JP6701668B2 - Liquid crystal aligning agent, liquid crystal aligning film, method for producing liquid crystal aligning film, and liquid crystal element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜、液晶配向膜の製造方法及び液晶素子に関する。 The present invention relates a liquid crystal aligning agent, a liquid crystal alignment film, the manufacturing method and the liquid crystal element of the liquid crystal alignment film.
液晶表示素子は、テレビやモバイル機器、各種モニターなどに広く利用されている。また、液晶表示素子には、液晶セル中の液晶分子を配向制御するために液晶配向膜が使用されている。液晶配向規制力を有する有機膜を得る方法としては、従来、有機膜をラビングする方法、酸化ケイ素を斜方蒸着する方法、長鎖アルキル基を有する単分子膜を形成する方法、感光性の有機膜に光照射する方法(光配向法)などが知られている。 Liquid crystal display devices are widely used in televisions, mobile devices, various monitors and the like. A liquid crystal display device uses a liquid crystal alignment film for controlling the alignment of liquid crystal molecules in a liquid crystal cell. As a method for obtaining an organic film having a liquid crystal alignment regulating force, conventionally, a method of rubbing an organic film, a method of obliquely depositing silicon oxide, a method of forming a monomolecular film having a long-chain alkyl group, and a photosensitive organic film have been used. A method of irradiating a film with light (a photo-alignment method) is known.
光配向法は、静電気や埃の発生を抑えつつ感光性の有機膜に均一な液晶配向性を付与することができ、しかも液晶配向方向の精密な制御も可能であることから、近年、種々検討が進められている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、シンナモイル基を主鎖に有するポリイミド前駆体、ポリイミド又はポリアミドを含む液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成することが開示されている。 The photo-alignment method can give uniform liquid crystal alignment to the photosensitive organic film while suppressing the generation of static electricity and dust, and can also precisely control the liquid crystal alignment direction. Is being promoted (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses that a liquid crystal alignment film is formed using a liquid crystal alignment agent containing a polyimide precursor having a cinnamoyl group in the main chain, or polyimide or polyamide.
近年では、大画面で高精細の液晶テレビが主体となり、またスマートフォンやタブレットPC等といった小型の表示端末の普及が進み、液晶パネルに対する高精細化の要求は更に高まりつつある。具体的には、残像が生じにくいこと(残像特性)や、コントラストが良好であること(コントラスト特性)などが液晶表示素子の表示品位の改善のために重要であり、これらの特性をさらに改善することが要求されている。 In recent years, large-screen, high-definition liquid crystal televisions have mainly been used, and small display terminals such as smartphones and tablet PCs have become widespread. Specifically, it is important for improving the display quality of the liquid crystal display device that afterimages are less likely to occur (afterimage characteristics) and that the contrast is good (contrast characteristics), and these characteristics are further improved. Is required.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、残像特性及びコントラスト特性が良好な液晶素子を得ることができる液晶配向剤を提供することを一つの目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal aligning agent capable of obtaining a liquid crystal element having good afterimage characteristics and contrast characteristics.
本発明者らは、上記のような従来技術の課題を達成するべく鋭意検討した結果、特定構造を有する化合物を含む液晶配向剤を用いて液晶配向膜を作製することにより、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、以下の手段が提供される。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems of the conventional technology, the present inventors can solve the above problems by producing a liquid crystal alignment film using a liquid crystal alignment agent containing a compound having a specific structure. Therefore, the present invention has been completed. Specifically, the following means are provided.
[1]下記式(1)で表される部分構造を有する化合物(X)を含有する液晶配向剤。
[2]上記[1]の液晶配向剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光照射する工程と、を含む液晶配向膜の製造方法。
[3]上記[1]の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
[4]上記[3]に記載の液晶配向膜を具備する液晶素子。
[5]ポリイミド前駆体、ポリイミド及びポリアミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体であって、かつ上記式(1)で表される部分構造を有する重合体。
[6]下記式(2−1)で表されるジアミン。
[7]下記式(3−1)又は式(3−2)で表される酸二無水物。
[2] A method for producing a liquid crystal alignment film, comprising the steps of applying the liquid crystal aligning agent of the above [1] on a substrate to form a coating film, and irradiating the coating film with light.
[3] A liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal alignment agent according to [1] above.
[4] A liquid crystal device comprising the liquid crystal alignment film according to the above [3].
[5] A polymer having at least one kind of polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor, polyimide and polyamide, and having a partial structure represented by the above formula (1).
[6] A diamine represented by the following formula (2-1).
[7] An acid dianhydride represented by the following formula (3-1) or formula (3-2).
上記化合物(X)を含む液晶配向剤によれば、残像(特に交流電圧による残像)が発生しにくく、しかもコントラスト特性が良好な液晶素子を得ることができる。 With the liquid crystal aligning agent containing the compound (X), it is possible to obtain a liquid crystal element in which an afterimage (particularly, an afterimage due to an AC voltage) is unlikely to occur and which has good contrast characteristics.
以下に、本発明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、本明細書において「有機基」とは、炭化水素基を含む基を意味し、構造中にヘテロ原子を含んでいてもよい。 Hereinafter, each component contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention and other components optionally blended as necessary will be described. In the present specification, the term “organic group” means a group containing a hydrocarbon group, and may have a hetero atom in its structure.
<化合物(X)>
本発明の液晶配向剤は、上記式(1)で表される部分構造を有する化合物(以下「化合物(X)」ともいう。)を含有する。
上記式(1)において、R1及びR2の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、エポキシ基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
ここで、炭素数1〜20のアルキル基は直鎖状であっても分岐状であってもよく、具体的には、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。また、炭素数1〜20のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基等を;炭素数1〜20のフルオロアルキル基としては、例えばパーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基等を;炭素数3〜20のシクロアルキル基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基等を;炭素数6〜20のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基等を;炭素数6〜20のアラルキル基としては、例えばベンジル基等を;それぞれ挙げることができる。
R1及びR2は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数1〜3のフルオロアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
<Compound (X)>
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains a compound having a partial structure represented by the above formula (1) (hereinafter also referred to as “compound (X)”).
In the above formula (1), examples of the monovalent organic group represented by R 1 and R 2 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Examples thereof include a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, an epoxy group, an alkylsilyl group and an alkoxysilyl group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
Here, the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms may be linear or branched, and specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group. , Heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like. Examples of the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group and the like; examples of the fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms include perfluoromethyl group and perfluoromethyl group. Fluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group and the like; Examples of cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms include cyclopentyl group, cyclohexyl group and methylcyclohexyl group; aryl group having 6 to 20 carbon atoms Examples thereof include a phenyl group and a tolyl group; examples of the aralkyl group having 6 to 20 carbon atoms include a benzyl group and the like.
R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
−NR4−中のR4は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は保護基であることが好ましい。保護基としては、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などが挙げられる。好ましくは、カルバメート系保護基であり、t−ブトキシカルボニル基であることが特に好ましい。R4は、他の基に結合して窒素原子と共に環構造を形成してもよい。かかる環構造としては、例えばピペリジン構造、ピペラジン構造等が挙げられる。
R3の置換基としては、例えば炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シアノ基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、エステル基等が挙げられる。R3が他の基に結合して形成される環としては、例えばイミド環、酸無水物基などが挙げられる。nは0又は1が好ましく、0がより好ましい。なお、式(1)中の「*」が水素原子に結合する場合を含む。また、「*」がR3に結合して酸無水物基などの環構造を形成していてもよい。
R 4 in —NR 4 — is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a protecting group. Examples of the protecting group include a carbamate protecting group, an amide protecting group, an imide protecting group, a sulfonamide protecting group, and the like. A carbamate-based protecting group is preferable, and a t-butoxycarbonyl group is particularly preferable. R 4 may be bonded to another group to form a ring structure with the nitrogen atom. Examples of such a ring structure include a piperidine structure and a piperazine structure.
Examples of the substituent of R 3 include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a cyano group, an alkylsilyl group, an alkoxysilyl group, and an ester. Groups and the like. Examples of the ring formed by combining R 3 with another group include an imide ring and an acid anhydride group. n is preferably 0 or 1, and more preferably 0. In addition, the case where "*" in Formula (1) couple|bonds with a hydrogen atom is included. Further, “*” may be bonded to R 3 to form a ring structure such as an acid anhydride group.
上記化合物(X)は、液晶配向膜の主成分となり得る重合体成分であってもよいし、あるいは重合体成分とは別に配合される添加剤成分であってもよい。化合物(X)が重合体である場合、化合物(X)は、上記式(1)で表される部分構造を重合体の主鎖中に有していてもよいし、側鎖に有していてもよい。ここで、本発明における重合体の「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。なお、この「幹」の部分が環構造を含むことは許容される。したがって、「上記式(1)で表される部分構造を重合体の主鎖中に有する」とは、当該部分構造が主鎖の一部分を構成することをいう。ただし、上記式(1)で表される部分構造が主鎖以外の部分、例えば側鎖(重合体の「幹」から分岐した部分)にも存在することを排除するものではない。
これらのうち、光配向法による異方性の発現効果が高い点で、化合物(X)は、上記式(1)で表される部分構造を有する重合体であることが好ましく、上記式(1)で表される部分構造を主鎖中に有する重合体であることが特に好ましい。
The compound (X) may be a polymer component that can be the main component of the liquid crystal alignment film, or an additive component that is blended separately from the polymer component. When the compound (X) is a polymer, the compound (X) may have the partial structure represented by the above formula (1) in the main chain of the polymer or in the side chain. May be. Here, the “main chain” of the polymer in the present invention refers to a “stem” portion composed of the longest chain of atoms in the polymer. It should be noted that this "stem" portion is allowed to include a ring structure. Therefore, “having the partial structure represented by the above formula (1) in the main chain of the polymer” means that the partial structure constitutes a part of the main chain. However, it is not excluded that the partial structure represented by the above formula (1) is also present in a portion other than the main chain, for example, a side chain (a portion branched from the “stem” of the polymer).
Of these, the compound (X) is preferably a polymer having a partial structure represented by the above formula (1) from the viewpoint that the effect of exhibiting anisotropy by the photo-alignment method is high, and the compound represented by the above formula (1) It is particularly preferable that the polymer has a partial structure represented by (4) in the main chain.
化合物(X)が重合体である場合の主骨格は特に限定されないが、例えばポリアミック酸、ポリ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、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどの主骨格が挙げられる。これらの中でも、耐熱性や機械的強度、液晶との親和性などの観点から、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリオルガノシロキサン及びポリ(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体であることが好ましく、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド及びポリアミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体であることがより好ましく、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体であることがさらに好ましい。なお、液晶配向剤の調製に使用する重合体は1種のみでもよく、2種以上であってもよい。(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートを含むことを意味する。 The main skeleton when the compound (X) is a polymer is not particularly limited, and examples thereof include polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly(styrene-phenyl). Examples of the main skeleton include maleimide) derivatives and poly(meth)acrylates. Among these, at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyamide, polyorganosiloxane, and poly(meth)acrylate from the viewpoint of heat resistance, mechanical strength, affinity with liquid crystal, and the like. It is preferably a polymer, more preferably at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide and polyamide, selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide. More preferably, it is at least one polymer. The polymer used for preparing the liquid crystal aligning agent may be only one kind or two or more kinds. (Meth)acrylate is meant to include acrylates and methacrylates.
[ポリアミック酸]
化合物(X)としてのポリアミック酸(以下「特定ポリアミック酸」ともいう。)は、例えばテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得ることができる。具体的には、[1]上記式(1)で表される部分構造を有するテトラカルボン酸二無水物(以下「特定テトラカルボン酸二無水物」ともいう。)を用いて重合する方法、[2]上記式(1)で表される部分構造を有するジアミン(以下「特定ジアミン」ともいう。)を用いて重合する方法、[3]上記特定テトラカルボン酸二無水物及び上記特定ジアミンを用いて重合する方法、などが挙げられる。
[Polyamic acid]
The polyamic acid (hereinafter, also referred to as “specific polyamic acid”) as the compound (X) can be obtained, for example, by reacting a tetracarboxylic dianhydride and a diamine. Specifically, [1] a method of polymerizing using a tetracarboxylic dianhydride having a partial structure represented by the above formula (1) (hereinafter, also referred to as “specific tetracarboxylic dianhydride”), [ 2] A method of polymerizing using a diamine having a partial structure represented by the above formula (1) (hereinafter also referred to as "specific diamine"), [3] using the specific tetracarboxylic dianhydride and the specific diamine. And the like, and the like.
(テトラカルボン酸二無水物)
特定テトラカルボン酸二無水物は、上記式(1)で表される部分構造を有している限りその余の構造は特に制限されない。好ましくは、上記式(1)で表される部分構造を重合体の主鎖に導入可能な化合物であり、具体的には、上記式(3−1)及び上記式(3−2)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。
上記式(3−1)において、R50の2価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の2価の炭化水素基、当該炭化水素基が有するメチレン基の一部を−O−、−CO−、−COO−又は−NR33−(R33は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基)で置き換えてなる2価の基、2価の複素環基などが挙げられる。なお、炭化水素基が有する水素原子の少なくとも1個が置換基で置き換えられていてもよい。
ここで、本明細書における「炭化水素基」は、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。これらのうち、「鎖状炭化水素基」は、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」は、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」は、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。
(Tetracarboxylic acid dianhydride)
The specific tetracarboxylic acid dianhydride is not particularly limited in its remaining structure as long as it has the partial structure represented by the above formula (1). Preferred is a compound capable of introducing the partial structure represented by the above formula (1) into the main chain of the polymer, and specifically, the compound represented by the above formula (3-1) and the above formula (3-2). It is preferable to use at least one selected from the group consisting of the above compounds.
In the above formula (3-1), as the divalent organic group for R 50 , for example, a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a part of the methylene group contained in the hydrocarbon group is —O—, Examples thereof include a divalent group and a divalent heterocyclic group which are replaced with —CO—, —COO— or —NR 33 — (R 33 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). At least one hydrogen atom of the hydrocarbon group may be replaced with a substituent.
Here, the “hydrocarbon group” in the present specification is meant to include a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. Among these, the “chain hydrocarbon group” means a straight chain hydrocarbon group or a branched hydrocarbon group which does not include a cyclic structure in the main chain and is composed of only a chain structure. However, it may be saturated or unsaturated. The “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, it does not need to be composed only of the structure of an alicyclic hydrocarbon, and a part thereof having a chain structure is also included. The “aromatic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, the structure need not be composed of only the aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure.
R50の炭素数1〜20の2価の炭化水素基の具体例としては、鎖状炭化水素基として、例えばメチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、ヘプタンジイル基、オクタンジイル基、ノナンジイル基、デカンジイル基等を;脂環式炭化水素基として、例えばシクロへキシレン基、−R30−R31−(ただし、R30はシクロヘキシレン基であり、R31は炭素数1〜3のアルカンジイル基である。)等を;芳香族炭化水素基として、例えばフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、−Ar3−R32−(ただし、Ar3はフェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基であり、R32は炭素数1〜3のアルカンジイル基又はシクロへキシレン基である。)等を;それぞれ挙げることができる。
R50の2価の複素環基としては、例えばピペリジン、ピペラジン、ピペリジン等の窒素含有複素環から2個の水素原子を取り除いた基などが挙げられる。R50の2価の有機基が有していてもよい置換基としては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、シアノ基等が挙げられる。R51〜R54については、上記式(1)のR1及びR2の説明を適用することができる。iは、好ましくは1である。
Specific examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms of R 50 include chain hydrocarbon groups such as methylene group, ethylene group, propanediyl group, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group and heptanediyl group. group, octane-diyl group, Nonanjiiru group, a decanediyl group or the like; alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclohexylene group, -R 30 -R 31 - (provided that, R 30 is cyclohexylene, R 31 is And the like; as an aromatic hydrocarbon group, for example, a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, —Ar 3 —R 32 — (wherein Ar 3 is a phenylene group, a biphenylene group). Group or naphthylene group, and R 32 is an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms or a cyclohexylene group.) and the like;
Examples of the divalent heterocyclic group for R 50 include groups in which two hydrogen atoms have been removed from a nitrogen-containing heterocycle such as piperidine, piperazine and piperidine. Examples of the substituent that the divalent organic group for R 50 may have include a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group and the like. With respect to R 51 to R 54 , the description of R 1 and R 2 in the above formula (1) can be applied. i is preferably 1.
