JP6927050B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element using it - Google Patents

Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element using it Download PDF

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Description

本発明は、新規な重合体を使用する液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent using a novel polymer, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display device using the same.

液晶表示素子は、パソコン、携帯電話、スマートフォン、テレビ等の表示部として幅広く用いられている。液晶表示素子は、例えば、素子基板とカラーフィルタ基板との間に挟持された液晶層、液晶層に電界を印加する画素電極及び共通電極、液晶層の液晶分子の配向性を制御する配向膜、画素電極に供給される電気信号をスイッチングする薄膜トランジスタ(TFT)等を備えている。液晶分子の駆動方式としては、TN方式、VA方式等の縦電界方式や、IPS方式、FFS方式等の横電界方式が知られている。基板の片側のみに電極を形成させ、基板と平行方向に電圧を印加する横電界方式は、従来の上下基板に形成された電極に電圧を印加して液晶を駆動させる縦電界方式と比べ、広い視野角特性を有し、また高品位な表示が可能な液晶表示素子として知られている。 Liquid crystal display elements are widely used as display units for personal computers, mobile phones, smartphones, televisions, and the like. The liquid crystal display element includes, for example, a liquid crystal layer sandwiched between an element substrate and a color filter substrate, a pixel electrode and a common electrode that apply an electric field to the liquid crystal layer, and an alignment film that controls the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. It includes a thin film transistor (TFT) that switches the electrical signal supplied to the pixel electrodes. As the driving method of the liquid crystal molecule, a vertical electric field method such as a TN method and a VA method, and a horizontal electric field method such as an IPS method and an FFS method are known. The transverse electric field method in which electrodes are formed on only one side of the substrate and a voltage is applied in the direction parallel to the substrate is wider than the conventional longitudinal electric field method in which a voltage is applied to the electrodes formed on the upper and lower substrates to drive the liquid crystal display. It is known as a liquid crystal display element that has viewing angle characteristics and is capable of high-quality display.

横電界方式の液晶セルは視野角特性に優れているものの、基板内に形成される電極部分が少ないために、電圧保持率が低いと液晶に十分な電圧がかからず表示コントラストが低下する。また、液晶配向の安定性が小さいと、液晶を長時間駆動させた際に液晶が初期の状態に戻らなくなり、コントラスト低下や残像の原因となるため、液晶配向の安定性が重要である。更に、静電気が液晶セル内に蓄積されやすく、駆動によって生じる正負非対称電圧の印加によっても液晶セル内に電荷が蓄積され、これらの蓄積された電荷が液晶配向の乱れや残像として表示に影響を与え、液晶素子の表示品位を著しく低下させる。また、駆動直後にバックライト光が液晶セルに照射されることによっても電荷が蓄積され、短時間の駆動でも残像が発生し、また、駆動中にフリッカー(ちらつき)の大きさが変化する等の問題を生じてしまう。 Although the transverse electric field type liquid crystal cell is excellent in viewing angle characteristics, since there are few electrode portions formed in the substrate, if the voltage holding ratio is low, a sufficient voltage is not applied to the liquid crystal and the display contrast is lowered. Further, if the stability of the liquid crystal orientation is small, the liquid crystal does not return to the initial state when the liquid crystal is driven for a long time, which causes a decrease in contrast and an afterimage. Therefore, the stability of the liquid crystal orientation is important. Furthermore, static electricity is likely to be accumulated in the liquid crystal cell, and charges are accumulated in the liquid crystal cell even when a positive / negative asymmetric voltage generated by driving is applied, and these accumulated charges affect the display as a disorder of liquid crystal orientation or an afterimage. , The display quality of the liquid crystal element is significantly deteriorated. In addition, electric charges are accumulated by irradiating the liquid crystal cell with backlight light immediately after driving, afterimages are generated even after driving for a short time, and the magnitude of flicker (flicker) changes during driving. It causes problems.

このような横電界方式の液晶表示素子に用いた際、電圧保持率に優れ、かつ電荷蓄積を低減した液晶配向剤として、特許文献1には、特定ジアミンと脂肪族テトラカルボン酸誘導体とを含有する液晶配向剤が開示されている。しかし、液晶表示素子の高性能化に伴い、液晶配向膜に要求される特性も厳しくなってきており、これらの従来の技術では全ての要求特性を十分に満足することは難しい。 Patent Document 1 contains a specific diamine and an aliphatic tetracarboxylic acid derivative as a liquid crystal aligning agent having excellent voltage retention and reduced charge accumulation when used in such a transverse electric field type liquid crystal display element. The liquid crystal alignment agent to be used is disclosed. However, as the performance of the liquid crystal display element is improved, the characteristics required for the liquid crystal alignment film are becoming stricter, and it is difficult to fully satisfy all the required characteristics with these conventional techniques.

国際公開公報WO2004/021076号パンフレットInternational Publication WO2004 / 021076 Pamphlet

本発明は、電圧保持率に優れ、蓄積電荷の緩和が早く、駆動中にフリッカー(ちらつき)が起こりにくい液晶配向膜を得ることができる液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子を提供することを課題とする。 The present invention provides a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element capable of obtaining a liquid crystal alignment film having excellent voltage retention, quick relaxation of accumulated charges, and less flicker during driving. That is the issue.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、液晶配向剤に含まれる重合体中に特定構造を導入することにより、種々の特性が同時に改善されることを見出し、本発明を完成した。本発明は、かかる知見に基づくものであり、下記を要旨とするものである。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that by introducing a specific structure into the polymer contained in the liquid crystal alignment agent, various properties can be improved at the same time. The present invention has been completed. The present invention is based on such findings, and the gist of the present invention is as follows.

1.下記式(1)で表される構造を有するジアミンから得られる重合体と、有機溶媒とを含有することを特徴とする液晶配向剤。

Figure 0006927050
(Rは水素、フッ素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、又は一価の有機基を表し、*は他の基に結合する部位を表す。ベンゼン環の任意の水素原子を一価の有機基に置換されていてもよい。)
2.前記重合体が、前記式(1)で表される構造を有するジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である前記1に記載の液晶配向剤。
3.前記ジアミンが、下記の式(2)で表される前記1又は2に記載の液晶配向剤。
Figure 0006927050
(Rの定義は、前記式(1)と同様であり、Rはそれぞれ独立して単結合又は下記式(3)の構造を表し、nは1から3の整数を表す。ベンゼン環の任意の水素原子は一価の有機基で置換されていてもよい。)
Figure 0006927050
(Rは、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−(CH−、−O(CHO−、−CONH−、及び−NHCO−から選ばれる2価の有機基を表し(l、mは1〜5の整数を表す)、*は式(2)中のベンゼン環と結合する部位を表し、*は式(2)中のアミノ基と結合する部位を表す。)
4.前記ポリイミド前駆体が、下記式(6)で表される前記1〜3に記載の液晶配向剤。
Figure 0006927050
(Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Yは式(1)の構造を含むジアミンに由来する2価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。)
5.前記式(6)中、Xの構造が、後記する式(A−1)〜式(A−21)の構造からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記4に記載の液晶配向剤。
6.前記式(6)で表される構造単位を有する重合体が、液晶配向剤に含有される全重合体に対して10モル%以上含有される前記4又は5に記載の液晶配向剤。
7.前記有機溶媒が4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン及びジエチレングリコールジエチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、前記4〜6に記載の液晶配向剤。
8.前記1〜7のいずれかに記載の液晶配向剤を用いて得られる液晶配向膜。
9.前記8に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
10.液晶表示素子が横電界駆動方式である前記9に記載の液晶表示素子。
11.下記式(1)で表される構造を有するジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体。
Figure 0006927050
(R及び*は前記1にしたとおりである。)
12.上記ジアミンが、以下の式(2)で表される前記11に記載の重合体。
Figure 0006927050
(R、R、及びnは前記3に記載したとおりである。)
13.前記ポリイミド前駆体が、下記式(6)で表される前記11又は12に記載の重合体。
Figure 0006927050
(X、Y及びRは前記4に記載したとおりである。)
14.前記式(6)中、Xの構造が、後記する式(A−1)〜式(A−21)の構造からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記13に記載の重合体。1. 1. A liquid crystal alignment agent containing a polymer obtained from a diamine having a structure represented by the following formula (1) and an organic solvent.
Figure 0006927050
(R 1 represents a hydrogen, a fluorine atom, a cyano group, a hydroxy group, or a monovalent organic group, and * represents a site that binds to another group. Any hydrogen atom of the benzene ring can be used as a monovalent organic group. It may be replaced.)
2. At least one selected from the group consisting of a polyimide precursor which is a polycondensate of a diamine having a structure represented by the formula (1) and a tetracarboxylic dianhydride and a poimide which is an imide thereof. The liquid crystal alignment agent according to 1 above, which is a polymer of the species.
3. 3. The liquid crystal alignment agent according to 1 or 2 above, wherein the diamine is represented by the following formula (2).
Figure 0006927050
( The definition of R 1 is the same as that of the above formula (1), R 2 independently represents a single bond or the structure of the following formula (3), and n represents an integer of 1 to 3. Any hydrogen atom may be substituted with a monovalent organic group.)
Figure 0006927050
(R 3 is selected from single bond, -O- , -COO-, -OCO-,-(CH 2 ) l- , -O (CH 2 ) m O-, -CONH-, and -NHCO- 2 Represents a valent organic group (l and m represent integers 1 to 5), * 1 represents a site that binds to the benzene ring in formula (2), and * 2 represents an amino group in formula (2). Represents the site of binding.)
4. The liquid crystal alignment agent according to the above 1-3, wherein the polyimide precursor is represented by the following formula (6).
Figure 0006927050
(X 1 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative, Y 1 is a divalent organic group derived from a diamine containing the structure of the formula (1), and R 4 is a hydrogen atom or the number of carbon atoms. 1 to 5 alkyl groups.)
5. In the formula (6), the structure of X 1 is, the liquid crystal alignment agent according to the 4 is at least one selected from the group consisting of structures below Formula (A-1) ~ formula (A-21).
6. The liquid crystal alignment agent according to 4 or 5, wherein the polymer having the structural unit represented by the formula (6) is contained in an amount of 10 mol% or more based on the total polymer contained in the liquid crystal alignment agent.
7. 4. The liquid crystal alignment agent according to 4 to 6, wherein the organic solvent contains at least one selected from the group consisting of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and diethylene glycol diethyl ether.
8. A liquid crystal alignment film obtained by using the liquid crystal alignment agent according to any one of 1 to 7 above.
9. A liquid crystal display element including the liquid crystal alignment film according to 8.
10. 9. The liquid crystal display element according to 9, wherein the liquid crystal display element is a transverse electric field drive system.
11. At least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor which is a polycondensate of a diamine having a structure represented by the following formula (1) and a tetracarboxylic dianhydride and a polyimide which is an imidized product thereof.
Figure 0006927050
(R 1 and * are as in the above 1.)
12. The polymer according to 11 above, wherein the diamine is represented by the following formula (2).
Figure 0006927050
(R 1 , R 2 , and n are as described in 3 above.)
13. The polymer according to 11 or 12 above, wherein the polyimide precursor is represented by the following formula (6).
Figure 0006927050
(X 1 , Y 1 and R 4 are as described in 4 above.)
14. In the formula (6), the structure of X 1 is The polymer according to the 13 is at least one selected from the group consisting of structures below Formula (A-1) ~ formula (A-21).

本発明の液晶配向剤を用いることにより、蓄積電荷の緩和が早く、駆動中にフリッカー(ちらつき)が起こりにくい液晶配向膜、及び表示特性に優れた液晶表示素子が提供される。本願発明により何故に上記の課題を解決できるかは必ずしも定かではないが、概ね次のように考えられる。
本発明の液晶配向剤に含有される重合体の有する上記(1)の構造は、導電性ピロール構造及び共役構造を有するが、これにより、例えば液晶配向膜中において、電荷の移動を促進させることができ、蓄積電荷の緩和を促進させることができるものと考えられる。
By using the liquid crystal alignment agent of the present invention, a liquid crystal alignment film in which accumulated charges are quickly relaxed and flicker is less likely to occur during driving, and a liquid crystal display element having excellent display characteristics are provided. It is not always clear why the above-mentioned problems can be solved by the invention of the present application, but it is generally considered as follows.
The structure (1) of the polymer contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention has a conductive pyrrole structure and a conjugated structure, and thereby promotes charge transfer in, for example, a liquid crystal alignment film. It is considered that this can be achieved and the relaxation of accumulated charge can be promoted.

