JP5429236B2 - Liquid crystal alignment agent - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤に関するものであり、特に、側鎖ジアミンを有するポリイミド−ポリアミック酸および側鎖ジアミンを有するポリアミック酸を含む液晶配向剤に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal aligning agent, and particularly to a liquid crystal aligning agent including a polyimide-polyamic acid having a side chain diamine and a polyamic acid having a side chain diamine.
液晶ディスプレイ(liquid crystal display, LCD)は、液晶の光電変化を利用したディスプレイであり、小型、軽量、低消費電力、優れた表示品質等の利点を有することから、近年、フラットパネルディスプレイの主流になっている。 Liquid crystal displays (LCDs) are displays that use photoelectric changes in liquid crystals, and have advantages such as small size, light weight, low power consumption, and excellent display quality. It has become.
液晶ディスプレイは、画面サイズの拡大、色彩に対する高飽和度、高コントラストおよび反応速度の向上といった要求に伴い、ねじれネマティック(twisted nematic,TN)液晶ディスプレイや超ねじれネマティック(super twisted nematic,STN)液晶ディスプレイから、現在では、一つ一つの画素全てに薄膜トランジスタ(thin filmed transistor,TFT)を装着したTFT液晶ディスプレイに至るまで発展している。近年、TFT型液晶ディスプレイの駆動方式について継続的に改良が進められており、例えば、視角改善の方面では、垂直配向(vertical alignment,VA)方式や横電界スイッチング(in-plane switching,IPS)方式が開発されている。また、動画に対応する反応速度を改善することのできるOCB方式(optically compensated band)も開発されている。 Liquid crystal displays are being twisted nematic (TN) and super twisted nematic (STN) liquid crystal displays in response to demands for increased screen size, high color saturation, high contrast, and improved response speed. From now on, it has been developed to a TFT liquid crystal display in which every pixel is provided with a thin film transistor (TFT). In recent years, driving methods for TFT-type liquid crystal displays have been continuously improved. For example, in the direction of viewing angle improvement, vertical alignment (VA) method and lateral electric field switching (IPS) method. Has been developed. Also, an OCB method (optically compensated band) that can improve the reaction speed corresponding to a moving image has been developed.
液晶ディスプレイの典型として、正の誘電異方性を有するネマティック液晶を使用したねじれネマティック(TN)電界効果型液晶ディスプレイがある。一般的に、液晶分子は、電極を有する一対の基板の間に配置され、これらの2つの基板の配向方向は互いに垂直であり、且つ電界を制御することによって液晶分子の配列方式を制御することができる。このタイプの液晶ディスプレイにとって重要なことは、液晶分子の長軸方向と基板表面が均一な傾斜角度に配向されていることである。液晶分子の配列を均一なプレチルト角(pre-tilt angle)で配向させることができる材料を、通常、配向膜(alignment film)と称している。 A typical example of the liquid crystal display is a twisted nematic (TN) field effect liquid crystal display using a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. In general, liquid crystal molecules are arranged between a pair of substrates having electrodes, the alignment directions of these two substrates are perpendicular to each other, and the alignment method of the liquid crystal molecules is controlled by controlling the electric field. Can do. What is important for this type of liquid crystal display is that the major axis direction of the liquid crystal molecules and the substrate surface are aligned at a uniform tilt angle. A material capable of aligning liquid crystal molecules with a uniform pre-tilt angle is generally referred to as an alignment film.
現在、工業界には、典型的な配向膜調製方法が2種類ある。第1の方法は、蒸気沈積により無機物質を無機フィルムに生成する方法である。例えば、シリカを基板に傾斜蒸着して薄膜を形成すると、液晶分子が蒸着方向に配向される。しかしながら、この方法は、均一な配向を得ることができても、工業効果と利益をあまり生み出さない。第2の方法は、有機フィルムを基板の表面に塗布した後、綿、ナイロンまたはポリエステル等の柔らかい布を利用して摩擦を加え、有機フィルムの表面を定向することによって、液晶分子を摩擦方向に配向する方法である。この方法は、比較的単純で、且つ非常に容易に均一な配向を得ることができるため、工業規模で広く応用されている。有機薄膜を形成することができるポリマーは、例えば、ポリビニルアルコール(polyvinylalcohol,PVA)、ポリエチレンオキシド(polyethylene oxide,PEO)、ポリアミド(polyamide,PA)またはポリイミドであり、そのうちポリイミドは、化学安定性および熱安定性等の性質を有することから、配向膜材料として最もよく利用されている。 Currently, there are two typical methods for preparing alignment films in the industry. The first method is a method of generating an inorganic substance into an inorganic film by vapor deposition. For example, when a thin film is formed by tilting vapor deposition of silica on a substrate, liquid crystal molecules are aligned in the vapor deposition direction. However, even if this method can obtain a uniform orientation, it does not produce much industrial effects and benefits. In the second method, after applying an organic film to the surface of the substrate, friction is applied using a soft cloth such as cotton, nylon or polyester, and the surface of the organic film is oriented to bring the liquid crystal molecules in the friction direction. It is a method of orienting. This method is relatively simple and can be applied very easily on an industrial scale because uniform orientation can be obtained very easily. Polymers that can form organic thin films are, for example, polyvinylalcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyamide (polyamide, PA) or polyimide, of which polyimide has chemical stability and thermal properties. Since it has properties such as stability, it is most often used as an alignment film material.
しかしながら、液晶ディスプレイに電圧を印加すると、生成されたイオン性電荷が液晶配向膜に吸着し、印加した電圧を解除しても、イオン性電荷を液晶配向膜から離脱させるのは非常に困難であるため、画面に残像が生じる問題が発生する。そのため、最近の配向膜材料の開発者は、残像問題を改善することを主要な課題としている。 However, when a voltage is applied to the liquid crystal display, the generated ionic charge is adsorbed on the liquid crystal alignment film, and even if the applied voltage is released, it is very difficult to release the ionic charge from the liquid crystal alignment film. Therefore, there arises a problem that an afterimage is generated on the screen. For this reason, recent developers of alignment film materials have made it a major challenge to improve the afterimage problem.
本発明は、安定したプレチルト角を有し、密着性に優れ、且つ残像問題を改善できる液晶表示素子を得ることのできる液晶配向剤を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning agent capable of obtaining a liquid crystal display device having a stable pretilt angle, excellent adhesion, and improved afterimage problems.