上記式(3−2)において、R55及びR56の3価の有機基としては、例えばベンゼン環、シクロヘキサン環から3個の水素原子を取り除いた基などが挙げられる。R57〜R60については、上記式(1)のR1及びR2の説明を適用することができる。kは、好ましくは1である。
特定テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、上記式(3−1)で表される化合物として、例えば下記式(3−1−1)〜式(3−1−30)のそれぞれで表される化合物等を;上記式(3−2)で表される化合物として、例えば下記式(3−2−1)〜式(3−2−12)のそれぞれで表される化合物等を、挙げることができる。なお、特定テトラカルボン酸二無水物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Specific examples of the specific tetracarboxylic acid dianhydride include compounds represented by the above formula (3-1), for example, the following formulas (3-1-1) to (3-1-30) respectively. And the like; as the compound represented by the above formula (3-2), for example, compounds represented by the following formulas (3-2-1) to (3-2-12) and the like can be mentioned. be able to. In addition, the specific tetracarboxylic dianhydride can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
上記方法[1]及び方法[3]の場合、特定ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物は特定テトラカルボン酸二無水物のみであってもよいが、上記式(1)で表される部分構造を有さないテトラカルボン酸二無水物(以下「その他のテトラカルボン酸二無水物」ともいう。)を併用してもよい。また、上記方法[2]では、特定ポリアミック酸の合成に際し、テトラカルボン酸二無水物として上記その他のテトラカルボン酸二無水物を使用する。その他のテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。 In the case of the above methods [1] and [3], the tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of the specific polyamic acid may be only the specific tetracarboxylic dianhydride, but is represented by the above formula (1). The tetracarboxylic dianhydride having no such partial structure (hereinafter, also referred to as “other tetracarboxylic dianhydride”) may be used in combination. In addition, in the above method [2], the other tetracarboxylic acid dianhydride is used as the tetracarboxylic acid dianhydride in the synthesis of the specific polyamic acid. Examples of other tetracarboxylic acid dianhydrides include aliphatic tetracarboxylic acid dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic acid dianhydrides, and aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides.
その他のテトラカルボン酸二無水物の具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えばブタンテトラカルボン酸二無水物、下記式(AN−2)及び式(AN−3)
のそれぞれで表される化合物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−8−メチル−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸2:4,6:8−二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸2:3,5:6−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、下記式(AN−4)
A compound represented by each of
As the alicyclic tetracarboxylic dianhydride, for example, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-Tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1 ,3-dione, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-8-methyl-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 3-Oxabicyclo[3.2.1]octane-2,4-dione-6-spiro-3'-(tetrahydrofuran-2',5'-dione), 5-(2,5-dioxotetrahydro-3 -Furanyl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, 3,5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornane-2:3,5:6-dianhydride, bicyclo[ 3.3.0] Octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2:4,6:8-dianhydride, bicyclo[2.2.1]heptane-2,3,5,6-tetra Carboxylic acid 2:3,5:6-dianhydride, 4,9-dioxatricyclo[5.3.1.0 2,6 ]undecane-3,5,8,10-tetraone, 1,2,2. 4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, The following formula (AN-4)
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、下記式(AN−1)
で表される化合物、下記式(AN−5−1)〜式(AN−5−4)
A compound represented by the following formula (AN-5-1) to formula (AN-5-4)
上記式(AN−2)及び式(AN−3)において、R41及びR42の炭素数1〜10のアルカンジイル基としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、ヘプタンジイル基、オクタンジイル基、ノナンジイル基、デカンジイル基等が挙げられ、これらは直鎖状でも分岐状でもよい。B1及びB2は、1,4−フェニレン基又は2,5−ピリジニレン基であることが好ましい。
上記式(AN−2)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(a−2)で表される化合物等が挙げられ、上記式(AN−3)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(AN−3−1)〜式(AN−3−12)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。
Specific examples of the compound represented by the above formula (AN-2) include, for example, compounds represented by the following formula (a-2), and specific examples of the compound represented by the above formula (AN-3). Examples include, for example, compounds represented by the following formulas (AN-3-1) to (AN-3-12).
上記式(AN−1)におけるR22の炭素数1〜20の2価の炭化水素基の具体例としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、ヘプタンジイル基、オクタンジイル基、ノナンジイル基、デカンジイル基等のアルカンジイル基;シクロヘキシレン基等の2価の脂環式炭化水素基;フェニレン基、ビフェニレン基等の2価の芳香族炭化水素基;などが挙げられる。炭化水素基の炭素−炭素結合間に導入されていてもよい酸素原子の数は1個であってもよく、2個以上であってもよい。R22が、窒素含有複素環を有する2価の基である場合、当該窒素含有複素環としては、例えばピロール環、イミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、ピロリジン環等が挙げられる。 Specific examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms of R 22 in the above formula (AN-1) include, for example, methylene group, ethylene group, propylene group, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group, heptanediyl. Group, octanediyl group, nonanediyl group, alkanediyl group such as decandiyl group; divalent alicyclic hydrocarbon group such as cyclohexylene group; divalent aromatic hydrocarbon group such as phenylene group and biphenylene group; Can be mentioned. The number of oxygen atoms that may be introduced between the carbon-carbon bonds of the hydrocarbon group may be one, or may be two or more. When R 22 is a divalent group having a nitrogen-containing heterocycle, examples of the nitrogen-containing heterocycle include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyridazine ring, a piperidine ring, a piperazine ring and a pyrrolidine ring. Etc.
上記式(AN−1)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(AN−1−1)〜式(AN−1−27)のそれぞれで表される化合物、下記式(a−1)で表される化合物、及び下記式(a−3)で表される化合物等が挙げられる。
その他のテトラカルボン酸二無水物としては、電気特性の観点からすると、脂肪族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よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、具体的には、上記式(a−2)で表される化合物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸2:3,5:6−二無水物、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、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸2:4,6:8−二無水物、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル、1,3−プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)及びシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。これらの好ましい化合物の使用量(2種以上使用する場合にはその合計量)は、ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の全量に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%以上とすることがより好ましく、50モル%以上とすることがさらに好ましい。 As the other tetracarboxylic acid dianhydride, from the viewpoint of electrical characteristics, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of an aliphatic tetracarboxylic acid dianhydride and an alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride, Specifically, the compound represented by the above formula (a-2), bicyclo[2.2.1]heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid 2:3,5:6-dianhydride. 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride Anhydrous, 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, bicyclo[3.3.0]octane-2 ,4,6,8-Tetracarboxylic acid 2:4,6:8-dianhydride, 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbiphenyl, 1,3-propylene glycol bis(anhydrotrimellitate ) And at least one compound selected from the group consisting of cyclohexanetetracarboxylic dianhydride. The amount of these preferred compounds used (the total amount when two or more types are used) is preferably 10 mol% or more with respect to the total amount of the tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of the polyamic acid. Is more preferably 20 mol% or more, still more preferably 50 mol% or more.
上記方法[1]において、特定テトラカルボン酸二無水物の使用割合は、十分な光反応性を付与する観点から、特定ポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の合計量に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%以上とすることがより好ましく、30モル%以上とすることがさらに好ましい。
特定テトラカルボン酸二無水物は、有機化学の定法を適宜組み合わせることによって合成することができる。例えば、「−C(R1)=C(R2)−CO−X1−」を有する化合物とフタル酸誘導体とを反応させて、上記式(1)で表される部分構造を有するテトラカルボン酸を合成し、次いで、得られたテトラカルボン酸の酸無水物化を行う方法が挙げられる。ただし、特定テトラカルボン酸二無水物の合成方法は上記に限定されない。
In the above method [1], the proportion of the specific tetracarboxylic dianhydride used is, relative to the total amount of the tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of the specific polyamic acid, from the viewpoint of providing sufficient photoreactivity. It is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and further preferably 30 mol% or more.
The specific tetracarboxylic dianhydride can be synthesized by appropriately combining conventional methods of organic chemistry. For example, a compound having “—C(R 1 )═C(R 2 )—CO—X 1 —” is reacted with a phthalic acid derivative to give a tetracarboxylic acid having a partial structure represented by the above formula (1). A method of synthesizing an acid and then acidifying the obtained tetracarboxylic acid may be mentioned. However, the method for synthesizing the specific tetracarboxylic dianhydride is not limited to the above.
(ジアミン)
特定ジアミンは、上記式(1)で表される部分構造を有している限りその余の構造は特に制限されない。光配向法を利用して塗膜に配向規制力を付与する場合、得られる液晶表示素子においてAC残像(交流電圧の印加による電荷の蓄積によって生じる残像)の低減効果及びコントラストの改善効果が高い点で、上記式(2−1)で表される化合物を用いることが好ましい。
上記式(2−1)において、R5〜R7の2価の有機基については、上記式(3−1)のR50の説明を適用することができる。R5及びR7は、好ましくはフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、シクロへキシレン基、又は−Ar4−COO−*3(Ar4はフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基又はシクロへキシレン基であり、「*3」は式(1)中のベンゼン環との結合手を示す。)である。R6は、好ましくは炭素数1〜6のアルカンジイル基、シクロヘキシレン基、フェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基である。なお、上記式(1−1)中のR1,R2,R3及びX1の説明は、上記式(1)の説明を適用することができる。
(Diamine)
The other structure of the specific diamine is not particularly limited as long as it has the partial structure represented by the above formula (1). When an alignment regulating force is applied to a coating film by using a photo-alignment method, the resulting liquid crystal display element has a high effect of reducing AC afterimage (afterimage caused by charge accumulation by applying an AC voltage) and improving contrast. It is preferable to use the compound represented by the above formula (2-1).
In the above formula (2-1), the description of R 50 in the above formula (3-1) can be applied to the divalent organic groups of R 5 to R 7 . R 5 and R 7 are preferably a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, a cyclohexylene group, or —Ar 4 —COO-* 3 (Ar 4 is a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group or a cyclohexylene group. And "* 3 " represents a bond with the benzene ring in the formula (1). R 6 is preferably an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyclohexylene group, a phenylene group, a biphenylene group or a naphthylene group. The description of the above formula (1) can be applied to the description of R 1 , R 2 , R 3 and X 1 in the above formula (1-1).
特定ジアミンは、下記式(4)で表される部分構造を分子内に有する化合物であることが好ましい。下記式(4)で表される部分構造を有することで、液晶表示素子においてAC残像の発生を低減させる効果を高めることができる点で好適である。
上記式(4)において、R20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜6のアルキル基、保護基などが挙げられる。保護基の具体例としては、例えばt−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル−2−ハロエチルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基などが挙げられる。X2は、好ましくは単結合又は−COO−である。上記式(4)で表される部分構造の好ましい具体例としては、例えば4,4’−ビフェニレン基、4,4’−ビシクロへキシレン基、下記式(4−1)〜式(4−4)のそれぞれで表される基などが挙げられる。
特定ジアミンの具体例としては、例えば下記式(b−1)〜式(b−53)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。特定ジアミンとして上記式(2−1)で表される化合物を用いることにより、上記式(1)で表される部分構造を主鎖に有する重合体が得られる点で好ましい。
特定ポリアミック酸の合成に際し、特定ジアミンは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。上記式(b−1)、(b−2)、(b−7)、(b−11)、式(b−12)、式(b−16)、式(b−28)〜式(b−31)及び式(b−50)のそれぞれで表される化合物は、上記式(4)で表される部分構造を有する化合物に該当する。 When synthesizing the specific polyamic acid, the specific diamines may be used alone or in combination of two or more. The above formulas (b-1), (b-2), (b-7), (b-11), formula (b-12), formula (b-16), formula (b-28) to formula (b). The compound represented by each of formula (-31) and formula (b-50) corresponds to the compound having the partial structure represented by formula (4).
特定ジアミンは、有機化学の定法を適宜組み合わせることによって合成することができる。その一例としては、上記式(2−1)で表される化合物の1級アミノ基に代えてニトロ基を有するジニトロ中間体を合成し、次いで、得られたジニトロ中間体のニトロ基を適当な還元系を用いてアミノ化する方法が挙げられる。ジニトロ中間体を合成する方法は、目的とする化合物に応じて適宜選択することができる。例えば、上記式(1)に対応する基を有するカルボン酸とアルコールとの脱水縮合反応や、上記式(1)に対応する基を有するカルボン酸とアミン化合物との脱水縮合反応などを用いて得ることができる。ジニトロ中間体の還元反応は、好ましくは有機溶媒中、例えばパラジウム炭素、酸化白金、亜鉛、鉄、スズ、ニッケル等の触媒を用いて実施することができる。ここで使用する有機溶媒としては、例えば酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、アルコール系等が挙げられる。ただし、特定ジアミンの合成手順は上記方法に限定されるものではない。 The specific diamine can be synthesized by appropriately combining conventional methods of organic chemistry. As an example thereof, a dinitro intermediate having a nitro group instead of the primary amino group of the compound represented by the above formula (2-1) is synthesized, and then the nitro group of the obtained dinitro intermediate is appropriately converted. The method of amination using a reduction system is mentioned. The method for synthesizing the dinitro intermediate can be appropriately selected depending on the target compound. For example, it is obtained by using a dehydration condensation reaction between a carboxylic acid having a group corresponding to the above formula (1) and an alcohol, a dehydration condensation reaction between a carboxylic acid having a group corresponding to the above formula (1) and an amine compound, and the like. be able to. The reduction reaction of the dinitro intermediate can be carried out preferably in an organic solvent using a catalyst such as palladium carbon, platinum oxide, zinc, iron, tin or nickel. Examples of the organic solvent used here include ethyl acetate, toluene, tetrahydrofuran, alcohols and the like. However, the procedure for synthesizing the specific diamine is not limited to the above method.
上記方法[2]又は方法[3]により特定ポリアミック酸を合成する場合、特定ジアミンを単独で使用してもよいし、あるいは上記式(1)で表される部分構造を有さないジアミン(その他のジアミン)を併用してもよい。上記方法[1]では、ジアミンとして当該その他のジアミンを使用する。
かかるその他のジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサンなどが挙げられる。これらの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばm−キシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、2,2’−ジアミノ−N−メチルジエチルアミン、下記式(da−6)で表される化合物などを;脂環式ジアミンとして、例えば1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、下記式(da−9)で表される化合物、下記式(da−10)で表される化合物などを;
When synthesizing the specific polyamic acid by the method [2] or the method [3], the specific diamine may be used alone, or the diamine having no partial structure represented by the above formula (1) (others Diamine) may be used in combination. In the above method [1], the other diamine is used as the diamine.