<特定構造を有するアミン>
本発明の液晶配向剤は、下記式(1)の構造を有するジアミン(本発明では、特定ジアミンともいう。)から得られる重合体(本発明では、特定重合体ともいう。)と、有機溶媒とを含有する。

Figure 0006927050
<Amine with a specific structure>
The liquid crystal alignment agent of the present invention is a polymer (also referred to as a specific polymer in the present invention) obtained from a diamine having the structure of the following formula (1) (also referred to as a specific diamine in the present invention) and an organic solvent. And contains.
Figure 0006927050

上記式(1)中、Rは水素、フッ素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、又は一価の有機基を表し、*は他の基に結合する部位を表す。ベンゼン環は、その水素原子が一価の有機基で任意に置換されていてもよい。
ここにおける一価の有機基としては、炭素数が1〜10、好ましくは1〜3を有する、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基、フルオロアルケニル基、又はフルオロアルコキシ基が挙げられる。なかでも、Rは、水素原子、又はメチル基が好ましい。
In the above formula (1), R 1 represents a hydrogen, a fluorine atom, a cyano group, a hydroxy group, or a monovalent organic group, and * represents a site that binds to another group. The hydrogen atom of the benzene ring may be optionally substituted with a monovalent organic group.
Examples of the monovalent organic group here include an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, and a fluoroalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. Of these, R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

上記式(1)の構造において、ベンゼン環のピロール環に対する結合位置は電荷移動の点から、下記式(1−1)に示すようにピロール環上の窒素原子の隣にある炭素原子であるのが好ましい。

Figure 0006927050
In the structure of the above formula (1), the bond position of the benzene ring with respect to the pyrrole ring is the carbon atom next to the nitrogen atom on the pyrrole ring as shown in the following formula (1-1) from the point of charge transfer. Is preferable.
Figure 0006927050

上記特定ジアミンは、例えば、下記式(1−2)で表すことができ、特に、下記式(1−3)で表されるジアミンが好ましく、更には、式(1−4)で表されるジアミンがより好ましい。 The specific diamine can be represented by, for example, the following formula (1-2), in particular, the diamine represented by the following formula (1-3) is preferable, and further, it is represented by the formula (1-4). Diamines are more preferred.

Figure 0006927050
Figure 0006927050
Figure 0006927050
Figure 0006927050

Figure 0006927050
Figure 0006927050

式(1−2)〜式(1−4)において、Rの定義は前記式(1)の場合と同様であり、Q、Qは、それぞれ独立して、単結合又は2価の有機基であり、すなわち、QとQとは互いに異なる構造であってもよい。また、式(1−4)における2つのQは互いに異なる構造であってもよい。更に、ベンゼン環の任意の水素原子は、上記式(1)の場合と同様に、一価の有機基で置換されていてもよい。In formulas (1-2) to (1-4), the definition of R 1 is the same as in the case of formula (1), and Q 1 and Q 2 are independently single-bonded or divalent. an organic group, i.e., may have different structures each other as Q 1, Q 2. The two Q 2 'in the formula (1-4) may have a different structure from each other. Further, any hydrogen atom of the benzene ring may be substituted with a monovalent organic group as in the case of the above formula (1).

上記特定ジアミンの好ましい例としては、下記式(2)で表わされるジアミンを挙げることができ、より好ましくは式(2−1)で表されるジアミンである。

Figure 0006927050
Figure 0006927050
As a preferable example of the specific diamine, a diamine represented by the following formula (2) can be mentioned, and a diamine represented by the formula (2-1) is more preferable.
Figure 0006927050
Figure 0006927050

上記式(2)及び式(2−1)中のRの定義は、上記式(1)と同様である。2つのRは、それぞれ独立して、単結合又は下記式(3)の構造を表す。なお、上記式(1)の場合と同様に、ベンゼン環の任意の水素原子は一価の有機基で置換されていてもよい。

Figure 0006927050
The definition of R 1 in the above formula (2) and the above formula (2-1) is the same as that of the above formula (1). Two R 2 each independently represent a structure of a single bond or the following formula (3). As in the case of the above formula (1), any hydrogen atom of the benzene ring may be substituted with a monovalent organic group.
Figure 0006927050

上記式(3)中、Rは、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−(CH−、−O(CHO−、−CONH−、及び−NHCO−からなる群から選ばれる2価の有機基を表し、ここで、l、mは1〜5の整数を表す。なかでも、蓄積電荷の緩和の点から、Rは、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、又は−NHCO−が好ましい。また、*は、式(2)中のベンゼン環と結合する部位を表し、*は式(2)中のアミノ基と結合する部位を表す。
上記式(2)及び式(2−1)中のnは、1〜3の整数を表す。好ましくは1又は2である。
In the above formula (3), R 3 is a single bond, -O- , -COO-, -OCO-,-(CH 2 ) l- , -O (CH 2 ) m O-, -CONH-, and-. It represents a divalent organic group selected from the group consisting of NHCO−, where l and m represent integers 1-5. Among them, R 3 is preferably single-bonded, -O-, -COO-, -OCO-, -CONH-, or -NHCO- from the viewpoint of relaxation of accumulated charge. Further, * 1 represents a site that binds to the benzene ring in the formula (2), and * 2 represents a site that binds to the amino group in the formula (2).
N in the above equations (2) and (2-1) represents an integer of 1 to 3. It is preferably 1 or 2.

上記式(2)のジアミンの具体例としては以下が例示出来るが、これらに限定されない。なかでも、蓄積電荷の緩和の点から、(2―1―1)、(2―1−2)、(2―1−3)、(2―1−5)、(2―1−8)、(2―1−9)、(2―1−10)、(2―1−11)又は(2―1−12)が好ましく、(2―1−1)、(2―1−2)、(2―1−3)、(2―1−11)又は(2―1−12)が特に好ましい。 Specific examples of the diamine of the above formula (2) include, but are not limited to, the following. Among them, from the viewpoint of relaxation of accumulated charge, (2-1-1), (2-1-2), (2-1-3), (2-1-5), (2-1-8) , (2-1-9), (2-1-10), (2-1-11) or (2-1-12), preferably (2-1-1), (2-1-2). , (2-1-3), (2-1-11) or (2-1-12) are particularly preferred.

Figure 0006927050
Figure 0006927050

<特定ジアミンの合成方法>
上記特定ジアミンを合成する方法は特に限定されない。例えば、下記式(4)で表されるジニトロ化合物を使用し、その有するニトロ基を還元反応によりアミノ基に変換する方法が挙げられる。
<Synthesis method of specific diamine>
The method for synthesizing the specific diamine is not particularly limited. For example, a method of using a dinitro compound represented by the following formula (4) and converting the nitro group contained therein into an amino group by a reduction reaction can be mentioned.

Figure 0006927050
式(4)中、Rの定義は、上記式(1)におけるのと同様である
Figure 0006927050
In the formula (4), the definition of R 1 is the same as in the above formula (1).

上記還元反応に用いられる触媒は、市販品として入手できる活性炭担持金属が好ましく、例えば、パラジウム−活性炭、白金−活性炭、ロジウム−活性炭などが挙げられる。また、水酸化パラジウム、酸化白金、ラネーニッケルなども使用でき、必ずしも活性炭担持型の金属触媒でなくてもよい。一般的に広く使用されているパラジウム−活性炭が、良好な結果が得られるので好ましい。 The catalyst used in the reduction reaction is preferably an activated carbon-supported metal available as a commercially available product, and examples thereof include palladium-activated carbon, platinum-activated carbon, and rhodium-activated carbon. Further, palladium hydroxide, platinum oxide, Raney nickel and the like can also be used, and the catalyst does not necessarily have to be an activated carbon-supported metal catalyst. Palladium-activated carbon, which is generally widely used, is preferred because it gives good results.

還元反応をより効果的に進行させるため、活性炭の共存下で反応を実施することもある。この時、使用する活性炭の量は特に限定されないが、ジニトロ化合物(4)に対して1〜30質量%が好ましく、10〜20質量%がより好ましい。同様な理由により、加圧下で反応を実施する場合もある。この場合、ベンゼン核の還元を避けるため、20気圧までの加圧範囲で行う。好ましくは10気圧までの範囲で反応を実施する。 In order to allow the reduction reaction to proceed more effectively, the reaction may be carried out in the presence of activated carbon. At this time, the amount of activated carbon used is not particularly limited, but is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 10 to 20% by mass, based on the dinitro compound (4). For the same reason, the reaction may be carried out under pressure. In this case, in order to avoid reduction of benzene nuclei, the pressure range is up to 20 atm. The reaction is preferably carried out in the range of up to 10 atm.

溶媒は、各原料と反応しない溶媒であれば、制限なく使用することができる。例えば、非プロトン性極性有機溶媒(ジメチルホルムアミド、ジメチルスホキシド、ジメチルアセテート、N−メチル−2−ピロリドンなど);エーテル類(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなど);脂肪族炭化水素類(ペンタン、へキサン、ヘプタン、石油エーテルなど);芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、テトラリンなど);ハロゲン系炭化水素類(クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタンなど);低級脂肪酸エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等);ニトリル類(アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル等);などが使用できる。これらの溶媒は、1種で又は2種以上使用できる。また、適当な脱水剤や乾燥剤を用いて溶媒を乾燥し、非水溶媒として使用できる。 The solvent can be used without limitation as long as it is a solvent that does not react with each raw material. For example, aprotonic polar organic solvents (dimethylformamide, dimethylshoxide, dimethylacetate, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.); ethers (diethyl ether, diisopropyl ether, t-butylmethyl ether, cyclopentylmethyl ether, tetrahydrofuran, Dioxane, etc.); aliphatic hydrocarbons (pentane, hexane, heptane, petroleum ether, etc.); aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, nitrobenzene, tetralin, etc.); halogen-based hydrocarbons Hydrogens (chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloroethane, etc.); lower fatty acid esters (methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, etc.); nitriles (nitrile, propionitrile, butyronitrile, etc.); etc. Can be used. These solvents can be used alone or in combination of two or more. Further, the solvent can be dried with an appropriate dehydrating agent or desiccant and used as a non-aqueous solvent.

溶媒の使用量(反応濃度)は特に限定されないが、ジニトロ化合物(4)に対し、0.1〜100質量倍である。好ましくは0.5〜30質量倍であり、さらに好ましくは1〜10質量倍である。
反応温度は特に限定されないが、−100℃から使用する溶媒の沸点までの範囲、好ましくは、−50〜150℃である。反応時間は、通常0.05〜350時間、好ましくは0.5〜100時間である。
The amount of the solvent used (reaction concentration) is not particularly limited, but is 0.1 to 100 times by mass with respect to the dinitro compound (4). It is preferably 0.5 to 30 times by mass, and more preferably 1 to 10 times by mass.
The reaction temperature is not particularly limited, but is in the range from −100 ° C. to the boiling point of the solvent used, preferably −50 to 150 ° C. The reaction time is usually 0.05 to 350 hours, preferably 0.5 to 100 hours.

[式(4)の化合物の製法]
式(4)の化合物を合成する方法に特に制限はないが、例えば、下記式(5)で表されるジニトロ体を合成し、さらにNH基に保護基Rを導入する方法が挙げられる。

Figure 0006927050
[Production method of compound of formula (4)]
There is no particular limitation on the method of synthesizing a compound of formula (4), for example, to synthesize a dinitro product represented by the following formula (5), and a method of further introducing a protecting group R 1 to the NH group.
Figure 0006927050

を導入するにあたっては、アミン類と反応が可能な化合物であればよい。例えば、酸ハライド、酸無水物、イソシアネート類、エポキシ化合物類、オキセタン類、ハロゲン化アリール類、ハロゲン化アルキル類が挙げられる。また、アルコールの水酸基をOMs(メシル基)、OTf(トリフラート基)、OTs(トシル基)等の脱離基に置換したアルコール類などが使用できる。When introducing R 1 , any compound that can react with amines may be used. Examples thereof include acid halides, acid anhydrides, isocyanates, epoxy compounds, oxetans, aryl halides and alkyl halides. Further, alcohols in which the hydroxyl group of the alcohol is replaced with a leaving group such as OMs (mesyl group), OTf (triflate group), OTs (tosyl group) and the like can be used.