本発明は、ポリマー(A)およびポリマー(B)を含む液晶配向剤を提供する。ポリマー(A)は、下記の式(1)で表される側鎖ジアミンを有するポリイミド−ポリアミック酸である。ポリマー(B)は、下記の式(2)で表される側鎖ジアミンを有するポリアミック酸である。ポリマー(A)とポリマー(B)の重量比(A)/(B)は、例えば、5/95〜95/5である。 The present invention provides a liquid crystal aligning agent comprising polymer (A) and polymer (B). The polymer (A) is a polyimide-polyamic acid having a side chain diamine represented by the following formula (1). The polymer (B) is a polyamic acid having a side chain diamine represented by the following formula (2). The weight ratio (A) / (B) of the polymer (A) and the polymer (B) is, for example, 5/95 to 95/5.
式(1)および式(2)中、T1、T2およびT3は、それぞれテトラカルボン酸二無水物モノマーから得られた四価有機基を示し、n/(m+n)≦0.5であり、D1またはD2中の少なくとも一部は、式(3)または式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基より選ばれ、D3中の少なくとも一部は、式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基であり、且つD1、D2およびD3中のその他の部分は、ジアミン化合物から得られた二価有機基である。 In formulas (1) and (2), T 1 , T 2 and T 3 each represent a tetravalent organic group obtained from a tetracarboxylic dianhydride monomer, and n / (m + n) ≦ 0.5 And at least a part of D 1 or D 2 is selected from divalent organic groups obtained from the diamine compound represented by formula (3) or formula (4), and at least a part of D 3 is is a divalent organic radical derived from a diamine compound represented by the formula (4), and other parts in the D 1, D 2 and D 3 is a divalent organic radical derived from a diamine compound.
式(3)中、R1、R2、R3、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜5のアルキル基を示し、R4は、炭素数4〜20のアルキル基、CO2R22、CONHR22または(CH2)pCF3を示し、pは、1〜5の整数であり、R22は、炭素数4〜20のアルキル基を示し、式(4)中、R7〜R11のうちいずれか2つは、1級アミノ基であり、その他は、それぞれ独立して、水素原子または1級アミノ基以外の一価有機基であり、R7〜R11は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、X1およびX2は、単結合またはエーテル、ケトン、エステル、アミドおよび2級アミンから成る群より選ばれた二価結合基を示し、X1およびX2は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、X3およびX4は、炭素数1〜3の直鎖状アルキレン基を示し、X3およびX4は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、R12は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜40の脂環式骨格を有する一価有機基、炭素数6〜51の芳香族骨格を有する一価有機基または複素環式骨格を有する一価有機基を示す。 In the formula (3), R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 each independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 4 has 4 to 20 carbon atoms. An alkyl group, CO 2 R 22 , CON H R 22 or (CH 2 ) p CF 3 ; p is an integer of 1 to 5; R 22 represents an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms; In (4), any two of R 7 to R 11 are primary amino groups, and the others are each independently a monovalent organic group other than a hydrogen atom or a primary amino group, and R 7 to R 11 may be the same or different, and X 1 and X 2 are a single bond or a divalent linking group selected from the group consisting of ethers, ketones, esters, amides and secondary amines. are shown, X 1 and X 2, which may be different from one another respectively the same, X 3 and X 4, carbon atoms It indicates to 3 straight chain alkylene group, X 3 and X 4, which may be different from one another respectively the same, R 12 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alicyclic having 3 to 40 carbon atoms A monovalent organic group having a cyclic skeleton, a monovalent organic group having an aromatic skeleton having 6 to 51 carbon atoms, or a monovalent organic group having a heterocyclic skeleton is shown.
本発明の実施形態によれば、本発明の液晶配向剤のD1、D2およびD3中、式(3)または(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基より選ばれた部分を除いて、上述したD1、D2およびD3中のその他の部分は、式(5)〜式(12)から成る群より選んでもよい。 According to the embodiment of the present invention, selected from divalent organic groups obtained from the diamine compound represented by the formula (3) or (4) in D 1 , D 2 and D 3 of the liquid crystal aligning agent of the present invention. Except for the parts described above, the other parts in D 1 , D 2 and D 3 described above may be selected from the group consisting of formulas (5) to (12).
そのうち、R13は、炭素数4〜40の脂環族一価有機基または炭素数8〜20の長鎖脂肪族一価有機基であり、R14は、ハロゲン原子または一価有機基であり、R15は、炭素数4〜40の脂環族二価有機基であり、R16は、二価脂環族、二価芳香族または炭素数1〜8の長鎖脂肪族二価有機基であり、XおよびYは、それぞれ-O-、-NH-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-から成る群より選ばれた二価基であり、Zは、-CF3、-CN、-COCH3、-COOH、-NO2、-SOCH3、-SO2CH3、-OCF3、-Fおよび-Clから成る群より選ばれた一価有機基である。 Among them, R 13 is an alicyclic monovalent organic group having 4 to 40 carbon atoms or a long-chain aliphatic monovalent organic group having 8 to 20 carbon atoms, and R 14 is a halogen atom or a monovalent organic group. , R 15 is an alicyclic divalent organic group having 4 to 40 carbon atoms, and R 16 is a divalent alicyclic, divalent aromatic or long chain aliphatic divalent organic group having 1 to 8 carbon atoms. Wherein X and Y are each a divalent group selected from the group consisting of —O—, —NH—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —NHCO—, —CONH—. And Z is selected from the group consisting of —CF 3 , —CN, —COCH 3 , —COOH, —NO 2 , —SOCH 3 , —SO 2 CH 3 , —OCF 3 , —F and —Cl. It is a monovalent organic group.
本発明の実施形態によれば、ポリマー(A)において、式(3)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(A)が有する二価有機基D1およびD2の総量を0.1モル%〜50モル%とする。 According to the embodiment of the present invention, in the polymer (A), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (3) is the divalent organic group D 1 of the polymer (A). And the total amount of D 2 is 0.1 mol% to 50 mol%.
本発明の実施形態によれば、ポリマー(B)において、式(3)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(B)が有する二価有機基D3の総量を0.1モル%〜50モル%とする。 According to the embodiment of the present invention, in the polymer (B), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (3) is the divalent organic group D 3 of the polymer (B). Is made 0.1 mol% to 50 mol%.
本発明の実施形態によれば、ポリマー(A)において、式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(A)が有する二価有機基D1およびD2の総量を5モル%〜50モル%とする。 According to the embodiment of the present invention, in the polymer (A), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (4) is the divalent organic group D 1 of the polymer (A). And the total amount of D 2 is 5 to 50 mol%.
本発明の実施形態によれば、ポリマー(B)において、式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(B)が有する二価有機基D3の総量を5モル%〜100モル%とする。 According to the embodiment of the present invention, in the polymer (B), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (4) is the divalent organic group D 3 of the polymer (B). The total amount of is 5 mol% to 100 mol%.