Examples of such other diamines include aliphatic diamines, alicyclic diamines, aromatic diamines, and diaminoorganosiloxanes. Specific examples of these include aliphatic diamines such as m-xylylenediamine, 1,3-propanediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane and 2 , 2'-diamino-N-methyldiethylamine, a compound represented by the following formula (da-6), and the like; as an alicyclic diamine, for example, 1,4-diaminocyclohexane, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine) A compound represented by the following formula (da-9), a compound represented by the following formula (da-10), and the like;
芳香族ジアミンとして、例えばドデカノキシジアミノベンゼン、テトラデカノキシジアミノベンゼン、ペンタデカノキシジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシジアミノベンゼン、オクタデカノキシジアミノベンゼン、コレスタニルオキシジアミノベンゼン、コレステリルオキシジアミノベンゼン、ジアミノ安息香酸コレスタニル、ジアミノ安息香酸コレステリル、ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6−ビス(4−アミノフェノキシ)コレスタン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ブチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェノキシ)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキサン、N−(2,4−ジアミノフェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンズアミド、下記式(E−1)
で表される化合物、下記式(da−1)又は式(da−2)
A compound represented by the following formula (da-1) or formula (da-2)
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アミン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4−アミノフェニル−4’−アミノベンゾエート、4,4’−ジアミノアゾベンゼン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、ビス[2−(4−アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、N,N−ビス(4−アミノフェニル)メチルアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリミジン、3,6−ジアミノアクリジン、3,6−ジアミノカルバゾール、N−メチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−ベンジジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−N,N’−ジメチルベンジジン、1,4−ビス−(4−アミノフェニル)−ピペラジン、3,5−ジアミノ安息香酸、下記式(da−3)〜式(da−5)、式(da−7)及び式(da−8)のそれぞれで表される化合物などを;
ジアミノオルガノシロキサンとして、例えば、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサンなどを;それぞれ挙げることができるほか、下記式(da−11)で表される化合物、特開2010−97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。なお、ポリアミック酸の合成に使用するジアミンとしては、これらの化合物の1種を単独で又は2種以上を適宜選択して使用することができる。
Examples of the diaminoorganosiloxane include 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane; and compounds represented by the following formula (da-11), JP-A-2010- The diamine described in 97188 can be used. As the diamine used for synthesizing the polyamic acid, one kind of these compounds may be used alone or two or more kinds may be appropriately selected and used.
上記方法[2]により特定ポリアミック酸を合成する場合において、特定ジアミンの使用割合は、化合物(X)に十分な光反応性を付与する観点から、特定ポリアミック酸の合成に使用するジアミンの合計量に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%以上とすることがより好ましく、30モル%以上とすることがさらに好ましい。
また、上記方法[3]により特定ポリアミック酸を合成する場合、特定テトラカルボン酸二無水物と特定ジアミンとの合計量を、合成に使用するモノマーの合計量に対して、10モル%以上とすることが好ましく、20モル%以上とすることがより好ましく、30モル%以上とすることがさらに好ましい。
In the case of synthesizing the specific polyamic acid by the above method [2], the use ratio of the specific diamine is such that the total amount of diamine used in the synthesis of the specific polyamic acid is from the viewpoint of imparting sufficient photoreactivity to the compound (X). On the other hand, it is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and further preferably 30 mol% or more.
When synthesizing the specific polyamic acid by the above method [3], the total amount of the specific tetracarboxylic dianhydride and the specific diamine is set to 10 mol% or more with respect to the total amount of the monomers used for the synthesis. The amount is preferably 20 mol% or more, more preferably 30 mol% or more.
(ポリアミック酸の合成)
ポリアミック酸は、上記のようなテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることによって得ることができる。ポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2〜2当量となる割合が好ましい。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、下記式(F−1)〜式(F−4)
The polyamic acid can be obtained by reacting the above-mentioned tetracarboxylic acid dianhydride and diamine together with a molecular weight modifier, if necessary. The ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine used for the synthesis reaction of the polyamic acid is such that the acid anhydride group of the tetracarboxylic dianhydride is 0.2 to 2 with respect to 1 equivalent of the amino group of the diamine. The equivalent ratio is preferable. Examples of the molecular weight modifier include maleic anhydride, phthalic anhydride, itaconic anhydride, and the following formulas (F-1) to (F-4).
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、−20℃〜150℃が好ましく、反応時間は、0.1〜24時間が好ましい。反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素などを挙げることができる。特に好ましい有機溶媒は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m−クレゾール、キシレノール及びハロゲン化フェノールよりなる群から選択される1種以上を溶媒として使用するか、あるいはこれらの1種以上と、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素よりなる群から選択される1種以上との混合物を使用することが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して、0.1〜50重量%になる量とすることが好ましい。
以上のようにして、ポリアミック酸を溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
The synthesis reaction of polyamic acid is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature at this time is preferably −20° C. to 150° C., and the reaction time is preferably 0.1 to 24 hours. Examples of the organic solvent used in the reaction include aprotic polar solvents, phenolic solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons and hydrocarbons. Particularly preferred organic solvents are N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphortriamide, m-cresol, xylenol. And at least one selected from the group consisting of halogenated phenols as a solvent, or selected from the group consisting of one or more of these and alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons and hydrocarbons. It is preferred to use a mixture with one or more of The amount (a) of the organic solvent used is such that the total amount (b) of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine becomes 0.1 to 50% by weight based on the total amount (a+b) of the reaction solution. Is preferred.
As described above, a reaction solution obtained by dissolving polyamic acid is obtained. This reaction solution may be directly used for the preparation of the liquid crystal aligning agent, or may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamic acid contained in the reaction solution.
[ポリアミック酸エステル]
化合物(X)としてのポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記式(1)で表される部分構造を有するポリアミック酸と、エステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、などによって得ることができる。
方法[I]で使用するエステル化剤としては、例えば水酸基含有化合物(メタノール、エタノール、フェノール等)、アセタール系化合物(N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール等)、ハロゲン化物(臭化メチル、塩化メチル等)、エポキシ基含有化合物等が挙げられる。方法[II]では、上記式(1)で表される部分構造を有するテトラカルボン酸ジエステル及び特定ジアミンの少なくともいずれかを使用する。方法[III]では、上記式(1)で表される部分構造を有するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物及び特定ジアミンの少なくともいずれかを使用する。
液晶配向剤に含有させるポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。なお、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供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸エステルを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
[Polyamic acid ester]
The polyamic acid ester as the compound (X) includes, for example, [I] a method of reacting a polyamic acid having a partial structure represented by the above formula (1) with an esterifying agent, and [II] a tetracarboxylic acid diester. It can be obtained by a method of reacting with a diamine, a method of reacting [III] tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine, or the like.
Examples of the esterifying agent used in the method [I] include hydroxyl group-containing compounds (methanol, ethanol, phenol, etc.), acetal compounds (N,N-dimethylformamide diethyl acetal, etc.), halides (methyl bromide, methyl chloride). Etc.) and epoxy group-containing compounds. In the method [II], at least one of a tetracarboxylic acid diester having a partial structure represented by the above formula (1) and a specific diamine is used. In the method [III], at least one of a tetracarboxylic acid diester dihalide having a partial structure represented by the above formula (1) and a specific diamine is used.
The polyamic acid ester contained in the liquid crystal aligning agent may have only an amic acid ester structure, or may be a partial esterified product having both an amic acid structure and an amic acid ester structure. The reaction solution obtained by dissolving the polyamic acid ester may be directly used for the preparation of the liquid crystal aligning agent, or may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamic acid ester contained in the reaction solution. Good.
[ポリイミド]
化合物(X)としてのポリイミドは、例えば、上記の如くして合成された化合物(X)としてのポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造とが併存する部分イミド化物であってもよい。反応に使用するポリイミドは、そのイミド化率が20%以上であることが好ましく、30〜99%であることがより好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。
[Polyimide]
The polyimide as the compound (X) can be obtained, for example, by subjecting the polyamic acid as the compound (X) synthesized as described above to dehydration ring closure and imidization. Polyimide may be a completely imidized product obtained by dehydration ring closure of all of the amic acid structure of the precursor polyamic acid, dehydration ring closure of only a portion of the amic acid structure, amic acid structure and imide It may be a partial imidized compound having a ring structure. The imidation ratio of the polyimide used in the reaction is preferably 20% or more, more preferably 30 to 99%. The imidization ratio is a percentage of the ratio of the number of imide ring structures to the total number of amic acid structures and imide ring structures of polyimide. Here, a part of the imide ring may be an isoimide ring.
ポリアミック酸の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸を加熱する方法により、又はポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。このうち、後者の方法によることが好ましい。
ポリアミック酸の溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の1モルに対して0.01〜20モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン等の3級アミンを用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01〜10モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0〜180℃であり、反応時間は、好ましくは1.0〜120時間である。
このようにしてポリイミドを含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、ポリイミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。その他、ポリイミドは、ポリアミック酸エステルのイミド化により得ることもできる。
The dehydration ring closure of the polyamic acid is preferably carried out by a method of heating the polyamic acid or by dissolving the polyamic acid in an organic solvent and adding a dehydrating agent and a dehydration ring closure catalyst to the solution and heating the mixture as necessary. .. Of these, the latter method is preferable.
In the method of adding a dehydrating agent and a dehydration ring-closing catalyst to a solution of polyamic acid, an acid anhydride such as acetic anhydride, propionic anhydride, or trifluoroacetic anhydride can be used as the dehydrating agent. The amount of the dehydrating agent used is preferably 0.01 to 20 mol per 1 mol of the amic acid structure of the polyamic acid. As the dehydration ring-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 mol with respect to 1 mol of the dehydrating agent used. Examples of the organic solvent used for the dehydration ring closure reaction include the organic solvents exemplified as those used for the synthesis of polyamic acid. The reaction temperature of the dehydration ring closure reaction is preferably 0 to 180° C., and the reaction time is preferably 1.0 to 120 hours.
In this way, a reaction solution containing polyimide is obtained. This reaction solution may be used as it is for preparing a liquid crystal aligning agent, or may be used for preparing a liquid crystal aligning agent after isolation of polyimide. In addition, the polyimide can also be obtained by imidization of polyamic acid ester.
以上のようにして得られる化合物(X)としてのポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドは、これを濃度10重量%の溶液としたときに、10〜800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えばγ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなど)を用いて調製した濃度10重量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である(以下の重合体についても同じ)。
本発明におけるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000〜500,000であり、より好ましくは2,000〜300,000である。また、Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。このような分子量範囲にあることで、液晶表示素子の良好な配向性及び安定性を確保することができる。
The polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide as the compound (X) obtained as described above have a solution viscosity of 10 to 800 mPa·s when the solution is a 10% by weight solution. Is preferable, and one having a solution viscosity of 15 to 500 mPa·s is more preferable. In addition, the solution viscosity (mPa·s) of the above-mentioned polymer is based on a polymer solution having a concentration of 10% by weight prepared using a good solvent for the polymer (for example, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). , A value measured at 25° C. using an E-type rotational viscometer (the same applies to the following polymers).
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide of the present invention measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2 1,000 to 300,000. The molecular weight distribution (Mw/Mn) represented by the ratio of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC is preferably 15 or less, and more preferably 10 or less. Within such a molecular weight range, good alignment and stability of the liquid crystal display device can be secured.
[ポリアミド]
化合物(X)としてのポリアミドは、例えばジカルボン酸とジアミンとを反応させる方法などによって得ることができる。ここで、ジカルボン酸は、例えば塩化チオニル等の適当な塩素化剤を用いて酸クロリド化した後にジアミンとの反応に供することが好ましい。
[polyamide]
The polyamide as the compound (X) can be obtained by, for example, a method of reacting a dicarboxylic acid with a diamine. Here, the dicarboxylic acid is preferably subjected to reaction with a diamine after acid chloride formation using a suitable chlorinating agent such as thionyl chloride.
ポリアミドの合成に使用するジカルボン酸としては、特に制限されないが、例えばシュウ酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸などの脂肪族ジカルボン酸;シクロブタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式構造を有するジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−カルボニル二安息香酸、4−カルボキシ桂皮酸、p−フェニレンジアクリル酸等の芳香族環を有するジカルボン酸;などを挙げることができる。なお、ジカルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
化合物(X)としてのポリアミドを合成する際に使用するジアミンとして、特定ジアミンを少なくとも一部に用いることにより、上記式(1)で表される部分構造を有するポリアミドが得られる。なお、合成に際しては、必要に応じてその他のジアミンを併用してもよい。ジアミンは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
The dicarboxylic acid used in the synthesis of the polyamide is not particularly limited, but for example, aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and fumaric acid; cyclobutanedicarboxylic acid, cyclohexane Dicarboxylic acids having an alicyclic structure such as dicarboxylic acids; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 4,4'-diphenyletherdicarboxylic acid, 4,4'-carbonyl Examples thereof include dicarboxylic acids having an aromatic ring such as dibenzoic acid, 4-carboxycinnamic acid, and p-phenylenediacrylic acid. In addition, the dicarboxylic acid can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
As the diamine used when synthesizing the polyamide as the compound (X), a polyamide having a partial structure represented by the above formula (1) is obtained by using at least a part of the specific diamine. In addition, at the time of synthesis, you may use together other diamines as needed. The diamine may be used alone or in combination of two or more.
ポリアミドの合成反応に供されるジカルボン酸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、ジカルボン酸のカルボキシル基が0.2〜2当量となる割合が好ましい。ジカルボン酸(好ましくは酸クロリド化したジカルボン酸)とジアミンとの反応は、好ましくは塩基の存在下、有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、0℃〜200℃とすることが好ましく、反応時間は、0.5〜48時間とすることが好ましい。有機溶媒は、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドンなどを好ましく使用することができる。有機溶媒の使用量は、ジカルボン酸及びジアミンの合計量100重量部に対して、400〜900重量部とすることが好ましい。上記反応に使用する塩基としては、例えばピリジン、トリエチルアミン、N−エチル−N,N−ジイソプロピルアミン等の3級アミンを好ましく使用することができる。塩基の使用量は、ジアミン1モルに対して、2〜4モルとすることが好ましい。
以上のようにして、ポリアミドを溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
The use ratio of the dicarboxylic acid and the diamine used for the synthesis reaction of the polyamide is preferably such that the carboxyl group of the dicarboxylic acid is 0.2 to 2 equivalents relative to 1 equivalent of the amino group of the diamine. The reaction between the dicarboxylic acid (preferably acid chloride-dicarboxylic acid) and the diamine is carried out in an organic solvent, preferably in the presence of a base. The reaction temperature at this time is preferably 0° C. to 200° C., and the reaction time is preferably 0.5 to 48 hours. As the organic solvent, for example, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, chloroform, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be preferably used. The amount of the organic solvent used is preferably 400 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of dicarboxylic acid and diamine. As the base used in the above reaction, for example, tertiary amines such as pyridine, triethylamine, N-ethyl-N,N-diisopropylamine and the like can be preferably used. The amount of the base used is preferably 2 to 4 mol with respect to 1 mol of the diamine.
As described above, a reaction solution obtained by dissolving polyamide is obtained. This reaction solution may be directly used for preparing the liquid crystal aligning agent, or may be used for preparing the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamide contained in the reaction solution.
化合物(X)としてのポリアミドの溶液粘度は、これを濃度10重量%の溶液としたときに、10〜800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。ポリアミドについて、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000〜500,000であり、より好ましくは5,000〜300,000である。 The solution viscosity of the polyamide as the compound (X) preferably has a solution viscosity of 10 to 800 mPa·s when the solution has a concentration of 10% by weight, and a solution viscosity of 15 to 500 mPa·s. It is more preferable that the The polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) of the polyamide measured by GPC is preferably 1,000 to 500,000, and more preferably 5,000 to 300,000.