酸ハライドと反応させてRを導入する場合、好ましくは塩基の存在下に行われる。酸ハライドの例としては、アセチルクロリド、プロピオン酸クロリド、クロロギ酸メチル、クロロギ酸エチル、クロロギ酸n‐プロピル、クロロギ酸i‐プロピル、クロロギ酸n‐ブチル、クロロギ酸i‐ブチル、クロロギ酸t‐ブチル、クロロギ酸ベンジル、クロロギ酸−9‐フルオレニルが挙げられる。塩基としては、合成可能であれば特に限定はないが、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水素化ナトリウム等の無機塩基、ピリジン、ジメチルアミノピリジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等の有機塩基等が使用できる。反応溶媒、反応温度は、前記ニトロ化合物(4)の還元反応におけるのと同様である。If is reacted with an acid halide to introduce the R 1, it is preferably carried out in the presence of a base. Examples of acid halides include acetyl chloride, chloride chloride, methyl chloroformate, ethyl chloroformate, n-propyl chloroformate, i-propyl chloroformate, n-butyl chloroformate, i-butyl chloroformate, t-chloroformate. Butyl, benzyl chloroformate, -9-fluorenyl chloroformic acid can be mentioned. The base is not particularly limited as long as it can be synthesized, but it is an inorganic base such as potassium carbonate, sodium carbonate, cesium carbonate, sodium alkoxide, potassium alkoxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydride, etc., pyridine, dimethylamino, etc. Organic bases such as pyridine, trimethylamine, triethylamine and tributylamine can be used. The reaction solvent and reaction temperature are the same as in the reduction reaction of the nitro compound (4).

酸無水物と反応させてRを導入する場合、酸無水物の例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、二炭酸ジメチル、二炭酸ジエチル、二炭酸-ジ-ターシャリーブチル、二炭酸ジベンジルなどが挙げられる。反応を促進させるために触媒として、ピリジン、コリジン、N,N-ジメチル‐4‐アミノピリジンなどを使用してもよい。触媒量は化合物(5)に対し、0.0001モル〜1モルである。反応溶媒、反応温度は、上記酸ハライドにおけるのと同様である。
イソシアネート類を反応させてRを導入する場合、イソシアネート類の例としては、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、n-プロピルイソシアネート、フェニルイソシアネートなどが挙げられる。反応溶媒、反応温度は、上記酸ハライドにおける場合と同様である。
If is reacted with an acid anhydride to introduce R 1, examples of the acid anhydride are acetic anhydride, propionic anhydride, dimethyl dicarbonate, dicarbonate, diethyl dicarbonate - di - tertiary butyl, etc. dicarbonate dibenzyl Can be mentioned. Pyridine, colidine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine and the like may be used as a catalyst to accelerate the reaction. The amount of catalyst is 0.0001 mol to 1 mol with respect to compound (5). The reaction solvent and reaction temperature are the same as those in the above acid halide.
When R 1 is introduced by reacting isocyanates, examples of isocyanates include methyl isocyanate, ethyl isocyanate, n-propyl isocyanate, phenyl isocyanate and the like. The reaction solvent and reaction temperature are the same as in the case of the above acid halide.

エポキシ化合物類やオキセタン化合物類を反応させてRを導入する場合、エポキシ化合物類やオキセタン類の例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、トリメチレンオキシドなどが挙げられる。反応溶媒、反応温度は、上記酸ハライドにおけるのと同様である。
アルコールの水酸基をOMs、OTf、OTs等の脱離基に置換したアルコール類を反応させてRを導入する場合、好ましくは塩基の存在下に行われる。上記アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、1-プロパノールなどが挙げられ、これらのアルコール類と、メタンスルホニルクロリド、トリフルオロメタンスルホニルクロリド、パラトルエンスルホン酸クロリド等とを反応させることで、OMs、OTf、OTs等の脱離基に置換されたアルコールを得ることができる。塩基の例、反応溶媒、反応温度は、上記酸ハライドにおける場合と同様である。
When R 1 is introduced by reacting an epoxy compound or an oxetane compound, examples of the epoxy compound or the oxetane include ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, and trimethylene oxide. The reaction solvent and reaction temperature are the same as those in the above acid halide.
OMs the hydroxyl group of alcohol, OTf, if by reacting alcohol substituted to a leaving group such as OTs introducing R 1, it is preferably carried out in the presence of a base. Examples of the above alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol and the like. By reacting these alcohols with methanesulfonyl chloride, trifluoromethanesulfonyl chloride, paratoluenesulfonic acid chloride and the like, OMs, Alcohols substituted with leaving groups such as OTf and OTs can be obtained. The example of the base, the reaction solvent, and the reaction temperature are the same as in the case of the above acid halide.

ハロゲン化アルキルを反応させてRを導入する場合、好ましくは塩基の存在下で行われる。ハロゲン化アルキル類の例としては、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化n-プロピル、臭化メチル、臭化エチル、臭化n-プロピルなどが挙げられる。塩基の例としては前述の塩基に加え、カリウム-tert-ブトキシド、ナトリウム-tert-ブトキシド、等の金属アルコキシド類を用いることができる。反応溶媒、反応温度は、上記酸ハライドにおける場合と同様である。If by reacting an alkyl halide to introduce the R 1, it is preferably carried out in the presence of a base. Examples of alkyl halides include methyl iodide, ethyl iodide, n-propyl iodide, methyl bromide, ethyl bromide, n-propyl bromide and the like. As an example of the base, in addition to the above-mentioned base, metal alkoxides such as potassium-tert-butoxide and sodium-tert-butoxide can be used. The reaction solvent and reaction temperature are the same as in the case of the above acid halide.

[式(5)の化合物の製法]
式(5)の化合物を合成する方法に特に制限はないが、式(5)のピロール環上の置換位置が2位及び4位である場合は、例えば、下記反応式1で表すように、ニトロ基を有するα-ハロケトンとニトロ基を有するケトンとを、好ましくは塩基の存在下に反応させることにより得ることができる。反応式1において、Xは、Br、I又はOTfを表す。

Figure 0006927050
[Production method of compound of formula (5)]
The method for synthesizing the compound of the formula (5) is not particularly limited, but when the substitution positions on the pyrrole ring of the formula (5) are the 2-position and the 4-position, for example, as represented by the following reaction formula 1, It can be obtained by reacting an α-haloketone having a nitro group and a ketone having a nitro group, preferably in the presence of a base. In reaction equation 1, X represents Br, I or OTf.
Figure 0006927050

上記反応に用いられる塩基の例としては、前述の上記酸ハライドにおいて例示した塩基を用いることができ、反応溶媒、反応温度は、前記の記載と同様である。
上記反応における速度を促進する目的で、塩化亜鉛、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム等を用いることができる。
As an example of the base used in the above reaction, the base exemplified in the above-mentioned acid halide can be used, and the reaction solvent and the reaction temperature are the same as those described above.
Zinc chloride, sodium iodide, potassium iodide, tetrabutylammonium iodide and the like can be used for the purpose of accelerating the rate in the above reaction.

一方、式(5)の化合物のピロール環における置換が2位及び4位以外の場合は、対応するハロゲン化ピロールと有機金属試薬とを、好ましくは金属触媒を用いるクロスカップリング反応させることにより得ることができる。

Figure 0006927050
反応式2中、XはBr、I、又はOTfを表す。Mは、B(OH)または4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イルを表す。On the other hand, when the substitution of the compound of the formula (5) in the pyrrole ring is other than the 2-position and 4-position, it is obtained by subjecting the corresponding halogenated pyrrole and the organometallic reagent to a cross-coupling reaction preferably using a metal catalyst. be able to.
Figure 0006927050
In reaction equation 2, X represents Br, I, or OTf. M represents B (OH) 2 or 4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl.

上記クロスカップリング反応(鈴木-宮浦反応)は、好ましくは金属錯体と配位子を触媒として使用するが、触媒なしでも反応が進行する。金属錯体の例としては、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、塩化パラジウム-アセトニトリル錯体、パラジウム−活性炭、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(アセトニトリル)ジクロロパラジウム、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロパラジウム、CuCl, CuBr, CuI, CuCN等が挙げられる。配位子の例としては、トリフェニルホスフィン、トリ-o-トリルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン、フェニルジメチルホスフィン、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,1‘-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリ-tert-ブチルホスフィン等が挙げられる。
上記金属錯体の使用量は、いわゆる触媒量でよく、基質に対して20モル%以下で十分であり、好ましくは10モル%以下である。
The cross-coupling reaction (Suzuki-Miyaura reaction) preferably uses a metal complex and a ligand as catalysts, but the reaction proceeds without a catalyst. Examples of metal complexes include palladium acetate, palladium chloride, palladium chloride-acetonitrile complex, palladium-activated coal, bis (dibenzylideneacetone) palladium, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (acetonitrile) dichloropalladium, bis (benzo). (Nitrile) Dichloropalladium, CuCl, CuBr, CuI, CuCN and the like can be mentioned. Examples of ligands are triphenylphosphine, tri-o-tolylphosphine, diphenylmethylphosphine, phenyldimethylphosphine, 1,2-bis (diphenylphosphine) ethane, 1,3-bis (diphenylphosphine) propane. , 1,4-Bis (diphenylphosphine) butane, 1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene, trimethylphosphine, triethylphosphite, triphenylphosphine, tri-tert-butylphosphine and the like.
The amount of the metal complex used may be a so-called catalytic amount, and 20 mol% or less with respect to the substrate is sufficient, preferably 10 mol% or less.

<重合体>
本発明の液晶配向剤は、特定ジアミンを用いて得られる重合体である。重合体の具体例としては、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリウレア、ポリアミドなどが挙げられる。なかでも、下記式(6)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体、及びそのイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種である重合体が好ましい。
<Polymer>
The liquid crystal alignment agent of the present invention is a polymer obtained by using a specific diamine. Specific examples of the polymer include polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyurea, and polyamide. Among them, a polymer which is at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor having a structural unit represented by the following formula (6) and an imidized polyimide thereof is preferable.

Figure 0006927050
Figure 0006927050

上記式(6)において、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基である。Yは式(1)の構造を含むジアミンに由来する2価の有機基である。Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。Rは、加熱によるイミド化のしやすさの点から、水素原子、メチル基又はエチル基が好ましい。In the above formula (6), X 1 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative. Y 1 is a divalent organic group derived from a diamine containing the structure of the formula (1). R 4 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 4 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group from the viewpoint of ease of imidization by heating.

上記式(6)において、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基である。Xは、重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷など、必要とされる特性の程度に応じて適宜選択され、同一重合体中に1種でも、2種以上でもよい。
の具体例としては、国際公開公報2015/119168の13頁〜14頁に掲載される、式(X−1)〜(X−46)の構造などが挙げられる。
In the above formula (6), X 1 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative. X 1 depends on the degree of required characteristics such as the solubility of the polymer in the solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, the orientation of the liquid crystal when it is used as a liquid crystal alignment film, the voltage retention rate, and the accumulated charge. It may be appropriately selected and may be one kind or two or more kinds in the same polymer.
Specific examples of X 1 include the structures of the formulas (X-1) to (X-46) published on pages 13 to 14 of International Publication 2015/111968.

以下に、好ましいXの構造である下記の(A−1)〜(A−21)を示す。

Figure 0006927050
The following (A-1) to (A-21), which are preferable structures of X 1, are shown below.
Figure 0006927050

Figure 0006927050
Figure 0006927050

上記の構造のうち、(A−1)又は(A−2)はラビング耐性の更なる向上という点から特に好ましく、(A−4)は蓄積電荷の緩和速度の更なる向上という点から特に好ましく、(A−15)〜(A−17)などは、液晶配向性と蓄積電荷の緩和速度の更なる向上という点から特に好ましい。 Of the above structures, (A-1) or (A-2) is particularly preferable from the viewpoint of further improving the rubbing resistance, and (A-4) is particularly preferable from the viewpoint of further improving the relaxation rate of the accumulated charge. , (A-15) to (A-17) are particularly preferable from the viewpoint of further improving the liquid crystal orientation and the relaxation rate of the accumulated charge.

式(6)において、Yは、前記式(2)のジアミンから2つのアミノ基を除いた構造を挙げることができる。なかでも、Yは上記式(2―1―1)、(2―1−2)、(2―1−3)、(2―1−5)、(2―1−8)、(2―1−9)、(2―1−10)、(2―1−11)、(2―1−12)の構造から2つのアミノ基を除いた構造がより好ましく、(2―1−1)、(2―1−2)、(2―1−3)、(2―1−11)、(2―1−12)の構造から2つのアミノ基を除いた構造が特に好ましい。In the formula (6), Y 1 may have a structure obtained by removing two amino groups from the diamine of the formula (2). Among them, Y 1 has the above formulas (2-1-1), (2-1-2), (2-1-3), (2-1-5), (2-1-8), (2). A structure in which two amino groups are removed from the structures of -1-9), (2-1-10), (2-1-11), and (2-1-12) is more preferable, and (2-1-1). ), (2-1-2), (2-1-3), (2-1-11), (2-1-12) with the two amino groups removed, which is particularly preferable.