以上のように、本発明は、液晶配向剤中に式(1)で表される側鎖ジアミンを有するポリイミド−ポリアミック酸および式(2)で表される側鎖ジアミンを有するポリアミック酸を含むことによって、この液晶配向剤により形成された液晶配向膜が安定したプレチルト角を有し、且つ液晶配向膜の密着性を向上させ、残像問題を改善することができるため、液晶表示素子の機能を増進させる目的を達成することができる。 As described above, the present invention includes a polyimide-polyamic acid having a side chain diamine represented by the formula (1) and a polyamic acid having a side chain diamine represented by the formula (2) in the liquid crystal aligning agent. The liquid crystal alignment film formed by this liquid crystal alignment agent has a stable pretilt angle, improves the adhesion of the liquid crystal alignment film, and improves the afterimage problem. Can achieve the purpose.
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。 In order to make the above and other objects, features and advantages of the present invention more comprehensible, several embodiments accompanied with figures are described below.
本実施形態の液晶配向剤は、ポリマー(A)およびポリマー(B)を含む。ポリマー(A)は、下記の式(1)で表される側鎖ジアミンを有するポリイミド−ポリアミック酸である。ポリマー(B)は、下記の式(2)で表される側鎖ジアミンを有するポリアミック酸である。 The liquid crystal aligning agent of this embodiment contains a polymer (A) and a polymer (B). The polymer (A) is a polyimide-polyamic acid having a side chain diamine represented by the following formula (1). The polymer (B) is a polyamic acid having a side chain diamine represented by the following formula (2).
式(1)および式(2)中、T1、T2およびT3は、それぞれ四価の有機基を示し、n/(m+n)≦0.5であり、D1またはD2中の少なくとも一部は、式(3)または式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基より選ばれ、D3中の少なくとも一部は、式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基であり、且つD1、D2およびD3中のその他の部分は、ジアミン化合物から得られた二価有機基である。 In formula (1) and formula (2), T 1 , T 2 and T 3 each represent a tetravalent organic group, n / (m + n) ≦ 0.5, and at least in D 1 or D 2 A part is selected from divalent organic groups obtained from the diamine compound represented by formula (3) or formula (4), and at least a part of D 3 is a diamine compound represented by formula (4) The other part in D 1 , D 2 and D 3 is a divalent organic group obtained from a diamine compound.
式(3)中、R1、R2、R3、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜5のアルキル基を示し、R4は、炭素数4〜20のアルキル基、CO2R22、CONHR22または(CH2)pCF3を示し、pは、1〜5の整数であり、R22は、炭素数4〜20のアルキル基を示す。
In the formula (3), R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 each independently represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 4 has 4 to 20 carbon atoms. Represents an alkyl group, CO 2 R 22 , CON H R 22 or (CH 2 ) p CF 3 , p is an integer of 1 to 5, and R 22 represents an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms.
式(4)中、R7〜R11のうちいずれか2つは、1級アミノ基であり、その他は、それぞれ独立して、水素原子または1級アミノ基以外の一価有機基であり、R7〜R11は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、X1およびX2は、単結合またはエーテル、ケトン、エステル、アミドおよび2級アミンから成る群より選ばれた二価結合基を示し、X1およびX2は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、X3およびX4は、炭素数1〜3の直鎖状アルキレン基を示し、X3およびX4は、それぞれ同じであっても異なっていてもよく、R12は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜40の脂環式骨格を有する一価有機基、炭素数6〜51の芳香族骨格を有する一価有機基または複素環式骨格を有する一価有機基を示す。 In Formula (4), any two of R 7 to R 11 are primary amino groups, and the others are each independently a monovalent organic group other than a hydrogen atom or a primary amino group, R 7 to R 11 may be the same or different, and X 1 and X 2 are a single bond or a divalent bond selected from the group consisting of ethers, ketones, esters, amides and secondary amines. X 1 and X 2 may be the same or different from each other, X 3 and X 4 represent a linear alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and X 3 and X 4 represent R 12 may be the same as or different from each other, and R 12 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent organic group having an alicyclic skeleton having 3 to 40 carbon atoms, and an aromatic group having 6 to 51 carbon atoms. 1 represents a monovalent organic group having a group skeleton or a monovalent organic group having a heterocyclic skeleton.
ポリマー(A)とポリマー(B)の重量比(A)/(B)は、例えば、5/95〜95/5である。 The weight ratio (A) / (B) of the polymer (A) and the polymer (B) is, for example, 5/95 to 95/5.
また、本実施形態の液晶配向剤のD1、D2およびD3中、式(3)または式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基より選ばれた部分を除いて、上述したD1、D2およびD3中のその他の部分は、式(5)〜式(12)から成る群より選んでもよい。 Further, in D 1, D 2 and D 3 of the liquid crystal aligning agent of the present embodiment, the formula (3) or selected portions from divalent organic radical derived from a diamine compound represented by the formula (4), except The other parts in D 1 , D 2 and D 3 described above may be selected from the group consisting of formulas (5) to (12).
そのうち、R13は、炭素数4〜40の脂環族一価有機基または炭素数8〜20の長鎖脂肪族一価有機基であり、R14は、ハロゲン原子または一価有機基であり、R15は、炭素数4〜40の脂環族二価有機基であり、R16は、二価脂環族、二価芳香族または炭素数1〜8の長鎖脂肪族二価有機基であり、XおよびYは、それぞれ-O-、-NH-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-から成る群より選ばれた二価基であり、Zは、-CF3、-CN、-COCH3、-COOH、-NO2、-SOCH3、-SO2CH3、-OCF3、-Fおよび-Clから成る群より選ばれた一価有機基である。 Among them, R 13 is an alicyclic monovalent organic group having 4 to 40 carbon atoms or a long-chain aliphatic monovalent organic group having 8 to 20 carbon atoms, and R 14 is a halogen atom or a monovalent organic group. , R 15 is an alicyclic divalent organic group having 4 to 40 carbon atoms, and R 16 is a divalent alicyclic, divalent aromatic or long chain aliphatic divalent organic group having 1 to 8 carbon atoms. Wherein X and Y are each a divalent group selected from the group consisting of —O—, —NH—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —NHCO—, —CONH—. And Z is selected from the group consisting of —CF 3 , —CN, —COCH 3 , —COOH, —NO 2 , —SOCH 3 , —SO 2 CH 3 , —OCF 3 , —F and —Cl. It is a monovalent organic group.
本実施形態が合成するポリマー(A)の調製方法は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を有機溶媒中で重合反応させ、脱水反応により部分的に閉環反応させることによって、側鎖ジアミンを有するポリイミド−ポリアミック酸生成物を得るものである。 The method for preparing the polymer (A) synthesized by the present embodiment has a side chain diamine by subjecting a tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound to a polymerization reaction in an organic solvent and a partial ring-closing reaction by a dehydration reaction. A polyimide-polyamic acid product is obtained.