[ポリオルガノシロキサン]
化合物(X)としてのポリオルガノシロキサン(以下「特定ポリオルガノシロキサン」ともいう。)は、例えば加水分解性のシラン化合物を加水分解・縮合させることにより得ることができる。その一例としては、例えば、[1]上記式(1)で表される部分構造を有する加水分解性のシラン化合物(s−1)、又は当該シラン化合物(s−1)とその他の加水分解性のシラン化合物との混合物を加水分解縮合する方法、[2]エポキシ基を有する加水分解性のシラン化合物(s−2)、又は当該シラン化合物(s−2)とその他のシラン化合物との混合物を加水分解縮合してエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを合成し、次いで、得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと、上記式(1)で表される部分構造を有するカルボン酸(以下「特定カルボン酸」ともいう。)と、を反応させる方法、などが挙げられる。
[Polyorganosiloxane]
The polyorganosiloxane (hereinafter, also referred to as “specific polyorganosiloxane”) as the compound (X) can be obtained, for example, by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane compound. As an example thereof, for example, [1] a hydrolyzable silane compound (s-1) having a partial structure represented by the above formula (1), or the silane compound (s-1) and other hydrolyzable compounds The method of hydrolyzing and condensing a mixture with the silane compound, [2] a hydrolyzable silane compound having an epoxy group (s-2), or a mixture of the silane compound (s-2) with another silane compound. The epoxy group-containing polyorganosiloxane is synthesized by hydrolysis and condensation, and then the obtained epoxy group-containing polyorganosiloxane and a carboxylic acid having a partial structure represented by the above formula (1) (hereinafter referred to as “specific carboxylic acid”). Also referred to as a).
シラン化合物(s−1)は、上記式(1)で表される部分構造を分子鎖に有するシラン化合物等が挙げられ、例えば下記式(s−1A)で表される化合物等が挙げられる。
上記式(s−1A)において、R8及びR9のアルキル基及びアリール基、並びにX3及びX4のアルコキシ基の具体例としては、上記式(1)のR1及びR2で例示したもののうち、該当する炭素数のものをそれぞれ挙げることができる。上記式(s−1A)中のA1、A2、R5、R6及びR7のそれぞれの例示及び好ましい具体例については上記式(2−1)の説明を適用することができる。なお、上記式(s−1A)で表される化合物は、有機化学の定法を適宜組み合わせることにより合成することができる。
上記合成に際し、シラン化合物(s−1)の使用割合は、合成に使用するモノマーの合計量に対して、5モル%以上とすることが好ましく、10〜100モル%とすることがより好ましく、10〜80モル%とすることがさらに好ましい。
In the above formula (s-1A), specific examples of the alkyl group and aryl group of R 8 and R 9 and the alkoxy group of X 3 and X 4 are exemplified by R 1 and R 2 of the above formula (1). Among them, those having a corresponding carbon number can be mentioned. The description of the formula (2-1) can be applied to the respective examples and preferable specific examples of A 1 , A 2 , R 5 , R 6 and R 7 in the formula (s-1A). The compound represented by the above formula (s-1A) can be synthesized by appropriately combining conventional methods of organic chemistry.
In the above synthesis, the use ratio of the silane compound (s-1) is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 to 100 mol%, based on the total amount of the monomers used in the synthesis. More preferably, it is 10 to 80 mol %.
シラン化合物(s−2)の具体例としては、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等が挙げられる。シラン化合物(s−2)としては、これらのうちの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Specific examples of the silane compound (s-2) include, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-glycidoxypropyl. Examples thereof include methyldiethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane. As the silane compound (s-2), one of these may be used alone or in combination of two or more.
その他のシラン化合物は、加水分解性を示すシラン化合物である限り特に制限されないが、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のアルコキシシラン;
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(3−シクロヘキシルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、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等の窒素・硫黄原子含有のアルコキシシラン;
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン等の不飽和炭化水素含有のアルコキシシラン;のほか、トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物などを挙げることができる。その他のシラン化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
なお、上記方法[1]では、その他のシラン化合物としてシラン化合物(s−2)を使用してもよく、上記方法[2]では、その他のシラン化合物としてシラン化合物(s−1)を使用してもよい。
Other silane compounds are not particularly limited as long as they are hydrolyzable silane compounds, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, Alkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane;
3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptomethyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-(3 -Cyclohexylamino)propyltrimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane and the like alkoxysilanes containing nitrogen and sulfur atoms;
3-(meth)acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloyloxypropyltriethoxysilane, 6-(meth)acryloyloxyhexyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3- (Meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane and other unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilanes; trimethoxysilylpropylsuccinic anhydride, etc. Can be mentioned. Other silane compounds may be used alone or in combination of two or more.
In the method [1], the silane compound (s-2) may be used as the other silane compound, and in the method [2], the silane compound (s-1) is used as the other silane compound. May be.
シラン化合物の加水分解・縮合反応は、上記の如きシラン化合物の1種又は2種以上と水とを、好ましくは適当な触媒及び有機溶媒の存在下で反応させることにより行う。加水分解・縮合反応に際し、水の使用割合は、シラン化合物(合計量)1モルに対して、好ましくは0.5〜100モルであり、より好ましくは1〜30モルである。加水分解・縮合反応の際に使用する触媒としては、例えば酸、アルカリ金属化合物、有機塩基、チタン化合物、ジルコニウム化合物などを挙げることができる。中でも3級又は4級の有機塩基が好ましい。有機塩基の使用量は、有機塩基の種類、温度などの反応条件などにより異なり、適宜に設定されるべきであるが、全シラン化合物に対して、好ましくは0.01〜3倍モルであり、より好ましくは0.05〜1倍モルである。加水分解・縮合反応の際に使用する有機溶媒としては、例えば炭化水素、ケトン、エステル、エーテル、アルコールなどが挙げられ、これらのうち非水溶性の有機溶媒を用いることが好ましい。有機溶媒の使用割合は、反応に使用する全シラン化合物100重量部に対して、好ましくは10〜10,000重量部である。 The hydrolysis/condensation reaction of the silane compound is carried out by reacting one or more of the above-mentioned silane compounds with water, preferably in the presence of a suitable catalyst and an organic solvent. In the hydrolysis/condensation reaction, the amount of water used is preferably 0.5 to 100 mol, and more preferably 1 to 30 mol, based on 1 mol of the silane compound (total amount). Examples of the catalyst used in the hydrolysis/condensation reaction include acids, alkali metal compounds, organic bases, titanium compounds and zirconium compounds. Of these, a tertiary or quaternary organic base is preferred. The amount of the organic base used depends on the type of the organic base, reaction conditions such as temperature and the like, and should be appropriately set, but is preferably 0.01 to 3 times by mole with respect to the total silane compound, More preferably, it is 0.05 to 1 times mol. Examples of the organic solvent used in the hydrolysis/condensation reaction include hydrocarbons, ketones, esters, ethers, alcohols and the like. Of these, it is preferable to use a water-insoluble organic solvent. The proportion of the organic solvent used is preferably 10 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of all silane compounds used in the reaction.
加水分解・縮合反応は、例えば油浴などにより加熱して実施することが好ましい。その際、加熱温度は130℃以下とすることが好ましく、加熱時間は0.5〜12時間とすることが好ましい。反応終了後において、反応液から分取した有機溶媒層を、必要に応じて乾燥剤で乾燥した後、溶媒を除去することにより、目的とするポリオルガノシロキサンを得ることができる。なお、ポリオルガノシロキサンの合成方法は上記のような加水分解・縮合反応に限らず、例えば加水分解性シラン化合物をシュウ酸及びアルコールの存在下で反応させる方法などを採用してもよい。 The hydrolysis/condensation reaction is preferably carried out, for example, by heating with an oil bath or the like. At that time, the heating temperature is preferably 130° C. or lower, and the heating time is preferably 0.5 to 12 hours. After completion of the reaction, the organic solvent layer separated from the reaction solution is dried with a desiccant, if necessary, and then the solvent is removed, whereby the desired polyorganosiloxane can be obtained. The method of synthesizing the polyorganosiloxane is not limited to the above hydrolysis/condensation reaction, and for example, a method of reacting a hydrolyzable silane compound in the presence of oxalic acid and alcohol may be adopted.
上記[2]の方法では、上記反応により得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを、次いで、特定カルボン酸と反応させる。これにより、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基とカルボン酸とが反応して、上記式(1)で表される部分構造を側鎖に有するポリオルガノシロキサンを得ることができる。特定カルボン酸の具体例としては、例えば下記式(5)で表される化合物などが挙げられる。
上記式(5)において、R12の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、当該炭化水素基が有するメチレン基の一部を−O−、−CO−、−COO−又は−NR33−(R33は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基)で置き換えてなる1価の基、1価の複素環基などが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。R13及びR14の2価の有機基の例示は、上記式(2−1)中のR5〜R7の説明を適用することができる。A1及びA2のR1,R2,R3及びX1の説明は、上記式(1)の説明を適用することができる。 In the above formula (5), the monovalent organic group represented by R 12 is, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a part of the methylene group of the hydrocarbon group is —O— or —CO. —, —COO— or —NR 33 — (R 33 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) is a monovalent group or a monovalent heterocyclic group. It may have a group. As an example of the divalent organic group of R 13 and R 14 , the description of R 5 to R 7 in the above formula (2-1) can be applied. The description of the above formula (1) can be applied to the description of R 1 , R 2 , R 3 and X 1 of A 1 and A 2 .
特定カルボン酸は、AC残像の低減効果を高める観点から、上記式(1)で表される部分構造と共に、上記式(4)で表される部分構造を分子内にさらに有することが好ましい。なお、上記式(4)で表される部分構造の好ましい具体例は、特定ジアミンにおける説明を適用できる。エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと特定カルボン酸との反応に際し、特定カルボン酸は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 From the viewpoint of enhancing the effect of reducing the AC afterimage, the specific carboxylic acid preferably further has, in the molecule, the partial structure represented by the above formula (1) and the partial structure represented by the above formula (4). Note that the description of the specific diamine can be applied to the specific preferred examples of the partial structure represented by the above formula (4). In the reaction of the epoxy group-containing polyorganosiloxane and the specific carboxylic acid, the specific carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
特定ポリオルガノシロキサンの一分子中における、上記式(1)で表される部分構造の含有割合は、光に対する感度を良好にする観点から、特定ポリオルガノシロキサンが有するケイ素原子に対して、3〜100モル%とすることが好ましく、5〜95モル%とすることがより好ましく、10〜90モル%とすることがさらに好ましい。したがって、特定ポリオルガノシロキサンの合成に際しては、上記式(1)で表される部分構造の含有割合が上記範囲になるように特定カルボン酸の使用割合を選択することが好ましい。 The content of the partial structure represented by the formula (1) in one molecule of the specific polyorganosiloxane is 3 to 3 with respect to the silicon atom of the specific polyorganosiloxane from the viewpoint of improving the sensitivity to light. The amount is preferably 100 mol %, more preferably 5 to 95 mol %, further preferably 10 to 90 mol %. Therefore, when synthesizing the specific polyorganosiloxane, it is preferable to select the use ratio of the specific carboxylic acid so that the content ratio of the partial structure represented by the above formula (1) falls within the above range.
なお、特定カルボン酸は有機化学の定法を適宜組み合わせることによって合成することができる。その一例としては、例えば「R12−A1−H」で表される化合物と、「HO−R13−A2−R14−COOM(ただし、Mはカルボキシル基の保護基)」で表される化合物とを、好ましくは有機溶媒中、必要に応じて触媒の存在下で反応させ、次いで脱保護を行う方法等により得ることができる。ただし、特定カルボン酸の合成手順は上記方法に限定されるものではない。 The specific carboxylic acid can be synthesized by appropriately combining conventional methods of organic chemistry. As one example thereof, for example, a compound represented by "R 12 -A 1 -H" and a compound represented by "HO-R 13 -A 2 -R 14 -COOM (where M is a protecting group of a carboxyl group)" are represented. The compound can be obtained by, for example, a method of reacting with a compound, preferably in an organic solvent, if necessary in the presence of a catalyst, and then performing deprotection. However, the procedure for synthesizing the specific carboxylic acid is not limited to the above method.
特定ポリオルガノシロキサンの合成に際し、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとの反応に使用するカルボン酸は特定カルボン酸のみであってもよいが、特定カルボン酸以外のその他のカルボン酸を併用してもよい。その他のカルボン酸は、上記式(1)で表される部分構造を有さないカルボン酸であれば特に制限されない。なお、その他のカルボン酸は1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 When synthesizing the specific polyorganosiloxane, the carboxylic acid used for the reaction with the epoxy group-containing polyorganosiloxane may be only the specific carboxylic acid, or other carboxylic acid other than the specific carboxylic acid may be used in combination. Other carboxylic acids are not particularly limited as long as they are carboxylic acids having no partial structure represented by the above formula (1). The other carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと反応させるカルボン酸の使用割合は、ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基の合計1モルに対して、0.001〜1.5モルとすることが好ましく、0.01〜1.0モルとすることがより好ましい。その他のカルボン酸の使用割合は、本発明の効果を十分に得る観点から、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと反応させるカルボン酸の合計量に対して、80モル%以下とすることが好ましく、50モル%以下とすることがより好ましい。 The use ratio of the carboxylic acid to be reacted with the epoxy group-containing polyorganosiloxane is preferably 0.001 to 1.5 mol, and 0.01 to 1 mol, based on 1 mol of the total epoxy groups of the polyorganosiloxane. It is more preferable that the amount is 0.0 mol. From the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of the present invention, the proportion of the other carboxylic acid used is preferably 80 mol% or less, and 50 mol% or less, based on the total amount of the carboxylic acid reacted with the epoxy group-containing polyorganosiloxane. It is more preferable that the content is not more than %.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとカルボン酸との反応は、好ましくは触媒及び有機溶媒の存在下で行うことができる。使用する触媒としては、例えば有機塩基、エポキシ化合物の反応を促進するいわゆる硬化促進剤として公知の化合物などを用いることができる。触媒の使用割合は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、より好ましくは0.01〜100重量部である。
上記反応において使用する有機溶媒としては、例えば炭化水素、エーテル、エステル、ケトン、アミド、アルコール等を挙げることができる。特に好ましい溶媒の具体例として、2−ブタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン及び酢酸ブチル等を挙げることができる。当該有機溶媒は、固形分濃度(反応溶液中の溶媒以外の成分の合計重量が、溶液の全重量に対して占める割合)が、0.1重量%以上となる割合で使用することが好ましい。上記反応における反応温度は、好ましくは0〜200℃であり、反応時間は、好ましくは0.1〜50時間である。
The reaction between the epoxy group-containing polyorganosiloxane and the carboxylic acid can be carried out preferably in the presence of a catalyst and an organic solvent. As the catalyst to be used, for example, an organic base, a compound known as a so-called curing accelerator that accelerates the reaction of an epoxy compound, or the like can be used. The use ratio of the catalyst is preferably 100 parts by weight or less, and more preferably 0.01 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the epoxy group-containing polyorganosiloxane.
Examples of the organic solvent used in the above reaction include hydrocarbon, ether, ester, ketone, amide, alcohol and the like. Specific examples of particularly preferable solvents include 2-butanone, 2-hexanone, methyl isobutyl ketone, and butyl acetate. The organic solvent is preferably used in such a proportion that the solid content concentration (the ratio of the total weight of components other than the solvent in the reaction solution to the total weight of the solution) is 0.1% by weight or more. The reaction temperature in the above reaction is preferably 0 to 200°C, and the reaction time is preferably 0.1 to 50 hours.