<他の重合体(構造単位)>
本発明の液晶配向剤は、上記式(6)の構造単位を有するポリイミド前駆体のほかに、下記式(7)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体、及びそのイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体を含んでいてもよい。

Figure 0006927050
<Other polymers (structural unit)>
The liquid crystal alignment agent of the present invention is made of a polyimide precursor having a structural unit represented by the following formula (7), a polyimide precursor having a structural unit represented by the following formula (7), and a polyimide which is an imidized product thereof, in addition to the polyimide precursor having the structural unit of the above formula (6). It may contain at least one polymer selected from the group.
Figure 0006927050

式(7)において、Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基である。Yは式(1)の構造を有しないジアミンに由来する2価の有機基である。Rは、前記式(6)における定義と同じである。Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、2つあるRの少なくとも一方は水素原子であることが好ましい。In formula (7), X 2 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative. Y 2 is a divalent organic group derived from a diamine that does not have the structure of the formula (1). R 4 is as defined in the formula (6). R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further, it is preferable that at least one of twofold R 5 is a hydrogen atom.

の具体例としては、好ましい例も含めて式(6)のXで例示したものと同じである。また、Yは重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて選択され、1種でも、2種以上でもよい。Specific examples of X 2 are the same as those illustrated by X 1 of the formula (6) including preferable examples. Further, Y 2 is selected according to the characteristics such as the solubility of the polymer in the solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, the orientation of the liquid crystal when it is used as a liquid crystal alignment film, the voltage retention rate, and the accumulated charge. However, two or more types may be used.

の具体例を示すと、国際公開公報2015/119168の4頁に掲載される式(2)の構造、及び、8頁〜12頁に掲載される、式(Y−1)〜(Y−97)、(Y−101)〜(Y−118)の構造;国際公開公報2013/008906の6頁に掲載される、式(2)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基;国際公開公報2015/122413の8頁に掲載される式(1)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基;国際公開公報2015/060360の8頁に掲載される式(3)の構造;日本国公開特許公報2012−173514の8頁に記載される式(1)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基;国際公開公報2010−050523の9頁に掲載される式(A)〜(F)からアミノ基を2つ除いた二価の有機基などが挙げられる。Specific examples of Y 2 include the structure of the formula (2) published on page 4 of International Publication 2015/111968 and the formulas (Y-1) to (Y) published on pages 8 to 12. -97), Structures of (Y-101) to (Y-118); Divalent organic group obtained by removing two amino groups from formula (2), which is published on page 6 of International Publication 2013/008906; A divalent organic group obtained by removing two amino groups from the formula (1) published on page 8 of the International Publication 2015/122413; the structure of the formula (3) published on page 8 of the International Publication 2015/060360. A divalent organic group obtained by removing two amino groups from the formula (1) described on page 8 of Japanese Patent Publication 2012-173514; the formula (A) published on page 9 of International Publication 2010-050523. )-(F), a divalent organic group obtained by removing two amino groups, and the like can be mentioned.

以下に、好ましいYの構造を示すが、本発明はこれらに限定されない。

Figure 0006927050
The preferred structure of Y 2 is shown below, but the present invention is not limited thereto.
Figure 0006927050

Figure 0006927050
Figure 0006927050

Figure 0006927050
Figure 0006927050

Figure 0006927050
Figure 0006927050

上記のうち、(B−28)、(B−29)などは、ラビング耐性の更なる向上という点から特に好ましく、(B−1)〜(B−3)などは、液晶配向性の更なる向上という点から特に好ましく、(B−14)〜(B−18)、(B−27)などは、蓄積電荷の緩和速度の更なる向上という点から特に好ましく、(B−26)などは、電圧保持率の更なる向上という点から好ましい。
本発明の液晶配向剤が、式(6)の構造単位を有するポリイミド前駆体と、式(7)の構造単位を有するポリイミド前駆体を含む場合、式(6)の構造単位は、式(6)と式(7)の合計に対して10モル%以上が好ましく、より好ましくは20モル%以上であり、特に好ましくは30モル%以上である。
Of the above, (B-28), (B-29) and the like are particularly preferable from the viewpoint of further improving the rubbing resistance, and (B-1) to (B-3) and the like are further preferable in terms of liquid crystal orientation. Particularly preferable from the viewpoint of improvement, (B-14) to (B-18), (B-27) and the like are particularly preferable from the viewpoint of further improving the relaxation rate of the accumulated charge, and (B-26) and the like are particularly preferable. It is preferable from the viewpoint of further improving the voltage retention rate.
When the liquid crystal alignment agent of the present invention contains a polyimide precursor having the structural unit of the formula (6) and a polyimide precursor having the structural unit of the formula (7), the structural unit of the formula (6) is the structural unit of the formula (6). ) And the formula (7), 10 mol% or more is preferable, 20 mol% or more is more preferable, and 30 mol% or more is particularly preferable.

上記式(6)及び式(7)のポリイミド前駆体の分子量は、重量平均分子量で2,000〜500,000が好ましく、より好ましくは5,000〜300,000であり、さらに好ましくは、10,000〜100,000である。
式(1)で表される2価の基を主鎖に有するポリイミドとしては、前記ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドが挙げられる。このポリイミドにおいては、アミド酸基の閉環率(イミド化率ともいう)は必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整できる。
ポリイミド前駆体をイミド化させる方法としては、ポリイミド前駆体の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、又はポリイミド前駆体の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
The molecular weight of the polyimide precursors of the above formulas (6) and (7) is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000, and further preferably 10 in terms of weight average molecular weight. It is 000 to 100,000.
Examples of the polyimide having a divalent group represented by the formula (1) in the main chain include a polyimide obtained by ring-closing the polyimide precursor. In this polyimide, the ring closure rate (also referred to as imidization rate) of the amic acid group does not necessarily have to be 100%, and can be arbitrarily adjusted according to the application and purpose.
Examples of the method for imidizing the polyimide precursor include thermal imidization in which the solution of the polyimide precursor is heated as it is, or catalytic imidization in which a catalyst is added to the solution of the polyimide precursor.

<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤は、式(1)で表される構造を有するジアミンから得られる重合体(特定重合体)を含有するが、異なる構造の特定重合体を2種以上含有していてもよい。また、特定重合体に加えて、その他の重合体、即ち式(1)で表される2価の基を有さない重合体を含有していてもよい。その他の重合体としては、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレア、ポリオルガノシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレンまたはその誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。本発明の液晶配向剤がその他の重合体を含有する場合、全重合体成分に対する特定重合体の割合は5質量%以上でが好ましく、例えば5〜95質量%が挙げられる。
<Liquid crystal alignment agent>
The liquid crystal alignment agent of the present invention contains a polymer (specific polymer) obtained from a diamine having a structure represented by the formula (1), but may contain two or more specific polymers having different structures. good. Further, in addition to the specific polymer, other polymers, that is, polymers having no divalent group represented by the formula (1) may be contained. Other polymers include polyamic acid, polyimide, polyamic acid ester, polyester, polyamide, polyurea, polyorganosiloxane, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene or its derivative, poly (styrene-phenylmaleimide) derivative, poly (meth) acrylate. And so on. When the liquid crystal alignment agent of the present invention contains other polymers, the ratio of the specific polymer to the total polymer components is preferably 5% by mass or more, and examples thereof include 5 to 95% by mass.

液晶配向剤は、均一な薄膜を形成させるという点から、一般的には塗布液の形態をとる。本発明の液晶配向剤も、前記重合体成分と、この重合体成分を溶解させる有機溶媒とを含有する塗布液であることが好ましい。その際、液晶配向剤中の重合体の濃度は、形成させようとする塗膜の厚みの設定によって適宜変更できる。均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点からは、1質量%以上が好ましく、溶液の保存安定性の点からは、10質量%以下が好ましい。特に好ましい重合体の濃度は、2〜8質量%である。 The liquid crystal alignment agent generally takes the form of a coating liquid from the viewpoint of forming a uniform thin film. The liquid crystal alignment agent of the present invention is also preferably a coating liquid containing the polymer component and an organic solvent that dissolves the polymer component. At that time, the concentration of the polymer in the liquid crystal alignment agent can be appropriately changed by setting the thickness of the coating film to be formed. From the viewpoint of forming a uniform and defect-free coating film, 1% by mass or more is preferable, and from the viewpoint of storage stability of the solution, 10% by mass or less is preferable. A particularly preferable concentration of the polymer is 2 to 8% by mass.

液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどを挙げることができる。なかでも、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、又はγ−ブチロラクトンを用いることが好ましい。 The organic solvent contained in the liquid crystal alignment agent is not particularly limited as long as the polymer component is uniformly dissolved. Specific examples thereof include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl. -Imidazoridinone, methylethylketone, cyclohexanone, cyclopentanone and the like can be mentioned. Of these, it is preferable to use N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone.

また、本発明の液晶配向剤に含有される有機溶媒は、上記溶媒に加えて液晶配向剤を塗布する際の塗布性や塗膜の表面平滑性を向上させる溶媒を併用することができる。かかる有機溶媒の具体例を下記に挙げるが、これらにされない。 Further, as the organic solvent contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention, in addition to the above solvent, a solvent that improves the coatability when applying the liquid crystal alignment agent and the surface smoothness of the coating film can be used in combination. Specific examples of such organic solvents are given below, but they are not included.

例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、イソペンチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、3−メチル−2−ブタノール、ネオペンチルアルコール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−メチルシクロヘキサノール、2−メチルシクロヘキサノール、3−メチルシクロヘキサノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2−ブトキシエタン、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、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、3−エトキシブチルアセタート、1−メチルペンチルアセタート、2−エチルブチルアセタート、2−エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、2−(メトキシメトキシ)エタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、フルフリルアルコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1−(ブトキシエトキシ)プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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メチルエチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n−プロピルエステル、乳酸n−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル、下記式[D−1]〜[D−3]で表される溶媒などを挙げることができる。 For example, ethanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, isopentyl alcohol, tert-Pentyl alcohol, 3-methyl-2-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol , 2-Heptanol, 3-Heptanol, 1-Octanol, 2-Octanol, 2-Ethylene-1-hexanol, Cyclohexanol, 1-Methylcyclohexanol, 2-Methylcyclohexanol, 3-Methylcyclohexanol, 1,2- Ethylene diol, 1,2-propane diol, 1,3-propane diol, 1,2-butane diol, 1,3-butane diol, 1,4-butane diol, 2,3-butane diol, 1,5-pentane Diol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, dipropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, 1,2-Butoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, 2-heptanone , 4-Heptanone, 3-ethoxybutyl acetate, 1-methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, ethylene glycol monoacetylate, ethylene glycol diacetate, propylene carbonate, ethylene carbonate, 2- (methoxymethoxy) ethanol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisoamyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, 2- (hexyloxy) ethanol, furfuryl alcohol, diethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol monobutyl ether, 1-( Butoxyethoxy) propanol, propylene glycol monomethyl Ether acetate, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono Butyl ether acetate, ethylene glycol monoacetylate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, diethylene glycol acetate, triethylene glycol, tri Ethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate , Methyl ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropionic acid, 3-methoxypropionic acid, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, methyl lactate ester, ethyl lactate ester, Examples thereof include lactic acid n-propyl ester, lactic acid n-butyl ester, lactic acid isoamyl ester, and solvents represented by the following formulas [D-1] to [D-3].

Figure 0006927050
Figure 0006927050

式[D−1]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−2]中、Dは炭素数1〜3のアルキル基を示し、式[D−3]中、Dは炭素数1〜4のアルキル基を示す。
なかでも、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、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ブチルエーテル又はジプロピレングリコールジメチルエーテルを用いることが好ましい。このような溶媒の種類及び含有量は、液晶配向剤の塗布装置、塗布条件、塗布環境などに応じて適宜選択される。
In the formula [D-1], D 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and in the formula [D-2], D 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and the formula [D-3]. Among them, D 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Among them, 1-hexanol, cyclohexanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethylene glycol monobutyl ether or It is preferable to use dipropylene glycol dimethyl ether. The type and content of such a solvent are appropriately selected according to the coating apparatus for the liquid crystal alignment agent, coating conditions, coating environment, and the like.

本発明の液晶配向剤は、重合体成分及び有機溶媒以外の成分を追加的に含有してもよい。このような追加成分としては、液晶配向膜と基板との密着性や液晶配向膜とシール材との密着性を高めるための密着助剤、液晶配向膜の強度を高めるための架橋剤、液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための誘電体や導電物質などが挙げられる。これら追加成分の具体例としては、国際公開公報第015/060357号の53頁段落0105〜55頁段落0116に開示されるものが挙げられる。 The liquid crystal alignment agent of the present invention may additionally contain components other than the polymer component and the organic solvent. Such additional components include an adhesion aid for increasing the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate and the adhesion between the liquid crystal alignment film and the sealing material, a cross-linking agent for increasing the strength of the liquid crystal alignment film, and the liquid crystal alignment. Examples thereof include a dielectric and a conductive material for adjusting the dielectric constant and electric resistance of the film. Specific examples of these additional components include those disclosed in Paragraph 0115-55, Paragraph 0116 of International Publication No. 015/060357.