ポリマー(A)の合成に用いるテトラカルボン酸二無水物は、表1に示した化合物より選ぶことができる。ポリマー(A)の合成に用いるジアミン化合物は、表2に示した式(3)および式(4)で表されるジアミン化合物より選ぶことができ、また、表3に示した式(3)および式(4)で表されないジアミン化合物より選ぶこともできる。ポリマー(A)の合成に用いるジアミン化合物の少なくとも1つは、表2に示した化合物より選ばれる。 The tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of the polymer (A) can be selected from the compounds shown in Table 1. The diamine compound used for the synthesis of the polymer (A) can be selected from the diamine compounds represented by formula (3) and formula (4) shown in Table 2, and the formula (3) and It can also be selected from diamine compounds not represented by formula (4). At least one of the diamine compounds used for the synthesis of the polymer (A) is selected from the compounds shown in Table 2.
また、本実施形態のポリマー(A)の合成に用いるテトラカルボン酸二無水物は、上記の表1に示した化合物の異性体であってもよく、また、これらの異性体の混合物であってもよい。本実施形態のポリマー(A)の合成に用いるジアミン化合物は、上記の表2または表3に示した化合物の異性体であってもよく、また、これらの異性体の混合物であってもよい。本実施形態は、上述した例のみに限定されず、使用するテトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物は、上述した化合物以外の化合物であってもよい。 Further, the tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of the polymer (A) of this embodiment may be an isomer of the compounds shown in Table 1 above, or a mixture of these isomers. Also good. The diamine compound used in the synthesis of the polymer (A) of the present embodiment may be an isomer of the compound shown in Table 2 or 3 above, or may be a mixture of these isomers. This embodiment is not limited only to the example mentioned above, The tetracarboxylic dianhydride and diamine compound to be used may be compounds other than the compound mentioned above.
特に言及すべきこととして、液晶表示素子が高い電圧保持率を有するためには、表1中のNO.1-2、1-3、1-4、1-5、1-6等の脂環構造を有する化合物の中から少なくとも1種を選択することによって達成できる。 In particular, in order for the liquid crystal display element to have a high voltage holding ratio, NO. This can be achieved by selecting at least one of compounds having an alicyclic structure such as 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6 and the like.
また、本実施形態の液晶配向剤中の液晶のプレチルト角は、ポリイミド−ポリアミック酸上の側鎖の大きさを変える(例えば、ジアミン化合物上の側鎖基の大きさを変える)ことによって調整することができるため、表2中のNO.2-1から2-3に示したジアミン化合物の中から少なくとも1種を選択することによって、適切なプレチルト角を提供することができる。また、表2中のNO.2-4から2-7に示したジアミン化合物の中から少なくとも1種を選択することによって、密着性の優れた液晶配向剤を得ることができる。 Moreover, the pretilt angle of the liquid crystal in the liquid crystal aligning agent of this embodiment is adjusted by changing the size of the side chain on the polyimide-polyamic acid (for example, changing the size of the side chain group on the diamine compound). In Table 2, NO. By selecting at least one of the diamine compounds shown in 2-1 to 2-3, an appropriate pretilt angle can be provided. In addition, NO. By selecting at least one of the diamine compounds shown in 2-4 to 2-7, a liquid crystal aligning agent having excellent adhesion can be obtained.
本実施形態が合成するポリマー(B)の調製方法は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を有機溶媒中で重合反応させることによって、側鎖ジアミンを有するポリアミック酸生成物を得るものである。 The method for preparing the polymer (B) synthesized by this embodiment is to obtain a polyamic acid product having a side chain diamine by polymerizing a tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound in an organic solvent.
ポリマー(B)の合成に用いるテトラカルボン酸二無水物は、表1に示した化合物より選ぶことができる。ポリマー(B)の合成に用いるジアミン化合物は、表2に示した式(3)および式(4)で表されるジアミン化合物より選ぶことができ、また、表3に示した式(3)および式(4)で表されないジアミン化合物より選ぶこともできる。ポリマー(B)の合成に用いるジアミン化合物の少なくとも1つは、表2のNO.2-4から2-7に示した化合物より選ばれる。 The tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of the polymer (B) can be selected from the compounds shown in Table 1. The diamine compound used for the synthesis of the polymer (B) can be selected from the diamine compounds represented by formula (3) and formula (4) shown in Table 2, and the formula (3) and It can also be selected from diamine compounds not represented by formula (4). At least one of the diamine compounds used for the synthesis of the polymer (B) is NO. It is selected from the compounds shown in 2-4 to 2-7.
また、本実施形態のポリマー(B)の合成に用いるテトラカルボン酸二無水物は、上記の表1に示した化合物の異性体であってもよく、また、これらの異性体の混合物であってもよい。本実施形態のポリマー(B)の合成に用いるジアミン化合物は、上記の表2または表3に示した化合物の異性体であってもよく、また、これらの異性体の混合物であってもよい。本実施形態は、上述した例のみに限定されず、使用するテトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物は、上述した化合物以外の化合物であってもよい。 Further, the tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of the polymer (B) of this embodiment may be an isomer of the compounds shown in Table 1 above, or a mixture of these isomers. Also good. The diamine compound used for the synthesis of the polymer (B) of the present embodiment may be an isomer of the compound shown in Table 2 or 3 above, or may be a mixture of these isomers. This embodiment is not limited only to the example mentioned above, The tetracarboxylic dianhydride and diamine compound to be used may be compounds other than the compound mentioned above.
式(3)で表される二価有機基は、安定したプレチルト角を有し、液晶表示素子に安定した配向効果を持たせる。ポリマー(A)において、式(3)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(A)が有する二価有機基D1およびD2の総量を0.1モル%〜50モル%とするのが好ましい。ポリマー(B)において、式(3)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(B)が有する二価有機基D3の総量を0.1モル%〜50モル%とするのが好ましい。 The divalent organic group represented by the formula (3) has a stable pretilt angle, and makes the liquid crystal display element have a stable alignment effect. In the polymer (A), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (3) is such that the total amount of the divalent organic groups D 1 and D 2 of the polymer (A) is 0.1. It is preferable to set it as mol%-50 mol%. In the polymer (B), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (3) is 0.1 mol% to the total amount of the divalent organic group D 3 of the polymer (B). It is preferably 50 mol%.
式(4)で表される二価有機基は、安定したプレチルト角を有し、液晶表示素子に安定した配向効果を持たせる。ポリマー(A)において、(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(A)が有する二価有機基D1およびD2の総量を5モル%〜50モル%とするのが好ましい。ポリマー(B)において、式(4)で表されるジアミン化合物から得られた二価有機基の含有量は、ポリマー(B)が有する二価有機基D3の総量を5モル%〜100モル%とするのが好ましい。 The divalent organic group represented by the formula (4) has a stable pretilt angle, and makes the liquid crystal display element have a stable alignment effect. In the polymer (A), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by (4) is 5 mol% to the total amount of the divalent organic groups D 1 and D 2 of the polymer (A). It is preferably 50 mol%. In the polymer (B), the content of the divalent organic group obtained from the diamine compound represented by the formula (4) is 5 mol% to 100 mol based on the total amount of the divalent organic group D 3 of the polymer (B). % Is preferable.