以上のようにして得られる特定ポリオルガノシロキサンは、これを濃度10重量%の溶液としたときに、1〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、3〜200mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。特定ポリオルガノシロキサンについて、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、1,000〜200,000であることが好ましく、2,000〜50,000であることがより好ましく、3,000〜20,000であることがさらに好ましい。 The specific polyorganosiloxane obtained as described above preferably has a solution viscosity of 1 to 500 mPa·s and a solution of 3 to 200 mPa·s when the solution has a concentration of 10% by weight. More preferably, it has viscosity. The polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) of the specific polyorganosiloxane measured by GPC is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 50,000, and It is more preferably 000 to 20,000.
[ポリ(メタ)アクリレート]
化合物(X)としてのポリ(メタ)アクリレート(以下「特定重合体(M)」ともいう。)は、例えば以下の方法[1]又は[2];
[1]上記式(1)で表される部分構造を有する(メタ)アクリル系単量体(m−1)、又は当該(メタ)アクリル系単量体(m−1)とその他の(メタ)アクリル系単量体との混合物を重合開始剤の存在下で重合させる方法、
[2]エポキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体(m−2)、又は当該(メタ)アクリル系単量体(m−2)とその他の(メタ)アクリル系単量体との混合物を重合開始剤の存在下で重合させた後、その得られた重合体(以下、「エポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレート」ともいう。)と、特定カルボン酸とを反応させる方法、
等によって得ることができる。
[Poly(meth)acrylate]
The poly(meth)acrylate (hereinafter also referred to as “specific polymer (M)”) as the compound (X) can be prepared, for example, by the following method [1] or [2];
[1] A (meth)acrylic monomer (m-1) having a partial structure represented by the above formula (1), or the (meth)acrylic monomer (m-1) and other (meth)acrylic monomers. ) A method of polymerizing a mixture with an acrylic monomer in the presence of a polymerization initiator,
[2] Epoxy group-containing (meth)acrylic monomer (m-2), or a mixture of the (meth)acrylic monomer (m-2) and another (meth)acrylic monomer. Is polymerized in the presence of a polymerization initiator, and the resulting polymer (hereinafter, also referred to as “epoxy group-containing poly(meth)acrylate”) and a specific carboxylic acid are reacted with each other,
Etc. can be obtained.
(メタ)アクリル系単量体(m−1)は、上記式(1)で表される部分構造を分子鎖に有するジ(メタ)アクリレート化合物等が挙げられ、例えば下記式(m−1A)で表される化合物等が挙げられる。
上記式(m−1A)中のA1、A2、R5、R6及びR7のそれぞれの例示及び好ましい具体例については上記式(2−1)の説明を適用することができる。上記式(m−1A)で表される化合物は、有機化学の定法を適宜組み合わせることにより合成できる。
上記合成に際し、単量体(m−1)の使用割合は、合成に使用するモノマーの合計量に対して、5モル%以上とすることが好ましく、10〜100モル%とすることがより好ましく、10〜90モル%とすることがさらに好ましい。
The description of the formula (2-1) can be applied to the respective exemplified and preferred specific examples of A 1 , A 2 , R 5 , R 6 and R 7 in the formula (m-1A). The compound represented by the above formula (m-1A) can be synthesized by appropriately combining conventional methods of organic chemistry.
In the above synthesis, the use ratio of the monomer (m-1) is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 to 100 mol% with respect to the total amount of the monomers used in the synthesis. , 10 to 90 mol% is more preferable.
(メタ)アクリル系単量体(m−2)の具体例としては、例えば(メタ)アクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシブチル、(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸6,7−エポキシヘプチル、アクリル酸4−ヒドロキシブチルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル等が挙げられる。なお、(メタ)アクリル系単量体(m−2)は、上記のうちの一種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
その他の(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ω−カルボキシポリカプロラクトン、クロトン酸、α−エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸等の不飽和カルボン酸;(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステルなどの不飽和カルボン酸エステル;無水マレイン酸等の不飽和多価カルボン酸無水物;などが挙げられる。なお、その他の(メタ)アクリル系単量体としては、一種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。上記方法[1]では、その他の(メタ)アクリル系単量体として(メタ)アクリル系単量体(m−2)を使用してもよく、上記方法[2]では、その他の(メタ)アクリル系単量体として(メタ)アクリル系単量体(m−1)を使用してもよい。
Specific examples of the (meth)acrylic monomer (m-2) include glycidyl (meth)acrylate, glycidyl α-ethyl acrylate, 3,4-epoxybutyl (meth)acrylate, and (meth)acrylic. Acid 3,4-epoxycyclohexylmethyl, (meth)acrylic acid 6,7-epoxyheptyl, acrylic acid 4-hydroxybutyl glycidyl ether, (meth)acrylic acid (3-ethyloxetane-3-yl)methyl and the like. .. The (meth)acrylic monomer (m-2) can be used alone or in combination of two or more of the above.
Examples of other (meth)acrylic monomers include (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid ω-carboxypolycaprolactone, crotonic acid, α-ethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, vinylbenzoic acid. Unsaturated carboxylic acids such as: alkyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, trimethoxysilylpropyl (meth)acrylate, (meth ) Methoxyethyl acrylate, N-N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and the like (meth ) Unsaturated carboxylic acid esters such as acrylic acid esters; unsaturated polycarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride; and the like. As the other (meth)acrylic monomers, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. In the above method [1], a (meth)acrylic monomer (m-2) may be used as the other (meth)acrylic monomer, and in the above method [2], another (meth)acryl monomer is used. A (meth)acrylic monomer (m-1) may be used as the acrylic monomer.
なお、重合に際しては、(メタ)アクリル系単量体以外の他のモノマーを使用してもよい。他のモノマーとしては、例えば1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系化合物;スチレン、メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;などが挙げられる。他のモノマーの使用割合は、ポリ(メタ)アクリレートの合成に使用するモノマーの合計に対して、30モル%以下とすることが好ましく、20モル%以下とすることがより好ましい。 At the time of polymerization, a monomer other than the (meth)acrylic monomer may be used. Examples of other monomers include conjugated diene compounds such as 1,3-butadiene and 2-methyl-1,3-butadiene; aromatic vinyl compounds such as styrene, methylstyrene and divinylbenzene; The proportion of the other monomer used is preferably 30 mol% or less, and more preferably 20 mol% or less, based on the total amount of the monomers used for synthesizing the poly(meth)acrylate.
(メタ)アクリル系単量体を用いた重合反応はラジカル重合により行うことが好ましい。当該重合反応に際して使用する重合開始剤としては、例えば2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が好ましい。重合開始剤の使用割合は、反応に使用する全モノマー100重量部に対して、0.01〜50重量部とすることが好ましい。上記重合反応は、好ましくは有機溶媒中で行われる。反応に使用する有機溶媒としては、例えばアルコール、エーテル、ケトン、アミド、エステル、炭化水素化合物などが挙げられ、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、反応に使用するモノマーの合計量(b)が、反応溶液の全体量(a+b)に対して、0.1〜50重量%になるような量にすることが好ましい。反応温度は、30℃〜120℃とすることが好ましく、反応時間は、1〜36時間とすることが好ましい。 The polymerization reaction using the (meth)acrylic monomer is preferably carried out by radical polymerization. Examples of the polymerization initiator used in the polymerization reaction include 2,2′-azobis(isobutyronitrile), 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) and 2,2′-azobis(4 Azo compounds such as -methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) are preferred. The proportion of the polymerization initiator used is preferably 0.01 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of all the monomers used in the reaction. The polymerization reaction is preferably carried out in an organic solvent. Examples of the organic solvent used in the reaction include alcohols, ethers, ketones, amides, esters, hydrocarbon compounds and the like, with diethylene glycol methyl ethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate being preferred. The amount (a) of the organic solvent used is such that the total amount (b) of the monomers used in the reaction is 0.1 to 50% by weight based on the total amount (a+b) of the reaction solution. Is preferred. The reaction temperature is preferably 30°C to 120°C, and the reaction time is preferably 1 to 36 hours.
上記[2]の方法では、上記反応により得られたエポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレートを、次いで、特定カルボン酸と反応させる。これにより、エポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレートが有するエポキシ基とカルボン酸とが反応して、上記式(1)で表される部分構造を側鎖に有するポリ(メタ)アクリレートを得ることができる。
特定カルボン酸の具体例としては、特定ポリオルガノシロキサンの説明を適用することができる。当該反応に際しては、特定カルボン酸を単独で使用してもよいし、あるいは特定カルボン酸以外のその他のカルボン酸を併用してもよい。エポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレートと反応させるカルボン酸の使用割合は、エポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレートが有するエポキシ基の合計1モルに対して、0.001〜0.95モルとすることが好ましく、0.01〜0.9モルとすることがより好ましい。
In the above method [2], the epoxy group-containing poly(meth)acrylate obtained by the above reaction is then reacted with a specific carboxylic acid. Thereby, the epoxy group of the epoxy group-containing poly(meth)acrylate reacts with the carboxylic acid to obtain a poly(meth)acrylate having a partial structure represented by the above formula (1) in the side chain. .
As a specific example of the specific carboxylic acid, the description of the specific polyorganosiloxane can be applied. In the reaction, the specific carboxylic acid may be used alone, or another carboxylic acid other than the specific carboxylic acid may be used in combination. The proportion of the carboxylic acid to be reacted with the epoxy group-containing poly(meth)acrylate may be 0.001 to 0.95 mol based on 1 mol of the total epoxy groups of the epoxy group-containing poly(meth)acrylate. Preferably, it is more preferably 0.01 to 0.9 mol.
エポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレートとカルボン酸との反応は、好ましくは触媒及び有機溶媒の存在下で行うことができる。触媒としては、中でも4級アンモニウム塩が好ましい。触媒の使用量は、エポキシ基含有ポリ(メタ)アクリレート100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、より好ましくは0.1〜20重量部である。反応に使用する有機溶媒としては、(メタ)アクリル系単量体の重合に際して使用できる有機溶媒の例示を適用することができ、中でもエステルであることが好ましい。当該有機溶媒は、固形分濃度(反応溶液中の溶媒以外の成分の合計重量が、溶液の全重量に対して占める割合)が、0.1重量%以上となる割合で使用することが好ましい。反応温度は、0〜200℃とすることが好ましく、反応時間は、0.1〜50時間とすることが好ましい。 The reaction between the epoxy group-containing poly(meth)acrylate and the carboxylic acid can be preferably carried out in the presence of a catalyst and an organic solvent. Among them, a quaternary ammonium salt is preferable as the catalyst. The amount of the catalyst used is preferably 100 parts by weight or less, more preferably 0.1 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the epoxy group-containing poly(meth)acrylate. As the organic solvent used in the reaction, the examples of the organic solvent that can be used in the polymerization of the (meth)acrylic monomer can be applied, and among them, an ester is preferable. The organic solvent is preferably used in such a proportion that the solid content concentration (the ratio of the total weight of components other than the solvent in the reaction solution to the total weight of the solution) is 0.1% by weight or more. The reaction temperature is preferably 0 to 200° C., and the reaction time is preferably 0.1 to 50 hours.
こうして化合物(X)としてのポリ(メタ)アクリレートを含有する溶液を得ることができる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリ(メタ)アクリレートを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
ポリ(メタ)アクリレートについて、GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、形成される液晶配向膜の液晶配向性を良好にするとともに、その液晶配向性の経時的安定性を確保するといった観点から、250〜500,000であることが好ましく、500〜100,000であることがより好ましく、1,000〜50,000であることが更に好ましい。
Thus, a solution containing poly(meth)acrylate as the compound (X) can be obtained. This reaction solution may be used as it is for the preparation of the liquid crystal aligning agent, or may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the poly(meth)acrylate contained in the reaction solution.
With respect to poly(meth)acrylate, the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC improves the liquid crystal alignment of the liquid crystal alignment film to be formed and secures the stability of the liquid crystal alignment over time. From this viewpoint, it is preferably 250 to 500,000, more preferably 500 to 100,000, and further preferably 1,000 to 50,000.
<その他の成分>
本発明の液晶配向剤は、上記の如き化合物(X)を含有するが、必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。例えば、本発明の液晶配向剤は、溶液特性や電気特性を改善することを目的として、上記化合物(X)以外のその他の重合体を含んでいてもよい。かかるその他の重合体は、上記式(1)で表される部分構造を有さない重合体であり、その主骨格については特に限定されない。具体的には、例えばポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどを主骨格とする重合体を挙げることができる。これらの中でも、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(メタ)アクリレート及びポリアミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体であることが好ましい。その他の重合体を液晶配向剤に添加する場合、その配合割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して、90重量部以下とすることが好ましく、0.1〜80重量部とすることがより好ましく、0.1〜70重量部とすることが更に好ましい。
<Other ingredients>
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains the compound (X) as described above, but may contain other components as necessary. For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may contain a polymer other than the above compound (X) for the purpose of improving solution characteristics and electric characteristics. Such other polymer is a polymer having no partial structure represented by the above formula (1), and its main skeleton is not particularly limited. Specifically, for example, polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyorganosiloxane, polyester, polyamide, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly(styrene-phenylmaleimide) derivative, poly(meth)acrylate and the like as the main skeleton Examples of the polymer include Among these, at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyorganosiloxane, poly(meth)acrylate and polyamide is preferable. When another polymer is added to the liquid crystal aligning agent, the mixing ratio is preferably 90 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total amount of the polymers contained in the liquid crystal aligning agent, The amount is more preferably 80 parts by weight, further preferably 0.1 to 70 parts by weight.
なお、その他の成分としては、液晶配向剤の調製に通常使用される添加剤を用いることができる。上記以外の添加剤としては、例えば、分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する化合物、官能性シラン化合物、光重合性基を有する化合物、光増感剤、分子内に少なくとも一つのオキセタニル基を有する化合物、酸化防止剤、界面活性剤、分散剤等を挙げることができる。これらの配合割合は化合物に応じて適宜選択することができる。 As other components, additives usually used for preparing a liquid crystal aligning agent can be used. As the additives other than the above, for example, a compound having at least one epoxy group in the molecule, a functional silane compound, a compound having a photopolymerizable group, a photosensitizer, having at least one oxetanyl group in the molecule Examples thereof include compounds, antioxidants, surfactants and dispersants. The blending ratio of these can be appropriately selected according to the compound.
<溶剤>
本発明の液晶配向剤は、上記の特定化合物及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは適当な溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。
使用する有機溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
<Solvent>
The liquid crystal aligning agent of the present invention is prepared as a liquid composition in which the above-mentioned specific compound and other components used as necessary are dispersed or dissolved in a suitable solvent.
Examples of the organic solvent used include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, Ethylene glycol monomethyl ether, butyl lactate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxy propionate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether , Ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diisobutyl ketone , Isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, diisopentyl ether, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like. These may be used alone or in admixture of two or more.
本発明における液晶配向剤は、重合体成分として1種の重合体のみを含有していてもよいし、2種以上の重合体を含有していてもよい。2種以上の重合体を含有する場合の好ましい態様としては、例えば以下の[1]〜[3]などが挙げられる。
[1]化合物(X)としての重合体(以下「特定重合体」ともいう。)とその他の重合体とを含有し、かつ特定重合体及びその他の重合体が、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドより選ばれる少なくとも一種である態様。
[2]特定重合体を複数種含有し、かつそれら複数種の特定重合体が、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドより選ばれる少なくとも一種である態様。
[3]特定重合体とその他の重合体とを含有し、かつ特定重合体がポリオルガノシロキサンであり、その他の重合体が、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドより選ばれる少なくとも一種である態様。
The liquid crystal aligning agent in the present invention may contain only one kind of polymer as a polymer component, or may contain two or more kinds of polymers. In the case of containing two or more kinds of polymers, for example, the following [1] to [3] are exemplified.