<液晶配向膜>
本発明の液晶配向膜は、前記液晶配向剤から得られる。液晶配向膜を得る方法の一例を挙げるなら、塗布液形態の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成して得られた膜に対してラビング処理法又は光配向処理法で配向処理を施す方法が挙げられる。
液晶配向剤を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板とともに、アクリル基板やポリカーボネート基板などのプラスチック基板等を用いることもできる。その際、液晶を駆動させるためのITO電極などが形成された基板を用いると、プロセスの簡素化の点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならば、シリコンウエハーなどの不透明な物でも使用でき、この場合の電極にはアルミニウムなどの光を反射する材料も使用できる。
<Liquid crystal alignment film>
The liquid crystal alignment film of the present invention is obtained from the liquid crystal alignment agent. To give an example of a method for obtaining a liquid crystal alignment film, a liquid crystal alignment agent in the form of a coating liquid is applied to a substrate, dried, and fired to obtain a film that is oriented by a rubbing treatment method or a photoalignment treatment method. There is a method of applying.
The substrate to which the liquid crystal alignment agent is applied is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and a plastic substrate such as an acrylic substrate or a polycarbonate substrate can be used together with the glass substrate and the silicon nitride substrate. At that time, it is preferable to use a substrate on which an ITO electrode or the like for driving the liquid crystal is formed, from the viewpoint of simplifying the process. Further, in the reflective liquid crystal display element, if only one side of the substrate is used, an opaque object such as a silicon wafer can be used, and in this case, a material that reflects light such as aluminum can also be used for the electrode.

液晶配向剤の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット法などが一般的である。その他の塗布方法としては、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法、スプレー法などがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。
液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン、IR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、溶媒を蒸発させ、焼成する。液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択できる。通常は、含有される溶媒を十分に除去するために、50〜120℃で1〜10分焼成し、その後、150〜300℃で、5〜120分焼成する条件が挙げられる。
The method of applying the liquid crystal aligning agent is not particularly limited, but industrially, screen printing, offset printing, flexographic printing, inkjet method and the like are common. Other coating methods include a dip method, a roll coater method, a slit coater method, a spinner method, a spray method, and the like, and these may be used depending on the purpose.
After applying the liquid crystal aligning agent on the substrate, the solvent is evaporated and fired by a heating means such as a hot plate, a heat circulation type oven, or an IR (infrared) type oven. Any temperature and time can be selected for the drying and firing steps after applying the liquid crystal alignment agent. Usually, in order to sufficiently remove the contained solvent, the condition of firing at 50 to 120 ° C. for 1 to 10 minutes and then firing at 150 to 300 ° C. for 5 to 120 minutes can be mentioned.

焼成後の液晶配向膜の厚みは、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5〜300nmが好ましく、10〜200nmがより好ましい。
本発明の液晶配向膜は、IPS方式やFFS方式などの横電界方式の液晶表示素子に好適であり、特に、FFS方式の液晶表示素子の液晶配向膜として有用である。
If the thickness of the liquid crystal alignment film after firing is too thin, the reliability of the liquid crystal display element may decrease. Therefore, the thickness is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 200 nm.
The liquid crystal alignment film of the present invention is suitable for a horizontal electric field type liquid crystal display element such as an IPS type or an FFS type, and is particularly useful as a liquid crystal alignment film for an FFS type liquid crystal display element.

<液晶表示素子>
本発明の液晶表示素子は、上記液晶配向剤から得られる液晶配向膜付きの基板を得た後、既知の方法で液晶セルを作製し、該液晶セルを使用して素子としたものである。
液晶セルの作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。なお、画像表示を構成する各画素部分にTFT(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス構造の素子であってもよい。
<Liquid crystal display element>
In the liquid crystal display element of the present invention, after obtaining a substrate with a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent, a liquid crystal cell is produced by a known method, and the liquid crystal cell is used as an element.
As an example of a method for manufacturing a liquid crystal cell, a liquid crystal display element having a passive matrix structure will be described as an example. An element having an active matrix structure in which a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided in each pixel portion constituting the image display may be used.

具体的には、透明なガラス製の基板を準備し、一方の基板の上にコモン電極を、他方の基板の上にセグメント電極を設ける。これらの電極は、例えばITO電極とすることができ、所望の画像表示ができるようパターニングされている。次いで、各基板の上に、コモン電極とセグメント電極を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル−ゲル法によって形成されたSiO−TiOからなる膜とすることができる。次に、前記のような条件で、各基板の上に液晶配向膜を形成する。Specifically, a transparent glass substrate is prepared, and a common electrode is provided on one substrate and a segment electrode is provided on the other substrate. These electrodes can be, for example, ITO electrodes and are patterned so as to display a desired image. Next, an insulating film is provided on each substrate so as to cover the common electrode and the segment electrode. The insulating film can be, for example, a film made of SiO 2- TiO 2 formed by the sol-gel method. Next, a liquid crystal alignment film is formed on each substrate under the above conditions.

次いで、液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に例えば紫外線硬化性のシール材を配置し、さらに液晶配向膜面上の所定の数カ所に液晶を配置した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせて圧着することにより液晶を液晶配向膜前面に押し広げた後、基板の全面に紫外線を照射してシール材を硬化することで液晶セルを得る。
または、基板の上に液晶配向膜を形成した後、一方の基板上の所定の場所にシール材を配置する際に、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておき、基板を貼り合わせた後、液晶材料をシール材に設けた開口部を通じて液晶セル内に注入し、次いで、この開口部を接着剤で封止して液晶セルを得る。液晶材料の注入は、真空注入法でもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法でもよい。
Next, for example, an ultraviolet curable sealing material was placed at a predetermined place on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film was formed, and liquid crystal was further placed at a predetermined number of places on the liquid crystal alignment film surface. After that, the other substrate is bonded and crimped so that the liquid crystal alignment film faces each other to spread the liquid crystal on the front surface of the liquid crystal alignment film, and then the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet rays to cure the liquid crystal display. Get the cell.
Alternatively, after forming the liquid crystal alignment film on the substrate, when arranging the sealing material at a predetermined place on one of the substrates, an opening capable of filling the liquid crystal from the outside is provided and the substrates are bonded together. After that, the liquid crystal material is injected into the liquid crystal cell through the opening provided in the sealing material, and then the opening is sealed with an adhesive to obtain the liquid crystal cell. The liquid crystal material may be injected by a vacuum injection method or a method using a capillary phenomenon in the atmosphere.

上記のいずれの方法においても、液晶セル内に液晶材料が充填される空間を確保する為に、一方の基板上に柱状の突起を設けるか、一方の基板上にスペーサーを散布するか、シール材にスペーサーを混入するか、又はこれらを組み合わせるなどの手段を取ることが好ましい。 In any of the above methods, in order to secure a space for filling the liquid crystal material in the liquid crystal cell, a columnar protrusion is provided on one substrate, a spacer is sprayed on one substrate, or a sealing material is provided. It is preferable to take measures such as mixing spacers in the liquid crystal display or combining them.

上記の液晶材料としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましく、ポジ型液晶材料やネガ型液晶材料のいずれを用いてもよい。次に、偏光板の設置を行う。具体的には、2枚の基板の液晶層とは反対側の面に一対の偏光板を貼り付けることが好ましい。
なお、本発明の液晶配向膜及び液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤を用いている限り上記の記載に限定されるものでは無く、その他の公知の手法で作製されたものであっても良い。液晶配向剤から液晶表示素子を得るまでの工程は、例えば、日本国特開2015-135393号の17頁の段落0074〜19頁の段落0081などに開示されている。
Examples of the liquid crystal material include nematic liquid crystal and smectic liquid crystal. Among them, nematic liquid crystal is preferable, and either positive liquid crystal material or negative liquid crystal material may be used. Next, the polarizing plate is installed. Specifically, it is preferable to attach a pair of polarizing plates to the surfaces of the two substrates opposite to the liquid crystal layer.
The liquid crystal alignment film and the liquid crystal display element of the present invention are not limited to the above description as long as the liquid crystal alignment agent of the present invention is used, and may be manufactured by other known methods. good. The process of obtaining the liquid crystal display element from the liquid crystal aligning agent is disclosed, for example, in paragraphs 0074 to 19 of paragraphs 0074 to 19 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-135393.

以下に本発明について、実施例等を挙げて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下で使用した化合物の略号、及び特性評価の方法は、以下のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and the like. The present invention is not limited to these examples. The abbreviations of the compounds used below and the method for characterizing them are as follows.

Figure 0006927050
Figure 0006927050

Figure 0006927050
Figure 0006927050

上記式中、Bocは下記の式で表される基である。

Figure 0006927050
In the above formula, Boc is a group represented by the following formula.
Figure 0006927050

<有機溶媒>
NMP:N−メチル−2−ピロリドン、GBL:γ―ブチロラクトン、
BCS:ブチルセロソルブ
<添加剤>
LS−4668:3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
<Organic solvent>
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone, GBL: γ-butyrolactone,
BCS: Butyl cellosolve <additive>
LS-4668: 3-glycidoxypropyltriethoxysilane

<架橋剤>

Figure 0006927050
<Crosslinking agent>
Figure 0006927050

H−NMRの測定)
装置:Varian NMR system 400NB(400MHz)(Varian社製)、及びJMTC−500/54/SS(500MHz)(JEOL社製)
測定溶媒:CDCl(重水素化クロロホルム),DMSO−d(重水素化ジメチルスルホキシド)
基準物質:TMS(テトラメチルシラン)(δ:0.0ppm,H)及びCDCl(δ:77.0ppm,13C)
( 1 Measurement of 1 H-NMR)
Equipment: Varian NMR system 400NB (400MHz) (manufactured by Varian), and JMTC-500 / 54 / SS (500MHz) (manufactured by JEOL)
Measuring solvent: CDCl 3 (deuterated chloroform), DMSO-d 6 (deuterated dimethyl sulfoxide)
Reference substances: TMS (tetramethylsilane) (δ: 0.0 ppm, 1 H) and CDCl 3 (δ: 77.0 ppm, 13 C)

<ポリイミド前駆体及びポリイミドの分子量測定>
常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC−101)(昭和電工社製)、及びカラム(KD−803,KD−805)(Shodex社製)を用いて、以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N’−ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o−リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000、及び30,000、東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000、及び1,000、ポリマーラボラトリー社製)。
<Measurement of molecular weight of polyimide precursor and polyimide>
The measurement was carried out as follows using a room temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (GPC-101) (manufactured by Showa Denko KK) and a column (KD-803, KD-805) (manufactured by Shodex).
Column temperature: 50 ° C
Eluent: N, N'-dimethylformamide (30 mmol / L (liter) of lithium bromide-hydrate (LiBr / H2O) and 30 mmol / L of phosphoric acid / anhydrous crystal (o-phosphoric acid) as additives) , Tetrahydrofuran (THF) is 10 ml / L)
Flow velocity: 1.0 ml / min Standard sample for preparing a calibration curve: TSK standard polyethylene oxide (molecular weight; about 900,000, 150,000, 100,000, and 30,000, manufactured by Tosoh Corporation) and polyethylene glycol (molecular weight; about) 12,000, 4,000, and 1,000, manufactured by Polymer Laboratory.

<粘度測定>
ポリアミック酸溶液の粘度は、E型粘度計TVE−22H(東機産業社製)を用い、温度25℃において、サンプル量1.1mL、コーンロータTE−1(1°34’、R24)で測定した。
<Viscosity measurement>
The viscosity of the polyamic acid solution was measured using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at a temperature of 25 ° C. with a sample volume of 1.1 mL and a cone rotor TE-1 (1 ° 34', R24). bottom.