本実施形態のポリマー(A)の合成反応に用いるテトラカルボン二無水物とジアミン化合物の比率は、テトラカルボン二無水物の酸無水物基の含有量が1当量であり、且つジアミン化合物のアミノ基の含有量が0.5当量〜2当量であるのが好ましく、より好ましくは、ジアミン化合物のアミノ基の含有量が0.7当量〜1.5当量である。 The ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound used in the synthesis reaction of the polymer (A) of the present embodiment is such that the content of the acid anhydride group of the tetracarboxylic dianhydride is 1 equivalent, and the amino group of the diamine compound. The content of is preferably 0.5 equivalents to 2 equivalents, and more preferably the content of amino groups of the diamine compound is 0.7 equivalents to 1.5 equivalents.
ポリマー(A)の合成は、いずれも有機溶媒中で反応が完了するが、使用する有機溶媒は、ポリイミド−ポリアミック酸に対する溶解度が比較的高い有機溶媒と、ポリイミド−ポリアミック酸に対する溶解度が比較的低い有機溶媒に分かれる。ポリイミド−ポリアミック酸に対する溶解度が比較的高い有機溶媒は、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、γ-ブチロラクトン、ピリジン等であり、上記の溶媒は、2種以上を混合して使用してもよい。 In the synthesis of the polymer (A), the reaction is completed in an organic solvent, but the organic solvent to be used is an organic solvent having a relatively high solubility in polyimide-polyamic acid and a relatively low solubility in polyimide-polyamic acid. Divided into organic solvents. Organic solvents having a relatively high solubility in polyimide-polyamic acid include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, Examples of the solvent include γ-butyrolactone and pyridine. Two or more of the above solvents may be used in combination.
ポリイミド−ポリアミック酸に対する溶解度が比較的低い有機溶媒は、上述したポリイミド−ポリアミック酸に対する溶解度が比較的高い有機溶媒と混合して使用してもよいが、ポリイミド−ポリアミック酸が分離されないことを使用の制限とする。溶解度が比較的低い溶媒には、メチロール、エタノール、イソプロポキシド、n-ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、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モノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、1,2- ジクロロエタン、ベンゼン、エチルトルエン、ジエチルトルエン、ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン等が含まれる。 An organic solvent having a relatively low solubility in polyimide-polyamic acid may be used by mixing with an organic solvent having a relatively high solubility in polyimide-polyamic acid as described above, but it is used that polyimide-polyamic acid is not separated. Limit. Solvents with relatively low solubility include methylol, ethanol, isopropoxide, n-butanol, cyclohexanol, ethylene glycol, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl Includes ether, diethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, ethyl acetate, tetrahydrofuran, dichloromethane, trichloromethane, 1,2-dichloroethane, benzene, ethyl toluene, diethyl toluene, hexane, n-heptane, n-octane, etc. It is.
ポリマー(A)を形成するには、脱水閉環反応を行う必要がある。脱水閉環反応は、直接加熱脱水閉環するか、あるいは脱水剤および触媒を添加して行ってもよい。 In order to form the polymer (A), it is necessary to perform a dehydration ring-closing reaction. The dehydration ring closure reaction may be carried out by direct heat dehydration ring closure or by adding a dehydrating agent and a catalyst.
(1)直接加熱脱水閉環する:
反応温度は、例えば、50℃〜300℃の間であるが、好ましくは、100℃〜250℃の間である。反応温度が50℃よりも低い時、脱水閉環反応は進行しない。
(1) Direct heating dehydration ring closure:
The reaction temperature is, for example, between 50 ° C and 300 ° C, and preferably between 100 ° C and 250 ° C. When the reaction temperature is lower than 50 ° C., the dehydration ring closure reaction does not proceed.
(2)脱水剤および触媒を添加する:
反応温度は、例えば、−20℃〜150℃の間であるが、好ましくは、0℃〜120℃の間である。脱水剤は、例えば、酢酸無水物、プロピオン酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物等の酸無水物を使用することができる。脱水剤の用量は、必要な閉環率をみて定めるが、1モルのポリイミド−ポリアミック酸の再現単位毎に0.01〜20モルの脱水剤を使用するのが好ましい。触媒は、例えば、トリエチルアミン、ピリジン、ジメチルピリジン等の3級アミンを使用することができる。触媒の用量は、1モルの脱水剤の用量毎に0.01モル〜10モル使用するのが好ましい。
(2) Add dehydrating agent and catalyst:
The reaction temperature is, for example, between −20 ° C. and 150 ° C., and preferably between 0 ° C. and 120 ° C. Examples of the dehydrating agent that can be used include acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and trifluoroacetic anhydride. The dose of the dehydrating agent is determined in view of the necessary ring closure rate, but it is preferable to use 0.01 to 20 mol of the dehydrating agent for each 1 mol of the polyimide-polyamic acid reproducible unit. As the catalyst, for example, a tertiary amine such as triethylamine, pyridine, dimethylpyridine and the like can be used. The catalyst is preferably used in an amount of 0.01 mol to 10 mol per 1 mol of dehydrating agent.
ポリマー(A)の純化方法は、まず、ポリイミド−ポリアミック酸の反応溶媒を大量の溶解度が比較的低い溶媒の中に注入して、沈殿物を得る。それから、減圧した状態で乾燥させることによって、ポリイミド−ポリアミック酸を得ることができる。その後、ポリイミド−ポリアミック酸を有機溶媒の中で溶解して、溶解度が比較的低い溶媒により沈殿を行う。このステップを1回または複数回行って、ポリイミド−ポリアミック酸を純化することができる。最後に、溶解度が比較的高い溶媒で上述したステップを行った後のポリイミド−ポリアミック酸を溶解して、純化されたポリマー(A)を得る。 In the purification method of the polymer (A), first, a polyimide-polyamic acid reaction solvent is poured into a solvent having a relatively low solubility to obtain a precipitate. Then, polyimide-polyamic acid can be obtained by drying under reduced pressure. Thereafter, the polyimide-polyamic acid is dissolved in an organic solvent, and precipitation is performed with a solvent having a relatively low solubility. This step can be performed once or multiple times to purify the polyimide-polyamic acid. Finally, the polyimide-polyamic acid after performing the above-described steps with a solvent having a relatively high solubility is dissolved to obtain a purified polymer (A).
