を更に含有しており、DC蓄積特性がいずれも「優」又は「良」であり、各種特性のバランスに優れていた。この第3の重合体の配合によって、ITO電極との電荷の授受(ホール注入等)を抑制でき、電荷の蓄積を更に低減できたと推測される。ホール輸送性を有するジアミンは一般に、HOMO(最高被占軌道)のエネルギー準位が高く、それがITOの仕事関数を上回る場合にITO電極からのホール注入が起こりやすくなると考えられる。 Further, the liquid crystal aligning agents of Examples 26 to 29 do not have the structural unit (U1) and the structural unit (U2-2), and are closer to the substrate interface than the polymer (P) and the polymer (Q-1). It further contained a polymer (third polymer) that is likely to be unevenly distributed in the water, and the DC accumulation properties were all "excellent" or "good", indicating an excellent balance of various properties. It is presumed that by blending this third polymer, it was possible to suppress the exchange of charges (hole injection, etc.) with the ITO electrode, and further reduce the accumulation of charges. Diamines having hole-transporting properties generally have a high energy level of HOMO (highest occupied orbital), and when this energy level exceeds the work function of ITO, it is considered that hole injection from the ITO electrode is likely to occur.
[実施例30~40]
上記実施例1において、液晶配向剤に含有させる重合体成分及び架橋剤の種類及び量を下記表6に示すとお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、FFS型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6に示した。
[Examples 30 to 40]
A liquid crystal aligning agent was prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and amounts of the polymer component and crosslinking agent contained in the liquid crystal aligning agent were changed as shown in Table 6 below. A liquid crystal alignment film was formed by an alignment method, and an FFS type liquid crystal display element was manufactured and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 6 below.
表6中、液晶配向剤の各重合体の質量比は、液晶配向剤の調製に使用した重合体成分の合計100質量部に対する各重合体の配合割合(質量部)を示す。各例の液晶配向剤には、密着助剤(3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン(上記式(AD-4)で表される化合物))を重合体成分の合計100質量部に対して1質量部ずつ配合した。 In Table 6, the mass ratio of each polymer in the liquid crystal aligning agent indicates the blending ratio (parts by mass) of each polymer with respect to the total of 100 parts by mass of the polymer components used for preparing the liquid crystal aligning agent. The liquid crystal alignment agent of each example contains an adhesion aid (3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (a compound represented by the above formula (AD-4))) at 1% per 100 parts by mass of the polymer components in total. Each part by mass was blended.
表6に示すように、重合体(P)を含有する実施例30~40の液晶配向剤は、液晶表示素子の液晶配向性が「良好」であり、DC緩和特性及びDC蓄積特性がいずれも「優」又は「良」であり、各種特性のバランスが取れていた。 As shown in Table 6, the liquid crystal alignment agents of Examples 30 to 40 containing the polymer (P) had "good" liquid crystal alignment properties in liquid crystal display elements, and had both DC relaxation properties and DC accumulation properties. It was rated "excellent" or "good" and had a good balance in various characteristics.
以上より、重合体(P)を含有する液晶配向剤は、液晶表示素子の液晶配向性が良好であって、かつDC蓄積特性及びDC緩和特性が良好であり残像が生じにくいことが明らかとなった。 From the above, it is clear that the liquid crystal aligning agent containing the polymer (P) has good liquid crystal alignment properties in liquid crystal display elements, has good DC accumulation characteristics and DC relaxation characteristics, and is unlikely to cause afterimages. Ta.
Claims (10)
前記重合体(P)は、下記式(1)で表される部分構造と、下記式(2)で表される部分構造、下記式(3)で表される部分構造及び下記式(4)で表される部分構造のうちいずれか1つ以上とを同一分子内に含み、かつ、下記式(1)で表される部分構造を含む分子が、下記式(2)で表される部分構造、下記式(3)で表される部分構造及び下記式(4)で表される部分構造のうちいずれか2つ以上を同一分子内又は異なる分子内に含む、液晶配向剤。
The polymer (P) has a partial structure represented by the following formula (1), a partial structure represented by the following formula (2), a partial structure represented by the following formula (3), and the following formula (4). A molecule that contains any one or more of the partial structures represented by the following formula (1) in the same molecule has a partial structure represented by the following formula (2). , a liquid crystal aligning agent containing any two or more of the partial structure represented by the following formula (3) and the partial structure represented by the following formula (4) in the same molecule or in different molecules.
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