<ジアミン化合物(DA-1)の合成>

Figure 0006927050
<Synthesis of diamine compound (DA-1)>
Figure 0006927050

3L(リットル)の四つ口フラスコに塩化亜鉛(120.3g、882mmol)を加え、100℃にまで昇温し、オイルポンプにて1時間真空乾燥した。その後、窒素雰囲気下、室温にて、トルエン(460g)、ジエチルアミン(45.0g、615mmol)、t-ブタノール(46.4g、626mmol)、2−ブロモー4−ニトロアセトフェノン(100.0g、410mmol)、及び4−ニトロアセトフェノン(104.2g、631mmol)を順次加え、室温にて3日間撹拌した。HPLC(高速液体クロマトグラフィ)にて反応終了を確認した後、5%硫酸水溶液(400g)を加えて中和し、1時間室温にて撹拌した。析出した結晶を減圧濾過し、トルエン(200g)、純水(300g)、及びメタノール(200g)で洗浄した後、乾燥し、粗結晶を得た。得られた粗結晶をテトラヒドロフラン(1340g)中に60℃にて全溶解させた後、エタノール(1340g)を加え、5℃にて1時間撹拌した。析出した結晶を減圧濾過し、エタノール(200g)で洗浄した後、乾燥し、化合物(1)の粉末結晶を得た(収量63g,収率45%)。
1H−NMR(DMSO−d):8.40−8.36(4H,m),8.28−8.24(4H,m),3.53(4H,s)
Zinc chloride (120.3 g, 882 mmol) was added to a 3 L (liter) four-necked flask, the temperature was raised to 100 ° C., and the mixture was vacuum dried with an oil pump for 1 hour. Then, at room temperature under a nitrogen atmosphere, toluene (460 g), diethylamine (45.0 g, 615 mmol), t-butanol (46.4 g, 626 mmol), 2-bromo-4-nitroacetophenone (100.0 g, 410 mmol), And 4-Nitroacetophenone (104.2 g, 631 mmol) were sequentially added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 days. After confirming the completion of the reaction by HPLC (High Performance Liquid Chromatography), a 5% aqueous sulfuric acid solution (400 g) was added for neutralization, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure, washed with toluene (200 g), pure water (300 g), and methanol (200 g), and then dried to obtain crude crystals. The obtained crude crystals were completely dissolved in tetrahydrofuran (1340 g) at 60 ° C., ethanol (1340 g) was added, and the mixture was stirred at 5 ° C. for 1 hour. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure, washed with ethanol (200 g), and then dried to obtain powder crystals of compound (1) (yield 63 g, yield 45%).
1H-NMR (DMSO-d 6 ): 8.40-8.36 (4H, m), 8.28-8.24 (4H, m), 3.53 (4H, s)

Figure 0006927050
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2Lの四つ口フラスコに化合物(1)(65.8g,200mmol)、酢酸アンモニウム(84.5g, 1100mmol)、及び酢酸(855g)を仕込み、120℃にまで昇温し、還流下にて3時間撹拌した。HPLC(高速液体クロマトグラフィ)にて反応終了を確認した後、反応液を冷水(4000g)に加え、1時間撹拌した。析出した結晶を減圧濾過し、アセトニトリル(100g)にてリパルプ洗浄した後、乾燥し、化合物(2)の粉末結晶を得た(収量53g,収率78%)。
1H−NMR(DMSO−d):11.8(1H,br),8.30−8.26(4H,m),8.11−8.07(4H,m),7.04(2H,s)
Compound (1) (65.8 g, 200 mmol), ammonium acetate (84.5 g, 1100 mmol), and acetic acid (855 g) were charged in a 2 L four-necked flask, heated to 120 ° C., and heated to 120 ° C. under reflux. Stirred for hours. After confirming the completion of the reaction by HPLC (High Performance Liquid Chromatography), the reaction solution was added to cold water (4000 g) and stirred for 1 hour. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure, washed with acetonitrile (100 g), and then dried to obtain powdered crystals of compound (2) (yield 53 g, yield 78%).
1H-NMR (DMSO-d 6 ): 11.8 (1H, br), 8.30-8.26 (4H, m), 8.11-8.07 (4H, m), 7.04 (2H) , S)

Figure 0006927050
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化合物(2)の粉末結晶(22g、72.4mmol)、5質量%パラジウムカーボン(Pd/C)(50%含水型)、特性白鷺活性炭(2.0g)、及びジオキサン(220g)の混合物を、水素加圧条件下に80℃で8時間攪拌した。反応終了後、触媒をろ過した後、濃縮を行い、2−プロパノール(300g)を加え、5℃にて1時間撹拌した。析出した結晶を減圧濾過し、メタノール(50g)で洗浄した後、乾燥し、DA−1の粉末結晶を得た(収量13g,収率69%)。
1H−NMR(DMSO−d):10.6(1H,s),7.39−7.35(4H,m),6.57−6.53(4H,m),6.19(2H,s),5.01(4H,s)
A mixture of powder crystals (22 g, 72.4 mmol) of compound (2), 5 mass% palladium carbon (Pd / C) (50% hydrous type), characteristic Shirasagi activated carbon (2.0 g), and dioxane (220 g). The mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours under hydrogen-pressurized conditions. After completion of the reaction, the catalyst was filtered, concentrated, 2-propanol (300 g) was added, and the mixture was stirred at 5 ° C. for 1 hour. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure, washed with methanol (50 g), and dried to obtain powder crystals of DA-1 (yield 13 g, yield 69%).
1H-NMR (DMSO-d 6 ): 10.6 (1H, s), 7.39-7.35 (4H, m), 6.57-6.53 (4H, m), 6.19 (2H) , S), 5.01 (4H, s)

[合成例1]
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mlの四つ口フラスコにDA−1を(2.49g,10.0mmol)加えた後、NMP29.0gを加え、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。この溶液を撹拌しながら、CA−2を(0.98g,5.0mmol)、及びNMPを3.6g(表1中の追加量1)加えた後、25℃条件下にて1時間攪拌した。その後、CA−1を(0.87g,4.0mmol)加え、NMPを3.6g(表1中の追加量2)加えた後、さらに50℃条件下にて12時間攪拌することで樹脂固形分濃度12質量%のポリアミック酸溶液(PAA−A1)を得た。このポリアミック酸溶液の粘度は300mPa・sであった。
[Synthesis Example 1]
After adding DA-1 (2.49 g, 10.0 mmol) to a 100 ml four-necked flask equipped with a stirrer and a nitrogen introduction tube, 29.0 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved while feeding nitrogen. While stirring this solution, CA-2 (0.98 g, 5.0 mmol) and 3.6 g of NMP (additional amount 1 in Table 1) were added, and then the mixture was stirred under 25 ° C. conditions for 1 hour. .. Then, CA-1 (0.87 g, 4.0 mmol) was added, 3.6 g of NMP (additional amount 2 in Table 1) was added, and then the resin solid was further stirred under 50 ° C. conditions for 12 hours. A polyamic acid solution (PAA-A1) having a partial concentration of 12% by mass was obtained. The viscosity of this polyamic acid solution was 300 mPa · s.

[合成例2〜16]
表1に示す、テトラカルボン酸酸二無水物成分、ジアミン成分、及びNMP量を使用し、それぞれ、表1に示す反応温度にせしめた他は、合成例1と同様に実施することにより、表1に示す固形分濃度及び粘度を有するポリアミック酸溶液(PAA−A2)〜(PAA−A9)及びポリアミック酸溶液(PAA−B1)〜((PAA−B7)を得た。
[Synthesis Examples 2 to 16]
By using the tetracarboxylic dianhydride component, the diamine component, and the amount of NMP shown in Table 1 and setting them to the reaction temperatures shown in Table 1, the same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out. Polyamic acid solutions (PAA-A2) to (PAA-A9) and polyamic acid solutions (PAA-B1) to ((PAA-B7) having the solid content concentration and viscosity shown in 1 were obtained.

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[合成例17]
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの200mlの四つ口フラスコにDA−6(4.03g,16.5mmol)、DA−7を(3.59g、9.0mmol)、及びDA−8を(2.50g、4.5mmol)加えた後、NMPを102.1g加え、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。この溶液を撹拌しながらCA−4を(4.37g、19.5mmol)、及びNMPを12.8g加え、40℃条件下にて3時間攪拌した。その後、25℃条件下にてCA−2を(1.71g,8.7mmol)、及びNMPを12.8g加えた後、さらに12時間攪拌することで樹脂固形分濃度15質量%のポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液の粘度は820mPa・sであった。
このポリアミック酸溶液を80.0g分取し、NMPを70.0g加えた後、無水酢酸を6.8g、及びピリジンを1.8g加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール555.0gに注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、60℃で減圧乾燥しポリイミドの粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は75%であった。得られたポリイミド粉末80.0gにNMP586.7gを加えて50℃にて20hr攪拌して溶解させることでポリイミド溶液(SPI−B8)を得た。
[Synthesis Example 17]
DA-6 (4.03 g, 16.5 mmol), DA-7 (3.59 g, 9.0 mmol), and DA-8 (2) in a 200 ml four-necked flask with a stirrer and a nitrogen inlet tube. After adding .50 g, 4.5 ml), 102.1 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved while feeding nitrogen. While stirring this solution, CA-4 (4.37 g, 19.5 mmol) and 12.8 g of NMP were added, and the mixture was stirred under 40 ° C. conditions for 3 hours. Then, under the condition of 25 ° C., CA-2 (1.71 g, 8.7 mmol) and 12.8 g of NMP were added, and then the mixture was further stirred for 12 hours to obtain a polyamic acid solution having a resin solid content concentration of 15% by mass. Got The viscosity of this polyamic acid solution was 820 mPa · s.
80.0 g of this polyamic acid solution was taken, 70.0 g of NMP was added, 6.8 g of acetic anhydride and 1.8 g of pyridine were added, and the mixture was reacted at 50 ° C. for 3 hours. The reaction solution was poured into 555.0 g of methanol and the resulting precipitate was filtered off. The precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a polyimide powder. The imidization rate of this polyimide was 75%. A polyimide solution (SPI-B8) was obtained by adding NMP586.7 g to 80.0 g of the obtained polyimide powder and stirring at 50 ° C. for 20 hours to dissolve it.

[合成例18]
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mlの四つ口フラスコにDA−6を(2.20g,9.0mmol)、DA−13を(1.62g,15.0mmol)、及びDA−14を(2.45g,6.0mmol)加えた後、NMPを81.8g加え、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。この溶液を撹拌しながらCA−4を(6.52g,29.10mmol)加えNMPを9.1g加えた後、40℃条件下にて24時間攪拌することで樹脂固形分濃度12質量%のポリアミック酸溶液(PAA−B9)を得た。このポリアミック酸溶液の粘度は386mPa・sであった。
[Synthesis Example 18]
DA-6 (2.20 g, 9.0 mmol), DA-13 (1.62 g, 15.0 mmol), and DA-14 (DA-14) in a 100 ml four-necked flask with a stirrer and a nitrogen inlet tube. After adding 2.45 g, 6.0 mmol), 81.8 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved while feeding nitrogen. While stirring this solution, CA-4 (6.52 g, 29.10 mmol) was added, 9.1 g of NMP was added, and then the mixture was stirred under the condition of 40 ° C. for 24 hours to obtain a polyamic with a resin solid content concentration of 12% by mass. An acid solution (PAA-B9) was obtained. The viscosity of this polyamic acid solution was 386 mPa · s.

[合成例19]
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの200mlの四つ口フラスコにDA−1(2.62g,10.5mmol)、DA−2(1.39g,7.0mmol)、及びDA−3(3.49g,17.5mmol)を加えた後、NMP70.0gを加え、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。この溶液を撹拌しながら、CA−2を(1.70g,8.7mmol)、及びNMPを9.5g加えた後、25℃条件下にて1時間攪拌した。その後、CA−3を(6.57g,26.3mmol)加え、NMPを9.5g加えた後、さらに50℃条件下にて12時間攪拌することで樹脂固形分濃度12質量%のポリアミック酸溶液(PAA−A10)を得た。このポリアミック酸溶液の粘度は375mPa・sであった。
[Synthesis Example 19]
DA-1 (2.62 g, 10.5 mmol), DA-2 (1.39 g, 7.0 mmol), and DA-3 (3.49 g) in a 200 ml four-necked flask with a stirrer and a nitrogen inlet tube. , 17.5 mmol), then 70.0 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved while feeding nitrogen. While stirring this solution, CA-2 (1.70 g, 8.7 mmol) and 9.5 g of NMP were added, and then the mixture was stirred under 25 ° C. conditions for 1 hour. Then, CA-3 (6.57 g, 26.3 mmol) was added, 9.5 g of NMP was added, and then the mixture was further stirred under the condition of 50 ° C. for 12 hours to obtain a polyamic acid solution having a resin solid content concentration of 12% by mass. (PAA-A10) was obtained. The viscosity of this polyamic acid solution was 375 mPa · s.