本実施形態の液晶配向剤の粘度(ηln)は、数式(I)により得られる。 The viscosity (η ln ) of the liquid crystal aligning agent of the present embodiment is obtained by Expression (I).
本実施形態の液晶配向剤は、粘度と揮発性に基づいて選択した固体の含有量が、1重量%〜10重量%であるのが好ましい。 The liquid crystal aligning agent of this embodiment preferably has a solid content selected on the basis of viscosity and volatility of 1 wt% to 10 wt%.
本実施形態の液晶配向剤を基板の上に塗布して成膜することによって、液晶配向膜が形成される。液晶配向剤の固体の含有量が1重量%よりも低い時、塗布する配向膜の膜厚が過度に薄くなるため、液晶配向性を下げる。液晶配向剤の固体の含有量が10重量%よりも高い時は、塗布品質に影響を与えない。 A liquid crystal aligning film is formed by applying the liquid crystal aligning agent of this embodiment on a substrate to form a film. When the solid content of the liquid crystal aligning agent is lower than 1% by weight, the thickness of the alignment film to be applied becomes excessively thin, so that the liquid crystal alignment is lowered. When the solid content of the liquid crystal aligning agent is higher than 10% by weight, the coating quality is not affected.
また、本実施形態の液晶配向剤を調製する温度は、0℃〜150℃であるのが好ましく、より好ましくは、20℃〜50℃である。 Moreover, it is preferable that the temperature which prepares the liquid crystal aligning agent of this embodiment is 0 to 150 degreeC, More preferably, it is 20 to 50 degreeC.
本実施形態の液晶配向剤の有機溶媒には、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタム、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等が含まれ、且つ上述した溶媒は、2種以上を混合して使用してもよい。この他、上述した溶媒以外でも、ポリイミド−ポリアミック酸を溶解することのできる有機溶媒であれば、いずれも使用可能である。 Examples of the organic solvent for the liquid crystal aligning agent of the present embodiment include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, and γ-butyrolactam. , Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and the like, and the above-mentioned solvents may be used as a mixture of two or more. Other than the above-described solvents, any organic solvent that can dissolve the polyimide-polyamic acid can be used.
本実施形態の液晶配向剤は、また、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルメチルシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3-メタクリトキシプロピルトリメトキシシラン、3-エポキシプロピルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-エポキシプロピルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-カルバミドプロピルトリメトキシシラン、3-カルバミドプロピルトリエトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-トリエトキシメチルシランプロピルトリエチレントリアミン、N-トリメトキシメチルシランプロピルトリエチレントリアミン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン等の有機シロキサン化合物を含んでもよい。上述した有機シロキサン化合物が液晶配向剤中の含有量において液晶配向膜の要求する特性に影響を与えないという条件で、液晶配向膜の基板表面に対する密着性(adhesion)を改善することができる。液晶配向剤中の有機シロキサン化合物の含有量が多すぎると、形成される液晶配向膜は、容易に配向不良の現象を起こす。液晶配向剤中の有機シロキサン化合物の含有量が少なすぎると、形成される液晶配向膜は、摩擦不良(rubbing mura)や粉砕(particle)過多の現象を起こす。そのため、本実施形態の液晶配向剤が有機シロキサン化合物を含有する場合、有機シロキサン化合物の濃度は、液晶配向剤中のポリマーに対して、重量が0.01重量%〜5重量%であるのが好ましく、より好ましくは、0.1重量%〜3重量%である。 Examples of the liquid crystal aligning agent of the present embodiment include aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, vinylmethylsilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2 -Aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-epoxypropyloxypropyltrimethoxysilane, 3-epoxypropyloxypropylmethyldimethoxysilane, 2- ( 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-carbamidopropyltrimethoxysilane, 3-carbamidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropi Triethoxysilane, N-triethoxymethylsilanepropyltriethylenetriamine, N-trimethoxymethylsilanepropyltriethylenetriamine, N-bis (oxyethylene) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-bis (oxyethylene)- An organic siloxane compound such as 3-aminopropyltriethoxysilane may also be included. Adhesion of the liquid crystal alignment film to the substrate surface can be improved under the condition that the above-described organosiloxane compound does not affect the characteristics required of the liquid crystal alignment film in the content in the liquid crystal alignment agent. When the content of the organosiloxane compound in the liquid crystal aligning agent is too large, the liquid crystal alignment film to be formed easily causes a phenomenon of poor alignment. If the content of the organosiloxane compound in the liquid crystal aligning agent is too small, the liquid crystal aligning film to be formed causes a phenomenon of rubbing mura or excessive particles. Therefore, when the liquid crystal aligning agent of this embodiment contains an organic siloxane compound, the concentration of the organic siloxane compound is 0.01% by weight to 5% by weight with respect to the polymer in the liquid crystal aligning agent. Preferably, it is 0.1 to 3% by weight.
さらに、本実施形態の液晶配向剤は、また、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2-ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6-テトラグリシジル-2,4-ヘキサングリコール、N,N,N',N'-テトラグリシジル-m-フェニルキシレン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N',N'-テトラグリシジル-4,4-ジアミノジフェニルメチル、3-(N-アリル-N-グリシジル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(N,N-ジグリシジル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ化合物を含んでもよい。上述したエポキシ化合物が液晶配向剤中の含有量において液晶配向膜の要求する特性に影響を与えないという条件で、液晶配向膜の基板表面に対する密着性を改善することができる。液晶配向剤中のエポキシ化合物の含有量が多すぎると、形成される液晶配向膜は、容易に配向不良の現象を起こす。液晶配向剤中のエポキシ化合物の含有量が少なすぎると、形成される液晶配向膜は、摩擦不良や粉砕過多の現象を起こす。そのため、本実施形態の液晶配向剤がエポキシ化合物を含有する場合、エポキシ化合物の濃度は、液晶配向剤の総重量に対して、0.01重量%〜3重量%であるのが好ましく、より好ましくは、0.1重量%〜2重量%である。 Furthermore, the liquid crystal aligning agent of this embodiment is also, for example, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexane glycol diglycidyl ether. Glycerin diglycidyl ether, 2,2-dibromoneopentyl glycol diglycidyl ether, 1,3,5,6-tetraglycidyl-2,4-hexane glycol, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-m -Phenylxylene, 1,3-bis (N, N-diglycidylaminomethyl) cyclohexane, N, N, N ', N'-tetraglycidyl-4,4-diaminodiphenylmethyl, 3- (N-allyl-N -Glycidyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (N, An epoxy compound such as N-diglycidyl) aminopropyltrimethoxysilane may also be included. The adhesiveness of the liquid crystal alignment film to the substrate surface can be improved under the condition that the above-described epoxy compound does not affect the characteristics required of the liquid crystal alignment film in the content in the liquid crystal alignment agent. If the content of the epoxy compound in the liquid crystal aligning agent is too large, the formed liquid crystal alignment film easily causes a phenomenon of alignment failure. If the content of the epoxy compound in the liquid crystal aligning agent is too small, the formed liquid crystal alignment film causes a phenomenon of poor friction and excessive grinding. Therefore, when the liquid crystal aligning agent of this embodiment contains an epoxy compound, it is preferable that the density | concentration of an epoxy compound is 0.01 weight%-3 weight% with respect to the total weight of a liquid crystal aligning agent, More preferably Is 0.1 wt% to 2 wt%.