[1] A polymer (hereinafter, also referred to as “specific polymer”) as the compound (X) and another polymer, and the specific polymer and the other polymer are polyamic acid, polyamic acid ester and An embodiment in which at least one selected from polyimide is used.
[2] An embodiment containing a plurality of specific polymers, and the plurality of specific polymers is at least one selected from polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide.
[3] An embodiment containing a specific polymer and another polymer, wherein the specific polymer is polyorganosiloxane, and the other polymer is at least one selected from polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide.
化合物(X)は、中でも、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種であって、かつ上記式(2−1)で表される化合物、上記式(3−1)で表される化合物及び上記式(3−2)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物に由来する部分構造を有する重合体であることが好ましい。すなわち、下記式(6)で表される部分構造及び下記式(7)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体であることが好ましい。
X61及びX62の1価の有機基は、1価の炭化水素基又は桂皮酸構造を有する基が好ましい。
The compound (X) is at least one compound selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, and is a compound represented by the above formula (2-1) and a compound represented by the above formula (3-1). It is preferably a polymer having a partial structure derived from at least one compound selected from the group consisting of the compound represented and the compound represented by the formula (3-2). That is, a polymer having at least one selected from the group consisting of the partial structure represented by the following formula (6) and the partial structure represented by the following formula (7) is preferable.
The monovalent organic group of X 61 and X 62 is preferably a monovalent hydrocarbon group or a group having a cinnamic acid structure.
なお、化合物(X)を含む液晶配向剤を用いた場合に、液晶表示素子の残像特性及びコントラスト特性の改善効果が得られた理由は定かではないが、一つの仮説としては、例えば偏光の放射線を照射した場合、分子鎖の長軸方向が偏光方向と平行な化合物(X)の分子鎖において、上記式(1)中の「−CR1=CR2−CO−」部分がシス体へと異性化し、さらに環化反応が進行して分子鎖が切断される反応が起きたものと推測される(下記スキームA参照)。その結果、偏光方向に対して垂直な方向に異方性が発現し、塗膜に十分な液晶配向能が付与された結果、液晶表示素子の残像特性及びコントラスト特性を改善できたことが推測される。
本発明の液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1〜10重量%の範囲である。すなわち、本発明における液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより、液晶配向膜である塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、固形分濃度が1重量%未満である場合には、塗膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜が得にくくなる。一方、固形分濃度が10重量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜が得にくく、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布性が低下する傾向にある。液晶配向剤を調製する際の温度は、好ましくは10〜50℃であり、より好ましくは20〜30℃である。 The solid content concentration (ratio of the total weight of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total weight of the liquid crystal aligning agent) in the liquid crystal aligning agent of the present invention is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility and the like. , Preferably in the range of 1 to 10% by weight. That is, the liquid crystal aligning agent in the present invention is applied to the surface of the substrate as described later and preferably heated to form a coating film which is a liquid crystal alignment film or a coating film which becomes a liquid crystal alignment film. At this time, if the solid content concentration is less than 1% by weight, the film thickness of the coating film becomes too small, and it becomes difficult to obtain a good liquid crystal alignment film. On the other hand, when the solid content concentration exceeds 10% by weight, the film thickness of the coating film becomes excessively large, and it is difficult to obtain a good liquid crystal alignment film, and the viscosity of the liquid crystal alignment agent increases and the coating property deteriorates. There is a tendency. The temperature for preparing the liquid crystal aligning agent is preferably 10 to 50°C, more preferably 20 to 30°C.
<液晶配向膜及び液晶素子>
上記で説明した液晶配向剤を用いることにより液晶配向膜を製造することができる。また、本発明の液晶素子は、上記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動作モードは特に限定せず、例えばTN型、STN型、VA型(VA−MVA型、VA−PVA型などを含む。)、IPS型、FFS型、OCB型など種々の動作モードに適用することができる。
<Liquid crystal alignment film and liquid crystal element>
A liquid crystal alignment film can be manufactured by using the liquid crystal aligning agent described above. Further, the liquid crystal element of the present invention comprises a liquid crystal alignment film formed using the above liquid crystal alignment agent. The operation mode of the liquid crystal in the liquid crystal element is not particularly limited, and various operations such as TN type, STN type, VA type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), IPS type, FFS type, OCB type, etc. Can be applied to any mode.
本発明の液晶素子は、例えば以下の工程(1−1)〜(1−3)を含む工程により製造することができる。工程(1−1)は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程(1−2)及び工程(1−3)は各動作モード共通である。
[工程(1−1):塗膜の形成]
先ず、基板上に本発明の液晶配向剤を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。
(1−1A)例えばTN型、STN型又はVA型の液晶表示素子を製造する場合、まず、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、その各透明性導電膜形成面上に、本発明の液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In2O3−SnO2)からなるITO膜などを用いることができる。
The liquid crystal element of the present invention can be manufactured, for example, by steps including the following steps (1-1) to (1-3). In the step (1-1), the substrate used differs depending on the desired operation mode. Steps (1-2) and (1-3) are common to each operation mode.
[Step (1-1): Formation of coating film]
First, the liquid crystal aligning agent of the present invention is applied onto a substrate, and then the applied surface is heated to form a coating film on the substrate.
(1-1A) For example, when manufacturing a TN type, STN type or VA type liquid crystal display device, first, a pair of two substrates provided with a patterned transparent conductive film is formed, and each transparent conductive film is formed. The liquid crystal aligning agent of the present invention is applied onto each surface, preferably by an offset printing method, a spin coating method, a roll coater method or an inkjet printing method. As the substrate, for example, a glass such as float glass or soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether sulfone, polycarbonate, poly (alicyclic olefin) can be used. As the transparent conductive film provided on one surface of the substrate, a NESA film made of tin oxide (SnO 2 ) (registered trademark of PPG Co., USA), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 ) and the like are used. Can be used.
液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30〜200℃であり、プレベーク時間は、好ましくは0.25〜10分である。その後、溶剤を完全に除去し、必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80〜300℃であり、ポストベーク時間は、好ましくは5〜200分である。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001〜1μmである。 After applying the liquid crystal aligning agent, preheating (prebaking) is preferably carried out for the purpose of preventing liquid dripping of the applied liquid crystal aligning agent. The prebake temperature is preferably 30 to 200° C., and the prebake time is preferably 0.25 to 10 minutes. Then, a baking (post-baking) step is carried out for the purpose of completely removing the solvent and, if necessary, thermal imidization of the amic acid structure present in the polymer. The baking temperature (post-baking temperature) at this time is preferably 80 to 300° C., and the post-baking time is preferably 5 to 200 minutes. The film thickness of the film thus formed is preferably 0.001 to 1 μm.
(1−1B)IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに、本発明の液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板及び透明導電膜の材質、塗布方法、塗布後の加熱条件、透明導電膜又は金属膜のパターニング方法、基板の前処理、並びに形成される塗膜の好ましい膜厚については上記(1−1A)と同様である。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。 (1-1B) When manufacturing an IPS-type or FFS-type liquid crystal display element, an electrode formation surface of a substrate provided with electrodes made of a comb-shaped patterned transparent conductive film or a metal film, and electrodes are provided. The liquid crystal aligning agent of the present invention is applied to one surface of the counter substrate which is not formed, and then the applied surface is heated to form a coating film. The materials of the substrate and the transparent conductive film used at this time, the coating method, the heating conditions after coating, the patterning method of the transparent conductive film or the metal film, the pretreatment of the substrate, and the preferable film thickness of the coating film formed are as described above. It is the same as (1-1A). As the metal film, for example, a film made of a metal such as chromium can be used.
上記(1−1A)及び(1−1B)のいずれの場合も、基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって液晶配向膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、塗膜形成後に更に加熱することによって、本発明の液晶配向剤に配合されるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。 In any of the above (1-1A) and (1-1B), a liquid crystal alignment film or a coating film to be a liquid crystal alignment film is formed by removing the organic solvent after applying the liquid crystal alignment agent on the substrate. It At this time, by further heating after forming the coating film, a dehydration ring-closing reaction of the polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide blended in the liquid crystal aligning agent of the present invention may proceed to give a more imidized coating film.
[工程(1−2):配向能付与処理]
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1−1)で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向能付与処理としては、例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで塗膜を一定方向に擦るラビング処理、塗膜に対して偏光又は非偏光の放射線を照射する光配向処理などが挙げられる。上記化合物(X)の光反応性や、静電気や埃の発生を抑えつつ塗膜に均一な液晶配向性を付与することができる点、液晶配向方向の精密な制御が可能である点などから、光配向法を用いることが好ましい。
[Step (1-2): Alignment ability imparting treatment]
When manufacturing a TN-type, STN-type, IPS-type, or FFS-type liquid crystal display device, a treatment for imparting a liquid crystal aligning ability to the coating film formed in the step (1-1) is performed. As a result, the alignment ability of the liquid crystal molecules is imparted to the coating film to form a liquid crystal alignment film. As the orientation ability imparting treatment, for example, a rubbing treatment of rubbing the coating film in a certain direction with a roll wound with a cloth made of fibers such as nylon, rayon, and cotton, photo-alignment for irradiating the coating film with polarized or unpolarized radiation Examples include processing. From the photoreactivity of the compound (X), the point that uniform liquid crystal orientation can be imparted to the coating film while suppressing the generation of static electricity and dust, and the point that the liquid crystal orientation direction can be precisely controlled, It is preferable to use the photo-alignment method.
光配向処理における光照射は、[1]ポストベーク工程後の塗膜に対して照射する方法、[2]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、[3]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、などにより行うことができる。これらのうち、液晶表示素子の残像特性及びコントラスト特性の改善効果が高い点で、[1]又は[2]の方法によることが好ましい。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。放射線は偏光であっても非偏光であってもよい。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などを使用することができる。放射線の照射量は、好ましくは100〜50,000J/m2であり、より好ましくは300〜20,000J/m2である。塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。加温の際の温度は、通常30〜250℃であり、好ましくは40〜200℃、より好ましくは50〜150℃である。 The light irradiation in the photo-alignment treatment is [1] a method of irradiating the coating film after the post-baking step, [2] a method of irradiating the coating film after the pre-baking step and before the post-baking step, [3] ] It can be performed by a method of irradiating the coating film during heating of the coating film in at least one of the pre-baking step and the post-baking step. Of these, the method [1] or [2] is preferable because the effect of improving the afterimage characteristics and the contrast characteristics of the liquid crystal display element is high. As the radiation for irradiating the coating film, for example, ultraviolet rays and visible rays containing light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used. The radiation may be polarized or unpolarized. As the light source used, for example, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, etc. can be used. The irradiation dose of radiation is preferably 100 to 50,000 J/m 2 , and more preferably 300 to 20,000 J/m 2 . The coating film may be irradiated with light while heating the coating film in order to increase the reactivity. The temperature at the time of heating is usually 30 to 250°C, preferably 40 to 200°C, and more preferably 50 to 150°C.
なお、ラビング処理後の液晶配向膜に対して更に、液晶配向膜の一部に紫外線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成した上で先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにしてもよい。この場合、得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。VA型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜は、PSA(Polymer sustained alignment)型の液晶表示素子にも好適に用いることができる。基板上の塗膜に対する光照射後において、該基板表面を、例えば水、有機溶媒又はこれらの混合物を用いて洗浄してもよい。有機溶媒としては、例えば、アルコール(メタノール、エタノール等)、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル等が挙げられる。こうした洗浄により、光照射によって生成された低分子量成分を除去することが可能となる。洗浄後には、用いた溶媒を除去するために必要に応じて加熱処理を行ってもよい。また、基板上の塗膜に対する光照射後において、低分子量成分を除去するために塗膜をさらに加熱する処理を行ってもよい。このときの加熱温度は、150〜300℃の範囲内とすることが好ましく、200〜290℃の範囲内とすることがより好ましい。加熱時間は、5〜60分とすることが好ましく、5〜15分とすることがより好ましい。 It should be noted that the liquid crystal alignment film after the rubbing treatment is further processed by irradiating a part of the liquid crystal alignment film with ultraviolet rays to change the pretilt angle of a part of the liquid crystal alignment film, A resist film may be formed on each part and then a rubbing process may be performed in a direction different from that of the previous rubbing process, and then the resist film may be removed so that the liquid crystal alignment film has different liquid crystal aligning ability for each region. .. In this case, it is possible to improve the visibility characteristics of the obtained liquid crystal display element. The liquid crystal alignment film suitable for a VA type liquid crystal display element can also be suitably used for a PSA (Polymer sustained alignment) type liquid crystal display element. After irradiating the coating film on the substrate with light, the substrate surface may be washed with, for example, water, an organic solvent, or a mixture thereof. Examples of the organic solvent include alcohols (methanol, ethanol, etc.), 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, diacetone alcohol, methyl 3-methoxypropionate, 3- Examples thereof include ethyl ethoxypropionate, propyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate and the like. By such washing, it becomes possible to remove the low molecular weight component generated by the light irradiation. After washing, heat treatment may be performed as necessary to remove the solvent used. Further, after the light irradiation of the coating film on the substrate, a treatment of further heating the coating film may be performed in order to remove the low molecular weight components. The heating temperature at this time is preferably in the range of 150 to 300°C, and more preferably in the range of 200 to 290°C. The heating time is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 5 to 15 minutes.
[工程(1−3):液晶セルの構築]
(1−3A)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、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部を、シール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止する方法、一方の基板上にシール剤を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、次いでシール剤を硬化する方法、などが挙げられる。
[Step (1-3): Construction of Liquid Crystal Cell]
(1-3A) A liquid crystal cell is manufactured by preparing two substrates on which a liquid crystal alignment film is formed as described above, and disposing a liquid crystal between the two substrates that are opposed to each other. In order to manufacture a liquid crystal cell, for example, two substrates are arranged to face each other with a gap (cell gap) so that the respective liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral portion of the two substrates is sealed with a sealant. By bonding, filling the liquid crystal into the cell gap defined by the substrate surface and the sealant, and then sealing the injection hole, applying the sealant on one substrate, and then applying the sealant on the surface of the liquid crystal alignment film. After dropping the liquid crystal at a predetermined number of locations, the other substrate is attached so that the liquid crystal alignment films face each other, the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate, and then the sealing agent is cured.
シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶が挙げられ、その中でもネマチック液晶が好ましく、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などを用いることができる。これらの液晶には、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶;商品名「C−15」、「CB−15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤;p−デシロキシベンジリデン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶などを添加して使用してもよい。 As the sealant, for example, a curing agent and an epoxy resin containing aluminum oxide spheres as a spacer can be used. Examples of the liquid crystal include nematic liquid crystal and smectic liquid crystal, and among them, nematic liquid crystal is preferable, for example, Schiff base liquid crystal, azoxy liquid crystal, biphenyl liquid crystal, phenylcyclohexane liquid crystal, ester liquid crystal, terphenyl liquid crystal, biphenylcyclohexane liquid crystal. Liquid crystals, pyrimidine-based liquid crystals, dioxane-based liquid crystals, bicyclooctane-based liquid crystals, cubane-based liquid crystals, and the like can be used. These liquid crystals include, for example, cholesteric liquid crystals such as cholesteryl chloride, cholesteryl nonaate, and cholesteryl carbonate; chiral agents such as those sold under the trade names "C-15" and "CB-15" (manufactured by Merck); Ferroelectric liquid crystal such as p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutyl cinnamate may be added and used.
そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。 Then, a polarizing plate is attached to the outer surface of the liquid crystal cell to obtain the liquid crystal display element of the present invention. As a polarizing plate to be attached to the outer surface of a liquid crystal cell, a polarizing plate in which a polarizing film called "H film" in which polyvinyl alcohol is stretched and oriented to absorb iodine and sandwiched between cellulose acetate protective films or the H film itself is used. A polarizing plate consisting of
本発明の液晶表示素子は、種々の用途に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置や、調光フィルム等に用いることができる。また、本発明の液晶配向剤を用いて形成された液晶素子は位相差フィルムに適用することもできる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The liquid crystal display device of the present invention can be effectively applied to various uses, for example, watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, It can be used for various display devices such as various monitors, liquid crystal televisions, information displays, and light control films. The liquid crystal element formed by using the liquid crystal aligning agent of the present invention can also be applied to a retardation film.
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
以下の例において、重合体の重量平均分子量Mwは以下の方法により測定した。なお以下では、式Aで表される化合物を単に「化合物A」と示すことがある。
[重合体の重量平均分子量Mw]:以下の条件におけるGPCにより測定したポリスチレン換算値である。
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGRCXLII
溶剤:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm2
In the following examples, the weight average molecular weight Mw of the polymer was measured by the following method. In the following, the compound represented by the formula A may be simply referred to as “compound A”.
[Weight average molecular weight Mw of polymer]: It is a polystyrene conversion value measured by GPC under the following conditions.
Column: Tosoh Corp., TSKgelGRCXLII
Solvent: Tetrahydrofuran Temperature: 40°C
Pressure: 68 kgf/cm 2
<化合物の合成>
[実施例1−1:化合物(b−1)の合成]
下記スキーム1に従って化合物(b−1)を合成した。
[Example 1-1: Synthesis of compound (b-1)]
Compound (b-1) was synthesized according to the following scheme 1.
4−ニトロサリチルアルデヒド5.0gをN,N−ジメチルホルムアミド200mlに溶解し、この溶液を0℃に冷却した。そこへイミダゾール8.15gとt−ブチルジメチルクロロシラン9.02gを加え、室温にて16時間撹拌した。その後、純水を加え、酢酸エチルで抽出を行った。この有機層を濃縮し、中間体(b−1−1)を8.0g、純度99%で得た。
得られた中間体(b−1−1)8.0g及びマロン酸5.92gをピリジン50mlに溶解させ、そこへピペリジン5.6mlを加え、その後80℃にて5時間攪拌した。反応液を室温まで放冷後、酢酸エチル50mlを加え、次に塩酸50mlを加えてこれを分液した。純水で再度分液した後、これを濃縮し、中間体(b−1−2)を8.0g、純度99%で得た。
得られた中間体(b−1−2)8.0gを塩化チオニル30mlに加え、N,N−ジメチルホルムアミドを触媒量添加し、その後80℃にて1時間攪拌した。反応液を濃縮し、残留物をテトラヒドロフラン80mlに溶解した(この溶液を反応液(A)とした。)。これとは別に、4−アミノ−4’−ニトロビフェニル4.8g及びトリエチルアミン4.6gをテトラヒドロフラン40mlに加え、これを0℃に冷却し、5分間攪拌した。次いで、この溶液に反応液(A)をゆっくり滴下した。滴下終了後、室温にて4時間攪拌し、反応を完結させた。酢酸エチル300ml及びテトラヒドロフラン100mlを入れ、本溶液を塩酸、炭酸ナトリウム水溶液、純水にて分液した後、これを濃縮し、中間体(b−1−3)を10.5g、純度99%で得た。
得られた中間体(b−1−3)10.5gをテトラヒドロフラン80mlに溶解させ、そこへ、テトラブチルアンモニウムフルオリド 1mol/Lテトラヒドロフラン溶液30mlを加え、室温で2時間撹拌した。その後、酢酸エチル100mlを入れ、本溶液を純水にて分液した後、これを濃縮し、中間体(b−1−4)を8.0g、純度99%で得た。
得られた中間体(b−1−4)8.0g及び亜鉛粉末7.9gをテトラヒドロフラン100mlに加え、さらに酢酸を5.9g加えた。その後、60℃にて5時間攪拌した。反応液を室温まで放冷後、酢酸エチル150mlを加え、純水にて分液した後、これを濃縮し、化合物(b−1)を6.2g、純度99%で得た。
5.0 g of 4-nitrosalicylaldehyde was dissolved in 200 ml of N,N-dimethylformamide, and this solution was cooled to 0°C. 8.15 g of imidazole and 9.02 g of t-butyldimethylchlorosilane were added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. Then, pure water was added and extraction was performed with ethyl acetate. The organic layer was concentrated to obtain 8.0 g of intermediate (b-1-1) with a purity of 99%.
The obtained intermediate (b-1-1) (8.0 g) and malonic acid (5.92 g) were dissolved in pyridine (50 ml), and piperidine (5.6 ml) was added thereto, followed by stirring at 80°C for 5 hours. After allowing the reaction solution to cool to room temperature, 50 ml of ethyl acetate was added, and then 50 ml of hydrochloric acid was added to separate it. After separating again with pure water, this was concentrated to obtain 8.0 g of Intermediate (b-1-2) with a purity of 99%.
The obtained intermediate (b-1-2) (8.0 g) was added to thionyl chloride (30 ml), N,N-dimethylformamide was added in a catalytic amount, and then the mixture was stirred at 80°C for 1 hr. The reaction solution was concentrated, and the residue was dissolved in 80 ml of tetrahydrofuran (this solution was used as reaction solution (A)). Separately from this, 4.8 g of 4-amino-4′-nitrobiphenyl and 4.6 g of triethylamine were added to 40 ml of tetrahydrofuran, which was cooled to 0° C. and stirred for 5 minutes. Then, the reaction solution (A) was slowly added dropwise to this solution. After completion of the dropping, the reaction was completed by stirring at room temperature for 4 hours. After adding 300 ml of ethyl acetate and 100 ml of tetrahydrofuran and separating the solution with hydrochloric acid, an aqueous solution of sodium carbonate and pure water, this was concentrated, and 10.5 g of the intermediate (b-1-3) was obtained with a purity of 99%. Obtained.
10.5 g of the obtained intermediate (b-1-3) was dissolved in 80 ml of tetrahydrofuran, 30 ml of a 1 mol/L tetrahydrofuran solution of tetrabutylammonium fluoride was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Then, 100 ml of ethyl acetate was added, the solution was separated with pure water, and then concentrated to obtain 8.0 g of an intermediate (b-1-4) with a purity of 99%.
8.0 g of the obtained intermediate (b-1-4) and 7.9 g of zinc powder were added to 100 ml of tetrahydrofuran, and 5.9 g of acetic acid was further added. Then, it stirred at 60 degreeC for 5 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, 150 ml of ethyl acetate was added, and the solution was separated with pure water, and then concentrated to obtain 6.2 g of compound (b-1) in 99% purity.
[実施例1−2:化合物(b−2)の合成]
実施例1−1のスキーム1の2段目において、マロン酸をメチルマロン酸に変更した以外は実施例1−1と同様の方法にて合成し、化合物(b−2)を得た。
[実施例1−3:化合物(b−4)の合成]
実施例1−1のスキーム1の3段目において、4−アミノ−4’−ニトロビフェニルを4−ニトロアニリンに変更した以外は実施例1−1と同様の方法にて合成し、化合物(b−4)を得た。
[実施例1−4:化合物(b−9)の合成]
実施例1−1のスキーム1の3段目において、4−アミノ−4’−ニトロビフェニルを1,4−シクロヘキサンジアミンに変更し、1,4−シクロヘキサンジアミンの仕込み量の当量数を実施例1−1の4−アミノ−4’−ニトロビフェニルの仕込み量対比で半分にした以外は実施例1−1と同様の方法にて合成し、化合物(b−9)を得た。
[実施例1−5:化合物(b−12)の合成]
実施例1−1のスキーム1の2段目において、マロン酸をメチルマロン酸に変更し、スキーム1の3段目において、4−アミノ−4’−ニトロビフェニルを4−ヒドロキシ−4’−ニトロビフェニルに変更した以外は実施例1−1と同様の方法にて合成し、化合物(b−12)を得た。
[Example 1-2: Synthesis of compound (b-2)]
A compound (b-2) was obtained by the same method as in Example 1-1, except that methylmalonic acid was used instead of malonic acid in the second step of Scheme 1 in Example 1-1.
[Example 1-3: Synthesis of compound (b-4)]
Compound (b) was synthesized in the same manner as in Example 1-1 except that 4-amino-4′-nitrobiphenyl was changed to 4-nitroaniline in the third step of Scheme 1 of Example 1-1. -4) was obtained.
[Example 1-4: Synthesis of compound (b-9)]
In the third step of Scheme 1 of Example 1-1, 4-amino-4′-nitrobiphenyl was changed to 1,4-cyclohexanediamine, and the equivalent number of the charged amount of 1,4-cyclohexanediamine was changed to Example 1 Compound (b-9) was obtained by the same method as in Example 1-1, except that the charged amount of 4-amino-4′-nitrobiphenyl of -1 was halved.
[Example 1-5: Synthesis of compound (b-12)]
In the second step of scheme 1 of Example 1-1, malonic acid was changed to methylmalonic acid, and in the third step of scheme 1, 4-amino-4′-nitrobiphenyl was replaced with 4-hydroxy-4′-nitro. Compound (b-12) was obtained by the same method as in Example 1-1 except that biphenyl was used.
<重合体の合成>
[実施例2−1:重合体(A−1)の合成]
テトラカルボン酸二無水物として4,4’−オキシジフタル酸無水物100モル部、及びジアミンとして化合物(b−1)100モル部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解し、60℃で6時間反応を行い、ポリアミック酸を20重量%含有する溶液を得た。得られたポリアミック酸(重合体(A−1))の重量平均分子量Mwは45,000であった。
[実施例2−2〜2−8及び合成例1−1,1−2]
使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び量を下記表1のとおり変更した以外は上記実施例2−1と同様にしてポリアミック酸(重合体(A−2)〜(A−8)及び重合体(B−1)、(B−2))をそれぞれ合成した。
<Synthesis of polymer>
[Example 2-1: Synthesis of polymer (A-1)]
Dissolve 100 mol parts of 4,4′-oxydiphthalic anhydride as a tetracarboxylic acid dianhydride and 100 mol parts of a compound (b-1) as a diamine in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and heat the mixture at 60° C. Was reacted for 6 hours to obtain a solution containing 20% by weight of polyamic acid. The weight average molecular weight Mw of the obtained polyamic acid (polymer (A-1)) was 45,000.
[Examples 2-2 to 2-8 and Synthesis examples 1-1 and 1-2]
Polyamic acid (polymers (A-2) to (A-8)) was prepared in the same manner as in Example 2-1 except that the types and amounts of the tetracarboxylic dianhydride and diamine used were changed as shown in Table 1 below. And polymers (B-1) and (B-2)) were respectively synthesized.
表1中、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの括弧内の数値は、重合体の合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の合計100モル部に対する各化合物の使用割合[モル部]を表す。表1中の略称はそれぞれ以下の意味である。
<テトラカルボン酸二無水物>
a−1:4,4’−オキシジフタル酸無水物
a−2:上記式(a−2)で表される化合物
a−3:1,3−プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)(上記式(a−3)で表される化合物)
a−4:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
a−5:4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物
a−6:ピロメリット酸二無水物
a−7:1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
<ジアミン>
b−1:上記式(b−1)で表される化合物
b−2:上記式(b−2)で表される化合物
b−4:上記式(b−4)で表される化合物
b−9:上記式(b−9)で表される化合物
b−12:上記式(b−12)で表される化合物
c−1:下記式(c−1)で表される化合物
c−2:下記式(c−2)で表される化合物
c−3:p−フェニレンジアミン
c−4:N,N−ビス(4−アミノフェニル)メチルアミン
<Tetracarboxylic acid dianhydride>
a-1: 4,4′-oxydiphthalic anhydride a-2: the compound represented by the above formula (a-2) a-3:1,3-propylene glycol bis(anhydrotrimellitate) (the above formula (Compound represented by (a-3))
a-4: 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride a-5:4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride a-6: pyromellitic dianhydride a- 7:1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride <diamine>
b-1: compound represented by the above formula (b-1) b-2: compound represented by the above formula (b-2) b-4: compound represented by the above formula (b-4) b- 9: Compound represented by the above formula (b-9) b-12: Compound represented by the above formula (b-12) c-1: Compound represented by the following formula (c-1) c-2: Compound represented by the following formula (c-2) c-3: p-phenylenediamine c-4: N,N-bis(4-aminophenyl)methylamine
[実施例3−1]
1.液晶配向剤の調製
重合体成分として、上記実施例2−1で得た重合体(A−1)を含有する溶液に、NMP及びブチルセロソルブ(BC)を加えて十分に撹拌し、溶媒組成がNMP:BC=70:30(重量比)、固形分濃度3.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径0.45μmのフィルターを用いてろ過することにより液晶配向剤を調製した。
[Example 3-1]
1. Preparation of Liquid Crystal Alignment Agent NMP and butyl cellosolve (BC) were added to a solution containing the polymer (A-1) obtained in Example 2-1 as a polymer component, and the mixture was sufficiently stirred to give a solvent composition of NMP. :BC=70:30 (weight ratio), and a solution having a solid content concentration of 3.0% by weight was prepared. A liquid crystal aligning agent was prepared by filtering this solution using a filter having a pore size of 0.45 μm.
2.光FFS型液晶表示素子の製造
図1に示すFFS型液晶表示素子10を作製した。先ず、パターンを有さないボトム電極15、絶縁層14としての窒化ケイ素膜、及び櫛歯状にパターニングされたトップ電極13がこの順で形成された電極対を片面に有するガラス基板11aと、電極が設けられていない対向ガラス基板11bとを一対とし、ガラス基板11aの透明電極を有する面と対向ガラス基板11bの一面とに、それぞれ上記1.で調製した液晶配向剤を、スピンナーを用いて塗布して塗膜を形成した。
使用したトップ電極13の平面模式図を図2に示した。なお、図2(a)は、トップ電極13の上面図であり、図2(b)は、図2(a)の破線で囲った部分C1の拡大図である。本実施例では、電極の線幅d1を4μm、電極間の距離d2を6μmとした。また、トップ電極13としては、電極A、電極B、電極C及び電極Dの4系統の駆動電極を用いた(図3)。なお、ボトム電極15は、4系統の駆動電極のすべてに作用する共通電極として働き、4系統の駆動電極の領域のそれぞれが画素領域となる。
スピンナーによる塗膜の形成後、塗膜を80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った。次いで、塗膜の各表面に、Hg−Xeランプ及びグランテーラープリズムを用いて偏光紫外線5,000J/m2を照射して、液晶配向膜を有する一対の基板を得た。このとき、偏光紫外線の照射方向は基板法線方向からとし、偏光紫外線の偏光面を基板に投影した線分の方向が図2(b)中の両頭矢印の方向となるように偏光面方向を設定したうえで光照射処理を行った。光照射した後、庫内を窒素置換したオーブン中で、230℃で1時間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚0.1μmの塗膜を形成した。
2. Production of Optical FFS Type Liquid Crystal Display Element An FFS type liquid
A schematic plan view of the
After forming the coating film by the spinner, the coating film was pre-baked on a hot plate at 80° C. for 1 minute. Then, each surface of the coating film was irradiated with polarized ultraviolet rays of 5,000 J/m 2 using a Hg-Xe lamp and a Glan-Taylor prism to obtain a pair of substrates having a liquid crystal alignment film. At this time, the irradiation direction of the polarized ultraviolet rays is from the substrate normal direction, and the polarization plane direction is set so that the direction of the line segment projecting the polarized surface of the polarized ultraviolet rays on the substrate is the direction of the double-headed arrow in FIG. 2B. After setting, light irradiation processing was performed. After irradiation with light, heating (post-baking) was performed at 230° C. for 1 hour in an oven in which the inside of the chamber was replaced with nitrogen to form a coating film having an average film thickness of 0.1 μm.