[合成例20]
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mlの四つ口フラスコにDA−1(1.12g,4.5mmol)、DA−2(0.59g,3.0mmol)、及びDA−3(1.49g,7.5mmol)を加えた後、NMP:GBL=1:1混合溶媒31.0gを加え、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。この溶液を撹拌しながら、CA−2を(1.15g,5.9mmol)、及びNMP:GBL=1:1混合溶媒を10.0g加えた後、25℃条件下にて1時間攪拌した。その後、CA−5を(2.60g,8.8mmol)加え、NMP:GBL=1:1混合溶媒を10.0g加えた後、さらに50℃条件下にて12時間攪拌することで樹脂固形分濃度12質量%のポリアミック酸溶液(PAA−A12)を得た。このポリアミック酸溶液の粘度は200mPa・sであった。
[Synthesis Example 20]
DA-1 (1.12 g, 4.5 mmol), DA-2 (0.59 g, 3.0 mmol), and DA-3 (1.49 g) in a 100 ml four-necked flask with a stirrer and a nitrogen inlet tube. , 7.5 mmol), then 31.0 g of NMP: GBL = 1: 1 mixed solvent was added, and the mixture was stirred and dissolved while feeding nitrogen. While stirring this solution, 10.0 g of CA-2 (1.15 g, 5.9 mmol) and NMP: GBL = 1: 1 mixed solvent were added, and then the mixture was stirred under 25 ° C. conditions for 1 hour. Then, CA-5 (2.60 g, 8.8 mmol) was added, 10.0 g of NMP: GBL = 1: 1 mixed solvent was added, and the mixture was further stirred under 50 ° C. conditions for 12 hours to obtain a resin solid content. A polyamic acid solution (PAA-A12) having a concentration of 12% by mass was obtained. The viscosity of this polyamic acid solution was 200 mPa · s.

[実施例1〜22]及び[比較例1〜6]
合成例1〜16、18で得られたポリアミック酸溶液、及び合成例17で得られたポリイミド溶液を、下記の表2−1及び表2−2に示される、ポリマー1及びポリマー2の比率になるように混合して得られる溶液に対して、NMP、GBL、BCS、LS−4668を1重量%含むNMP溶液、及びAD−1を3重量%含むNMP溶液を、表2−1及び表2−2に示す組成になるように、攪拌しながら加え、更に室温で2時間撹拌することにより実施例1〜22及び比較例1〜6の液晶配向剤を得た。
[Examples 1 to 22] and [Comparative Examples 1 to 6]
The polyamic acid solutions obtained in Synthesis Examples 1 to 16 and 18 and the polyimide solutions obtained in Synthesis Example 17 were added to the ratio of polymer 1 to polymer 2 shown in Tables 2-1 and 2-2 below. Tables 2-1 and 2 show an NMP solution containing 1% by weight of NMP, GBL, BCS, and LS-4668 and an NMP solution containing 3% by weight of AD-1 with respect to the solution obtained by mixing in such a manner. The liquid crystal aligning agents of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 6 were obtained by adding the mixture with stirring so as to have the composition shown in -2 and further stirring at room temperature for 2 hours.

Figure 0006927050
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<ラビング法による液晶表示素子の作製>
30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmの電極付きのガラス基板を準備した。基板上には第1層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたIZO電極が形成されている。第1層目の対向電極の上には第2層目として、CVD法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は500nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてIZO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第1画素及び第2画素の2つの画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mmで横約5mmである。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により電気的に絶縁されている。
<Manufacturing of liquid crystal display element by rubbing method>
A glass substrate with an electrode having a size of 30 mm × 35 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared. An IZO electrode having a solid pattern, which constitutes a counter electrode as a first layer, is formed on the substrate. A SiN (silicon nitride) film formed by a CVD method is formed as a second layer on the counter electrode of the first layer. The thickness of the SiN film of the second layer is 500 nm, and it functions as an interlayer insulating film. A comb-shaped pixel electrode formed by patterning an IZO film as a third layer is arranged on the SiN film of the second layer to form two pixels, a first pixel and a second pixel. ing. The size of each pixel is 10 mm in length and about 5 mm in width. At this time, the counter electrode of the first layer and the pixel electrode of the third layer are electrically insulated by the action of the SiN film of the second layer.

第3層目の画素電極は、日本国特開2014−77845号公報に記載の図3に示される、中央部分が屈曲した「くの字」形状の電極要素を複数配列して構成された櫛歯状の形状を有する。各電極要素の短手方向の幅は3μmであり、電極要素間の間隔は6μmである。各画素を形成する画素電極が、中央部分の屈曲した「くの字」形状の電極要素を複数配列して構成されているため、各画素の形状は長方形状ではなく、電極要素と同様に中央部分で屈曲する、太字の「くの字」に似た形状を備える。そして、各画素は、その中央の屈曲部分を境にして上下に分割され、屈曲部分の上側の第1領域と下側の第2領域を有する。 The pixel electrode of the third layer is a comb formed by arranging a plurality of “dogleg” -shaped electrode elements having a bent central portion, as shown in FIG. 3 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-77745. It has a tooth-like shape. The width of each electrode element in the lateral direction is 3 μm, and the distance between the electrode elements is 6 μm. Since the pixel electrodes forming each pixel are configured by arranging a plurality of bent "dogleg" shaped electrode elements in the central portion, the shape of each pixel is not rectangular, but is centered like the electrode elements. It has a shape similar to a bold "dogleg" that bends at a part. Each pixel is divided into upper and lower parts with a bent portion at the center as a boundary, and has a first region on the upper side and a second region on the lower side of the bent portion.

各画素の第1領域と第2領域とを比較すると、それらを構成する画素電極の電極要素の形成方向が異なるものとなっている。すなわち、後述する液晶配向膜のラビング方向を基準とした場合、画素の第1領域では画素電極の電極要素が+10°の角度(時計回り)をなすように形成され、画素の第2領域では画素電極の電極要素が−10°の角度(時計回り)をなすように形成されている。また、各画素の第1領域と第2領域とでは、画素電極と対向電極との間の電圧印加によって誘起される液晶の、基板面内での回転動作(インプレーン・スイッチング)の方向が互いに逆方向となるように構成されている。 Comparing the first region and the second region of each pixel, the formation directions of the electrode elements of the pixel electrodes constituting them are different. That is, when the rubbing direction of the liquid crystal alignment film described later is used as a reference, the electrode elements of the pixel electrodes are formed so as to form an angle (clockwise) of + 10 ° in the first region of the pixel, and the pixel is formed in the second region of the pixel. The electrode elements of the electrodes are formed so as to form an angle of −10 ° (clockwise). Further, in the first region and the second region of each pixel, the directions of the rotation operation (inplane switching) of the liquid crystal in the substrate surface induced by the application of the voltage between the pixel electrode and the counter electrode are mutually different. It is configured to be in the opposite direction.

次に、液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、上記電極付き基板と対向基板として裏面にITO膜が成膜されており、かつ高さ4μmの柱状のスペーサーを有するガラス基板のそれぞれにスピンコートした。次いで、80℃のホットプレート上で5分間乾燥後、230℃で20分間焼成し、各基板上に膜厚60nmのポリイミド膜を得た。このポリイミド膜面に、ロール径120mm、ローラー回転数500rpm、ステージ移動速度30mm/sec、ラビング布押し込み圧0.3mmの条件で、レーヨン布によりラビング処理を施した後、純水中にて1分間超音波照射を行い、80℃で10分間乾燥した。
上記液晶配向膜付きの2種類の基板を用いて、それぞれのラビング方向が逆平行になるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが3.8μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(メルク社製、MLC−3019、)を常温で真空注入した後、注入口を封止してアンチパラレル配向の液晶セルとした。得られた液晶セルは、FFSモード液晶表示素子を構成した。その後、液晶セルを120℃で1時間加熱し、一晩放置してから下記する各評価に使用した。
Next, after filtering the liquid crystal alignment agent with a filter having a pore size of 1.0 μm, an ITO film is formed on the back surface as a substrate facing the electrode-attached substrate, and a glass substrate having a columnar spacer having a height of 4 μm. Each was spin coated. Then, it was dried on a hot plate at 80 ° C. for 5 minutes and then fired at 230 ° C. for 20 minutes to obtain a polyimide film having a film thickness of 60 nm on each substrate. The polyimide film surface is rubbed with a rayon cloth under the conditions of a roll diameter of 120 mm, a roller rotation speed of 500 rpm, a stage moving speed of 30 mm / sec, and a rubbing cloth pushing pressure of 0.3 mm, and then in pure water for 1 minute. Ultrasonic irradiation was performed and the mixture was dried at 80 ° C. for 10 minutes.
Using the above two types of substrates with a liquid crystal alignment film, they were combined so that their rubbing directions were antiparallel, and the surroundings were sealed leaving the liquid crystal injection port to prepare an empty cell with a cell gap of 3.8 μm. .. A liquid crystal display (MLC-3019, manufactured by Merck & Co., Inc.) was vacuum-injected into this empty cell at room temperature, and then the injection port was sealed to obtain an antiparallel oriented liquid crystal cell. The obtained liquid crystal cell constituted an FFS mode liquid crystal display element. Then, the liquid crystal cell was heated at 120 ° C. for 1 hour, left overnight, and then used for each of the following evaluations.

<残像消去時間の評価>
以下の光学系等を用いて残像の評価を行った。すなわち、作製した液晶セルを偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でLEDバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように、液晶セルの配置角度を調整した。次に、この液晶セルに周波数30Hzの交流電圧を印加しながらV−Tカーブ(電圧−透過率曲線)を測定し、相対透過率が23%となる交流電圧を駆動電圧として算出した。
残像評価では、相対透過率が23%となる周波数30Hzの交流電圧を印加して液晶セルを駆動させながら、同時に1Vの直流電圧を印加し、30分間駆動させた。その後、印加直流電圧値を0Vにして直流電圧の印加のみを停止し、その状態でさらに15分駆動した。
<Evaluation of afterimage erasing time>
The afterimage was evaluated using the following optical system and the like. That is, the produced liquid crystal cell is installed between two polarizing plates arranged so that the polarization axes are orthogonal to each other, and the LED backlight is turned on in a state where no voltage is applied so that the brightness of the transmitted light is minimized. In addition, the arrangement angle of the liquid crystal cell was adjusted. Next, the VT curve (voltage-transmittance curve) was measured while applying an AC voltage having a frequency of 30 Hz to the liquid crystal cell, and the AC voltage having a relative transmittance of 23% was calculated as the drive voltage.
In the afterimage evaluation, an AC voltage having a frequency of 30 Hz having a relative transmittance of 23% was applied to drive the liquid crystal cell, and at the same time, a DC voltage of 1 V was applied to drive the liquid crystal cell for 30 minutes. After that, the applied DC voltage value was set to 0 V, only the application of the DC voltage was stopped, and the vehicle was driven for another 15 minutes in that state.

残像評価は、直流電圧の印加を開始した時点から30分間が経過するまでに、相対透過率が30%以下に低下した時間を数値化した。5分以内に相対透過率が30%以下に低下した場合は「○」、6〜30分以内であれば「△」と定義して評価した。相対透過率が30%以下に低下するまでに30分間以上を要した場合には、残像消去不可とし、「×」と定義して評価した。そして、上述した方法に従う残像評価は、液晶セルの温度が23℃の状態の温度条件下で行った。 In the afterimage evaluation, the time during which the relative transmittance decreased to 30% or less was quantified from the time when the application of the DC voltage was started until 30 minutes passed. When the relative transmittance decreased to 30% or less within 5 minutes, it was defined as “◯”, and when it was within 6 to 30 minutes, it was defined as “Δ”. When it took 30 minutes or more for the relative transmittance to decrease to 30% or less, the afterimage could not be erased, and the evaluation was defined as “x”. Then, the afterimage evaluation according to the above-mentioned method was performed under the temperature condition in which the temperature of the liquid crystal cell was 23 ° C.

<駆動直後のフリッカーレベルの評価>
作製した液晶セルを偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でLEDバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように、液晶セルの配置角度を調整した。次に、この液晶セルに周波数30Hzの交流電圧を印加しながらV−Tカーブ(電圧−透過率曲線)を測定し、相対透過率が23%となる交流電圧を駆動電圧として算出した。
<Evaluation of flicker level immediately after driving>
The produced liquid crystal cell is placed between two polarizing plates arranged so that the polarization axes are orthogonal to each other, and the LED backlight is turned on in a state where no voltage is applied so that the brightness of the transmitted light is minimized. The arrangement angle of the liquid crystal cell was adjusted. Next, the VT curve (voltage-transmittance curve) was measured while applying an AC voltage having a frequency of 30 Hz to the liquid crystal cell, and the AC voltage having a relative transmittance of 23% was calculated as the drive voltage.