以下に、本実施形態の液晶配向剤を用いて製造した液晶表示パネルについて説明する。上記の液晶表示パネルは、以下のステップにより製造することができる。 Below, the liquid crystal display panel manufactured using the liquid crystal aligning agent of this embodiment is demonstrated. The liquid crystal display panel can be manufactured by the following steps.
(1)本実施形態の液晶配向剤を、ローラーコーティング法、スピンコーティング法または印刷コーティング法で、ガラス基板の上に印加する。このガラス基板は、パターン化された透明導電膜を有する。液晶配向剤を塗布した後、加熱ベーキングを行って、液晶配向剤の中の有機溶媒を除去し、環化されなかったポリアミック酸を脱水/閉環反応するよう促進して、ポリイミド薄膜を形成する。上述した加熱ベーキングの温度は、80℃〜300℃の間であり、最も好ましくは、100℃〜240℃の間である。形成される薄膜の厚さは、0.005μm〜0.5μmであるのが最も好ましい。 (1) The liquid crystal aligning agent of this embodiment is applied on a glass substrate by a roller coating method, a spin coating method, or a printing coating method. This glass substrate has a patterned transparent conductive film. After applying the liquid crystal aligning agent, heat baking is performed to remove the organic solvent in the liquid crystal aligning agent, and the polyamic acid that has not been cyclized is promoted to undergo a dehydration / ring-closing reaction to form a polyimide thin film. The temperature of the heating baking described above is between 80 ° C and 300 ° C, and most preferably between 100 ° C and 240 ° C. The thickness of the thin film formed is most preferably 0.005 μm to 0.5 μm.
(2)形成された薄膜を、ナイロンまたは綿の織物を巻き込んだローラーで摩擦配向を行い、液晶分子に配向性を持たせる。 (2) The formed thin film is subjected to frictional orientation with a roller in which a nylon or cotton fabric is wound, so that the liquid crystal molecules have orientation.
(3)上述した液晶配向膜を有する基板の上に密封剤を塗布し、もう1つの上記液晶配向膜を有する基板の上に間隙物質を噴霧した後、2つの基板を互いの摩擦方向に垂直または平行に組み合わせ、且つ2つの基板の隙間に液晶を注入して注射孔を密封し、液晶表示パネルを形成する。 (3) A sealant is applied on the substrate having the liquid crystal alignment film described above, and a gap material is sprayed on the other substrate having the liquid crystal alignment film, and then the two substrates are perpendicular to the friction direction of each other. Alternatively, they are combined in parallel, and liquid crystal is injected into the gap between the two substrates to seal the injection hole, thereby forming a liquid crystal display panel.
液晶表示素子については、通常、以下の特性を評価指標として利用する: For liquid crystal display elements, the following characteristics are usually used as evaluation indices:
(1)プレチルト角
液晶を注入した液晶表示パネルを結晶回転法で測定する。
(1) Pretilt angle A liquid crystal display panel filled with liquid crystal is measured by a crystal rotation method.
(2)プレチルト角の変化度の測定
液晶ボックス内で9個の点を測定し、最大値と最小値の差異を変化度の評価とする。プレチルト角の変化度が小さければ小さいほど、安定性に優れていることを示す。
(2) Measurement of change in pretilt angle Nine points are measured in the liquid crystal box, and the difference between the maximum value and the minimum value is evaluated as the change degree. The smaller the degree of change in the pretilt angle, the better the stability.
(3)電圧保持率
90℃の環境温度で、3Vの直流電を液晶表示素子60Hz、パルス幅60μsecに印加して、液晶表示素子の電圧保持率を測定する。
(3) Voltage holding ratio A voltage of 3 V is applied to a liquid crystal display element 60 Hz and a pulse width 60 μsec at an environmental temperature of 90 ° C. to measure the voltage holding ratio of the liquid crystal display element.
(4)残像現象の判定
まず、通電圧において、液晶表示素子の特定位置の透過度と電圧変化を測定する。そして、上記の液晶表示素子を直流電30Vで2時間充電した後、一定の時間放電する。その後、同じ位置で透過度と電圧変化量を測定する。透過度50%の電圧を基準として、基準電圧において透過度の前後の変化量を測定し、さらに、元の透過度で割って、百分率で表示する。透過度の前後の変化量が<5%である場合を優と判定し、>5%である場合を中と判定し、10%より大きい場合を劣と判定する。
(4) Determination of Afterimage Phenomenon First, the transmittance and voltage change at a specific position of the liquid crystal display element are measured with a voltage applied. The liquid crystal display element is charged with DC power of 30 V for 2 hours and then discharged for a certain time. Thereafter, the transmittance and the amount of voltage change are measured at the same position. Using a voltage with a transmittance of 50% as a reference, the amount of change before and after the transmittance at the reference voltage is measured, and further divided by the original transmittance and displayed as a percentage. A case where the amount of change before and after the transmittance is <5% is determined to be excellent, a case where it is> 5% is determined to be medium, and a case where it is greater than 10% is determined to be inferior.
(4)環化率(イミド化率)
ポリマーまたは液晶配向剤を室温で減圧乾燥させてから、乾燥後の固体を重水素化したジメチルスルホキシドの中に溶かす。テトラメチルシランを参考物質として使用し、1H-NMRで測定して、数式(II)からイミド化率を得る。
(4) Cyclization rate (imidation rate)
The polymer or liquid crystal aligning agent is dried under reduced pressure at room temperature, and the dried solid is dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide. Tetramethylsilane is used as a reference substance, measured by 1 H-NMR, and the imidization ratio is obtained from Formula (II).
[数2]
イミド化率(%)=(1−A1/A2×α)×100 (II)
[Equation 2]
Imidization rate (%) = (1-A 1 / A 2 × α) × 100 (II)
A1:NH基のプロトンに由来するピーク面積(10ppm)
A2:その他のプロトンに由来するピーク面積
α:その他のプロトンがポリマー前駆体(ポリアミック酸)中のNH基の1つのプロトンに対する数量比
A 1 : Peak area derived from NH group protons (10 ppm)
A 2 : Peak area derived from other protons α: Quantity ratio of other protons to one proton of NH group in polymer precursor (polyamic acid)
(5)密着性
液晶配向剤をITO基板の上に塗布して、ITO基板を100℃で1時間水煮した後、3mの接着テープでクロスカット法(cross cut method)を行う。
(5) Adhesiveness A liquid crystal aligning agent is apply | coated on an ITO board | substrate, and an ITO board | substrate is boiled at 100 degreeC for 1 hour, Then, a cross cut method (cross cut method) is performed with a 3m adhesive tape.