次いで、上記基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面の外周に、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スクリーン印刷により塗布した後、一対の基板の液晶配向膜面を対向させ、偏光紫外線の偏光面を基板へ投影した方向が平行となるように重ね合わせて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化した。次いで、液晶注入口から基板間隙に、メルク社製液晶「MLC−7028」を充填した後、エポキシ樹脂接着剤で液晶注入口を封止した。その後、液晶注入時の流動配向を除くために、これを150℃ま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貼り合わせることによりFFS型液晶表示素子を製造した。このとき、偏光板のうちの1枚は、その偏光方向が液晶配向膜の偏光紫外線の偏光面の基板面への射影方向と平行となるように貼付し、もう1枚はその偏光方向が先の偏光板の偏光方向と直交するように貼付した。
また、上記の一連の操作を、ポストベーク前の紫外線照射量を100〜10,000J/m2の範囲でそれぞれ変更して実施することにより、紫外線照射量が異なる3個以上の液晶表示素子を製造した。
Next, after applying an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 3.5 μm by screen printing to the outer periphery of the surface of one of the substrates having the liquid crystal alignment film, the liquid crystal alignment film faces of the pair of substrates were applied. They were opposed to each other, and they were superposed and pressure-bonded so that the polarization planes of polarized ultraviolet rays were parallel to each other, and the adhesive was thermoset at 150° C. for 1 hour. Next, a liquid crystal "MLC-7028" manufactured by Merck & Co., Inc. was filled in the substrate gap from the liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an epoxy resin adhesive. Then, in order to remove the flow orientation at the time of liquid crystal injection, this was heated to 150° C. and then gradually cooled to room temperature. Next, a FFS type liquid crystal display device was manufactured by bonding polarizing plates to both outer surfaces of the substrate. At this time, one of the polarizing plates was attached so that its polarization direction was parallel to the projection direction of the polarization plane of the polarized ultraviolet light of the liquid crystal alignment film onto the substrate surface, and the other one had the polarization direction first. The polarizing plate was attached so as to be orthogonal to the polarization direction of the polarizing plate.
Further, by performing the above-described series of operations while changing the ultraviolet irradiation amount before post-baking in the range of 100 to 10,000 J/m 2 , respectively, three or more liquid crystal display elements having different ultraviolet irradiation amounts can be obtained. Manufactured.
3.液晶表示素子の評価
上記2.で製造した液晶表示素子を用いて以下の(1)の評価を行った。また、偏光板の貼り合わせをしなかった点以外は上記2.と同様の操作を行うことにより液晶表示素子(偏光板の貼り合わせをしていない液晶セル)を製造し、以下の(2)の評価を行った。なお、評価結果については、紫外線照射量が異なる3個以上の液晶表示素子の中から最良な結果を選び出し、液晶表示素子の評価に供した。
(1)AC残像特性の評価
上記2.で製造したFFS型液晶表示素子を25℃、1気圧の環境下においた。ボトム電極を4系統の駆動電極すべての共通電極として、ボトム電極の電位を0V電位(グランド電位)に設定した。電極B及び電極Dを共通電極と短絡して0V印加状態としつつ、電極A及び電極Cに交流電圧5Vからなる合成電圧を100時間印加した。100時間経過後、直ちに電極A〜電極Dのすべてに交流1.5Vの電圧を印加した。そして、電極A〜電極Dのすべてに交流1.5Vの電圧を印加し始めた時点から、駆動ストレス印加領域(電極A及び電極Cの画素領域)と駆動ストレス非印加領域(電極B及び電極Dの画素領域)との輝度差が目視で確認できなくなるまでの時間を測定し、これを残像消去時間Tsとした。なお、この時間が短いほど、残像が生じ難いこととなる。残像消去時間Tsが30秒未満であった場合を「良好(○)」、30秒以上120秒未満であった場合を「可(△)」、120秒以上であった場合を「不良(×)」として評価したところ、本実施例の液晶表示素子は残像特性「良好」と評価された。
3. Evaluation of liquid crystal display device 2. The following evaluation (1) was performed using the liquid crystal display element manufactured in. In addition, except for the point that the polarizing plates were not stuck together, the above 2. A liquid crystal display device (a liquid crystal cell in which a polarizing plate is not attached) was manufactured by performing the same operation as in (1), and the following (2) was evaluated. Regarding the evaluation result, the best result was selected from three or more liquid crystal display elements having different ultraviolet irradiation doses and used for evaluation of the liquid crystal display element.
(1) Evaluation of AC afterimage characteristics 2. The FFS type liquid crystal display element manufactured in 1. was placed in an environment of 25° C. and 1 atm. The bottom electrode was used as a common electrode for all four drive electrodes, and the potential of the bottom electrode was set to 0V potential (ground potential). While the electrodes B and D were short-circuited to the common electrode and 0 V was applied, a synthetic voltage composed of an AC voltage of 5 V was applied to the electrodes A and C for 100 hours. Immediately after 100 hours, a voltage of AC 1.5 V was applied to all of the electrodes A to D. Then, from the time when a voltage of AC 1.5 V is started to be applied to all of the electrodes A to D, the driving stress application region (pixel regions of the electrodes A and C) and the driving stress non-application region (electrodes B and D). The time until it becomes impossible to visually confirm the difference in luminance from the pixel area) is defined as the afterimage erasing time Ts. It should be noted that the shorter this time is, the less likely the afterimage will occur. When the afterimage erasing time Ts was less than 30 seconds, it was "good (O)", when it was 30 seconds or more and less than 120 seconds, it was "OK", and when it was 120 seconds or more, it was "Bad (x)". )”, the liquid crystal display device of this example was evaluated as “good” in afterimage characteristics.
(2)駆動ストレス後のコントラストの評価
上記2.で製造した液晶表示素子を、交流電圧10Vで30時間駆動した後に光源と光量検出器の間に偏光子と検光子を配置した装置を使用して、下記数式(1)で表される最小相対透過率(%)を測定した。
最小相対透過率(%)=(β−B0)/(B100−B0)×100 …(1)
(数式(1)中、B0は、ブランクでクロスニコル下の光の透過量である。B100は、ブランクでパラニコル下の光の透過量である。βは、クロスニコル下で偏光子と検光子の間に液晶表示素子を挟み、最小となる光透過量である。)
暗状態の黒レベルは液晶表示素子の最小相対透過率で表され、暗状態での黒レベルが小さいほどコントラストが優れる。最小相対透過率が0.5%未満のものを「良好(○)」とし、0.5%以上1.0%未満のものを「可(△)」とし、1.0%以上のものを「不良(×)」とした。その結果、この液晶表示素子のコントラスト評価は「良好」と判断された。
(2) Evaluation of contrast after driving stress The liquid crystal display device manufactured in 1. was driven for 30 hours at an alternating voltage of 10 V, and then a device in which a polarizer and an analyzer were arranged between a light source and a light amount detector was used, and the minimum relative value represented by the following formula (1) was used. The transmittance (%) was measured.
Minimum relative transmittance (%)=(β−B 0 )/(B 100 −B 0 )×100 (1)
(In Formula (1), B 0 is a blank transmission amount of light under crossed Nicols. B 100 is a blank transmission amount of light under para Nicols. β is a polarizer under crossed Nicols. The liquid crystal display element is sandwiched between the analyzers to minimize the amount of light transmission.)
The black level in the dark state is represented by the minimum relative transmittance of the liquid crystal display element, and the smaller the black level in the dark state, the better the contrast. Those with a minimum relative transmittance of less than 0.5% are considered "good (○)" and those with a minimum relative transmittance of 0.5% or more and less than 1.0% are considered "acceptable (△)" and those of 1.0% or more are evaluated. It was defined as “poor (x)”. As a result, the contrast evaluation of this liquid crystal display element was judged to be “good”.
[実施例3−2〜3−7及び比較例1]
使用する重合体の種類を下記表2に示す通り変更した以外は上記実施例3−1と同じ溶剤比及び固形分濃度で液晶配向剤をそれぞれ調製した。また、それぞれの液晶配向剤を用いて実施例3−1と同様にして液晶表示素子を製造するとともに、得られた液晶表示素子を用いて各種評価を行った。その結果を下記表2に示した。なお、表2中、重合体欄の括弧内の数値は、液晶配向剤の調製に使用した重合体成分の合計100重量部に対する各重合体の配合割合[重量部]を示す。
[実施例3−8]
使用する重合体の種類を重合体(A−8)に変更した点以外は、上記実施例3−1と同じ溶剤比及び固形分濃度で液晶配向剤を調製した。また、本実施例で調製した液晶配向剤を用いた点、及び偏光紫外線による光配向処理をポストベーク後に実施した点以外は、上記実施例3−1と同様にして液晶表示素子を製造するとともに、得られた液晶表示素子を用いて各種評価を行った。その結果を下記表2に示した。
[Examples 3-2 to 3-7 and Comparative Example 1]
Liquid crystal aligning agents were prepared with the same solvent ratio and solid content concentration as in Example 3-1 except that the type of polymer used was changed as shown in Table 2 below. Further, a liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in Example 3-1 using each liquid crystal aligning agent, and various evaluations were performed using the obtained liquid crystal display element. The results are shown in Table 2 below. In Table 2, the value in parentheses in the polymer column indicates the blending ratio [parts by weight] of each polymer to 100 parts by weight in total of the polymer components used in the preparation of the liquid crystal aligning agent.
[Example 3-8]
A liquid crystal aligning agent was prepared with the same solvent ratio and solid content concentration as in Example 3-1 except that the type of the polymer used was changed to the polymer (A-8). A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 3-1 except that the liquid crystal aligning agent prepared in this example was used and that the photo-alignment treatment with polarized ultraviolet light was performed after post-baking. Various evaluations were performed using the obtained liquid crystal display element. The results are shown in Table 2 below.
化合物(X)を含む液晶配向剤を用いて製造した液晶表示素子は、AC残像特性及びコントラスト特性の評価が、いずれの実施例も「良好」又は「可」であった。(実施例3−1〜実施例3−8)。また、ビフェニル構造のような多環構造を有するジアミンを用いた場合又は上記式(1)で表される部分構造が複数個連結された構造を有するジアミンを用いることで、AC残像特性の改善効果が高くなることが分かった(実施例3−1〜実施例3−5、実施例3−7)。これに対し、化合物(X)を含まない比較例の液晶配向剤では、AC残像特性及びコントラスト特性が実施例のものよりも劣っていた。 With respect to the liquid crystal display device manufactured using the liquid crystal aligning agent containing the compound (X), the evaluations of the AC afterimage characteristics and the contrast characteristics were “good” or “good” in each of the examples. (Example 3-1 to Example 3-8). Further, when a diamine having a polycyclic structure such as a biphenyl structure is used, or by using a diamine having a structure in which a plurality of partial structures represented by the above formula (1) are connected, the effect of improving the AC afterimage characteristics is improved. Was found to be high (Example 3-1 to Example 3-5, Example 3-7). On the other hand, the liquid crystal aligning agent of the comparative example not containing the compound (X) was inferior to those of the examples in AC afterimage characteristics and contrast characteristics.
[実施例3−9]
使用する重合体の種類を重合体(A−3)及び重合体(A−8)の2種類とし、各重合体の配合割合を重合体(A−3):重合体(A−8)=50:50(重量比)とした点以外は、上記実施例3−1と同じ溶剤比及び固形分濃度で液晶配向剤を調製した。また、本実施例で調製した液晶配向剤を用いた点、及び、プレベーク後において偏光紫外線照射及びポストベークをこの順で行う替わりに、プレベーク後にまず230℃で30分間ポストベークを行い、次いで偏光紫外線を照射し、その後、乳酸エチルに25℃で3分間浸漬した後にイソプロパノールで1分間すすぎ、庫内を窒素置換した80℃のオーブン中で10分間乾燥させた点以外は、上記実施例3−1と同様にして液晶表示素子を製造し、実施例3−1と同様にして各種評価を行った。その結果、この実施例では、AC残像特性及びコントラスト特性は共に「良好」の評価であった。
[Example 3-9]
The types of polymers to be used are two types, polymer (A-3) and polymer (A-8), and the blending ratio of each polymer is polymer (A-3):polymer (A-8)= A liquid crystal aligning agent was prepared with the same solvent ratio and solid content concentration as in Example 3-1, except that the ratio was 50:50 (weight ratio). Further, instead of performing the irradiation with polarized ultraviolet rays and post-baking in this order after using the liquid crystal aligning agent prepared in this example, post-baking is first performed at 230° C. for 30 minutes, and then polarization is performed. Example 3 above except that it was irradiated with ultraviolet rays, then immersed in ethyl lactate at 25°C for 3 minutes, rinsed with isopropanol for 1 minute, and then dried in an oven at 80°C in which the interior of the chamber was replaced with nitrogen for 10 minutes. A liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in Example 1, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 3-1. As a result, in this example, both the AC afterimage characteristics and the contrast characteristics were evaluated as “good”.
[実施例3−10]
使用する重合体の種類を重合体(A−7)及び重合体(B−2)の2種類とし、各重合体の配合割合を重合体(A−7):重合体(B−2)=20:80(重量比)とした点以外は、上記実施例3−1と同じ溶剤比及び固形分濃度で液晶配向剤を調製した。また、本実施例で調製した液晶配向剤を用いた点、及び、プレベーク後において偏光紫外線照射及びポストベークをこの順で行う替わりに、プレベーク後にまず230℃で30分間ポストベークを行い、次いで偏光紫外線を照射し、その後さらに、庫内を窒素置換した230℃のオーブン中で10分間加熱した点以外は、上記実施例3−1と同様にして液晶表示素子を製造し、実施例3−1と同様にして各種評価を行った。その結果、この実施例では、AC残像特性及びコントラスト特性は共に「良好」の評価であった。
[Example 3-10]
The types of polymers to be used are two types, that is, the polymer (A-7) and the polymer (B-2), and the blending ratio of each polymer is polymer (A-7):polymer (B-2)= A liquid crystal aligning agent was prepared with the same solvent ratio and solid content concentration as in Example 3-1 except that the ratio was 20:80 (weight ratio). Further, instead of performing the irradiation with polarized ultraviolet rays and post-baking in this order after using the liquid crystal aligning agent prepared in this example, post-baking is first performed at 230° C. for 30 minutes, and then polarization is performed. Example 3-1: A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 3-1 except that it was heated for 10 minutes in an oven at 230°C in which the inside of the chamber was replaced with nitrogen, after being irradiated with ultraviolet rays. Various evaluations were performed in the same manner as in. As a result, in this example, both the AC afterimage characteristics and the contrast characteristics were evaluated as “good”.
10…液晶表示素子、11a,11b…ガラス基板、12…液晶配向膜、13…トップ電極、14…絶縁層、15…ボトム電極、16…液晶層。 10... Liquid crystal display element, 11a, 11b... Glass substrate, 12... Liquid crystal alignment film, 13... Top electrode, 14... Insulating layer, 15... Bottom electrode, 16... Liquid crystal layer.
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