フリッカーレベルの測定では、点灯させておいたLEDバックライトを一旦消灯して72時間遮光放置した後に、LEDバックライトを再度点灯し、バックライト点灯開始と同時に相対透過率が23%となる周波数30Hzの交流電圧を印加して、液晶セルを60分間駆動させてフリッカー振幅を追跡した。フリッカー振幅は、2枚の偏光板及びその間の液晶セルを通過したLEDバックライトの透過光を、フォトダイオード及びI−V変換アンプを介して接続されたデータ収集/データロガースイッチユニット34970A(Agilent technologies社製)で読み取った。フリッカーレベルは以下の数式で算出した。
フリッカーレベル(%)={フリッカー振幅/(2×z)}×100
In the measurement of the flicker level, the LED backlight that has been turned on is turned off and left for 72 hours, then the LED backlight is turned on again, and the relative transmission rate becomes 23% at the same time as the backlight starts turning on. The AC voltage was applied to drive the liquid crystal cell for 60 minutes to track the flicker amplitude. The flicker amplitude is a data collection / data logger switch unit 34970A (Agilent technologies) in which the transmitted light of the LED backlight that has passed through the two polarizing plates and the liquid crystal cell between them is connected via a photodiode and an IV conversion amplifier. I read it with (manufactured by the company). The flicker level was calculated by the following formula.
Flicker level (%) = {flicker amplitude / (2 × z)} × 100

上記式中、zは相対透過率が23%となる周波数30Hzの交流電圧で駆動した際の輝度をデータ収集/データロガースイッチユニット34970Aで読み取った値である。
フリッカーレベルは、LEDバックライトの点灯及び交流電圧の印加を開始した時点から60分間が経過するまでに、フリッカーレベルが3%未満を維持した場合に「○」と評価した。60分間でフリッカーレベルが3%以上に達した場合に「×」と評価した。
そして、上述した方法に従うフリッカーレベルの評価は、液晶セルの温度が23℃の状態の温度条件下で行った。
In the above formula, z is a value read by the data collection / data logger switch unit 34970A of the brightness when driven by an AC voltage having a frequency of 30 Hz at which the relative transmittance is 23%.
The flicker level was evaluated as "◯" when the flicker level was maintained at less than 3% from the time when the LED backlight was turned on and the application of the AC voltage was started to the time when 60 minutes had elapsed. When the flicker level reached 3% or more in 60 minutes, it was evaluated as "x".
Then, the evaluation of the flicker level according to the above-mentioned method was performed under the temperature condition in which the temperature of the liquid crystal cell was 23 ° C.

<評価結果>
上記実施例1〜22、及び比較例1〜5の各液晶配向剤を使用する液晶表示素子について、上記で実施した残像消去時間の評価、及び駆動直後のフリッカーレベルの評価の結果を表3に示す。
<Evaluation result>
Table 3 shows the results of the evaluation of the afterimage erasing time and the evaluation of the flicker level immediately after driving for the liquid crystal display elements using the liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 5. show.

Figure 0006927050
Figure 0006927050

<光配向法による液晶表示素子の作製>
液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と対向基板として裏面にITO膜が成膜されており、かつ高さ4μmの柱状のスペーサーを有するガラス基板のそれぞれにスピンコートした。次いで、80℃のホットプレート上で5分間乾燥後、230℃で30分間焼成して膜厚100nmの塗膜として、各基板上にポリイミド膜を得た。この塗膜面に偏光板を介して消光比26:1の直線偏光した波長254nmの紫外線を300mJ/cm照射した。この基板を、230℃のホットプレート上で30分間加熱し、液晶配向膜付き基板を得た。上記、2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が0°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、ネガ型液晶のMLC−7026−100(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、FFS駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを110℃で1時間加熱し、一晩放置してから下記の各評価に使用した。
<Manufacturing of liquid crystal display element by photo-alignment method>
After filtering the liquid crystal alignment agent with a filter having a pore size of 1.0 μm, an ITO film is formed on the back surface of the prepared substrate with electrodes as a facing substrate, and a glass substrate having a columnar spacer having a height of 4 μm. Each was spin coated. Then, after drying on a hot plate at 80 ° C. for 5 minutes, it was fired at 230 ° C. for 30 minutes to obtain a polyimide film on each substrate as a coating film having a film thickness of 100 nm. The coating film surface was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm, which were linearly polarized with an extinction ratio of 26: 1, at 300 mJ / cm 2 via a polarizing plate. This substrate was heated on a hot plate at 230 ° C. for 30 minutes to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. The above two substrates are made into a set, a sealant is printed on the substrate, and the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment film surfaces face each other and the orientation direction is 0 °, and then the sealant is applied. It was cured to prepare an empty cell. A negative liquid crystal display MLC-7026-100 (manufactured by Merck & Co., Inc.) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain an FFS-driven liquid crystal cell. Then, the obtained liquid crystal cell was heated at 110 ° C. for 1 hour, left overnight, and then used for each of the following evaluations.

<残像消去時間の評価>
ラビング法による液晶表示素子の場合と同様にして、上記で作製した光配向法による液晶表示素子の光学系等を用いて残像の評価を行った。
なお、残像評価は、ラビング法による液晶表示素子の場合と異なり、直流電圧の印加を開始した時点から30分間が経過するまでに、相対透過率が23%に低下した時間を数値化した。5分以内に相対透過率が23%に低下した場合は「○」に、6〜30分以内であれば「△」と定義した。相対透過率が23%に低下するまでに30分間以上を要した場合に、残像消去不可とし、「×」と定義した。
<Evaluation of afterimage erasing time>
In the same manner as in the case of the liquid crystal display element by the rubbing method, the afterimage was evaluated using the optical system of the liquid crystal display element by the photoalignment method produced above.
In the afterimage evaluation, unlike the case of the liquid crystal display element by the rubbing method, the time during which the relative transmittance decreased to 23% was quantified from the time when the application of the DC voltage was started until 30 minutes passed. When the relative transmittance decreased to 23% within 5 minutes, it was defined as “◯”, and when it was within 6 to 30 minutes, it was defined as “Δ”. When it took 30 minutes or more for the relative transmittance to decrease to 23%, the afterimage could not be erased and was defined as "x".

<駆動直後のフリッカーレベルの評価>
ラビング法による液晶表示素子の場合と同様にして、上記で作製した光配向法による液晶表示素子の光学系等を用いて残像の評価を行った。
<Evaluation of flicker level immediately after driving>
In the same manner as in the case of the liquid crystal display element by the rubbing method, the afterimage was evaluated using the optical system of the liquid crystal display element by the photoalignment method produced above.

<評価結果>
上記実施例19及び比較例6で得られた液晶配向剤を使用する液晶表示素子について、上記で実施した残像消去時間の評価、及び駆動直後のフリッカーレベルの評価の結果を表4に示す。
<Evaluation result>
Table 4 shows the results of the evaluation of the afterimage erasing time and the evaluation of the flicker level immediately after driving for the liquid crystal display element using the liquid crystal alignment agent obtained in Example 19 and Comparative Example 6.

Figure 0006927050
Figure 0006927050

上記表3及び表4に見られるように、本発明の実施例の液晶配向剤を使用する液晶表示素子は、よって、蓄積電荷の緩和が早く、かつ駆動開始直後に起こるフリッカーシフトが起こりにくいことが判る。 As can be seen in Tables 3 and 4, the liquid crystal display element using the liquid crystal alignment agent according to the embodiment of the present invention has a rapid relaxation of accumulated charges and is unlikely to cause a flicker shift that occurs immediately after the start of driving. I understand.

本発明の新規な重合体を使用する液晶配向剤は、TN方式、VA方式等の縦電界方式、特に、IPS方式、FFS方式等の横電界方式の液晶表示素に広く用いられる。
なお、2016年1月22日に出願された日本特許出願2016−010996号及び2016年6月1日に出願された日本特許出願2016−110237号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
The liquid crystal aligning agent using the novel polymer of the present invention is widely used for a liquid crystal display element of a longitudinal electric field system such as a TN system or a VA system, particularly a transverse electric field system such as an IPS system or an FFS system.
The specification, scope of patent claims, and abstract of Japanese Patent Application No. 2016-010996 filed on January 22, 2016 and Japanese Patent Application No. 2016-10237 filed on June 1, 2016. The entire contents are cited herein and incorporated as a disclosure of the specification of the present invention.

Claims (10)

下記式(1)で表される構造を有するジアミンから得られる重合体と、有機溶媒とを含有することを特徴とする液晶配向剤。
Figure 0006927050
(Rは水素、フッ素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、又は一価の有機基を表し、*は他の基に結合する部位を表す。ベンゼン環の任意の水素原子は一価の有機基で置換されていてもよい。)
A liquid crystal alignment agent containing a polymer obtained from a diamine having a structure represented by the following formula (1) and an organic solvent.
Figure 0006927050
(R 1 represents a hydrogen, a fluorine atom, a cyano group, a hydroxy group, or a monovalent organic group, and * represents a site that binds to another group. Any hydrogen atom on the benzene ring is a monovalent organic group. It may be replaced.)
前記重合体が、前記式(1)で表される構造を有するジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重縮合物であるポリイミド前駆体及びそのイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体である請求項1に記載の液晶配向剤。 At least one selected from the group consisting of a polyimide precursor which is a polycondensate of a diamine having a structure represented by the formula (1) and a tetracarboxylic dianhydride and a polyimide which is an imidized product thereof. The liquid crystal aligning agent according to claim 1, which is a polymer of the species. 上記ジアミンが、以下の式(2)で表される、請求項1又は2に記載の液晶配向剤。
Figure 0006927050
(Rの定義は、前記式(1)と同様であり、2つのRはそれぞれ独立して単結合又は下記の式(3)の構造を表し、nは1から3の整数を表す。ベンゼン環の任意の水素原子は1価の有機基で置換されていてもよい。)
Figure 0006927050
(Rは、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−(CH−、−O(CHO−、−CONH−、及び−NHCO−から選ばれる2価の有機基を表し(l、mは1から5の整数を表す)、*は式(2)中のベンゼン環と結合する部位を表し、*は式(2)中のアミノ基と結合する部位を表す。)
The liquid crystal alignment agent according to claim 1 or 2, wherein the diamine is represented by the following formula (2).
Figure 0006927050
(The R 1 definition is the formula (1) is the same as, the two R 2 each represents a structure of a single bond or the following formula (3), n represents an integer of 1 to 3. Any hydrogen atom on the benzene ring may be substituted with a monovalent organic group.)
Figure 0006927050
(R 3 is selected from single bond, -O- , -COO-, -OCO-,-(CH 2 ) l- , -O (CH 2 ) m O-, -CONH-, and -NHCO- 2 Represents a valent organic group (l and m represent integers from 1 to 5), * 1 represents a site that binds to the benzene ring in formula (2), and * 2 represents an amino group in formula (2). Represents the site of binding.)
前記ポリイミド前駆体が、下記式(6)で表される構造単位を有する請求項に記載の液晶配向剤。
Figure 0006927050
(Xはテトラカルボン酸誘導体に由来する4価の有機基であり、Yは前記式(1)の構造を含むジアミンに由来する2価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。)

The liquid crystal alignment agent according to claim 2 , wherein the polyimide precursor has a structural unit represented by the following formula (6).
Figure 0006927050
(X 1 is a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid derivative, Y 1 is a divalent organic group derived from a diamine containing the structure of the formula (1), and R 4 is a hydrogen atom or carbon. It is an alkyl group of number 1-5.)

前記式(6)中、Xが下記の式(A−1)〜式(A−21)の構造からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載の液晶配向剤。
Figure 0006927050
Figure 0006927050
The liquid crystal alignment agent according to claim 4, wherein in the formula (6), X 1 is at least one selected from the group consisting of the structures of the following formulas (A-1) to (A-21).
Figure 0006927050
Figure 0006927050
前記式(6)で表される構造単位を有する重合体が、液晶配向剤に含有される全重合体に対して10モル%以上含有される請求項4又は5に記載の液晶配向剤。 The liquid crystal alignment agent according to claim 4 or 5, wherein the polymer having the structural unit represented by the formula (6) is contained in an amount of 10 mol% or more based on the total polymer contained in the liquid crystal alignment agent. 前記有機溶媒が、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン及びジエチレングリコールジエチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶配向剤。 The liquid crystal alignment agent according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic solvent contains at least one selected from the group consisting of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and diethylene glycol diethyl ether. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。 A liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent according to any one of claims 1 to 7. 請求項8に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。 A liquid crystal display element comprising the liquid crystal alignment film according to claim 8. 液晶表示素子が横電界駆動方式である請求項9に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display element according to claim 9, wherein the liquid crystal display element is a transverse electric field drive system.
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