以下に、ポリマーA1〜A7、B1〜B6およびa1、b1〜b3の合成方法について説明する。 Below, the synthesis | combining method of polymer A1-A7, B1-B6 and a1, b1-b3 is demonstrated.
ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物を順番にN-メチル-2-ピロリドン中に添加し(比率は表4、表5に示した通り)、固体成分が25重量%の溶液を製造し、50℃〜60℃の温度で4時間〜5時間反応させて、ポリアミック酸を得た。ピリジンと酢酸無水物を添加して得たポリアミック酸中に(用量は必ずポリイミド化の比率をみて添加する)、100℃〜110℃で脱水/閉環反応を3〜4時間行った。得られた溶液にメタノールを使用して沈殿を行い、メタノールで純化を行った。最後に、収集して、減圧乾燥により、表4、表5に示した固有粘度(intrinsic viscosity)およびポリイミド化率を有するポリマーA1〜A7、B1〜B6およびa1、b1〜b3を得た。そのうち、a1およびb1〜b3は、式(3)および式(4)で表されるジアミン化合物を含まないものとする。 A diamine compound and tetracarboxylic dianhydride are sequentially added to N-methyl-2-pyrrolidone (the ratio is as shown in Tables 4 and 5) to produce a solution having a solid content of 25% by weight. The polyamic acid was obtained by reacting at a temperature of from 60 to 60 ° C. for 4 to 5 hours. In polyamic acid obtained by adding pyridine and acetic anhydride (dose is always added based on the ratio of polyimide formation), dehydration / ring-closure reaction was performed at 100 to 110 ° C. for 3 to 4 hours. The resulting solution was precipitated using methanol and purified with methanol. Finally, the polymer was collected and dried under reduced pressure to obtain polymers A1 to A7, B1 to B6 and a1, b1 to b3 having intrinsic viscosity and polyimide ratio shown in Tables 4 and 5. Among them, a1 and b1 to b3 do not include the diamine compound represented by Formula (3) and Formula (4).
[実施例と対照例の実験方法]
固定比率の固体ポリマー(A)と固体ポリマー(B)をγ-ブチロラクトンとN-メチル-2-ピロリドンの混合溶媒中に溶解して、固体成分が6重量%の溶液を製造し、直径1μmの濾過器で濾過した。収集された濾液が、本実施形態の液晶配向剤である。
[Experimental methods of Examples and Controls]
The solid polymer (A) and the solid polymer (B) having a fixed ratio were dissolved in a mixed solvent of γ-butyrolactone and N-methyl-2-pyrrolidone to produce a solution having a solid component of 6% by weight, and having a diameter of 1 μm. It filtered with the filter. The collected filtrate is the liquid crystal aligning agent of this embodiment.
ローラー印刷機で本実施形態の液晶配向剤をガラス基板上に印加し、温度が200℃の加熱プレートで20分乾燥させて、厚さが0.08μmの薄膜を形成した。この薄膜をローラー回転速度1000(回転/分)、プレート移動速度60(mm/秒)、侵入度(penetration depth)0.4μmで配向摩擦を行った。 The liquid crystal aligning agent of this embodiment was applied on the glass substrate with the roller printer, and it dried with the heating plate whose temperature is 200 degreeC for 20 minutes, and formed the thin film with a thickness of 0.08 micrometer. This thin film was subjected to orientation friction at a roller rotation speed of 1000 (rotation / min), a plate moving speed of 60 (mm / sec), and a penetration depth of 0.4 μm.
基板上に密封剤を塗布し、もう1つの基板上に間隙物質を噴霧した。その後、2つの基板を互いの摩擦方向に垂直または平行に組み合わせ、且つ2つの基板の隙間に液晶(ZLI-4792)を注入して注射孔を密封し、液晶表示素子を形成した。 A sealant was applied on the substrate and the interstitial material was sprayed on the other substrate. Thereafter, the two substrates were combined perpendicularly or parallel to the direction of friction with each other, and liquid crystal (ZLI-4792) was injected into the gap between the two substrates to seal the injection hole, thereby forming a liquid crystal display element.
得られた液晶表示素子に対し、プレチルト角、電圧保持率、残像特性および密着性の評価を行った。評価結果は、表6に示した通りである。 The obtained liquid crystal display element was evaluated for pretilt angle, voltage holding ratio, afterimage characteristics, and adhesion. The evaluation results are as shown in Table 6.
以上のように、本実施形態は、液晶配向剤中に式(1)で表される側鎖ジアミンを有するポリイミド−ポリアミック酸および式(2)で表される側鎖ジアミンを有するポリアミック酸を含むことによって、この液晶配向剤により形成された液晶配向膜が安定したプレチルト角を有し、且つ液晶配向膜の密着性と摩擦性を向上させ、さらに、残像問題を改善することができるため、液晶表示素子の機能を増進させる目的を達成することができる。 As described above, this embodiment includes a polyimide-polyamic acid having a side chain diamine represented by the formula (1) and a polyamic acid having a side chain diamine represented by the formula (2) in the liquid crystal aligning agent. Accordingly, the liquid crystal alignment film formed by this liquid crystal alignment agent has a stable pretilt angle, improves the adhesion and friction of the liquid crystal alignment film, and further improves the afterimage problem. The purpose of improving the function of the display element can be achieved.
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均一な領域を基準として定めなければならない。 As described above, the present invention has been disclosed by the embodiments. However, the present invention is not intended to limit the present invention, and is within the scope of the technical idea of the present invention so that those skilled in the art can easily understand. Since such changes and modifications can be made naturally, the scope of patent protection must be defined on the basis of the scope of claims and a uniform area thereof.
Claims (6)
式(2)で表される側鎖ジアミンを有するポリアミック酸であるポリマー(B)と
を含み、前記ポリマー(A)と前記ポリマー(B)の重量比(A)/(B)が、5/95〜95/5である液晶配向剤であって、
A polymer (B) which is a polyamic acid having a side chain diamine represented by the formula (2), and the weight ratio (A) / (B) of the polymer (A) to the polymer (B) is 5 / A liquid crystal aligning agent that is 95 to 95/5,
前記D3中の、式(4)で表されるジアミンモノマーから得られた二価有機基から選ばれなかった部分は、式(5)〜式(12)から成る群より選んだものであり、
The portion not selected from the divalent organic group obtained from the diamine monomer represented by formula (4) in D 3 is selected from the group consisting of formula (5) to formula (12). ,
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